ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Содержание разделов исходных данных для проектирования промышленного химического производства

Основным документом при разработке проекта предприятия или сооружения химической промышленности являются исходные данные. Ответственным за составление и выдачу их является ведущая научно - исследовательская организация.

Исходные данные выдаются до начала составления технического задания на проектирование научно-исследовательской организацией, которая отвечает за их полноту и высокий научно-технический уровень.

Исходные данные согласуются с проектной организацией и ут­верждаются директором научно-исследовательской организации.

Раздел 1. Общие сведения и технология

1.1. Назначение целевого продукта, для производства которого разработана технология.

1.2. Краткие сведения об эффективности технологии.

1.3. Масштаб опытных установок, по данным которых отработа­на технология производства.

Раздел 2. Характеристика выполненных научно-исследователь­ских работ и опытных работ, положенных в основу исходных дан­ных для проектирования

2.1. Краткий литературный обзор технологии производства. Све­дения об аналогичных производствах за рубежом.

2.2. Обзор научно-исследовательских работ, выполненных по от­дельным стадиям и узлам технологии (включая подготовку сырья, при­готовление катализаторов, очистку химически и механически загряз­ненных вод, переработку отходов и т. д.).

Наименование научно-исследовательских и конструкторских ор­ганизаций - участников разработки технологии в лабораторных услови­ях, на опытных и полузаводских установках.

Характеристика опытных и полузаводских установок: описание технологической схемы, описание основных аппаратов, их производи­тельность.

Изложение результатов работы опытных полузаводских установок.

Описание методов измерения технологических параметров.

2.3. Краткая характеристика уровня техники и основные техни­ческие показатели по аналогичным производствам на действующих предприятиях в стране и за рубежом.

Преимущества рекомендуемой технологии по сравнению с суще­ствующими у нас в стране и за рубежом методами производства.

Раздел 3. Технико-экономическое обоснование рекомендуемо­го метода производства. Перспективы производства и потребления

3.1. Прогноз и потребности товарной продукции на перспективу.

3.2. Прогноз обеспеченности производства сырьем и материала­ми требуемого качества.

Наличие действующих производств или разработанной техноло­гии на их выработку.

3.3. Ориентировочный расчет себестоимости продукта (продук­тов) и сравнение ее с себестоимостью аналогичного продукта (продук­тов), получаемого другими методами. Ожидаемая экономическая эф­фективность от внедрения новой технологии производства.

3.4. Технико-экономические показатели производства.

3.5. Возможные пути дальнейшего улучшения технико­экономических показателей.

3.6. Возможные направления использования попутных продуктов и реализуемых отходов производства.

Возможный объем сбыта этой продукции и отпускная цена. Доку­менты, обосновывающие возможности сбыта этой продукции. (Согла­сие потребителей использовать эту продукцию.)

Раздел 4. Патентный формуляр

4.1. Обзор и обобщение зарубежных патентов, патентов России и авторских свидетельств СССР.

Патентный формуляр по установленной форме, определяющий патентную чистоту технологии и оборудования в России и в промыш­ленно развитых странах.

Раздел 5. Техническая характеристика исходного сырья, вспо­могательных материалов, основных и конечных продуктов. Целе­вое назначение и области применения основных продуктов

5.1. Наименование ГОСТов, ТУ и других нормативных докумен­тов, регламентирующих качество исходного сырья, вспомогательных материалов (катализаторов, сорбентов, присадок и др.) и товарных про­дуктов.

5.2. Области применения товарных продуктов.

Виды тары, условия транспорта и хранения сырья, вспомогатель­ных материалов и товарной продукции.

5.3. Требования к технологическому инертному газу, азоту, сжа­тому воздуху по составу и влажности, методы доведения до требуемой кондиции.

5.4. Требования к воде, входящей в непосредственный контакт с продуктами производства (отдельно для каждого случая применения), по допустимым: жесткости (карбонатной и общей), солесодержанию железа, механических примесей, кислорода и углекислоты, по числу pH, по специфическим требованиям к методам подготовки воды требуемого качества.

