Расчет и проектирование установки пиролиза этана и увеличение мощности установки на заводе ОАО "Казаньоргсинтез"

ГОСТ 2.782-68 Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические.

ГОСТ 2.784-70 Обозначения условные графические. Элементы трубопроводов.

ГОСТ 3.925-59 Обозначения основных величин и условные изображения приборов в схемах автоматизации и производственных процессов.

ГОСТ 8.417-81 Единицы физических величин.

ГОСТ 3.1105-84 ЕСТД. Форма и правила оформления документов общего назначения.

ГОСТ 3.1109-82 ЕСТД. Термины и определения основных понятий.

ГОСТ 3.1205-85 ЕСТД. Системы обозначения технологической документации.

ГОСТ 7.1-- СИБ и Д. Библиографическое описание документа.

ГОСТ 7.32-91 Оформление текстовых документов.



1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Дипломное проектирование является заключительным этапом обучения студентов. При выполнении выпускной квалификационной работы ( ВКР) студент должен проявить знания по специальным и общим дисциплинам, творчески использовать их при решении поставленных задач, а также показать умение и навыки в правильном выполнении и оформлении проектной документации.

Разрабатываемые ВКР по содержанию, объему соответствуют стадии проектирования "Технический проект". Основным видом ВКР является разработка нового или реконструкция действующего цеха, или проекта с элементами научно - исследовательской работы.

При выполнении ВКР студент должен внести предложения по реконструкции цеха, усовершенствовать технологическую схему, выбрать рациональную конструкцию аппарата, обосновать наиболее оптимальный вариант производства, доказать эффективность произведенных изменений экономическими расчетами.

Состав и содержание ВКР должен соответствовать стандарту вуза СТВ 2069635-25-88. Дипломный проект состоит из графической части и пояснительной записки.

2 ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Выполнение ВКР осуществляется в соответствии с общим графиком выполнения ВКР, утверждаемым директором института. График выполнения включает следующие основные этапы:

- выдача задания на преддипломную практику;

- прохождение дипломной практики;

- выдача задания на проектирование руководителем ВКР;

- проработка литературных данных по теме ВКР и патентного поиска;

- сдача руководителю ВКР отчёта по преддипломной практике;

- выполнение ВКР;

- согласование отдельных разделов проекта с консультантами соответствующих разделов;

- проверка ВКР руководителем;

- нормоконтроль;

- утверждение ВКР у заведующего кафедрой;

- рецензирование ВКР;

- защита ВКР;

3 СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

ВКР состоит из пояснительной записки и графической части.

3.1 Состав и содержание пояснительной записки

Пояснительная записка содержит: титульный лист, лист нормоконтролера, задание на проектирование, реферат, содержание, перечень условных обозначений, единиц и терминов, введение и следующие разделы:

1 Патентный поиск

2 Технико - экономическое обоснование выбранного метода производства. Выбор места строительства

3 Технологическая часть

3.1 Физико - химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов

3.2 Техническая характеристика исходного сырья, основных продуктов и вспомогательных материалов. Техническая характеристика побочных продуктов и отходов

3.3 Химизм процесса по стадиям, физико - химические основы процесса

3.4 Новые инженерные решения, предлагаемые в проекте

3.5 Описание технологической схемы производства с введенными изменениями

3.6 Рабочие технологические параметры по каждому узлу, условия приготовления и регенерации реагентов и катализаторов

3.7 Описание работы основного аппарата

3.9 Математическое описание технологического процесса и аппаратов, моделирование проектируемого производства

3.10 Рекомендации по осуществлению аналитического контроля производства

3.11 Материальный баланс производства

3.12 Технико - технологические расчеты (расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования)

4. Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом

5. Строительно - монтажная часть

6. Безопасность жизнедеятельности

7 Экономическая оценка принятых решений

Заключение, список использованных источников, стандартизация, перечень выполненных чертежей, приложения, спецификации.

Титульный лист. Титульный лист выдается на кафедре и служит основным отчетным документом при выполнении ВКР. На титульном листе должен быть указан индекс Универсальной десятичной классификации /1/. ВКР в целом присваивается индекс, примеры заполнения которых приведены в разделе 3.1.1. Кроме этого на титульном листе указываются фамилии преподавателей, консультирующих соответствующие разделы ВКР (назначаются распоряжениями по кафедрам, консультирующим эти разделы). При выполнении отдельных разделов консультирующий преподаватель ставит на листе подпись с указанием даты сдачи. Выполненная ВКР утверждается заведующим кафедрой. Образец заполнения титульного листа приведен в приложении А.

Лист нормоконтролера. Лист нормоконтролера также выдаётся на кафедре. Нормоконтролер, назначаемый распоряжением по кафедре, указывает в нем отклонения от нормативной документации, допущенные при оформлении ВКР. Лист нормоконтролера подписывается нормоконтролером с указанием даты подписания. После устранения дипломником указанных замечаний нормоконтролер ставит свою подпись на титульном листе. Срок подачи ВКР на нормоконтроль не менее чем за пятнадцать дней до защиты. Нормоконтролер дает заключение по ВКР в течение трех дней.

Задание на проектирование. Оно подписывается руководителем ВКР, студентом и утверждается заведующим кафедрой после сдачи отчета по преддипломной практике. Задание прикладывается к ВКР.

Задание на проектирование является основным документом при выполнении ВКР. В нем указываются исходные данные для проектирования и содержание ВКР.

Реферат (приложение Б). Оптимальный объём текста реферата 1200 знаков, но не более 2000 знаков. Реферат должен кратко характеризовать ВКР.

Введение. Во введении кратко характеризуются технико - экономическое состояние и перспективы развития промышленности основных органических веществ, освещаются передовые достижения отечественной и зарубежной науки и техники по теме ВКР, даются сведения о перспективной потребности и использовании продукции проектируемого производства в промышленности, отражаются задачи ВКР.

Патентный поиск. В данном разделе приводится обзор патентов и авторских свидетельств по теме ВКР.

Технико - экономическое обоснование выбранного метода производства. Выбор места строительства.

