Косинцев В.И. и др. Основы проектирования химических производств

Подождите немного. Документ загружается.

В общем случае в ТЗ указывают требования к составу и конструктивно-

му устройству изделия, к показателям его качества, составным частям, ис-

ходным и эксплуатационным материалам, к стадиям и этапам разработки и т.

д. После согласования и утверждения технического задания приступают к

разработке проектной документации.

Разработка проектной документации в зависимости от новизны и слож-

ности конструкции изделия включает в себя многовариантное моделирование

объекта в документации и анализ различных моделей, основанных на сочета-

нии различных по новизне и сложности и др. признакам составных элементов

и выделение оптимального варианта.

Макет это изделие, воспроизводящее разрабатываемое изделие или

его составные части в объеме, необходимом для проверки принципов их ра-

боты при создании экспериментального образца, выполнении проектной или

рабочей документации.

Техническое предложение представляет собой совокупность конструк-

торских документов, которые должны содержать обоснование целесообраз-

ности разработки документации изделия на основании анализа технического

задания заказчика, результатов научно-исследовательских работ, опыта экс-

плуатации аналогов, выбранной конструкции и сравнительной оценки раз-

личных вариантов решений с учетом конструктивных и эксплуатационных

особенностей разрабатываемого изделия. Техническое предложение после

согласования и утверждения является основанием для разработки эскизного

(технического) проекта.

Эскизный проект – это совокупность конструкторских документов, ко-

торые должны содержать принципиальные конструктивные решения, даю-

щие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также

данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные раз-

меры разрабатываемого изделия. После рассмотрения и утверждения эскиз-

ного проекта приступают к выполнению технического проекта.

Технический проект – это совокупность конструкторских документов,

которые должны содержать окончательные технические решения, дающие

полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные

данные для разработки рабочей конструкторской документации. Техниче-

ский проект после согласования и утверждения служит основанием для раз-

работки рабочей конструкторской документации на изготовление опытного

образца, изделия установочной серии и изделия серийного (массового) про-

изводства.

Опытный образец изделия это изделие изготавливаемое по вновь

разработанной рабочей конструкторской документации для проверки его со-

ответствия техническому заданию, последующей необходимой корректиров-

ки документации и подготовки технологического процесса изготовления ос-

новных частей изделия (в отдельных случаях изготавливают опытную пар-

тию изделий).

Изделие установочной серии – это изделие изготовленное по докумен-

тации., уточненной после изготовления и по результатам испытания опытно-

го образца для контроля его соответствия техническому заданию, проверки

технологического процесса изготовления изделия и последующей, необхо-

димой корректировки документации.

Изделие серийного производства – изделие, изготавливаемое в услови-

ях серийного производства периодически повторяющимися сериями по еди-

ной конструкторской документации.

Изделие массового производства – изделие изготавливаемое непре-

рывно в условиях массового производства по единой конструкторской доку-

ментации.

При выполнении курсовых (дипломных) проектов студент занимается

разработкой вопросов, связанных с проектированием нового химического

оборудования или модернизацией действующего, проектированием новых

или реконструкцией действующих производств (цехов, участков, технологи-

ческих линий) и др.

2.2. ВИДЫ КОНСТРУКТОРСКИХ ДОКУМЕНТОВ

Конструкторские документы делятся на графические и текстовые. К

графическим относятся:

чертеж детали (без шифра) – это документ, содержащий изображение

детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля;

сборочный чертеж (шифр СБ) – содержит изображение сборочной

единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и кон-

троля;

чертеж общего вида (шифр ВО) – определяет конструкцию изделия,

взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип ра-

боты изделия;

теоретический чертеж (шифр ТЧ) – определяет геометрическую форму

(обводы) изделия и координаты расположения составных частей;

габаритный чертеж (шифр ГЧ) – определяет контурное (упрощенное)

изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными

размерами;

монтажный чертеж (шифр МЧ) – содержит контурное (упрощенное)

изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки на

месте применения;

схемы (без шифра) – это документы, на которых показаны в виде ус-

ловных обозначений или изображений составные части изделия и связи меж-

ду ними (технологическая, электрическая, гидравлическая, пневматическая,

кинематическая и т. д.).

Основными текстовыми документами являются:

спецификация (без шифра), которая определяет состав сборочной еди-

ницы, комплекта, или комплекса;

пояснительная записка (шифр ПЗ), которая содержит описание уст-

ройства и принципы действия изделия, а также обоснование принятых при

его разработке технических и технологических решений;

расчеты (шифр РР), которые содержат расчеты параметров и величин,

например расчеты на прочность.

