Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет

В.И. Косинцев, А. И. Михайличенко, Н. С. Крашенинникова,

В.М. Миронов, В. М. Сутягин

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Издание 2-е, исправленное и дополненное

Под редакцией А. И. Михайличенко

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов «Химическая технология неорганических веществ и материалов», «Химическая технология органических веществ и топлива», «Химическая технология высокомолекулярных соединений и полимерных материалов», «Химическая технология материалов современной энергетики», «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий», «Энерго- и ресурсосберегающие процессы химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», «Биотехнология»

Москва ИКЦ «АКАДЕМКНИГА»

2010

1

УДК 66 ББК 65.304.17

О75

Р е ц е н з е н т ы :

доктор технических наук, профессор Г. Г.Волокитин (Томский государственный архитектурно-строительный университет)

доктор технических наук, профессор В. И. Верещагин (Томский политехнический университет)

Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов /Под ред. А. И. Михайличенко. – М.: ИКЦ «Академкнига» 2010. – 371 с.

ISBN 5-94628-131-3

Рассмотрены основные принципы и этапы архитектурно-строительного и технологического проектирования химических производств с разработкой технологической схемы, материальными и тепловыми расчетами, механическим расчетом и подбором стандартного оборудования

Учебник подготовлен на химико-технологическом факультете Томского политехнического университета и в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева и предназначен для студентов очного и заочного обучения химических специальностей вузов и факультетов, а также может быть использован инженерно-техническими работниками химической промышленности.

ISBN 5-94628-131-3	© В. И. Косинцев, А. И. Михайличенко,
	Н. С. Крашенинникова,
	В. М. Миронов, В. М. Сутягин, 2010
	© ИКЦ «Академкнига», 2010

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

К настоящему времени в мире синтезировано огромное количество химических соединений. Отрасль химических производств является ведущей и определяет в целом прогресс химической промышленности. Она обеспечивает сырьем все остальные отрасли народного хозяйства. Поэтому создание современной, экологически и экономически целесообразной технологии производств химических продуктов (молекул, катализатора, растворителя, полимера и т.д.) является основной задачей химиков-технологов. К инженерам химикам-технологам предъявляются высокие требования в различных областях знаний. Именно они должны уметь выбирать наиболее приемлемые варианты производства того или иного химического продукта.

Химик-технолог должен знать основы специальной технологии, особенно ее общие методы и принципы, владеть методикой экономических и экологических расчетов, так как в процессе разработки технологии необходимо оценивать различные пути синтеза химических продуктов, методы их производства, варианты технологических схем и оценивать среди них оптимальные, выбирать наиболее необходимое оборудование и надежную систему контроля и регулирования производства.

Для этого он должен в достаточной мере знать основу конструирования реакторов синтеза химических веществ. Кроме того, химик-технолог, является центральной фигурой при создании, проектировании и эксплуатации химических производств.

Поэтому необходимо готовить высококвалифицированных химиков-тех- нологов низкого профиля. В связи с этим настоящее пособие будет необходимым в процессе подготовки специалистов, а так же при их переподготовки.

Истинной сутью проектирования производств является соединение химической идеи с инженерным поиском, диктуемых экономическими, экологическими факторами. В процессе проектирования химических производств решаются многие задачи:

−технология производства и его аппаратурное оформление;

−генеральный план;

−электротехническое обеспечение и т.д.

Однако нас в контексте этой книги интересует технологическое проектирование, включающее в себя:

− выбор метода химического производства продуктов, отвечающего конкретным условиям;

3

−экологическое технико-экономическое обоснование проектов;

−расчет, выбор и разработку необходимого технологического оборудо-

вания;

−рациональное размещение оборудования в цехе;

−механизация и автоматизация процесса.

Впособии рассматривается системный подход к проектированию сложных систем, какими являются химические производства. В частности, рассмотрены приемы и методы разработки технологической схемы производства, эскизное конструирование реакторов, объемнопланировочные ремонты цеха.

Кроме того, приводится методика проведения материальных, тепловых балансов, расчеты реакторов и другие расчеты.

Экологическое и технико-экономическое обоснование проектов химических производств.

Нормативной основой экологического обоснования проектов служат:

−закон РФ и об охране окружающей среды;

−инструкция по экологическому обоснованию хозяйственной деятельности (утвержден приказом Министерства России от 29.12.1995г., № 5351).

Методология создания и проектирования химических производств включает последовательное выполнение работ на различных этапах:

−предпроектная разработка химических технологий;

−выполнение рабочего проекта производства химических продуктов. Предпроектная разработка химических производств включает в себя:

−экологическое обоснование инвестируемых проектов химических производств;

−технико-экономическое обоснование проектных решений.

На рис 1. представлена процедура экологического обоснования инвестируемых проектов химических производств.

Экологическая экспертиза технологий химических веществ − это оценка малоотходности производства в сравнении с выработанными нормативами или имеющимися лучшими образцами. При этом определяется степень экономичности и экологической опасности способа производства и технологических переделов, выхода технологии в окружающую среду и т. д.

Методы экологической оценки технологии следующие:

−материальные балансы и технологические расчеты;

−технологическая альтернатива;

−прогнозирование технологического риска;

−оценка экологической опасности технологии;

4

Этапы

Определение цели инвестирования

Обоснование инвестиций в строительство

Природопользование

Документация

Общественность

Исполнительная власть

Инвестиционный

Публикация

Предварительное со-

1.Экологическая оценка рай-

замысел (принятие

в СМИ

гласование

хозяй-

она предполагаемого разме-

решения о созда-

ственной деятельности

щения

нии объекта)

определения

участка

2. Источники

воздействия-

застройки

выдвижения

экологических

нагрузок

3.Определние

граничных

Ходатайство о

Принципиальное

условий природопользова-

намерениях

одобрение админи-

ния

страции места раз-

мещения объекта

1.Принципиальные технические решения и основные техникоэкономические показатели.

2.Предварительное согласование условий природопользования (граничные экологические условия).

3.Оценка потенциального воздействия на окружающую среду (ОВОС).

4.Определение санитарно-за- щтитной зоны и зоны воздействия (СЗЗ и ЗВ).

5.Декларация о безопасности промышленного объекта. 6.Проект решения на природопользование.

Обоснование

инвестиций (Буклет ОИ)

Государственная экологическая экспертиза

Утверждение ИО

Обсуждение с общественностью

Общественная

экологическая

экспертиза

Решение о предварительном согласовании площадки.

Разрешение на проектно-изыска- тельские работы. Акт выбора земельного

участка.

5

Этапы

Разработка проектной документации

Природопользование

Документация

Общественность

Исполнительная власть

1.Детализируются

технические

Технико-экономиче-

Обсуждение с

решения выбранного варианта.

ское обоснование

Решение об изъя-

2.Согласование условий приро-

(проект) строитель-

общественно-

допользования.

ства, или рабочий

стью

тии земельного

3.Разрабатываются

мероприятия

проект

участка

по охране окружающей природ-

Общественная

ной среды.

экологическая

4.Уточняются технико-экономи-

экспертиза

ческие показатели.

Государственная эко-

5.Оформляются

согласования

логическая эксперти-

природоохранных

и надзорных

за

органов.

Утверждение ИО

Рабочая документация

Рис. 1. Процедура экологического обоснования инвестиционных проектов химических производств

6