Приводится критический анализ литературных данных о методах производства целевого продукта.

При разработке данного раздела необходимо просмотреть периодическую литературу за последние пять лет.

Особое внимание уделить журналам "Химическая промышленность", "Химическая промышленность за рубежом", "Нефтехимия", реферативному журналу "Химия".

Обоснование выбора места производства осуществляется с учетом доступности сырья, использования безотходной технологии, технико - экономических показателей.

Выбор места строительства влияет на технологические, теплотехнические, экономические расчеты.

При выборе строительства должно быть учтено следующее: наличие источников дешевого сырья и вспомогательных материалов, энергетических ресурсов, путей сообщения и квалифицированных трудовых ресурсов, вопросы водоснабжения для производственных целей, климатические условия, расположение источников потребления готовой продукции, возможность кооперирования с другими производствами.

Технологическая часть

Физико - химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов. В этой части раздела приводятся основные физико - химические параметры (температуры кипения, вязкость, теплоемкость, теплопроводность и т. д.), необходимые для дальнейших расчетов. При расчете физико - химических констант по аналитическим зависимостям приводятся используемые формулы расчета и входящие в них коэффициенты.

Техническая характеристика исходного сырья, основных продуктов и вспомогательных материалов. Приводятся данные о составе сырья и требования к качеству целевых продуктов и полупродуктов в соответствии с нормативно-технической документацией, основные сведения о побочных продуктах и отходах производства.

Химизм процесса по стадиям, физико - химические или физические основы процесса. Приводятся схемы основных и побочных реакций, механизм процесса, величины тепловых эффектов и т.д. Рассматривается влияние технологических параметров (давления, температуры, концентрация катализаторов и др.) в данном производстве /2,3/.

В заключение дается обоснование оптимального технологического режима и конструкции аппаратов.

Новые инженерные решения, предлагаемые в ВКР. В данном разделе необходимо отразить изменения и усовершенствования, внесенные в проект по сравнению с промышленным аналогом. Изменения в проекте должны быть увязаны с реальными требованиями современных химических производств и охватить один из следующих вопросов промышленного проектирования:

- расчет и проектирование нового производства;

- реконструкция существующего производства, увязанная с модернизацией оборудования или технологических узлов;

- усовершенствование, механизация или автоматизация установки замена периодического аппарата на непрерывнодействующий;

- усовершенствование технологии;

- повышение качества продукции;

- увеличение степени переработки или извлечения полезного компонента;

- уменьшение загрязнения окружающей среды за счет усовершенствования очистки газовых выбросов и сточных вод.

Предлагаемые элементы новизны должны найти свое отражение не только в этом разделе, но и при проведении технологических расчетов, технико - экономического обоснования.

Описание технологической схемы производств с введенными изменениями. Технологическая схема представляет собой графическое описание технологической части ВКР. В разделе приводится описание направления потоков сырья, режимов стадий процесса. К описанию схемы прилагается ее графическое изображение.

Рабочие технологические параметры по каждому узлу, условия приготовления и регенерации реагентов и катализаторов.

Нормы технологического режима работы аппаратов, методы их определения и частоту контроля сводятся в табл.3.1.

Таблица 3.1 Нормы технологического режима отделения

Контролируемый аппарат или поток	Контролируемый параметр	Показатели по регламенту	Частота определения

Описание работы основного аппарата. Раздел должен содержать описание основного аппарата, принципа его работы и назначение, сведение о материале изготовления, теплоизоляции и др.

Рекомендации по осуществлению аналитического контроля производства. Их удобно представить в следующем виде (табл.3.2).

Таблица 3.2. Аналитический контроль производства.

Наименование стадии процесса, контролируемый поток	Что контролируется	Частота и способ контроля	Нормы и технологические показатели	Методы испытаний

Материальный баланс производства. Это наиболее ответственный раздел ВКР. Данные материального баланса служат основой для дальнейшего технологического и механического расчетов оборудования, составления калькуляции, себестоимости получаемого продукта, оценки технологической и экономической эффективности данного способа и метода производства.

Цель расчета материального баланса - установление расхода сырья и вспомогательных материалов с целью обеспечения заданной производительности по целевому (товарному) продукту или определение выхода целевого и побочного продуктов по заданному расходу сырья.

Перед расчетом материального баланса необходимо составить схему материальных потоков производства.

Материальный баланс производства включает в себя материальные балансы по отдельным стадиям, рассчитываемые для аппаратов последовательно по всей технологической линии (расчет может вестись как от начала, так и с конца технологической линии).

Материальный баланс химической стадии процессов составляют по уравнению целевой реакции с учетом протекающих побочных реакций (на основе стехиометрических уравнений), состава исходного сырья и готовой продукции, степени конверсии, селективности процесса, потерь сырья, расходных коэффициентов. При составлении материального баланса технологических операций (выпаривания, сушки и т. д.) необходим учет потерь, связанных с транспортировкой, хранением, разложением или другими технологическими операциями.

Материальный баланс для непрерывных процессов составляют в расчете на часовую производительность цеха или установки (кмоль/ч, м3/час, кг/ч). При заданной производительности по сырью часовая производительность определяется по уравнению /4/:

П(кг/ч),

где G - годовая производительность по сырью, т/год;

n - число рабочих дней в году.

Если производительность задана по готовому продукту, то материальный баланс составляется на 1 тонну исходного сырья и пересчитывается на заданную производительность.

Для периодических процессов материальный баланс рассчитывается на производительность цикла, а далее на суточную производительность. Результаты сводят в сводную таблицу материального баланса.

Рекомендуемый порядок расчета материального баланса процесса:

- исходные данные

- определение часовой производительности

- схема материальных потоков

- таблица сводного материального баланса

- определение основных расходных коэффициентов

Пример расчета материального баланса процесса гидрирования бензола. Получение циклогексана гидрированием бензола по реакции:

С6Н12 + 3Н2 - С6Н12 (= 206,07 кДж/моль)

Исходные данные /4/: годовая производительность по циклогексану 58500 т; годовой фонд рабочего времени 8400 ч; потери циклогексана с продувочными и танковыми газами 0,2%; объемное соотношение компонентов на входе в реактор первой ступени H2:N2:C6:H6 = 5,5:2,5:1,0; степень конверсии бензола в циклогексан: в реакторе 1-й ступени (уточняется расчетом) - 90 - 95%; в реакторе 2-й ступени - 100%; температура в зоне катализа реактора первой ступени 1,9 МПа; температура конденсации 350С; давление в сепараторе С1- 1,7 МПа /4/.