2.3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Основным документом при разработке проекта предприятия или соору-

жения химической промышленности являются исходные данные. Ответст-

венным за составление и выдачу их является ведущая научно-

исследовательская организация.

Исходные данные выдаются до начала составления технического зада-

ния на проектирование научно-исследовательской организацией, которая от-

вечает за их полноту и высокий научно-технический уровень.

Исходные данные согласуются с проектной организацией и утвержда-

ются директором научно-исследовательской организации.

Раздел 1. Общие сведения и технология

1.01. Назначение целевого продукта, для производства которого разра-

ботана технология.

1.02. Краткие сведения об эффективности технологии.

1.03. Масштаб опытных установок, по данным которых отработана тех-

нология производства.

Раздел 2. Характеристика выполненных научно-исследователь-ских

работ и опытных работ, положенных в основу исходных данных для

проектирования

2.01. Краткий литературный обзор технологии производства. Сведения

об аналогичных производствах за рубежом.

2.02. Обзор научно-исследовательских работ, выполненных по отдель-

ным стадиям и узлам технологии (включая подготовку сырья, приготовление

катализаторов, очистку химически и механически загрязненных вод, перера-

ботку отходов и т. д.).

Наименование научно-исследовательских и конструкторских организа-

ций – участников разработки технологии в лабораторных условиях, на опыт-

ных и полузаводских установках.

Характеристика опытных и полузаводских установок: описание техно-

логической схемы, описание основных аппаратов, их производительность.

Изложение результатов работы опытных полузаводских установок.

Описание методов измерения технологических параметров.

2.03. Краткая характеристика уровня техники и основные технические

показатели по аналогичным производствам на действующих предприятиях в

стране и за рубежом.

Преимущества рекомендуемой технологии по сравнению с существую-

щими у нас в стране и за рубежом методами производства.

Раздел 3. Технико-экономическое обоснование рекомендуемого ме-

тода производства. Перспективы производства и потребления

3.01. Прогноз и потребности товарной продукции на перспективу.

3.02. Прогноз обеспеченности производства сырьем и материалами тре-

буемого качества.

Наличие действующих производств или разработанной технологии на их

выработку.

3.03. Ориентировочный расчет себестоимости продукта (продуктов) и

сравнение ее с себестоимостью аналогичного продукта (продуктов), полу-

чаемого другими методами. Ожидаемая экономическая эффективность от

внедрения новой технологии производства.

3.04. Технико-экономические показатели производства.

3.05. Возможные пути дальнейшего улучшения технико-экономических

показателей.

3.06. Возможные направления использования попутных продуктов и

реализуемых отходов производства.

Возможный объем сбыта этой продукции и отпускная цена. Документы,

обосновывающие возможности сбыта этой продукции. (Согласие потребите-

лей использовать эту продукцию).

Раздел 4. Патентный формуляр

4.01. Обзор и обобщение зарубежных патентов, патентов России и ав-

торских свидетельств СССР.

Патентный формуляр по установленной форме, определяющий патент-

ную чистоту технологии и оборудования в России и в промышленно разви-

тых странах.

Раздел 5. Техническая характеристика исходного сырья, вспомога-

тельных материалов, основных и конечных продуктов. Целевое назна-

чение и области применения основных продуктов

5.01. Наименование ГОСТов, ТУ и других нормативных документов,

регламентирующих качество исходного сырья, вспомогательных материалов

(катализаторов, сорбентов, присадок и др.) и товарных продуктов.

5.02. Области применения товарных продуктов.

Виды тары, условия транспорта и хранения сырья, вспомогательных ма-

териалов и товарной продукции.

5.03. Требования к технологическому инертному газу, азоту, сжатому

воздуху по составу и влажности, методы доведения до требуемой кондиции.

5.04. Требования к воде, входящей в непосредственный контакт с про-

дуктами производства (отдельно для каждого случая применения), по допус-

тимым: жесткости (карбонатной и общей), солесодержанию железа, механи-

ческих примесей, кислорода и углекислоты, по числу рН , по специфическим

требованиям к методам подготовки воды требуемого качества.

Раздел 6. Физико-химические константы и свойства исходных, про-

межуточных и конечных продуктов

6.01.Физико-химические константы и свойства исходных, промежуточ-

ных, побочных и конечных продуктов, реакционных масс, смесей и отходов

производства для диапазона температур и давлений в производственных ус-

ловиях для жидкостей и паров: теплопроводность, теплосодержание, тепло-

емкость, вязкость, температуры плавления и кипения, теплоты застывания,

испарения, кристаллизации, растворимости в воде и органических раствори-

телях, упругости паров, плотность.

Коэффициенты объемного расширения, поверхностное натяжение,

удельная электропроводность.

