Сутягин В.М., Бондалетов В.Г., Кукурин О.С. Принципы разработки малоотходных и безотходных технологий

Подождите немного. Документ загружается.

171

Обозначим , , ,

A B C D

   

− молекулярныемассывзаимодейст-

вующихвеществ, участвующихвреакциииполученныхврезультате

реакции.

Допустим, чтореакция(92) протекаетнеобратимослеванаправо.

ТогдавконцепроцессаизрасходуетсявсевеществоА, т. е. G

= 0, коли-

чествоизрасходованноговеществаВсоставляет

B A

G G



 



аколичествообразующихсявеществC иD при100%-мпревращении

будетравно:

C A

G G



 



;

D A

G G



 



где , , ,

A B C D

G G G G

− однокомпонентныевещества.

Выходпродуктаравен

 ,

где G

− количествофактическиполученногопродукта;

− теоретическивозможныйвыход.

Сучетомвыходаиколичестваобразующихсяпореакциивеществ

C иD составляет

G 



;

G 



Общийвыходсоставляет

общ 1 2

...

   

где

...

 

− выходыпостадиямпроцесса.

Есливеществовзятосизбытком, точастьегоостаетсянепрореаги-

рованнойиопределяетсяизравенства

( )

B B A

G G G



  



РасходвеществаАрассчитывается, исходяиззаданнойпроизводи-

тельности:

общ

( )

G a

 



 

172

гдеG − суточнаяпроизводительностьпродуктаС, кг;

1000 П

330

 

 ,

где П− годоваямощностьпроизводства, т/год;

− массоваядолявеществаСвтехническомпродукте;

330 − числоднейработыоборудованиявгоду;

1000 − пересчеттоннывкг.

ВпересчетенатехническийпродуктрасходвеществаА

техн

 ,

гдех

− массоваядолявеществаАвтехническомпродукте.

АналогичноопределяетсярасходвеществаВ. Результатыматери-

альногорасчетасводятсявтаблицу(табл. 9).

Таблица9

Материальныйбаланс

Приход Расход

Компонент кг/ч % вес. Компонент кг/ч % вес.

ВеществоА 800 80 ВеществоС 900 95

ВеществоВ 200 20 ВеществоD 50 5

Потери 50 5

Итого 1000 100 Итого 1000 100

Периодическийпроцесс

1. Числоопераций, котороеможетбытьпроведеновсуткиводном

реакторе,





гдеτ− времяпроведенияпроцесса, ч.

2. Числоопераций, котороедолжнобытьпроведеновтечениесу-

токдляобеспечениязаданнойпроизводительности,

сут сут

p a

V V

 



где V

сут

− объемвеществ, перерабатываемыхвсутки;

− рабочийобъемаппарата;

− полныйобъемаппарата;

p a

V V



− степеньзаполненияаппарата.

173

3. Необходимоечислорабочихаппаратов

сут

24 24

m a





   

  

4. Числоустанавливаемыхреакторов, сучетомрезервамощности,

(1 0,01 )

m 

 

гдеδ − резервмощностиреактора, равный10÷15 %.

В расчетахисходятизобъемаодногореактораV

иопределяют

общеечислореакторовилижезадаютсячисломаппаратовиопределя-

ютобъемодногоаппаратапоформуле

сут

(1 0,01 )

  



 

Значениястепенизаполненияреактораφприведеныниже.

Характерпроцесса: φ

физическийилихимическийпроцессбезпенообразования 0,75÷0,80

тожеспенообразованием 0,4÷0,6

отмериваниежидкостей(мерники) 0,8÷0,85

хранениежидкостей 0,8÷0,9

Непрерывныйпроцесс

1. Рабочийобъемвсейаппаратуры

c c

V V

 

гдеτ

− времяпребывания, ч.

2. Необходимоечислоаппаратов

c c







Такимобразом,

(1 0,01 )

c c

m m

  

   



откуда

(1 0,0 )

c c

  





ДалееV

уточняетсяпоГОСТу.

