Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

ского оборудования принимают равной 330 суток в течение года. С учетом остановок на планово-предупредительные ремонты для непрерывных процессов продолжительность уменьшается до 300 суток; для периодических вводят запас производительности оборудования, компенсирующий простои во время ремонтов.

В случае выбора емкостных аппаратов учитывают коэффициент их заполнения, т.е. отношения объема реакционной массы в аппарате (рабочего объема аппарата Vр) к объему аппарата:

ϕ =VрV ,

Коэффициент заполнения зависит от особенностей процесса: при кипении, вспенивании реакционной массы коэффициент заполнения составляет 0,3…0,5; при перемешивании – 0,5…0,8; для стадии хранения жидкостей – 0,9.

Для выбора технологического оборудования периодических процессов необходимо знать продолжительность технологических стадий τi , которая опреде-

ляется кинетикой процесса и режимом работы конкретного технологического аппарата. Данные по продолжительности процесса на каждой технологической стадии можно определить из уравнений кинетики процесса или выбрать из регламента производства, являющегося базой практики студента.

При выборе емкостного оборудования для периодических процессов поступают следующим образом. Составляется расписание работы технологической схемы в виде графика Гантта. По заданной производительности B и известному фонду рабочего времени оборудования Тэфф = 330 суток рассчитывают массо-

вый размер партии выпускаемого продукта

b = TB τL ,

эфф

где τL = max τj , τJ − продолжительность стадии j; τL − длительность цикла

J =1,m

технологической схемы производства.

Далее по известным значениям постадийных материальных индексов S j определяют объемы Vj емкостных аппаратов по стадиям производства:

Vj = b S j1+z j ϕj , j =1,m ,

где S j − объем реакционной массы, который требуется подвергнуть обработке

на стадии j, чтобы на выходе технологической схемы получить единицу массы продукта; ϕj − коэффициент заполнения объема аппарата на j-й стадии.

Часто оказывается более выгодным поставить на отдельной стадии вместо одного крупногабаритного несколько однотипных малогабаритных аппаратов, которые работают в технологической схеме с равномерным временным сдвигом.

При этом необходимо определить оптимальные значения числа N*j параллельно

включенных аппаратов на j-й стадии, размер партии выпускаемого продукта b* и продолжительность цикла технологической схемы τ*L , при которых суммарные затраты на приобретение оборудования будут минимальны, т.е.

при ограничениях на общее время работы технологической схемы:

где α j , βj – коэффициенты, полученные методом наименьших квадратов по

данным прейскурантных цен на стандартное оборудование.

Эта задача может быть решена численными методами нелинейного программирования.

Необходимым условием выбора технологического оборудования является надежность и безопасность его работы в течение установленного регламентом срока. При этом предпочтение следует отдавать серийно выпускаемому промышленностью технологическому оборудованию, подбор которого после проведения необходимых расчетов производится по каталогам машиностроительных заводов.

Несмотря на многообразие серийно выпускаемого оборудования, при проектировании и модернизации производств часто приходится разрабатывать нестандартное оборудование, отличающееся от стандартного более высокими техникоэкономическими показателями.

Нестандартное оборудование ориентировано на конкретный технологический процесс и проектируется специально для него из расчета на заданную производительность.

Расчет нестандартного оборудования производится аналогично расчету стандартного оборудования. Выбрав тип оборудования и определив его размеры, студент выполняет механические расчеты и разрабатывает чертежи нестандартного оборудования.

3.4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СО СРЕДСТВАМИ АВТОМАТИЗАЦИИ И ЕЕ ОПИСАНИЕ

Принципиальную технологическую схему разрабатывают на основе эскизной технологической схемы и чертежей общего вида выбранного оборудования. При этом выбираются способы доставки сырья в цех и отгрузки готовой продукции,

328 ПРИЛОЖЕНИЕ

обезвреживания и удаления отходов производства, вопросы обеспечения экологической безопасности и охраны труда, автоматизации и механизации производства.

Аппараты можно изображать без соблюдения масштаба, но с учетом соотношения размеров. Обязательным является распределение их по высотным отметкам. По горизонтали аппаратуру располагают последовательно в соответствии с технологическими стадиями процесса. Расстояние между аппаратами на схеме должно быть таким, чтобы она удобно читалась.

Каждый аппарат изображается по контурам или в разрезе, отражающим его принципиальное устройство. При установке на технологической стадии нескольких однотипных аппаратов, работающих параллельно, изображают один, а число их указывают в экспликации на оборудование. Для непрерывных процессов при использовании каскада изображают все аппараты.

Основные материальные потоки наносят четкими сплошными линиями с указанием их направления и нумерацией потоков, расшифровка которой приводится в правом верхнем углу схемы. В работе даны рекомендации по присвоению номеров материальным потокам: 1 − вода, 2 − пар, 3 − воздух, 4 − азот, 5 − кислород, 6 − аргон, 7 − неон, 8 − гелий, 9 − криптон, 10 − ксенон, 11 − аммиак, 12 − кислота, 13 − щелочь, 14 − масло, 15 − жидкое горючее, 16 − водород, 17 − ацетилен, 18 − фреон, 19 − метан, 20 − этан, 21 − этилен, 22 − пропан, 23 − пропилен, 24 − бутан, 25 − бутилен, 26 − противопожарный водовод, 27 − вакуум. Другим материальным потокам можно присваивать номера, начиная с 30. Для более детального указания характера среды к цифровому обозначению может добавляться буквенный или цифровой индекс, например, 1.1 – вода питьевая или 1к – конденсат водяного пара. Условные числовые обозначения трубопроводов следует проставлять в разрывах материального потока через расстояния не менее 50 мм.