Раздел 6. Физико-химические константы и свойства исходных, промежуточных и конечных продуктов

6.1. Физико-химические константы и свойства исходных, проме­жуточных, побочных и конечных продуктов, реакционных масс, смесей и отходов производства для диапазона температур и давлений в произ­водственных условиях для жидкостей и паров: теплопроводность, теп­лосодержание, теплоемкость, вязкость, температуры плавления и кипе­ния, теплоты застывания, испарения, кристаллизации, растворимости в воде и органических растворителях, упругости паров, плотность.

Коэффициенты объемного расширения, поверхностное натяжение, удельная электропроводность.

Коррозионные свойства углеродистой стали и специальных кор­розионно-стойких сталей.

Пожаро- и взрывоопасные параметры сырья, промежуточных и конечных продуктов.

6.2. Коэффициент относительной летучести разделяемых ректи­фикацией смесей, коэффициенты Генри для газов, разделяемых абсорб­цией, коэффициенты распределения для многокомпонентных и расслаи­вающихся жидкостей (жидких систем).

6.3. Для твердых продуктов, наряду с физико-химическими кон­стантами, приводятся сведения: по способности к налипанию, слежива­нию, углу естественного откоса, сводообразованию, комкованию, сма­чиваемости, смерзаемости, гигроскопичности, абразивным свойствам, насыпному и удельному весу, гранулометрическому составу, склонно­сти продукта к разложению, самовозгоранию.

Коэффициенты трения по различным материалам. Возможность транспортирования суспензии и твердых продуктов по трубопроводам, транспортирование твердых сыпучих продуктов с помощью пнев­мотранспорта с необходимыми данными для его расчета (при необхо­димости отвода статического электричества), транспортирование про­дукта в виде расплава.

Примечания

1. Все перечисленные в разделе 6 данные приводятся в случае от­сутствия их в справочной литературе. Для имеющихся - указывается источник.

2. В необходимых случаях по требованию проектного института должны выдаваться константы химических смесей продуктов, приме­няемых в производстве.

Раздел 7. Химизм, физико-химические основы и принципи­альная технологическая схема производства

7.1. Химизм процесса по стадиям.

7.2. Эндо- и экзотермические эффекты химических и физических процессов.

7.3. Кинетические уравнения основных и побочных реакций.

7.4. Степень конверсии и выхода по стадиям производства.

7.5. Влияние гидродинамических условий проведения каждого реакционного процесса (степень перемешивания продольного и попе­речного, влияние распределительного устройства, необходимость сек­ционирования, масштабный фактор и т. д.) на основные его показатели: конверсию, селективность, производительность единицы реакционного объема.

Рекомендации по гидродинамическому моделированию промыш­ленных реакторов.

7.6. Сведения о необходимости применения специальных методов разделения (азеотропная или экстрактивная дистилляция), связанных с трудностью разделения промышленных смесей обычными методами.

Указания о наличии азеотропов и коэффициентов относительной летучести в системах с третьим компонентом.

7.7. Принципиальная технологическая схема производства с опи­санием процесса по стадиям. В технологическую схему должны входить все основные и вспомогательные процессы, узлы приготовления и реге­нерации катализаторов, вспомогательных материалов, очистка загряз­ненных вод, обезвреживание газовых выбросов и переработка отходов.

Принципиальная технологическая схема должна включать узлы механизации погрузочно-разгрузочных работ и узлы дозирования ката­лизаторов и др. реагентов для периодических и непрерывных процессов.

Раздел 8. Рабочие и технологические параметры производства

8.1. Рабочие технологические параметры производства и их до­пустимый диапазон колебаний по каждому узлу: давление, температура, объемная скорость, соотношение компонентов, линейная скорость, сте­пень насыщения, степень диспергирования, концентрации веществ в растворах, скорости расслаивания, размеры гранул и кристаллов, допус­тимое содержание влаги и других побочных компонентов.

