В химической технологии проектирование процесса — это выбор и последовательность операций для желаемого физического и/или химического преобразования материалов. Проектирование процессов занимает центральное место в химической инженерии, и его можно считать вершиной этой области, объединяющей все ее компоненты.
Технологическое проектирование может представлять собой проектирование новых объектов или модификацию или расширение существующих объектов. Проектирование начинается на концептуальном уровне и в конечном итоге заканчивается в виде планов изготовления и строительства.
Проектирование процессов отличается от проектирования оборудования, которое по духу ближе к проектированию единичных операций. Процессы часто включают в себя множество единичных операций .
Документация
Документы по проектированию процесса служат для определения проекта и гарантируют, что компоненты проекта сочетаются друг с другом. Они полезны для передачи идей и планов другим инженерам, участвующим в проектировании, внешним регулирующим органам, поставщикам оборудования и строительным подрядчикам.
Документы по технологическому проектированию в порядке возрастания детализации включают в себя:
- Блок-схемы потоков (BFD): очень простые диаграммы, состоящие из прямоугольников и линий, обозначающих основные потоки материалов или энергии.
- Диаграммы технологических процессов (PFD): обычно более сложные диаграммы основных операций агрегата, а также поточных линий. Обычно они включают материальный баланс, а иногда и энергетический баланс, показывающий типичные или расчетные расходы, составы потоков, а также давление и температуру потока и оборудования.
- Схемы трубопроводов и приборов (P&ID): диаграммы, показывающие каждый трубопровод с классом трубопровода (углеродистая сталь или нержавеющая сталь) и размером трубы (диаметром). На них также показана арматура, расположение приборов и схемы управления технологическим процессом .
- Спецификации : Письменные требования к проектированию всех основных элементов оборудования.
Разработчики процессов обычно пишут инструкции по запуску, эксплуатации и остановке процесса. Они также часто разрабатывают планы аварий и прогнозы воздействия технологических процессов на окружающую среду.
Документы сохраняются после строительства технологического объекта для доступа к ним эксплуатационному персоналу. Документы также полезны, когда планируются модификации объекта.
Основным методом разработки технологических документов является составление технологических схем .
Рекомендации по проектированию
При проектировании любой химической технологической установки необходимо учитывать несколько соображений. Концептуализация и рассмотрение проекта могут начаться после того, как будут определены чистота продукта, выходы и производительность.
Цели , которые дизайн может стремиться включать:
Ограничения включают в себя:
- Капитальные затраты: сумма бюджета или инвестиций для создания сквозного процесса.
- Свободная площадь: площадь земельного участка под строительство завода.
- Проблемы безопасности : рассмотрение анализа риска промышленных аварий или опасных химических веществ.
- Воздействие на окружающую среду и прогнозируемые сбросы и выбросы
- Производство/переработка отходов: управляйте отходами, образующимися как побочный продукт процесса, чтобы не нанести вред окружающей среде.
- Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание: представляют собой переменные затраты на эксплуатацию установки.
Другие факторы, которые могут учитывать дизайнеры:
Источники проектной информации
Дизайнеры обычно не начинают с нуля, особенно для сложных проектов. Часто у инженеров имеются данные пилотной установки или данные полномасштабных действующих объектов. Другие источники информации включают собственные критерии проектирования, предоставленные лицензиарами процесса, опубликованные научные данные, лабораторные эксперименты, а также поставщики сырья и коммунальных услуг.
Процесс проектирования
Проектирование начинается с синтеза процессов – выбора технологии и сочетания промышленных агрегатов для достижения целей. Более детальное проектирование продолжается по мере того, как другие инженеры и заинтересованные стороны подписывают контракты на каждом этапе: от концептуального до детального проектирования.
Программное обеспечение для моделирования часто используется инженерами-конструкторами. Моделирование может выявить слабые места в проектах и позволить инженерам выбрать лучшие альтернативы. Однако инженеры по-прежнему полагаются на эвристику, интуицию и опыт при разработке процесса. Человеческое творчество является элементом сложных проектов.
Смотрите также
Рекомендуемые книги по химической технологии
- Синнотт и Таулер (2009). Химическое инженерное проектирование: принципы, практика и экономика проектирования предприятий и процессов (5-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0750685511.
- Ульмана (2004). Химическая инженерия и проектирование предприятий . Вайли-ВЧ. ISBN 978-3-527-31111-8.
- Моран, Шон (2015). Прикладное руководство по проектированию процессов и предприятий (1-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0128002421.
- Моран, Шон (2016). План технологического завода (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0128033555.
- Питер, Фрэнк (2008). Проектирование технологического завода . Уайли. ISBN 9783527313136.
- Кистер, Генри З. (1992). Проектирование дистилляции (1-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-034909-6.
- Перри, Роберт Х. и Грин, Дон В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-049479-7.
- Бёрд, Р.Б. , Стюарт, М.Е. и Лайтфут, EN (август 2001 г.). Транспортные явления (второе изд.). Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-41077-2.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - Маккейб В., Смит Дж. и Харриотт П. (2004). Единичные операции химического машиностроения (7-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 0-07-284823-5.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - Сидер, Дж. Д. и Хенли, Эрнест Дж. (1998). Принципы процесса разделения . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0-471-58626-9.
- Чопеи, Николас П. (2004). Справочник по химико-технологическим расчетам (3-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-136262-2.
- Химмельбау, Дэвид М. (1996). Основные принципы и расчеты в химической технологии (6-е изд.). Прентис-Холл. ISBN 0-13-305798-4.
- Редакторы: Жаклин И. Крошвиц и Арза Зайдель (2004 г.). Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера (5-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0.
- Кинг, CJ (1980). Процессы разделения (2-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 0-07-034612-7.
- Петерс, М.С. и Тиммерхаус К.Д. (1991). Проектирование предприятий и экономика для инженеров-химиков (4-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 0-07-100871-3.
- Дж. М. Смит, Х. К. Ван Несс и М. М. Эботт (2001). Введение в термодинамику химической технологии (6-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN 0-07-240296-2.
Рекомендации
Внешние ссылки
- Открытый учебник по проектированию химических процессов (Северо-Западный университет, автор Fengqi You )
- Общая основа синтеза, интеграции и интенсификации процессов (OSTI / Техасский университет A&M)