174

Заключение

Реактор-аппарат, вкоторомпротекаетосновнойпроцессхимиче-

скойтехнологии− образованиеновогопродуктаврезультатесложного

взаимодействияисходныхвеществ, долженработатьэффективно. Он

долженудовлетворятьследующимтребованиям:

иметьнеобходимыйобъем;

обеспечивать заданную производительность и определенный

гидродинамическийрежимдвиженияреагентов;

поддерживатьнеобходимыйтеплообменвпроцессе;

создаватьтребуемую поверхностьконтактавзаимодействующих

фазит. д.

Однойизважнейшиххарактеристикреактораявляетсяегоудель-

наяпроизводительность, непосредственносвязаннаяскинетикойхими-

ческогопроцессаитипомреактора.

Общееправило, устанавливающеесвязьмеждуизбирательностью

химическогопроцессаиегоаппаратурнымоформлением:

еслизависимостьмеждустепеньюпревращенияиизбирательно-

стью падает, тоследуетвыбиратьреакторсмешенияпериодического

действияилиреакторвытеснения;

дляреакциисвозрастающейзависимостью− реакторсмешения

непрерывногодействия.

Большоеразнообразиеконструкцийреакторовиспецификапроте-

кающихвнихпроцессовобусловятразнообразиеспособовихрасчета

поконкретнойдлякаждогопроцессаметодике.

175

Глава4. КОМПОНОВКАОБОРУДОВАНИЯ

Кругвопросов, рассматриваемыхвпроекте, необычайноширок. Он

охватываетвсе, чтонеобходимодляобеспечениянормальнойработы

будущегопроизводства.

Послеразработкипринципиальнойтехнологическойсхемытехно-

логи-проектировщикивыдаютзаданияспециалистам помонтажному

проектированию.

Наосновании техническогозаданияразрабатываюткомпоновку

оборудованияимонтажныечертежи.

Общиеположения

Основнаязадачакомпоновкиоборудования− размещениееговце-

хе, обеспечивающееегоправильную организацию технологии БОП.

Прикомпоновкеучитываюттребованиятехнологии, техникибезопас-

ностииохраны труда, санитарные, строительные, противопожарные

нормы.

В результатекомпоновкивыявляютконфигурацию, размеры со-

оружений, этажность, числоирасположениелестницидругиенеобхо-

димыеданныедляразработкистроительнойчастипроекта.

Важнымвопросом, которыйнеобходиморешитьпредварительно,

являетсявопросоразмещенииоборудования− взданииилинаоткры-

тыхплощадках. Прирешениивопросаовыносеоборудованиянаот-

крытыеплощадкиследуетруководствоваться«Перечнемтехнологиче-

скогооборудованияхимическойпромышленности, установленногона

открытыхплощадках».

В зданииоборудованиеможноразмещатьнаэтажах, площадках,

этажерках. Площадка представляет собой одноярусное сооружение

(взданиииливнеего), опирающеесянасамостоятельныеопоры или

конструкцииздания, наоборудование.

Этажерка− этосооружениессамостоятельнымиопорами, двух-

имногоярусное,размещаемоевзданиииливнеего.

Нарис. 47 показанпримеркомпоновкиоборудованияцехадистил-

ляциивпроизводствебутиловыхспиртов.

Всяколоннаяаппаратураразмещенанаотметкеземлиивытянута

вдольнаружнойэтажерки. Всятеплообменнаяивспомогательнаяаппа-

ратураразмещенанаразличныхвысотныхотметкахнаэтажерке. Суще-

ственноевлияниенахарактеркомпоновкицехаоказываюттакиефакто-

ры, какособенностигенеральногопланазавода, способымонтажаобо-

176

рудования, необходимостькоэффициентазастройки, требованиятехни-

кибезопасностиипротивопожарнойтехники.

Рис. 47. Расположениемашинногооборудованияцехагазоразделения

(поперечныйразрез)

К особенностямгенплана, оказывающимвлияниенакомпоновку,

следуетотнестиналичиеназаводецентрализованныхилиприцеховых

вспомогательныхпомещений(мастерские, бытовыеподстанцииит. п.),

характер межцеховых трубопроводных коммуникаций, направление

господствующихветров.

