Проектирование хим. предприятий. Навчальний посібник до вивчення курсу основи проектування хімічних виробництв
 Скачать 6.93 Mb.
|
|
Глава 2 СОСТАВ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ПРЕДПРИЯТИЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2.1. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ И ОБОРУДОВАНИЯ Разработка конструкции изделия - сложный многоступенчатый процесс, для которого характерны три четко выраженные стадии: - первая (разработка технического задания) - процесс установления исходных требований и формирования предварительных (возможных и желательных) очертаний объекта разработки; - вторая (разработка проектной конструкторской документации) - процесс последовательно углубляемой технико-экономической проработки инженер- ных решений, осуществляемых исходя из данных технического задания, результатов научно-исследовательских работ и практического опыта; - третья (разработка рабочей конструкторской документации) - процесс материального воплощения результатов инженерного поиска, систематизация опытно-промышленных данных и сопоставление их с техническим заданием, внесение необходимых уточнений в документацию. Конструкторская документация - это графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия. Выделяют проектную и рабочую конструкторскую документацию. Проектная конструкторская документация (техническое приложение, эскизный и технический проект) содержит все данные, необходимые для разработки изделия, а рабочая конструкторская документация - данные для его изготовления. Конструкторская документация не регламентирует методы и способы изготовления изделия, а также последовательность их применения. Это задача технологической документации. Но данные, содержащиеся в конструкторской докумен тации, в значительной степени влияют на их выбор и применение. Основные стадии проектирования представлены на рис. 2.1. Техническое задание (ТЗ) является важнейшим исходным документом, определяющим целенаправленность и рациональную последовательность проектирования изделия. В процессе разработки технического задания на основе анализа и сопоставления данныхпрактического опыта и результатов научно-исследовательских работ с потребностями производства формируются качественные характеристики. В общем случае в ТЗ указывают требования к составу и конструктивному устройству изделия, к показателям его качества, составным частям, исходным 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 сложности конструкции изделия включает в себя многовариантное моделирование объекта в документации и анализ различных моделей, основанных на сочетании различных по новизне и сложности и др. признакам составных элементов и выделение оптимального варианта.  Рис. 2.1. Основные стадии проектирования Макет должен воспроизводить разрабатываемое изделие или его составные части в объеме, необходимом для проверки принципов их работы при создании экспериментального образца, выполнении проектной или рабочей документации. Техническое предложение представляет собой совокупность конструкторских документов, которые должны содержать обоснование целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика, результатов научно-исследовательских работ, опыта эксплуатации аналогов, выбранной конструкции и сравнительной оценки различных 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, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия. После рассмотрения и утверждения эскизного 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. Технический проект после согласования и утверждения служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации на изготовление опытного образца, изделия установочной серии и изделия серийного (массового) производства. Опытный образец изделия - это изделие, изготавливаемое по вновь разработанной рабочей конструкторской документации для проверки его соответствия техническому заданию, последующей необходимой корректировки документации и подготовки технологического процесса изготовления основных частей изделия (в отдельных случаях изготавливают опытную партию изделий). Изделие установочной серии - это изделие, изготовленное по документации, уточненной после изготовления и по результатам испытания опытного образца для контроля его соответствия техническому заданию, проверки технологического процесса изготовления изделия и последующей, необходимой корректировки документации. Изделие серийного производства - изделие, изготавливаемое в условиях серийного производства периодически повторяющимися сериями по единой конструкторской документации. Изделие массового производства - изделие, изготавливаемое непрерывно в условиях массового производства по единой конструкторской документации. 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, технологических линий). 2.2 ВИДЫ КОНСТРУКТОРСКИХ ДОКУМЕНТОВ Конструкторские документы делятся на графические и текстовые. К графи- ческим документам 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 контроля; - чертеж общего вида (шифр ВО) - определяет конструкцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия; - теоретический чертеж (шифр ТЧ) - определяет геометрическую форму (обводы) изделия и координаты расположения составных частей; - габаритный чертеж (шифр ГЧ) - определяет контурное (упрошенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами; - монтажный чертеж (шифр МЧ) - содержит контурное (упрошенное) изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки на месте применения; - схемы (ТС) - это документы, на которых показаны в виде условных обозначений или изображений составные части изделия и связи между ними (технологическая, электрическая, гидравлическая, пневматическая, кинематическая и т.д.). Основными текстовыми документами являются: - спецификация (без шифра), которая определяет состав сборочной единицы, комплекта, или комплекса; - пояснительная записка (шифр ПЗ), которая содержит описание устройства 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 сооружения химической промышленности являются исходные данные. Ответственным за составление и выдачу их является ведущая научно-исследовательская организация. Исходные данные выдаются до начала составления технического задания на проектирование научно-исследовательской организацией, которая отвечает за их полноту и высокий научно-технический уровень. Исходные данные согласуются с проектной организацией и утверждаются директором научно-исследовательской организации. Раздел 1. Общие сведения и технология 1.01. Назначение целевого продукта, для производства которого разработана технология. 1.02. Краткие сведения об эффективности технологии. 