【文章內(nèi)容簡介】 如機械工程、土建工程、給排水工程、供配電工程、供熱供氣工程、儀表及自動控制工程、分析及衛(wèi)生工程等。 202303 . 化工設(shè)計常用術(shù)語 ? 化工設(shè)計的特點： 政策性強、技術(shù)性強、經(jīng)濟性強、綜合性強。 ? 化工設(shè)計的 “ 五化 ” 設(shè)計原則： 工廠布置一體化、生產(chǎn)裝置露天化、建構(gòu)筑物輕型化、公用工程社會化、引進技術(shù)國產(chǎn)化。 ? 國際通用設(shè)計程序的階段： 基礎(chǔ)設(shè)計、工藝設(shè)計、基礎(chǔ)工程設(shè)計、詳細工程設(shè)計。 ? 國內(nèi)化工項目基本建設(shè)程序： 可行性研究、化工設(shè)計（包括初步設(shè)計和施工圖設(shè)計）、施工、試車和考核。 202303 . 課程成績考核 ? 課程成績由兩部分組成 : ? 平時上課及練習(xí)，占 50% ? 期末設(shè)計練習(xí)，占 50%。 202303 . 小結(jié) ? 通過本講座，應(yīng)當(dāng)掌握以下知識： ? （ 1）了解對于產(chǎn)品和過程設(shè)計團隊具有挑戰(zhàn)性的各種設(shè)計決策問題。 ? （ 2）對產(chǎn)品和 /或過程設(shè)計中的關(guān)鍵步驟具有正確的評價能力。后續(xù)講座逐講展開。 ? （ 3）了解在設(shè)計新化學(xué)產(chǎn)品和新化工過程時通常要考慮的各類環(huán)境和安全問題。 ? （ 4）正確評價在產(chǎn)品和過程設(shè)計中保持高標(biāo)準(zhǔn)倫理原則的重要性。 ? （ 5）懂得化學(xué)工程師是結(jié)合手工計算、電子表格、數(shù)學(xué)計算軟件包和工程模擬軟件等手段來進行產(chǎn)品和過程設(shè)計的。 ? 本講座雖然沒有具體解決任何的設(shè)計問題，但在以后的設(shè)計詳細講述中會提及這些背景信息。 202303 . 謝謝 ??！ 202303 . 第一篇 創(chuàng)建和審定初始問題： 確定要求文獻調(diào)研產(chǎn)生思路市場和商業(yè)研究與用戶面談 202303 . 第一篇 尋找具有所要求的性質(zhì)和功能的化學(xué)品和化學(xué)品混合物 混合物例子： 環(huán)境友好的聚合物薄膜 、制冷劑 、 清洗和萃取的溶劑 、 潤滑油 、藥物高分子 、 熱手器溶質(zhì)和抗張力強度高的陶瓷材料 202303 . 第一篇 創(chuàng)建過程 初始數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建 實驗 初步過程合成： 反應(yīng) 、 分離 、 TP變化操作 、 任務(wù)集成 設(shè)備選擇 、 間歇或連續(xù) ？ 毛利是否令人滿意？ 否 放棄 是 202303 . 第一篇 基本方案的開發(fā) 創(chuàng)建過程流程 過程集成 創(chuàng)建詳細數(shù)據(jù)庫 中試工廠實驗改進流程 制作模擬流程 202303 . 第二篇 詳細過程合成 —— 計算方法 過程是連續(xù)的或間歇的？ 化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的合成 分離序列合成 反應(yīng) 分離循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的合成 第二定律分析 熱交換器網(wǎng)的合成 質(zhì)量交換器網(wǎng)的合成 優(yōu)化過程步驟順 序安排 202303 . 第三篇 詳細設(shè)計、確定設(shè)備尺寸、優(yōu)化 最終產(chǎn)品是：大眾化學(xué)品 、 專用化學(xué)品定型消費產(chǎn)品或工業(yè)產(chǎn)品 (其使用化學(xué)品或化學(xué)品混合物 ？ ) 確定設(shè)備尺寸 換熱器設(shè)計 、塔設(shè)計 、 泵和壓縮機設(shè)計 投資費用估算 利潤率分析 優(yōu)化 產(chǎn)品設(shè)計 202303 . 第四篇 裝置范圍的可控性評定 ? 