1.5.2. Правила составления и основные требования к технологическим схемам

На начальном этапе проектирования составляется принципиальная технологическая схема будущего производства. При этом осуществляется предварительный выбор основного и вспомогательного оборудования, определяются объекты для расчета и рассматриваются общие вопросы оснащения схемы материальными линиями, обеспечения ее энергоресурсами, контрольно-измерительными приборами, средствами автоматизации и управления технологическими процессами.

На следующем этапе проектирования выполняется весь комплекс технохимических расчетов. Как правило, расчеты начинают с расчета материального баланса всех стадий производства, на которых происходят изменения материальных потоков, и с определения суммарных материальных затрат на производство в целом. Именно расчет материального баланса позволяет получить основные исходные данные для всех последующих технохимических и экономических расчетов.

Далее приступают к технологическим расчетам, главной целью которых является определение основных параметров и производительности установок, их количества для обеспечения заданной мощности производства. После расчета и выбора всех единиц оборудования технологической схемы осуществляются энергетические расчеты, прежде всего включающие тепловые расчеты установок, в которых происходят теплообменные процессы. В результате определяют расход всех видов энергии, необходимых для работы каждой единицы оборудования и технологической схемы в целом.

Следует отметить, что при проектировании принципиально новых крупных производств в современном проектном деле широко применяется математическое моделирование химических и биотехнологических процессов, что позволяет успешно решить вопросы масштабного перехода от лабораторных опытов к промышленному производству, а в некоторых случаях исключить этапы разработки, связанные с созданием и освоением опытно-промышленных и стендовых установок. Это позволяет существенно сократить временную дистанцию от создания нового вида продукции до массового ее производства в необходимых количествах. Особо остро стоит такая проблема в области производства биологически активных веществ и лекарственных средств.

После проведения всего комплекса материальных и технологических расчетов и выбора конкретных единиц оборудования составляется технологическая схема соответствующей категории и типа с приложением ведомости спецификации оборудования. В ведомости приводится основная характеристика каждой позиции оборудования с указанием нормативно-технической документации, используемой при выборе стандартного оборудования (ГОСТ, ОСТ, каталоги на оборудование и т. п.).

Выбор основного и вспомогательного оборудования осуществляется на основе исходных данных, полученных на стадии разработки проектируемого производства в лабораторных условиях, и дополнительных данных, полученных в процессе эксплуатации лабораторных, модульных или опытно-промышленных схем. В некоторых случаях приходится выбирать альтернативный метод синтеза, осуществление которого позволит значительно повысить технико-экономические показатели проектируемого производства. При этом проводится технико-экономический анализ каждого элемента схемы с целью выявления оптимальных вариантов оснащения и компоновки технологической схемы в целом.

Чертежи технологических схем должны отвечать требованиям ЕСКД, ЕСТД и другой общероссийской нормативно-технической документации (НТД), устанавливающей общие требования к проектной документации, а также отраслевых стандартов и НТД, учитывающих специфику отраслей промышленности. Основные требования к чертежам технологических схем сводятся к следующим правилам:

1) расположение единиц оборудования на схеме должно соответствовать последовательности технологического процесса независимо от размещения оборудования в производственных помещениях. При этом, как правило, на схеме отображается относительный уровень размещения оборудования относительно друг друга. Например, емкости, из которых в аппараты подаются жидкости самотеком (мерники, дозирующие устройства), должны на чертежах находиться выше уровня соответствующего аппарата;

2) все позиции оборудования на чертеже нумеруются по ходу технологического процесса. В спецификации оборудования эта нумерация должна строго соблюдаться. Допускается в номера позиций вводить буквенный индекс, характеризующий вид оборудования, например: реактор Р1, мерник М2, фильтр Ф3, сборник Сб4 и т. п. При этом сквозная нумерация сохраняется, т. е. цифровой индекс не должен повторяться;

3) на схеме должна быть приведена работоспособная конструкция установки, обеспечивающая оптимальный ход технологического процесса и его безопасность;

4) на чертеже технологической схемы должны найти отражение следующие характеристики и особенности оборудования:

- место и способ ввода (загрузки) в установку сырья и полупродуктов с указанием, откуда они поступают;

- место и способ вывода (выгрузки) продуктов переработки с указанием, куда они направляются;

- наличие механического перемешивающего устройства;

- наличие теплообменного устройства (условное отображение рубашки, внутреннего или наружного змеевика, трубчатки и т. п.);

- оснащение основного оборудования контрольно-измерительными приборами и средствами автоматического регулирования (КИПиА) с указанием места установки датчиков (стандартными условными обозначениями);

- основные монтажные устройства и способы установки оборудования (условное изображение стоек, боковых опор, консолей, станин и т. п.);

5) на технологической схеме отображаются все материальные линии, связывающие оборудование между собой в единую систему для производства того или иного продукта. Трубопроводы изображаются сплошными линиями с указанием направлений потоков стрелками. В случае многочисленных материальных линий и связей допускается вводить условные обозначения трубопроводов, выделяя их толщиной линии, цветом или другим способом. При этом на чертеже обязательно приводится расшифровка условных обозначений;

6) на линиях материальных трубопроводов в соответствии с требованиями ЕСТД отображается трубопроводная арматура, необходимая для ручной или автоматической регулировки потоков и безопасной транспортировки жидкостей и газов (вентили, краны, клапаны, смотровые фонари, огнепреградители, отсекатели и т. п.);

7) общезаводское и общецеховое оборудование (общецеховые хранилища сырья, сборники общецеховых отходов, установки по переработке и регенерации растворителей или утилизации отходов производства и т. п.) на чертеже технологической схемы не приводится, но условными обозначениями или словами указывается откуда поступают или куда направляются вещества, растворы или отходы данного производства;

8) на чертежах технологических схем не приводятся схемы энергообеспечения установок и трубопроводы с общезаводскими энергоносителями (вода, пар, сжатый воздух, охлаждающие агенты и т. п.), но условными обозначениями указывается обеспеченность той или иной установки необходимыми энергоносителями с указанием места их ввода-вывода;

9) если в производстве имеется несколько идентичных технологических линий (параллельных ниток) или несколько однотипных аппаратов (установок), выполняющих один и тот же вид работы, то на чертеже отображается лишь одна линия или аппарат, а их количество указывается в спецификации к чертежу.

При разработке принципиальной технологической схемы для производства нового вида продукции или экспериментального производства рекомендуется использовать типовые модульные установки или схемы совмещенного типа. При этом схема должна быть полностью адаптирована к конкретному производству с обеспечением необходимых параметров и условий технологических процессов. При выборе оборудования для монтажа проектируемой схемы следует максимально использовать стандартные установки, реакторы, их оснастку и лишь в случае необходимости включать в схему уникальное нестандартное оборудование. Однако следует внимательно относиться к вопросам выбора появившейся на рынке новой аппаратуры, которая может существенно повысить технический уровень производства и обеспечить выпуск продукции высокого качества.