ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ЯК ОСНОВА ПРОМИСЛОВОГО ПРОЕКТУВАННЯ
Промислові будинки та споруди мають бути запроектовані з точним урахуванням вимог найефективнішого технологічного процесу.
При складанні проекту промислового підприємства необхідно визначити типи та розміри будівель, їх потрібні площі, чисельність робітників, кількість та типи обладнання, необхідну для підприємства кількість сировини, матеріалів, енергії та палива. Необхідно також розробити план підприємства та внутрішнє планування цехів.
Усі ці завдання вирішуються з урахуванням даних прийнятого технологічного процесу виробництва. Тому, розпочинаючи проектування промислового будинку, необхідно передусім вивчити технологічний процес даного виробництва.
Основою для архітектурно-будівельної розробки проекту служить технологічна виробнича схема, яка є графічним зображенням функціональної залежності між окремими виробничими процесами, що здійснюються в даному цеху. Наприклад, на рис. 1.6 представлена схема виробництва сірчаної кислоти контактним способом, який включає три стадії після випалу колчедану:
- Очищення газу від шкідливих для каталізатора домішок;
- контактне окислення сірчистого ангідриду в сірчаний;
- Абсорбцію сірчаного ангідриду сірчаною кислотою.
Мал. 1.6. Схема виробництва сірчаної кислоти контактним способом:
До 2 - промивні вежі; електрофільтр; 4 - сушильна вежа; 5 компресор; 6 - теплообмінник; 7-контактний апарат; 8
холодильник; 9 - олеумний абсорбер; 10 - моногідратний абсорбер; //-Повітряний холодильник; 12 - збірка;
Уважне вивчення технологічної схеми функціонального зв'язку приміщень дає можливість встановити раціональну послідовність розташування відділень та приміщень цеху, таЦя схема є вихідною базою для проектування плану будівлі. Процес очищення газів та отримання кислоти на заводах протікає у промивному та сушильно-абсорбційному відділеннях. Основне обладнання цих відділень (електрофільтри, нромивні та сушильноабсорбційні вежі) встановлюють на позначці 7-8 м над рівнем підлоги.
Електрофільтри, промивні та сушильно-абсорбційні вежі мають вертикальний технологічний процес та обслуговуються з майданчиків на різних рівнях. Обладнання розміщують зазвичай на свіжому повітрі. Для зміцнення технологічного обладнання влаштовують залізобетонні постаменти (поверхівки). Сітка колон постаментів – 6x6м.
Устаткування можна встановлювати на окремі постаменти для незалежного осідання фундаментів. Простір під постаментами використовують для встановлення насосів, збірників кислоти, підсобних приміщень, трансформаторних підстанцій, ремонтних майстерень, побутових приміщень (рис. 1.7).
Підприємства хімічної та нафтохімічної промисловості застосовують хімічну технологію та випускають продукцію наступних класів:
• продукцію неорганічної хімії та гірничо-хімічну сировину;
• полімери, пластичні маси, хімічні волокна;
• синтетичні барвники та органічні продукти;
• продукти органічного синтезу (нафтохімія, коксохімія, лісохімія);
• хімічні реактиви та особливо чисті речовини;
Характерний тип компонувального рішення
Види апаратів Класи апаратів
Класи процесів Види процесів
160000000000000000' контактний апарат
Кристал дизатор
Дросгель Пробілка млин
О о о о о з ТОВ0600
Проміжне зберігання рідини
Зберігання зріджених газів
Помірне 1 охолодження
Глибоке 1 охолодження1
Мал. 1.8. Процеси та апарати хімічної технології
Машинне обладнання розмішується, як правило, в опалювальних будинках, у той час як умови експлуатації колонного обладнання дозволяють встановлювати його на відкритих майданчиках, на етажерках, спеціальних постаментах, а особливо велике - на власних фундаментах; тільки в окремих випадках у суворих кліматичних умовах частина такого обладнання потребує укриття.
Винесення технологічного обладнання з опалювальних приміщень на відкриті майданчики етажерки та під навіси — одна з найважливіших тенденцій у будівництві хімічних об'єктів.
Збільшення продуктивності апаратів істотно впливає на зниження питомої витрати території та капітальних витрат. Це дозволяє встановити насоси, компресори та ін машини порізно, відкрито, наблизивши їх до основного технологічного обладнання і відповідно зменшити протяжність комунікацій.
На рис. 1.9 та 1.10 показані найбільш поширені види просторових форм основного та допоміжного обладнання та можливі схеми їх компонування.
Аналіз процесів, номенклатури устаткування, що застосовується, а також принципів його комбінування показує, що в хімічній технології визначилася система структурних одиниць, кожна з яких — складова частина більшої і може функціонувати самостійно.
