/
Текст
Я. И. ГРИНБЕРГ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ РАЗРАБОТКА МОНТАЖНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ © ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИИ» МОСКВА 1970
УДК 66.013.5 Г 92 Я. И. Гринберг, Проектирование хими- ческих производств, Изд. «Химия», 1970, стр. 1— 268. В книге приведены сведения, необходимые для раз- работки технической документации проектируемых и реконструируемых установок химической промышлен- ности. Излагается материал, отражающий накопленный опыт монтажной обработки основных узлов технологи- ческих схем, эскизного конструирования нестандарт- ного оборудования и компоновки цехов. Большое внимание уделено вопросам технологии проектирования. Приводятся рекомендации о последо- вательности выполнения отдельных работ и о порядке выдачи заданий на разработку смежных частей проекта. Книга предназначена для инженерно-технических ра- ботников проектных организаций, предприятий хими- ческой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Она может быть полезна также сту- дентам старших курсов вузов при курсовом и диплом- ном проектировании. В книге содержится 104 рисунка и 42 библиографи- ческие ссылки. 329^991 I I 3-14-2 84-70
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие................................................. 5 Глава 1. Разработка технологической схемы производства 7 Постановка задачи..................................... 7 Технологические узлы. Понятие о системах автомати- ческого регулирования................................. 9 Принципы монтажной проработки основных технологи- ческих узлов......................................... 14 Механизация транспортных и погрузочно-разгрузочных работ................................................ 51 Удаление отходов производства........................ 51 Выбор труб для технологических трубопроводов и опре- деление их диаметра.................................. 59 Трубопроводная арматура.............................. 65 Глава 2. Разработка и выбор технологического оборудо- вания ..................................................... 73 Эскизная конструктивная разработка основной химиче- ской аппаратуры ..................................... 73 Емкости.......................................... 76 Теплообменники................................... 89 Колонны . ....................................... 99 Реакторы ....................................... 113 Применение типового оборудования.................. 122 Исходные данные для выбора машинного оборудования 123 Глава 3. Объемно-планировочное решение (компоновка) производства.............................................. 127 Основные требования................................... 127 Характеристика помещений, включаемых в состав про- изводства .......................................... 130 Основные производственные помещения..........130 Вспомогательные производственные помещения . . 137 Обслуживающие помещения......................... 139 Методы компоновки................................... 139 Глава 4. Размещение технологического оборудования . . 158 Общие положения..................................... 158 Принципы группировки................................ 158 Влияние требований ремонта...................... 162 Глава 5. Монтажная проработка............................. 167 Порядок проведения............................. . 167 Трассировка магистральных трубопроводов............. 170 Локальная трубопроводная обВязка . . ............... 176 3
Дефекты трубопроводной обвязки и их предотвращение- 195 Разработка креплений трубопроводов.............. 208 Глава 6. Организация разработки монтажно-технологиче- ской документации . .................................. 216 Технический проект . ............ 218 Организация разработки ......................... 218 Понятие о календарном и сетевом планировании ’ проектных разработок......................... 220 Состав и порядок оформления . . ...........'. 222 Рабочие чертежи ............................... 228 Составление заданий на разработку смежных ча- стей проекта................................... 230 Согласование технической документации смежных частей проекта............................... 248 Монтажно-технологическая схема . ............ 249 Монтажные чертежи............................ 255 Журнал трубопроводов......................... 260 Монтажная инструкция......................... 261 Заглавный лист.............-................. 262 Авторский надзор............................. 263 Литература............................................ 266
ПРЕДИСЛОВИЕ В соответствии с решениями Коммунистической пар- и и Советского правительства в последние годы бур- [ми темпами развивается химическая промышленность, различных районах страны создаются новые мощные омышленные комплексы по производству удобрений, охимикатов, пластических масс, химического волокна многих других видов химической продукции, реконст- ируются и расширяются действующие предприятия. Глубокая химизация всего народного хозяйства ста- одним из основных элементов создания материаль- й базы коммунизма. Одновременно резко повысилась ль проектных организаций и их ответственность за чество своей продукции — проектов строительства, ре- нструкции и расширения химических предприятий, о было отмечено в ряде постановлений Совета Мини- ров СССР («О мерах по дальнейшему улучшению оектно-сметного дела» и др.). Увеличение объема проектных разработок и связан- е с этим привлечение новых кадров проектировщиков ивело к росту потребности в литературе, обобщающей копленный опыт проектирования химических произ- дств. Настоящая работа может явиться некоторым ладом в этой области. Проект химического производства — это комплекс хнической документации, включающий пояснительные писки, расчеты, чертежи, сметы и соответствующий данию на проектирование. Проект выполняется на ос- ве научно-исследовательских данных и опыта эксплуа- ции наиболее передовых действующих заводов. Определяющей частью проекта химического предпри- ия или отдельного производства является механико- хнологичеокая часть, разработка которой включает: 5
выбор метода производства, отвечающего ' конкрет- ным условиям; создание принципиальной и монтажно-технологиче- ской схемы производства; расчет, выбор или разработку необходимого техно- логического оборудования и его рациональное разме- щение; механизацию и автоматизацию всех непрерывных и периодических процессов. По мере решения этих вопросов переходят к осталь- ным частям проекта: архитектурно-строительной, энер- гетической, контроля и автоматики, внешних сетей и коммуникаций и т. д. Материал, изложенный в книге, охватывает две об- ласти проектирования. В первой рассмотрены приемы и методы разработки технологической схемы проектируе- мого производства — излагаются принципы эскизного конструирования технологического оборудования, объем- но-планировочного решения цеха, расстановки оборудо- вания и обвязки его трубопроводами (главы 1, 2, 3, 4, 5), вторая посвящена изучению наиболее рациональных методов создания и оформления технической документа- ции, вопросам координации работы всех участников про- ектирования, а также участию авторов проекта в строи- тельстве, наладке и пуске нового химического производ- ства (глава 6).
ГЛАЙА 1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Задача создания технологической схемы нового гмического производства состоит в разработке ком- 1екса взаимосвязанных процессов, обеспечивающих яработку требуемых продуктов нужного качества при инимальных капитальных затратах и эксплуатацион- >ix расходах, иначе говоря, при минимальной себестои- эсти. Взаимосвязь отдельных процессов, возможность мнения одной и той же проблемы различными путями, юбходимость не только технического, но и экономиче- гого решения обусловливают участие специалистов 1зных профилей (химиков, механиков, специалистов по соматизации, экономистов) в разработке технологиче- :ой схемы процесса. Разработка технологической схемы включает: сравнительный анализ и обоснование выбранного ме- >да производства в соответствии с конкретными усло- жни; । определение основных и вспомогательных физико- шических процессов и их последовательности; аппаратурное оформление технологического процесса; решение вопроса о способах приема сырья и выда- I готовой продукции; определение путей и методов удаления отходов произ- >дства; механизацию и автоматизацию всех непрерывных и фиодических процессов; обеспечение техники безопасности и охраны труда; составление перспективных планов расширения про- :водства; определение диаметров технологических трубопрово- >в и выбор труб; выбор трубопроводной арматуры. 7
Газ топливный Пар Сырье _ © Процесс №1 Промежуточный проедет (?) Процесс №? Промежуточный продукт @ Процесс ~1 Целевой Х^радцкт © Мокрый вспомогательный материал _ Процесс_______ №3 Вова Регенерированный вспомогательный^) материал Материал вспомогательный Примечания Наименование Состав отдельных потоков, вес. °/о Баланс процесса №1 ,кг!ч Ввод Вывод 0 (У) (У) © 0 Вода Пар 0 Сумма Сунма Компонент а 10 24 13 65 55 14 — — 7 15 15 15 Компонент в 30 11 13 25 20 6 — 1 1 7 1 Вода — 42 74 10 2 — 20 — 6 26 26 26 Материал вспо- могательный 23 — Пар — 23 — — — — —— 15 — 15 15 15 Итого 100 100 100 100 100 20 20 15 . в 63 63 63 7. номера основных тех- нологических потоков 2 Число рабочих часов - 8000 ч/год 3 Продолжительность цикла процесса №2-8 ч Проиэвовство.. мощностью .. т/год Схема материальных и энергетических потоков Рис. 1. Схема материальных и энергетических потоков производства.
Разработка проекта химического производства начи- ается со сравнительного анализа данных, полученных г научно-исследовательских организаций, и задания на роектирование. Такое сравнение позволяет выбрать етод получения целевого продукта, наиболе/полно от- ечающий конкретным условиям задания на проектиро- ание, и определить основные экономические показатели роизводства и ориентировочную себестоимость продук- ии. Изучается также потребность народного хозяйства целевом продукте и определяется оптимальная мощ- ость проектируемой установки. Затем рассматриваются собенности различных технологических методов. Выяс- яется вопрос об источниках сырья, энергетических редствах, возможности использования промежуточных родуктов, путях удаления отходов производства. Методы сравниваются по потребности в кадрах, по озможности автоматизации технологических процессов, о их простоте и безопасности, по степени отработки в абораторных и производственных условиях. Выбрав определенный метод, уточняют количество сновных и вспомогательных операций (процессов) и их ехнологическую последовательность. Результаты изоб- 1ажают графически: отдельные процессы обозначают (рямоугольниками или кружками, пути перемещения [атериалов—сплошными линиями различной толщи- :ы. Каждому процессу и технологической линии при- паивается номер; весь чертеж носит название схемы штериальных и энергетических потоков производства образец см. на рис. 1). ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Принципиальная технологическая схема дает об- цее представление о характере проектируемого произ- юдства. На следующем этапе проектирования детально грорабатываются отдельные узлы схемы. Это один из <ажнейших моментов проектирования, во многом опре- хеляющий технический уровейь и качество всего проекта. Несмотря на многообразие продукции химических тредприятий, для производства всего ее ассортимента хостаточно сравнительно небольшого числа типов хими- хесиих и физических процессов: 9
химические процессы, такие, как хлорирование, нит- рование, гидратация и другие, осуществляемые в реак- ционных аппаратах различного типа; процессы массообмена — ректификация, перегонка, абсорбция, проводимые преимущественно в аппаратах колонного типа; гидромеханические процессы — отстаивание, центри- фугирование, фильтрование, протекающие в различных отстойниках, центрифугах, фильтрах; процессы теплообмена — подогрев и охлаждение — проводимые в кожухотрубчатых, оросительных, пластин- чатых и других теплообменниках; механические процессы — измельчение, рассев, транс- портирование жидких, газообразных и твердых мате- риалов и пр. Технологическим узлом мы будем называть аппарат (машину) или группу аппаратов с обвязочными трубо- проводами и арматурой, в которых начинается и пол- ностью заканчивается один из физических (химических) процессов, необходимых для получения целевого про- дукта. Технологическую схему можно рассматривать как некоторую совокупность таких узлов. Анализ большого количества схем показал, что в них чаще всего встреча- ются технологические узлы: 1) транспортирования жидкостей с помощью насосов различных типов; 2) компримирования перерабатываемых газов с по- мощью поршневых, центробежных, винтовых и других компрессоров; 3) обвязки вакуум-насосов различных типов; 4) ректификации; 5) адсорбции (абсорбции) и десорбции;--------- 6) осушки и фильтрации; 7) утилизации тепла (обвязки теплообменной аппа- ратуры); 8) подогрева компонентов реакции; 9) обвязки реакторов. Прежде чем перейти к рассмотрению этих узлов, остановимся на одной особенности современной химиче- ской и нефтехимической технологии. Этой особенностью является высокая степень автоматизации всех про- цессов. ___ _ 10
Проследим взаимное влияние технологической схемы схемы автоматизации процесса, а также рассмотрим тособы трубопроводной обвязки первичных приборов, истем пробоотбора и исполнительных механизмов. По стальным вопросам, касающимся автоматизации, сле- ует обратиться к специальным работам, посвященным втоматическому регулированию и управлению1-6. Основными регулируемыми параметрами технологи- еских процессов переработки химического сырья яв- яются температура, давление, расход жидкости или аза, а также уровень жидкости и сыпучих материалов различных сосудах. Значительно реже встречаются лучаи регулирования качественных показателей, таких, ак влажность, состав газа или жидкости, вязкость, кис- отность и т. п. Автоматическое управление технологическими про- .ессами осуществляется с помощью различных автома- ических регуляторов, количество которых часто дости- ает нескольких десятков, а иногда и сотен. В общем случае процесс регулирования протекает о следующей схеме (рис. 2): изменение параметра объекта 1 воспринимается пер- вичным элементом 2 и преобразовывается в электриче- кую, пневматическую или другую энергию; полученный импульс по электрическим проводам или щевматическим трубкам 5 передается регулятору 3, от- хватывающему командный импульс на привод 6 испол- гительного механизма 4, и на вторичный прибор; привод 6 исполнительного механизма 4 перемещает апорное устройство регулирующего органа, определен- [ым образом изменяя проходное сечение трубопровода а следовательно, и количество пропускаемой жидко- сти или газа. Основными объектами, в которых перечисленные вы- не параметры поддерживаются на заданном уровне, яв- 1яются сборники жидкостей, газосепараторы, насосы, сомпрессоры, трубчатые печи, теплообменники, реакто- )ы, ректификационные колонны, котлы-утилизаторы i пр. Эти объекты обычно являются элементами различных ?ехнологических узлов; работа каждого отдельно взято- о элемента влияет на работу других элементов и тех- щлогической схемы в целом. 11
Указанное обстоятельство значительно усложняет разработку систем, автоматического регулирования и обусловливает их большое разнообразие. Рассмотрение различных действующих систем авто- матического контроля и регулирования показало, что все они в основном состоят из сравнительно небольшого числа элементов, повторяющихся в различных- комбина- циях. Необходимо также рассмотреть принципы террито- риального размещения приборов контроля и автоматики. Рис. 2. Принципиальная схема автоматического регулирования: 1 — объект; 2 — первичный элемент; 3 — регулятор с вторичным прибором; 4 — исполнительный механизм; 5 — линии связи; 6 — привод исполнительного механиз- ма (мембраны); 7 — технологический трубопровод. Первичные элементы измерительных систем размещают- ся непосредственно на трубопроводах и аппаратах. Отбор пробы осуществляется через специально врезаемые шту- церы и бобышки. Их конструкция зависит от назначе- ния и диаметра труб, на которых, они устанавливаются, от свойств и рабочих параметров среды. Место отбора импульсов необходимо выбирать таким образом, чтобы свести к минимуму время запаздывания и возможные искажения показаний. Так, бобышки с гильзами для термопар, термометров сопротивления и термопатронов должны быть изготовлены из материалов с высокой теплопроводностью и установлены как можно ближе к тому месту аппарата или участка схемы, в котором под- держивается заданная температура. Для обеспечения нормальной работы автоматических регуляторов в технологическую схему часто приходится 12
включать дополнительные элементы, не участвующие не- посредственно в процессе. К ним относятся буферные емкости, сглаживающие колебания давления в газовых системах, воздушные колпаки, устанавливаемые на на- гнетательных трубопроводах поршневых насосов, раз- личные фильтры, предохраняющие приборы контроля ,и автоматики от загрязнения, и т. п. Диафрагмы расходомеров нужно устанавливать в местах, в которых исключено образование парожидко- стных смесей/ Для их установки следует выбирать до- статочно длинные прямые участки трубопроводов (не менее 20—40 диаметров трубы до диафрагмы и не менее 5—10 диаметров после нее, так как завихрения потоков жидкости или газа, вызванные местными сопротивления- ми, могут привести к большим погрешностям в показа- ниях, особенно при общем незначительном перепаде давлений. Вторичные приборы автоматических регуляторов, как правило, устанавливаются в отдельном помеще- нии — операторной — на специальных металлических щитах контроля и управления. Вторичные приборы име- ют показывающие или самопишущие шкалы, которые дают возможность сменным операторам следить за со- стоянием всего производства или отдельных установок, изменять технологические параметры, а также произво- дить пуск отдельных агрегатов непосредственно из опе- раторной. Регулирующие органы — в основном клапаны с пнев- матическим мембранным приводом — устанавливаются на технологических трубопроводах. При разработке технологической схемы следует иметь в виду, что регулирующие пневматические клапа- ны не могут служить запорными устройствами. Поэтому на трубопроводе должна быть предусмотрена запорная арматура с ручным или механическим приводом (венти- ли, задвижки). Для возможности ремонта регулирующего клапана либо его замены запорные устройства нужно устанав- ливать до клапана и после него и предусматривать об- водную линию — байпас, также снабженную запорным устройством, необходимым при переходе на ручное управление и ремонте. Для улучшения качества ручно- го регулирования диаметр байпаса должен быть равен 13
условному проходу регулирующего клапана или несколь- ко превышать его. Для нормальной работы регулирую- щего клапана на него должна приходиться основная часть потери напора в трубопроводе, поэтому обычно диаметр трубопровода несколько больше условного про- хода клапана. При определении условного прохода запорной арма- туры можно руководствоваться следующим соображе- нием. Если в качестве запорного устройства выбраны вентили (коэффициент сопротивления 3—7), то их услов- ный проход должен быть не меньше диаметра трубо- провода. Для задвижек (коэффициент сопротивления 1—2) диаметр может соответствовать условному прохо- ду регулирующего клапана. ПРИНЦИПЫ МОНТАЖНОЙ ПРОРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УЗЛОВ Узел емкость — насос является одним из наиболее распространенных элементов каждой технологической схемы. Жидкие продукты, перерабатываемые в несколь- ко ступеней, на промежуточных стадиях собирают в сборники. Объем сборников должен обеспечивать под- держание запаса жидкости для компенсации кратковре- менных нарушений в работе последующих или предыду- щих стадий, например прекращение питания одной из нескольких последовательно связанных ректификацион- ных колонн. Сборники и насосы являются основным оборудовани- ем прицехового склада жидкого сырья. В зависимости от особенностей процесса сборники могут находиться при атмосферном давлении, под вакуумом или под из- быточным давлением. Выпускаются вертикальные, гори- зонтальные, реже — сферические сборники, применяемые для сжиженных углеводородов. Размеры, форма и кон- структивные особенности емкостной аппаратуры рас- смотрены в главе 2. В химической промышленности преимущественно применяются насосы с электрическим приводом. Порш- невые насосы с паровым приводом встречаются лишь на старых производствах. Наиболее широкое распро- странение получили насосы следующих типов: центро- бежные, центробежно-вихревые, лопастные, поршневые, поршневые с регулировкой производительности. Все бо- 14
лее широкое распространение получают герметичные бессальниковые насосы с электрическим приводом. Они применяются для перекачивания агрессивных и токсич- ных жидкостей. Методы подбора насосов и сведения о насосном оборудовании, выпускаемом отечественной и зарубежной промышленностью, рассмотрены в главе 2. На рис. 3 и 4 показано несколько наиболее типичных случаев обвязки сборника и насоса. Рис. 3. Схема технологического узла сборник — центро- бежный насос: 1 — напорный бачок*. 2 — насосы*. 5— обратные клапаны: 4 — гребенки регулирующих клапанов; 5 — диафрагма расходомера*. 6 — уровнемер; 7 — термопара; 8 — манометр; 9 — объект. На рис. 3 представлена схема обвязки технологиче- ского узла емкость — центробежный насос. Напорный бачок ] работает при атмосферном давлении; от него питаются три центробежных насоса, из которых два на- соса должны работать постоянно, а третий — резервный. Всасывающий трубопровод является общим для всех насосов, количество нагнетательных коллекторов зави- сит от числа точек, в которые необходимо направить перекачиваемую жидкость. Каждый насос имеет запор- ную арматуру на всасывающей и нагнетательной сторо- нах. При подобной обвязке (когда насосы работают «на коллектор») на каждом нагнетательном трубопро- воде следует предусмотреть обратный клапан, предот- вращающий вращение рабочего колеса насоса в обрат- ном направлении при неожиданной остановке (напри- мер, вследствие выхода из строя электродвигателя). При использовании вихревых, центробежно-вихревых и 15
плунжерных (поршневых) насосов, помимо обратного клапана (см. рис. 4), необходимо предусмотреть уста- новку предохранительных клапанов 3, перепускающих жидкость с нагнетания на всасывание в случае непола- док на линии потребления. В обвязке вихревых и ло- пастных насосов следует также предусмотреть пусковую байпасную линию. Для уменьшения пульсации потока жидкости, перекачиваемой плунжерным насосом, на на- Рис. 4. Схема технологического узла сборник—порш- невой насос: / — сборник; 2 — насос; 3 — предохранительный клапан; 4 — гребенка регулирующего клапана; 5—диафрагма расходомера; 6 — воздушный колпак; 7 —баллон со сжатым воздухом; 8 — сетчатый фильтр. норном трубопроводе часто устанавливается небольшой герметичный сосуд 6, в который непрерывно подается сжатый воздух или инертный газ. При работе насосов всех видов, и особенно бессаль- никовых электронасосов, необходимо обеспечить посто- янное заполнение всасывающих трубопроводов перека- чиваемой жидкостью. Это достигается с помощью кон- ' тура автоматического регулирования, клапан которого 4 устанавливается на напорном трубопроводе или на байпасе. Место установки кл а пана з а в и m от тип а на- coca, а также от соотношения между требуемым и ре- альным напором, создаваемым насосом. В лопастных, вихревых, поршневых насосах регулирующие клапаны должны устанавливаться на байпасе. В центробежных насосах клапаны также могут устанавливаться на бай- пасе, если установка их на напорном трубопроводе сни- жает давление на нагнетательной линии до величины, более низкой, чем давление в системе. Как правило, в этом случае они устанавливаются непосредственно на напорном трубопроводе. На всасывающих линиях 16
