化工建設(shè)項目通常分為項目前期、工程設(shè)計、工程建設(shè)和工廠投入生產(chǎn)等階段。全周期需要擁有一支具備專業(yè)素養(yǎng)的化工工藝專業(yè)技術(shù)人員隊伍。

這些專業(yè)人員需要掌握化工基本理論、熟悉化工工藝設(shè)計方法和技能，了解環(huán)保、安全、消防等方面的法規(guī)。同時，還需要具備一定的工作經(jīng)驗，以便更好地應(yīng)對實際設(shè)計過程中的挑戰(zhàn)。

項目前期，需編制項目建議書與可行性研究報告，以此判定項目的可行性。

進入工程設(shè)計階段后，將按照國內(nèi)審批要求或國際常規(guī)做法，進行初步設(shè)計、施工圖設(shè)計或基礎(chǔ)設(shè)計、詳細設(shè)計等工作。施工、安裝、試車、性能考核及國家驗收等環(huán)節(jié)也是不可或缺的，確保工廠能夠順利投入正常運行。

一、工藝設(shè)計的內(nèi)容和深度

工藝設(shè)計文件主要涵蓋工藝說明、圖紙以及表格這三大部分內(nèi)容。

1、工藝說明：

工藝設(shè)計的范疇：涵蓋明確生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、化學(xué)品，還有公用工程燃料規(guī)格等內(nèi)容。

工藝流程說明：闡述生產(chǎn)方法、化學(xué)原理、工藝流程敘述以及原料、催化劑、化學(xué)品及燃料消耗定額等。

公用工程消耗定額：涵蓋水、電、汽、脫鹽水、冷凍、工藝空氣、儀表空氣、氮氣等的消耗定額。

三廢排放：說明排放點、排放量、排放組成及建議處理方法。

其它因素：裝置定員、安全備忘錄、技術(shù)風(fēng)險備忘錄以及操作指南等也是工藝說明的重要組成部分。

2、圖紙：

工藝流程圖PFD：是管道及儀表流程圖PID的設(shè)計依據(jù)，展示了全部工藝設(shè)備、主要物料管道、主要控制回路等。

建議設(shè)備布置圖：為總圖布置、裝置布置提供依據(jù)，展示了設(shè)備的平面布置情況。

控制流程圖PCD，一般由自控專業(yè)負責(zé)完成，其展示了控制系統(tǒng)的設(shè)計與配置情況。

3、表格：

物料平衡表：列出物流組成、溫度、壓力、狀態(tài)、流量等理化常數(shù)。

工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表：細致地記錄著設(shè)備的各項參數(shù)，諸如位號、介質(zhì)名稱、操作壓力以及設(shè)計壓力等。

其它因素：工藝設(shè)備表、取樣點匯總表以及裝置界區(qū)條件表等也是工藝設(shè)計過程中需要編制的表格。

三、工藝設(shè)計方法

1、工藝路線的選擇：

原料來源：考慮原料的易得性、成本以及質(zhì)量等因素。

經(jīng)濟效益和社會效益：評估生產(chǎn)成本、投資回報率以及環(huán)境影響等。

環(huán)境保護：確保工藝路線符合環(huán)保法規(guī)，減少污染物的排放。

其他因素：如操作條件、安全、消防、投資、工藝先進性、可行性和合理性等。

2、工藝流程方案優(yōu)化：

洋蔥頭模型：著重體現(xiàn)過程開發(fā)與設(shè)計的有序性和分層性，其核心在于反映系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。

反應(yīng)流程優(yōu)化：考慮反應(yīng)動力學(xué)、反應(yīng)收率、催化劑特性等因素，優(yōu)化反應(yīng)器的操作條件。

精餾流程優(yōu)化：根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格要求，選擇合適的精餾塔數(shù)量和類型，優(yōu)化精餾流程。

蒸發(fā)流程優(yōu)化：結(jié)合蒸發(fā)器的類型，選擇合適的蒸發(fā)方式，提高蒸發(fā)效率。

3、工藝設(shè)備的選擇：

反應(yīng)器：綜合考量物料性質(zhì)、穩(wěn)定性以及反應(yīng)復(fù)雜性等要素，從而選定適宜的反應(yīng)器類型。

氣液傳質(zhì)設(shè)備：根據(jù)分離難易程度、壓降大小等因素，選擇合適的板式塔或填料塔。

傳熱設(shè)備：根據(jù)功能、結(jié)構(gòu)型式以及使用條件等因素，選擇合適的換熱器類型。

化工用泵：根據(jù)物料性質(zhì)、腐蝕性、易燃易爆性等因素，選擇合適的泵類型。

容器（儲罐）：根據(jù)物料性質(zhì)、腐蝕性、易燃易爆性等因素，選擇合適的容器類型。

四、能耗計算

化工生產(chǎn)中傳熱過程是經(jīng)常發(fā)生的，因此合理使用能源、節(jié)約能源消耗是每個化工工藝設(shè)計人員應(yīng)盡的職責(zé)。

過程能量分析的常用方法有夾點分析法和三環(huán)節(jié)能量分析法。

夾點分析法通過繪制冷、熱流復(fù)合線，找到夾點并確定夾點溫差，從而優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)。

三環(huán)節(jié)能量分析法則研究熱能在化工裝置的利用，從能量轉(zhuǎn)換、能量利用和能量回收三個環(huán)節(jié)出發(fā)，提高能源利用效率。

五、與工藝設(shè)計相關(guān)的基本知識

與工藝設(shè)計相關(guān)的基本知識包括消防、勞動安全衛(wèi)生和環(huán)境保護三個方面。

設(shè)計人員必須遵守國家相關(guān)的標(biāo)準、法規(guī)，確保工藝設(shè)計符合安全、環(huán)保和衛(wèi)生要求。

在消防方面，需要合理配置消防設(shè)施，確保在火災(zāi)等緊急情況下能夠迅速響應(yīng)。

在勞動安全衛(wèi)生方面，需要關(guān)注作業(yè)環(huán)境的安全性和衛(wèi)生條件，確保員工的身體健康和生命安全。

在環(huán)境保護方面，需要采取有效措施減少污染物的排放，保護生態(tài)環(huán)境。

綜上，化工工藝設(shè)計是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的過程，需要設(shè)計人員具備扎實的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗。這樣設(shè)計人員可以更加科學(xué)地進行工藝設(shè)計，提高化工廠的生產(chǎn)效率，以及產(chǎn)品質(zhì)量和運行安全性。