- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
- •Навчальний посібник до вивчення курсу «Основи проектування хімічних виробництв»
- •Оглавление
- •Глава 1 основные этапы и организация проектирования
- •Глава 2 состав исходных данных и основные стадии
- •Глава 3 системы автоматизированного проектирования 78
- •Глава 4 введение в проектирование 90
- •Глава 5 выбор и разработка технологической схемы
- •Глава 6 выбор технологического оборудования
- •Глава 7 уравнения материального баланса технологи-
- •Глава 8 технологический расчет основной и
- •Глава 9 тепловой расчет основного оборудования 141
- •Глава 10 гидравлические расчеты 166
- •Глава 11 механический расчет 175
- •Глава 12 конструкционные материалы в химическом
- •Глава 13 оформление отдельных элементов химической
- •Глава 14 трубопроводы и трубопроводная арматура 224
- •Глава 15 вспомогательное оборудование химических
- •Введение
- •Глава 1 основные этапы и организация проектирования химических производств
- •1.1. Перспективный план и технико-экономическое обоснование
- •1.2. Задание на проектирование
- •1.3. Выбор района размещения предприятия и площадки строительства
- •1.3. «Роза ветров» района размещения предприятия и площадки строительства
- •1.4. Основные принципы проектирования зданий и сооружений химической промышленности
- •1.5. Разработка проектной документации по охране окружающей среды
- •1.5.1. Экологическое прогнозирование
- •1.5.2. Разработка прогноза загрязнения воздуха
- •1.5.3. Прогнозирование состояния поверхностных и подземных вод
- •1.5.4. Прогноз воздействия объекта при возможных авариях
- •1.6. Технологический процесс как основа промышленного проектирования
- •1.7. Генеральный план химических предприятий
- •1.8. Типы промышленных зданий
- •1.8.1 Основные элементы конструкции производственных зданий и их назначение
- •1.8.2 Одноэтажные промышленные здания
- •1.8.3. Многоэтажные здания
- •1.8.4. Вспомогательные здания и помещения химических предприятий
- •1.8.5. Склады промышленных предприятий
- •1.9. Инженерные сооружения
- •1.10. Специальные вопросы проектирования химических предприятий
- •Глава 2 состав исходных данных и основные стадии
- •2.2 Виды конструкторских документов
- •2.3. Содержание разделов исходных данных для проектирования промышленного химического производства
- •Раздел 1. Общие сведения и технология
- •Раздел 2. Характеристика выполненных научно-исследовательских и опытных работ, положенных в основу исходных данных для проектирования
- •Раздел 3. Технико-экономическое обоснование рекомендуемого метода производства. Перспективы производства и потребления
- •Раздел 4. Патентный формуляр
- •Раздел 5. Техническая характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов, основных и конечных продуктов. Целевое назначение и области применения основных продуктов
- •Раздел 6. Физико-химические корстанты и свойства исходных,
- •Раздел 7. Химизм, физико-химические основы и принципиальная
- •Раздел 8. Рабочие и технологические параметры производства
- •Раздел 9. Материальный баланс производства
- •Раздел 10. Технологическая характеристика побочных продуктов и
- •Раздел 11. Математическое описание технологических процессов и
- •Раздел 12. Данные для расчета, конструирования и выбора основного промышленного технологического оборудования и защиты строительных конструкций
- •Раздел 13. Рекомендации для проектирования автоматизации
- •Раздел 14. Аналитический контроль производства
- •Раздел 15. Методы и технологические параметры очистки химически и механически загрязненных сточных вод, обезвреживания газовых выбросов и ликвидации вредных отходов
- •Раздел 16. Мероприятия по технике безопасности, промсанитарии и противопожарной профилактике
- •Раздел 17. Указатель отчетов и рекомендуемой литературы по
- •2.4 Проектирование в системе подготовки
- •2.4.1 Курсовое проектирование
- •2.4.2. Дипломное проектирование
- •Глава 3 системы автоматизированного проектирования
- •3.1. История развития сапр
- •3.2. Основные принципы создания сапр
- •3.3 Применение эвм для автоматизации процесса пректирования
- •3.4. Автоматическое изготовление чертежей
- •3.5 Основные преимущества автоматизации проектирования.
