Введение. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Дніпропетровський національний університет

Ім. Олеся Гончара

Е.О.Спорягін

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК ДО ВИВЧЕННЯ

КУРСУ «ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

ХІМІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ»

Дніпропетровськ

РВВ ДНУ

	Рецензенти:	канд. хім. наук, доц. О.В.Черваков
	канд. хім. наук. доц. В.С.Коваленко
C 73	Спорягін, Е.О. Навчальний посібник до вивчення курсу «Основи проектування хімічних виробництв» [Текст]/ Е.О. Спорягін,– Д.: РВВ ДНУ, 2012.–с.
УДК 66 ББК 65.304.17075 Основы проектирования химических производств: Рассмотрены основные принципы и этапы архитектурно-строительного и технологического проектирования химических производств с разработкой технологической схемы, материальными и тепловыми расчетами, механическим расчетом и подбором стандартного оборудования. Учебник предназначен для студентов очного и заочного обучения химических специальностей вузов и факультетов, а также может быть использован инженерно-техническими работниками химической промышленности.

	Темплан 2012, поз.
	Навчальне видання
	Едуард Олексійович Спорягін

Навчальний посібник до вивчення

Курсу «Основи проектування хімічних виробництв»

Редактор А.Я.Пащенко

Техредактор Л.П.Замятіна

Коректор А.А.Гриженко

Підписано до друку. Формат 60x84/16. Папір друкарський. Друк плоский. Ум. друк. арк.. Обл.-вид. арк. Ум. фарбовідб. Тираж 100 пр. Зам. №.
РВВ ДНУ, просп. Гагаріна,72, м. Дніпропетровськ, 49010.
Друкарня ДНУ, вул. Наукова,5, м. Дніпропетровськ, 49050
	© Спорягін Е.О.,

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 7

1.1 Перспективный план и технико-экономическое обоснование 9

1.2 Задание на проектирование 10

1.3 Выбор района размещения предприятия и площадки строительства 10

1.4 Основные принципы проектирования зданий и сооружений

химической промышленности 13

1.5 Разработка проектной документации по охране окружающей среды 15

1.5.1 Экологическое прогнозирование 15

1.5.2 Разработка прогноза загрязнения воздуха 16

1.5.3 Прогнозирование состояния поверхностных и подземных вод 18

1.5.4 Прогноз воздействия объекта при возможных авариях 18

1.6 Технологический процесс как основа промышленного проектирования 20

1.7 Генеральный план химических предприятий 25

1.8 Типы промышленных зданий 29

1.8.1 Основные элементы конструкции производственных зданий и их

назначение 29

1.8.2 Одноэтажные промышленные здания 34

1.8.3 Многоэтажные здания 35

1.8.4 Вспомогательные здания и помещения химических предприятий 38

1.8.5 Склады промышленных предприятий 39

1.9 Инженерные сооружения 40

1.10 Специальные вопросы проектирования химических предприятий 53

Глава 2 СОСТАВ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ОСНОВНЫЕ СТАДИИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ПРЕДПРИЯТИЙ

ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 59

2.1 Основные стадии проектирования химических производств и

оборудования 59

2.2 Виды конструкторских документов 61

2.3 Содержание разделов исходных данных для проектирования

промышленного химического производства 62

2.4 Проектирование в системе подготовки инженера химика-технолога 74

2.4.1 Курсовое проектирование 75

2.4.2 Дипломное проектирование 76

Глава 3 СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 78

3.1 История развития САПР 78

3.2 Основные принципы создания САПР 79

3.3 Применение ЭВМ для автоматизации процесса проектирования 82

3.4 Автоматическое изготовление чертежей 85

3.5 Основные преимущества автоматизации проектирования 86

3.6 Основные требования к САПР 86

3.7 Связь САПР с производством, расширение области применения 88

Глава 4 ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ 90

4.1 Проектно-сметная документация 90

4.2 Технико-экономическое обоснование проекта 91

4.2.1 Исходные положения 91

4.2.2 Обоснование способа производства химическойпродукции 92

4.2.3 Экономика строительства предприятия и производства продукции 92

Глава 5 ВЫБОР И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

ПРОИЗВОДСТВА 96

5.1 Общие положения 96

5.2 Последовательность разработки технологической схемы 96

5.3 Принципиальная технологическая схема 100

5.4 Размещение технологического оборудования 103

Глава 6 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ 104

6.1 Основные типы химических реакторов 105

6.2 Химические факторы, влияющие на выбор реактора 109

6.2.1 Реакции расщепления 109

6.2.2 Реакции полимеризации 112

6.2.3 Параллельные реакции 114

6.2.4 Комбинация реактора смешения с реактором вытеснения 115

6.3 Эскизная конструктивная разработка основной химической

аппаратуры 117

6.3.1 Общие положения 117

6.3.2. Реакторы 118

6.4 Оптимизация процессов химической технологии 120

Глава 7 УРАВНЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ТЕХНОЛОГИ-

ЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 121

7.1 Стехиометрические расчеты 121

7.2 Общее уравнение баланса массы 124

7.3 Практический материальный баланс 127

7.4 Физико-химические основы технологического процесса 131

Глава 8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНОЙ И

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ 132

8.1 Общие положения 132

8.2 Расчет объемов реакторов 133

8.2.1 Основные положения химической кинетики 133

8.2.2 Расчет идеальных реакторов 136

8.3 Определение объемов аппарата 137

Глава 9 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 141

9.1 Общее уравнение баланса энергии 141

9.2 Практический тепловой баланс 143

9.3 Теплообмен в реакторах 149

9.4 Расчет энтальпий и теплоемкостей 153

9.5 Расчет реактора периодического действия 157

9.6 Степень термодинамического совершенства технологических

процессов 159

Глава 10 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 166

10.1 Расчет диаметра трубопровода 166

10.2 Расчет гидравлических сопротивлений в трубопроводе 167

10.3 Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников 170

10 4 Подбор насосов 172

Глава 11 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 175

11.1 Расчет сварных химических аппаратов 175

11.1.1 Основные расчетные параметры 176

11.1.2 Расчет на механическую прочность 177

11.1.3 Требования к конструированию 179

11.1.4 Расчет цилиндрических обечаек 180

11.1.5 Расчет крышек и днищ 181

11.1.6. Подбор стандартных элементов 183

11.2. Расчет толстостенных аппаратов 185

Глава 12 КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ХИМИЧЕСКОМ

МАШИНОСТРОЕНИИ 192

12.1 Виды конструкционных материалов 193

12.2 Коррозия металлов и сплавов 200

12.2.1 Виды коррозии 201

12.2.2 Виды коррозионных разрушений 202

12.2.3 Способы борьбы с коррозией 202

12.3 Влияние материала на конструкцию аппарата и способ его

изготовления 205

12.3.1 Конструкционные особенности аппаратов из высоколегированных

сталей 206

12.3.2 Конструктивные особенности эмалированных аппаратов 209

12.3.3 Конструктивные особенности аппаратов из цветных металлов 209

12.3.4 Конструктивные особенности аппаратов из пластмасс 211

Глава 13 ОФОРМЛЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ХИМИЧЕСКОЙ

АППАРАТУРЫ 211

13.1 Оформление поверхности теплообмена 211

13.2 Перемешивающие устройства 237

13.3 Уплотнения вращающихся деталей 222

Глава 14 ТРУБОПРОВОДЫ И ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА 224

Глава 15 ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ

ЗАВОДОВ 231

15.1 Виды вспомогательного оборудования 231

15.2 Транспортные средства 243

15.2.1 Классификация транспортных средств для твердых материалов 244

15.2.2 Машины для транспортировки жидкостей и газов 246

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 248

Додаток А 251

ВВЕДЕНИЕ

В условиях современного химического производства инженеру химику-технологу приходится решать сложные задачи, связанные с проектированием и эксплуатацией технологических процессов и оборудования, в которые входит систематизация и обобщение знаний, полученных при изучении общеинженерных и специальных дисциплин, а также приобретение навыков самостоятельной работы с технической и справочной литературой.

Основной целью учебного пособия является расширение и систематизация знаний будущих специалистов в области проектирования химических предприятий, отдельных цехов, технологических процессов и оборудования.

В первой главе рассмотрены основные стадии архитектурно - строительного проектирования химических производств, включая разработку генеральных планов, выбор типа зданий и инженерных сооружений, складского хозяйства и общественно-административных центров. Кроме того, рассмотрены вопросы специального проектирования (отопление, вентиляция, условия противопожарной безопасности и др.), которые имеют большое значение при эксплуатации химических производств.

Приведено содержание разделов исходных данных для проектирования, которые являются основным документом при разработке проекта, приведены примеры состава исходных данных для проектирования типового химического оборудования.

Третья глава посвящена одному из перспективных направлений в области проектирования химических производств, каким является автоматизация процессов проектирования (САПР), основанная на физическом и математическом моделировании, а также на системном подходе к исследованию химико-технологических процессов. Эта часть содержит материалы, которые знакомят с целями и основными принципами создания и функционирования САПР. Знание этих принципов необходимо специалистам-технологам, так как совместно с программистами они должны быть ведущей силой при создании системы автоматизированного проектирования.

В учебном пособии рассмотрены основные этапы проектирования химических производств. Даны общие и конкретные методики материальных, тепловых, технологических, гидравлических и механических расчетов.