Каждый аппарат на технологической схеме должен иметь номер, который сохраняется во всех частях проекта (технологической, строительной, электротехнической и т.д.). Аппараты на схеме нумеруют слева направо с учетом технологической последовательности.

На технологической схеме обязательно отмечают, откуда и как поступает в цех сырье, куда и каким способом удаляется готовая продукция, отходы, сточные воды. При большом расходе сырья целесообразно организовать его прием на цеховой склад. В этом случае изображают схему приема сырья в цех (исходная тара−способ разгрузки−приемная емкость). Если для транспортировки сырья и готовой продукции предусмотрен напольный транспорт, это указывают на технологической схеме.

На принципиальной технологической схеме изображают оборудование не только основных, но и вспомогательных технологических стадий (операций), таких, как подготовка (измельчение, растворение, суспензирование и т.д.) и дозирование сырья, промежуточное хранение продуктов, поглощение отходящих газов и т.п.

На линиях основных и вспомогательных потоков показывают условными обозначениями арматуру.

После изображения всего оборудования и материальных потоков составляется экспликация оборудования. Экспликация содержит номер, обозначение чертежа аппарата, наименование оборудования, основную характеристику, количество аппаратов и конструкционный материал.

Принципиальная технологическая схема включает функциональную схему автоматизации. Автоматизация технологической схемы должна обеспечить контроль, регулирование и сигнализацию предельных значений параметров процесса и состояния технологического оборудования, блокировку и остановку технологических машин и аппаратов в аварийных ситуациях.

Приборы и средства автоматизации при выполнении принципиальной технологической схемы могут изображаться развернуто или упрощенно. При развернутом изображении на схеме показывают: отборные устройства, датчики, преобразователи, вторичные приборы, исполнительные механизмы, регулирующие и запорные механизмы, аппаратуру управления и сигнализации, комплектные устройства (управляющие вычислительные машины, телемеханические устройства) и т.д.

При упрощенном изображении на схеме показывают: отборные устройства, измерительные и регулирующие приборы, исполнительные механизмы и регулирующие органы.

Приборы, средства автоматизации, электрические, вычислительные и микропроцессорные устройства на принципиальной технологической схеме показываются в соответствии с ГОСТ 21.404−85. Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на принципиальной технологической схеме, присваиваются позиционные обозначения, сохраняющиеся во всех чертежах и материалах проекта. Отборное устройство для всех постоянно подключенных приборов не имеет специального обозначения, а представляет собой тонкую сплошную линию, соединяющую технологический трубопровод или аппарат с первичным измерительным преобразователем.

Выбор методов и средств автоматизации производственных процессов студент осуществляет под руководством консультанта кафедры «Информационные процессы и управление» ТГТУ.

После разработки принципиальной технологической схемы составляют полное описание. При описании собственно технологической стадии кратко сообщается о конструкции аппарата, способе загрузки сырья и выгрузки продуктов переработки, дается характеристика протекающего процесса и способов его проведения (периодический, непрерывный, циклический), перечисляются основные параметры процесса (давление, температура и др.), методы их контроля и регулирования, а также все отходы и побочные продукты технологической стадии.

Взаписке должны быть перечислены все имеющиеся на чертеже аппараты

суказанием присваиваемых им по схеме номеров. Описываются также принятые в проекте способы внутрицеховой транспортировки сырья, вспомогательных материалов, реакционных масс, отходов и готовых продуктов.

3.5. КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Под компоновкой производства понимают проектное размещение технологического оборудования и сооружений, обеспечивающее нормальное течение технологического процесса, безопасность эксплуатации оборудования, нормальные условия для монтажа и ремонта аппаратуры при оптимальном объеме строительства. Различают три варианта компоновки химических производств: закрытый (в промышленных зданиях), открытый (на открытых площадках) и смешанный.

Основными исходными данными для проектного размещения оборудования являются:

–принципиальная технологическая схема;

–чертежи общих видов машин и аппаратов;

–схемы складских и транспортных операций.

Трудно рекомендовать какие-либо универсальные методы компоновки оборудования, так как в каждом конкретном случае следует учитывать специфику производства, климатические условия района строительства и многие другие факторы.

Большое внимание при компоновке следует уделять вопросам монтажа оборудования. Например, иногда конструкция емкостного реактора предусматривает монтаж и демонтаж мешалки вместе с приводом и крышкой аппарата. Поэтому при извлечении такого комплекса из корпуса требуется большая высота над реактором. Для этого следует предусматривать свободные монтажные проемы над аппаратом. Также следует предусматривать дополнительную площадь для демонтажа оборудования, например, при извлечении трубного пучка из кожуха громоздкого теплообменника.

При отсутствии в проектируемом цехе мостового крана необходимо предусматривать в цехе ворота и проезды для самоходных монтажных кранов.

Особое внимание следует уделить созданию условий для монтажа аппаратов колонного типа. Они, как правило, располагаются на открытых площадках рядом с производственными зданиями, вдоль их длинных сторон. Перед колоннами нужно предусматривать свободную площадку, на которой колонны подготавливают к подъему и устанавливаются монтажные средства.

Большое влияние на компоновку оказывают следующие виды ремонта:

–чистка реакторов, колонн, сборников от шлама и смол, а также теплопередающих поверхностей от накипи, а это связано со снятием крышек, открытием люков, что требует дополнительной рабочей площади вокруг этих аппаратов и установки кран-балок, монорельсов с талями;

–устранение неплотностей фланцевых соединений, подтяжка сальников и замена их набивки и тому подобных требует соответствующие площадки для выполнения данных работ;

–замена изношенных деталей компрессоров, дробилок, мельниц, транспортеров требует также дополнительной площади и установки упомянутых выше подъемно-транспортных механизмов;