Подробные указания, какие ситуации могут создаваться при откло­нениях (и каких отклонениях) от рекомендуемых оптимальных парамет­ров процесса на каждой стадии, узле и где какая ситуация возможна.

8.2. Технологические условия приготовления и регенерации ка­тализаторов, проводимых на данном объекте.

Данные о механической прочности и гидравлическом сопротивле­нии применяемых катализаторов, адсорбентов.

8.3. Условия образования осадков, полимеров смол, пены, мето­ды предотвращения их образования и удаления.

8.4. Рекомендации по характеру перемешивания реакционных смол. Типы перемешивающих устройств, значения критерия Рейнольдса для моделирования процессов.

8.5. Рекомендации по флегмовым числам и плотностям орошения для конкретных ректификационных и абсорбционных процессов разде­ления, составам дистиллята, кубовых остатков, данные по скорости па­ров, КПД тарелок, числу теоретических тарелок и их типу, эквивалент­ным высотам, сопротивлению тарелок, принципам регулирования.

Раздел 9. Материальный баланс производства

9.1. Исходные данные для составления материального баланса по всему производству (принятые выходы, соотношения и др.).

9.2. Таблицы материального баланса по стадиям производства с указанием составов промежуточных и конечных продуктов (составлен­ного по фактическим данным работы).

9.3. Рекомендации для проектирования промышленного производ­ства по величине технологических потерь по всем узлам производства.

Раздел 10. Технологическая характеристика побочных про­дуктов и реализуемых отходов производства

10.1. Техническая характеристика, свойства и составы побочных продуктов, ГОСТы, ТУ и другие нормативные документы, регламенти­рующие их составы и свойства.

10.2. Области применения и объемы потребления побочных про­дуктов.

10.3. Рекомендации по выбору тары, хранению и транспортиров­ке побочных продуктов.

10.4. Характеристика реализуемых отходов производства: кубо­вых продуктов, смолистых веществ, отработанных катализаторов и сор­бентов (количество, состав, температура застывания, условия транспор­табельности). Количество отходов на единицу готовой продукции и со­став их до и после локальной очистки и переработки.

10.5. Технология переработки реализуемых отходов производст­ва (методы, технологические и режимные параметры), выхода, состава вторичных продуктов переработки или направление их использования без переработки.

Примечание: рекомендации по использованию реализуемых отхо­дов производств или продуктов, получаемых на базе переработки отхо­дов, должны быть подтверждены документами о возможности их ис­пользования.

Раздел 11. Математическое описание технологических процес­сов и аппаратов

11.1. Общие математические модели реакторов и других техно­логических узлов и оборудования, доведенные до возможности их прак­тического использования для расчета промышленных реакторов, осно­ванные на экспериментальных данных. Рекомендации по выбору опти­мальных моделей реакторов и другого оборудования, и представление технических проектов на оригинальные аппараты и узлы.

11.2. Уравнения для расчета фазовых равновесий в системах пар-жидкость и жидкость-жидкость.

Раздел 12. Данные для расчета, конструирования и выбора ос­новного промышленного технологического оборудования и защиты строительных конструкций

12.1. Рекомендации по выбору конструкционных материалов для основного технологического оборудования на основании эксперимен­тальной проверки их в реальных средах и рекомендуемых режимных параметрах. Рекомендации по выбору материалов для трубопроводов, арматуры и прокладок по всей технологической схеме производства.

Рекомендации по типу аппаратуры, уплотнению фланцевых со­единений, материалам сальниковых набивок, смазочным маслам, уп­лотняющим жидкостям для трубопроводов и арматуры.

12.2. Виды и скорости коррозии рекомендуемых конструкцион­ных материалов в соответствующих средах.

12.3. Рекомендации и требования для конструирования и подбора основного технологического оборудования, которые должны базиро­ваться на результатах проверки на опытных установках рекомендуемых конструкций оборудования.

12.31. Для реакционных процессов: съем с единицы объема, съем с единицы веса катализатора, время контакта реагирующих веществ, объемные и линейные скорости, величина сопротивления слоя катали­затора при рекомендуемых условиях процесса, тип перемешивающего устройства, интенсивность перемешивания и т. д. Сведения об ингиби­торах процесса.

