Проектирование химических заводов
Химический завод является промышленным заводом, который производит (или иным образом обрабатывает) химические вещества, как правило, в больших масштабах. Общая цель химического завода заключается в создании нового материального богатства посредством химической или биологической трансформации и /или разделения материалов. Химические заводы используют специализированное оборудование, агрегаты и технологии в процессе производства. Другие виды установок, такие как полимерные, фармацевтические, пищевые и некоторые заводы по производству напитков, электростанции , нефтеперерабатывающие или другие заводы , заводы по переработке природного газа и биохимические. В оборудовании для очистки воды и сточных вод, а также в средствах контроля загрязнения используется много технологий, которые имеют сходство с технологией химических установок, таких как системы жидкостей и системы химических реакторов. Некоторые считают, что нефтеперерабатывающий завод, фармацевтический или полимерный производитель - это химический завод. Нефтехимические заводы (заводы, использующие химические вещества из нефти в качестве сырья или сырья ) обычно расположены рядом с нефтеперерабатывающим заводом, чтобы минимизировать транспортные расходы на сырье, произведенное на заводе. Специализированные химические и мелкие химические заводы обычно намного меньше в размерах и не так чувствительны к местоположению.
Стоимость проектирования металлургических заводов и других объектов можно посмотреть в разделе "Цены на проектирование" .
Образцы наших проектов промышленных предприятий можно посмотреть в разделе "Образцы проектных работ. Промышленные предприятия." .
Сегодня фундаментальные аспекты (разработка концепции и технологической карты) проектирования химических заводов выполняются инженерами-химиками . Исторически это было не всегда так, и многие химические заводы были построены случайным образом до того, как установилась дисциплина химического машиностроения. Химическая инженерия была впервые основана в Великобритании как профессия, когда в 1887 году в Манчестерском университете Джорджем Дэвисом был проведен первый курс химической инженерии в форме двенадцати лекций, охватывающих различные аспекты промышленной химической практики и проектирования. Как следствие, Джордж Э. Дэвиссчитается первым в мире инженером-химиком. Сегодня химическое машиностроение - это профессия, и те профессиональные инженеры-химики, имеющие опыт, могут получить статус дипломированного инженера в институте с химическим уклоном .
В проектировании установок обычно менее 1% идей для новых проектов становятся коммерческими. Во время этого процесса решения, как правило, исследования затрат используются в качестве первоначального скрининга для устранения нерентабельных проектов. Если процесс кажется прибыльным, то учитываются и другие факторы, такие как безопасность, экологические ограничения, управляемость и т. д. Общая цель при проектировании станции заключается в создании или синтезировании «оптимальных конструкций» в окрестности желаемых ограничений.
Много раз химики исследуют химические реакции или другие химические принципы в лаборатории , обычно в небольших масштабах в эксперименте «периодического типа». Полученная химическая информация затем используется инженерами-химиками, наряду с их собственным опытом, для преобразования в химический процесс и увеличения размера или производительности партии. Как правило, небольшой химический завод, называемый пилотным, строится для предоставления информации о конструкции и эксплуатации до строительства большого завода. Исходя из данных и опыта эксплуатации, полученных на пилотной установке, можно увеличить масштабную установку на более высокую или полную мощность. После определения фундаментальных аспектов проектирования установки инженеры проектировщики механники, проектировщики электрики, архитекторы и констуктора начинают совместную работу с инженерами-химиками, выстаивая здания завода и технологическое оборудование вокруг технологического процесса.
Потоки и системы химических установок или процессов могут быть представлены блок-схемами, которые являются очень упрощенными схемами, или схемами процессов, которые являются несколько более подробными. Потоки и другие трубопроводы показаны в виде линий со стрелками, показывающими обычное направление потока материала. На блок-схемах единицы измерения часто просто отображаются в виде блоков. Схемы технологического процесса могут использовать более подробные символы и отображать насосы, компрессоры и главные клапаны. Вероятные значения или диапазоны скоростей потока материала для различных потоков определяются на основе требуемой производительности установки с использованием расчетов баланса материала. Балансы энергии также делаются на основе теплоты реакции , теплоемкостиожидаемые температуры и давления в различных точках для расчета количества нагрева и охлаждения, необходимых в разных местах, и для определения размеров теплообменников. Конструкция химической установки может быть более подробно показана на схеме трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P & ID), на которой показаны все трубопроводы, трубки, клапаны и контрольно-измерительные приборы, обычно с помощью специальных символов. Отображение полной установки часто сложно в P & ID, поэтому часто в отдельных P & ID показываются только отдельные единицы или конкретные системы жидкостей.
При проектировании установки агрегаты рассчитаны на максимальную мощность, с которой каждый может столкнуться. Аналогично, размеры труб, насосов, компрессоров и сопутствующего оборудования выбираются исходя из пропускной способности, с которой им приходится обращаться. Коммунальные системы , такие как электроэнергия и вода поставка также должны быть включены в конструкции установки. Дополнительные трубопроводные линии для нестандартных или альтернативных рабочих процедур, таких как запуск или остановка установки или агрегата, могут быть включены. Конструкция жидкостных систем обычно включает в себя изолирующие клапаны вокруг различных узлов или частей установки, так что часть установки может быть изолирована в случае такой проблемы, как утечкав блоке. Если используются клапаны с пневматическим или гидравлическим приводом, необходима система линий нагнетания давления к приводам. Любые точки, где могут потребоваться пробы процесса, должны иметь линии отбора проб, клапаны и доступ к ним, включенные в детальный проект. При необходимости должны быть предусмотрены меры по снижению высокого давления или температуры потока пробоотборника, например, включая редукционный клапан или охладитель проб.
