Часть 2. Классификация процессов и аппаратов химической промышленности. Выбор оборудования

При проектировании новых аппаратов (установок) исходными данными обычно являются производительность; рабочие параметры проводимого процесса и его характеристика; физико-химические свойства перерабаты­ваемых и получаемых продуктов.

Каждый аппарат (машину) проектируют по определенной методике. Обычно проектирование выполняют в такой последо­вательности.

1. Составляют уравнение материального баланса по общему принципу, т. е. с учетом прихода и расхода всех исходных, проме­жуточных и конечных продуктов;

2. Составляют и решают уравнение теплового баланса для аппаратов, в которых технологический процесс сопровождается выделением или поглощением тепла. Уравнение составляют с учетом всех потоков тепла.

3. Выполняют конструктивный расчет аппарата, т. е. опре­деляют его основные размеры и площадь поверхности теплообмена по конкретной для данного типа аппарата методике расчета. Размеры (диаметр, длину, высоту) затем округляют до стандартных значений.

4. Выбирают по ГОСТам, нормалям или каталогам аппарат, имеющий наиболее близкие к расчетным размеры и параметры.

5. Выбирают конструкционные материалы и определяют их механические характеристики при расчетной температуре.

6. Рассчитывают на прочность основные элементы аппарата с учетом их рабочих нагрузок (обечайки, днища, крышки, люки, трубные решетки, фланцевые и резьбовые соединения, укрепле­ния вырезов в стенках и т. д.).

Выбор оборудования производится с учетом физико-химических свойств веществ и потоков, технологических параметров отдель­ных аппаратов и их эффективности. Несмотря на специфику требований этого этапа, в каждом конкретном случае удается сформулировать их в форме, доступной для машинной реализа­ции.

По существу, задача выбора оборудования решается с самого начала разработки технологической схемы уже при выборе спо­соба реализации процесса. Задав конструкцию аппарата, тем самым выбирают семейство аппаратов, отличающихся лишь геометрическими размерами. Гидродинамика потоков внутри аппарата, его эффективность определяются конструкционными особенностями. Поэтому этап выбора оборудования не может рассматриваться обособленно, без оценки гидродинамической обстановки, условий тепломассопереноса, гидравлических рас­четов. Всякий раз при изменении геометрических размеров ап­парата возникает необходимость повторения указанных расче­тов, поскольку меняются параметры, определяющие его эффек­тивность (например, скорость движения фаз, продольное пере­мешивание и т. п.). Основой для выбора оборудования обычно являются ГОСТы, ОСТы или ведомственные нормали, опреде­ляющие стандартные ряды типового оборудования.

В общем случае создание энергосберегающих химических про­изводств ведется по следующим направлениям:

оптимизация существующих производств с целью определе­ния наилучших условий процессов как с точки зрения получения необходимых целевых продуктов, так и энергосбережения;

поиск новых, более совершенных технологических решений при реализации стадий производства, включая введение подсистем рекуперации вторичных энергоресурсов;

применение совмещенных процессов с целью рационального объединения источников и стоков энергии внутри технологи ческой схемы.

Вряд ли следует искать единственный метод (способ) эффективного решения перечисленных задач. Более глубокое понимание и изучение отдельных процессов, совершенствование тexнологии и аппаратурных решений, применение стратегии системного анализа, автоматизация управления отдельными стадиям и производством в целом - все это способствует созданию боле совершенных производств.