Состав технического бензола представлен в табл.3.3.

Таблица 3.3. Состав технического бензола

Продукт	% мас.
С6Н6	99,91
С6Н5СН3	0,03
С6Н11СН3	0,02
С5Н9СН3	0,03
С7Н13	0,01

На рис.3.1 представлена схема материальных потоков получения циклогексана.

Часовая производительность установки по циклогексану с учетом 0,2% потерь.

кг/ч

или 6978,2 = 1860,9 м3/т

Далее следует расчет материального баланса, подробно описанный в литературе /4/.

Результаты расчета сводятся в табл.3.4.

Таблица 3.4 Сводный материальный баланс процесса получения циклогексана

Приход	Расход
Поток	м3/ч	кг/ч	% мас	Поток	м3/ч	кг/ч	% мас
1 Бензол технический				1 Циклогексан технический
Бензол	1860,9	6479,8	99,91	Циклогексан	1859,6	6972,4	99,91
Толуол	0,5	1,95	0,03	Толуол	0,5	1,95	0,03
Метилциклогек-сан	0,4	1,95	0,03	Метилциклогексан	0,4	1,95	0,03
Метилциклопен-тан	0,3	1,3	0,02	Метилциклопентан	0,3	1,3	0,02
н - Гептан	0,1	0,6	0,01	н - Пентан	0,1	0,6	0,01
И т о г о:	1862,2	6485,6	100	И т о г о:	1860,9	6978,2	100
2 Азотоводо-родная смесь				2 Продувочные газы
Азот	176,7	220,9	30,10	Азот	147,1	183,9	91,36
Водород	5744,5	512,9	69,90	Водород	147,6	13,2	6,56
				Циклогексан	1,1	4,2	2,08
И т о г о:	5921,2	733,8	100	И т о г о:	295,8	201,3	100
3 Циркуляционый газ				3 Танковые газы
Азот	4475,5	5594,4	87,15	Азот	29,6	37,0	76,92
Водород	4490,5	400,9	6,25	Водород	14,2	1,3	2,70
Циклогексан	113	423,8	6,60	Циклогексан	2,6	9,8	20,38
И т о г о:	9079,0	6419,1	100	И т о г о:	64,4	48,1	100
				4 Циркуляционный газ:
				Азот	4475,5	5594,4	87,26
				Водород	4490,5	400,9	6,25
				Циклогексан	110,6	415,6	6,49
				И т о г о:	9076,6	6410,6	100
Всего:	16862,4	13638,5		Всего:	16862,4	13638,5

Расчет основных расходных коэффициентов приводится по данным табл.3.4. Расходные коэффициенты на 100% циклогексана:

по техническому бензолу кг/т

по азотоводородной смеси м3/т

Технико - технологические расчеты. Включают: технологические, тепловые и механические расчеты, которые должны быть выражены в Международной системе единиц СИ (табл.3.5). Допускается использование других единиц: массы (m), времени (мин, ч), объема (л).

К дополнительным единицам СИ относятся плоский угол (рад) и телесный угол (ср - стерадиан).

Таблица 3.5. Основные единицы СИ

Наименование величины	Обозначение	Единицы
		Наименование	Обозначение (русское)
Длина	L	Метр	м
Масса	M	Килограмм	кг
Время	T	Секунда	с
Сила электрического тока	J	Ампер	А
Термодинамическая температура		Кельвин	К
Количество вещества	N	Моль	моль
Сила света	J	Кандела	кд

В табл.3.6 приведены некоторые производные единицы СИ, которыми рекомендуется пользоваться при выполнении технико - технологических расчетов.

Таблица 3.6. Производные единицы СИ

Наименование величины	Обозначение единицы	Наименование величины	Обозначение единицы
Производительность аппарата	кг/с	Скорость осаждения	м/с
Объемная производительность аппаратов	м3/с	Коэффициент массоотдачи (при разности объёмных концентраций)	м/с
Удельная поверхность материалов	м2/кг	Коэффициент массопередачи (при разности парциальных давлений)	с/м
Насыпная масса материалов	кг/м3	Коэффициент диффузии	м2/с
Массовая скорость	кг/м2*с	Сила	Н
Наименование величины	Обозначение единицы	Наименование величины	Обозначение единицы
Массовая концентрация	кг/м3	Давление	Па
Газовая постоянная	Дж/(кг*К)	Плотность	кг/м3
Скорость химической реакции	моль/(м*с)	Работа, энергия	Дж
Наименование величины	Обозначение единицы	Наименование величины	Обозначение единицы
Удельный объём	м3/кг	Скорость	м/с
Мощность	Вт	Частота вращения	с-1
Угловая скорость	рад/с	Кинетическая вязкость	м2/с
Ускорение	м1/с	Ударная вязкость	Дж/м2
Динамическая вязкость	Па*с	Производительность (подача) насоса	м3/с
Напор	м	Удельная теплоемкость	Дж/(кг*К)
Температура	К	Теплопроводность	Вт/(м*К)
Коэффициент теплоотдачи, коэффициент теплопередачи	Вт/(м2*К)	Теплопроводность	Вт/(м*К)
Удельное количество теплоты	Дж/кг	Коэффициент лучеиспускания	Вт/(м2*К4)
Поверхностная плотность теплового потока	Вт/м2	Тепловой поток	Вт
Тепловое сопротивление	м2*К/Вт

Большие (меньшие) значения этих величин выражают в кратных и дольных единицах. Для образования десятичных кратных и дольных единиц применяют следующие множители и приставки (табл.3.7).