1.03. Масштаб опытных установок, по данным которых отработана технология производства. Раздел 2. Характеристика выполненных научно-исследовательских 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 отдельным стадиям и узлам технологии (включая подготовку сырья, приготовление катализаторов, очистку химически и механически загрязненных вод, переработку отходов и т.д.). Наименование научно-исследовательских и конструкторских организаций - участников разработки технологии в лабораторных условиях, на опытных и полузаводских установках. Характеристика опытных и полузаводских установок: описание технологической 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 существующими у нас в стране и за рубежом методами производства. Раздел 3. Технико-экономическое обоснование рекомендуемого метода производства. Перспективы производства и потребления 3.01. Прогноз и потребности товарной продукции на перспективу. 3.02. Прогноз обеспеченности производства сырьем и материалами требуемого 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), получаемого 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 потребителей использовать эту продукцию). Раздел 4. Патентный формуляр 4.01. Обзор и обобщение зарубежных патентов, патентов Украины и авторских свидетельств СССР. Патентный формуляр, определяющий патентную чистоту технологии и оборудования в Украине и в промышленно развитых странах, составляется по установленной форме. Раздел 5. Техническая характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов, основных и конечных продуктов. Целевое назначение и области применения основных продуктов 5.01. Наименование ГОСТ, 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 транспортирования и хранения сырья, вспомогательных материалов 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 продуктами производства (отдельно для каждого случая применения), по допустимым: жесткости (карбонатной и общей), солесодержанию железа, механических примесей, кислорода и углекислоты, по числу рН, по специфическим требованиям к методам подготовки воды требуемого качества. Раздел 6. Физико-химические корстанты и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов 6.01. Физико-химические константы и свойства исходных, промежуточных, побочных и конечных продуктов, реакционных масс, смесей и отходов производства для диапазона температур и давлений в производственных условиях для жидкостей и паров: теплопроводность, теплосодержание, теплоемкость, вязкость, температуры плавления и кипения, теплоты застывания, испарения, кристаллизации, растворимости в воде и органических растворителях, упругости паров, плотность. Коэффициенты объемного расширения, поверхностного натяжение, удельной электропроводности. Коррозионные свойства углеродистой стали и специальных коррозионностойких сталей. Пожаро - и взрывоопасные параметры сырья, промежуточных и конечных продуктов. 6.02. Коэффициент относительной летучести разделяемых ректификацией смесей, коэффициенты Генри для газов, разделяемых абсорбцией, коэффициенты распределения для многокомпонентных и расслаивающихся жидкостей (жидких систем). 6.03. Для твердых продуктов, наряду с физико-химическими константами приводятся сведения по: способности к налипанию, слёживанию, углу естественного откоса, сводообразованию, комкованию, смачиваемости, смерзаемости, гигроскопичности, абразивным свойствам, насыпному и удельному весу, гранулометрическому составу, склонности продукта к разложению, самовозгоранию. Коэффициенты трения по различным материалам. Возможность транспортирования суспензии и твердых продуктов по трубопроводам, транспортирование твердых сыпучих продуктов с помощью пневмотранспорта с необходимыми 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 отсутствия их в справочной литературе; для имеющихся - указывается источник. 2) В необходимых случаях по требованию проектного института должны выдаваться константы химических смесей продуктов, применяемых в производстве. 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 процессов. 7.03. Кинетические уравнения основных и побочных реакций. 7.04. Степень конверсии и выхода по стадиям производства. 7.05. Влияние гидродинамических условий проведения каждого реакционного процесса (степень перемешивания продольного и поперечного, влияние распределительного устройства, необходимость секционирования, масштабный фактор и т.д.) на основные показатели его: конверсию, селективность, производительность единицы реакционного объема. Рекомендации по гидродинамическому моделированию промышленных реакторов. 7.06. Сведения о необходимости применения специальных методов разделения (азеотропная или экстрактивная дистилляция), связанных с трудностью разделения промышленных смесей обычными методами. Указания о наличии азеотропов и коэффициенты относительной летучести в системах с третьим компонентом. 7.07. Принципиальная технологическая схема производства с описанием процесса по стадиям. В технологическую схему должны входить все основные и вспомогательные процессы, узлы приготовления и регенерации катализаторов, вспомогательных материалов, очистка загрязненных вод, обезвреживание газовых выбросов и переработки отходов. Принципиальная технологическая схема должна включать узлы механизации 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 допустимый диапазон колебаний по каждому узлу: давление, температура, объемная скорость, соотношение компонентов, линейная скорость, степень насыщения, степень диспергирования, концентрации веществ в растворах, скорости расслаивания, размеры гранул и кристаллов, допустимое содержание влаги и других побочных компонентов. Подробные указания, какие ситуации могут создаваться при отклонениях (и каких отклонениях) от рекомендуемых оптимальных параметров процесса на каждой стадии, узле, и где какая ситуация возможна. 8.02. Технологические условия приготовления и регенерации катализаторов, проводимых на данном объекте. Данные о механической прочности и гидравлическом сопротивлении применяемых катализаторов, адсорбентов. 8.03. Условия образования осадков, полимеров, смол, пены, методы предотвращения их образования и удаления. 8.04. Рекомендации по характеру перемешивания реакционных смол. Типы перемешивающих устройств, значения числа Рейнольдса для моделирования процессов. 8.05. Рекомендации по флегмовым числам и плотностям орошения для конкретных ректификационных и абсорбционных процессов разделения, составам дистиллята, кубовых остатков, данные по скорости паров, КПД тарелок, числу теоретических тарелок и их типу, эквивалентным высотам, сопротивлению 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 указанием 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. |