Структурні рівні організації хімічного та нафтохімічного підприємства показані на рис. 1.11. Використання цього принципу в плануванні дозволяє розробляти на основі певного модуля просторові структури, які придатні для побудови будь-якої складності системи, а також встановлювати єдині принципи компонування всіх її елементів. Це дає можливість вести розробку навітьдля найскладнішої структури (наприклад, комбінату) послідовно, зберігаючи будь-якому рівні розробки єдність стилю і водночас, враховуючи будь-які кон'юнктурні вимоги.
Система технологічних елементів, у тому числі формують об'єкти хімії, включає такі одиниці. Апарати виконують окремі операції та є первинними елементами загальної технологічної структури підприємств. Апарати, як правило, об'єднують у групи та утворюють якісно нову структурну одиницю — технологічні вузли чи агрегати. В агрегаті протікає не один, як в апараті, а кілька процесів. Поєднання агрегатів швидкого та планомірного освоєння виробничих потужностей зажадало виділити мінімальний комплект технологічних установок (що дають, подібно до цілого, готову продукцію, але в менших
Мал. 1.10. Схеми компонування технологічного обладнання:
А - колон і реакторів; Б - машинного обладнання; В - теплообмінників;
Р™1»' ЦЦВ1 Відкриті майданчики під обладнання кййгяймйза Легкі укриття, що не опалюються Отоплені укриття. Автодороги
-І. — Естакада ——%л/— Лінія електропередач ——- Залізниці
Мал. 1.11. Рівні організації хімічного підприємства
Масштабах) у самостійну одиницю - технологічну лінію, що утворює наступний рівень організації технології.
Залежно від заданої потужності та номенклатури продуктів кілька технологічних ліній, що функціонують автономно, комплектують у нову структурну одиницю — виробництво, яке, беручи участь у загальній програмі підприємства з випуску готової продукції, у разі потреби також може функціонувати самостійно. Група різних виробництв, що виконує повний технологічний цикл від переробки сировини до випуску товарної продукції,утворює технологічний потік заводу. Декілька технологічних потоків заводу, об'єднаних на основі внутрішнього матеріального балансу, утворюють автономний технологічний комплекс — комбінат, який є найбільшою одиницею в загальній технологічній структурі підприємства. На базі автономних технологічних комплексів – комбінатів – формують промислові вузли, промислові райони, паливно-промислові комплекси та інші виробничі об'єднання.
Формування та об'єднання спеціалізованих хімічних та нафтохімічних підприємств зазвичай здійснюється автономними технологічними комплексами, до яких входить група виробництв, об'єднана загальним технологічним процесом та має у своєму складі необхідні об'єкти підсобно-виробничого та обслуговуючого призначення.
Кожен автономний технологічний комплекс спеціалізується на випуску одного або декількох видів готової продукції та формується на основі одиничної укрупненої потужності головного виробництва (наприклад, виробництво етилену на заводі орг-сингезу).
Склад виробництв у кожному пусковому комплексі визначається їх оптимальним поєднанням з урахуванням переробки основного продукту. Наприклад, для спеціалізованих азотних заводів встановлена наступна номенклатура продукції: аміачна селітра, карбамід, складні добрива, капролактам. На заводах органічної хімії є широка номенклатура продуктів, що випускаються (хлор, етилен, вініл - хлорид та ін). Автономні технологічні комплекси будуються з урахуванням двох головних виробництв — хлору та таких органічних продуктів, як ацетилен, етилен та інших., і може мати різноманітні набори виробництв.
Автономні технологічні комплекси повинні наскільки можна мати однорідну структуру, засновану наоптимальному поєднанні виробництв та внутрішньому матеріальному балансі, суворо послідовному розміщенні виробництв, відповідно до технологічного потоку та самостійного матеріально-технічного постачання.
Схема розміщення виробничих об'єктів у межах автономного комплексу має підпорядковуватися загальній закономірності процесу переробки сировини, що здійснюється у такій послідовності: подача сировини, виробництво основних видів напівпродуктів, виробництво готової продукції, вивіз готової продукції. Трапляються різновиди цієї схеми.
Так, виробництво карбаміду на азотних заводах можливо без стадії отримання напівпродуктів; виробництво капролактаму та багатьох хлорорганічних продуктів здійснюється на базі двох головних виробництв. Трапляються схеми, коли потік поділяється на дві лінії. Однак у всіх випадках зберігається чітка послідовність розташування виробничих об'єктів автономного комплексу, що має відносно самостійну систему постачання сировини, води, пари, електроенергії, кисню, стисненого повітря та ін.