2 Производство энергонасыщенных материалов и изделий

Подготовленный специалист по направлению «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» владеет знаниями в области промышленного производства, технологического оформления процессов получения взрывчатых веществ (ВВ), особенностей аппаратурного содержания производств, методов контроля параметров производства и автоматического управления. Инженер, работающий в области получения ВВ, в своей деятельности использует знания и умения, основанные на достижениях теоретической химии, математики и физики, которые являются базой современной технологии ВВ. При этом необходимо уметь устанавливать количественную зависимость между отдельными параметрами и составлять математическое описание процессов, что позволяет проводить моделирование процессов и устанавливать оптимальные условия интенсификации и автоматизации производства.

Специфика переработки энергонасыщенных материалов и производства изделий накладывает особый отпечаток на деятельность инженера в данной области. Факторы, обусловливающие технологическое оформление процесса производства ВВ, разнообразны. Учет их влияния обычно сводится к построению наименее опасного и вместе с тем наиболее экономически целесообразного процесса. Последнее подразумевает обеспеченность сырьем и его оптимальную стоимость, хороший выход и качество целевого продукта, высокую производительность простоту аппаратурного оформления и т.п. Исключительно важное значение имеет повышение эффективности использования сырья и энергии. Первая задача может быть решена созданием безотходных производств, что наиболее целесообразно и с точки зрения охраны окружающей среды. Одно из направлений решения второй задачи – использование теплоты химических реакций, например, для нагрева воды, применяемой для промывки продукта или отопления зданий.

Особый подход к проектированию технологических процессов и эксплуатации оборудования производств ВВ основан на особых требованиях, предъявляемых к применению исходных материалов и производству готовых изделий.

Одной из особенностей промышленных предприятий, производящих ВВ, по сравнению с предприятиями других отраслей, является угроза вспышки или взрыва, при реальной возможности которых происходит работа. Поэтому необходимо с неослабевающим вниманием следить за всеми операциями, связанными со взрывчатым материалом, и постоянно заботиться о безопасности труда. Технике безопасности в производстве ВВ уделяется особое внимание. Только тот технологический процесс применим, который наименее опасен и менее сложен в производстве. Необходимо помнить, что ВВ опасны лишь при известных условиях, и задача технолога состоит в том, чтобы исключить возможность возникновения этих условий, предусмотреть все возможные вольные и невольные отклонения от режима и не допустить возникновения опасности. Поэтому при разработке технологии, выборе сырья, аппаратуры, оборудования и инструмента должны быть особо выделены все опасные операции и приняты необходимые профилактические меры. На опасных операциях должны широко применяться автоматические контрольно-измерительные приборы, электронная техника и автоблокировка.

К основным специфическим требованиям можно отнести условия, обеспечивающие нераспространение пожара или взрыва с одной фазы производства на другую и эффективное предупреждение возможных взрывов и пожаров. Выполнение этих требований наиболее надёжно обеспечивает непрерывное производство с автоматическим и дистанционным управлением, которое позволяет вывести обслуживающий персонал из здания во время технологического процесса.

Соответственно, конструктивное и технологическое оформление должно обеспечить производительность, качество и надежную работу при возмущающих воздействиях (пределы должны точно определяться регламентом).

Повышенные требования предъявляются к размещению оборудования в зданиях. Выполнение таких требований обеспечивает безопасное ведение технологического процесса, создание условий для нормальной работы людей и своевременного их вывода в случае аварии в безопасные зоны.

Технологическое оформление процессов получения ВВ базируется на свойствах исходных, промежуточных и конечных продуктов и определяется характером протекающих реакций (тепловой эффект, газовыделение и т.п.). Например, большое значение имеет скорость реакции. Технологические процессы строят так, чтобы можно было воздействовать на скорость, изменяя ее в ту или иную сторону и создавая тем самым возможность управления процессом.

