ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1.3.1. МЕСТО И РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Цель проектирования для производства (да простят автору эту тавтологию) - создание будущего, либо совершенствование существующего производства. Основу этого, особенно в технологических отраслях (к которым относится ХФП), a priori составляет технология; в нашем случае технология тонкого органического синтеза.

Поэтому с необходимостью центральной частью проекта является проектирование производственного процесса – т.е. технологическая часть (ТХ).

Имеются особенности проектирования для строительства и для техперевооружения и\или освоения нового производства на существующих мощностях.

В первом случае технология (т.е., собственно производство) излагается в соответствующем разделе проекта.

Во втором случае объём всех остальных разделов сравнительно невелик. Проектирование по существу воплощается в разделе ТХ.

В обоих случаях выполнение раздела ТХ называют технологическим проектированием. ТХ определяет содержание и объём всех остальных разделов проекта.

1.3.2. АЛГОРИТМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Излагаемый здесь алгоритм несколько условен и отражает по преимуществу внутреннюю логику проектирования, но не его реальные стадии и этапы, которые обычно выполняют в большей или меньшей степени параллельно.

Предполагается (по умолчанию), что Задание на проектирование уже разработано, согласовано в установленном порядке и выдано Проектировщику (независимо от его юридического статуса и формы собственности). Проектирование осуществляется в соответствии со схемой технический проект→ рабочий проект.

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ.

Анализ Задания и Исходных Данных.

По существу данный этап представляет тщательное изучение Задания и ИД с целью уяснения деталей и тонкостей Задания и – что особенно важно – неточностей в Задании и пробелов (лакун) в ИД, подлежащих уточнению, исправлению и восполнению.

Определение основных характеристик проектируемого производства.

Здесь не имеется в виду мощность – она формулируется в Задании. Выбирают режим работы производства в целом: режим с остановками на выходные и праздничные дни либо производство непрерывного цикла – как правило, последнее. Выбирают тип технологического процесса по стадиям: непрерывный, периодический или непрерывно-периодический. Оценивают график планово-предупредительных и текущих ремонтов (ППР); вычисляют реальный годовой (квартальный, месячный) фонд рабочего времени (ФРВ). Находят среднесуточную производительность.

Общий анализ химико-технологического процесса (ХТП) и химико-технологической системы (ХТС).

По существу заключается в построении химической, технологической (ХТП) и аппаратурной (ХТС) схем (по определениям ОСТ 42-505-96), также циклограмм процесса.

Химическая схема процесса.

Как правило, в практике отраслей ТОС (в т.ч. ХФП) в Задании и ИД уже выбрана одна конкретная химическая схема производства (т.е., путь синтеза целевого продукта). В этом случае данная схема должна быть представлена подробно, с указанием для каждой стадии синтеза не только целевой, но также основных (желательно - всех) побочных и сопряжённых реакций. Необходимо оценить степени превращения исходных субстратов, химические выходы целевого и побочных продуктов, параметры химических и фазовых равновесий; кинетические параметры химических и массобменных процессов; особенности и точностные характеристики применяемых методик анализа.

Однако иногда в ИД приводят конкурентные варианты методов синтеза. В этих случаях необходимо прежде всего обосновать и согласовать с Заказчиком выбор одного варианта химической схемы либо – что наиболее сложно – проектировать несколько вариантов.

Химическая схема производства изображается согласно ОСТ 64-03-002-2002 с использованием линейной или вертикальной формы записи. Для представления химических схем процессов стадий (где собственно и указывают побочные и сопряжённые реакции) необходимо использовать именно линейную форму, поскольку она удобнее для детальных записей.

Технологическая схема процесса.

Схему строят в соответствии с принципами и классификацией стадий и операций ОСТ 64-03-002-2002. Здесь главным исходным пунктом является тщательный анализ текста Изложения технологического процесса в ИД (регламенте).

Для выделения стадий производства фрагментируют текст по указаниям на выделяемые или определяемые аналитически в реакционных массах полупродукты и конечный продукт (либо на изложение процессов очистки продуктов).

Для разбиения стадий производства на технологические операции находят указание на использование основного технологического оборудования: реакторов, массообменных аппаратов, фильтров, центрифуг, сепараторов, смесителей, сушилок, механико-технологических машин и т.д. Вспомогательное и многоцелевое оборудование: мерники, сборники, весы, теплообменники общего назначения, насосы, газодувки, транспортёры - не учитывают.

