Химико-технологическая схема и основные принципы ее построения. Компоновка основного технического оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

При планировании нового или модернизации и реконструкции существующего производства, необходимо определить порядок изготовления продукции. Технологическая схема производства составляется для одной технологической линии к общему для отделения, цеха оборудования и является частью Технологического регламента.

Назначение технологической схемы производства (ТСХ) в первую очередь в том, чтобы определить работоспособность и безопасность всей технологической системы в целом.

Грамотно составленная Технологическая схема позволяет не только понять организацию доставки сырья и материалов с центральных складов предприятия и от поставщиков, включая погрузку и выгрузку, внутрицеховое транспортирование и складирование, но и организацию отгрузки готовой продукции.

ТСХ разрабатывается на основе классических примеров в первую очередь, при этом она должна учитывать особенности конкретного производства и условия его размещения. Применительно к данным условиям формируется комплект основного и вспомогательного оборудования, определяются возможности механизации и автоматизации линии.

В последующем на основе ТСХ осуществляется разработка Проектного решения производства включающего Чертеж технологической схемы с размещением машин и оборудования.

СВЯЗЬ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТРОВАНИЯ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

В основу строительного проектирования промышленных зданий положен принцип соответствия строительных решений требованиям технологического процесса и создания наилучших условий труда для каждого работающего на предприятии. От особенностей технологического процесса того или иного производства зависит характер строительного оформления промышленных зданий химических предприятий.

Объемно-планировочные и конструктивные решения промышленных зданий и сооружений химической промышленности находятся в прямой зависимости от габаритов оборудования, его массы, конфигурации, размещения и эксплуатационных условий. Строительная часть промышленного здания представляет собой комплекс конструктивных элементов, который обеспечивает создание необходимых санитарно-гигиенических условий для работающих, размещение в определенных местах оборудования и фундаментов для него, коммуникаций, транспортных устройств, площадок обслуживания, проходов и проездов. Выбор материала для строительных конструкций также зависит от технологического процесса и характера применяемого оборудования. Следовательно, на всех этапах строительного проектирования существует тесная взаимосвязь с решением технологических вопросов.

В качестве исходных данных при определении основных размеров цеха или сооружения в плане используют габариты оборудования и аппаратов, минимально необходимую кратность воздухообмена, условия производства, рабочую площадь обслуживания, места для монтажа и демонтажа отдельных агрегатов, ширину цеховых проходов и проездов, расстояния до несущих конструкций (колонн, стен), перегородок, лестниц и других устройств. Все эти вопросы комплексно решают при проектировании нового предприятия.

ПОСТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

Работа над проектом начинается из составления технологической схемы на основании отчета из НИР и выполняется в такой последовательности:

- написание химических реакций превращений сырья, которое предоставляет представление о целевых, промежуточных и побочных продуктах и отходах производства;

- составление схемы материальных потоков, на которой изображают все технологические операции, связанные с химической или физико-механической переработкой сырья;

- составление материального баланса технологического процесса, за которым определяются связи проектируемого производства с общезаводским хозяйством;

- собственно, создание технологической схемы процесса.

Каждый аппарат на технологической схеме изображается в виде эскиза, который предоставляет представление о принципиальном строении и основных конструкционных особенностях аппарата.

Если часть аппаратов технологической схемы работает в периодическом режиме (например, реакционный узел), а другая часть - непрерывно (ректификационные аппараты), то необходимо предусмотреть установление промежуточной емкости между этими частями для обеспечения бесперебойной работы оборудования, которое работает в непрерывном режиме.

На технологической схеме изображаются все аппараты и вспомогательное оборудование, необходимые для проведения процесса. Каждый аппарат, изображенный на схеме, должен иметь свой номер, который остается неизменным во всех разделах проекта. Это предотвращает возникновение ошибок, возможных в случае разной нумерации оборудования. Аппараты на схеме нумеруются последовательно слева направо за направлением движения материальных потоков. Трубопроводы, которые соединяют аппараты, изображаются в виде сплошных линий, на которых стрелками указываются направления потоков. Для каждого аппарата на схеме показывают подведение и отведение основных и вспомогательных потоков.

Необходимым приложением к технологической схеме являются перечни аппаратов, оборудования, трубопроводов. Они содержат сведения об основных технических характеристиках аппаратов, номера стандартов и ТУ, а для нестандартного оборудования - основные размеры и номера чертежей, за которыми его изготовляют.

