- •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
− регистрация экологических последствий технологии производства химического продукта.
Метод материальных балансов и технологических расчетов позволяет выявить источники выбросов и сбросов химических продуктов, дать количественную оценку техногенных потоков в окружающую среду, выявить качественный состав и агрегатное состояние загрязнителей и в целом все каналы взаимосвязи в системе «технология−окружающая среда».
В свою очередь метод технологической альтернативы предполагает анализ и оценку технологии по отношению к существующим технологическим аналогам химических производств с заданной экологичностью. Он позволяет сравнивать проектируемую технологию с экологически безопасными аналогами.
Методы прогнозирования технологического риска предусматривают системный анализ и прогнозирование возможных аварийных ситуаций, а также оценку технологического риска и аварийности при нормальной эксплуатации.
С позиции системного анализа методы регистрации экологических последствий технологий производства включают в себя анализ свя - зей промышленной технологии химических веществ с окружающей средой , а также анализ каналов связей и оценку их экологичности.
Этапы проведения экологической экспертизы
Процедура проведения экологической экспертизы включает в себя следующие этапы:
−формирование целей и задач экспертизы;
−оценка источников и направления негативного воздействия химической продукции на окружающую среду и потребление природных ресурсов;
−определение соответствия экологических характеристик проектируемой продукции, технологии, техники, действующим нормам и правилам;
−сравнительный эколого-экономический анализ и оценка проектируемого и базового варианта;
оценка полноты и эффективности мероприятий по предупреждению возможных аварийных ситуаций и ликвидация их возможных последствий.
−оценка полноты, достоверности и научной обоснованности прогнозов возможного влияния новой продукции, техники и технологии химических соединений на состояние окружающей среды и использование природных ресурсов;
−оценка выбора средств и методов контроля воздействия химической продукции на состояние окружающей среды и использование природных ресурсов;
−экологическая оценка способа утилизации или ликвидации новой химической продукции после отработки ресурса.
7
Завершается экспертиза выдачей заключения ведомственной комиссией с рекомендациями об экологической целесообразности разработки внедрения данной химической продукции, либо необходимости ее замены или дальнейшее совершенствование технологии производства.
Существует три вида экспертных показателей:
−техногенные;
−эколого-техногенные;
−эколого-экономические.
Техногенные характеристики содержат расчетные укрупненные материальные и энергетические балансы, включающие потоки твердых отходов, выбросов и сбросов с определением по массе и объему, по классам опасности, степени токсичности, биостойкости, взрывоопасности. Все эти характеристики оцениваются и сравниваются с нормативными параметрами.
Эколого-техногенные характеристики включают:
−принципы и схемы малоотходных и безотходных ресурсо- и энергосберегающих технологических решений;
−характеристики систем очистки выбросов и сбросов;
−способы утилизации и переработки отходов химических производств;
−расчет возможных аварийных ситуаций, сопровождающихся выбросами и сбросами вредных веществ с учетом времени, массы и объема;
−способы и схемы ликвидации аварийных ситуаций и их последствия.
В эту экспертизу также включают расчетные удельные величины объемов отходов, выбросов, сбросов вредных веществ, и их концентрации, а также величины материало-, энергоемкости, потребления топлива на единицу пробега и т. д.
Эколого-экономические характеристики включают:
−расчетные затраты на экологические мероприятия при разработке и эксплуатации новой технологии, оборудования и сравнение их с экологическим ущербом от техногенных воздействий;
−расчетные ценообразующие характеристики новой техники и оборудования с учетом экологических составляющих;
−расчетные удельные величины ущерба на единицу выброса (концентрации);
−расчетные платежи на единицу ущерба и сравнение их с нормативными параметрами.
Принципы экологической экспертизы
Па рис. 2 представлены принципы государственной экологической экспертизы.