Построение ТСП позволяет:

- сразу увидеть общую логическую и трудовую структуру процесса;

- наглядно представить схему движения сырья и полупродуктов;

- оценить виды и состояние отходов и выбросов.

Аппаратурная схема производства.

Здесь также подразумевается именно построение АСП согласно ОСТ 64-03-002-2002, а не монтажно-технологической схемы по правилам ЕСКД. АСП является упрощённым документом; на ней представляют только технологическое оборудование и средства КИПСА, задействованные в данном конкретном процессе. Оборудование общего назначения и сети не отображают; типы трубопроводной арматуры не детализируют; правила и особые требования к монтажу не приводят.

Построение АСП позволяет выделить именно то оборудование, которое в первую очередь требуется для создаваемого процесса, а также предварительно выбрать типы этого оборудования; представить схему потребления энергоресурсов; отобразить общую схему технологических трубопроводов; показать общие принципы контроля, автоматизации и управления процессом.

Циклограмма – схема, отражающая ход процесса во времени.

Построение циклограмм необходимо при проектировании периодических процессов (в непрерывных процессах все стадии и операции осуществляют одновременно).

Выделяют два вида (два уровня) циклограмм.

Для описания стадий производства и технологического процесса в целом применяют т.н. топологические циклограммы, показывающие общее состояние основных аппаратов во времени по принципу: «работает одновременно - работает независимо - не работает» (рисунок 1)

___________________________________________________________

А-1 ||\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\|///|| ___________________________________||

А-2 ||___________________||///|\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\|///////////||_______________||

А-3 ||___________________________________||///////////||\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\||

Т_О τ ₁ τ ₂τ ₃ τ ₄τ ₅ Время

| ------------------------------------------------------------------------------------→ Т_Ц

__________

|\\\\\\\\\\\\\\\\\|| - индивидуальное включение аппарата независимо от работы других;

_________

||//////////////|| - одновременное включение двух аппаратов;

_________

|| _______|| - простой (ожидание) аппарата.

Рисунок 1. Топологическая циклограмма процесса.

Из рис.1 видно, что выполняется условие

Т_Ц = τ ₁ + τ ₂+ τ ₃ + τ ₄+ τ ₅ (1)

Т.е., суммарное время работы всех основных аппаратов составляет общую продолжительнось технологического цикла.

Эта циклограмма показывает критические, наиболее длительные операции, а также выявляет характер занятости персонала – возможности людей одновременно обслуживать несколько аппаратов и общий уровень нагрузки на человека. В итоге получают важную технико-экономическую характеристику производства.

Для описания динамики хода процессов в конкретных аппаратах (технологические операции и процедуры) применяют циклограммы физического состояния аппарата. Это графики, показывающие изменение количества вещества и температуры в аппарате (рисунки 2 и 3).

M, кг (V, л)

М₄: = | --------------------------------------------* *

М_МАХ | * | *

| * | * * * * * * *

| * | | | | *

М₁ | -----------------------* * * * * | | | | *

| * | | | | | | *

|__________*_____|_______|_______|_______ |________|_______|____*_______________

0 τ ₁ τ ₂τ ₃ τ ₄τ ₅ τ ₆ τ ₇ τ ₈ Время, ч

0------------1----------2----------3-----------4------------5-----------6----------7-------8 Фазы

Подготовка Загрузка Нагрев Загрузка Выдержка Охлаж- Выдер- Слив на Проце-

аппарата сырья сырья с отгонкой дение жка фильтр дуры

Рисунок 2. Циклограмма количества вещества в аппарате.

Т ^ОС

Т_МАХ |------------------------------------------------------------*

| * | *

Т₃|--------------------------------* | * * * * | *

| * | | | *

| * | | | * |

Т₁ | * * * * * * * * * | | | * | * * * | * * *|

| | | | | | | | |

|________ |_______|_______|_______|_______ |________|_______|______ |_____________

0 τ ₁ τ ₂τ ₃ τ ₄τ ₅ τ ₆ τ ₇ τ ₈ Время, ч

0------------1----------2----------3-----------4------------5-----------6----------7-------8 Фазы

Подготовка Загрузка Нагрев Загрузка Выдержка Охлаж- Выдер- Слив на Проце-

аппарата сырья сырья с отгонкой дение жка фильтр дуры

Рисунок 3. Циклограмма температурного режима в аппарате.

Выполнение этого этапа даёт целостную, хотя и самую приближённую картину проектируемого

процесса. Далее следует детализированный количественный анализ процесса.

⇐ Предыдущая 1 2 34