Технология ВВ изучает заводское оформление химических и физических процессов превращения исходных материалов в готовое ВВ. Многие ВВ можно получать из различных исходных материалов и несколькими методами. При выборе наиболее рационального из них для заводского оформления необходимо знать все возможные варианты синтеза, а также механизм и кинетику происходящих при этом химических превращений. Сравнение этих вариантов по всем показателям позволяет сделать правильный выбор технологического процесса и аппаратурного оформления стадии производства. В связи с этим, специфические требования предъявляются к конструкциям оборудования и его эксплуатации в рамках производств по получению ВВ.

При проектировании оборудования предприятий должны быть выполнены все необходимые требования:

• расчет на прочность и выбор конструкции с учетом вида перерабатываемого материала и технологического процесса;

• выбор материала для изготовления машин, аппаратов и коммуникаций с учетом агрессивности, пожаро- и взрывоопасности среды;

• требования к элементам конструкции (недопущение застойных зон);

• требования к качеству сварных соединений;

• требования к уплотнениям;

• требования к перемешивающим устройствам;

• требования к теплообменникам;

• требования надежности работы машин и оборудования, средств автоматики и дозирующих устройств.

Из-за специфики технологического процесса (непрерывность, отсутствие людей в рабочих помещениях, точность дозирования и большая взрывоопасность) каждая остановка или отказ могут привести к браку, аварии.

Непременным условием длительности бесперебойной работы являются механическая надежность, конструктивное совершенство и эксплуатационные достоинства.

Механическая надежность оборудования характеризует прочность, жесткость, устойчивость, долговечность и герметичность. Прочность оборудования тесно связана с требованиями по безопасности. Чтобы снизить опасность, всякий процесс предпочтительно вести в замкнутом объеме. Так вальцевание менее опасно, чем прессование (на вальцах могут быть вспышки, на прессах – взрывы).

Конструктивное совершенство характеризуется простотой устройства, малым весом и габаритами, малыми затратами на изготовление, высоким КПД.

Эксплуатационные достоинства характеризуются удобством, простотой и дешевизной эксплуатации.

Под неизменностью технологической фазы понимается способность технологического оборудования в течение определенного интервала времени выполнять все заданные ему функции при сохранении значений рабочих характеристик в пределах, установленных регламентом технологического процесса.

Под отказом понимается событие полной утраты оборудованием свойства выполнять заданные ему функции или выход параметров за допустимые пределы.

Повысить надежность машин и средств автоматизации можно:

• совершенствуя их конструкции;

• совершенствуя качество изготовления деталей машин;

• соблюдая правила эксплуатации.

Чтобы соответствовать предъявляемым требованиям:

• инженер должен знать устройство машин, принцип их действия, строго соблюдать правила технического обслуживания и ремонта;

• технолог должен уметь производить механические и технологические расчеты узлов и деталей машин, обладать знаниями по теории и прикладным наукам.

Промышленность ВВ представляет собой высокоразвитую область техники, имеющую огромное значение для обороны страны и в общей системе народного хозяйства. Помимо обычного применения в таких боеприпасах, как артиллерийские снаряды, бомбы, торпеды, мины и боевые части ракет, ВВ используются также для приготовления твердого ракетного топлива, для возбуждения взрыва атомных бомб, для оборонительных заграждений территории и др.

В настоящее время ВВ широко используются при строительстве, на гидромелиоративных работах, в горнодобывающей промышленности, в сельском хозяйстве и в других отраслях народного хозяйства. Применяются методы резки, штамповки, сварки и упрочнения металлов взрывом.

Полная автоматизация, включающая автоматический контроль и автоматическое управление, является желательной формой технологического оформления производства ВВ, так как, исключая участие людей, обеспечивает большую надежность и безопасность работы. С этой целью широко используются непрерывные установки и непрерывные линии. Кроме того, автоматизированное производство имеет технико-экономические преимущества.

Математическое описание производства на основе изучения принципов действия объектов, их конструктивных и технологических параметров, характера и особенностей протекания в них процессов преследует цель описать стационарные и переходные режимы работы. Это дает возможность провести динамическое исследование при самых различных параметрах и возмущающих воздействиях, связанных со спецификой аппаратов.