- •Рис. 9.2. К расчету теплообмена в реакторе вытеснения
- •Рис. 7.2. К примеру 10.1
- •Рис. 11.4. К примеру 11.1
- •Рис. 11.9. К расчету шпилек
- •Рис. 11.10. К примеру 11.3
- •Рис. 11.11. К примеру 11.5
- •Рис. 13.10. Рамные мешалки
- •Рис. 13.11. Якорные мешалки
- •Предисловие
- •Экологическое и технико-экономическое обоснование проектов химических производств.
- •Этапы проведения экологической экспертизы
- •Принципы экологической экспертизы
- •Рис. 1.1. Общая система организации проектирования
- •Рис. 1.2. Основные этапы и стадии разработки проектов для промышленного строительства
- •1.2. Задание на проектирование
- •Рис. 1.3. Пример построения розы повторяемости и силы ветров
- •Рис.1.4. Схема выпадения дымовых частиц при наличии зеленых защитных насаждений между застройкой и источником задымления и при отсутствии их:
- •Рис. 1.5. Совмещенная схема движения загрязненных нижнего и верхнего потоков
- •1.5. Разработка проектной документации по охране окружающей среды
- •1.5.2. Разработка прогноза загрязнения воздуха
- •1.5.4. Прогноз воздействия объекта при возможных авариях
- •1.6. Технологический процесс как основа промышленного проектирования
- •Рис. 1.6. Схема производства серной кислоты контактным способом:
- •Рис. 1.8. Процессы и аппараты химической технологии
- •Рис. 1.9. Виды оборудования химической технологии
- •Рис. 1.11. Уровни организации химического предприятия
- •1.7. Генеральный план химических предприятий
- •Рис. 1.12. Генеральный план предприятий химической промышленности
- •1.8. Типы промышленных зданий
- •1.8.1. Одноэтажные промышленные здания
- •Рис. 1.13. Одноэтажное здание павильонного типа:
- •Рис. 1.14. Многоэтажное производственное здание:
- •1.8.2. Многоэтажные здания
- •Рис. 1.15. Многоэтажное производственное здание:
- •Рис. 1.16. Поперечные разрезы зданий I и II очередей сернокислотного производства:
- •1.8.3. Вспомогательные здания и помещения химических предприятий
- •1.8.4. Склады промышленных предприятий
- •1.9. Инженерные сооружения
- •инженерных сооружений
- •1.10. Специальные вопросы проектирования химических предприятий
- •2.1. Основные стадии проектирования химических производств и оборудования
- •Рис. 2.1. Основные стадии проектирования
- •2.2. Виды конструкторских документов
- •2.4.1. Курсовое проектирование
- •2.4.2. Дипломное проектирование
- •2.4.3. Пример использования АвтоЛиспа
- •Рис. 2.2. Схема установки для ректификации трехкомпонентной смеси:
- •СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •3.1. История развития САПР
- •3.2. Основные принципы создания САПР
- •Рис. 3.1. Модульная структура программного обеспечения
- •Рис. 3.2. Области использования ЭВМ в процессе проектирования
- •3.4. Автоматическое изготовление чертежей
- •3.5. Основные преимущества автоматизации проектирования
- •3.6. Основные требования к САПР
- •Рис. 3.3. Схема взаимодействия пользователя со средствами САПР:
- •3.7. Связь САПР с производством, расширение области применения
- •3.8. Система автоматизированного проектирования цементных заводов
- •3.8.1. Функционирование САПР
- •ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ
- •4.1. Проектно-сметная документация
- •4.2.1. Исходные положения
- •4.2.2. Обоснование способа производства химической продукции
- •ВЫБОР И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Последовательность разработки технологической схемы
- •Рис. 5.1. Примерная схема стадий технологического процесса:
- •Рис. 5.2. Блок-схема физико-химических процессов, протекающих в гетерофазном реакторе с мешалкой
- •5.3. Принципиальная технологическая схема
- •5.4. Размещение технологического оборудования
- •Выбор технологического оборудования химических производств
- •6.1. Основные типы химических реакторов
- •Рис. 6.1. Установка для непрерывного процесса:
