Проектирование процессов в химической инженерии
В химической инженерии проектирование процесса — это выбор и последовательность единиц для желаемого физического и/или химического преобразования материалов. Проектирование процесса является центральным в химической инженерии, и его можно считать вершиной этой области, объединяющей все ее компоненты.
Проектирование процесса может быть проектированием новых объектов или модификацией или расширением существующих объектов. Проектирование начинается на концептуальном уровне и в конечном итоге заканчивается в форме планов изготовления и строительства.
Проектирование процесса отличается от проектирования оборудования, которое по духу ближе к проектированию единичных операций. Процессы часто включают в себя множество единичных операций .
Документация
Документы по проектированию процессов служат для определения проекта и гарантируют, что компоненты проекта соответствуют друг другу. Они полезны для передачи идей и планов другим инженерам, участвующим в проектировании, внешним регулирующим органам, поставщикам оборудования и строительным подрядчикам.
В порядке возрастания детализации документы по проектированию процесса включают в себя:
- Блок-схемы потоков (БФП): очень простые схемы, состоящие из прямоугольников и линий, обозначающих основные потоки материалов или энергии.
- Диаграммы технологического потока (PFD): Обычно более сложные диаграммы основных операций блока, а также линий потока. Они обычно включают материальный баланс, а иногда и энергетический баланс, показывающий типичные или проектные скорости потока, составы потока, а также давления и температуры потока и оборудования. Это ключевой документ в проектировании процесса. [1]
- Схемы трубопроводов и КИП (P&ID): Схемы, показывающие каждый трубопровод с классом труб (углеродистая сталь или нержавеющая сталь) и размером трубы (диаметром). Они также показывают клапаны вместе с расположением КИП и схемами управления процессом .
- Технические характеристики : Письменные требования к проектированию всех основных единиц оборудования.
Проектировщики процессов обычно пишут руководства по эксплуатации о том, как запускать, эксплуатировать и останавливать процесс. Они также часто разрабатывают планы действий на случай аварии и прогнозы работы процесса на окружающую среду.
Документы сохраняются после строительства технологического объекта для использования эксплуатационным персоналом. Документы также полезны при планировании модификаций объекта.
Основным методом разработки технологических документов является построение схем технологического процесса .
Соображения по дизайну
Концептуализация и рассмотрение проекта могут начинаться после того, как будут определены цели и выявлены ограничения.
Цели , которые может преследовать проект, включают:
Ограничения включают в себя:
- Капитальные затраты: инвестиции, необходимые для реализации проекта, включая стоимость нового оборудования и утилизацию устаревшего оборудования.
- Доступное пространство: площадь земли или помещения в здании для размещения нового или модифицированного оборудования.
- Проблемы безопасности : риск несчастных случаев, связанный с опасными материалами.
- Воздействие на окружающую среду и прогнозируемые сбросы , выбросы и образование отходов.
- Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Другие факторы, которые могут учитывать дизайнеры:
Источники информации о дизайне
Проектировщики обычно не начинают с нуля, особенно в случае сложных проектов. Часто у инженеров есть данные пилотных установок или данные с полномасштабных действующих объектов. Другие источники информации включают фирменные критерии проектирования, предоставленные лицензиарами процесса, опубликованные научные данные, лабораторные эксперименты и поставщики сырья и коммунальных услуг.
Процесс проектирования
Проектирование начинается с синтеза процесса — выбора технологии и комбинаций промышленных единиц для достижения целей. Более детальное проектирование продолжается по мере того, как другие инженеры и заинтересованные стороны подписывают каждый этап: от концептуального до детального проектирования.
Программное обеспечение для моделирования часто используется инженерами-конструкторами. Моделирование может выявить слабые места в проектах и позволить инженерам выбирать лучшие альтернативы. Однако инженеры по-прежнему полагаются на эвристику, интуицию и опыт при проектировании процесса. Человеческое творчество является элементом сложных проектов.
Смотрите также
Рекомендуемые книги по химическому машиностроению
- Синнотт и Таулер (2009). Проектирование химической инженерии: принципы, практика и экономика проектирования предприятий и процессов (5-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0750685511.
- Ullmann's (2004). Химическая инженерия и проектирование предприятий . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31111-8.
- Моран, Шон (2015). Прикладное руководство по проектированию процессов и установок (1-е изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0128002421.
- Моран, Шон (2016). Планировка технологического завода (2-е изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0128033555.
- Питер, Фрэнк (2008). Проектирование технологических установок . Wiley. ISBN 9783527313136.
- Кистер, Генри З. (1992). Проектирование дистилляции (1-е изд.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
- Перри, Роберт Х. и Грин, Дон В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.
- Bird, RB , Stewart, WE и Lightfoot, EN (август 2001 г.). Явления переноса (второе издание). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-41077-2.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - МакКейб, У., Смит, Дж. и Харриотт, П. (2004). Unit Operations of Chemical Engineering (7-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-07-284823-5.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - Seader, JD & Henley, Ernest J. (1998). Принципы процесса разделения . Нью-Йорк: Wiley. ISBN 0-471-58626-9.
- Chopey, Nicholas P. (2004). Справочник по химическим инженерным расчетам (3-е изд.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-136262-2.
- Химмельбау, Дэвид М. (1996). Основные принципы и расчеты в химической инженерии (6-е изд.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-305798-4.
- Редакторы: Жаклин И. Крошвиц и Арза Зайдель (2004). Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера (5-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0.
- King, CJ (1980). Процессы разделения (2-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-07-034612-7.
- Peters, MS & Timmerhaus KD (1991). Проектирование и экономика предприятий для инженеров-химиков (4-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-07-100871-3.
- JM Smith, HC Van Ness и MM Abott (2001). Введение в термодинамику химической инженерии (6-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-07-240296-2.
Ссылки
- ^ Синнотт, РК (2005). Химическая инженерия Коулсона и Ричардсона (4-е изд.). Амстердам Париж: Elsevier Butterworth-Heinemann. стр. 133. ISBN 978-0-7506-6538-4.
Внешние ссылки
- Открытый учебник по проектированию химических процессов (Северо-Западный университет, Фэнци Ю )
- Общая структура синтеза, интеграции и интенсификации процессов (OSTI / Техасский университет A&M)