Прикомпоновкеоборудованиянужнообеспечитьрациональную

организациюрабочихмест, стремитьсякуменьшениюфронтаобслужи-

ванияоборудования. Аппаратуруцелесообразнорасполагатьпоходу

технологическойсхемыврядвдольпродольныхосейздания, избегая

пересеченияиудлиненияпотоков. Каждыйаппаратнеобходимоуста-

навливатьтакимобразом, чтобыегоможнобылолегкообслуживать,

проводитьнаружныйосмотр, текущийремонт, достаточнопростомон-

тироватьидемонтировать.

Напервомэтаже, какправило, размещаютемкостидлясырья, аппа-

ратыдлярастворения, подготовкисырья, храненияготовойпродукции.

В многоэтажныхпроизводственныхзданиях предусматриваются

проемы(6×6 и6×12 м) дляподнятияоборудованиянаверхниеэтажи.

Наплощадьпервогоэтажаподмонтажнымпроемомоборудованиене

устанавливают. Вцехенеобходимопредусмотретьворотастандартного

размерарядомсмонтажнымпроемомиотделениемупаковкиихране-

нияготовойпродукции. Каждоезданиецехадолжноиметьдвавыхода.

177

Дляобъемно-планировочногорешениязданияцеханеобходимо

предусмотретьвспомогательныепомещения(вентиляционныекамеры,

ремонтно-механическую мастерскую, пульт управления со щитами

КИПисредствамиавтоматизации).

Административно-хозяйственныеи бытовыепомещенияследует

располагатьвотдельностоящихзданияхиливпристройкахкпроизвод-

ственнымпомещениям, отделенныхотнихкапитальнойстеной.

Компоновочныерешенияпредставляютввидеплановиразрезов.

Планыкаждогоэтажавычерчиваютотдельно, нанихнаносятвсеобо-

рудованиеввиденаружныхконтуровсориентациейотносительноосей

зданияипривязкойкосямколонн, стенамздания.

Размерывыполняютпосечениям, наиболеенагруженнымповысо-

те, чтобыобосноватьвыборрасстояниямеждуэтажами.

Компоновочныечертежиявляютсяисходнымматериаломдляар-

хитектурнойпроработкизданийисооруженийпроектируемогопроиз-

водства.

В зависимостиотразмеровпроектируемогопроизводствакомпо-

новочныечертеживыполняютсявмасштабах1:200 или1:400. Этичер-

тежипередаютвмонтажно-техническийотделвкачествезаготовок, на

которыепроектировщики-механикинаносяттехнологическоеоборудо-

вание. Наэтихчертежахдолжныбытьнанесенывсестроительныекон-

струкцииипроведенаразбивкаосей. Горизонтальныеосиобозначаются

заглавными буквами русского алфавита, заключенными в кружки

(А, Бит. д.), авертикальные− цифрами(1, 2, 3 ит. д.).

Компоновочныечертежидолжнысодержатьследующиесведения:

экспликациювсехпомещенийскраткойхарактеристикой;

расчетобъемоввсехсооружений;

характеристику строительных конструкций (полов, покрытий,

перекрытийит. п.).

Примеркомпоновочногочертежаприведеннарис. 48.

Компоновкаоборудованияирешениестроительнойчастиявляются

однойизответственныхитрудныхработпотехнологическомупроек-

тированию.

Приразмещенииоборудованиянужноучитыватьследующиетех-

нологическиетребования:

удобствообслуживанияоборудованияивозможностьдемонтажа

аппаратовиихдеталейприремонтах;

рациональноерешениевнутризаводскоготранспортаидр.

178

Рис. 48. Компоновкаоборудованиятиповойводороднойустановки

(планиразрез1-1)

Основнымкритериемоценкирасположенияоборудованияявляется

стройность, симметричность, максимальнаяупорядоченностьразмеще-

ниявсехаппаратовимашин. Вкаждомпроизводственномпомещении

онидолжныобразовыватьвертикальныеигоризонтальныерядысод-

ним илинесколькимипродольнымиосновнымипроходамишириной

1,5÷2 миудобнымиподходамиккаждомуагрегату, ширинакоторыхне

менее0,8 м.

179

Продуманнаяиправильновыполненнаякомпоновкацехадолжна

предусматриватьполноесоответствиеспецифическимусловиямтехно-

логическогопроцесса, учетособенностейгенеральногоплана, создание

условийдляиндустриальногомонтажаоборудования, егодемонтажа

иремонта, минимальнуюстоимостьстроительногоцеха.