Таблица 3.7. Кратные и дольные единицы

Множитель	1018	1015	1012	109	106	103	102	101
Приставка	экса	пета	тера	гига	мега	кило	гекто	дека
Обозначение (русское)	Э	П	Т	Г	М	к	г	д

Расчет реакторов, предназначенных для осуществления того или иного химического процесса, имеет свои специфические особенности. Вопросам расчета реакторов посвящено большое количество литературы /5 - 11/, в которой изложены основы теории реакторов, приведены расчетные зависимости, необходимые для проектирования, примеры расчетов. Расчёт реактора может исходить из данных действующих установок и включать решение алгебраических уравнений материального и теплового балансов для найденных экспериментальным путем условий процесса. Целью этих расчетов является определение размеров аппарата или их количества при заданных размерах. Методики расчета реакторов по данным действующих установок приведены в литературе /4/. Объём реакционной зоны аппарата непрерывного действия находят по формуле:

,

где - время пребывания реагентов в аппарате, с;

Vp - объём рабочей зоны, м3;

W - объёмная производительность реакционной массы, м3/с.

При расчёте объёма аппарата необходимо учесть степень его заполнения реакционной массой. Полный объём реактора вычисляется по формуле:

,

где - коэффициент заполнения, равный 0,7 - 0,9 для невспенивающихся, слабоперемешиваемых масс и 0,4 - 0,6 для вспенивающихся кипящих жидкостей.

Площадь сечения аппарата равна:

,

где S - площадь сечения аппарата, м2;

- линейная скорость потока, м/с.

Диаметр аппарата цилиндрической формы:

,

Высота (длина) реакционной зоны аппарата:

Для аппаратов, загруженных катализатором или насадкой, объём рабочей зоны принимается равным объёму, заполненному насадкой или катализатором:

,

где Fk - поверхность катализатора или насадки, м2;

- удельная поверхность катализатора или насадки, м2/м3.

Площадь поперечного сечения S определяется по формуле:

,

где a - отношение свободного сечения насадки или катализатора к сечению пустого аппарата;

Длина рабочей части находится из соотношения:

.

Реакционный объём аппарата периодического действия равен:

,

где Vcут - суточный объём перерабатываемых веществ, м3;

- общее время работы технологического цеха, ч;

Диаметр штуцеров ввода и вывода реагентов определяют по формуле:

,

где W -- объемная производительность, м³/с;

w - линейная скорость потока, м/с.

Для расчёта диаметр штуцера следует исходить из следующих значений скоростей (м/с): для жидкостей 0,1 - 3,0; для газов 2 - 25; для паров 30 - 75.

В зависимости от назначения и конструкции основного аппарата выполняют различные расчёты: определяют площадь поверхности теплообмена (для изотермических реакторов), длину реакционного змеевика трубчатого реактора, перемешивающие устройства в ёмкостных аппаратах. Кроме того, расчёт химического реактора может заключаться в выборе по экономическим критериям оптимальных условий проведения процесса в реакторном узле и расчёте в этих условиях основных геометрических размеров реактора для заданной производительности по целевому продукту с использованием математических моделей химических реакторов /10/.

Тепловой расчёт. Процессы органического синтеза протекают в широком интервале температур. Для осуществления этих процессов в большинстве случаев необходим подвод или отвод тепла.

Ц е л ь т е п л о в о г о р а с ч ё т а: определение теплового потока и расходов теплоносителя и хладагента, расхода одного из потоков (сырья, циркулирующей смеси); уточнение температурного режима аппарата при проверки адиабатичности; установление соотношения между параметрами глубины протекания реакции и текущей температурой.

В общей форме уравнение теплового баланса может быть представлено в виде:

,

где и - тепловые потоки поступающего сырья и продуктов реакции;

и - теплота экзотермических и эндотермических реакций;

и - теплота экзотермических и эндотермических фазовых превращений (конденсации, кристаллизации, испарения и др.);

и - тепловые потоки теплоносителя на входе в аппарат и на выходе из него;

- потери тепла в окружающую среду.

Все тепловые потоки непрерывных процессов выражают в ваттах (кило, мегаваттах), при расчёте периодических процессов потоки в джоулях (килоджоулях) на цикл. Расходы потоков определяют на основании данных расчёта материального баланса, а значения теплоёмкостей по справочнику или рассчитывают по эмпирическим формулам /12/. Теплоту химической реакции находят по энтальпиям образования или сгорания. Если отсутствуют справочные данные, энтальпия сгорания органических веществ может быть определена по методу Хендрика или с помощью эмпирических зависимостей /12/. Теплопотери аппарата принимают до 5% от прихода тепла.

При разработке ВКР, связанной с ректификацией органических смесей, сначала составляют материальный баланс по всем колоннам, а затем по всей установке в целом /11/, а далее переходят к расчёту процесса ректификации по технологическим узлам. Основным аппаратам установки является ректификационная колонна. Кроме того, установка включает конденсатор, холодильник дистиллята и кипятильник, который может быть выполнен в виде встроенного теплообменника, установленного в кубе колонны. Расчёт узла ректификационной колонны проводится в следующей последовательности:

- составление материального баланса;

- определение параметров режима работы колонны (температура верха, температура низа, давление в колонне);

- расчёт минимального и действительного флегмовых чисел;

- составление теплового баланса колонны и определение расхода пара в кипятильнике;

- расчёт кипятильника;

- определение тепловой нагрузки на конденсатор и расхода хладагента ;

- расчёт холодильника дистиллята;

- расчёт высоты насадки или числа тарелок;

- определение гидравлического сопротивления тарелок или слоя насадки;

- расчёт колонны на действие ветровых и сейсмических сил (при высоте аппарата более 10 м);

- механический расчёт.

Расчёт аппаратов должен заканчиваться подбором стандартного оборудования. Технические характеристики аппаратов в соответствии с действующими стандартами приведены в литературе /13/. Для проверки в процессе расчёта теплообменной аппаратуры важно знать порядок величин коэффициентов теплопередачи для разных видов теплообмена. Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи приведены в табл.3.8.

