化工设计是将实验室的科研成果转化为工业化生产的关键步骤，涉及多方面的专业知识和技术。在这个过程中，物料衡算和能量衡算是核心计算，确保化学反应过程的效率和安全性。物料衡算是对化学反应中输入和输出物料量的计算，而能量衡算则关注能源的消耗和产出，两者对于优化工艺流程至关重要。
在化工设计中，工艺管道及仪表流程图（PID）是一种关键图表，用于清晰地描绘出工厂中的工艺流程、管道走向以及仪表和控制系统的位置。PID包括PFD（过程物料流程图）和UID（公用工程仪表管道流程图），分别展示了物料流动路径和公用工程系统的详细信息。此外，还有UFD（公用工程物料流程图）来专门描绘公用工程系统的物料流动。
流程模拟软件如ASPEN、PROⅡ、HYSYS、ChemCAD、Flowtran和Hextran等，用于模拟和优化化工过程，它们可以协助设计师分析工艺条件，计算设备尺寸，以及评估过程的热集成，以提高能源效率。
化工设计的前提准备工作包括厂址选择、项目建议书、可行性研究和设计任务书。可行性研究是决定项目是否可行的关键，它提供了投资决策的基础，而设计任务书则是给设计人员明确指导的文档。两者在内容、性质和时间顺序上都有所区别。
设计通常分为几个阶段，新技术开发过程中的概念设计、中试设计和基础设计，以及工程设计中的可行性研究、初步设计和施工图设计。对于大型复杂项目，通常会有三个设计阶段，而小型或成熟技术的项目可以简化为两阶段或直接进入施工图设计。
概念设计是设计的早期阶段，它基于应用研究的结果，确定工艺流程、设备选型、环保措施，并估算投资和成本。目的是验证研究的工艺条件是否合理，提供改进意见。可行性研究则涉及市场需求分析、工艺技术方案、原料供应、厂址选择、环境影响等多个方面，是项目经济性和技术可行性的综合评估。
初步设计阶段需要完成的图纸包括PID、PFD、车间平面布置图、设备布置图、主要设备设计总图、公用系统流程图以及全厂总平面布置图等，同时还需要物料衡算表、设备一览表、管道规格表等相关表格，以确保设计的完整性和准确性。
化工设计是一个涉及广泛知识和深入计算的领域，从理论研究到实际操作，都需要精确的计算、详尽的规划和高效的模拟工具来确保项目的成功实施。