- •3.6. Основные требования к сапр
- •3.7. Связь сапр с производством, расширение области применения
- •Глава 4 введение в проектирование
- •4.1. Проектно-сметная документация
- •4.2. Технико-экономическое обоснование проекта
- •4.2.1. Исходные положения
- •4.2.2. Обоснование способа производства химической продукции
- •4.2.3. Экономика строительства предприятия и производства продукции
- •Глава 5 выбор и разработка технологической схемы производства
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Последовательность разработки технологической схемы
- •5.3. Принципиальная технологическая схема
- •5.4. Размещение технологического оборудования
- •Глава 6 выбор технологического оборудования химических производств
- •6.1. Основные типы химических реакторов
- •6.2. Химические факторы, влияющие на выбор реактора
- •6.2.1. Реакции расщепления
- •6.2.2 Реакции полимеризации
- •6.2.3. Параллельные реакции
- •6.2.4. Комбинация реактора смешения с реактором вытеснения
- •6.3. Эскизная конструктивная разработка основной химической аппаратуры
- •6.3.1. Общие положения
- •6.3.2. Реакторы
- •6.4. Оптимизация процессов химической технологии
- •Глава 7 уравнения материального баланса технологического процесса
- •7.1. Стехиометрические расчеты
- •7.2. Общее уравнение баланса массы
- •7.3. Практический материальный баланс
- •7.4. Физико-химические основы технологического процесса
- •Глава8 технологический расчет основной и вспомогательной аппаратуры
- •8.1. Общие положения
- •8.2. Расчет объемов реакторов
- •8.2.1. Основные положения химической кинетики
- •8.2.2. Расчет идеальных реакторов
- •8.3. Определение объемов аппарата
- •Глава 9 тепловой расчет основного оборудования
- •9.1. Общее уравнение баланса энергии
- •9.2. Практический тепловой баланс
- •9.3. Теплообмен в реакторах
- •9.4. Расчет энтальпий и теплоемкостей
- •9.5. Расчет реактора периодического действия
- •9.6. Степень термодинамического совершенства технологических процессов
- •Глава 10 гидравлические расчеты
- •10.1. Расчет диаметра трубопровода
- •10.2. Расчет гидравлических сопротивлений в трубопроводе
- •10.3. Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников
- •10.4. Подбор насосов
- •Глава 11 механический расчет
- •11.1. Расчет сварных химических аппаратов
- •11.1.1. Основные расчетные параметры
- •11.1.2. Расчет на механическую прочность
- •11.1.3 Требования к конструированию.
- •11.1.4 Расчет цилиндрических обечаек.
- •11.1.6. Подбор стандартных элементов
- •11.2. Расчет толстостенных аппаратов
- •Глава 12 конструкционные материалы в химическом машиностроении
- •12.1. Виды конструкционных материалов
- •12.2. Коррозия металлов и сплавов
- •12.2.1. Виды коррозии
- •12.2.2. Виды коррозионных разрушений
- •12.2.3. Способы борьбы с коррозией
- •12.3. Влияние материала на конструкцию аппарата и способ его изготовления
- •12.3.1. Конструкционные особенности аппаратов из высоколегированных сталей
- •12.3.2. Конструктивные особенности эмалированных аппаратов
- •12.3.3. Конструктивные особенности аппаратов из цветных металлов
- •12.3.4. Конструктивные особенности аппаратов из пластмасс
- •Глава 13 оформление отдельных элементов химической аппаратуры
- •13.1. Оформление поверхности теплообмена
- •13.2. Перемешивающие устройства
- •13.3. Уплотнения вращающихся деталей
- •Глава 14 трубопроводы и трубопроводная арматура
- •Глава 15 вспомогательное оборудование химических заводов
- •15.1. Виды вспомогательного оборудования
- •15.2. Транспортные средства
- •15.2.1. Классификация транспортных средств для твердых материалов
- •15.2.2. Машины для транспортировки жидкостей и газов
- •Список рекомендованой литературы
- •1Вимоги до оформлення розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини
- •1.1 Загальні вимоги
- •1.2 Вимоги до тексту
- •1.2.10. Оформлення ілюстрацій і додатків.