Следует обратить внимание на расчёт теплообменного аппарата при конденсации пара /14,15/. Если пар поступает перегретым, а конденсат охлаждается ниже температуры насыщения, то поверхность теплообмена разбивают на три зоны, соответственно трём стадиям процесса:

1. Зона охлаждения перегретого пара до температуры насыщения;

2. Зона конденсации (при постоянной температуре насыщения);

3. Зона охлаждения конденсата до заданной температуры.

Таблица 3.8. Коэффициенты теплопередачи.

Вид теплообмена и среда	Коэффициент теплопередачи для движения, Вт/м2К	Назначение теплообменника
	Вынужденного	Свободного
От газа к газу (при обычных давлениях)	10 - 40	4 - 12	Газовые холодильники
От газа к жидкости	10 - 60	6 - 20	Газовые холодильники
От жидкости к жидкости (вода)	800 - 1700	140 - 340	Подогреватели и холодильники
От жидкости к жидкости (масло)	120 - 270	30 - 60
От конденсирующегося пара к воде	10 - 60	6 - 12	Подогреватели
От конденсирующегося пара к кипящей жидкости	-	300 - 3500	Испарители
От конденсирующегося пара к органическим жидкостям	120 - 340	60 - 170	Подогреватели и конденсаторы
От конденсирующегося пара органических веществ к воде	340 - 860	230 - 460	Подогреватели и конденсаторы

Расчёт ведут отдельно для каждой зоны, определяя тепловые нагрузки, средние температурные напоры, коэффициенты теплопередачи и поверхности теплообмена для каждой зоны. Общая поверхность находится суммированием всех найденных поверхностей.

Поверочный механический расчет. Ему подлежат наиболее ответственные узлы и детали, работающие в самых тяжёлых условиях под максимальными нагрузками. Механические расчёты проводят для основного аппарата схемы. Рассчитывается прочность обечаек, днищ, крышек аппаратов, валов, лопастей мешалок. Расчёт и выбор тепловой изоляции приводится в литературе /11/.

Выбор и расчет вспомогательного оборудования. К вспомогательному оборудованию относят ёмкости, насосы, вентиляторы, компрессоры, фильтры, центрифуги, циклоны. Цель расчёта ёмкостей, сборников сводится в основном к определению объёма аппаратов или их числа.

Объём ёмкости для непрерывного процесса определяется по формуле:

,

где G - часовая производительность, кг/ч;

- время заполнения ёмкости (1 - 3 ч);

- коэффициент заполнения (0,4 - 0,9);

- плотность реакционной смеси, кг/м3.

Для периодического процесса рабочая ёмкость аппарата находится по выражению:

,

где Vp - объём аппарата

Количество операций, проводимых на данной стадии в течение суток, находится путём деления суточного объёма перерабатываемой смеси Vсут на рабочую ёмкость аппарата:

.

Количество операций, которое можно осуществить одним аппаратом в течение суток:

,

где - продолжительность операции.

Необходимое количество ёмкостей определяют по формуле:

.

Размеры цилиндрических стальных сварных аппаратов регламентированы ГОСТ 9931 - 85 , в соответствии с которым они подразделяются на 13 типов. Номинальная ёмкость сосудов и аппаратов установлена ГОСТ 13372 - 78 , диаметр обечайки должен соответствовать ГОСТ 9617 - 76, длина или высота цилиндрической обечайки выбирается из ряда значений, рекомендованных ГОСТ 9931 - 85, размеры днищ и крышек должны отвечать требованиям стандартов.

В пояснительной записке приводится пример расчёта для одной ёмкости, данные расчёта остальных ёмкостей сводятся в таблицу (табл.3.9).

Таблица 3.9 Характеристика ёмкостей

Позиция аппарата по схеме	Наименование аппарата и его техническая характеристика	Наименование продукта, плотность, кг/м3	Расход продукта в час (на операцию, в сутки), кг	Количество установленных емкостей	Коэффициент заполнения	Тип аппарата

Расчёт и выбор насоса. Для выбора насоса необходимо располагать данными, характеризующими свойства жидкости и условия перекачивания:

- температурой жидкости, 0С;

- плотностью продукта при температуре перекачивания, кг/ч;

- расходом продукта, кг/ч;

- давлением во всасывающей линии, МПа;

- требуемым давлением (напором) в нагнетательной линии насоса, МПа;

- коррозионной агрессивностью продукта.

В химической технологии чаще всего используются центробежные, поршневые и осевые насосы /13/. Зная требуемый напор и мощность, с учётом физико - химических свойств и коррозионной агрессивности перекачиваемого продукта, по каталогу подбирается насос.

Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание продукта, определяется по формуле:

,

где Q - подача (расход), м3/с;

Н - напор (в метрах столба перекачиваемого продукта).

Напор рассчитывается следующим образом:

,

где Р1 - давление в аппарате, из которого перекачивается продукт, МПа;

Р2 - давление в аппарате, в который подаётся продукт;

Нг - геометрическая высота подъёма продукта, м;

hп - суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях, м;

Мощность, развиваемая электродвигателем насоса, находится по соотношению:

где н и пер - коэффициенты полезного действия насоса и передачи от электродвигателя к насосу.

Зная N, по каталогу выбирают электродвигатель к насосу, который должен иметь номинальную мощность Nн, ближайшую в большую сторону от величины N. Кроме того, при расчёте затрат энергии на перекачивание необходим учёт коэффициента полезного действия двигателя:

Расчёт вентилятора приведён в литературе /13/.

В пояснительной записке приводится расчёт одного насоса (вентилятора), данные расчёта остальных сводятся в табл.3.10.

Пароэжекторные насосы предназначены для создания вакуума. Они различаются по производительности (1 - 1250 кг/ч), числу ступеней сжатия (2 - 5), типу межступенчатых конденсаторов (поверхностные или смешения), давлению рабочего водяного пара (0,6 - 1МПа), создаваемому остаточному давлению (0,13 - 26 кПа), расчётному содержанию конденсирующихся паров в отсасываемой смеси (0 - 40% мас.), материалу. Техническая характеристика насосов приведена в литературе /16/.