Исходные данные для проектирования технологической схемы условно классифицируют по бальной системе:

- 5 баллов - данные получены на действующем производстве, которое работает по такой же схеме и на таком же оборудовании, что и проектируемое. Действующее производство изучено проектировщиками (определены коэффициенты теплопередачи, выяснен гидродинамический режим процесса, установлена длительность межремонтного пробега оборудования). Коэффициент масштабирования должен составлять от 1 до 5 (при отсутствии способов пересчета размеров оборудования и показателей процесса при увеличении масштаба производства);

- 4 балла - то же, при коэффициенте масштабирования, не больше, чем 10. При наличии метода перечисления коэффициент масштабирования определяется пределами использования уравнения для пересчета, проверенного для условий проектируемого процесса;

- 3 балла - данные, полученные на опытно-промышленной установке, разработанной с коэффициентом масштабирования, не меньше, чем 10; 2 балла - то же, при коэффициенте масштабирования не меньше, чем 10;

- 2 балла - то же, что и при коэффициенте масштабирования, меньше, чем 10 (пилотная или укрупненная лабораторная установка, изготовленная из того же материала, что и промышленное оборудование);

- 1 балл - данные, полученные в лаборатории (установка, изготовленная из стекла), конструкционные материалы испытывали их погружением в реакционную массу;

- 0 баллов - прямые экспериментальные данные отсутствующие, физико-химические константы веществ взяты из справочной и периодической литературы.

Надежность отдельных аппаратов технологической схемы также оценивают по бальной шкале:

- 5 баллов - полная воспроизводимость всех проектных показателей во время пуска, осуществляемого опытным персоналом („пуск после нажатия кнопки”);

- 4 балла - то же, в пределах нормативного пускового периода, в течение которого можно внести некоторые изменения в конструкцию оборудования, заменить незначительную часть арматуры, приборов и трубопроводов. Все эти изменения вносят работники завода и монтажной организации с использованием запасных деталей, предусмотренных проектом;

- 3 балла - то же, с возможным превышением нормативных сроков освоения. Во время пуска придется заменять часть типичного оборудования, которое может быть в короткий срок заказано и получено от комплектующих организаций;

- 2 балла - воспроизводимость основных проектных показателей, которые регламентируют производительность, затрату сырья и всех видов энергии. Проектной производительности нельзя достичь без реконструкции установленного оборудования или монтажа нового оборудования такого же типу;

- 1 балл - воспроизводимость основных проектных показателей невозможна без замены части оборудования, предусмотренного проектом, новым оборудованием другого типу;

- 0 баллов - по запроектированной схеме нельзя воспроизвести проектные показатели.

Технологическую схему с автоматизацией процесса обсуждают на научно-техническом совете проектной организации с привлечением представителей научно-исследовательских институтов, других проектных организаций и действующих предприятий. Технологическая схема утверждается руководством проектного института и является основным документом для последующей работы.

В частности за ней выбирают тип оборудования, а за материальными и тепловыми балансами рассчитывают геометрические размеры аппаратов и за каталогами выбирают и заказывают типичное оборудование и готовят задание на разработку нестандартного оборудования.

Разработка технологической схемы установки - один из наиболее важных этапов на время разработки проекта. Работая над схемой, проектировщик-технолог должен обеспечить:

- работоспособность всех возможных вариантов работы установки;

- нормальную безаварийную работу установки на протяжении всего расчетного периода безостановочного пробега;

- гарантированное изготовление продукции по количеству и качеству, установленным проектом;

- максимальную автоматизацию ведения процесса при заданных параметрах режима и контроль этих параметров, а также контроль за качеством и расходом сырья и изготовляемой продукции, расходом энергетических средств, вспомогательных реагентов и материалов;

- осуществление процесса с использованием единого для установки пульта управления, не допуская дополнительные пульты с постоянным нахождением эксплуатационного персонала;

- отвод продуктов с параметрами, которые обеспечивают необходимые условия хранения этих продуктов на данном предприятии и дальнейшую их транспортировку (железная дорога, магистральные трубопроводы, внутреннее перекачивание).

Технологическая схема процесса, которая включает схемы дополнительных трубопроводов, должна предусматривать все необходимые технологические узлы для опустошения, промывки, продувки и заполнения системы, которые обеспечивают исполнений этих операций в расчетное время.

Должны разрабатываться технологические схемы как основных технологических объектов, так и объектов подсобно-вспомогательного назначения, в том числе реагентного, факельного, складского и других хозяйств.

Технологическая схема процесса должна включать в себя все необходимые разработки по охране естественной окружающей среды и техники безопасности, в том числе схемы локальной очистки (переработки) специфических стоков, которые не могут быть утилизированы на общепроизводственных очистительных сооружениях и другие.

Техническая схема процесса должна отвечать требованиям малоотходной и безотходной технологии.

Разработка технологической схемы установки включает такие вопросы как:

- анализ и обоснование выбранного метода и сырья производства;

- определение перечня технологических процессов, намеченных до реализации на установке, и составление вариантов принципиальных технологических схем;

- расчет материальных балансов установки по стадиям её технологии;

- проектирование обвязки оборудования трубопроводами и черчение рабочей технологической схемы;

- разработка схемы управления и контроля работы установки.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ НА ЕЕ КОМПОНОВКУ

Приступая к разработке компоновки установки, проектировщик должен иметь четкое представление о технологической схеме производства, которое проектируется. Без знания схемы невозможно решить вопросы о составе основных производственных помещений, о связях между ними, о количестве этажей и, наконец, о вариантах компоновки. От особенностей схемы зависит способ размещения технологического оборудования на установке, а это в свою очередь влияет на создание условий исполнения монтажных работ.