- •1.3 Оформлення графічної частини
- •2 Склад розрахунково-пояснювальної записки
- •3 Стандартизація і метрологія
- •4 Матеріалоємність і ресурсозбереження
- •5 Будівельна частина
- •5.1 Вибір майданчика для будівництва
- •5.2 Пов’язування технологічної лінії з об’ємно-планувальним рішенням промислової будови
- •5.3 Вибір конструктивного рішення будівлі
- •5.4 Допоміжні будівлі і приміщення
1.8.2 Одноэтажные промышленные здания
В химической промышленности одноэтажные промышленные здания сооружают главным образом для производства с горизонтальным технологическим процессом: синтетических и искусственных волокон, шин и резинотехнических изделий, пластических масс, цехи электролиза в хлорном производстве, ремонтно-механические цехи, складские помещения (рис.1.13).
Рис. 1.13. Одноэтажное здание павильонного типа: а - основной производственный объём; б - подсобно-вспомогательные помещения: в - открыто установленное оборудование
В административно-общественном центре обычно размещают заводоуправления, здания проектных и научно-исследовательских организаций, общежития, медицинские и культурно-массовые учреждения. Состав размещаемых в таком центре объектов определяют с учетом специфики предприятий и соседних производств, размеров территории и радиусов обслуживания.
Во всех случаях, где это возможно, следует блокировать и кооперировать службы административно-хозяйственного назначения различных производств, что позволяет уменьшить территорию административно-общественного центра, эффективно организовать систему обслуживания работников.
В одноэтажных многопролетных зданиях легче решать вопросы блокировки основных и вспомогательных цехов, внутрицехового транспорта, бытового обслуживания работников. Компонуют одноэтажные здания из параллельно расположенных одинаковых пролетов.
В зданиях пролетного типа шаг колонн равен или кратен 6м, а величина пролетов кратна 6м. Для зданий без мостовых кранов применяются пролеты 6, 9, 12, 18 и 24м, а для зданий, оборудованных кранами, - 18, 24, 30м и более. Высоты помещений от отметки чистого пола до низа несущих конструкций перекрытия в зданиях без мостовых кранов для пролетов 12м назначают равными 3,6; 4,2; 4,8; 5,4 и 6м, а для зданий с пролетами 18 и 24 м - 5,4; 6; 7,2; 8,4; 10,8 и 12,6м.
В зданиях с мостовыми кранами (рис.1.14 б, в), независимо от их грузоподъемности для разных пролетов, высоту помещений принимают равной от 8,4 до 18м.
Рис. 1.14. Многоэтажное производственное здание: а - без подкрановых балок; б - с одной подкрановой балкой. |
Рис. 1.14. Многоэтажное производственное здание: в - с двумя подкрановыми балками |
Для размещения отдельных производств химии требуются однопролетные здания высотой до 30м. Конструктивные схемы одноэтажных зданий химической промышленности могут быть сложными из-за разных высот помещений и блокировки одноэтажных секций с многоэтажными.
Одноэтажные здания могут иметь боковое естественное освещение, через фонари (верхнее) и с помощью искусственных источников света, в зависимости от требований можно сочетать боковой свет с верхним, а также с искусственным. Межферменное пространство используют как технический этаж для размещения крупногабаритных воздуховодов, промышленных разводок, электропроводки и других вспомогательных устройств.