Коррозионные свойства углеродистой стали и специальных коррозионно

стойким сталям.

Пожаро- и взрывоопасные параметры сырья, промежуточных и конеч-

ных продуктов.

6.02. Коэффициент относительной летучести разделяемых ректификаци-

ей смесей, коэффициенты Генри для газов, разделяемых абсорбцией, коэф-

фициенты распределения для многокомпонентных и расслаивающихся жид-

костей (жидких систем).

6.03. Для твердых продуктов, наряду с физико-химическими константа-

ми приводятся сведения по: способности к налипанию, слеживанию, углу ес-

тественного откоса, сводообразованию, комкованию, смачиваемости, смер-

заемости, гигроскопичности, абразивным свойствам, насыпному и удельному

весу, гранулометрическому составу, склонности продукта к разложению, са-

мовозгоранию.

Коэффициенты трения по различным материалам. Возможность транс-

портирования суспензии и твердых продуктов по трубопроводам, транспор-

тирование твердых сыпучих продуктов с помощью пневмотранспорта с не-

обходимыми данными для его расчета, (при необходимости способам отвода

статического электричества), транспортирование продукта в виде расплава.

Примечания:

1. Все перечисленные в разделе 6 данные приводятся в случае отсутст-

вия их в справочной литературе: для имеющихся указывается источник.

2. В необходимых случаях по требованию проектного института должны

выдаваться константы химических смесей продуктов, применяемых в произ-

водстве.

Раздел 7. Химизм, физико-химические основы и принципиальная

технологическая схема производства

7.01. Химизм процесса по стадиям.

7.02. Эндо- и экзотермические эффекты химических и физических про-

цессов.

7.03. Кинетические уравнения основных и побочных реакций.

7.04. Степень конверсии и выхода по стадиям производства.

7.05. Влияние гидродинамических условий проведения каждого реакци-

онного процесса (степень перемешивания продольного и поперечного, влия-

ние распределительного устройства, необходимость секционирования, мас-

штабный фактор и т. д.) на основные показатели его: конверсию, селектив-

ность, производительность единицы реакционного объема.

Рекомендации по гидродинамическому моделированию промышленных

реакторов.

7.06. Сведения о необходимости применения специальных методов раз-

деления (азеотропная или экстрактивная дистилляция), связанных с трудно-

стью разделения промышленных смесей обычными методами .

Указания о наличии азеотропов и коэффициенты относительной летуче-

сти в системах с третьим компонентом.

7.07. Принципиальная технологическая схема производства с описанием

процесса по стадиям. В технологическую схему должны входить все основ-

ные и вспомогательные процессы, узлы приготовления и регенерации ката-

лизаторов, вспомогательных материалов, очистка загрязненных вод, обез-

вреживание газовых выбросов и переработки отходов.

Принципиальная технологическая схема должна включать узлы механи-

зации погрузочно-разгрузочных работ и узлы дозирования катализаторов и

др. реагентов для периодических и непрерывных процессов.

Раздел 8. Рабочие и технологические параметры производства

8.01. Рабочие технологические параметры производства и их допусти-

мый диапазон колебаний по каждому узлу: давление, температура, объемная

скорость, соотношение компонентов, линейная скорость, степень насыщения,

степень диспергирования, концентрации веществ в растворах, скорости рас-

слаивания, размеры гранул и кристаллов, допустимое содержание влаги и

других побочных компонентов.

Подробные указания, какие ситуации могут создаваться при отклонени-

ях (и каких отклонениях) от рекомендуемых оптимальных параметров про-

цесса на каждой стадии, узле, и где какая ситуация возможна.

8.02. Технологические условия приготовления и регенерации катализа-

торов, проводимых на данном объекте.

Данные о механической прочности и гидравлическом сопротивлении

применяемых катализаторов, адсорбентов.

8.03. Условия образования осадков, полимеров смол, пены, методы пре-

дотвращения их образования и удаления.

8.04. Рекомендации по характеру перемешивания реакционных смол.

Типы перемешивающих устройств, значения критерия Рейнольдса для моде-

лирования процессов.

8.05. Рекомендации по флегмовым числам и плотностям орошения для

конкретных ректификационных и абсорбционных процессов разделения, со-

ставам дистиллята, кубовых остатков, данные по скорости паров, КПД таре-

лок, числу теоретических тарелок и их типу, эквивалентным высотам, сопро-

тивлению тарелок, принципам регулирования.

Раздел 9. Материальный баланс производства

9.01. Исходные данные для составления материального баланса по всему

производству (принятые выходы, соотношения и др.).