12.32. Для процессов фильтрации, сушки, кристаллизации, раз­мола, смешения, дозировки.

Рекомендации по выбору оборудования должны базироваться на результатах экспериментальной проверки аналогичных опытных образ­цов оборудования на конкретных средах. Экспериментально должны быть определены: удельная производительность, типы фильтрующих тканей, способы их регенерации, методы расчета промышленных агре­гатов, составы до и после перечисленных процессов.

Результаты экспериментов и рекомендации по выбору вышепере­численного должны быть согласованы с НИИХИММАШем до выдачи исходных данных для проектирования проектной организации.

12.4. Рекомендации по защите строительных конструкций от кор­розионного и растворяющего действия новых продуктов, по которым такие данные отсутствуют. Рекомендации по коррозионной защите обо­рудования и труб (по всем отделениям и участкам).

12.5. Рекомендации по применению оригинальных аппаратов. Технические проекты таких аппаратов, аналогия с аппаратами, испы­танными на производстве. Стоимость этих аппаратов, режим работы с учетом всех ремонтов, рекомендации по обслуживанию.

Раздел 13. Рекомендации для проектирования автоматизации производства

13.1. Перечень параметров, подлежащих контролю. Рекомендуе­мые точки и схемы автоматического регулирования.

13.2. Перечень параметров контроля качества с указанием мест отбора проб и методик для автоматического контроля и регулирования с использованием автоматических анализаторов на потоке. Рекомендации по автоматическим пробоотборникам.

13.3. Рекомендации по применению автоматического управления производством (АСУП) с использованием ЭВМ.

Раздел 14. Аналитический контроль производства

14.1. Перечень точек отбора проб для анализа, периодичность анализов.

14.2. Перечень методик анализов с указанием ГОСТов и инст­рукций. Прилагаются вновь разработанные методики анализов.

14.3. Рекомендации по выбору пробоотборных устройств.

14.4. Трудоемкость отдельных аналитических операций.

14.5. Рекомендации специального лабораторного оборудования, в том числе для автоматического анализа, с указанием марок. Особые требования, которые должны быть учтены при проектировании цеховой лаборатории.

Раздел 15. Методы и технологические параметры очистки хи­мически и механически загрязненных сточных вод, обезврежива­ния газовых выбросов и ликвидации вредных отходов

15.1. Количество и состав химически и механически загрязнен­ных сточных вод по отдельным стадиям и узлам производства (на еди­ницу исходного сырья или товарного продукта), периодичность сброса.

15.2. Технология первичной (локальной) очистки химически и ме­ханически загрязненных сточных вод, обеспечивающая возможность их повторного использования для технологических целей или окончатель­ного обезвреживания на централизованных биологических очистных со­оружениях, параметры процесса очистки, технологическая схема с нане­сенными данными по составам и количествам материальных потоков, характеристика и удельный расход реагентов. Рекомендации по перера­ботке и утилизации осадков. Показать химизм очистки сточных вод.

15.3. Количество и состав газовых выбросов в атмосферу в мес­тах их образования (на единицу исходного сырья или товарного продук­та). Технология обезвреживания газовых выбросов. Эффективность очистки. Характеристика реагентов и их удельный расход.

15.4. Рекомендации по получению товарной продукции из (или с помощью) сточных вод и газовых выбросов.

15.5. Методы контроля содержания вредных исходных, проме­жуточных и конечных продуктов в воздухе производственных помеще­ний и в атмосферном воздухе.

Раздел 16. Мероприятия по технике безопасности, промсани - тарии и противопожарной профилактике

16.1. Перечень наиболее опасных мест в технологической схеме производства при отклонениях от нормального технологического режи­ма (какие отклонения), а также возможные последствия этих отклоне­ний. Профилактика и мероприятия в случае допущения отклонений от нормального режима производства.