控制結(jié)構(gòu)的定性分析 ? 流程可控性分析 202303 . 第五篇 書面設(shè)計報告和口頭陳述 裝置設(shè)計：設(shè)計草圖 、 配管圖 、 儀表控制圖 、 設(shè)備布置 、 規(guī)模組建構(gòu)造 、 投標(biāo) 建設(shè) 開車 操作 202303 . 化工設(shè)計概論 朱明喬 浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)系 Zhu MingQiao Department of Chemical and Biological Engineering Zhejiang University 202303 . 第二章 化工開發(fā)設(shè)計 ? 化工開發(fā)設(shè)計范圍 ? 選題和立項 ? 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 ? 化工過程開發(fā)實驗中的實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理 ? 化工過程放大 ? 化工開發(fā)設(shè)計案例分析 ? 小結(jié) 202303 . 化工開發(fā)設(shè)計范圍 ? 化工開發(fā)設(shè)計范圍可定義為 在化工技術(shù)開發(fā)范圍內(nèi)的設(shè)計。 ? 化工技術(shù)開發(fā)一般按照以下程序： 選題 → 小型試驗 (小試 )→ 中型試驗 (中試 )→ 生產(chǎn)性試驗 ? 本課程化工技術(shù)開發(fā)的內(nèi)容主要指立項前的可行性研究，在實驗室條件下進行的小試，放大的模型試驗，以及對工藝技術(shù)方案進行初步技術(shù)經(jīng)濟評價 ,得到工藝包。 ? 注：工藝包為工程公司進行工程設(shè)計 tigong依據(jù)，如講座一表 “國際通用設(shè)計程序的階段劃分 ” 所示。 202303 . 選題和立項 ? 課題的性質(zhì)和來源 ? 選題的基本原則 ? 化工產(chǎn)品開發(fā)策略 選題總是化工過程開發(fā)工作之前的重要工作，它關(guān)系到開發(fā)工作的成敗。在選題時，應(yīng)對立題項目進行可行性研究，并從 技術(shù)可靠性、社會效益、經(jīng)濟效益等方面 證明其為可行的立題報告。 202303 . 課題的性質(zhì)和來源 ? 凡與化工新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)改造以及新工藝和新技術(shù)的推廣應(yīng)用有關(guān)的研究成果，均屬于化工過程的開發(fā)課題。這類課題根據(jù)我國現(xiàn)行的科研體制，主要有以下三個來源： ? （ 1）計劃課題 ? （ 2）企業(yè)委托課題 ? （ 3）自選課題 202303 . 課題的性質(zhì)和來源 ? 對于課題的性質(zhì)，人們習(xí)慣于把當(dāng)代科學(xué)研究活動統(tǒng)稱為 “ 研究與開發(fā) ” ，大體上劃分為以下三類： ? （ 1）基礎(chǔ)研究 ? （ 2）應(yīng)用研究 ? （ 3）技術(shù)開發(fā) 基礎(chǔ)研究 屬于 科學(xué)發(fā)展 的范疇， 技術(shù)開發(fā)屬于 技術(shù)發(fā)展 的范疇， 應(yīng)用研究 則 分跨科學(xué)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展 兩個范疇。 202303 . 選題的基本原則 ? 凡根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展和市場需要提出的化工新產(chǎn)品、新材料、新技術(shù)、新工藝，具有先進性、合理性、現(xiàn)實性、可行性，可以獲得應(yīng)有的社會效益和經(jīng)濟效益的課題均可作為化工過程開發(fā)課題，但應(yīng)特別注意一下幾點： ? （ 1）創(chuàng)新性原則 ? （ 2）需要性原則 ? （ 3）科學(xué)性原則 ? （ 4）可行性原則 202303 . 選題的基本原則 ? 