9.02. Таблицы материального баланса по стадиям производства с указа-

нием составов промежуточных и конечных продуктов (составленного по

фактическим данным работы).

9.03. Рекомендации для проектирования промышленного производства

по величине технологических потерь по всем узлам производства.

Раздел 10. Технологическая характеристика побочных продуктов и

реализуемых отходов производства

10.01. Техническая характеристика, свойства и составы побочных про-

дуктов, ГОСТы, ТУ и другие нормативные документы, регламентирующие

их составы и свойства.

10.02. Области применения и объемы потребления побочных продуктов.

10.03. Рекомендации по выбору тары, хранению и транспортировке по-

бочных продуктов.

10.04. Характеристика реализуемых отходов производства: кубовых

продуктов, смолистых веществ, отработанных катализаторов и сорбентов

(количество, состав, температура застывания, условия транспортабельности).

Количество отходов на единицу готовой продукции и состав их до и после

локальной очистки и переработки.

10.05. Технология переработки реализуемых отходов производства (ме-

тоды, технологические и режимные параметры), выхода, состава вторичных

продуктов переработки или направление их использования без переработки.

Примечание: рекомендации по использованию реализуемых отходов

производств, или продуктов, получаемых на базе переработки отходов,

должны быть подтверждены документами о возможности их использования.

Раздел 11. Математическое описание технологических процессов и

аппаратов

11.01. Общие математические модели реакторов и других технологиче-

ских узлов и оборудования, доведенные до возможности их практического

использования для расчета промышленных реакторов, основанные на экспе-

риментальных данных. Рекомендации по выбору оптимальных моделей реак-

торов и другого оборудования и представление технических проектов на

оригинальные аппараты и узлы.

11.02. Уравнения для расчета фазовых равновесий в системах пар-

жидкость и жидкость-жидкость.

Раздел 12. Данные для расчета, конструирования и выбора основно-

го промышленного технологического оборудования и защиты строи-

тельных конструкций

12.01. Рекомендации по выбору конструкционных материалов для ос-

новного технологического оборудования на основании экспериментальной

проверки их в реальных средах и рекомендуемых режимных параметрах. Ре-

комендации по выбору материалов для трубопроводов, арматуры и прокла-

док по всей технологической схеме производства.

Рекомендации по типу аппаратуры, уплотнению фланцевых соединений,

материалам сальниковых набивок, смазочным маслам, уплотняющим жидко-

стям для трубопроводов и арматуры.

12.02. Виды и скорости коррозии рекомендуемых конструкционных ма-

териалов в соответствующих средах.

12.03. Рекомендации и требования для конструирования и подбора ос-

новного технологического оборудования, которые должны базироваться на

результатах проверки на опытных установках рекомендуемых конструкций

оборудования.

12.031. Для реакционных процессов: съем с единицы объема, съем с

единицы веса катализатора, время контакта реагирующих веществ, объемные

и линейные скорости, величина сопротивления слоя катализатора при реко-

мендуемых условиях процесса, тип перемешивающего устройства, интен-

сивность перемешивания и т. д. Сведения об ингибиторах процесса.

12.032. Для процессов фильтрации, сушки, кристаллизации, размола,

смешения, дозировки.

Рекомендации по выбору оборудования должны базироваться на резуль-

татах экспериментальной проверки аналогичных опытных образцов оборудо-

вания на конкретных средах. Экспериментально должны быть определены:

удельная производительность, типы фильтрующих тканей, способы их реге-

нерации, методы расчета промышленных агрегатов, составы до и после пере-

численных процессов.

Результаты экспериментов и рекомендации по выбору вышеперечислен-

ного должны быть согласованы с НИИХИММАШем до выдачи исходных

данных для проектирования проектной организации.

12.04. Рекомендации по защите строительных конструкций от коррози-

онного и растворяющего действия новых продуктов, по которым такие дан-

ные отсутствуют. Рекомендации по коррозионной защите оборудования и

труб (по всем отделениям и участкам).

12.05. Рекомендации по применению оригинальных аппаратов. Техниче-

ские проекты таких аппаратов, аналогия с аппаратами, испытанными на про-

изводстве. Стоимость этих аппаратов, режим работы с учетом всех ремонтов,

рекомендации по обслуживанию.

Раздел 13. Рекомендации для проектирования автоматизации производ-

ства

13.01. Перечень параметров, подлежащих контролю. Рекомендуемые

точки и схемы автоматического регулирования.

13.02.Перечень параметров контроля качества с указанием мест отбора

проб и методик для автоматического контроля и регулирования с использо-

ванием автоматических анализаторов на потоке. Рекомендации по автомати-

ческим пробоотборникам.

