Проектирование химических производств и оборудования

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ЧАСТИ ПРОЕКТА

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 инженерных 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 документации, в значительной степени влияют на их выбор и применение. Основные стадии проектирования представлены на рис. 1.1.

Техническое задание (ТЗ) является важнейшим исходным документом, определяющим целенаправленность и рациональную последовательность проектирования изделия. В процессе разработки технического задания на основе анализа и сопоставления данных практического опыта и результатов научно-исследовательских работ с потребностями производства формируются качественные характеристики.

 

Рис. 1.1. Основные стадии проектирования

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.

Макет — это изделие, воспроизводящее 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) и др.

2. 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  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 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 России и авторских свидетельств РФ.

Патентный формуляр по установленной  форме, определяющий патентную чистоту технологии и оборудования в России и в промышленно развитых странах.

Раздел 5. Техническая характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов, основных и конечных продуктов. Целевое назначение 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  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 константы 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, поверхностное натяжение, удельная электропроводность.

Коррозионные свойства углеродистой стали и специальных коррозионно стойким сталям.

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, слеживанию, 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.