Таблица 3.10. Характеристика насосов (вентиляторов)

Позиция аппарата по схеме	Наименование и назначение насоса (вентилятора)	Характеристика перекачиваемого продукта	Количество насосов, (вентиляторов)	Мощность электродвигателя, кВт	Марка насоса и завод изготовитель
		Температура, 0С	Плотность, кг/м3	Расход на один насос, м3/ч

При наличии в технологической схеме нескольких видов теплообменных аппаратов в пояснительной записке приводятся расчёты одного теплообменника каждого типа (конденсатора, холодильника, кипятильника), результаты расчёта остальных аппаратов сводят в табл.3.11.

Таблица 3.11. Характеристика теплообменного оборудования

Позиция аппарата на схеме	Назначение аппарата	Тепловая нагрузка на один аппарат, кДж/ч	Расчётная поверхность теплообмена, м2	Техническая характеристика стандартного аппарата	Количество оборудования	ГОСТ

Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом

В данном разделе описываются принципы автоматизации, контроля и управления производством, схема автоматизации. Этот раздел выполняется в соответствии со специальными методическими указаниями кафедры автоматизации и управления технологическими процессами.

Строительно-монтажная часть

Строительная часть ВКР должна соответствовать требованиям технологического процесса, обеспечивать безопасные условия труда, отвечать принципу экономии капитальных затрат. Для уменьшения стоимости строительства оборудование располагается на открытых площадках и этажерках.

Одним из главных вопросов является вопрос размещения оборудования. Необходимо учесть удобство монтажа, ремонта и обслуживания аппаратов, минимальную длину трубопроводов, достаточную освещенность. Конструкция здания должна отвечать требованиям технологии, пожаро- и взрывоопасности производства, климатическим условиям.

Безопасность жизнедеятельности и экономическая часть.

Оформляются в соответствии с требованиями и методическими указаниями соответствующих кафедр.

Заключение.

Содержит краткие выводы по разработанной выпускной квалификационной работе, в которых должны найти отражение все новые инженерные решения, предложенные в проекте. Необходимо здесь же подчеркнуть технико - экономические преимущества проектируемого производства. Выводы должны быть четкие, краткие, ясные.

Список использованных источников.

Оформляется в соответствии с ГОСТ 7.1 - 2003.

Стандартизация.

В этот раздел включается перечень НТД, используемой в проекте.

Оформление пояснительной записки

Система индексации проекта и его составных частей

Выпускная квалификационная работа должна иметь код, который следует проставить на титульном листе после указания темы проекта.

Он состоит:

для инженеров:

- из буквенного индекса работы (ВКР, КП - курсовой проект)

кода вуза (2069635)

- номера специальности (240401)

- номера варианта задания

- двух последних цифр года окончания выполнения работы.

Вышеуказанные части кода должны разделяться тире.

Пример:

ВКР - 2069635 - 240401 - 02 - 08

КП - 2069635 - 240401 - 12 - 08

Для магистров:

из буквенного обозначения индекса работы ВКР (выпускная классификационная работа), номера программы 240100-01 « Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза», 240100-02 « Химия и технология продуктов тонкого органического синтеза», 240100-03 « Химия и технология элементоорганических соединений», номера кафедры в структуре КГТУ (42), номера варианта задания и двух последних цифр года окончания выполнения работы, разделяемых тире.

Например:

ВКР- 240100-01-42-05-08

Для бакалавров:

из буквенного индекса работы бакалавра с указанием её вида ( Б - П - проектная, Б - И - исследовательская, Б - К - комплексная), сокращенного кода направления профессионального образования (240100), номера кафедры в структуре КГТУ (42), номера варианта задания и двух последних цифр года окончания выполнения работы, разделяемых тире в соответствии с СТВ 2069635-88.

Например:

Б - И - 240100 - 42 -11 - 08

Б - П - 240100 - 42 - 06 - 08

Б - К - 240100 - 42 - 05 - 08

Каждому документу присваивается шифр, который указывается в ведомости технического проекта, в основной надписи в правой нижней части листа и в дополнительной графе, размещенной справа вверху сбоку при вертикальном и слева вверху сбоку при горизонтальном расположении листа. Шифр состоит из буквенного индекса квалификационной работы (БП, ВКР), буквенного кода проектируемого производства (ПФ - производства фенола), двузначного номера варианта задания, двузначных номеров позиций аппарата по технологической схеме, сборочных единиц, деталей, и буквенного обозначения вида документа, разделённых точкой.

Обозначения вида документа:

ВО - чертёж общего вида;

СБ - сборочный чертёж;

С6 - схема общая комбинированная;

С7 - схема размещения оборудования;

ПЗ - пояснительная записка;

Если по данному аппарату имеется не один сборочный чертёж, им присваиваются шифры СБ1, СБ2 и т.д.

Примеры построения обозначений:

Для бакалавров:

Б.П. П.Ф. 03.00.00.00 ТП - ведомость технического проекта производства фенола;

Б.П. П.Ф. 03.07.00.00 ВО - чертёж общего вида реактора позиции 7 производства фенола;

Б.П. П.Ф. 03.00.00.00 С6 - схема общая комбинированная производства фенола;

Б.П. П.Ф. 03.00.00.00 С7 - схема расположения оборудования производства фенола.

Общие требования к пояснительной записке

Оформление текстовой части дипломного проекта должно быть выполнено в соответствии с ЕСКД /17/. Пояснительная записка оформляется по ГОСТ 2.105 - 95 одним из следующим способов:

- машинописным - на одной стороне листа через два интервала,

шрифт высотой не менее 2,5 мм, лента чёрного цвета;

- рукописным - с обеих сторон листа, чёрными чернилами (пастой).

-с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ( шрифт 12, интервал одинарный).

Расстояние от верхней или нижней строки текста до до верхней или нижней рамки должно быть не менее 10 мм.

Поля: слева не менее 30 мм, справа не менее 10 мм, сверху не менее 15 мм, снизу не менее 20 мм.

Текст может быть набран на компьютере на одном из текстовых редакторов (Word, Лексикон и др.) и затем распечатан на принтере. Рекомендации по настройке шрифтов и параметров страницы в редакторе Word 6 приведены ниже.