Рис. 5. Установка регулято- ра уровня на аппарате: Z —регулятор типа РУКИ; 2— аппарат; 3 — присоединитель- ные штуцера; 4 — запорные вентили. поршневых насосов желательна установка фильтров, предотвращающих попадание мех^ частиц в клапаны. Для поддержания уровня в емкости на всас линиях поршневых насосов желательна устаиовй^нсеяасш. чатых фильтров, предотвращающих nnn-Z^ofrr^. i. г * ческих частиц в клапаны. " уровня различных типов: поплавковые, пьезометр иче- окие, радиоактивные и пр. Наибольшее распростра- нение получили поплавко- ibie уровнемеры. На рис. 5 показав способ установки уровнемера типа РУКИ (регулятор уровня камер- ный цилиндрический) на шпарате. При понижении /ровня в сборнике (рис. 3) :лапан открывается и пере- ускает часть жидкости. В риведенном примере на сто- оне потребления имеются ва коллектора. Один из них олучает постоянное количе- тво продукта (4, 5), дру- ой — по потребности (7, 4), определяемой регулятором емпературы объекта 9. Сборники, работающие при атмосферном давлении, эобщаются непосредственно с атмосферой или с так азываемой дыхательной системой, применяемой в тех лучаях, когда попадание воздуха нежелательно по со- пряжениям взрывоопасности* или коррозионной устойч- ивости. Дыхательная система состоит из ряда линий, сходящих от аппаратов и соединенных в общий коллек- чр, подключаемый к специальному дыхательному бач- / 1, именуемому также гидрозатвором (рис. 6). Шту- ?р бачка, к которому присоединен дыхательный коллек- чр, кончается сифоном 5, представляющим собой кусок чубы, опущенный почти на самое дно. Через другой туцер гидрозатвор заполняется водой так, чтобы ниж- чй конец сифона был погружен в нее на глубину 300— И) мм. Если же он располагается вне помещения, то 329*99 17
в зимнее время его заполняют рассолом. В крышке гид- розатвора имеется штуцер, к которому присоединяется труба, сообщающаяся непосредственно с атмосферой. В дыхательный коллектор непрерывно подается азот. Дав- ление азота (300—400 мм вод. ст.) поддерживается с помощью регулирующего клапана 3. Если из какого-ли- бо аппарата 2, соединенного с дыхательной системой, удалить часть жидкости, в нем создастся некоторое раз- режение, на которое отреагирует регулятор давления, управляющий регулирующим клапаном 3 (расположен на линии подачи азота). По мере поступления жид- кости в аппарат давле- ние столба жидкости бу- дет возрастать; в тот мо- мент, когда оно превысит 300—400 мм вод. ст., азот преодолеет сопротивле- ние столба жидкости в гидрозатворе и выйдет в атмосферу. Узел компримирова- ния. В химической про- мышленности применяют- Рис. 6. Схема обвязки дыхатель- ного бачка: 1 — бачок; 2 — аппарат, в котором под- держивается инертная атмосфера; 3 — гребенка регулирующего клапана; 4 — сливная воронка; 5 — сифон; 6 — мер- ное стекло; / — инертный газ; II — воздушник; Ill — вода или рассол; IV — дренаж. Широкое распространение ся компрессоры следую- щих типов: поршневые (горизонтальные, верти- кальные, V-образные, од- но- и двухрядные с про- стым и дифференциаль- ным поршнем); ротацион- ные; центробежные. получают также винтовые компрессоры. Все перечисленные машины могут—быть одно- и многоступенчатыми. В компрессорный агрегат большой производитель- ности, предназначенный для сжатия газа до высоких давлений, входит следующее оборудование: многоступен- чатый компрессор, холодильники газа (промежуточные и конечный), маслоотделители, гасители вибрации, масля- ные насосы, холодильники масла, сборники масла, венти- ляторы (при воздушном охлаждении цилиндров). Компрессорный агрегат является частью технологи- ческой схемы химического производства и связан с ней 18
помощью всасывающего’и нагнетательного газопровод :ов и ряда вспомогательных трубопроводов (рис. 7). внутри компрессорного агрегата также имеется несколь- о трубопроводных систем. В общем случае его обвязка остоит из собственно системы газопровода, системы одяного охлаждения, системы смазки цилиндров и ме- анизма движения, продувочных линий, системы аварий- ого перепуска и сброса. Обычно в технической докумен- ации,1 выпускаемой заводом-изготовителем, отдельно риводятся схемы каждой из перечисленных систем. Система газопровода включает всасывающий трубо- ровод с запорным вентилем или задвижкой, присоеди- яемый непосредственно к компрессору или к гасителю ибрации. После цилиндра первой ступени газ направ- яется в холодильник (водяной или воздушный), а за- ;м в маслоотделитель 1-й ступени. Довольно часто в змпрессорных агрегатах устанавливаются совмещенные элодильники-маслоотделители. Всасывающий трубопровод и нагнетательный трубо- эовод 1-й ступени соединяются пусковым байпасом. Из маслоотделителя газ попадает в цилиндр 2-й сту- зни, затем в холодильник-маслоотделитель 2-й ступени т. д. Для уменьшения пульсации газового потока по- ie конечного холодильника устанавливается акустиче- сий гаситель вибрации, служащий одновременно ко- ечным маслоотделителем. Как после 1-й, так и после других ступеней сжатия 1 газопроводах устанавливаются предохранительные 1апаны. Если газ поступает в компрессор из газголь- :ра, выхлопная труба предохранительного клапана гезается во всасывающий трубопровод. Если компрес- Ф соединен с какой-либо замкнутой системой (цирку- шионный компрессор), выхлопные трубы после всех 1апанов подключают к продувочному бачку, соединен- )му с атмосферой. К этому же бачку присоединяют >одувочные линии. Продувка компрессора инертным зом (азотом) производится перед вскрытием его газо- IX полостей для ремонта. При этом запорная арматура i всасывающем и нагнетательном трубопроводах пе- крывается с помощью гибкого шланга, специальный гуцер с вентилем на всасывающем трубопроводе при- >единяется к системе инертного газа (азота), который ггесняет компримируемый газ из всех ступеней ком- 19
с. 7. Схема обвязки комшр1 Парного агрегата: Pit / •— акустический гаситель вибрЯ^ии низкого давления, 2 — цилиндр I ступени; 3 4 « ,„,.«r.nn ti u II* гтипАиАЙ- л — холопильнмК-мйслоотпелитель II , 5 — блок цилиндров II И 11‘Ajf аХИи высокого давления; 8 — x__i.. Чловные обозначения: -------- газопровод; воЬопоовол. _ ~ ... . — холодильник-маслоотделитель / стУпен”* ступеней; (Г — холодильник-маслоотделитель II ступени; 7 — акустический гаситель виб’ ]одильник; 9 — сборник масляных сдувок; 10 — сливная воронка. __ — продувочная линия; — • — • — — линия стравливания; — — —
прессора и межступенчатой аппаратуры и через проду- вочный бачок удаляется в атмосферу или в линию, со- единенную с общезаводским факелом. После каждой ступени сжатия компримируемый газ охлаждается в межступенчатых водяных холодильниках различной конструкции (кожухотрубчатых, «труба в тру- бе», спиральных и пр.). Водой же, как правило, охлаж- дается цилиндры компрессоров. С этой целью по ком- прессорному залу прокладывается коллектор промыш- ленного водопровода, имеющий отводы к каждому ком- прессорному агрегату. На отводе от общего коллектора ставится запорная арматура. Вода по параллельным трубопроводам подается в межступенчатые холодильни- ки, а из них —в охлаждающие трубки цилиндров соот- ветствующих ступеней сжатия. Кроме того, вода подает- ся в масляные холодильники. Отработанную воду соби- рают в закрытую воронку, где установлены термометры, по которым следят за температурой всех охлаждаемых участков агрегата. Температура каждого сброса, заме- ряется ртутными термометрами, для которых в общей воронке предусмотрены гильзы. Из воронок вода само- теком поступает в коллектор ливневой канализации ли- бо в сборник, откуда насосом направляется в систему оборотного водоснабжения. Если охлаждающие рубаш- ки компрессоров и пространства холодильников, запол- ненные водой, рассчитаны на давление 3—3,5 кгс!см2, то воду можно без разрыва струи направлять прямо в систему оборотного водоснабжения. Существует несколько схем смазки компрессоров. В поршневых и ротационных компрессорах имеется две системы смазки: система, смазки механизма движения (подшипников, шеек коленчатого вала, башмаков крейц- копфа) и система смазки цилиндров и гидравлического уплотнения сальников. Для смазки механизма движения компрессор снабжен масляными насосами. Пусковой масляный насос имеет собственный электропривод, а рабочий насос — привод от коленчатого вала компрес- сора. Оба насоса заполняются маслом из напорного бачка, снабженного фильтром и змеевиковым холодиль- ником. В компрессорах, не имеющих пускового масля- ного насоса, масло перед пуском закачивается в насос вручную. Как правило, для смазки механизма движе- ния применяются шестеренчатые насосы. Масло, пройдя 21
щелевой или сетчатый фильтр, по маслопроводам на- правляется в указанные выше точки и затем самотеком возвращается в напорный бачок. Смазка цилиндров и сальников осуществляется с по- мощью многоплунжерных насосов (лубрикаторов), также приводимых в движение от коленчатого вала ком- прессора. Цилиндровое масло выводится вместе с ком- примируемым газом и отделяется от него в маслоотде- Рис. 8. Схема централизованного маслоснабжения компрессоров: / — приемный сборник свежего масла; 2 — шестеренчатый масляный насос; 3 — сборник отработанного масла; 4 — напорный распределительный бачок; 5 — масляные баки компрессоров. лителях, из которых масло периодически (один-два ра- за в смену) спускают в систему отпарки. Система отпарки состоит из коллектора, в котором собраны трубопроводы от всех маслоотделителей, и от- парной емкости с паровым змеевиком. Отпаренное мас- ло насосами откачивается на регенерацию. В компрессорных залах с большим числом машин предусматривается централизованная система масло- <снабжения (рис. 8). Обычно используется масло двух сортов: для смазки механизма движения и для смазки цилиндров; оно доставляется в цех либо по межцехо- вым маслопроводам ж, либо в бочках автомобильным транспортом. Из бочек шестеренчатыми насосами 2 мас- ло закачивается в напорные бачки 4, расположенные на метр-полтора выше баков 5 компрессоров. Кроме ли- нии наполнения а должны быть предусмотрены пере- ливная линия б, воздушник в и распределительный кол- лектор г, проложенный вдоль компрессорного зала и соединенный отдельными отводами с масляными бака- 22
ми компрессоров. Отводы от коллектора цилиндрово- го масла д кончаются расходными вентилями. Масло наливают в масленки и вручную заправляют лубрика- торы. Из баков по отдельному трубопроводу е отрабо- танное масло периодически сливают в сборник 3, откуда по трубопроводу з насосом его откачивают в цех реге- нерации. При отсутствии на заводе межцехового масло- провода масло закачивают в бочки и вывозят из цеха. В центробежных, винтовых и некоторых типах рота- ционных компрессоров смазываются только выносные подшипники. Эта особенность имеет большое значение при компримировании газов, загрязнение которых мас- лом нежелательно. В турбокомпрессорах масло также подается в напорные бачки для уплотнения сальников при остановке машины. Работа компрессорного агрегата в заданном режиме обеспечивается приборами контроля и автоматики. В агрегатах с поршневым компрессором предусмат- риваются две системы — блокировки и регулирования. Система блокировки состоит из ряда датчиков (кон- тактных манометров, термопар, диафрагм и пр.), уста- навливаемых на газо-, масло- и водопроводах, в кожу- хах обдува электродвигателей, в корпусах подшипников и в других точках и отрабатывающих импульс на отклю- чение главного электродвигателя с одновременной пода- чей тревожного сигнала при понижении давления во всасывающем трубопроводе, повышении давления или температуры газа в нагнетательном трубопроводе выше предельных значений, падении давления в маслопрово- де, прекращении подачи охлаждающей воды, повыше- нии температуры подшипников, падении давления воз- духа в кожухах обдува электродвигателей. Система регулирования предназначена для поддер- жания давления и температуры газа во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, а та^же производитель- ности компрессора в заданных пределах. Постоянство этих параметров достигается с помощью схем автомати- ческого регулирования, включающих датчики, аналогич- ные применяемым в системах блокировки, командные приборы и регулирующие клапаны. Давление регулируется путем перепуска газа из на- гнетательного трубопровода во всасывающий. Если дат- чик установлен на всасывающем трубопроводе, то регу- 23
лируется давление всасывания, если на нагнетатель- ном — давление нагнетания. В случае регулирования производительности датчиком служит диафрагма с рас- ходомером. Вакуумные установки. Многие процессы химической переработки проводятся под вакуумом. В первую оче- редь к ним относятся выпарка, дистилляция, сушка, фильтрация. Обычно вакуумная установка состоит из вакуум-насоса, вакуумных аппаратов, коммуникаций, ар- матуры и вспомогательных приспособлений. В качестве вакуум-насосов используются компрессо- ры различных типов: поршневые, ротационные со сколь- зящими пластинами (при откачивании сухих газов), ро- тационные с жидкостным поршнем (при откачивании больших количеств влажных паров, которые затем не- обходимо сконденсировать). Широко применяются так- же пароэжекционные вакуум-насосы. Рассмотрим несколько наиболее часто встречающих- ся схем вакуумных установок. На рис. 9 изображена установка с водокольцевым вакуум-насосом. Отсасываемые пары поступают в ба- рометрический конденсатор 5. В зависимости от свойств паров он может быть поверхностным или конденсато- ром смешения. Барометрический конденсатор (а при использовании поршневого компрессора — вакуум-ре- сивер) устанавливается на высоте, позволяющей сво- бодно отводить конденсирующуюся влагу без нарушения вакуума в системе. Эта так называемая барометри- ческая высота колеблется в пределах от 6 до 12 м. Скон- денсировавшаяся вода стекает в барометрический сбор- ник 7, откуда либо сливается в канализацию, либо от- качивается для дальнейшего использования. Вакуум-насос 1 засасываетпары из—конденсатора, сжимает их до определенного давления и выталкивает в нагнетательный трубопровод, а оттуда — в водоотде- литель 2, где происходит отделение воздуха от воды. Из водоотделителя вода снова поступает в насос. Ес- ли она не содержит загрязнений, то излишек сливается в канализацию. Воздух и небольшую часть воды через выхлопной штуцер сбрасывают в атмосферу. Для поддержания постоянного объема жидкостного кольца, а также для отвода тепла, образующегося при работе насоса, необходимо подавать холодную воду; 24
кромё того, её подают к сальникам для образования гйдрозатвора. Постоянный уровень .в системе насос — во- доотделитель поддерживается с помощью переливного |Штуцера водоотделителя. Рис. 9. Вакуумная установка с водокольцевьим вакуум-насосом: / — вакуум-насос; 2 — водоотделитель; з — холодильник рабочей жидкости; 4 — циркуляционный насос; 5 — барометрический конденсатор; 6 — смотровой фонарь; 7 — барометрический сборник; 8 — гребенка регулирующего кла- пана; 9 — диафрагма расходомера; 10 — термопара регулятора температуры. Иногда приходится отсасывать не воздух, а газы, ко- торые нельзя выпускать в атмосферу; их приходится отводить в специальные сборники или направлять на дальнейшую переработку. Следует учитывать, что эти газы могут частично растворяться в воде и отравлять ее. 25
(Поэтому для образования жидкостного кольца в ваку- ум-насосе иногда применяются не вода, а другие жид- кости, не растворяющие отсасываемых газов, например (щелочь, серная кислота, масла и т. д. Эти жидкости нельзя отводить в канализацию. В таких случаях ваку- умные установки работают в замкнутом цикле, т. е. с применением циркулирующей производственной жид- кости. По этой схеме рабочая жидкость из водоотдели- теля направляется в холодильник 3, где охлаждается и снова подводится к вакуум-насосу для образования жидкостного кольца и охлаждения сальников. Однако и в этом случае возможно накопление избы- точной влаги (например, при откачивании очень влаж- ных паров). Это (обычно незначительное) количество влаги направляется по системе специальной химически загрязненной канализации на очистку. В установках с водокольцевыми вакуум-насосами производительность регулируется с помощью диафраг- мы на всасывающем трубопроводе, регулирующего рас- ходомера (на рис. не показан) и регулирующего клапа- да на байпасе насоса. Большое распространение в химической промышлен- ности получили вакуумные установки с пароэжекцион- ными вакуум-насосами. Значительным их преимущест- вом по сравнению с компрессионными установками яв- ляется отсутствие каких-либо движущихся частей, что делает пароэжекционные установки (ПЭУ) долговечны- ми и очень надежными в работе. Они достаточно про- сты для того, чтобы их можно было изготовлять в усло- виях химического завода, компактны (особенно ПЭУ с вертикальными барометрическими конденсаторами сме- шения), могут быть выполнены из самых разнообразных_______ коррозионностойких материалов. ПЭУ дают возмож- ность получить вакуум до 1 мм рт. ст. На рис. 10 показана схема 3-ступенчатой ПЭУ, пред- назначенной для создания разрежения около 3 мм рт. ст. Блок, состоящий из трех пароэжекторов 1, 3, 5 и двух конденсаторов смешения 2, 4, устанавливается на баро- метрической высоте, зависящей от вакуума, требуемого по условиям эксплуатации. Конденсат стекает в баро- метрический сборник 6, расположенный на уровне зем- ли. Конструкция сборника должна предусматривать на- личие гидравлического затвора, объем жидкости в кото- ,--- 26
ром должен превышать ее объем в барометрических трубах, опущенных в сборник. Если увлажнение отсасываемых паров нежелательно, ПЭУ снабжается поверхностными конденсаторами. Из последней ступени пары выбрасываются в атмос- феру или в факельную линию, либо выпускной трубо- провод опускается в сливную линию барометрического сборника. Рис. 10. Вакуумная установка с 3-ступенчатым пароэжекционным вакуум-насосом: 1 — эжектор / ступени: 2 — конденсатор смешения I ступени: 3 — эжектор II ступени: 4 — конденсатор смешения II ступени; 5 — эжектор III ступени; 6 — барометрический сборник. Величина вакуума регулируется подачей пара в Каж- дую из ступеней ПЭУ. Стабилизация работы ПЭУ осу- ществляется с помощью'регулятора температуры кон- денсации Хна рис. не показан), датчик которого уста- навливается в конденсаторе, а регулирующий клапан — на трубопроводе с хладоносителем (рассолом или во- дой). Ректификационные колонны. Основным элементом узла ректификации является ректификационная колон- на. Колонны классифицируются следующим образом: по способу осуществления контакта между паром и жид- костью (1); по давлению, при котором проводится рек- тификация (2); по назначению (3) и по другим прин- ---Шипам. — ... - 27
1. Тарельчатые и насадочные колонны. Тарельчатые колонны подразделяются на колпачковые и бесколпач- ковые (ситчатые, решетчатые, дырчатые и др.). Наса- дочные колонны различают по типу насадки и по спо- собу заполнения ею колонны. Конструкции ректификаци- онных колонн рассмотрены в главе 2. 2. Вакуумные, атмосферные и колонны, работающие под избыточным давлением. 3. Колонны промышленных установок, например тер- мического и каталитического крекинга, ректификации сжиженных газов, отпарки легкокипящи/ и т. д. Все перечисленные колонны могут применяться в не- прерывных и периодических процессах. Рассмотрим несколько наиболее распространенных схем ректификации. На рис. И изображена схема установки для разде- ления двухкомпонентной смеси. Жидкость поступает в сборник 1, затем насосом 2 через теплообменник 3 и подогреватель 4 направляется в ректификационную ко- лонну тарельчатого типа 5. При проектировании следует предусматривать несколько вводов питания колонны, так как это позволяет в условиях эксплуатации скор- ректировать неточности, допущенные при расчете, и учесть колебания состава сырья. Подвод тепла в колонну осуществляется в выносном кожухотрубчатом кипятильнике 6, в межтрубное прост- ранство которого подается водяной пар. Кипятильник, устанавливаемый, как правило, вертикально, распола- гается так, чтобы его верхняя трубная решетка была на >200—300 мм выше уровня жидкости в колонне. Такое взаимное расположение колонны и выносного кипятиль- ника, во-первых, создает оптимальные условия для есте- ственной циркуляции испаряемой .жидкости и, во-зто- рых, дает возможность поддерживать постоянный уро- вень жидкости в колонне и кипятильнике с помощью только одного регулятора уровня, устанавливаемого на кубе колонны. Конденсат водяного пара, подаваемого в кипятиль- ник (обычно применяется «глухой» пар), через конден- сатоотводчик выводится в общецеховую систему сбора конденсата. Часть остатка непрерывно выводится из системы рек- тификации как целевой, промежуточный или побочный %
родукт. Обычно он имеет довольно высокую темпера- уру. и поэтому предварительно направляется в тепло- 'ис. 11. Схема установки для разделения двухкомпонентной смеси: — промежуточный сборник; 2 — насос; <3 — теплообменник; 4 — подогрева- ть; 5 — ректификационная колонна; 6 — выносной кипятильник; 7 — дефлег- атор; 8 — сепаратор. — IX — трубопроводы. 'бменник 3, в котором подогревается смесь, направляв’ гая на ректификацию. Кроме тепла, сообщаемого выносными кипятильни- ;амн, тепло может вводиться- в -колонну1 с помощью " «9
греющих элементов, встроенных в низ колонны, а так- же путем подачи водяного пара непосредственно в ниж- нюю часть колонны («острый» пар). Для этого внутрь колонны ниже уровня жидкости вваривается штуцер, кончающийся трубой с заглушенным концом. На ци- линцрической поверхности этой трубы высверливается несколько рядов мелких отверстий диаметром 5—10 мм, суммарная площадь которых должна быть примерно равна половине сечения трубы. Ввод острого пара при- меняется в тех случаях, когда необходимо снизить пар- циальное давление смеси, либо когда по разным причи- нам невозможна установка кипятильников (например, не удается подобрать коррозионностойкие конструкци- онные материалы), а значительное увлажнение разде- ляемых веществ допустимо. При температуре 60—120 °C, поддерживаемой в ниж- ней части большинства колонных аппаратов, возможна полимеризация многих перерабатываемых углеводоро- дов, следствием чего является быстрое загрязнение трубного пространства кожухотрубчатых кипятильников. В этих случаях следует проектировать кипятильники с трубками максимальных диаметров. Желательно снаб- дить колонну двумя кипятильниками, один из которых будет резервным. _ — Конструкция кипятильника должна -обеспечивать быструю и удобную очистку трубного пространства от полимеров. Помимо своего основного назначения, куб .колонны служит буферной емкостью, запас жидкости в которой должен компенсировать следствия колебаний рабочего режима колонны. Если объем куба не удовлетворяет этому условию, необходимо предусмотреть специаль- ный приемник—остатка. В этом случае остаток будет отводиться из колонны через переливной штуцер; регу- лятор уровня устанавливается на приемнике . ' Кроме циркуляционных трубопроводов, связываю- щих” ректификационную колонну’ с кипятильником^-а также трубопровода вывода остатка, предусматривают- ся линия опорожнения и отводы с запорными вентилями для продувки аппаратуры азотом и воздухом, а.в жид- костной трубопровод врезают штуцер небольшого диа- метра (6—10 мм} с вентилем для отбора проб. Для рпороткнения колонны- во„время ^ремрнда .Ш?едУсм.адри- 30 ’