Агрегаты и жидкостные системы на заводе, включая все сосуды, трубопроводы, трубопроводы, клапаны, насосы, компрессоры и другое оборудование, должны быть рассчитаны или спроектированы таким образом, чтобы выдерживать весь диапазон давлений, температур и других условий, с которыми они могут столкнуться , включая любые соответствующие факторы безопасности . Все такие агрегаты и оборудование также должны быть проверены на совместимость материалов, чтобы гарантировать, что они могут выдерживать длительное воздействие химических веществ, с которыми они вступают в контакт. Любая закрытая система в установке, которая имеет средства повышения давления, возможно, превышающие номинальные характеристики ее оборудования, такие как отопление, экзотермические реакции или определенные насосы или компрессоры, должна иметь предохранительный клапан соответствующего размера.включены для предотвращения избыточного давления для безопасности. Часто все эти параметры (температуры, давления, расход и т. Д.) Тщательно анализируются в комбинации с помощью анализа Hazop или дерева отказов , чтобы убедиться, что на предприятии нет известного риска серьезной опасности.
В рамках любых ограничений, которым подвергается установка, проектные параметры оптимизируются для обеспечения хороших экономических показателей при обеспечении безопасности и благосостояния персонала и окружающего сообщества. Для обеспечения гибкости установка может быть спроектирована так, чтобы работать в диапазоне, близком к некоторым оптимальным конструктивным параметрам, в случае, если исходное сырье или экономические условия меняются и желательна повторная оптимизация. В более современные времена компьютерное моделирование или другие компьютерные вычисления использовались, чтобы помочь в химическом проектировании завода или оптимизации.
Химические процессы при проектировании химических заводов
Химические заводы используют химические процессы , которые являются детальными методами промышленного масштаба, чтобы преобразовать химикаты сырья в продукты. Один и тот же химический процесс может использоваться более чем на одном химическом заводе, возможно, с разным масштабом мощности на каждом заводе. Кроме того, химический завод на площадке может быть построен для использования более чем одного химического процесса, например, для производства нескольких продуктов.
Химический завод обычно имеет большие емкости или секции, называемые узлами или линиями , которые соединены между собой трубопроводами или другим оборудованием для перемещения материалов, которое может нести потоки материала. Такие материальные потоки могут включать жидкости ( газ или жидкость, переносимые по трубопроводу) или иногда твердые вещества или смеси, такие как суспензии . Общий химический процесс обычно состоит из этапов, называемых единичными операциями, которые происходят в отдельных единицах. Сырье, поступающее в химический процесс или на завод в качестве сырья для преобразования в продукт, обычно называется сырьемили просто кормить . В дополнение к сырью для завода в целом, входной поток материала, который должен быть обработан в конкретной единице, также может рассматриваться как корм для этой единицы. Выходные потоки от завода в целом являются конечными продуктами, и иногда выходные потоки от отдельных единиц могут рассматриваться как промежуточные продукты для их единиц. Однако конечные продукты одного завода могут быть промежуточными химическими веществами, используемыми в качестве сырья на другом заводе для дальнейшей переработки. Например, некоторые продукты с нефтеперерабатывающего завода могут использоваться в качестве сырья на нефтехимических заводах, которые, в свою очередь, могут производить сырье для фармацевтических заводов.
Либо сырье (и), продукт (ы), либо оба могут быть отдельными соединениями или смесями. Часто не стоит разделять компоненты в этих смесях полностью; конкретные уровни чистоты зависят от требований к продукту и экономической эффективности процесса.
Оборудование при проектировании химического завода Фактическая производственная или технологическая часть завода может быть в помещении, на улице или в комбинации этих двух факторов. Это может быть традиционное растение в форме палки или модульное основание . Большие модульные полозья являются особенно впечатляющими инженерными достижениями. Создается модульная рама, включающая все модульное оборудование, необходимое для выполнения той же работы, которую может выполнять традиционная сборочная установка. Тем не менее, модульная рама встроена в конструкционную стальную раму, позволяя отправлять его на место на месте без необходимости его восстановления на месте. Модульная сборка салазок приводит к более высокопроизводительному конечному продукту, так как при установке модульного блока обработки на месте требуется меньше рук, что сводит к минимуму риск неудач. Фактический производственный участок объекта обычно имеет вид промышленной среды. Каски и рабочая обувь обычно носят. Полы и лестницы часто изготавливаются из металлической решетки, и там практически нет отделки. Также могут быть средства контроля загрязнения или очистные сооружения или оборудование. Иногда существующие заводы могут быть расширены или модифицированы в зависимости от изменений экономики, сырья или потребностей продукта. Как и на других производственных объектах, возможна доставкаи прием, и складские помещения . Кроме того, обычно есть определенные другие средства, обычно в помещении, для поддержки производства на площадке.
Хотя некоторые простые анализы проб могут быть выполнены техническими специалистами в районе завода, химический завод обычно имеет лабораторию, где химики анализируют пробы, взятые с завода. Такой анализ может включать химический анализ или определение физических свойств. Анализ проб может включать в себя регулярный контроль качества сырья, поступающего на завод, промежуточных и конечных продуктов для обеспечения соответствия спецификациям качества . Нестандартные образцы могут быть взяты и проанализированы для исследования проблем, связанных с технологическим процессом. Крупная химическая компания часто имеется исследовательская лаборатория для разработки и тестирования продуктов и процессов, где могут быть пилотные установки, но такая лаборатория может быть расположена на площадке, отдельной от производственных установок.
Завод может также иметь мастерскую или ремонтную мастерскую для ремонта или хранения оборудования для технического обслуживания. Также обычно есть несколько служебных помещений для инженеров, менеджмента или администрации, и, возможно, для приема посетителей. Декор там обычно более характерен для офисной среды.