16.2. Возможные источники выделения вредностей, рекоменда­ции по обеспечению полной герметичности оборудования, методы уда­ления вредных выделений, рекомендуемые методы очистки и дегазации аппаратуры, трубопроводов, строительных конструкций, способы обез­вреживания продуктов очистки.

16.3. Места возможных источников шумов и вибрации по техно­логическим причинам и методы их устранения или снижения до допус­тимых норм.

16.4. Способы обезвреживания токсичных, взрыво - и пожаро­опасных продуктов в случаях аварий и разливов применительно к кон­кретным веществам.

16.05 Токсикологическая характеристика веществ (исходных, про­межуточных и конечных), имеющихся в производстве, сведения о ха­рактере воздействия их на организм человека.

Примечание. Перечисленные данные приводятся в случае их отсутст­вия в справочной литературе, для имеющихся указывается источник. Меро­приятия по оказанию первой доврачебной помощи пострадавшему примени­тельно к каждому веществу в отдельности. Средства, которыми следует осна­стить производство для самопомощи (раковины самопомощи, специальные души и др.). Отношение продуктов к категориям сильно действующих ядови­тых веществ.

16.6. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных ве­ществ в рабочей зоне, в воздухе населенных мест, в водоемах, утвер­жденные санитарными органами (для продуктов исходных, промежу­точных и конечных). Для вредных веществ, предельно допустимые кон­центрации которых не утверждены - временные ПДК, установленные Минздравом. Рекомендации по способам дегазации, стирке и частоте соответствующей обработки спецодежды, количеству и типу моющих средств, по очистке сточных вод после обработки спецодежды. Реко­мендации по способам и средствам обезвреживания строительных кон­струкций и оборудования с указанием использования или обезврежива­ния отходов после дегазации.

16.7. Рекомендация по индивидуальным средствам защиты (оде­жда, обувь, противогазы и др.) работающих с новыми продуктами, при­менительно к каждому из них в отдельности. Методы дегазации и стир­ки спецодежды, частота стирки.

16.8. Допустимые содержания кислорода и др. примесей в транс­портирующем газе. Мероприятия по предупреждению образования взрывоопасных смесей газов, паров, пыли в оборудовании и трубопро­водах при всех режимах работы, пусках и остановках оборудования.

16.9. Рекомендации по местам в технологической схеме устрой­ства блокировок и допустимое время для их срабатывания. Перечень огнегасящих средств, рекомендации по пожаротушению, согласованные с ВНИИПО МВД России. Виды пожаротушения (ручное, автоматиче­ское), методы включения автоматического пожаротушения.

16.10. Пожаро-, взрывоопасные и пирофорные свойства веществ, встречающихся в производстве: пределы взрываемости, склонность к самовозгоранию, максимальное давление взрыва. Указанные величины должны быть определены для всех агрегатных состояний веществ, а также смесей, встречающихся в производстве. Рекомендации по приме­нению известных взрывоподавляющих устройств. Категории и группы применяемых взрывоопасных веществ. Рекомендуемые средства пожа­ротушения применительно к каждому продукту. Наличие мест в произ­водстве, где обязательно следует предусмотреть автоматическое пожа­ротушение.

16.11. Сведения о вредных веществах, образующихся при воз­можном пожаре, и методы их обезвреживания.

16.12. Рекомендации по продолжительности рабочего дня в зави­симости от степени вредности условий труда. Допустимость труда женщин. Рекомендации по медицинскому обследованию трудящихся. Наличие особо вредных процессов, где работающим должен быть пре­доставлен дополнительный отпуск и специальное питание.

16.13. Рекомендации по безопасным методам и точкам отбора проб.

16.14. Рекомендации по защите от накопления и разрядов статиче­ского электричества по веществам, не отраженным в справочной норма­тивной литературе.

Раздел 17. Указатель отчетов и рекомендуемой литературы по рассматриваемой технологии производства

17.1. Перечень отчетов о работе опытных и полузаводских уста­новок.

17.2. Перечень книг и статей в периодических изданиях, осве­щающих вопросы данной технологии.