зается специальный сборник и соответствующий кол- лектор. За опорожнением оборудования следует продувка. Для этого снимается фланцевая заглушка запорного вентиля и с помощью гибкого шланга диаметром 1— 1,5" продувочный патрубок подсоединяется к ближай- шему «стояку» азота или воздуха, связанному с обще- цеховым коллектором. В зависимости от свойств газов продувки они сбрасываются в факельную линию, в ат- мосферу через систему дыхания или непосредственно в атмосферу. Все продувочные устройства предусматри- ваются при разработке схемы. Колонный аппарат должен быть защищен от аварий- ного повышения давления. С этой целью в газовое про- странство нижней части колонны врезают штуцер для установки предохранительного клапана. Для предотвра- щения выброса жидкости и обмерзания клапана во вре- мя срабатывания его располагают как можно выше. Установка двух клапанов с переключающим вентилем позволяет проводить их ревизию и ремонт без остановки аппарата. При проектировании пробоотборные линии от не- скольких точек сводятся в одно помещение, оборудован- ное вытяжной вентиляцией. Это упрощает процесс от- бора проб и повышает его безопасность. Перед взятием пробы необходимо освободить линию пробоотбора от застоявшегося продукта. Для этого отбираемый продукт в течение некоторого времени сливается в специальный сборник либо возвращается в систему. На рис. 12 изображена принципиальная схема ди- станционного отбора проб, основным элементом которой является трехходовой кран *с полой пробкой объемом примерно 100—150 см3, соединенной с пневматическим мембранным приводом от регулирующего клапана ти- па ПРК. В положении II полость пробки соединена с ристемой, из которой отбирается проба (участок трубо- провода, аппарат); в положении III — с пробоотборной трубкой. Систему можно автоматизировать, задавая время отбора с помощью таймера. Существует два основных варианта подачи орошения в ректификационную колонну — самотеком и с помощью насоса.------ 31
Выбор варианта зависит от таких факторов, как вы- сота колонны, давление ректификации, температура кон- денсации паров, выходящих из верха («шлема») колон- ны, взрывоопасность и токсичность флегмы, ее корро^ знойные свойства, особенности компоновочного решения цеха. К первому типу прежде всего следует отнести при- менение парциального дефлегматора. При этом способе наиболее просто решаются трубопроводная обвязка и Рис. 12. Схема дистанционного отбора проб: 1 — технологический трубопровод; 2 — кран пробоотборного устройства; з — пневмопривод крана; 4 — линия пробоотбора; 5 — дыхательная система. / — принципиальная схема; II — III — разрезы. автоматическое регулирование узла (рис. 13). Приме- нение парциального дефлегматора ограничено многими соображениями. Учитываются: высота колонны (она не должна превышать напор заводской сети оборотного водоснабжения), большие размеры дефлегматора, за- трудняющие его сббркуГи особенно демонтаж для ре- монта, необходимость чистки трубного и межтрубного пространства и пр. Эксплуатация вертикального или го- ризонтального парциального дефлегматора не вызывает затруднений, если колонна, на которой он расположен, размещена внутри строительной конструкции (этажер- ки). Несконденсированные в парциальном дефлегматоре пары направляются в конденсатор с хладоносителем бо- лее низкой температуры. Конденсат сливается в сборник и насосом направляется на дальнейшую переработку. 32
При самотечной системе подачи орошения с вынос- ным дефлегматором (рис. 14) он должен быть установ- лен на высоте, превышающей место ввода флегмы в ко- лонну на 2,5—3 м. Эта линия должна иметь гидравличе- ский затвор, выполняемый обычно в виде петли и пре- пятствующий проскоку паров, поднимающихся по ко- лонне, в нижнюю часть дефлегматора. На петле гидрав- лического затвора необходимо предусмотреть спускник. Подобные спускники, соединенные с сетью ливневой ка- Рис. 13. Способы установки парциальных дефлегмато- ров непосредственно на ректификационной колонне: а — горизонтальное расположение; б — вертикальное располо- жение; / — колонна; 2 — дефлегматор. нализации, устанавливаются также на всех водо- и рас- солопроводах. При опорожнении аппаратов разрыв струи осуществляется с помощью воздушников. Такой же воздушник следует предусмотреть и в самой высокой точке шлемовой трубы. Он.необходим для выпуска воз- духа при гидравлическом испытании узла ректификации Самой распространенной системой подачи флегмы является подача с помощью насосов, создающих напор до 60—80 м вод. ст. Такая система позволяет подавать t орошение в колонны высотой 45—55 м и выше. В этом случае дефлегматор устанавливают на высоте, обеспе- чивающей необходимый подпор на всасывающей сторо- не насоса. Этот же насос транспортирует дистиллят на дальнейшую переработку. Для получения продуктов особой чистоты (концент- рация целевого продукта не менее 99,9%) проектируют- ся ректификационные колонны с числом тарелок, равным 3—1495 33
120—140. Такие колонны, называемые «разрезными», конструктивно оформляются в виде двух отдельных ^ап- паратов, первый из которых снабжен кипятильником. Образующиеся в первой колонне пары по трубе большо- го диаметра направляются в нижнюю часть второго ап- парата, а флегма из нижней части второго аппарата насосом подается в верхнюю часть первого (рис. 15). . Для бесперебойной работы ректификационной колон- ны необходимо соблюдать следующие условия: питание» колонны должно быть равномерным и постоянным по Рис. 14. Схема самотечной подачи орошения в колон- ну с выносным дефлегматором: 1 — колонна; 2 — дефлегматор; 3 — смотровой фонарь. количеству и температуре; тепловой режим колонны так- же должен быть постоянным (под тепловым режимом понимается температура верха и низа колонны, соответ- ствие количества верхнего и промежуточного орошения выходам продуктов и их качеству); уровень в колонне и связанных с ней- аппаратах должен быть—стабилизи- рован; давление в системе ректификации должно быть постоянным. Перечисленные условия предопределяют довольно сложный характер и большое разнообразие схем конт- роля и автоматизации узла ректификации. Рассмотре- ние особенностей различных систем автоматического регулирования ректификационных колонн не входит в нашу задачу. Перечислим первичные элементы и исполнительные механизмы, которые могут быть установлены на техно- 34
логических аппаратах и трубопроводах. В качестве при- мера рассмотрим установку, изображенную на рис. 11. На линии подачи питания (/) размещены: диафраг- ма расходомера или ротаметр; бобышка для замера температуры; регулирующий клапан, связанный с регу- лятором уровня в сборнике, из которого подается пита- ние (им может служить и куб предыдущей колонны). На линии йодачи греющего пара (//) находятся: диа- фрагма расходомера (преимущественно при подогреве Рис. 15. Обвязка разрезной ректификацитной колонны- /. первый- -и втррсй корпуса колонны? 2' кипяФильнйк; 3 — дф л^гма- Topt 4 насос для перекачивания-флегмы. из- второго корпуса в первый>5 — сборник дистиллята: 5 — флегмовый насос. «острым» паром); бобьпйка для отбора давления, ре- гулирующий клапан, связанный с регулятором темпера- туры низа.колонны, уровня или другого параметра про- цесса. На линии отбора остатка (///) имеются: пробоот- борник, диафрагма, расходомера, счетчик или ротаметр, регулирующий клапан, связанный с регулятором уровня, температуры низа колонны или другого параметра про- цесса. На линии выхода паров дистиллята (7V) предусмот- рены: бобышка. для замера температуры,- бобышка для 3* 35
На линии между дефлегматором и сборником оро- шения (V) установлены: бобышка для замера темпера- туры и пробоотборник. На линии между сборником орошения и колонной : (VI) расположены: диафрагма расходомера или рота- метр и регулирующий клапан, связанный чаще всего с регулятором температуры верха колонны. На линии вывода дистиллята (V//) установлены: пробоотборник, суммирующий счетчик, диафрагма рас- ходомера или ротаметр, регулирующий клапан, связан- ный с регулятором уровня в сепараторе. На линии несконденсировавшихся газов (VIII) пре- дусмотрены: пробоотборник; бобышка для отбора дав- ления; регулирующий клапан, связанный с регулятором давления в сепараторе. На рассолопроводах (водопроводах) к дефлегмато- ру (IX) имеются: бобышка для замера температуры на обратной линии, регулирующий клапан, связанный с ре- гулятором температуры орошения или другого пара- метра. Непосредственно на колонне необходимо установить регулятор уровня, указательные стекла для отладки ре- гулятора уровня, бобышки для замера перепада давле- ний, пробоотборники, гильзы для замера температур. На сборнике орошения следует предусмотреть воз- можность размещения регулятора уровня и указатель- ного стекла. Узел сорбции. Обычно процесс абсорбции применяет- ся для разделения газов термического и каталитическо- го 'крекинга, извлечения ароматических углеводородов - из газов пиролиза или продуктов реакции из циркуля- ционных газов, а также для очистки и сушки газов. Как правило, процесс абсорбции сочетается с обрат- ным процессом — десорбцией. По конструкции абсорберы и десорберы во многом, сходны с ректификационными колоннами. Они также Подразделяются на тарельчатые и насадочные и могут работать под избыточным или атмосферным давлением и под вакуумом. В зависимости от назначения процесса и от свойств перерабатываемых продуктов в каждом конкретном слу- чае схемы абсорбции имеют некоторые различия. В осг„ новном эти схемы сводятся к следующему (рис. 16),. .
{Смесь газов направляют в нижнюю часть одного или нескольких параллельно работающих абсорберов, в верхнюю часть которых насосами подается вода или дру- гая жидкость—абсорбент. Стекая вниз по тарелкам или насадке, вода насыщается одним или несколькими ком- понентами. Накопившийся внизу абсорбент после охлаж- Рис. 1'6. Обвязка узла абсорбции: 1 — абсорбер; 2 — насос; 3 — холодильник абсорбента; 1 — IV — основные трубопроводы. дения смешивается с чистым абсорбентом и подается на орошение, а его балансовая часть выводится из системы. Заданный уровень жидкости в аппарате поддержи- вается с помощью регулятора уровня или переливного штуцера. Наличие уровня предотвращает проскок газа в жидкостную линию. На абсорберах устанавливаются предохранительные клапаны (два клапана с переключающим вентилем). Размещать предохранительные клапаны следует как можно выше на случай возможного выброса жидкости. Как и в узлах ректификации, линии выброса от предо- хранительных клапанов выводятся либо на факел, либо 47
в атмосферу..Кроме аварийных сбросов; следует прелу-- смотреть'линии опорожнения, продувочные линии и шту- церы для отбора проб. Абсорбер, работающий нод ат- мосферным давлением может быть соединен с дыхатель- ной системой цеха. Если выделение поглощенных компонентов ил насы- щенного абсорбента намечается производить путем де- сорбции, абсорбент предварительно подогревается теп- лом отходящих!потоков или паром, а затем подается на верх десорбера, в нижнюю часть которого вдувается десорбирующий агент (например, чистый компонент раз- деляемой смеси). Отпаренный компонент вместе с де- сорбирующим агентом направляется на дальнейшую пе- реработку, а ненасыщенный абсорбент охлаждается в теплообменнике и снова подается в абсорбер. Обвязка десорбера колонного типа вспомогательны- ми трубопроводами аналогична обвязке абсорбера и ректификационной колонны. Нормальная работа узлов абсорбции-десорбции за- висит от постоянства температуры, давления и от соот- ношения количества газа и абсорбента. Соблюдение этих условий достигается установкой следующих приборов и арматуры (см. рис. 16). На линии подачи газа (/): диафрагма расходомера, пробоотборник, бобышка для замера давления, бобыш- ка для замера температуры. На линии выхода газа (//): диафрагма расходомера, пробоотборник, бобышка для замера Температуры, бр-. ShUi'keT для замера давления-, регулирующий клапан , поддерживающий постоянное давление «до себя», т. е. в абсорбере. На линии подачи свежего абсорбента ff//)-.диафраг- ма расходомера: йй’и ротаметр,Иробоотборниккбббышка для замера температуры, регулирующий кйапан, Свя- занный с регулятором соотношения газа и абсорбента. . На линии вывода насыщенного абсорбента (IV): Ди- афрагма расходомера или ротаметр, бобЬцйка для заме- ра температуры, регулирующий клапан, связанный с ре- гулятором уровня в нижней части абсорбера (десор- бера) . Выше были рассмотрены способы обвяЭки оборудо- вания; предназначенного для разделения газовых’ейесёй спом ощьк> ж и Л к<Ик Се Лё кт И йн ы х йог ло'Тйте.Тей. 'Р ассмбт -• ТО
рим теперь несколько наиболее характерных узлов об- вязки технологического оборудования, входящего в со- став узлов адсорбции. На рис. 17 изображен технологи- ческий узел осушки циркуляционного пропилена. Пропи- лен, сжатый до 17 кгс/см2, проходит сверху вниз через один из трех адсорберов-осушителей 1, наполненных гранулированным алюмогелем, и через сетчатый фильтр 5 поступает в следующий технологический узел. Одновременно здесь происходит два процесса — осушка пропилена и регенерация осушителя. Регенера- ция производится тем же циркуляционным пропиленом, частично отбираемым из основного потока и направ- ляемым в паровой подогреватель 2. Нагретый до 200 °C пропилен испаряет и уносит влагу из осушителя, оста- новленного на регенерацию. После водяного холодиль- ника 3 и сепаратора 4 пропилен соединяют с основным потоком, направляемым на осушку. Насыщенная угле- водородами влага из сепаратора поступает в отпарной бачок 6, снабженный паровым греющим элементо^. От- паренные углеводороды направляют на факел, а; воду сбрасывают в Кимически загрязненную канализацию. Р.ежим работы осушителей рассчитан таким образом, что время работы одного из них равняется времени ре- генерации и охлаждения другого. На основных газовых потоках этого узла запроектирована запорная арматура с электрическим приводом, позволяющая автоматизиро- ватЬ; перевод осушителя с одного режима на другой по специальной программе. Поскольку вся система работает под давлением 17 кгс/см2-, на каждом из аппаратов, работающих попе- ременно (т. е. имеющих запорную арматуру до и после аппарата), устанавливают два предохранительных кла- пана .(рабочий и резервный). Расчет предохранитель- ных клапанов и определение давления их срабатывания см. в работе7. Предохранительный клапан устанавлива- ют: на самом гаппарате или на'присоединенном к. нему трубопроводе,' ведущем от источника давления (напри- мер, компрессора, линии подогрева и т. д.), но всегда до запорной арматуры на выходе из аппарата. Как вид- но из рисунка, обвязка оборудования узла осушки пре- дусматривает возможность опорожнения и продувки всех.аппаратов, имеется пневматическая система вы- грузки отработанного алюмогеля. 39
Рис. 17. Обвязка узла осушки реакционного газа и регенерации осушителя: 1 — осушитель; 2 — паровой подогреватель; S — холодильник; 4 — сепаратор;; — фильтр; б — отпарной банок; I — газ на осушку; // — газ на подогрев для регенерации; III — влажный газ на охлаждение; IV — газ на факел; V сухого газз; VI — греющий пар; VII — охлаждающая вода. -аыхо» |
. В рассмотренном примере аппарат заполнен непо- движным слоем адсорбента, процессы сушки и регене- рация происходят периодически; непрерывность работы всего узла обеспечивается попеременной эксплуатацией нескольких адсорберов. Узел фильтрации. В большинстве случаев применяе- мые на технологических установках фильтры — это гер- метичные цилиндрические аппараты с различными фильтрующими материалами внутри (см. главу 2). С подобными фильтрами мы уже встречались при рассмотрении узла адсорбции. В непрерывных схемах следует устанавливать не менее двух параллельных фильтров, с тем чтобы иметь возможность поперемен- ной чистки каждого из них. Если характер технологиче- ского процесса допускает кратковременное загрязнение перерабатываемого вещества, можно ограничиться уста- новкой одного фильтра, предусмотрев в его обвязке об- водную линию. Очистку фильтрующих поверхностей можно произ- водить либо продувкой (сетчатые фильтры), либо встря- хиванием (рукавные фильтры). Для поодувки на трубопроводе, выходящем из фильт- ра, следует предусмотреть патрубок с вентилем, под- ключаемым к цеховой сети азота или сжатого воздуха. Во входную трубу врезают патрубок, сообщающий я с атмосферой или с системой пневмотранспорта (если по- следняя имеется в цехе). Во время продувки мелкие частицы выносятся из фильтра потоком воздуха или азота, а крупные оседают в его нижней части (затем их удаляют через специальный люк). Таким же спосо- бом удаляют пыль из рукавных фильтров после их встряхивания. Контроль степени загрязнения фильтров осуществляется с помощью манометров, устанавливае- мых до и после аппарата. Фильтры, работающие под избыточны’''1 давлением, должны быть снабжены предо- хранительными клапанами. Для очистки газов, сильно загрязненных твердыми частицами, применяются системы, состоящие из не- скольких ступеней очистки. Сначала газ поступает в аппараты сепарационного типа (расширители, цикло- ны), в которых происходит отделение наиболее круп- ных частиц. Далее следуют фильтры грубой очистки (размер ячеек фильтрующей сетки не менее 0,5 мм) и 41
фильтры, имеющие очень мелкую сетку, либо заполнен- ные различными пористыми материалами (стеклово- локном, слоями шерстяной фланели, силикагелем и т. п.). Подобный узел изображен на рис. 18. Узел теплообмена. В нефтехимической и химической промышленности теплообменные аппараты классифицу- руются по следующим основным признакам. По способу’передачи тепла: поверхностные теплооб: меннЫе аппараты; в которых передача тепла осуществ- ляется через поверхность, разделяющую Теплообмёни- Рис. 18. Установка пылеочистки: Iцикчэн; 2 — бункер; 3 — сетчатый фильтр; 4 — манометры; 5 — проду- вочные'патрубки. ' . вающиёся среды: аппараты смешения, в которых пере- дача тепла происходит путем прямого соприкосновения тёплообменивающихся сред. По назначению: регенераторы тепла, в которых осин поток нагревается за счет использования тепла другого потока, получаемого в процессе и подлежащего охтаж-— дению; еюда же могут быть отнесены и котлы-утили- заторы: нагреватели, иопарители, кипятильники, в ко- торых нагрев или нагрев и частичное испарение осуще- ствляются путем использования специального теплоно- сителя (водяного пара, паров даутерма и др.); холо- дильники и конденсаторы, предназначенные для охлаж- дения жидкого потока или охлаждения н конденсации паров с использованием специального охлаждающего агента; кристаллизаторы, предназначенные для охлаж- дения соответствующих жидких потоков, сопровождаю- щегося выделением кристаллов. ' ••'У' 42
а .-Наибюйе&ищрокоп-рименяютси повсрхностиые--теп аюобмёйники. По конструкции их можно подразделить та кожухотрубчатые аппараты жесткого .типа, кожухо- трубчатые.аппараты с линзовым компенсатором на ко- жухе^ кожухотрубчатые .аппараты о плавающей- голод- кои,-. теплообменники с двойными трубками, теплооб- менники с U-образными трубками, теплообменники ти- па «труба в трубе» жесткой конструкции и разборные, спиральные^ теплообменники, погружные ' аппараты, 'оросительные аппараты, камерные и пластинчатые теп- лообменник^' 5- 8Л ‘ Несмотря на большое разнообразие поверхностных теплообменников, можно указать несколько общих по- ложений, которыми следует руководствоваться при об- вязке трубопроводами узлов теплообмена. Как-правило, обвязка должна соответствовать рас- четной схеме... В большинстве случаев поверхностные теплообменники рассчитываются по противоточной схе- ме, гораздо реже—по прямоточной. Изменение направ- ления потоков по сравнению с расчетным может при- вести значительному снижению .коэффициента тепло- передачи. Бывают, однако, случаи, когда такое измене- ние не влияет на интенсивность теплообмена, упрощая в то же Время трубопроводную обвязку узла. Напри- мер, при‘незначительном перепаде температур одной из теплооб^енивающихся, сред (3—5 °C,) когда жидкость охлаждается на несколько десятков градусов с по- мощью холодильного рассола, для нормальной -работы холодильной установки перепад температур между пря- мым и-обратным хдадоносителем не должен превышать б°С. ; Обвязку жидкостных теплообменников нужно вести таким образом, чтобы и трубное, и межтрубное прост- ранства во время- работы были полностью -заполнены жидкостью. С этой целью Вводить жидкие .продукты в аппарат следует через нижние штуцеры, а выводить — через верхние. Такой подвод продуктов способствует непрерывному отводу инер-тов (как условно принято называть газы, обладающие более низкой температу- рой .насыщения при данных условиях по сравнению с тенлообменивающейся жидкостью), накопление кото- рых может резко снизить эффективность работы ацпа- рата;* ~~ у.г ’ я т’тддеэ хс-.-.щтсел» 43
Если по каким-либо причинам не удается подвести жидкость к аппарату указанным выше способом, на отводящих трубопроводах следует предусмотреть гид- равлические затворы в виде вертикальных петель (рис. 19), препятствующие нежелательному опорожне- нию аппарата. В верхнюю часть (петли должен быть Рис. 19. Обвязка теплообменников: а — одноходовой теплообменник, обвязанный по схеме противотока; б, в — спо- собы обвязки, исключающие нежелательное опорожнение аппарата; а — обвяз- ка двух последовательно соединенных теплообменников; д — обвязка уста- новки конденсации. врезан патрубок-воздушник с вентилем, а нижние ча- сти с помощью трубы меньшего диаметра должны быть соединены с запорной арматурой, открываемой при полном опорожнении аппарата. Особое внимание следует обратить на разработку трубопроводной обвязки теплообменников, размещае- мых на открытых площадках в раи нах с суро- вой зимой. Обвязка должна быть запроектирована с таким расчетом, чтобы впоследствии в монтажных чертежах свести к минимуму застойные участки и «ут- 44