Во избежание смещения набранного текста при печати маркетирование документа рекомендуется выполнять на том компьютере, на котором будет проводится распечатка. При наборе и печати должен быть установлен один и тот же драйвер принтера.

Установка основного шрифта документа, форматирование.

В панели линейки выберете Стиль - “Нормальный”, Шрифт - “Times New Roman Cyr”, Размер шрифта 12.

Меню Формат / Абзац. . В окне “Отступы и интервалы” \ одинарный.

Установка параметров страниц приведена в табл.3.12.

Меню Файл / Параметры страницы Номера страниц

Таблица 3.12. Установка меню Файл /Параметры страницы

Поля	Размер бумаги (формат А4)
верхнее	1,5 см	ширина	21 см
нижнее	2,0 см	высота	29,7 см
левое	3,0 см	ориентация страницы	книжная
правое	1,0 см	Разметка страниц
переплет	0 см	Начало основного раздела	С новой страницы
колонтитул от края:		Нумерация страницы*	Верхний правый угол
верхний	1,25 см	*Номер страниц ставится со второй страницы введения, при этом счет страниц производится с первого (титульного) листа.
нижний	2,5 см

Установка нумерации страниц приведена в табл.3.13.

Таблица 3.13. Установка нумерации страниц

Номера страниц	Формат номера страницы

Заголовки следует печатать с прописной буквы без точки в конце, не подчеркивая. Переносы слов в заголовках не допускаются. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют запятой.

Расстояние между заголовком и текстом при выполнении документа машинописным способом должно быть равно трём, четырём интервалам, при выполнении рукописным способом - 15 мм. Расстояние между заголовками раздела и подраздела - 2 интервала, при выполнении рукописным способом - 8 мм.

Каждый раздел текстового документа рекомендуется начинать с нового листа (страницы).

В документе большого объёма на первом (заглавном) листе и, при необходимости на последующих листах помещают содержание, включающее номера и наименования разделов и подразделов с указаниям номеров листов (страниц).

Слово "Содержание" записывается в виде заголовка (симметрично тексту) с прописной буквы. Наименования, включённые в содержание, записываются строчными буквами, начиная с прописной буквы.

Нумерация страниц документа и приложений, входящих в состав этого документа, должна быть сквозная.

В тексте документа не допускается:

- применять сокращения слов, кроме установленных правилами орфографии, соответствующими государственными стандартами, а также в данном документе;

- сокращать обозначения единиц физических величин, если они употребляются без цифр, за исключением единиц физических величин в заголовках и боковиках таблиц и в расшифровках буквенных обозначений, входящих в формулы и рисунки.

Также в тексте документа, за исключением формул, таблиц и рисунков, не допускается:

- применять математический знак минус (-) перед отрицательными значениями величин (следует писать слово "минус");

- применять знак "" для обозначения диаметра (следует писать слово "диаметр"). При указании размера или предельных отклонений диаметра на чертежах, помещенных в тексте документа, перед размерным числом следует писать знак "";

применять без числовых значений математические знаки, например (больше), (меньше), (равно), (больше или равно), (меньше или равно), (не равно), а также знаки № (номер), % (процент);

- применять индексы стандартов, технических условий и других документов без регистрационного номера.

Перечень допускаемых сокращений слов установлен ГОСТ 2.316. Стандартизованные единицы физических величин, их наименования и обозначения применяются в соответствии с ГОСТ 8.417 .

В тексте документа числовые значения величин с обозначением единиц физических величин и единиц счёта следует писать цифрами, а числа без обозначения единиц физических величин и единиц счёта от единицы до девяти - словами. Недопустимо отделять единицу физической величины от числового значения (переносить их на разные строки или страницы), кроме единиц физических величин в таблицах.

Приводя наибольшие или наименьшие значения величин следует применять словосочетание "должно быть не более (не менее)".

Приводя допустимые значения отклонений от указанных норм, требований следует применять словосочетание "не должно быть более (менее)"

В формулах и в качестве символов следует применять обозначения, установленные соответствующими государственными стандартами. Применения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, если они не пояснены ранее в тексте, должны быть приведены непосредственно под формулой. Пояснения каждого символа следует давать с новой строки в той последовательности, в которой они приведены в формуле. Первая строка пояснения должна начинаться со слова "где" без двоеточия после него.

Пример- Плотность каждого образца ?, кг/м³, вычисляют по формуле

r= ,

где m-масса образца, кг;

V-объем образца, м³.

Переносить формулы на следующую строку допускается только на знаках выполняемых операций, причём знак в начале следующей строки повторяют. При переносе формулы на знаку умножения применяют .

Формулы, за исключением формул, помещаемых в приложении, должны нумероваться сквозной нумерацией арабскими цифрами, которые записывают на уровне формулы справа в круглых скобках.

Формулы, помещаемые в приложениях, должны нумероваться отдельной нумерацией арабскими цифрами в пределах каждого приложения с добавлением перед каждой цифрой обозначения приложения, например формула (В.1).

Допускается нумерация формул в пределах раздела. В этом случае, номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы, разделённых точкой, например (3.1).

Оформление иллюстраций и приложений

Количество иллюстраций должно быть достаточным для пояснения излагаемого текста. Иллюстрации могут быть расположены как по тексту документа (возможно ближе к соответствующим частям текста), так и в конце его. Иллюстрации должны быть выполнены в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и СПДС. Иллюстрации, за исключением иллюстраций приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией. Если рисунок один, то он обозначается "Рисунок 1".

Иллюстрации каждого приложения обозначают отдельной нумерацией арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения. Например - Рисунок А.3.

Допускается нумеровать иллюстрации в пределах раздела. В этом случае номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделённых точкой. Например - Рисунок 1.1.

При ссылках на иллюстрации следует писать "... в соответствии с рисунком 2" при сквозной нумерации и " соответствии с рисунком 1.2" при нумерации в пределах раздела.

Иллюстрации, при необходимости могут иметь наименование и пояснительные надписи (подрисуночный текст). Слово "Рисунок" и наименование помещают после пояснительных данных и располагают следующим образом: Рисунок 1 - Детали прибора.

