ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Проектирования

Промышленные здания и сооружения должны быть запроектиро­ваны с точным учетом требований наиболее эффективного технологи­ческого процесса.

При составлении проекта промышленного предприятия необхо­димо определить типы и размеры зданий, их требуемые площади, чис­ленность рабочих, количество и типы оборудования, требуемое для предприятия количество сырья, материалов, энергии и топлива. Необ­ходимо также разработать план предприятия и внутреннюю планировку цехов. Все эти задачи решаются на основе данных принятого техноло­гического процесса производства. Поэтому, приступая к проектирова­нию промышленного здания, необходимо прежде всего изучить техно­логический процесс данного производства.

Основой для архитектурно-строительной разработки проекта слу­жит технологическая производственная схема, которая представляет со­бой графическое изображение функциональной зависимости между от­дельными производственными процессами, осуществляемыми в данном цехе. Например, на рис. 1.6 представлена схема производства серной кислоты контактным способом, который включает три стадии после обжига колчедана:

• очистку газа от вредных для катализатора примесей;

• контактное окисление сернистого ангидрида в серный;

• абсорбцию серного ангидрида серной кислотой.

Внимательное изучение технологической схемы функциональной

связи помещений дает возможность установить рациональную последо­вательность расположения отделений и помещений цеха, и эта схема является исходной базой для проектирования плана здания. Процесс очистки газов и получения кислоты на заводах протекает в промывном и сушильно-абсорбционном отделениях. Основное оборудование этих отделений (электрофильтры, промывные и сушильно-абсорбционные башни) устанавливают на отметке 7... 8 м над уровнем пола.

Электрофильтры, промывные и сушильно-абсорбционные башни имеют вертикальный технологический процесс и обслуживаются с площадок на разных уровнях. Оборудование размещают обычно на от­крытом воздухе. Для укрепления технологического оборудования уст­раивают железобетонные постаменты (этажерки). Сетка колонн поста­ментов - 6 х 6 м.

Оборудование можно устанавливать на отдельные постаменты для независимой осадки фундаментов. Пространство под постаментами используют для установки насосов, сборников кислоты, подсобных по­мещений, трансформаторных подстанций, ремонтных мастерских, бы­товых помещений (рис. 1.7).

Предприятия химической и нефтехимической промышленности применяют химическую технологию и выпускают продукцию следую­щих классов:

• продукцию неорганической химии и горно-химическое сырье;

• полимеры, пластические массы, химические волокна;

• лакокрасочные материалы;

• синтетические красители и органические продукты;

• продукты органического синтеза (нефтехимия, коксохимия, лесохимия);

• химические реактивы и особо чистые вещества;

• медикаменты и химико-фармацевтические изделия;

• резинотехнические и асбестовые изделия.

Технологическое оборудование - определяющий элемент за­стройки большинства химических и нефтехимических предприятий. Его можно разделить на 5 групп (рис. L.8):

• машинное оборудование (насосы, компрессоры, воздуходувки, холодильные машины и др.);

• аппараты, в которых осуществляются химические процессы (реакторы);

• аппараты, в которых осуществляются массообменные процес­сы - колонны;

• емкости;

• теплообменники.

Машинное оборудование размещается, как правило, в отапливае­мых зданиях, в то время как условия эксплуатации колонного оборудо­вания позволяют устанавливать его на открытых площадках, этажерках, специальных постаментах, а особо крупное - на собственных фунда­ментах; только в редких случаях в суровых климатических условиях часть такого оборудования нуждается в укрытиях.

Вынос технологического оборудования из отапливаемых помеще­ний на открытые площадки-этажерки и под навесы - одна из важней­ших тенденций в строительстве химических объектов.

Увеличение производительности аппаратов оказывает существен­ное влияние на снижение удельного расхода территории и капитальных затрат. Это позволяет установить насосы, компрессоры и др. машины порознь, открыто, приблизив их к основному технологическому обору­дованию, и соответственно уменьшить протяженность коммуникаций.

На рис. 1.9 и 1.10 показаны наиболее распространенные виды про­странственных форм основного и вспомогательного оборудования и возможные схемы их компоновки.