кй». Ёслй в качестве АлйДОнОсйтеля будет иапользовД- иа вода, подвод ее к аппаратам должен полностью исключать образование длинных застойных участков. Подробнее об этом см. в главе 5. Когда не удается избежать застойных участков, не- посредственно перед отключающей задвижкой можно врезать трубопровод небольшого диаметра (25—40леи), соединенный с ливневой канализацией. Эту линию от- крывают после перекрывания основного трубопровода. Небольшим количеством воды, 1проходящим по ней, прогревают неработающий участок. В тех случаях, ког- да нет необходимости в полном опорожнении водяного пространства холодильника (конденсатора), заморажи- вания можно избежать, не полностью закрывая запор- ную арматуру. В связи с опасностью замерзания регулирующие клапаны с байпасом на водяных линиях должны уста- навливаться таким образом, чтобы часть воды была направлена в аппарат по байпасу. Это следует учесть при расчете регулирующего клапана. Все участки трубопроводов воды, расположенные вне помещения, должны быть покрыты изоляцией в со- ответствии с действующими нормами. При выборе рабочих (полостей теплообменника сле- дует руководствоваться следующими положениями. В теплообменнике, предназначенном для работы в качестве испарителя или конденсатора, испаряющуюся жидкость или конденсирующиеся пары желательно вво- дить в межтрубное пространство, а вещество, не изме- няющее агрегатное состояние, — в трубное. Такое рас- пределение, позволяя максимально увеличить скорость веществ с низким .коэффициентом теплоотдачи (за счет увеличения числа ходов в трубном пространстве), при- водит к увеличению общего коэффициента теплопереда- чи теплообменника. При выборе места теплообмена основным крите- рием являются физические и химические свойства теп- лообменивающихся веществ. Сильно загрязненные, легко полимеризующиеся про- дукты желательно вводить в пространство, более до- ступное для механической чистки. Для большинства ко- жухотрубчатых теплообменников таким пространством является трубное пространство аппарата. Одень часто 45
обе теплообменивающиеся жидкости сильно загрязняю! поверхность теплообмена. В этом случае в межтрубнее пространство вводят жидкость, содержащую вещества, легко удаляемые с поверхности теплообмена различ- ными растворителями. Если же обе жидкости содер- жат вещества, удаление которых возможно только ме- ханическим способом, применяются кожухотрубчатые теплообменники с «плавающей головкой», позволяющие извлекать трубчатку из кожуха. Агрессивные жидкости желательно вводить в труб- ное пространство. В этом случае только часть аппара- та, а именно трубчатку и крышки, достаточно выпол- нить из специальных коррозионно-стойких материалов. Жидкости или газы, транспортируемые под значи- тельным давлением, также лучше направлять в труб- ное пространство. Благодаря этому можно применять аппараты с незначительной толщиной стенки обе- чайки. Нормальный режим работы характеризуется посто- янной температурой теплооб.менивающихся потоков на выходе из аппарата. Для поддержания нормального режима на этих потоках могут быть установлены тер- мопары, регулирующие клапаны и пр. (см. рис. 19). Мы подробно остановились на особенностях обвяз- ки кожухэтрубчатых теплообменников, как наиболее широко применяемых в химической промышленности. Эти же особенности в той или иной мере необходимо учитывать и при обвязке теплообменной аппаратуры другой конструкции. Так, -разновидностью кожухотруб- чатых теплообменников являются элементные тепло- обменники, и все сказанное выше в полной мере отно- сится и .к ним. При обвязке теплообменников с U-образными труб- ками (ча!це всего применяемых в качестве преющих или охлаждающих элементов в емкостной и колонной аппаратуре) по трубкам можно пропускать жидкости или газы, не образующие нерастворимых отложений. Печи. По назначению печные установки делятся на нагревательные и реакционно-нагревательные, в кото- рых нагрев приводит .к изменению структуры углеводо- родных газов. В результате образуются углеводороды, не встречающиеся в природных газах (процессы пиро- лиза, крекинга, гидрирования и дегидрирования). 46
Обвязх-а--трубчатых печей состоит из трубопроводов, по которым подводятся: газ, подлежащий подогреву (пиролизу и т/ д.у, топливо (жидкое или газообразное)^ вода для охлаждения форсунок, водяной пар для рас- пыления жидкого топлива, инертный газ (азот). Если печь подогрева работает с дымососом, к нему также Р-и.с. 20. Обвязка трубчатой печи: 1 — трубчатая печь; 2 — дымосос; 3 — дымовая труба; 4 — сигнализатор наличия пламени. необходимо подвести охлаждающую воду. От печи от- ходят трубопроводы горячего газа (или образовавшей- ся в процессе пиролиза смеси углеводородных газов) и отработанной воды. В качестве примера обвязки печи приводится схема обвязки (радиантно-конвективной трубчатой - печр (рис. 20). Схема контроля и автоматизации печи разрабаты- вается таким образом, чтобы были обеспечены постоян- ство расхода продукта, пропускаемого через змеевик Печи, требуемый расход топлива при постоянном дав- лении, тяга и расход воздуха, необходимые для опти- мального горения топлива. Для контроля важнейших параметров работающей печи система топочного пространства должна быть ос- нащена контрольно-изме|рительными приборами. 47
Основными точками контроля режима печи являют- ся: температуры на вводе и выводе сырья, в переход- ных участках трубчатого нагревателя, на поверхности стенок труб трубчатого нагревателя, в пароперегрева- теле, в секции теплоносителя и на других участках, над перевалом, под радиантными трубами, на входе в кон- векционную шахту, в конце ее, до и после рекуперато- ра, в дымовой трубе и на линии горячего воздуха; раз- режение в топке и по ходу продуктов горения; давление газового или жидкого топлива в трубчатом нагревате- ле; расход сырья и топлива. Обычно автоматически регулируется температура дымовых газов на перевале с коррекцией по темпера- туре продукта на выходе из печи. Для осуществления контроля и регулирования трубчатых печей в их обвяз- ке предусматривают следующие элементы. На линии подачи топливного газа: бобышка для от- бора давления; диафрагма расходомера-, регулирующий клапан, связанный с регулятором давления «после се- бя» (если печей несколько, ставится на коллекторе); регулирующий клапан, чаще всего связанный с регуля- тором температуры продукта на выходе из печи с кор- рекцией по температуре газов на перевале*; отсекаю- щий клапан, связанный с указателем наличия пламени в топке. В случае применения жидкого топлива на линии его щодачи устанавливают те же приборы, что и для топ- ливного газа и, кроме того, на линии подачи водяного пара устанавливается бобышка- для отбора давления, диафрагма расходомера и регулирующий клапан, свя- занный с регулятором давления «после себя». На линии подачи сырья: пробоотборник; бобышка Для замера температурьп бобьппка для- замера давле- Ния; диафрагма для замера расхода: регулирующий клапан, обычно связанный с регулятором расхода. На линии выхода сырья: бобышка для замера дав- ления; пробоотборник; бобышка для замера темпера- туры. На линии воды, охлаждающей форсунки,— бобышка для замера температуры. * В некоторых случаях между клапанами устанавливается бу- ферная емкость объемом не менее 3 л»3. " 48
На линии дымовых газов —р оссельныез аслонки для регулирования производительности дымососов. Реакторы. В них протекает основной процесс любо- го химического производства — образование целевого продукта. Поэтому удачно разработанные конструкции ?ис. 21. Обвязка одного из группы реакторов периодического действия: — реактор; 2 — рубашка; 3 — задвижки с электроприводом; 4 — клапан егулятора температуры; 5 мешалка; б — смеситель. I трубопроводная обвязка реактора во многом предоп- )еделяют успешное осуществление всего технологиче- ского процесса. Трубопроводная обвязка каждого реактора зависит >т характера проектируемого процесса (непрерывный ли-периоличеекий), от необходимости поддержания по- тоянного температурного режима в зоне реакции, от рисутствия катализатора и его свойств (регенерирует- я или подвергается периодической замене) и от нали- ия предварительного смешения «реагентов. Рассмотрим несколько примеров трубопроводной об- язки реакционных аппаратов. На рис. 21 изображена схема трубопроводной об- язки одного из группы периодических реакторов, ра- отающих в непрерывном технологическом процессе. '« таких случаях предусматривается не менее трех ре- кторов. При этом в одном из них идет смещение и -1495 49
протекает реакция,лв-другомнаполнение., -л треть- ем—.•опорожнение. Для автоматического переключе- ния реакторов е одного режима на другой на всех тех- нологических трубопроводах установлена запорная ар- матура с электро-, цневмо-- или гидравлическим приво- дом, срабатывающая в соответствйи с заранее разра- ботанной программой. ___. Рис. 22. Обвязка группы реакторов непрерывного действия: 7 / — реакторы; 2 — электроподогреватель. — л 1 — реакционный газ; // — охлаждающая вода; III — органический тепло- носитель; IV — продукты реакции. . Приведенный на рисунке реактор снабжен рубаш- кой. В начале процесса в нее подается пар. Реакция начинается по достижении определенной температуры и сопровождается выделением тепла. В это время пода-? ча пара в рубашку прекращается и начинается- подача хладоносителя (воды, рассола). Каждый из реакторов без изменения трубопроводной обвязки может быть включен в схему чисто периоди- ческого процесса. На рис. 22 показана схема трубопроводной обвяз- ки узла непрерывно действующих трубчатых реакторов. В трубках находится гранулированный катализатор, по межтру€.ному пространству в зависимости от характера реакции-пропускают тепло- либо хладоноситель. р Как и в предыдущем примере, смешение компонец- тов1ироиоходвд.-вне/р:еайтора.;о < . т! с.,. .с ЭД
Для регенерации катализатора часть смеси через годогреватель направляется в реактор, остановленный ia регенерацию. Загрузка и выгрузка реакторов рассмотренного ти- ia часто производится с помощью пневмотранспорта. МЕХАНИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ И ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ Под термином «механизация» в применении к хими- еским' производствам понимают мероприятия; обеспе- ивающие переработку различных твердых и сыпучих [атериалов без применения ручн :го труда. Такая ле- еработка включает операции доставки материалов в ех, их перегрузки и размещения в прицеховом складе, скрытия тары и ее последующей обработки (спрессов- и, пакетирования и т. п.), подготовки материалов к спользованию в процессе, дозировки и доставки мате- иалов к технологическим аппаратам и механизмам, об- аботки и удаления твердых и сыпучих отходов произ- одства, переработки твердых целевых продуктов. Способы механизации зависят от размера частиц ма- ериала (крупные куски, гранулы, порошок); тары, в оторой он транспортируется (контейнеры, ящики, ме- аллические и деревянные барабаны, бумажные мешки т. п.); типа и размеров производственных и склад- ких помещений (открытые площадки, навесы, одно- и ногоэтажные здания); от расстояний между агрегата- и и их высоты и от специфических требований те.хно- огического процесса. Для конкретизации специфиче- ких требований предварительно выявляется необходи- ость дозировки материалов при подаче в аппарат точность дозировки и периодичность подачи), степень змельчения перерабатываемых материалов, конструк- ия аппаратов, в которые подаются твердые реагенты, давление в них. Доставка материалов в цех. Твердые вещества в ви- е порошков, гранул, кусков различных размеров ,по- гуп.ают на завод в таре либо без нее. Бестарные грузы (куски известняка, песок, уголь и п.) со склада, расположенного не далее 40—60 м, ожно доставлять, в цех с помощью ленточных и гскреб- 51
новых конвейеров. Устройство такой непрерывно дейст- вующей конвейерной линии позволяет обходиться без прицехового склада. На расстояние до 200—250 м легцие и сыпучие гру- зы могут доставляться пневматическим транспортом. Достоинствами пневматического транспорта являются легкость и безопасность обслуживания, гигиеничность, от- сутствие запыленности, незначительные габаритные раз- меры трубопроводов. Основным недостатком является повышенный расход энергии. К условиям, исключающим возможность применения пневматического транспорта для перемещения' грузов, следует отнести такие свойства материалов, как высо- кая вязкость, пластичность, способность слеживаться и уплотняться под небольшим давлением- Скорость, необходимая для перемещения частиц, должна быть в 1,5—3 раза больше скорости витания. Установки пневматического транспорта подразделя- ются на всасывающие (в трубопроводе создается раз- режение. вследствие чего всасывается атмосферный воз- дух), нагнетательные (сжатый воздух нагнетается в трубопровод) и смешанные (з одной части трубопро- вода создается разрежение, в другую часть нагнетается |сжатый воздух). I При необходимости транспортировать материал на небольшое расстояние из одной или нескольких точек (одновременно в одно и то же место применяют всасы- вающие пневматические установки. При необходимости перемещать материал от места загрузки к одному или •Нескольким пунктам разгрузки, а также на более зна- чительное расстояние применяют нагнетательные пнев- моустановки. В тех случаях, когда материал надо за- бирать из нескольких точек и перемещать на значигель- ные расстояния, непреодолимые для одной всасываю- щей установки, применяют смешанные пневмоустановки. Основными деталями пневматических установок яв- ляются воздушные насосы, трубопроводы, всасываю- щие приспособления, питатели, разгрузочные устройст- ва и фильтры. Всасывающие пневмоустановки применяются при разрежениях не более 0,5 кгс/см?-. При больших разре- жениях плотность воздуха резко уменьшается, и он уже не может поддерживать перемещаемый материал. 52
При значительном удалении цеха от склада грузы доставляются грузовыми автомобилями, автосамосвала- ми, автопогрузчиками, аккумуляторными тележками и пр. Так же транспортирую, ся все виды грузов в таре. В других отраслях промышленности широкое приме- нение нашла транспортировка грузов с помощью под- весных канатных дорог. В химии этот вид транспорта не по’лучил распространения, хотя он и представляется ючень удобным. Разгрузка и размещение в цехе. При наличии само- разгружающихся транспортных средств (автосамосва- лов, автопогрузчиков, тележек канатной дороги и т. <п.) в цехе монтируются приемные бункеры, откуда с по- мощью непрерывно действующих подъемных устройств (норий, элеваторов и т. д.) грузы направляют в расход- ные бункеры. Для разгрузки автомашин и аккумуляторных теле- жек могут применяться такие средства, как выносные монорельсы с тельферами, наклонные платформы, уста- новки пневмотранспорта. Материалы, загруженные ;в тару (стеклянные и ме- таллические банки, барабаны, бумажные мешки, ящи- ки), доставляются в цех в основном теми же средства- ми, что и бестарные. Перемещение и укладку материа- лов в цехе производят с помощью мостовых кранов, небольших электрокаров, конвейеров, штабелеуклад- тигов. j Сыпучие материалы и материалы, состоящие .из мелких кусков, перемещаются по цеху с помощью транспортеров и шнеков различного типа. Вскрытие тары и ее обработка. На некоторых пред- приятиях применяется ряд приспособлений, в эначитель- ной степени облегчающих труд рабочих при вскрытии зарабанов, мешков и другой тары и повышающих про- изводительность труда на этих операциях. В настоящее зремя такие приспособления изготовляются кустарно в зависимости от конкретных условий. Подготовка материалов к использованию зависит от особенностей технологического процесса и от свойств материалов и включает две основные операции: дробление материалов, поступивших в цех в виде 'лыб и крупных кусков; для этого используются такие папины, как щековые, конусные, валковые дробилки, 53
Молотковые мельницы, барабанные (шаровые) мельни- цы, бегуны и вибрационные мельницы; - классификацию измельченных материалов, т. е, раз- деление измельченного материала по размерам частиц. Классификация осуществляется с помощью сит, грохо- тов, а также гидравлических и воздушных классифика- торов. Доставка материалов к технологическим аппаратам и дозировка. Наиболее просто производится периодиче- ская загрузка, причем используются играны (мостовые, портальные, козловые, кран-балки), передвижные тали, тельферы (электрические и пневматические), переме- щающие бункеры с автоматическими затворами. Для непрерывной загрузки используются конвейеры различ- ных типов (ленточные, пластинчатые, скребковые, труб- чатые), конвейеры в сочетании с подъемниками непре- рывного и периодического действия (в каждом случае следует предусмотреть бункер-накопитель), шнековые, секторные, тарельчаше, плунжерные дозеры, автомати- ческие и полуавтоматические весы в сочетании с кон- вейерами и подъемниками, установки пневмотранс- порта. Загрузка аппаратов, находящихся под вакуумом ли- бо под избыточным давлением, ведется через,колокола и шлюзы с постоянным отсосом выделяющихся вредных газов. УДАЛЕНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА Этот вопрос играет существенную, а иногда ре- шающую роль при выборе рабочего метода и разработ- ке технологической схемы процесса. Под общим названием «ютходы» понимают выделяю,- щиеся в технологическом процессе продукты, которые не могут быть использованы ни на данном, ни на. дру: гом химическом предприятии, и поэтому подлежат уничтожению, а также те продукты,'которые после со- ответствующей обработки можно использовать по- вторно. ,, Отходы химического и нефтехимического производств можно классифицировать по следующим признакам. По агрегатному состоянию: твердые (сыпучие), по- лужидкие, жидкие,и газообразны^. , 54
: По воздействию на конструкционные' материалы: ёйтральные, слабоагрессивныё, агрессивные и сйльно- 1грессивные; По воздействию на живые организмы: токсичные и нетоксичные-, По химическому составу: минеральные, органичен жие, смешанные; По характеру выделения: случайные, периодические i непрерывно выделяющиеся. При разработке узлов удаления производственных 1ТХОДОВ прежде всего необходимо постараться обойтись >ез сбросов, т. е. определить возможность извлечения генных веществ или использования их для тех или гн ых целей. Это зависит от состава отходов, их количества и гестных условий. В соответствии с’данным определением Отходами гефтехймического производства являются отработан-: гая .охлаждающая вода, конденсат водяного пара, аб- азы, жидкие органические соединения, мимически за- рязненные стоки, кислотно щелочные стоки, условно чи- :тые стоки, хозяйственно-фекальные стоки, твердые от- воды. В зависимости от конкретных условий на химиче- :ком предприятии предусматриваются как общезавод- :кие установки по переработке отходов производства; гак и местные, припеховые. Газообразные отходы (абгазы, водяной пар после )егенерации катализатора и т. п.), как правило, имеют гекоторое избыточное давление, позволяющее транспор- тировать их на факел, к печам сжигания или сбрасы- гать через выхлопные трубы в атмосферу. К твердым отходам относятся шлам, отработанные катализаторы, адсорбент, осушитель и т. п. Шламы можно разбавлять водой или другим деше- гым и неагрессивным растворителем и перекачивать га станцию очистки. Если такое разбавление невозмож- но, следует предусмотреть механизированную выгрузку гппарата. Способы выгрузки определяются теми же факторами, что и условия загрузки. Для облегчения вы- •рузки следует широко пользоваться вибрационными устройствами, затворами. Условия выгрузки необходи- мо учитывать при конструировании аппаратов. - ' ' - 56
Для выгрузки порошкообразного или гранулирован- ного катализатора, осушителя и других материалов следует применять установки пневматического транс- порта. ' Основная масса отходов нефтехимического и хими- ческого производств находится в жидкой фазе. Часть отходов выводится из цеха под избыточным давлением, часть сбрасывается в системы безнапорной канализа- ции. Почти все отходы перед удалением из цеха подвер- гаются обработке, состоящей из следующих процессов. Газы, выбрасываемые из дыхательных систем в ат- мосферу, очищаются от вредных примесей путем отмыв- ки в выхлопных скрубберах (такой же обработке под- вергаются газы, отсасываемые вакуумными установ- ками). Органические вещества, являющиеся отходами дан- ного производства, но используемые в других процес- сах, собирают в специальные сборники; при необходи- мости их обрабатывают и откачивают на заводские склады (органические отходы, не нашедшие примене- ния, непрерывно или периодически откачивают на уста- новки сжигания). Отработанное масло, периодически спускаемое из маслоотделителей компрессоров, направляют в отпар- ные бани, снабженные паровыми змеевиками. Отпарен- ные углеводороды сбрасываются на факел, а масло на- сосами откачивают в цех регенерации смазочных масел. В зависимости от величины давления конденсат во- дяного пара либо самотеком направляют на станцию сбора конденсата, либо собирают в сборники <и насо- сами (обычно дозировочными) откачивают на станцию. В химических производствах выделяется большое количество жидких отходов, удаление которых из цеха под давлением представляет'я нецелесообразным. Для их удаления создают следующие системы безнапорной канализации. . Канализация условно чистых производственных сто- ков принимает отработанную воду из охлаждающих ру- башек компрессоров (если они не рассчитаны на избы- точное давление), из оросительных холоди"ьнииов и конденсаторов и т. п. В зависимости от принятой на заводе системы охлаждения эти стоки либо отстанва- 56
>тся, фильтруются и Направляются на градирни обо- отного водоснабжения, либо сбрасываются в водоемы. Канализация ливневых стоков. Кроме атмосферных садков, в эту систему сбрасываются воды из холодиль- иков при их останове. Внутрицеховая сеть ливневой канализации состоит 13 системы лотков, устраиваемых на всех этажах на- ужной установки цеха. Стоки попадают в лотки бла- одаря специальным уклонам в,«полах перекрытий и че- ез трапы, снабженные гидрозатворами, црепятствую- цими проникновению газов из заводской системы ка- ализации в цех, а затем выводятся в-ближайший лив- 1евый коллектор. Канализация химически загрязненных производст- енных стоков. В эту систему направляют воды, степень агрязнения которых органическими и минеральными еществами такова, что возникает необходимость при- менения сложных методов очистки (механической, био- :имической, физико-химической) на специальных очи- тных сооружениях. Сюда же направляют атмосферные 'садки и смывные воды с установок, перерабатываю- цих особо токсичные вещества. В отдельных случаях акие стоки приходится собирать в специальную за- губленную емкость, подвергать предварительной дега- зации и лишь после этого откачивать на очистные уста- ювки. На выводе химически загрязненных стоков из iexa также должен быть установлен гидрозатвор. Канализация кислотно-щелочных стоков. Стоки, со- 1ержащие кислоты или щелочи, разрушительно дейст- муют на металлические и железобетонные конструкции, ie защищенные специальными покрытиями. Поэтому 1ппа,ратуру, из которой выводят подобные стоки, следу- ет сконцентрировать в одном месте, окруженном кисло- гоупорным барьером, внутри которого устроен трап, юединенный с общезаводской кислотно-щелочной кана- лизацией. При незначительном количестве кислотно-ще- лочных стоков их можно нейтрализовать в цехе, а за- гем направлять в систему химически загрязненных стоков. Кроме приведенных выше, в каждом цехе создается система хозяйственно-фекальной канализации. Методы очистки сточных вод подробно описаны в литературе9. 57