選題原則要靈活運用，具體表現(xiàn)為： ? （ 1）基礎(chǔ)研究選題主要以科學(xué)發(fā)展為導(dǎo)向 ? （ 2）應(yīng)用研究的選題以市場需要為導(dǎo)向 ? （ 3）技術(shù)開發(fā)的選題以市場需要為導(dǎo)向 202303 . 化工產(chǎn)品開發(fā)策略 ? （ 1）前向一體化合作開發(fā)模式 ? （ 2）后向一體化合作開發(fā)模式 ? （ 3）橫向一體化合作開發(fā)模式 ? （ 4） 過程一體化開發(fā)模式 ? （ 5）混合一體化合作開發(fā)模式 ? （ 6）合作開發(fā)的形式 202303 . （ 1）前向一體化合作開發(fā)模式 ? 前向一體化合作開發(fā)模式是指化工企業(yè)與下游用戶合作開發(fā)新產(chǎn)品的模式。 ? 改善下游產(chǎn)品質(zhì)量和性能（技術(shù)指標(biāo)）：原料直接影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，下游企業(yè)往往對原料提出要求以滿足其產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，模型見圖 。 下游企業(yè)需要 研究開發(fā) 生產(chǎn) 營銷信息與反饋 本企業(yè) 下游企業(yè) 圖 前向一體化合作開發(fā)模式模型（ 1） 202303 . （ 1）前向一體化合作開發(fā)模式 ? 降低下游產(chǎn)品成本 :原料直接影響產(chǎn)品的成本，下游企業(yè)往往對原料提出要求以降低下游產(chǎn)品成本，模型同圖 。 ? 推廣本企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)下游新產(chǎn)品：化學(xué)工業(yè)能使用有限的原料創(chuàng)造出豐富多彩的產(chǎn)品。模型如圖 。 研究開發(fā) 生產(chǎn) 營銷信息與反饋 開發(fā)下游企業(yè)產(chǎn)品 本企業(yè) 下游企業(yè) 圖 前向一體化合作開發(fā)模式模型（ 2） 202303 . （ 2）后向一體化合作開發(fā)模式 ? 后向一體化合作開發(fā)模式是指化工企業(yè)與上游供應(yīng)商合作開發(fā)新產(chǎn)品的模式。模型見圖 。 研究開發(fā) 生產(chǎn) 營銷信息與反饋 上游供應(yīng)商 上游企業(yè) 本企業(yè) 圖 后向一體化合作開發(fā)模式模型（ 1） 202303 . （ 2）后向一體化合作開發(fā)模式 ? 改善原料質(zhì)量和性能（技術(shù)指標(biāo)） :原料直接影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，通過改變原料來改變企業(yè)產(chǎn)品的性能。 ? 降低產(chǎn)品成本 :原料直接影響產(chǎn)品的成本，化工企業(yè)往往對原料提出要求以降低自己產(chǎn)品成本。 ? 應(yīng)用供應(yīng)商新產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品 :供應(yīng)商常常向化工企業(yè)推介新材料、新能源、新設(shè)備、新工藝等，幫助化工企業(yè)應(yīng)用并共同開發(fā)新產(chǎn)品，化工企業(yè)要緊緊抓住這些機會開發(fā)合適的產(chǎn)品。模型如圖 。 研究開發(fā) 生產(chǎn) 營銷信息與反饋 供應(yīng)商新產(chǎn)品 上游企業(yè) 本企業(yè) 圖 （ 2） 202303 . (3) 橫向一體化合作開發(fā)模式 ? 橫向一體化合作開發(fā)模式是指化工企業(yè)之間做開發(fā)新產(chǎn)品的模式。任何一個化工企業(yè)都不可能占有所有的優(yōu)勢，化工企業(yè)之間優(yōu)勢互補，合作開發(fā)新產(chǎn)品，共同占領(lǐng)市場。圖 了研究領(lǐng)域合作開發(fā)下游企業(yè)需要產(chǎn)品的模型。 研究開發(fā) 生產(chǎn) 營銷信息與反饋 開發(fā)下游企業(yè)產(chǎn)品 本企業(yè) 下游企業(yè) 圖 橫向一體化合作開發(fā)模式模型 202303 . (4) 過程一體化開發(fā)模式 ? 