- •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
15.2. Транспортные средства
Успешная работа химического предприятия во многом зависит от четкой работы промышленного транспорта. Промышленный транспорт делится на две основные группы: внешний и внутренний.
Внешний транспорт - предназначен для доставки на предприятие сырья, полуфаб-
рикатов, топлива, отправки готовой продукции и вывоза с предприятия отходов производства. Внешнезаводские транспортные операции осуществляются следую-
щими видами транспорта: железнодорожным, речным, автодорожным, воздушным
Внутренний или внутризаводской транспорт - предназначен для распределения поступающих грузов, полуфабрикатов и готовой продукции между цехами и складами, между отдельными агрегатами и рабочими местами согласно технологической схеме. Внутризаводские транспортные операции осуществляются местным железнодорожным и автомобильным транспортом, а также различными подьемно-транспортными машинами. На предприятиях химической промышленности транспортируются грузы различного агрегатного состояния: твердые штучные, кусковые, зерновые, порошкообразные, пастообразные, жидкие и газообразные.
15.2.1. Классификация транспортных средств для твердых материалов
По способу передачи усилия транспортируемому материалу транспортные средства подразделяются на:
- машины, которые перемещают материал под действием механической силы, передаваемой от привода;
- гравитационные устройства, в которых груз перемешается под действием силы тяжести;
- пневматические и гидравлические установки, в которых материал перемещается с помощью потока воздуха или жидкости
По направлению перемещения транспортируемого материала различают:
- машины, способные перемещать материал по прямому горизонтальному или слегка наклонному (до 30°) участку (ленточные, пластинчатые, скребковые транспортеры);
- машины, перемещающие грузы по криволинейному или наклонному участку (скребковые, винтовые конвейеры и др.);
- машины, транспортирующие материал прямолинейно под большим углом к горизонту или вертикально (элеваторы, винтовые конвейеры специального исполнения);
- устройства, способные перемещать грузы только по наклонному участку с отрицательным углом наклона к горизонту (гравитационные установки, пневматичес
кие желоба, транспортные трубы);
- установки, способные транспортировать материал в любом направлении, под любым углом (пневмотранспорт, гидротранспорт).
Для транспортировки зерновых, пылевидных, кусковых материалов и штучных грузов широкое распространение получили ленточные транспортеры. Ленточные конвейеры - это машины непрерывного транспорта, перемещающие груз на непре
рывной ленте, которая является тяговым рабочим органом.
Основными достоинствами ленточных транспортеров являются:
- простота конструкции и высокая надежность;
- широкий диапазон производительностей (от 2,5 до 560кг/с);
- значительная длина транспортеров (до 3,5км)
Однако эти транспортные устройства непригодны для перемещения сильнопылящих, налипающих и горячих (более 90°С) материалов. Транспортировка материалов возможна лишь по прямолинейному участку и с незначительным углом наклона (не более 18°).
Для транспортировки сыпучих, зернистых и мелкокусковых материалов (колчедан, аммофос, суперфосфат, известь и др.) на сравнительно небольшие расстояния (не более 100м) под большим (до 60°) углом наклона участка используются скребко-
вые транспортеры.
Скребковые транспортеры - это машины для непрерывного перемещения сыпучих материалов с помощью скребков, укрепленных на одной или двух тяговых цепях, движущихся по желобу или по трубе.
К достоинствам данной конструкции транспортеров можно отнести:
- простота конструкции и возможность загрузки и выгрузки материала в любой точке по длине желоба;
- возможность совмещения транспортировки материала с другими технологическими операциями (охлаждение, промывка, нагревание);
- герметичность;
- значительный угол наклона (до 60°).
Однако повышенный расход энергии и износ скребков и желоба, а также малая длина перемещения и возможность измельчения хрупкого груза ограничивают применение скребковых транспортеров.
Для транспортировки зерновых, а также пастообразных материалов используют винтовые конвейеры (шнеки), в которых перемещение и перемешивание материалов происходит при помощи винта. В зависимости от свойств материала и назначения шнека используют винты разной конструкции. Например, для транспортировки порошкообразных и мелкокусковых материалов применяют сплошные винты, а для налипающих материалов - ленточные и лопастные.
К основным достоинствам винтовых конвейеров относятся:
- простота конструкции, надежность работы;
- герметичность;
- возможность проведения операции сушки, растворения и кристаллизации;
- большой (до 90°) угол наклона.
К недостаткам винтовых конвейеров следует отнести: повышенный расход энергии, износ винта, небольшая (до 40м) длина участка перемещения, истирание и дробление материала, а также чувствительность к перегрузкам.
Для перемещения сыпучих материалов и штучных грузов в вертикальном направ-
лении или под большим (более 60°) углом используют ковшовые и полочные элеваторы.
Достоинства ковшовых элеваторов:
- малые габаритные размеры;
- широкий диапазон производительности (от 5 до 600м3/ч);
- возможность совмещения технологических операций (обезвоживание, сушка, охлаждение);
- высота подъема до 60м.
Выбор типа элеватора зависит от его назначения и свойств транспортируемого материала. Широкое распространение на химических предприятиях для транспор-
тировки сыпучих материалов получили установки пневмотранспорта, в которых материал перемешается по трубам струей воздуха.
К основным достоинствам этих установок следует отнести:
- полная герметичность и надежность;
- высокая скорость транспортировки;
- возможность перемещения пылевидных, гигроскопических и пожароопасных материалов;
- незначительные потери материала.
Однако надо отметить, что установки пневмотранспорта не пригодны для переме-
щения влажных и абразивных материалов.
Пневматические установки подразделяют на всасывающие, нагнетательные и смешанные.
Всасывающие - это установки, в которых материал перемещается по трубам при давлении воздуха ниже атмосферного (до 0,01МПа). Материал через сопло вместе с воздухом засасывается в трубопровод. Основное количество материала отделяется в разделителе, затем в циклоне и в фильтре. В установках этого типа наблюдается большой расход энергии при всасывании, главным образом, из-за малой концентрации твердой фазы в воздухе (10кг/кг) и высокой скорости воздуха (20 - 30м/с).
Нагнетательные - это установки, в которых материал перемещается по трубам сжатым воздухом (до 0,8МПа). Установки нагнетательного типа более экономичны, концентрация твердой фазы допускается до 100кг/кг, возможно перемеще-
ние материала на большие расстояния (до 2000м).
Установки смешанного типа - это установки, в которых часть трубопровода рабо-
тает под разрежением, а другая часть - под давлением.
Любая установка пневмотранспорта состоит из загрузочного и разгрузочного устройства, трубопровода, аппаратов для очистки воздуха (циклоны, фильтры) и воздуходувной машины (вакуумный насос, воздуходувка или компрессор).
Основными исходными данными для выбора и расчета транспортных устройств являются:
- физико-химические характеристики насыпных грузов (дисперсность, размер кусков (зерен), удельный и насыпной вес, влажность, угол естественного откоса, абразивность);
- токсичность, пожароопасность и взрывоопасность материала;
- температура материала;
- возможность совмещения разных технологических операций (охлаждение, сушка, доизмельчение и др.);
- траектория перемещения материала;
- производительность;
- режим работы.