В заключение. Перечислим мероприятия, позволяю- щие сократить количество сточных вод: замена теплообменников смешения поверхностными;' применение воздушного охлаждения; создание замкнутых циркуляционных систем (на- пример, системы циркуляции абсорбента с непрерывным выводом некоторого его количества на регенерацию); это мероприятие — одно из самых эффективных; . ступенчатое использование охлаждающей воды; при этом воду, выходящую из одного холодильника, направ- ляют в другой, работающий при более высокой темпе- ратуре, и т. д.; широкое применение пара вторичного вскипания. На окончательный выбор технологической схемы проектируемого производства кроме таких факторов, как технико-экономические показатели, наличие опыт- ных данных и местные условия, большое влияние оказы- вает следующее обстоятельство. Очень часто при подборе оборудования приходится сталкиваться с тем, что некоторые его виды либо не выпускаются промышленно- стью, либо находятся в стадии освоения. До оконча-- тельного выбора оборудования отработку технологиче- ских узлов нельзя считать законченной. Отсутствие какой-либо машины или аппарата нужной характеристи- ки, изготовленного из конструкционных материалов, устойчивых в данной среде, зачастую вызывает необ- ходимость в изменении отдельных узлов технологиче- ской схемы и может послужить причиной перехода на другой, экономически менее выгодный метод получения щелевого продукта. Из сказанного ясно, что получать информацию о на- личии оборудования для проектируемого производства необходимо на первых этапах разработки техно.тоги- ческой схемы. В распоряжении отдела оборудования должны находиться номенклатурные перечни изделий, выпускаемых различными заводами, а также перспек- тивные планы освоения оборудования. Отдел оборудования должен периодически получать сведения в технологических и других отделах проект- ной организации о характере и ориентировочном коли- честве машин, аппаратов, труб, арматуры, которая по- требуется для нового производства. При необходимости эти сведения будут направлены в соответствующие 5^
гланирующие организации и послужат основой дзя составления заданий на разработку и изготовление но- вого оборудования. ВЫБОР ТРУБ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ и ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ДИАМЕТРА В зависимости от свойств транспортируемых ве- ществ, а также требований, предъявляемых к Качеству материала труб и методов сварки, технологические тру- бопроводы делятся на категории: I категория — трубопроводы для огне- и взрывоопас- ных, агрессивных (вызывающих коррозию металла) и токсичных- Продуктов вне зависимости от величины давления в них и температуры; II категория — трубопроводы для -продуктов, обла- дающих слабо выраженными коррозионными, огнеопас- ными и токсическими свойствами,а также трубопровод Ды для щелочей; III категория — все остальные трубопроводы10. Кроме того, по типу материала, из которого они из- готавливаются, трубопроводы делятся на металличе- ские; металлические, защищенные изнутри неметалли- ческими материалами; и неметаллические: • ‘ Составными частями отдельного трубопровода яв- ляются цилиндрические трубы, детали для соединения ’ труб между собой (фланцы, муфты), а также с аппарат тами и приборами; фасонные части для изменения на- правления и сечения (отводы, колена, переходные па- трубки, тройники); запорные приспособления (труболрО-! водная арматура). Трубопроводные детали рассчитывают и изготовля- ют на определенное «условное» давление, т. е. на наи- большее рабочее давление, допускаемое в трубопрово- де; в свою очередь оно зависит от температуры транс- портируемого вещества, так как при ее повышении до- пускаемое рабочее давление снижается (см. ГОСТ 356—67). Расчетное давление трубопроводов для агрессивных жидкостей (кислот и т. п.) принимается на одну ступень условного давления выше максимально возможного в трубопроводе по условиям - технологического-- процесса: 9»
Выбор труб и определение их диаметра проводится в такой последовательности. Вначале собирают исход- ные данные, такие, как рабочие параметры процесса (температура и давление), параметры транспортируе- мой среды — часовой расход, вязкость, сведения о 'кор- розионных, токсических и пожароопасных свойствах, удельный вес или удельный объем, а также назначение рассчитываемого участка трубопровода и технологиче- ские требования, предъявляемые к материалу труб. Затем выбирают материал труб. Выбор зависит от условного давления, химической агрессивности транс- портируемой среды, требований к надежности и долго- вечности рассматриваемого участка трубопровода. При наличии нескольких видов материала, годных для из- готовления трубопровода, предпочтение отдают наибо- лее дешевому и наименее дефицитному, причем послед- нее обстоятельство обычно играет решающую роль. В зависимости от конкретной рабочей среды для за- щиты стальных труб от коррозии, а также для изготов- ления неметаллических труб применяются следующие материалы: винипласт (азотная кислота, ацетальдегид, бензин, перекись водорода, керосин, масла минеральные),- бутилкаучук (фосфорная кислота); графитопласт АТМ-1 (азотная кислота, анилин, аце- тон, бензин, бензол, перекись водорода, глицерин, ке- росин, ксилол, нитробензол, уксусная кислота . фосфор- ная кислота, этиленхлоргидрин, соляная кислота); полиэтилен (метиловый спирт, бензол, бутилацетат, перекись водорода, ксилол, акрилонитрил, соляная кислота); полиизобутилен [азотная кислота, аллиловый спирт, ацетальдегид, перекись- водорода,-глицерин, метиловый спирт, муравьиная кислота, уксусная кислота (до 40%- ной концентрации), фосфорная кислота, этилацетат]-, резина (ацетон, глицерин, метиловый спирт); бутадиен-стирольный каучук (уксусная кислота); стекло (азотная кислота, анилин, аллиловый спирт, бензол, перекись водорода, муравьиная кислота, про- пионовая кислота, четыреххлористый углерод, уксусная кислота); текстолит (бензин, бензол, метиловый спирт, толу- ол, четыреххлористый углерод, уксусная кислота); . ftf)
фаолит (бензол, перекись водорода, керосин, масла инеральные, масла эфирные, метиловый спирт, му- 1вьиная кислота, ’нефть, толуол, четыреххлористый 'лерод, уксусная кислота, соляная кислота, этилен- торгидрин,фосфорная кислота); фарфор (азотная кислота, бензол, муравьиная кис- эта, пропионовая кислота, четыреххлористый углерод, «сусная кислота); ; хлоропреновый каучук (дихлорэтан, муравьиная гслота). ! В приведенной ниже (стр. 62—64) таблице дана крат- 1я характеристика наиболее широко применяемых труб i коррозирнностойких материалов. Выбор материала ; труб для транспортирования но- jx веществ, коррозионные свойства которых еще не эучены, должен производиться совместно с научно-ис- тедователрокими орг|анизациями. После Дтого переходят'к гидравлическому расчету эуббпровода. Основной целью такого расчета является тределениЬ диаметр^ трубопровода при условии по- оянства расхода Жидкости или газа, либо опре- гление диаметров отдельных участков с разным часо- ам расходом. Одновременно определяют потери напо- а на отдельных участках. Сведения о потерях напора юследствйи могут быть использованы при расчете ис- олнительнкх механизмов системы контроля и автома- ИКИ. : i При определении Оптимального диаметра исходят из эго, что завышение диаметра приводит к увеличению гоимости самого трубопровода и его ремонта, и в не- оторых случаях вследствие пониженных скоростей, бусловленрых таким-завышением, происходит выпаде- ие твердык осадков и закупорка трубопровода (напри- ер, при перекачивании известкового молока); с дру- ой стороны, завышение Диаметра уменьшает расход нергии на-проталкивание ;жидкости или газа по рас- читываемому трубопроводу. Поэтому в общем случае птимальным следует считать диаметр, при котором гоимость родовой эксплуатации трубопровода оказы- ается минимальной. ! Приближенно диаметр трубопровода определяют. а даваясь Допустимой скоростью или допустимыми по-
Материал труб Размеры, мм Давге- н е, кгс/смг Темпе- ратуга. °C ГСИТ или ТУ ьа трубы ТУ на мяте- риал Трубы с’альные, фу.ерованные из- нутри трубами из полиэтилена вы- сокой плотности 32 2,5 40 х2,5 51x2,5 56x3 88,5 « 5 114x5 140» 5 165x6 16 от—40 до 90 ВТУ 289—62 МРТУ 6-05- 912—66 Трубы из титаново- го спл<;вт ВТ1-1 и ОТ-4 22x1 30x1 22x1,9 25 х 1,5 32x1,5 50x1 5 42x4 54x4 АМТУ- 386—597 Трубы из полиэти- лена высокой ПЛО1НЭСТИ 32X2 50x2,9' 63x3,6 110x6,3 6 20 -— I МРТУ-6-05— 917—67 Трубы из полиэти- лена низкойпл эт- нос ги 63x58 110x10 140 <12,8| 160x14,6 225x12,8 ‘280 х 6 ,9 315 х7,7 10 10 10 10 6 '2 3 2,5 20 1 1 МРТУ-6-05- 918 -67 I Трубы из фторо- пласта 4 42 x 25- 58x50 85 х 75 । 112x100 220 х2Э01 .1 1 ИРТУ 6 0 5- 987—66 1 43(1x400 1 1 / Трубы из фаолита 33x56 4 1 110 1 Проспект ТУ 321 -51 54x76 4 завода МХИ 78x402 3,3 - . 100х125 150x175 3,3- 3,3 - • ... - - - - 1 200x225 250’х 275 300x350 3 ,3 15 1,5 1 Трубы из графита- 32x42 ‘3 120. -Проспект 1 дласдаДТ^-Т •40^52 '50x63 ' • < --Ъ
Продолжение Материал! труй Размеры,, 1 лк Давле- я е. Темпе- ратуга» °C ГОСТ ИЛИ ТУ на трубы ТУ на мате- :. рьал -- 60x74 70x85 .75x90 ..80x98 90x114 - г. Трубы виниплас- товые бесшовные 20x2,5 25x3 32x4 40x5 51x6 63x7 6 40 Проспект завода ТУ 4251—54 МХП Трубы винипласто- вые-бесшовные 76x8 -83x6 96x6,5 102x6,5 114X7 166x8 6 2,5 . 2,5 2.5 2,5 2,5 40 "Проспект завода ТУ 4251—56 МХП Трубы текстолито- вые 25 3 80 — ТУ 1471—47 МХП Трубы стеклянные термос хоикне 45 68 93 122 7 6 5 5 70 гост 8894—58 — Трубы фарфоровые с коническими фланцами 65x12,5 80 х 15 95x15 115x17.5 135 х. 17,5 165 х 20 6 150 Проспект завода Трубы свинцовые — I — гост 167—41 — Трубы фарфоровые импортные 13x30' 25x45 32x50 40x65 5JX80 65x95 85 к 115 100х 135 125х165 150х 190 200 215 250хЗи0 8 8 8 8 8 6 6 6 5 ч 3 3 120 Проспект фирмы Г ДР
Продолжение Материал труб Размеры, мм Давле- ние. кас/слся Темпе- ратура, °C ГОСТ ИЛИ ТУ на трубы ТУ на мате- риал 300x355 3 Трубы стеклянные «СИ АП» 21x3 26x3 33x4 40X4 50x5 60 х 5 6 90 Проспект фирмы ЧССР Трубы элек । ррсвтр- ные из с<али ЭИ-943 (ОХ23Н28МЗДЗТ) 57x2 76x2 83x2 102x2 — —- ЧМТУ УкрНИГИ 481—63 — Трубы стальные гуммированные 57x3 76x3,5 89x4 108X4 133X4 159x4,5 194x5 219x6 245 7 273x7 325X8 377x9 426x9 ДО 25 65 терями напора. Эти величины связаны с диаметром сле- дующими соотношениями: 4V и2______________— Идоп. = _^5----йдоп:=0,0<2-^(1 +W где VceK. — секундный расход, м3!сек\ Удоп.—допусти- мая скорость, м/сек; /гдоп.— допустимая потеря напора, кгс/см1; £— коэффициент местных сопротивлений; D — диаметр трубопровода, м. Определение диаметра по заданной скорости и про- изводительности удобно вести с помощью специальных графиков и таблиц. 64
ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА Под этим понятием объединены все механизмы и устройства, предназначенные для полного или частично- го отключения отдельных участков трубопровода, пре- дотвращения обратного тока жидкости или газа, а так- же опасного повышения давления. Промышленность Советского Союза и стран-членов Совета Экономической Взаимопомощи выпускает боль- шое количество различных видов арматуры, рассчитан- ной на работу в широком диапазоне температур и дав- лений в средах различной .степени агрессивности. По конструкции корпуса, и особенно запорного орга- на, а также по назначению арматура делится на не- сколько Трушь Ниже приводится краткая характеристика каждой группы11. Вентили (запорные и регулирующие) являются ос- новными запорными устройствами трубопроводов для жидкостей и газов (в том числе и вызывающих корро- зию) при любых давлениях и весьма высоких темпера- турах. Вентили изготовляют из чугуна, стали, пластмасс и других материалов; они отличаются надежностью в работе, герметичностью, а также плавной регулировкой величины прохода, но имеют относительно высокое сопротивление (коэффициент сопротивления до 7) и большие габариты. В связи с этим выпускаются венти- ли с условным проходом не более 250 мм. По направлению движения потока различают венти- ли проходные, угловые, а также трехходовые которые применяются для отключения резервного предохрани- тельного клапана. Для загрязненных и легко кристаллизующихся жид- костей вентили непригодны. Задвижки служат запорными устройствами на тру- бопроводах среднего и большого диаметра (от 50 до 200 мм и выше). Сановными преимуществами задвижек по сравнению с вентилями являются малое сопротивле- ние (коэффициент сопротивления не более 2) и срав- нительно небольшая строительная длина. Кроме того, простая форма внутренних устройств в значительной 5—1495 65
степени устраняет опасность забивки задвижек загряз- ненными потоками. Однако герметичность запорных органов задвижек ниже герметичности вентилей соответственного диа- метра. Задвижки изготовляются из тех же материалов, что и вентили. Краны применяют в качестве запорной арматуры на трубопроводах диаметром до 200 мм, предназначенных для транспортирования жидкостей, легко застывающих продуктов и взвесей при температуре до 100 °C и давле- нии до 10 кгс/см2. Применяются натяжные (для газов) и сальниковые краны с муфтовым и фланцевым присоединением. По направлению движения продукта различают краны про- ходные .и трехходовые. Работа кранов в качестве запорной арматуры имеет некоторые особенности. Быстрое открывание проходно- го отверстия затрудняет регулирование количества про- текающей жидкости и может привести к гидравлическо- му удару в трубопроводах, где протекают жидкости под давлением; кроме того, возможна деформация корпуса при транспортировке нагретых жидкостей, вследствие чего может произойти «прикипание» пробки; для ее по- ворота потребуются значительные усилия. В то же вре- мя краны обладают определенными преимуществами: они дают возможность пропускать жидкости, содержа- щие взвеси и кристаллы, выполнять внутреннюю анти- коррозионную защиту и создают небольшое гидравли- ческое сопротивление. Корпус и пробка крана могут быть выполнены из чугуна, стали, бронзы, латуни, а также из фарфора, стекла, фаолитаи т. д. Максимальный условный про- ход кранов составляет 250 мм. Предохранительные клапаны предназначены для за- щиты трубопроводной системы от повышения давления выше предельно допустимого. Выпускаемые промыш- ленностью клапаны предназначены для работы в тех же условиях, что и вентили. Максимальный условный проход предохранительных клапанов 150 мм. Условный проход клапанов определяется в соответ- ствии с нормами Госгортехнадзора. 66
Конструктивно предохранительные устройства делят- ся на пружинные, рычажные и на предохранительные пластины. Благодаря полной герметичности пружинные пре - дохранйтелыные клапаны предпочтительно устанавли- вают на трубопроводах, по которым транспортируются горючие и токсичные вещества. Основным их недостат- ком является необходимость довольно частой регули- ровки, вызываемая изменением упругих свойств нажим- ной пружины (особенно при высокой рабочей темпера- туре). Рычажные клапаны лишены этого недостатка. Вме- сте с тем наличие у них сальникового уплотнения не исключает возможности прорыва газов в помещение во в.ремя срабатывания клапана. Поэтому рычажные кла- паны рекомендуется устанавливать только на трубопро- водах пара, воды, азота и т. п. Предохранительные пластины устанавливают как для работы совместно с клапаном, чтобы защитить его от вредного влияния рабочей среды, так и для само- стоятельной работы в тех случаях, когда другие предо- хранительные устройства вследствие относительно боль- шой инерционности оказываются непригодными. В по- следнем случае пластины часто называют взрывными мембранами. Существует три типа предохранительных пластин (рис. 23): простые пластины-, пластины с поперечными канавками; пластины, работающие на срез. Простые пластины представляют собой диск, зажа- тый между фланцами против отверстия сосуда. Во из- бежание разрыва в этом месте внутренний край удер- живающего фланца закругляют или применяют мягкую прокладку .Перед установкой диск опрессовывают дав- лением, примерно равным рабочему, что придает диску тарельчатую форму . Этим гарантируется заведомое пре- вышение разрывного давления над рабочим. Иногда для локализации разрыва в поперечном сечении диска, который в этом случае изготавливают из соответствен- но более толстого листа, прорезают неглубокие желоб- ки. Это позволяет повысить надежность дисков тарель- чатой формы. Во избежание разрыва под действием изгибающего усилия диски, работающие на срез (рис. 23; б), зажа- 5* 67
ты между двумя фланцами и укреплены между двумя пластинками с острыми краями. Между фланцами и укрепляющими пластинками всегда оставляется неболь- шой зазор. Однако чистый срез не получается, так как реально разрыв происходит под действием изгиба и ра- стяжения. Недостатками такого диска являются боль- шая проницаемость и высокая стоимость. Расчет толщины разрывающихся дисков обязатель- но должен быть проверен экспериментально. Обратные клапаны устанавливаются на трубопрово- дах с целью предотвращения обратного хода газа или жидкости (например, при остановке насоса или ком- а 6 Рис. 23. Предохранительные пластины: а — тарельчатая; б — работающая на срез. прессора из-за прекращения электропитания, внезап- ном нарушении герметичности участка трубопровода и т. п.). По конструкции запорного органа различают клапа- ны подъемные и поворотные. - К обратным клапанам можно также отнести и при- емные клапаны, устанавливаемые на всасывающих трубах насосов для предотвращения опорожнения при кратковременной остановке. В отличие от других об- ратных клапанов приемные клапаны снабжаются фильт- рами. ‘ : — Подъемные обратные клапаны вы'пускаются для ра- боты при температуре от —30 до 300 °C и давлении до 2000 кгс/см2; они рассчитаны на максимальный услов- ный проход 200 мм, изготовляются серийно из стали и чугуна. Большинство подъемных обратных клапанов уста- навливается на горизонтальном трубопроводе крышкой вверх. Клапаны высокого и сверхвысокого давления мо- гут работать только при установке на вертикальном уча- стке трубопровода. . ; 68
К недостаткам подъемных клапанов относятся вы- сокое гидравлическое сопротивление, относительно боль- шие габариты, а также необходимость высокой точно- сти монтажа. Вследствие этого в химической промыш- ленности более широкое распространение получили по- воротные обратные клапаны. Пределы применения таких клапанов: по темпера- туре от —80 до 600 °C, по давлению от 10 до 160 кгс!см2. Условные проходы клапанов выбираются в зависи- мости от давления: Ру, кгс/аЯ Условные проход, мм 15—40. . . 50—200 64 .... до 350 100 ... до 250 160 ... . до 150 Поворотные обратные клапаны изготавливаются из чугуна, углеродистых и высоколегированных сталей. Редукционные клапаны применяются для понижения давления газа в неответственных трубопроводах, когда применение более точных и дорогих автоматических устройств .представляется нецелесообразным (например, на азоте, предназначенном для продувки аппаратов, на подаче пара в змеевики сборников и т. п.). Применять редукционные клапаны для снижения давления углево- дородных газов нельзя. Вследствие того, что со време- нем силовая пружина теряет свои упругие свойства, ре-_ аукционные клапаны нуждаются в периодической на- стройке. Подбор редукционных клапанов осуществляется на основании создаваемого ими максимального перепада давлений и по производительности (в м3/ч)-. Техническая характеристика редукционных клапанов Температура . . . . До 300 °C Давление ............. До 16 кгс/см2 Материал корпуса . . . Чугун, сталь Условный проход ... От 50 до 200 мм Конденсатоотводчики (конденсационные горшки) — это устройства, предупреждающие проскок водяного пара в линию сбора конденсата. Данные о поплавковых и сильфонных конденсатоот- водчиках, рассчитанных на широкий диапазон давлений 69
(от 16 до 64 кгс/ам?) и температур (до 450’С), и прин- ципах их выбора приведены в различных каталогах. Ниже приведены сведения о термодинамических кон- денсатоотводчиках, отличающихся высокой надежностью и большой производительностью при незначительных габаритах (рис. 24): Техническая характеристика термодинамических конденсатоотводчиков Рабочее давление .................. Допустимый угол установки относи- тельно трубопровода ............... Допустимые утечки при работе на во- дяном паре......................... Рабочее давление пара-конденсата Рр на входе* ......................... От 0,5 до 40 кгс/см? Любой Не более 0,1 % производи- тельности по конденсату 0,5 кгс/см? * Или любой вакуум на выходе. Рис. 24. Термодинами- ческий конденсатоотвод- чик. вентили с патрубком Более .подробные данные можно получить из соот- ветствующих отраслевых нормалей. При выборе конденсатоотвод- чиков следует иметь в виду, что в каталогах обычно указывается производительность по холодной воде. Производительность по кон- денсату (в кг!ч) примерно в 3 раза ниже. Указатели уровня большей частью устанавливаются непо- средственно на аппаратах. Они представляют собой краны или для крепления стеклянной труб- ки — мерного стеклат—Указа 1 ели уровня, устанавливае- мые на сосудах, работающих под давлением, снабжают- ся шариковым клапаном, автоматически перекрываю- щим отверстие при поломке мерного стекла. Изготав- ливаются указатели уровня из стали и цветных металлов. Длина мерного стекла не должна превышать 800—900 мм. Поэтому на очень высоких сосудах прихо- дится устанавливать несколько мерных стекол, для че- го к сосудам иногда присоединяют мерную колонку, из- готовленную из куска трубы диаметром 80—100 мм (рис. 25). l 70
вид по А Рис. 25. Указатели уровня на мерной колонке. Арматура с дистанционными приводами. Трубопро- водная арматура (вентили, задвижки, краны, заслон- ки) может иметь различные приводы. Пневмопривод обеспечивает надежность, плавную работу и полную взрывобезопасность, благодаря чему он широко распространен на химических предприятиях. Пневмоприводом в виде гибкой мембраны, прогибаю- щейся под действием сжатого воздуха, оснащены ре- гулирующие клапаны. Некоторые типы за- порных задвижек снаб- жаются пневмоцилиндра- ми, положение поршня которых зависит от того, в какую полость цилинд- ра подается сжатый воз- дух. Электропривод состо- ит из асинхронного элект- родвигателя и редуктора. Устанавливается на за- движках, управление ко- торыми требует боль- ших усилий, поскольку они работают при высо- ком давлении (выше 17 кгс/см2) или имеют большой условный проход (более 250 мм). Электродвигатели, входящие в электропривод, изготавливаются как в нормальном, так и во взрыво- безопасном исполнении. Другим видом электропривода является электромаг- нит, сердечник которого связан со шпинделем вентиля (так называемый соленоидный вентиль). Усилие, развиваемое такими электроприводами, от- носительно невелико, поэтому они устанавливаются на арматуре небольших размеров (Zh/ = 80—100 мм). Пре- имуществом соленоидного электропривода является бы- стродействие, благодаря которому такую арматуру можно применять в качестве отсекающего устройства, сблокировав ее электропитание с соответствующим датчиком. Некоторое распространение на химических предприя- тиях получила арматура с гидроприводом. Он представ- 71
ляет собой цилиндр с поршнем, который соединен со шпинделем задвижки или шибера и перемещается за счет давления масла, раствора глицерина или другой рабочей жидкости, нагнетаемой насосом. Изменение на- правления движения жидкости осуществляется переме- щением золотника. Пневматические регулирующие клапаны, электро- задвижки, соленоидные вентили широко используются в качестве исполнительных механизмов систем контро- ля и автоматики.