Далее переходят к сбору ведомостей о разном оборудовании, которое вкладывается в проект. Ведомости о машинах и аппаратах, которые серийно выпускаются промышленностью, имеются в каталогах и проспектах производств-изготовителей и проектных организаций-разработчиков конструкций оборудования.

Проектирование нового нестандартизованого оборудования часто осуществляется одновременно с разработкой компоновки установки. Однако материалы эскизного проектирования дают достаточно ведомостей для продолжения разработки компоновки. Имея основные данные о запроектном оборудовании, можно приступать к определению состава и размера производственных помещений.

КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Утвержденная технологическая схема является также основанием для объемно-планировочных решений, которые определяют пространственное расположение оборудования в закрытых помещениях и на открытых площадках. Во время компоновки необходимо обеспечить технологическую последовательность процесса, возможность удобной эксплуатации оборудования, его монтажа и демонтажа, выполнения ремонтных работ.

В первую очередь выделяют аппараты, которые надо установить в отапливаемом помещении(компрессоры, фильтры, центрифуги), а потом - оборудование, которое устанавливается под навесами(насосы), на фундаментах и этажерках. Такое разделение дает возможность определить габариты зданий, навесов, этажерок, фундаментов. Габариты зданий определяют с учетом вспомогательных помещений - вентиляционных камер, электрощитовых и операторных залов.

Компоновка оборудования предприятия должна обеспечивать максимальную прямолинейность производственных потоков, минимальные длину коммуникаций и количество устройств для транспортировки. осуществляют трассировку технологических, электротехнических, вентиляционных и других коммуникаций с общезаводским хозяйством, определяют местоположения электродвигателей, светильников, точек откачивания пыли и вредных газов, места введения водопроводных и других сетей, сброса стоков.

Во время компоновки оборудование устанавливает конфигурацию зданий, их поверхностность, нагрузку на междуэтажные перекрытия, количество и расположение лестницы. Во время компоновки производственного корпуса стоит избегать чрезмерного измельчения его на отдельные помещения - обслуживание больших отделений и цехов нуждается меньшего количества персонала и меньших капитальных расходов.

На первом этаже, как правило, планируют размещение емкостей для сырья и продукции, аппаратов для подготовки сырья. Такое расположение оборудования дает возможность легко связывать его коммуникациями с составами. На верхних этажах устанавливают реакционное оборудование. Люки аппаратов, краны, вентили должны находиться в доступных для для обслуживания местах.

Оборудование, которое устанавливается на открытых площадках, группируют в технологические блоки за функциональным назначением (например, печи, отстойники, емкости), за высотной и другими признаками.

Для транспортировки оборудования в здание, его демонтажу или ремонту предусматривают монтажные отверстия.

На планы наносят все оборудование, которое устанавливается в проектируемом помещении. Планы каждого этажа или площадки вычеркивают отдельно. Любой аппарат на плане изображают в виде его внешнего контуру с привязкой к стенам дома.

Компоновки оборудования часто выполняют с помощью макетного способа проектирование. На плане цеха или технологической установки в масштабах 1: 100, 1: 50 или 1: 25 располагают макеты зданий, сооружений, оборудования, трубопроводных эстакад, монтажных и противопожарных проездов согласно нормам и правилам для обеспечения противопожарных расстояний. Макеты изготовляются из дерева, пластмассы и других материалов. Макетное проектирование является наглядным способом во время выполнения монтажных работ, который дает возможность оптимально расположить оборудование, надежно трассировать трубопроводы и сети без их пересечения. На макете можно проверить разные варианты демонтажа оборудования во время капитального ремонта цеха или установки.

Иногда выполняют макеты генеральных планов предприятий, что, как правило, имеют демонстрационный характер.

Современный уровень развития компьютерной техники дает возможность создавать виртуальные макеты и эффективно реализовать объемно-планировочные решения проектируемого производства.

планировочное решение проектируемое производство

ЛИТЕРАТУРА:

Макаревич В.А. Строительное проектирование химических предприятий. - М.: Высшая школа, 1977. - 208 с.

Мельник С.Р., Мельник Ю.Р., Піх З.Г. Проектування та розрахунок технологічних процесів органічного синтезу. - Львів.: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2006. - 448 с.

Юшко В. Л., Бурмістр М. В., Русалін С. М., Птіцин С. Г. Проектування нафтопереробних і нафтохімічних підприємств. - Дніпропетровскь: УДХТУ, 2006. - 511 с.

www.novator-pro.ru

Размещено на Allbest.ru