Принцип презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности предусматривает, что любой вид хозяйственной деятельности может повлечь неприятные экологические последствия для окружающей среды. Поэтому обязанность заказчика проекта
8
− дать его экологическое обоснование и доказать экологическую безопасность будущего производства химических веществ. При этом необходимо спрогнозировать, с одной стороны, воздействие химического объекта на окружающую среду, с другой стороны, − обосновать допустимость такого воздействия и предусмотреть в этой связи необходимые природоохранные меры.
Принципы Государственной экологической экспер-
Презумпция потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной деятельности
Обязательность проведения государственной экологической экспертизы
Комплексность оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной или иной деятельности
Обязательность учета требований экологической безопасности
Достоверность и полнота информации, представляемой на экспертизу
Независимость экспертов экологической экспертизы
Научная обоснованность, объективность и законность экспертных заключений
Гласность, участие общественных организаций, учет общественного мнения
Ответственность участников экологической экспертизы и заинтересованных лиц за организацию, проведение и качество экологической экспертизы
Рис. 2. Принципы экологической экспертизы
Принцип обязательности проведения государственной экологической экспертизы до принятия реализации объекта устанавливает:
−не противоречит ли намеченная деятельность экологическому законодательству РФ или субъектов РФ;
−соответствует ли намечаемая химическая деятельность требованиям нормативных актов по охране окружающей среды и рациональному ис-
9
пользованию природных ресурсов;
−достаточно ли полно произведена оценка воздействия намечаемой деятельности объекта на окружающую среду;
−допустима ли намечаемая деятельность объекта химического производства с точки зрения безопасности окружающей среды и населения;
−достаточны ли предусмотренные проектом меры по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов.
Основной вопрос, на который должна ответить государственная экспертиза, − это возможность реализации проекта (рекомендовать или не рекомендовать проект к реализации, отправить проект на доработку и
т.д.).
Заказчик обязан провести государственную экспертизу проекта до начала его деятельности.
Принцип комплексности оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной или иной деятельности и ее последствий означает, что заказчик и проектировщик-оценщик готовят «материалы по оценке воздействия», в которых определяются воздействие, его масштаб, область распространения, изменения в окружающей среде, и т.д., включая отдаленные последствия реализации проекта.
Принцип обязательности учета требований экологической безопасности при проведении экспертизы предусматривает обязанность участников эколого-экспертного процесса соблюдать правовые, экологические требования проектирования, размещения, строительства, эксплуатации химических объектов экспертизы. Выявлять несоблюдение нормативов качества окружающей среды в случае реализации проекта.
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов. И в качестве критериев принимают высокую биологическую продуктивность популяций, оптимальное соотношение видов и биомассы популяций, находящихся на разных трофических уровнях и др.
Принцип достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу, обязывает заказчика проекта химического производства обеспечить представление на государственную экспертизу достоверной и полной информации об объекте экспертизы, оценки его воздействия на окружающую среду, о современной экологической ситуации в регионе, о реализации проекта и т.д. Полной считается информация, которая передается органам экспертизы в соответствии с требованиями, которые предъявляются к комплектованию проектной документации.
Принцип независимости экологической экспертизы при осуществлении своих полномочий в области экологической экспертизы означает, что никто не вправе вмешиваться в работу эксперта, выполняемую в соответствии с требованиями законодательства об экологической экспертизе,
10
техническое задание на проведение экологической экспертизы и задачи, поставленные перед экспертом руководителем экспертной комиссии или руководителем группы. Оказываемое давление на эксперта в любых формах является противоправным действием.
Принцип научной обоснованности, объективности и законности заключения экологической экспертизы означает, что содержащиеся в заключении суждения и выводы должны быть научно аргументированными. Критериями при этом могут служить не только научные утверждения, ссылки на труды авторитетных ученых, но, главным образом, положения законодательства в области охраны окружающей среды и природопользования.
Эксперты и экспертные комиссии должны руководствоваться соображениями научной обоснованности, объективности и законности выводов, предусмотрены законодательством об охране окружающей среды.