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭСКИЗНАЯ КОНСТРУКТИВНАЯ РАЗРАБОТКА ОСНОВНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ Химическое оборудование условно разделяется на две основные группы: нестандартизованную аппарату- ру, представляющую собой главным образом конструк- ции котельно-сварного типа, и стандартизованное обо- рудование— 'Компрессоры, насосы, центрифуги, машины для обработки резины, пластмасс и др. При подборе оборудования для оснащения нового производства следует стремиться к максимальному ис- пользованию типового, стандартизованного, серийно вы- пускаемого оборудования. Подробно о преимуществах такого выбора будет сказано ниже. Большое разнообразие химических процессов, раз- личные условия их протекания, разная производитель- ность проектируемых установок делают целесообразной разработку аппаратов, специально приспособленных для работы в конкретном производстве. К такому оборудо- ванию в ооновном относится емкостная аппаратура, не- которые теплообменники, реакторы, колонные аппараты. Рабочие чертежи этих аппаратов и оснастка для их изготовления разрабатываются в конструкторских бю- ро машиностроительных заводов, получивших заказ на изготовление оборудования. Основанием для разработ- ки служит технический проект аппарата, прилагаемый |к заказу и состоящий из расчетов и чертежей общего вида и наиболее ответственных узлов. Технический проект нестандартизованного аппара- та выпускается либо конструкторским отделом инсти- тута, разрабатывающего проект всего производства, ли- бо специализированной проектной организацией. Осно- ванием для разработки технического проекта служит задание соответствующего механико-технологического отдела. 73
Задание состоит из эскиза общего вида аппарата и его краткой технической характеристики. В процессе эскизной проработки конструкции аппа- рата механики совместно с технологами выполняют следующую работу; разрабатывают мероприятия, обеспечивающие задан- ный технологический режим; определяют материал аппарата ,и его отдельных уз- лов; выясняют возможность применения типовых узлов и целых агрегатов; проверяют соответствие основных размеров аппара- та, определенных в процессе технологического расчета, действующим ГОСТ и стандартам; разрабатывают детали и приспособления, облегчаю- щие транспортировку аппарата, его монтаж, обслужи- вание в процессе эксплуатации (чистку, замену быстро изнашивающихся деталей) и демонтаж; разрабатывают мероприятия по безопасной эксплуа- тации проектируемого оборудования. До начала эскизного конструирования механик-про- ектировщик должен получить полное представление о месте проектируемого аппарата в технологической .схе- ме производства и его назначений, а также разместить его в производственном помещении, т. е. ознакомиться с .расположением оборудования. Затем следует собрать все исходные данные, в число которых входят: рабочие параметры процесса (давление и темпера- тура); физические и химические свойства перерабатывае- мых веществ, особенно агрессивность при рабочих усло- виях; _______________________________ максимальные расходы через различные элементы и узлы аппарата; основные размеры аппарата, определяемые в процес- се технологического расчета оборудования (например, диаметр ректификационной колонны, количество таре- лок, расстояние между ними и т. п.); характеристика помещения в соответствии с ПУЭ* для оборудования с электроприводом; * ПУЭ — Правила устройства электроустановок. 74
сведения о характере технологического процесса .(непрерывный или периодический); способы эксплуатации аппарата; опыт эксплуатации аналогичных аппаратов; особенности строительных конструкций, на которых предполагается установить аппарат. Конкретные рекомендации по конструированию хи- мической аппаратуры приводятся в литературе12. При разработке конструкции необходимо стремиться к ее максимальной технологичности, придавать аппаратам простые формы, удобные для изготовления и доступные для обработки. Не следует забывать, что стоимость проектирования составляет ничтожную часть смоимости оборудования и что переделать проект легче, чем потом оказаться перед выбором: переделывать аппаратуру и 'машины или мириться с их плохой работой. При кон- струировании необходимо сводить к минимуму число типоразмеров даже стандартных деталей или марок материалов; это упростит изготовление и ремонт обо- рудования. К сказанному можно добавить, что эскизное конст- руирование должно вестись всеми проектировщиками, участвующими в разработке нового химического произ- водства, в тесном сотрудничестве. Невозможность удов- летворить требования одной из проектных групп очень часто приводит к принципиально новому конструктив- ному оформлению проектируемого аппарата и даже целого технологического узла. Несмотря на то, что нестандартизованный аппарат создается для одного конкретного процесса, его следу- ет проектировать так, чтобы он мог быть впоследствии использован в возможно большем числе других техно- яогичееких-процессов. При выборе конструкционных материалов нужно ру- ководствоваться теми же соображениями, что и при выборе материала для изготовления труб, учитывая, од- нако, что заменить поврежденный участок трубопрово- да значительно легче, чем аппарат, вышедший из строя из-за неудачного выбора материала. Другими словами, в одних и тех же условиях к подбору материала для изготовления аппарата нужно подходить с большей осторожностью, чем к выбору материала присоединен- ного к нему трубопровода. Определяющим фактором 75
является коррозионная стойкость материала . С этой точки зрения следует рассмотреть два варианта. Первый — когда коррозия ставит под угрозу проч- ность аппарата и второй — когда коррозия вызывает загрязнение перерабатываемого продукта. 1 Если в первом случае можно согласиться на изго- товление аппарата из менее стойких, но зато .и менее дефицитных материалов, увеличив толщину стенок ап- парата, то во втором случае приходится применять ма- териалы, полностью исключающие возможность кор- розии. Высокая стоимость и дефицитность специальных сталей требует от конструктора максимальной береж- ливости. Из хромоникелевых и аустенитных сталей сле- дует изготавливать только те детали и части аппара- тов, которые соприкасаются с агрессивными средами. При эскизном конструировании нужно помнить, что изготовление нестандартизованного химического обору- дования ведется, как правило, мелкими сериями. Вместе с тем такая аппаратура состоит из повторяющихся эле- ментов: корпусов, аппаратов, днищ, крышек, фланцев, трубных решеток и т. п. Различное их сочетание дает возможность сконструировать любые виды аппаратов. Появляется возможность применять нормализованные элементы, что в свою очередь позволяет сократить сро- ки изготовления аппаратуры, увеличить ее выпуск улуч- шить качество и, наконец, сократить объем конструк- торской работы. По той же причине всю аппаратуру необходимо проектировать с таким расчетом, чтобы из- готовление деталей можно было вести на стандартном оборудовании и с минимальным 'количеством специаль- ных станков и приспособлений. Это условие можно вы- полнить, проектируя -аппаратуру^ имеющую—стандарт- ные размеры (объем, диаметр и высоту обечайки; раз- меры трубных решеток и т. п.). Рассмотрим теперь особенности эскизного конструи- рования различных групп аппаратов. Емкости К емкостной аппаратуре относятся сборники (вер- тикальные, горизонтальные и сферические), барометри- ческие ящики, монжусы, инерционные и □гентробежные 76
сепараторы, сферические и цилиндрические резервуа- ры, отстойники, разделительные сосуды, мерники, ли- нейные и дренажные ресиверы. Исходными данными для разработки эскиза сбор- ника служат расчетный объем, рабочие температура и давление, физические и химические свойства среды (не- обходимо указать, является ли она агрессивной по от- ношению к предполагаемому конструкционному мате- риалу, каково процентное содержание коррозионно- активного вещества и т. п.), назначение сборника. Кроме того, при необходимости установки в сборни- ке подогревающего (охлаждающего) устройства долж- на быть указана его техническая характеристика, т. е. величина расчетной теплопередающей поверхности, тем- пература и давление тепло- или хладоносителя, размеры трубок. Разработка эскиза сборника состоит из следующих этапов: определение формы аппарата; выбор конструк- ционного материала;определение штуцеров и устройств, необходимых для поддержания заданного режима; раз- работка вспомогательных устройств и деталей; оформ- ление задания на разработку технического проекта ем- кости. Определение формы аппарата. Большие сборники '(V>;25 м3), работающие под давлением или вакуумом, обычно выполняются в виде горизонтальных цилиндри- ческих аппаратов с приварными эллиптическими дни- щами (рис. 26, а). С целью уменьшения те!плопередающей поверхности при необходимости максимального объема сборник для сниженных углеводородов часто проектируют в виде сфер емкостью до 400 м3 (рис. 26, б). Сборники емкостью до 50 .и3 работающие под избы- точным давлением, можно выполнять в виде горизонталь- ных и вертикальных аппаратов с приварными эллипти- ческими крышками. При этом следует иметь в виду, что горизонтальные аппараты проще обслуживать, а вертикальные аппараты занимают значительно меньше места на территории цеха. С целью экономии рабочего места сборники, рабо- тающие при атмосферном давлении, рекомендуется вы- полнять в виде вертикальных цилиндрических аппара- —тов с приварными плоскими днищами и плоскими сфе- 77
рическими или коническими крышками. Форма крышки зависит от диаметра аппарата и от материала Сталь- ные аппараты диаметром до 1400 мм имеют плоские съемные крышки, а свыше 1400 мм (рис. 26, в) —при- варные. Крышки стальных аппаратов, защищенных изнутри неметаллическими покрытиями (гуммировкой, футеров- кой и т. tn.), обязательно должны быть съемными и иметь сферическую или коническую форму. g • Рис. 26. Сборники: а — горизонтальный с эллиптическими днищами; б — сферический: в — верти- кальный с плоскими днищами и крышками. Для мерников и отстойников обычно проектируют конические днища (рис. 27), облегчающие их опорожне- ние. При этом для заданного объема желательно разра- батывать мерники максимальной высоты при минималь- ном (в пределах ГОСТ) диаметре. Такой выбор разме- ров мерника повышает точность отсчета расходуемой жидкости. В зависимости от места расположения сборнику иногда приходится придавать прямоугольную или квад- ратную форму (так называемые барометрические ящи- ки в вакуумных установках). Аппараты такой формы.______ 78
работающие исключительно при атмосферном давле- нии, встречаются очень редко. Выбор конструкционного материала. При выборе ма- териала следует руководствоваться соображениями, изложенными на стр. 75, а также сведениями, приве- денными в литературе13-15. Техническая характеристика /Объем аппарата— 6,3 м3 Давление — 0,05 кгс/см2 Температура — 293 ° К Среда слабокоррозионная Предлагаемый материал — сталь марки 0Х21Н5Т Аппарат устанавливается вне помещения на отметке >2м Аппарат не изолируется Согласовано: Таблица штуцеров Услов- ные обо- значения Назначение штуцера Пу А вход продукта 50 6 Выход продукта 150 6 вход продукта 10Q Г воздушник 40 Д Люк 400 Е Для мерных стекол 40 Примечание: уплотнительная поверхность типа выступ-впадина Рис. 27. Пример задания на разработку сборника. Для защиты аппаратов, изготовленных из углероди- стой стали и чугуна, применяют: 1покрыт.ие внутренней поверхности одним или не- сколькими слоями резины с последующей вулканизаци- ей (гуммирование); покрытие аппарата полиизобутиленовой пленкой; футеровку аппарата диабазовыми, керамическими, стеклянными и другими плитками в один или в не- сколько слоев по подслою резины или полиизобути- лена; футеровку аппарата диабазовыми плитками по ди- абазовой замазке: 79
эмалирование; обкладку внутренней поверхности аппарата листо- вым свинцом, медью, фаолитом. ' Выбор того или иного способа защиты должен ве: стись совместно проектировщиком-монтажником, соз- дающим эскиз аппарата, и конструктором, которому предстоит разработка технического проекта аппарата по этому эскизу. Определение присоединительных штуцеров и устройств, необходимых для поддержания заданного технологического режима. На технологической схеме, входящей в состав проектного задания, должны быть показаны все трубопроводы, связанные с рассматривае- мым аппаратом, и приведены их условные проходы. Количество штуцеров должно соответствовать коли- честву трубопроводов, а их условные проходы должны ’быть не меньше условных проходов труб; минимальный условный проход штуцера составляет 40 мм. При необ- ходимости врезки штуцера с условным проходом менее 40 мм нужно предусмотреть защиту от поломки при транспортировке и монтаже (ребра жесткости, косын- ки) . В общем случае на емкостной аппаратуре могут раз- мещаться штуцеры для следующих назначений: входа и выхода продукта; входа и выхода тепло- или хладо- носителя; для воздушника; установки предохранитель- ного ’клапана; опорожнения аппарата; установки мано- метра, термометра сопротивления (термопары), регу- лятора уровня; перелива избытка продукта; установки мерных стекол; отбора проб; установки погружного на- соса или перемешивающего устройства; установки ды- хательного клапана, смотрового стекла, подсветки, а также лаз и вентиляционный люк— —; Выбор штуцеров производится совместно технологом и механиком. Затем принимается решение о конструк- ции выбранных штуцеров и их высотном расположении. Входные штуцеры обычно располагаются в верхней части аппарата. Они могут быть простые или с «сифо- ном», т. е. с трубой, опущенной внутрь аппарата на максимально возможную глубину. Сифон предусматри- вается в тех случаях, когда в аппарат поступает жид- кость-диэлектрик. Наличие сифона предотвращает раз- брызгивание и уменьшает образование электростатике^ 80
ского электричества. Конструкция штуцера с сифоном должна обеспечивать его извлечение из аппарата (рис. 28). Штуцеры для входа воздуха или. азота на переметит ванне, а также для острого пара снабжаются распреде- лительными устройствами-барботерами (рис. 29). Диа- метры отверстий в барботерах выбираются в пределах 3—10 мм, а их суммарное сечение должно быть в 2—3 раза меньше сечения подводящего трубопровода. Штуцеры сборников, предназначен- ные для выхода газообразного про- дукта, располагаются в верхней части аппарата. Штуцеры для выхода жид- > кого продукта могут располагаться как в нижней, так и в верхней его ча- • — сти. В этом случае они снабжаются сифоном, обеспечивающим максималь- ное использование объема сборника. 4 Если сифон служит не для передав- ливания жидкости из аппарата, а для заполнения, в его верхней паровой части реком-ендуется предусмотреть отверстие для разрыва струи и <пре- дотвращения обратного тока жидкости Рис. 28. Штуцер с сифоном: ' — труба-сифон: 2 — ифон; 3 — штуцер; ' — корпус а ппарата. после отключения трубопровода. Тепло- или хладоноситель подается в трубчатые змеевики (внутренние и наружные), теплообменные эле- менты, трубные решиферь!, греющие (охлаждающие) эубашки (рис. 30). Диаметр воздушника выбирается из условия обес- течения выпуска воздуха, вытесняемого из сборника кидкостью при ее максимально возможном поступив- ши. При этом скорость газа в воздушнике не должна гревышать 15 м/сек. Таким же образом определяется (иаметр штуцера для дыхательного клапана. Диаметр гтуцера для установки предохранительного клапана •пределяется путем расчета его условного прохода. На рис. 31 доказаны основные способы установки ;ренажного штуцера. Как правило, он устанавливается днище вертикального аппарата (рис. 31, а) или на ровне нижней образующей обечайки горизонтального ппарата (рис. 31, б). При недостатке высоты для уста- овки аппарата- дренажный штуцер врезается сбоку и -1495 81
снабжается сифоном (рис. 31, в). Для повышения на- дежности на случай нарушения герметичности дренаж- ной линии дренажный штуцер горизонтального аппара- Рис. 29. Штуцер-барботер. Рис. 30. Греющие устройства сборников: а — горизонтальный сборник с наружными змеевиковыми подогревателями; б — вертикальный сборник с решифером; в — сборник с греющей рубашкой. та может быть снабжен так называемым донным кра- ном (рис. 31, г). Расстановка штуцеров для присоединения датчиков системы контроля и автоматики, их конструкция и раз- меры определяются совместно проектировщиками тех- нологического отдела и отдела контроля и автоматики (КиА). Для замера и регулирования уровня чаще всего применяются регуляторы уровня камерные цилиндриче- ские с поплавком (РУКЦ). Для их установки на обе- 82
чайке вертикального аппарата или на одном из боко- вых днищ горизонтального аппарата предусматривают- ся два штуцера Dy=40 мм (один в газовой, другой — в жидкостной части). Минимальное 'расстояние между штуцерами 800 мм. Нужно иметь в виду, что указанные регуляторы могут поддерживать уровень в ^пределах 300—350 мм. Исходя из этого, определяется расположе- ние штуцеров по высоте. Рис. 31. Способы установки дренажных штуцеров: ( — в днище вертикального сборника; б — в горизонтальном сборнике сбоку; — в обечайке вертикального сборника; г — с донным краном. Для установки мерных стекол или мерных колонок также предусматривается штуцер Dy = 40 мм. Регуляторы типа РУКЦ устанавливаются главным образом на аппаратах, работающих под давлением. Регулирование уровня в сборниках, работающих при атмосферном давлении, может производиться с по- мощью погружных регуляторов. Для их установки в верхней части аппарата предусматривают штуцеры 0у = 100 мм. Для уменьшения влияния колебаний уров- ня жидкости в сборнике этот штуцер может быть снаб- жен сифоном. Диаметр сифона для установки на ашпа- >ате пьезометрического уровнемера должен быть не менее 40 мм. Диаметр остальных штуцеров для уста- новки КИП, размещаемых в паровой и жидкостной ча- 83
стях сборника, принимается равным 40 мм. Для защиты термопар и термометров сопротивления от воздействия среды, в которую они погружены, их штуцеры снабжа- ются защитными гильзами. Если в проектируемом сборнике предполагается хра- нение загрязненных мутных жидкостей, способных за- сорить штуцеры для установки мерных стекол, то визуальное наблюдение за уровнем и настройка автома- тических регуляторов ведется через стекла, вмонтиро- ванные в корпус аппарата, — регарды. При работе с загрязненной и кристаллизующейся жидкостью иногда предусматривают промывку смотровых стекол и ре- гард чистой жидкостью или конденсатом либо механи- ческую прочистку стекол. Откачка жидкости из заглубленных сборников обыч- но (производится с помощью погружных насосов или передавливанием. Зная тип погружного насоса, по чер- тежам общего вида определяют его присоединительные размеры (диаметры болтовой окружности и болтов, их количество, типы уплотнительной поверхности) и в за- висимости от них задают условный проход штуцера для установки насоса. Все штуцеры аппарата соединяются с соответствую- щими трубопроводами, как правило, с помощью флан- цев. При разработке эскиза аппарата необходимо опре- делить тип его уплотнительной поверхности. Существуют следующие типы уплотнительных по- верхностей (ГОСТ 1234—67): гладкие, выступ-впадина, шип-паз, под линзовую прокладку, под кольцевую про- кладку овального сечения. В химических производствах (применяют для воды, холодильного рассола, инертного газа, сжатого возду- ха, водяного пара и конденсата давлением до 16 кгс/см2, для щелочи и других нетоксичных и невзрывоопасны?; веществ гладкую уплотнительную поверхность; для уг- леводородов, водяного пара и конденсата давлением выше 16 кгс/см2, взрывоопасных, горючих и токсичных веществ — уплотнительную поверхность типа выступ- впадина и шип-паз. Начиная с Ру 80 кгс/см2 применяют уплотнительные (поверхности под овальные и линзовые металлические прокладки. --------- 84