過程一體化開發(fā)模式是指化工產(chǎn)品開發(fā)階段就采用研究、設(shè)計、制造、營銷、采購、財務(wù)、供應(yīng)商及用戶介入、參與的并行工作小組方式，對全過程一體化管理。模型見圖 。 上游企業(yè)產(chǎn)品 創(chuàng)新構(gòu)思 研究與開發(fā) 設(shè)計 制造 市場銷售 下游企業(yè)需要 上游企業(yè) 本企業(yè) 下游企業(yè) 圖 過程一體化開發(fā)模式模型 202303 . (5) 混合一體化合作開發(fā)模式 ? 混合一體化合作開發(fā)模式是指在化工產(chǎn)品開發(fā)過程中不局限于單獨采用上述任何一種形式，而根據(jù)需要采取兩種或兩種以上混合的模式。如圖 。 上游企業(yè)產(chǎn)品 創(chuàng)新構(gòu)思 研究與開發(fā) 設(shè)計 制造 市場銷售 下游企業(yè)需要 上游企業(yè) 本企業(yè) 下游企業(yè) 橫向企業(yè) 圖 202303 . （ 6）合作開發(fā)的形式 ? 合作開發(fā)一般以 戰(zhàn)略聯(lián)盟的形式 進行。聯(lián)盟的形式是多種多樣的，主要有合資、研究與開發(fā)協(xié)議、合作生產(chǎn)營銷、相互持股等，也有的是長期供應(yīng)協(xié)議。有些聯(lián)盟是明確的，有些則不明確，但事實均存在。聯(lián)盟有些比較緊密，有些比較松散，它與各方的投入及收益等有關(guān)。 202303 . 技術(shù)經(jīng)濟資料進行收集 ? 如講座一中所述，盡量利用這些資料進行設(shè)計。 202303 . 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 ? 引言 ? 特性評估方法 ? 優(yōu)化確定分子結(jié)構(gòu) ? 小結(jié) 202303 . 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 選題和立項之后如果新產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)未確定，還需要進行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計。如下例子： ? 具有所要求性質(zhì)的高分子 ,如 :密度、玻璃化轉(zhuǎn)化溫度、對水的吸收率； ? 在低壓和規(guī)定的溫度下沸騰和冷凝的制冷劑，且他們不與臭氧發(fā)生反應(yīng)； ? 能輸送像墨水顏料和涂料之類固體的溶劑，其揮發(fā)快，有事無毒和環(huán)境友好的； ? 用于液 液萃取、萃取精餾或恒沸精餾的溶劑； ? 作為藥物的大分子，如作為抗體的蛋白質(zhì)，它們是 Y型的多疇蛋白質(zhì)，其以極精確的選擇性與特定抗原或接受體結(jié)合； ? 用于暖手器的溶質(zhì)，在低溫下仍保持過飽和，只有當(dāng)激活時才結(jié)晶放熱。 202303 . 引言 ? 要對化學(xué)品和化學(xué)品混合物性質(zhì)的技術(shù)指標(biāo)進行 更量化 的確定。 ? 產(chǎn)品開發(fā)工作常常與 研究 和 開發(fā) 小組的發(fā)現(xiàn)密切相關(guān)。 ? 當(dāng)設(shè)計產(chǎn)品時，常?？梢缘玫狡?估算 方法。 ? 然而，對于 藥品、蛋白質(zhì) 等性質(zhì)通常不使用估算的方法，由實驗室中的實驗來確定。 202303 . 特性評估方法 ? 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論方法要求精確估算物理性質(zhì)和傳遞性質(zhì)。這些一般是從 熱力學(xué) 和 傳遞現(xiàn)象 的基本原理出發(fā)，運用分子模擬推導(dǎo)得到的。 ? 在近幾年中，物質(zhì)性質(zhì)的信息系統(tǒng)已能廣泛地從計算機軟件包中得到。 對于那些數(shù)據(jù)庫中不存在的組分，用估算的方法或者實驗數(shù)據(jù)回歸的方法確定