Анализ процессов, номенклатуры применяемого оборудования, а также принципов его комбинирования показывает, что в химической технологии определилась система структурных единиц, каждая из кото­рых - составная часть более крупной и может функционировать само­стоятельно.

Структурные уровни организации химического и нефтехимиче­ского предприятия показаны на рис. 1.11. Использование этого принци­па в планировке позволяет разрабатывать на основе определенного мо­дуля пространственные структуры, которые пригодны для построения системы любой сложности, а также устанавливать единые принципы компоновки всех ее элементов. Это дает возможность вести разработку даже для самой сложной структуры (например, комбината) последова­тельно, сохраняя на любом уровне единство стиля и в то же время учи­тывая любые конъюнктурные требования.

Система технологических элементов, из которых формируют объ­екты химии, включает аппараты, выполняющие отдельные операции и являющиеся первичными элементами общей технологической структу­ры предприятий. Аппараты, как правило, объединяют в группы и обра-

зуют качественно новую структурную единицу - технологические узлы или агрегаты. В агрегате протекает не один, как в аппарате, а несколько процессов. Сочетание агрегатов быстрого и планомерного освоения производственных мощностей потребовало выделить минимальный комплект технологических установок (дающих, подобно целому, гото­вую продукцию, но в меньших масштабах) в самостоятельную единицу - технологическую линию, образующую следующий уровень организа­ции технологии.

В зависимости от заданной мощности и номенклатуры продуктов несколько технологических линий, функционирующих автономно, ком­плектуют в новую структурную единицу - производство, которая, участ-
вуя в общей программе предприятия по выпуску готовой продукции, в случае необходимости также может функционировать самостоятельно.

Формирование и объединение специализированных химических и нефтехимических предприятий обычно осуществляется автономными технологическими комплексами, в которые входит группа производств, объединенная общим технологическим процессом и имеющая в своем составе необходимые объекты подсобно-производственного и обслужи­вающего назначения.

Каждый автономный технологический комплекс специализирует­ся на выпуске одного или нескольких видов готовой продукции и фор­мируется на основе единичной укрупненной мощности головного про­изводства (например, производство этилена на заводе оргсинтеза).

Состав производств в каждом пусковом комплексе определяется их оптимальным сочетанием на основе переработки основного продук­та. Например, для специализированных азотных заводов установлена следующая номенклатура продукции: аммиачная селитра, карбамид, сложные удобрения, капролактам. На заводах органической химии име­ется широкая номенклатура выпускаемых продуктов (хлор, этилен, ви­нилхлорид и др.).

» ч - здания

**** ицЙ - открытые площадки под оборудование _ легкие неотапливаемые укрытия 3 - отапливаемые укрытия : - автодороги

Рис. 1.11. Уровни организации химического предприятия

Автономные технологические комплексы строятся на базе двух головных производств - хлора и таких органических продуктов, как ацетилен, этилен и др., и могут иметь разнообразные наборы произ­водств.

Автономные технологические комплексы должны по возможно­сти иметь однородную структуру, основанную на оптимальном сочета­нии производств и внутреннем материальном балансе, строго последо­вательном размещении производств в соответствии с технологическим потоком и самостоятельным материально-техническом снабжением.

Схема размещения производственных объектов в пределах авто­номного комплекса должна подчиняться общей закономерности про­цесса переработки сырья, осуществляемого в такой последовательности: подача сырья, производство основных видов полупродуктов, производ­ство готовой продукции, вывоз готовой продукции. Встречаются разно­видности этой схемы.

Так, например, производство карбамида на азотных заводах может быть без стадии получения полупродуктов; производство капролактама и многих хлорорганических продуктов осуществляется на базе двух го­ловных производств. Встречаются схемы, когда поток разделяется на две линии. Однако во всех случаях сохраняется четкая последователь­ность расположения производственных объектов автономного комплек­са, имеющего относительно самостоятельную систему снабжения сырь­ем, водой, паром, электроэнергией, кислородом, сжатым воздухом др.