Все данные о штуцерах и фланцах должны быть сведены в таблицу, рекомендуемая форма которой при- ведена на рис. 27. Разработка вспомогательных узлов и деталей (опор, площадок для обслуживания аппаратов, лестниц наруж- ных и внутренних, монтажных скоб и крюков, огражде- ний, лазов, смотровых и вентиляционных люков). В НИИХИММАШ разработаны нормали опор для уста- новки горизонтальных и вертикальных аппаратов. Опо- ры выбираются в зависимости от максимальной на- грузки, создаваемой весом самого аппарата, его содер- жимого, части веса трубопроводов, присоединенных к нему, веса изоляции и ледяной корки (при наружном расположении). Горизонтальные сборники часто укладывают на бе- тонные подушки без лап (так называемые «лежаки»). Для установки изолированных вертикальных сборников с плоским днищем к нему приваривают два-три опор- ных швеллера, а пространство между днищем и фунда- ментом заполняют изоляцией. Для обслуживания арматуры, установленной над верхними штуцерами, предусматриваются металлические площадки. Их форма и способ крепления зависят от взаимного расположения аппаратов. Для уменьшения размеров обслуживающих площадок все верхние шту- церы больших сборников следует располагать в одном месте и как можно ближе друг к другу. На рис. 32 показано несколько типов обслуживаю- щих площадок. Для периодического осмотра и ремонта внутренних устройств сборника он должен быть снабжен съемной крышкой или лазом. Диаметр лазов принимается не “менее 400 мм, а их количество зависит от размеров сборника. Так, вертикальные сборники объемом свыше 50 м3 следует выполнять с двумя лазами, причем один из них располагается на верхней крышке, а второй — внизу. Сборник высотой более 2 м должен иметь внутрен- нюю лестницу из круглых металлических прутьев, рас- положенную под лазом. Большие сборники с плоской или конической крышкой, являющейся одновременно обслуживающей площадкой, должны иметь ограждение. Кроме того, такие сборники могут быть снабжены мон- 85
тажпыми балками, укрепленными на их корпусе и слу- жащими для установки внутренних устройств (змееви- ков, мешалок, и-т. п.). Последним этапом эскизной разработки емкостной аппаратуры является расположение штуцеров в плане. Рис. 32. Установка емкостей с площадками для обслуживания и монтажными приспособлениями: а — горизонтальные сборники с общей обслуживающей площадкой; б — мер- ник на металлической раме-площадке; в — резервуары с монорельсами для ремонта мешалок. ------------------ —------------------------- В основном оно зависит от общего расположения аппа- ратов, принятого .при разработке технического проекта. Все штуцеры должны быть расположены так, чтобы обеспечить трубопроводную связь между аппаратами по кратчайшим путям и с минимальным числом пово- ротов. В тех случаях, когда отсутствует уверенность в окончательности расположения оборудования, в проек- тируемых сборниках можно (предусмотреть 1-2 запас- ных штуцера для входа и выхода продуктов. 86
При эскизном конструировании в зависимости от сложности проектируемого аппарата нужно предусмат- ривать от двух до пяти запасных штуцеров различных диаметров. Во время пусковой доводки производства почти всегда появляются новые трубопроводы, которые можно подключить к этим штуцерам. Оформление задания на разработку технического проекта емкости производится следующим образом. Вычерчивается эскиз сборника (вид сбоку и план) и наносятся основные размеры: длина (высота) цилинд- рической части аппарата, диаметр, расстояние между штуцерами, минимальное расстояние от низа лап до фланца самого нижнего штуцера, размеры монорельса с указанием его грузоподъемности, высотная привязка штуцеров для установки КИП, греющего элемента, пе- ремешивающего органа мешалки, размеры площадок, укрепляемых на аппарате; составляются технические требования к аппарату; в 1их .указывается номинальный объем аппарата по ГОСТ, давление в аппарате и греющем элементе, рабо- тая температура среды в аппарате и температура стен- си греющего элемента, поверхность теплообмена грею- цего элемента и размер его основных деталей (если он гормализован, то нужно дать ссылку на нормаль), тип геремешивающего устройства и число оборотов мешал- ся, вязкость перемешиваемой среды и ее состав, корро- ионные свойства рабочей среды, рекомендации к вы- >ору конструкционного материала сборника и отдель- гых его деталей; приводится таблица штуцеров. Кроме того, задание должно содержать указания о [еобходимости изоляции аппарата, о предполагаемом ме- :те его установки, специальные требования к проведе- ние испытаний. Задание должно быть согласовано с )тделом КиА. Выше было отмечено, что, кроме собственно сбор- иков. к емкостной аппаратуре относятся также сепа- >аторы, отстойники, разделительные (флорентийские) осуды и т. п. Эскизная разработка этих аппаратов, за [сключением некоторых особенностей, не отличается от (писанной выше. Особенности разработки сепараторов. По принципу ;ействия сепараторы можно разделить на три вида — нерционные, центробежные и поверхностные (рис. 33). 87
При их проектировании надо учитывать следующие мо- менты: угол между направлениями потоков пара и жидко- сти в месте разделения фаз должен быть не менее 90°, иначе возможен унос жидкости уходящим из сепарато- ра паром; сепараторы, в которых газ и отделяемая жидкость движутся в противоположных направлениях, работают Рис. 33. Сепараторы: I — инерционный; // — центробежный (циклон); III — поверхностный; А — вход парожидкостной смеси; Б — выход газа; В — выход жидкости; Г — штуцеры для уровнемера. плохо; для улучшения сепарационного действия необ- ходимо вводить и выводить газ в няпр.ав.пении, перпен-_ дикулярном стеканию жидкости; соотношения скоростей в сечениях сепаратора выби- рают в зависимости от его конструкции; в сепараторах инерционного типа скорость на входе должна в 10—12 раз превышать скорость в сечении аппарата (скорость на входе составляет от 8 до 15 м/сек), в центробежных сепараторах скорость на входе находится в пределах от 10 до 20 м/сек; применение инерционных сепараторов с высотой сепарационного пространства менее 600 мм либо длиной менее 3000 мм (горизонтальные сепарато- ры) не рекомендуется; в этих случаях степень сепара-— 88
Цйи рёзко укудшаётся и должны быть Значительно уменьшены допустимые спорости; вместе с тем увели- чение высоты сепарационного пространства до величи- ны, превышающей 600 мм, практически не улучшает степени сепарации. В сечении поверхностного сепарато- ра допустимая скорость газа 1—2,5 м/сек может быть доведена до 5 м/сек\ размеры пластинок поверхностных сепараторов бе- рутся из расчета 0,8—1,25 ас2 на 1000 At3 продуваемого газа в час. Поверхность, на которой происходит отделение жид- кости, не должна составлять прямого угла с направле- нием потока газа. Выходные отверстия и штуцеры должны иметь козырьки и (располагаться так, чтобы не оказаться залитыми отдельной жидкостью. Сепараторы снабжаются штуцерами для входа паро- жидкостной смеси, выхода газа, выхода отделенной жидкости, для установки мерного стекла, регулятора уровня и манометра. Сепараторы, работающие под давлением свыше 0,7 кгс/см2, должны также иметь смотровые люки диа- метром не менее 150 мм, в количестве, обеспечивающем осмотр всего внутреннего пространства аппарата, а также люки или разъемы для монтажа и демонтажа се- парационных устройств. Теплообменники Заводами химического аппаратост,роения освоено серийное производство нормализованных теплообменни- ков с очень широким диапазоном применения, благода- ря чему к разработке специального технического проек- та аппарата прибегают только в исключительных слу- чаях, т.е. когда необходимо использовать новый материал, не стандартизовано сочетание крышек теп- лообменника, занижены диаметры штуцеров или недо- стает нужного штуцера, изменяется число перегородок, не стандартизовано расположение штуцеров и, наконец, при заказе теплообменника за рубежом. В исходные данные для проектирования включены: назначение аппарата, расчетная поверхность теплопе- редачи, средняя температура стенки корпуса (например, температура обечайки), средняя температура стенки, разделяющей теплообменивающиеся среды (напри- 89
мер, температура стенки трубки кожухотрубчатого теп* лообменника), давления во всех частях теплообменни- ка, часовые расходы теплообменивающихся (потоков, лринятые скорости потоков в теплообменнике, схемы теплообмена, сведения о коррозионных свойствах, теп- лообменивающихся сред, допустимые потери давления в потоках. При разработке аппарата вначале выбирают тип теплообменника, рассчитывают сто наиболее характер- ные размеры, определяют основные и вспомогательные штуцеры и их размеры, разрабатывают вспомогатель- ные устройства и (приспособления и выбирают конст- рукционный материал. Далее переходят к составлению задания на разработку технического проекта теплооб- менника. Выбор типа теплообменника. Наиболее распростра- ненными являются кожухотрубчатые теплообменники. Поэтому в первую очередь следует выяснить, не может ли быть применен теплообменник такого типа. Остано- вив свой выбор на кожухотрубчатом теплообменнике, решают, в какое пространство (трубное или межтруб- ное) должен быть направлен тот или иной теплоно- ситель. В трубное пространство целесообразно подавать: теп- лоносители с меньшим часовым расходом; загрязненные теплоносители (высокие скорости, более легко дости- гаемые в трубах, будут препятствовать отстаиванию и выделению взвешенных частиц); теплоносители под бо- лее высоким давлением; коррозионно-агрессивные теп- лоносители; теплоносители с очень высокой или, напро- тив, очень низкой температурой, так как при этом умень- шаются потери тепла в окружающую среду. В межтрубное пространство нужно подавать: конден- сирующиеся пары или кипящие жидкости; тенлоноси- тель с большим часовым расходом; теплоноситель с низким коэффициентом теплоотдачи а, позволяющим применять оребренные трубы (к этой группе относятся теплоносители, характеризующиеся отсутствием загряз- нений, нейтральные по отношению к материалу труб). Затем определяют положение, в котором будет уста- новлен теплообменник (вертикальное или горизонталь- ное). Это зависит от ряда факторов. Вертикальные ап- параты занимают меньшую производственную площадь, 90 ----------
отвод конденсата из трубного пространства конструк- тивно упрощается. Горизонтальные теплообменники лег- че обслуживать. Зная температуру стенок теплообменника, можно решить вопрос о компенсации температурных деформа- ций. Если давление в межтрубном пространстве не пре- вышает 16 кгс!см2, то при Д1>50°С для компенсации температурных деформаций предусматривают линзовые компенсаторы; при более высоком давлении разрабаты- ваются теплообменники с плавающей головкой. Теплообменники с плавающей головкой следует при- менять и в том случае, если существует опасность за- грязнения трубного и межтрубного пространств. Для облегчения механической чистки межтрубного прост- ранства трубки должны располагаться по вершинам квадрата. При вертикальном расположении теплооб- менника с плавающей головкой приходится выбирать ее положение. Обычно плавающая головка размещает- ся в нижней части аппарата. Однако при таком распо- ложении дренаж трубного пространства затруднен. Кроме кожухотрубчатых теплообменников достаточ- но распространены другие типы теплообменников. Оросительные теплообменники применяются с целью Экономии охлаждающей воды, имеют ряд недостатков, в числе которых большая металлоемкость, обмерзание в зимнее время, повышенная атмосферная коррозия. Применяются преимущественно в южных районах. Погружные теплообменники малоэффективны с точ- ки зрения теплопередачи и применяются в основном как подогреватели в сборниках и для подогрева сильно за- грязненных или очень вязких веществ. Если через трубное пространство предполагается пропускатьчистое вещество, не- дающее никаких отло- жений, то может быть выбран теплообменник с U-об- разными трубками. К наиболее употребительным «интенсивным» тепло- обменникам, т. е. имеющим высокий коэффициент теп- лопередачи, относятся теплообменники типа «труба в трубе» и пластинчатые. Недостаток последних —отно- сительная сложность конструкции. Разработка технического проекта этих теплообмен- ников ведется в тех же случаях, что и для кожухотруб- чатых теплообменников. 9.1
Выбор размеров теплообменника производится с учетом нормализованных рядов размеров, сохранения или незначительного увеличения расчетной поверхности теплопередачи, сохранения или незначительного увели- чения расчетных скоростей теплообменивающихся по- токов и условий монтажа и ремонта. Основные размеры кожухотрубчатых теплообменни- ков принимаются в соответствии с ГОСТ 9929—67, уста- навливающим следующий ряд .поверхностей теплообме- на (в м2): 1; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 12,5; 16,0; 20; 25; 31,5; 40,0; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500. Согласно указанному ГОСТ, диаметры кожухов теп- лообменников будут (в мм); при изготовлении из обычных труб — 159; 273; 325; 426; 530; 630 (теплообменники типа TH и ТЛ); при изготовлении из труб, калиброванных по внут- реннему диаметру,—200; 250; 320; 400; 500; 600; 800; 1000 (для TH и ТЛ); 500; 600; 800; 1000 ,(для ТП и ТУ); при изготовлении кожуха из листовой стали — 400; 500; 600; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000 ; 2200; 2400; 2600; 3000 (для TH и ТЛ); 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400 (для ТП и ТУ). Наружный диаметр и толщина стенок теплообмен- ных труб выбирается из следующего ряда (в мм): 20X2; 20X2,5; 25X2; 25X2,5; 25X3; 38X2; 57X2,5 ((последние два размера — только для ТП и ТУ). Этот же ГОСТ регламентирует расположение тепло- обменных труб в трубных решетках (см. таблицу). Размеры Расположение труб в решетке по вершиням Расположение труб в решетке по вершинам равносторонних треу- гольников квадратов или равно- сторонних треуголь-. ников Тип теплообменника тн | ТЛ ТП тк Диаметр труб, мм 20; 25 Межцентровое расстояние, jmjm| 26;32 38; 57 48; 70 20 26 25 32 Отсюда же берут размеры теплообменных трубок для теплового расчета теплообменника. Следует учи- тывать, что для равномерного распределения потоков, 92
эбеопечения рабочих условий теплопередачи и уменьше- на общих габаритов аппарата наиболее рацио- гальными являются минимальные размеры трубок. 2 другой стороны, такие трубки могут оказаться невы- годными, так как часто забиваются при работе на за- 'рязненных или легко полимеризующихся жидкостях. Поэтому, если в проектируемом аппарате не осущест- вляется никаких других процессов кроме теплообмена, наиболее употребительны следующие диаметры: Среда Относительно чистая.................. Слабо загрязненная и полимеризующаяся при длине трубки, мм 4000 ............................ 6000 ............................ Диаметр, мм 25X2 38x2 57X2,5 Для определения диаметра кожухотрубчатого тепло- обменника нужно знать, какой из двух коэффициентов теплопередачи является определяющим, и обеспечить максимально возможную скорость (потока именно с этой стороны. Если окажется, что необходимо увеличить скорость в межтрубном .пространстве, то проектируют теплооб- менник с минимальным диаметром корпуса и с попереч- ными перегородками. Длина труб выбирается из сле- 1ующего унифицированного ряда (в лиг): 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 6000; 9000. Увеличить скорость потока в трубном пространстве можно, предусмотрев несколько ходов, образуемых с помощью специальных перегородок в крышках аппа- рата. ' Для увеличения скорости тептообмснавающих ш по - токов как в трубном, так и в межтрубном пространстве при сохранении заданной поверхности теплообмена про- ектируемый аппарат компонуют из нескольких кожухо- трубчатых’ теплообменников (этементов)’ х диаметром, кожуха 159 или 273 мм. Такие элементные теплообмен- ники особенно широко применяются в качестве газовых холодильников. Аппарат, в трубном пространстве которого должна находиться загрязненная или полимеризующаяся жид- кость, следует конструировать с минимальной длиной трубок. Он должен быть, МНОГОХОДОВЫМ но трубному 93
пространству, так как снижение скорости потоков, по- мимо уменьшения коэффициента теплопередачи, способ- ствует осаждению взвешенных частиц на стенках тепло- обменных трубок. Основные размеры вертикальных теплообменников- кипятильников можно ориентировочно определить из следующего соотношения: F 4Z — = -^-= 100 — 200 (где F, f, I и d —соответственно боковая 'поверхность, площадь поперечного сечения, длина и диаметр тепло- обменной трубки. По данным фирмы Линде, .при соблюдении этих со- отношений создаются оптимальные условия парообра- зования в трубках вертикальных аппаратов. Тех же со- отношений нужно придерживаться пре эскизном конст- руировании вертикальных конденсаторов с конденсаци- ей в трубном пространстве. Горизонтальные дефлегматоры и конденсаторы сле- дует разрабатывать, исходя из обеспечения минималь- ной длины. Это позволяет уменьшить «мертвые» прост- ранства, в которых возможно скопление инертов, и упрощает вывод конденсата. Выбор штуцеров. В основном следует руководство- ваться теми же соображениями, что и при выборе шту- церов для сборников. Обычно поверхностный теплооб- менник имеет штуцеры для входа и выхода теплообме- нивающихся .потоков, дренажа, вывода инертов, отсоса несконденсировавшихся паров (поверхностный конден- сатор вакуумной установки) и для установки предохра- нительного клапана (на верхней камерной крышке вы- носного кипятильника). Кроме того, при установке кон- денсатора в одном агрегате с ресивером должен быть предусмотрен штуцер для термопары на выводе конден- сата. Иногда при разработке вертикального конденса- тора-холодильника (с конденсацией в межтрубном про- странстве) в нижней части кожуха предусматриваются штуцеры для установки автоматического регулятора уровня. Для конденсаторов с отношением -^->3 необхо- димо не менее двух штуцеров для вывода конденсата. Расположение всех перечисленных штуцеров, как 94
правило, должно соответствовать расположению тех же штуцеров на аналогичных нормализованных теплооб- менниках. Вспомогательные устройства и приспособления. К ним относятся, во-первых, устройства для полного опорож- нения отключенного теплообменника, такие, как отвер- стия (d=5—10 мм) в перегородках крышек многоходовых горизонтальных теплообменников, сверления (1/2" или 3/4") с пробками в нижней части фланцев для опорож- нения нижних рядов трубок; сегментные вырезы в по- Рис. 34. Элементный теплообменник на опорной раме. перечных перегородках межтрубного пространства, и, во-вторых, — устройства для установки теплообменни- ков: опорные лапы и рамы. Как правило, необходимо предусматривать нормали- зованные опорные лапы в соответствии с действующи- ми межведомственными нормалями машиностроения. -----Элементные теплообменники собирают и устанав- ливают на опорных рамах (рис. 34). Сборку теплообменников, состоящих из двух или трех элементов, можно производить с помощью лап специальной конструкции, приваренных к обечайке, и одного из штуцеров межтрубного пространства. Вылет такого штуцера должен быть на 3—4 мм больше выле- та опорной лапы, с тем чтобы при сборке между лапа- ми можно было' установить металлические прокладки. Необходимо также предусмотреть устройства, облег- чающие ремонт теплообменников. S5
Основными Видами работ при ремонте теплообмен- ников являются: обтяжка фланцевых соединений с за- меной прокладок или без нее; замена набивки или под- тягивание сальника одноходового теплообменника с пла- вающей головкой; чистка трубного или межтрубного пространства; подвальцовка теплообменных трубок; за- бивка пробками Рис. 35 Штуцер теплообменника с сальниковым уплотнением: /—штуцер; 2—резь- бовый фланец; 3 — плавающая головка; 4 — сальник. неисправных теплообменных трубок; замена или заварка струбцин плаваю- щих головок; замена неисправных тру- бок. Большинство этих работ требует предварительной разборки аппара- та. Для ее облегчения и ускорения в конструкции теплообменника должны быть предусмотрены: рым-болты или скобы для снятия верхних крышек вертикальных тепло- обменников; рым-болты в верхней трубной ре-- шетке вертикального теплообменника с плавающей головкой для извлечения трубчатки; поворотные устройства для отвода нижней крышки вертикального тепло- обменника типа TH и ТЛ; монтажные шпильки для разборки нижней крышки теплообменника и ее снятия; монтажные блоки и поворотные петли для снятия или вскрытия нижней крышки; съемный фланец на резьбе у нижнего штуцера вер- тикального одноходового теплообменника с плавающей головкой и сальниковым уплотнением (рис. 35); рым-болты, а также направляющая____рейка и ролик на плавающей головке для извлечения трубчатки гори- зонтального теплообменника типа ТП; поворотные кронштейны для отвода крышек гори- зонтальных теплообменников; краны-укосины на вертикальных теплообменниках. Устройство всех перечисленных приспособлений по- ясняется рис. 36. Выбор материала теплообменников. В настоящее время освоен серийный выпуск кожухотрубчатых тепло- обменников из стали марки Х18Н10Т. 96