Померерешенияэтихвопросовпереходяткостальным частям

проекта:

архитектурно-строительной;

энергетической;

контроляиавтоматизации;

внешнихсетейикоммуникацийит. д.

Заключение

Проблемаобоснованияоптимальнойконструкцииитипареактора

всегдаоченьостровстаетприпланированиитехнологическихразрабо-

ток. Привыбореконкретноготипаиконфигурацииреактораследует

учитывать:

кинетическиймеханизмпроцесса;

условиятеплоотвода;

давлениевсистеме;

технологическиехарактеристикиреакционнойсредыидр.

Главнымусловиемэтоговыбораявляетсянаиболеепростоетехни-

ческоерешение, обосновывающеенужноекачествопродуктаприза-

даннойпроизводительностииминимальнойсебестоимости.

Поискнаиболеепростоготехническогорешенияпривсейочевид-

ностипостановкивопросасопряженсозначительнымитрудностями.

Частопривыбореконструкцииразработчикамприходитсясдерживать

напорконструкторов, отстаивающихоригинальные, носложные, асле-

довательно, дорогиерешения. Любыеусложненияконструкцииследует

вводитьтольковсамомкрайнемслучае, скольбызаманчивымионини

выглядели.

180

ПОСЛЕСЛОВИЕ

Научно-техническийпрогресс(НТП), иособенноегоотрицатель-

ныепоследствия, атакжепостепенноусиливающеесявлияниечеловека

набиосферу, породилипроблемуглобальногоэкологическогокризиса.

Биосфера(сферажизни) вцеломиэкологическиесистемыподвер-

галисьтакомувоздействию состороныобщества, чтоуженевсостоя-

ниисправитьсясэтимвоздействием, нейтрализоватьегоиобеспечить

сбалансированность. Поэтомувисториичеловечестванаступилпериод,

когдаонолюбую свою деятельностьдолжносоизмерятьсвозможно-

стямибиосферыивцеломсокружающейсредой. Следовательно, чело-

веческоеобществообязаноуметьоценитьпределыдопустимыхфизи-

ческихихимическихструктурныхизмененийвбиосфереинепересту-

патьэтипределы. Деятельностьчеловекадолжнасводитьсякстремле-

нию сохранитьбиосферудлябудущихпоколений, исходяизприори-

тетногоэкологическогопринципа«чегоипочемуделатьнельзя».

Ученыеобобщилифакторы, которыесвязаны сэтойпроблемой

иразработаликонкретныенаучнообоснованныемероприятия, содейст-

вующиесохранениюбиосферы, целесообразномуиспользованиюеема-

териальныхиэнергетическихресурсоввглобальноммасштабе. Напри-

мер, современныедостижениянаукиитехникиужепозволяютрезко

снизитьотрицательныепобочныевлияниянабиосферусостороны

промышленныхпредприятийипроцессовразработкиполезныхиско-

паемых. Такиетехническиерешения, каксозданиеБОП, создаваемыена

основеНТП, оборотноеводоснабжениепредприятий, вторичноеис-

пользованиесырьяиотходов, очисткапромышленныхвыбросовит. д.,

открываютопределенныевозможностидляоздоровленияокружающей

средыиужесегоднядаютощутимыерезультаты.

Вместомервременногохарактера, направленныхнаборьбуспо-

следствиямизагрязнений, теперьвсечащенастадиипроектирования

предпринимаютмерыдолговременногохарактера, восновекоторыхза-

ложенпринцип«неборьбаспоследствиямизагрязнений, аликвида-

цияисточникаэтогонеблагоприятногоявления».

ДлявновьстроящихсяпредприятийорганизацияБОПдолжнабыть

заложенанапоисковойипредпроектнойстадии, затемконкретизованав

ходестроительно-монтажныхработ.

Дляоздоровленияокружающейсреды ученыетакжевыдвигают

концепциюоптимизацииигармонизациисистемы«общество− приро-

да». Вобщемслучаеоптимизациядолжнастремитьсяктому, чтобына-

учно-техническоеразвитиеневывелобиосферузарамкипараметров,