Принцип гласности, участия общественных организаций, учета общественного мнения устанавливает обязанность субъектов эколого-эксперт- ного процесса выполнить требования законодательства относительно информирования заинтересованных сторон о проводимой экологической экспертизе, участие общественных организаций, учета общественного мнения. Кстати, не выполнение этого принципа считается правонарушением и основанием для привлечения виновных лиц к ответственности.
Принцип ответсвенности участников экологической экспертизы и
заинтересованных лиц за организацию, проведение, качество экологической экспертизы означает, что в случае невыполнения ими требований организации и проведения экспертизы они будут нести ответственность, предусмотренную действующим законодательством России. Экспертная комиссия проводится приказом министра природных ресурсов.
Заключение экспертной комиссии утверждается приказом министра природных ресурсов и приобретает статус государственного документа государственной экологической экспертизы (ГЭЭ), в котором также определен срок действия решений. Положительное заключение ГЭЭ является одним из обязательных условий начала финансирования проекта химического производства.
Кроме ГЭЭ все большее значение стала приобретать общественная экологическая экспертиза двух видов:
−общественная экспертиза стихийно организовавшихся разных социальных слоев населения, проживающего преимущественно в одном регионе или городе;
−общественная экспертиза, организованная исполнительной властью по инициативе отдельных граждан и общественных организаций с привлечением профессионалов.
Однако решения таких общественных экспертиз носят обычно рекомендательный характер.
Исходным положением для разработки ТЭО являются:
11
−стратегия развития производств химических продуктов;
−характеристика роли данного предприятия в обеспечении роста мощностей и покрытия потребностей в продукции, намечаемой к выпуску;
Обоснование потребности в химической продукции предприятия.
При разработке этого раздела ТЭО указывают следующие моменты:
−ассортимент и качество продукции;
−текущие и перспективные балансы производства и потребления химических продуктов по основным потребителям и экономическим районам России, регионы потребления продукции данного предприятия;
−анализ технических возможностей и экономической целесообразности покрытия дефицита данного вида продукции за счет реконструкции или расширения действующего производства.
Выбор строительной площадки для объекта. При выборе площад-
ки для строительства, например, цеха производства химической продукции следует учитывать следующие факторы:
−достаточность размеров площадки, и возможность ее расши-
рения;
−удобство конфигурации участка;
12
Г л а в а 1
__________________________________________________________________
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
__________________________________________________________________
Проект промышленного предприятия в широком понимании – это комплекс технических документов, содержащий описание с принципиальными обоснованиями, расчеты, чертежи, макеты предназначенных к постройке, изготовлению или реконструкции сооружений, установок, машин, станков, аппаратов, приборов и т. п.
Архитектурный проект представляет собой документ, в котором выражены любым изобразительным способом (макет, рисунок, чертеж, фото) материальная (строительно-техническая) и идейно-художественная (эстетическая) основы будущего здания, сооружения или комплекса, воплощающие научно-обоснованную композиционную идею рациональной организации пространства для деятельности человека.
Проект промышленного предприятия слагается из трех основных частей:
–технологии производства, как системы оборудования для изготовления продукции, основанной на новейших достижениях науки и техники в данной
исмежных областях народного хозяйства;
–объемно-планировочного решения, обеспечивающего оптимальный технологический процесс в его постоянном развитии, простоту и универсальность экономичного инженерно-строительного решения, создание трудового
ибытового комфорта трудящимся, идейно художественную выразительность образа сооружения в целом и красоту отдельных его деталей;
–рациональных строительных конструкций и инженерного оборудования, обеспечивающего наилучшие условия для организации технологического процесса и развития его во времени, отвечающие условиям механизированного строительного производства и являющиеся органической основой объемно-планировочного построения сооружения или комплекса.
Таким образом, область архитектурного проектирования промышленных
предприятий − это такая область творчества, в которой комплексно решаются многие научно-технические, экономические, строительные и эстетические вопросы, среди которых особое место занимают проблемы, связанные с заботой о здоровье, удобствах работы и отдыха работников промышленности.
13