1.8.3. Многоэтажные здания
Многие химические производства с вертикальным процессом можно разместить только в многоэтажных зданиях. К таким производствам относят отделения нейтрализации и расфасовки производства аммиачной селитры, производства органического синтеза, цехи заводов химических волокон, производства пластических масс, органических растворителей, красителей и кислот (рис. 1.14).
Многоэтажные здания химической промышленности подразделяют на две груп-
пы: бескрановые и с мостовыми или подвесными кранами в верхних этажах с пролетами 18 и 24м. Для предприятий химической промышленности ширину многоэтажных зданий целесообразно принимать не менее 18м. Ширина здания для взрывоопасных производств не должна превышать 30м при двустороннем остеклении и 18м при одностороннем.
Для многоэтажных зданий в зависимости от нагрузки перекрытия рекомендуется применять сетки колонн 9х6м при нагрузке до 1000кг/м2, а также сетки 6x6 при нагрузке 2500кг/м2. Высоту этажей многоэтажных зданий принимают от отметки чистого пола до отметки чистого пола следующего этажа, равной 3,6; 4,8; 6,0; 7,2 и 10,8м (рис. 1.15).
Павильонные здания. В павильонных зданиях размещают производства как с вертикальным, так и горизонтальным технологическим процессом. Оборудование в таких зданиях устанавливают на собственные фундаменты или на сборно-разборные этажерки. В павильонных зданиях удобно размещать крупное технологическое оборудование и легче заменить одно производство другим.
Рис. 1.15. Многоэтажное производственное здание: а - основной производственный объем; б - подсобно-вспомогательные помещения; в - открыто установленное оборудование
Однако применение павильонных зданий в химической промышленности повышает пожаро - и взрывоопасность производств, так как большая кубатура помещений повышает возможность образования взрывных концентраций газов или паров горючих и легковоспламеняющихся веществ. Кроме того, стоимость павильонных зданий на 5 - 8% ниже стоимости многоэтажных зданий. Для встроенных этажерок применяют сборные железобетонные и реже - стальные конструкции.
Установка оборудования на открытых площадках. Открытое размещение оборудования успешно применяют на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей, цементной, энергетической и других отраслях промышленности. Расположение оборудования вне здания улучшает санитарно-гигиенические условия труда, повышает уровень безопасности взрывоопасных производств и резко сокращает объем строительных работ. Они сводятся к возведению фундаментов под оборудование, устройству навесов над ним, сооружению дорог и эстакад.
При открытом размещении оборудование можно устанавливать на железобетонных или стальных этажерках, либо на собственных фундаментах или постаментах. Расположение оборудования вне зданий создает предпосылки для его укрупнения.
Особенно важно размешать оборудование на открытых площадках для тех производств, где применяют сжиженные горючие газы, образующие взрывоопасные смеси с воздухом. При открытых этажерках следует устраивать мостики, переходы, лестницы для свободного доступа к оборудованию. Необходимо отметить повышенную пожароопасность наружных установок, что объясняется отсутствием локализуюших очаг пожара ограждающих конструкций. Поэтому вопросы пожарной безопасности приобретают особую важность.
Технико-экономический анализ показателей ряда запроектированных и построенных в последнее время предприятий показал, что сметная стоимость в зависимости от количества выносимого на открытые площадки оборудования может быть снижена на 5 - 8%, а стоимость строительной части почти в 2 раза. На примере сернокислотного производства показаны варианты размещения оборудования в помещении и на открытых площадках (рис. 1.16).
Рис. 1.16. Поперечные разрезы зданий I и II очередей сернокислотного
производства: А - промывочное отделение; Б - сушильно - абсорбционное отделение; В - контактно - компрессорное отделение; Г - склад серной кислоты;
I - в помещении; ІІ - с открытым расположением оборудования