Приложения могут быть обязательными и информационными.

Информационные приложения могут быть рекомендуемого или справочного характера.

В тексте документа на все приложения должны быть даны ссылки. Степень обязательности приложений при ссылках не указывается. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте документа, за исключением информационного приложения "Библиография", которое располагают последним.

Каждое новое приложение следует начинать с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова "Приложение" и его обозначения, а под ним в скобках для обязательного приложения пишут слово "обязательное", а для информационного "рекомендуемое" или "справочное".

Приложение должно иметь заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой.

Приложения обозначают заглавными буквами русского алфавита, начиная с А, за исключением букв Ё, З, Й, О, Ч, Ь, Ы, Ъ. После слова "Приложение" следует буква, обозначающая его последовательность.

Допускается обозначение приложений буквами латинского алфавита, за исключением букв I и O.

В случае полного использования букв русского и латинского алфавитов допускается обозначать приложения арабскими цифрами.

Приложения, как правило, выполняют на листах формата А4. Допускается оформлять приложения на листах формата А3, А43, А44, А2 и А1 по ГОСТ 2.301.

Текст каждого приложения, при необходимости, может быть разделён на разделы, подразделы, пункты, подпункты, которые нумеруются в пределах каждого приложения. Перед номером каждого приложения ставится обозначение этого приложения.

Приложения должны иметь общую с остальной частью документа сквозную нумерацию страниц.

Все приложения должны быть перечислены в содержании документа (при наличии) с указанием их номеров и заголовков.

Построение таблиц

Таблицы применяют для лучшей наглядности и удобства сравнения показателей. Название таблицы, при его наличии, должно отражать её содержание, быть точным, кратким. Название следует помещать над таблицей, при переносе таблицы на туже или другие страницы название помещают только над первой частью таблицы.

Таблицы, за исключением таблиц приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией.

Таблицы каждого приложения обозначают отдельной нумерацией арабскими цифрами с добавлением перед цифрой обозначения приложения.

Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделённых точкой.

Пример: Таблица 3.3- Материальный баланс ректификационной колонны поз.5

На все таблицы документа должны быть приведены ссылки в тексте документа, при ссылке следует писать слово "таблица" с указанием её номера.

Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы, а подзаголовки граф - со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение. В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят. Заголовки и подзаголовки указывают в единственном числе.

Таблицы слева, справа и снизу, как правило, ограничивают линиями.

Горизонтальные и вертикальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не приводить, если их отсутствие не затрудняет пользование таблицей.

Разделять заголовки и подзаголовки боковика и граф диагональными линиями не допускается.

Заголовки граф, как правило, записывают параллельно строкам таблицы. При необходимости допускается перпендикулярное расположение заголовков граф.

Головка таблицы должна быть отделена линией от остальной части таблицы.

Высота строк таблицы должна быть не менее 8 мм.

Таблицу, в зависимости от её размера, помещают под текстом, в котором впервые дана ссылка на неё, или на следующей странице, а при необходимости, в приложении к документу.

Допускается помещать таблицу вдоль длинной стороны листа документа.

Если строки или графы таблицы выходят за формат страницы, её делят на части, помещая одну часть над другой или рядом, при этом в каждой части таблицы повторяют её головку и боковик. При делении таблицы на части допускается её головку или боковик заменять соответственно номером граф и строк. При этом нумеруют арабскими цифрами графы и (или) строки первой части таблицы.

Слово "Таблица" указывают один раз слева над первой частью таблицы, над другими частями пишут слова "Продолжение таблицы" с указанием номера (обозначения) таблицы.

Если в конце страницы таблица прерывается и её продолжение будет на следующей странице, в первой части таблицы нижнюю горизонтальную линию, ограничивающую таблицу, не проводят.

Таблицы, с небольшим количеством граф допускается делить на части и помещать одну часть рядом с другой на одной странице, при этом повторяют головку таблицы.

Графу "Номер по порядку" в таблицу включать не допускается. Нумерация граф таблицы арабскими цифрами допускается в тех случаях, когда в тексте документа имеются ссылки на них, при делении таблицы на части, а также при переносе части таблицы на следующую страницу.

При необходимости нумерации показателей, параметров или других данных порядковые номера следует указывать в первой графе (боковике) таблицы непосредственно перед их наименованием. Перед числовыми значениями величин и обозначением типов, марок и т.д. порядковые номера не проставляют.

Если все показатели, приведённые в графах таблицы выражены в одной и той же единице физической величины, то её обозначение необходимо помещать над таблицей справа, а при делении таблицы на части - над каждой её частью.

Ограничительные слова "более", "не более", "менее", "не менее" и др. должны быть помещены в одной строке или графе таблицы с наименованием соответствующего показателя после обозначения его единицы физической величины, если они относятся ко всей строке или графе. При этом после наименования показателя перед ограничительными словами ставится запятая.

Заменять кавычками повторяющиеся в таблице цифры, математические знаки, знаки процента и номера, обозначение марок материалов и типоразмеров изделий, обозначения нормативных документов не допускается.

При отсутствии отдельных данных в таблице следует ставить прочерк (тире).

Библиографический список

Библиографический список оформляется согласно постановления Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 25.11.2003 г. № 332-ст, межгосударственный стандарт ГОСТ 7.1-2003 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01.07.2004 г.

В список использованных источников включаются отечественные и зарубежные документы. Описание каждого источника начинается с красной строки и нумеруется.

Группировки библиографических описаний:

*алфавитный

*в порядке упоминания в тексте

- систематический, по главам работы

- хронологический, по видам изданий.

Обязательным является оформление ссылок. Ссылки бывают внутритекстовые и подстрочные. Внутритекстовые ссылки проставляются в тексте работы на документ, включенный в список использованных источников, после упоминания о нем в косых или квадратных скобках, следует указывать номер документа в списке, а по необходимости и страницы, откуда взят материал. Например, /2, c/15/.

Подстрочные ссылки применяются в тех случаях, когда список использованных источников отсутствует. Они приводятся в нижней части листа на каждой странице и нумеруются, начиная с единицы.