13.03. Рекомендации по применению автоматического управления про-

изводством (АСУП) с использованием ЭВМ.

Раздел 14. Аналитический контроль производства

14.01. Перечень точек отбора проб для анализа, периодичность анализов.

14.02. Перечень методик анализов с указанием ГОСТов и инструкций.

Прилагаются вновь разработанные методики анализов.

14.03. Рекомендации по выбору пробоотборных устройств.

14.04. Трудоемкость отдельных аналитических операций.

14.05. Рекомендации специального лабораторного оборудования, в том

числе для автоматического анализа, с указанием марок. Особые требования,

которые должны быть учтены при проектировании цеховой лаборатории.

Раздел 15. Методы и технологические параметры очистки химически и

механически загрязненных сточных вод, обезвреживания газовых выбросов и

ликвидации вредных отходов

15.01. Количество и состав химически и механически загрязненных

сточных вод по отдельным стадиям и узлам производства (на единицу ис-

ходного сырья или товарного продукта), периодичность сброса.

15.02. Технология первичной (локальной) очистки химически и механи-

чески загрязненных сточных вод, обеспечивающая возможность их повтор-

ного использования для технологических целей, или окончательного обез-

вреживания на централизованных биологических очистных сооружениях,

параметры процесса очистки, технологическая схема с нанесенными данны-

ми по составам и количествам материальных потоков, характеристика и

удельный расход реагентов. Рекомендации по переработке и утилизации

осадков. Показать химизм очистки сточных вод.

15.03. Количество и состав газовых выбросов в атмосферу в местах их

образования (на единицу исходного сырья или товарного продукта). Техно-

логия обезвреживания газовых выбросов. Эффективность очистки. Характе-

ристика реагентов и их удельный расход.

15.04. Рекомендации по получению товарной продукции из (или с по-

мощью) сточных вод и газовых выбросов.

15.05. Методы контроля содержания вредных исходных, промежуточ-

ных и конечных продуктов в воздухе производственных помещений и в ат-

мосферном воздухе.

Раздел 16. Мероприятия по технике безопасности, промсанитарии и про-

тивопожарной профилактике

16.01. Перечень наиболее опасных мест в технологической схеме произ-

водства при отклонениях от нормального технологического режима (какие

отклонения), а также возможные последствия этих отклонений. Профилакти-

ка и мероприятия в случае допущения отклонений от нормального режима

производства.

16.02. Возможные источники выделения вредностей, рекомендации по

обеспечению полной герметичности оборудования, методы удаления вред-

ных выделений, рекомендуемые методы очистки и дегазации аппаратуры,

трубопроводов, строительных конструкций, способы обезвреживания про-

дуктов очистки.

16.03. Места возможных источников шумов и вибрации по технологиче-

ским причинам и методы их устранения или снижения до допустимых норм.

16.04. Способы обезвреживания токсичных, взрыво- и пожароопасных

продуктов в случаях аварий и разливов применительно к конкретным веще-

ствам.

16.05 Токсикологическая характеристика веществ (исходных, промежу-

точных и конечных), имеющихся в производстве, сведения о характере воз-

действия их на организм человека.

Примечание:

Перечисленные данные приводятся в случае их отсутствия в справочной

литературе, для имеющихся указывается источник. Мероприятия по оказа-

нию первой доврачебной помощи пострадавшему применительно к каждому

веществу в отдельности. Средства, которыми следует оснастить производст-

во для самопомощи (раковины самопомощи, специальные души и др.). От-

ношение продуктов к категориям сильно действующих ядовитых веществ.

16.06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в

рабочей зоне, в воздухе населенных мест, в водоемах, утвержденные сани-

тарными органами (для продуктов исходных, промежуточных и конечных).

Для вредных веществ, предельно допустимые концентрации которых не ут-

верждены – временные ПДК, установленные Минздравом. Рекомендации по

способам дегазации, стирке и частоте соответствующей обработки спецоде-

жды, количеству и типу моющих средств, по очистке сточных вод после об-

работки спецодежды. Рекомендации по способам и средствам обезврежива-

ния строительных конструкций и оборудования с указанием использования

или обезвреживания отходов после дегазации.

16.07. Рекомендация по индивидуальным средствам защиты (одежда,

обувь, противогазы и др.) работающих с новыми продуктами, применительно

к каждому из них в отдельности. Методы дегазации и стирки спецодежды,

частота стирки.

16.08. Допустимые содержания кислорода и др. примесей в транспорти-

рующем газе. Мероприятия по предупреждению образования взрывоопасных

смесей газов, паров, пыли в оборудовании и трубопроводах при всех режи-

мах работы, пусках и остановках оборудования.