- •Рис. 6.5. Изменение концентрации веществ в реакторах:
- •Рис. 6.6. Реакторы смешения:
- •6.2. Химические факторы, влияющие на выбор реактора
- •6.2.1. Реакции расщепления
- •Рис. 6.7. Относительный выход реакции расщепления:
- •Реактор
- •6.2.2. Реакции полимеризации
- •6.2.3. Параллельные реакции
- •Объем реактора
- •РВНД
- •6.3. Эскизная конструктивная разработка основной химической аппаратуры
- •6.3.1. Общие положения
- •6.3.2. Реакторы
- •6.4. Оптимизация процессов химической технологии
- •УРАВНЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
- •7.1. Стехиометрические расчеты
- •7.2. Термодинамический анализ процессов
- •7.2.1. Равновесие химической реакции
- •Рис. 1.1. Зависимость коэффициента активности газв от приведенных давления и температуры
- •7.2.2. Расчет состава равновесной смеси
- •7.3. Общее уравнение баланса массы
- •7.4. Практический материальный баланс
- •7.5. Физико-химические основы технологического процесса
- •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
- •Тепловой расчет основного оборудования
- •9.1. Общее уравнение баланса энергии
- •Рис. 9.1. К примеру 9.1
- •9.2. Практический тепловой баланс
- •9.3. Теплообмен в реакторах
- •9.4. Расчет энтальпий и теплоемкостей
- •9.6. Расчет реактора периодического действия
- •Рис. 9.3. К тепловому расчету реактора периодического действия
- •9.7. Степень термодинамического совершенства технологических процессов
- •Рис. 9.6. Технологическая схема 1:
- •Рис. 9.7. Технологическая схема 2
- •Рис. 9.8. Схемы использования тепла реакций:
- •Гидравлические расчеты
- •10.1. Расчет диаметра трубопровода
- •Пары, насыщенные при абсолютном давлении (МПа)
- •Рис. 10.1. Зависимость коэффициента трения от критерия Рейнольдса и степени шероховатости трубы
- •10.3. Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников
- •10.4. Подбор насосов
- •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
- •Рис. 11.1. Номограмма для определения толщины цилиндрических обечаек, работающих под наружным давлением
- •Рис.11.2. Схема пользования номограммой на рис. 11.1:
- •11.1.5. Расчет крышек и днищ
- •Рис. 11.3. Основные конструкции днищ сварных аппаратов:
- •11.1.6. Подбор стандартных элементов
- •11.2. Расчет толстостенных аппаратов
- •Рис. 11.7. Основные конструкции уплотнений затворов высокого давления:
- •Рис. 11.8. К расчету усилий, действующих на затворы высокого давления
- •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
- •Рис. 12.1. Сварка встык:
- •Рис. 12.2. Способы подготовки кромок под сварку
- •Рис. 12.4. Способы сварки легированной и углеродистой стали
- •12.3.2. Конструктивные особенности эмалированных аппаратов
- •Рис. 12.5. Элементы конструкции эмалированных аппаратов
- •Рис 12.6. Пайка элементов медных аппаратов
- •12.3.3. Конструктивные особенности аппаратов из цветных металлов
- •Рис. 12.7. Основные типы паяных соединений
- •12.3.4. Конструктивные особенности аппаратов из пластмасс
- •ОФОРМЛЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
- •13.1. Оформление поверхности теплообмена
- •Рис. 13.5. Реактор со змеевиковой рубашкой
- •Рис. 13.6. Рубашка с вмятинами
- •Рис. 13.8. Вывод змеевика через крышку аппарата:
- •13.2. Перемешивающие устройства
- •Рис. 13.12. Листовая мешалка
- •Рис. 13.13. Пропеллерные мешалки
- •Рис. 13.14. Турбинные мешалки открытого (а) и (б) закрытого типа
- •Рис. 13.15. Крепление мешалок к ступице:
- •13.3. Уплотнения вращающихся деталей
- •Рис. 13.18. Одинарное торцовое уплотнение:
- •ТРУБОПРОВОДЫ И ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
- •Рис 14.5. Фасонные части трубопроводов
- •Рис. 14.7. Крепление горизонтальных и вертикальных трубопроводов на подвесках
- •Рис. 14.8. Компенсаторы:
- •ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ
- •15.1. Виды вспомогательного оборудования
- •Рис. 15.1. Схема многостадийного диспергирования твердой фазы с контрольной классификацией продукта
- •15.2. Транспортные средства
- •15.2.1. Классификация транспортных средств для твердых материалов
- •15.2.2. Машины для транспортировки жидкостей и газов
- •ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- •16.1. Классификация методов гранулирования и особенности уплотнения гранул
- •Рис. 16.1. Тарельчатый гранулятор:
- •Рис. 16.2. Гранулятор барабанного типа конструкции НИИХиммаша
- •16.3. Основные закономерности и аппаратурное оформление метода экструзии
- •16.5. Гранулирование в псевдоожиженном слое
- •16.6. Технологические схемы процессов гранулирования дисперсных материалов
- •Рис. 16.11. Технологическая схема гранулирования шихты методом окатывания
- •Рис. 16.13. Схема уплотнения шихты в роторном грануляторе
- •Рис. 16.14. Схема гранулирования шихты методом экструзии
- •Рис. 16.15. Схема установки для компактирования шихты
- •ЛИТЕРАТУРА
ные о повторяемости и скорости ветра за тот или иной период на данной местности (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Пример построения розы повторяемости и силы ветров
Влажность воздуха. Воздух практически всегда содержит некоторое количество водяных паров. При проектировании используют такую характеристику влажного воздуха, как «упругость водяного пара воздуха», т. е. парциальное давление водяных паров воздуха. Максимально возможное насыщение водяными парами при данной температуре и атмосферном давлении называется максимальной упругостью водяного пара воздуха (давление насыщенного пара).
Максимальная упругость водяного пара увеличивается с повышением температуры. Степень насыщения воздуха парами воды выражает «относительная влажность воздуха» (γ), численно равная отношению действительной упругости водяных паров воздуха (е) к максимальной упругости водяных паров (Е), соответствующей данной температуре и атмосферному давлению:
γ = Ee Ч100 % .
При охлаждении воздуха вследствие уменьшения максимальной упругости водяных паров относительная влажность воздуха увеличивается до тех пор, пока не достигнет значения 100%, т. е. воздух будет полностью насыщен водяными парами. При охлаждении воздуха значение температуры, при которой действительная упругость водяных паров достигает максимальной, принято называть «точкой росы». Для проектирования зданий, ограждающих конструкций и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха разработаны СНиПы «Строительная климатология и геофизика», в которых приведены упругость водяного пара и наружного воздуха по месяцам и среднемесячная относительная влажность воздуха для наиболее холодного и наиболее теплого месяцев.
19
Осадки. Важная характеристика климата − количество осадков в твердой и жидкой фазах (в виде снега и дождя), выпадающих на землю: суммарных за год; жидких и смешанных за год; суточный максимум; объемы снегопереноса на местности; высота и плотность снежного покрова; продолжительность устойчивого снежного покрова. Данные о количестве осадков используются при проектировании автомобильных дорог, генеральных планов и микрорайонов застройки, ливневой канализации с территории застройки, водостоков с кровли зданий, световых и светоаэрационных фонарей, при выборе отделки фасадов.
Солнечная радиация. Солнечная радиация, поступающая на землю, является одним из основных климатообразующих факторов местности. Интенсивность солнечной радиации зависит от географической широты местности, состояния атмосферы, времени года, высоты стояния солнца. Прямая солнечная радиация – это энергия излучения солнца, достигающая поверхности земли без изменения направления. Рассеянная солнечная радиация – диффузная составляющая энергии излучения солнца, замеренная на поверхности земли.
При размещении предприятий учитывается топография и форма площадки, которая создает определенное ограничение при компоновке планировочных решений, удовлетворяющих требованиям технологического процесса и обеспечивающих минимальный объем земляных работ.
Топографические данные складываются из горизонтальной и вертикальной съемки. Геологические данные состоят из продольных и поперечных геологических разрезов, а также из карт с показанием грунтов, характеристику которых получают в результате шурфования и бурения.
Для промышленных предприятий непригодны площадки со слабыми грунтами в виде плывунов и фильтрующих грунтов в сочетании с высокими уровнями стояния грунтовых вод. Нежелательны и твердые скалистые породы, доходящие до самой поверхности строительной площадки, т. к. это затрудняет проходку тоннелей и каналов. Наилучшими грунтами для оснований промышленных сооружений являются плотные гравелистые и сухие смеси, а также сухие супеси и суглинки. Благоприятными в строительном отношении являются грунты однородного геологического строения в пределах всей площадки при нормальном давлении на основание не менее 1,5 кг/см2.
Наиболее трудным является отыскание площадок с благоприятным рельефом. Площадки должны быть с относительно ровной поверхностью и уклонами от 0,3 до 3%. Ограниченно пригодными считаются слегка всхолмленные площадки и с общим уклоном от 3 до 5 %. В горных условиях – до 10 %.
Санитарные требования к выбору площадки заключаются в размещении предприятий с учетом организации санитарно-защитных зон, создании наилучших условий проветривания территории предприятий, обеспечении благоприятных условий дневного освещения производственных цехов, проведении противошумовых мероприятий.
20
Рис.1.4. Схема выпадения дымовых частиц при наличии зеленых защитных насаждений между застройкой и источником задымления и при отсутствии их:
а, в − в условиях ветра; б, г − в условиях безветрия
При организации территории санитарно-защитной зоны необходимо учитывать степень загрязнения и характер распределения концентраций вредных веществ на различных расстояниях от источников выброса. Выбросы через высокие трубы повышают общий фон загрязнений на больших расстояниях: так, зона максимального загрязнения при высоких и горячих выбросах находится в пределах расстояния, равного 10−40-кратной высоте трубы. При холодных низких выбросах, а также при неорганизованных выбросах, которые можно отнести к низким, зона максимального загрязнения находится в пределах расстояния равного 5−20-кратной высоте трубы (рис. 1,4; рис. 1,5).
21
Рис. 1.5. Совмещенная схема движения загрязненных нижнего и верхнего потоков
Сеть железнодорожных путей на заводской территории, поддельное инженерно-сетевое хозяйство и ливнестоки требуют площадок со спокойным рельефом, но не горизонтальных. Благоприятны площадки с уклоном около 10%. Выбор площадок должен быть подтвержден технико-экономическим обоснованием принятых решений путем сравнения различных вариантов размещения предприятий на разных площадках в данном районе.
1.4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Проектирование предприятий, зданий и сооружений химической промышленности имеет специфические особенности. К ним относятся: наличие агрессивных сред с различным характером воздействия на работающих, строительные конструкции и материалы, наличие токсичных выделений локального и общего характера, высокая пожаро- и взрывоопасность и т. п.
Все эти особенности в разной степени влияют на объемно-планировоч- ные и конструктивные решения зданий и сооружений предприятия. Недооценка или игнорирование указанных особенностей приводит в конечном итоге к аварийному состоянию отдельных строительных конструкций или преждевременному выходу из строя зданий и сооружений в целом.
Химические производства основаны на широкой внутри- и межотраслевой кооперации. Их размещение тесным образом связано с сырьевой и энергетической базами. К таким производствам относится большинство нефтехимических производств, вырабатывающих полимерные материалы, производства красителей и неорганических химикатов. К самостоятельным специализированным предприятиям, которые могут строиться практически повсеместно, относят предприятия, производящие фосфорные, азотные, сложные удобрения, простейшие виды пластических масс и краски, некоторые производства резиновой промышленности. Химические производства можно объединять с нехимическими отраслями промышленности в единый промышленный узел. При объединении нескольких предприятий в комбинат от-
22