По разработанному техническому проекту можно из* готавливать теплообменники из следующих материалов: сталь Х17Н13М2Т (обечайка, трубчатка, решетки, а Тис 36. Вспомогательные устройства теплообменников* . 1 — кронштейн*. 2 — ролик для выкатывания трубчатки; 3 — рейка; 4 — рым- болты; 5 — опорные лапы; 6 — кран-укосина. крышки), сталь ЭИ-943 (обечайка, трубчатка, решетки, крышки), титановый сплав ВТ-1; медь, алюминий и т. п. Задание на разработку технического проекта тепло- обменника состоит из эскиза аппарата (план и вид сбо- ку) с размерами: диаметром кожуха, длиной трубок, расстоянием от штуцеров на кожухе до трубных реше- ток, расстоянием между опорными лапами, расстояни- 7—1495 97
ем от оси горизонтального аппарата до низа ла'П, рас- стоянием от верхней трубной решетки вертикального аппарата до низа лап, вылетом крана-укосины, рассто- янием между перегородками межтрубного пространства (рис. 37); схематического изображения приспособления для ремонта, чистки и других целей; таблицы штуцеров, Техническая характеристика Расчетная поверхность теплообмена ,мг.. . 200 Рабочее давление, кгс/смг : в трубном пространстве ... 3,5 в межтрубном пространстве .. 0,5 Разность температур стенок трубок и обечайки, °C 20 Температура, °C : в трубном пространстве .. 25 в межтрубном пространстве . 60 Среда — неагрессивная Размеры трубок, мм . .. 25 * 2 Число трубок .. 2вЗ Таблица штуцеров Условное обозначение Назначение штуцера Условный проходу мм Уплотнитель на я поверхность А Вход газа 200 Шип-паз б Выход газа 200 Шип-паз в вход боды 100 Гладкая Г Выход воды 100 Гладкая Рис. 37. Пример задания на разработку теплообменника. в которую заносятся те же данные, что и в задание на разработку проекта сборника. В задание также входит техническая характеристи- ка, содержащая следующие сведения: расчетную поверх- ность теплообмена (в м2); расчетную среднюю темпера- туру стенок трубок и кожуха (в °C); рабочее давление в трубном и межтрубном пространствах аппарата; ха- 98
рактеристику теплообменивающихся потоков в рабочих условиях (коррозионную агрессивность, загрязненность, способность полимеризоваться, вязкость). Пример задания на разработку технического проек- та теплообменника приведен на рис. 37. Колонны Колонная аппаратура, предназначенная для раз- деления углеводородных смесей, для каждого вновь проектируемого производства, как правило, изготавли- вается по индивидуальному проекту. Использование серийно изготовляемой типовой ап- паратуры невозможно вследствие влияния различных факторов, например химического состава разделяемых углеводородных смесей, требований к степени чистоты разделения, физических условий проведения процессов (очень высокие или, наоборот, низкие температуры и давления), климатических и сейсмических условий раз- мещения аппаратуры, взаимного размещения техноло- гического оборудования, условий его монтажа и ремон- та, коррозионной устойчивости конструкционных мате- риалов. 1 Первые два фактора приводят к различию основных параметров каждой колонны (числа ректификационных тарелок, либо высоты насадки, соотношения отгонной я исчерпывающей частей, мест .ввода смеси и т. д.), а (следовательно, и к разной их высоте и высотному рас- положению присоединительных штуцеров. Остальные (оказывают влияние на конструкцию элементов аппара- та, определяющих прочность и устойчивость, долговеч- ность: и, безопасность эксплуатации, рациональность трубопроводной обвязки (расположение штуцеров по высоте и в плане). А Те.же соображения в основном можно отнести и к .колонным аппаратам, предназначенным для работы в качестве абсорберов, десорберов и скрубберов, хотя в этих случаях.довольно часто появляется возможность использования типовой аппаратуры. Все это необходи- мо учесть, приступая к эскизному конструированию. Существующая классификация колонной аппарату- ры была приведена в главе 1. Эскизное конструирова- ние. колонн .удобно р а осиогреть н а пр и м ер е н а и бол ее 7* 99
широко распространенных тарельчатых колонн, отме- тив в заключение ряд особенностей, характерных для: колонн с насадкой. Сбор исходных данных. К исходным данным отно- сятся: рабочие условия — давление и температура; сведения о химических свойствах рабочей среды к ее влиянии на конструктивные материалы; расчетный диаметр колонны; тип тарелок, их число и минимальное расстояние между ними для тарельчатых колонн или тип насадки и ее минимальная общая высота—для насадочных ко- лонн; число и место вводов разделяемой смеси (питания); места установки глухих тарелок; расход потоков, проходящих соответственно че^рез штуцеры питания, ввода флегмы, ввода кубовой жидко- сти в кипятильник, возврата паров из кипятильника, подачи острого пара в куб, выхода отогнанных паров, вывода жидкости с глухой тарелки или из куба ко- лонны. Кроме того, необходимо собрать сведения о монтаж- ных средствах, имеющихся на предполагаемой строитель- ной площадке, и о взаимном расположении оборудо- вания. Определение формы и размеров аппарата. Сущест- вует следующий унифицированный ряд диаметров ко- лонных аппаратов (в мм): 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2200; 2400; 2600; 3000. Вы- бор диаметров 2000 и 2400 мм нежелателен. Применение колонн перечисленных диаметров дает возможность оснащать их распределительными и бар- ботажными тарелками, серийно изготовляемыми на ря- де машиностроительных заводов. Связанные с этим пре- имущества вполне очевидны, и поэтому конструиро- вание колонн унифицированных диаметров следует считать обязательным. Зная минимальное расчетное рас- стояние между тарелками и подобрав ближайший больший диаметр из унифицированного ряда, можно из приводимой далее таблицы выбрать унифицирован- ное расстояние между тарелками. Следует, однако, учитывать, что при врезке присо- единительных штуцеров минимальндаЦтагстояние^^клу____ 100
тарелками должно быть не менее 300 мм. Желательно выдержать это расстояние одинаковым по всей высоте колонны. Принимать расстояние между тарелками менее 300 мм не рекомендуется. Исходя из этих сообра- жений и на основании нормалей НИИХИММАШ, пред- лагается следующая таблица размеров (DBH, — внутрен- ний диаметр аппаратов; I—расстояние между тарел- ками) . Я ВИ 1 % ВИ Д вн 400,500 600 300,350, 400,450 800 300,350, 400,450, 500,550 1000 300,350, 400,450, 500,550, 600 1200* 300,350, 400,450, 500,550, 600 1400—3000 300,350, 400,450, 500,550, 600 и более I I I * Данный диаметр нежелателен. Затем необходимо выбрать конструкцию корпуса ко- лонны, т. е. решить, будет ли он цельносварным или со- ставленным из отдельных царг — частей, соединяемых с помощью фланцев. i Наличие фланцевых соединений большого диаметра Затрудняет ге|рметизацию аппарата, усложняет его мон- таж, часто вызывает необходимость устройства специ- альной металлической этажерки, поэтому конструирова- ния царговых колонных аппаратов следует избегать. Только колонны небольшого диаметра (до 1000 мм) проектируются как царговые, так как монтаж и испы- тание барботажных тарелок в цельносварных колоннах такого диаметра весьма затруднительны. ! Высота отдельных царг Н зависит от диаметра ко- лонны D и в 'соответствии с нормалями НИИХИММАШ не должна превышать величины, указанные в таблице (и число тарр.ток'). 101
д ^/пах п 1 д "max п Д. йпах 400, 500, 600 900, 1150, 1200, 1350 • 800 1200, 1400, 1600, 1800, 1500, 1650 4 1000 1800, ! 2100, 2000, 2250, 2200 6 Выбор высоты царг нужно вести с таким расчетом, чтобы их фланцевые соединения не оказались на одном уровне со строительными конструкциями перекрытий. Следовательно, разработку корпуса царговой колон- ны необходимо проводить одновременно с вычерчива- нием ее установочного чертежа и созданием эскиза эта- жерки, предназначенной для обслуживания этой ко- лонны. Максимальная длина аппарата, позволяющая транс- портировать его от места изготовления к месту установ- ки без применения специальных транспортных средств, составляет 25—30 м. Поэто'му при конструировании ко- лонны большей длины необходимо наметить места мон- тажных разъемов и в принципе определить способ их 'соединения (сварной шов, фланцевое соединение, флан- цевое соединение с последующей обваркой, пропайкой и т. п.). _ ___ , Начиная с внутреннего диаметра 1200 мм все колон- ные аппараты рекомендуется проектировать цельносвар- ными с применением разборных тарелок (тип ТСК-Р и др.). Применение разборных тарелок любого типа (сит- чатых , решетчатых, колпачковых) , монтаж и чемонтаж__ -которых осуществляется через специальные люки, дает возможность в случае необходимости ремонтировать нижнюю й среднюю часть колонны без ее полной -раз: борки; при большом числе тарелок сборку колонны можно ускорить, разделив ее на несколько монтажных рекпий и проводя работы в каждой из них одновре- менно. : Если почему-либо применение разборных тарелок невозможно, верхняя крышка колонны не привариваёт- -ся,а присоединяется на фланцах и монтаж ведется-че- рез нее. ----- 102
Количество й высотное расположение монтажный люков тарельчатой цельносварной колонны зависит от числа тарелок, расположения обслуживающих площадок и в значительной степени определяет конструкцию корпу- са колонны. При разработке конструкции корпуса необходимо расположить люки ориентировочно через 10 тарелок и выполнить вспомогательный чертеж, на котором проек- тируемый аппарат (обычно в масштабе 1 : 100) должен быть изображен в группе колонных аппаратов и вынос- ных кипятильников, объединенных общими обслуживаю- щими площадками. Такой чертеж (вид сбоку на все колонные аппараты данной группы и план), во-первых, позволяет определить высоту, на которой следует уста- новить колонны, считая от строительной отметки, при- нятой за нулевую, до начала цилиндрической части ко- лонны. Для каждого отдельного аппарата эта высота зависит от давления (например, потребность в баро- метрической высоте), условий самотека продукта, спо- соба установки выносного кипятильника и его чистки, а также от характера расположенных рядом строитель- ных конструкций. Во-вторых, такой чертеж позволяет определить отметки, в пределах которых располагается ’наибольшее количество монтажных люков. Кроме того, ’этот чертеж дает возможность откорректировать наме- ченное ранее расположение люков с таким расчетом, чтобы при минимальном числе площадок обеспечить об- служивание максимально возможного числа монтажных люков (люк не должен быть выше площадки более чем на 1200—1500 мм). ’ Высота пустого пространства в местах установки лю- !ков должна быть кратна принятому расстоянию между 'тарелками и при диаметре колонн до 1400 мм должна 'быть не менее 600 мм, а при диаметре колонн свыше '1400 мм — не менее 900 мм. Разработка внутренних устройств. К внутренним устройствам колонны, кроме барботажных тарелок, от- носят глухие тарелки, сепарационные устройства и греющие элементы. 1 Греющие элементы предусматриваются либо в ко- 'лоннах периодической ректификации вместо применяе- мых обычно .вертикальных выносных кипятильников, ли- бо в абсорберах, скрубберах и других аппаратах, в 103
НИжйей части которых находится легко застывающая ‘жидкость. 1 Греющие элементы выполняются в виде решиферов с выемной тру&чаткой или в виде змеевиков и грею- щих рубашек. Вид теплообменной поверхности зависит от ее расчетных размеров, рабочих параметров тепло- носителя и химических свойств среды. ! Расположение глухих тарелок зависит от состава 'выводимой из колонны фракции и целиком определяет- ся технологическими соображениями. I Сепарационные устройства устанавливаются в скруб- берах, абсорберах и десорберах в тех случаях, когда Унос частиц влаги из колонны недопустим по техноло- гическим соображениям или по требованиям техники безопасности. Выбор присоединительных штуцеров. В характери- стике исходных данных для конструирования колонно- го аппарата были перечислены штуцеры, необходимые для присоединения технологических трубопроводов к колонне. Помимо этого, каждая секция тарельчатой колонны (т. е. участок между двумя люками) должна быть снабжена штуцерами для установки термопар, манометров и отбора проб (в жидкой и газообразной фазах). Диаметр штуцеров — не менее 40 мм. | В нижней части колонны предусматривают штуцеры Zh/=40 мм для установки регулятора уровня поплав- кового типа и мерных стекол, по которым его настраи- вают, для термометра, термопары, манометра и для от- бора проб. В шлеме колонны устанавливаются 'штуцеры для Термометра, манометра и предохранительного клапана. Могут быть предусмотрены дополнительные штуцеры для установки термопар в местах отбора жидкости с.---- Глухой тарелки, между некоторыми промежуточными тарелками и т. д. j Размещение присоединительных штуцеров на кор- пусе колонны ведется следующим образом. I Один штуцер для ввода питания устанавливается Точно на границе между отгонной и исчерпывающей 'частями колонны, а два или три запасных — выше и 'ниже первого с интервалом в три-четыре тарелки. I Очень важно правильно наметить высотную привяз- ку штуцера для входа паров из кипятильника. С этой 104
целью после выбора конструкции кипятильника опреде- ляют диаметр парового штуцера (сечение его обычно 5иа 20—25% меньше живого сечения трубного простран- ства кипятильника) и вычерчивают эскиз взаимного расположения кипятильника и куба колонны. Кипятильник должен быть так расположен относи- тельно колонны, чтобы его верхняя трубная решетка была на 200—300 мм (в зависимости \ от разности •удельных весов жидкости в кубе и парожидкостной Рис. 38. Узел колонна — выносной кипятильник. смеси в кипятильнике) выше среднего уровня жидко- сти в колонне. Узел колонна — кипятильник представ- |лен на рис. 38. Таким образом, определение высоты парового шту- цера складывается из определения уровня жидкости в .. Кубе колонны, высоты верхней трубной решетки вынос- ного кипятильника, конструкции верхней крышки кипя- тильника и диаметра парового штуцера. I После этого изображение штуцера наносится на Ьскиз колонны. I Конструкция штуцера для выхода остатка зависит от технологических требований, а также от способа установки и крепления колонны на фундаменте. । Жидкостной штуцер чаще всего устанавливается в нижней части колонны и выводится за опорное кольцо. Его вылет должен быть таким, чтобы жидкостная тру- б? имела не более одного поворота под углом 90 °C. 105
Рис. 39. Штуцер для подачи жидкости на тарелки колонны: 7 — штуцер; 2 — сифон; 3 — заглу- шка-отбойник; 4 — перелив; 5 — обечайка колонны; 6 — тарелка; 7 — колпачок. । Перечислим теперь ряд общих соображений. f Размещать штуцеры необходимо одновременно на Милане и на виде сбоку, следя за тем, чтобы не прои- зошло их взаимное наложение. По возможности следует сгруппировать все штуцеры в полуокружности пла- на, обращенной к этажерке. Люки надо размещать в Свободной от штуцеров полуокружности. I При симметричном расположении нескольких ко- лонн одинакового назначения следует предусмотреть запасные штуцеры, обес- печивающие удобную тру- бопроводную обвязку всех аппаратов. В верх- ней и нижней частях ко- лонны необходимо иметь по два-три запасных штуцера. Важно обеспе- чить доступ к штуцерам с обслуживающих пло- щадок. Подавать жидкие про- дукты в колонну надо точно в переливной кар- ман соответствующей та- релки. С этой целью жидкостные штуцеры выполняются в виде сифонов с отбойниками (рис. 39) и располагаются только над чет- ными тарелками, если их общее число четное. Для это- го на эскизе колонны пунктирными линиями намечается расположение переливных карманов тарелок. Разработка вспомогательных устройств. К вспомога- [тельным устройствам и деталям колонных аппаратов относятся приспособления для Ъх подъема, перемещения и установки на фундаменте или другой строительной конструкции, для крепления обслуживающих пло- щадок, термоизоляции, монтажа тарелок и открывания люков. । Транспортирование цельносварной колонны, пере- грузка и подъем в проектное положение включают ряд ^сложных и трудоемких операций, и поэтому в рабочих чертежах и заданиях, выдаваемых заводам на изготов- ление технологического оборудования, необходимо пре- дусматривать: — 106
I изготовление габаритного (не превышающего желез- нодорожный габарит) оборудования, полностью собран- ного на постоянных (.выбранных при проектировании) прокладках с установленными внутренними устройства- ми и нанесенным защитным покрытием (эмаль, свинец, винипласт, резина, специальные лаки и др.); изготовление негабаритного оборудования, к кото- ’рому главным образом относится колонное оборудова- ние в виде максимально законченных, транспортабель- ных, испытанных и тщательно взаимно подогнанных ’блоков, исключающих доделочные и подготовительные 'работы в процессе монтажа; специальные устройства для строповки оборудова- ния при погрузке, разгрузке и монтаже (рым-болты, ’проушины, ложные штуцеры и др.); ' средства для крепления изоляции на оборудовании; ответные фланцы на штуцерах оборудования16. ’ Все более широкое распространение получает ме- тод монтажа колонных аппаратов с полностью собран- ными и испытанными .внутренними устройствами, с за- крепленными на них обслуживающими площадками и Основными технологическими трубопроводами, покры- тых тепловой изоляцией. Вес такого узла достигает 150—200 тс при общей высоте до 60 м. Существует несколько способов подъема колонных аппаратов, в зависимости от наличных монтажных ’средств и взаимного расположения строительных кон- струкций. , Подъем с помощью передвижного крана. Отечествен- ная промышленность выпускает гусеничные краны гру- зоподъемностью до 75 тс при вылете стрелы до 5 м. Эти- ми показателями и определяются максимальные разме- ры монтажных блоков. Последовательность операций Но доставке колонны .на монтажную площадку и уста- новке на фундамент понятна из рис. 40. ' Прямой подъем с помощью монтажных мачт изоб- ражен на .рис. 41, а. П(ри подъеме аппаратов большой высоты целесооб- разно применять монтажные мачты с поворотным шар- ниром (рис. 41, б). ; Наиболее универсальным и удобным приспособлени- 'ем для строповки колонн являются ложные штуцеры (другое название — монтажные цапфы). Их следует 107
'располагать на 2—3 м выше центра тяжести аппарата с таким расчетом, чтобы при подъеме стропы не по- вредить .обслуживающие дрощадки, изоляцию <и трубо- проводы. ' Для подъема и установки колонн незначительной «высоты или отдельных царг предусматриваются про- ушины; съемные крышки колонн должны быть снабже- ны тремя .рым-болатами. Рис. 40. Установка колонны с помощью гусеничного крана: 1 — колонна; 2 — оттяжка; 3 — лебедка; 4 — фундамент. Существует два основных типа установки колонн: на собственном фундаменте и путем подвески на строи- тельных конструкциях (этажерках^— -------------- Колонна устанавливается на фундамент с помощью Опорного кольца, 'высота и конструкция которого зави- сит от взаимного расположения оборудования и пред- полагаемого способа монтажа. Если монтаж колонны <будет вестись с помощью мант или крана, то опорное Жольцо может иметь минимальную высоту, а фунда- мент под .колонну — максимальную. Для подъема с по- мощью поворотного шарнира удобнее сделать фунда- мент минимальной, а опорное кольцо — максимальной высоты. 108
вид c&epxy вид сбоку Рис. 41. Способы монтажа высоких колонн: а — с помощью монтажных мачт; /—до начала подъема; /7 — в про- цессе поцъема; о — с помощью поворотного шарнира н крана; /»2 — монтируемые колонны; 3 — мачты; 4,5 — фундаменты; 6 — лебедки % 7 — направляющие блоки .
5 На ,этажерках, как правило, устанавливаются дар- мовые колонны небольшого диаметра. I Все колонные аппараты (за исключением устанав- !л.иваемых на этажерке) должны снабжаться кранами- *укюсинами <с ручной планетарной лебедкой грузоподъ- емностью 100—250 кгс. Вылет крана-укосины рассчиты- вается так, чтобы обеспечивался подъем одной тарелки Рис. 42. Площадки для обслуживания колонн: а — одиночная колонна; б — группа колонн. 1или (связки тарелок без разборки обслуживающих пло- кцадок. В плане кран-укосину__располагают в—противоне- 'ложной стороне от .примыкающей этажерки. Конструирование колонного аппарата должно ве- стись с учетом крепления на нем обслуживающих пло- 'йцадок. ,На рис. 42 изображены узлы крепления пло- щадки к одиночной колонне и к колонне, расположен- ной в одном ряду с другими. Все косынки и столики (для крепления площадок должны быть изготовлены (вместе с колонной. В особенности это касается аппа- ратов, подлежащих ведению Котлонадзора, изготов- ленных из специальной стали <и имеющих футеровку. НО
Для уменьшения тепло- и хладопотерь, предотвра- щения конденсации влаги на поверхности аппарата и предохранения обслуживающего персонала от ожогов колонны покрывают термоизоляцией. Изоляция, состоящая из минераловатных плит, кре- пится к колонне с помощью специальных штырей и крючков, разработанных и нормализованных НИИХИМ- МАШ; приварка их к корпусу колонны во время ее из- готовления на машиностроительном заводе производит- ся в тех же случаях, что и приварка деталей для креп- ления обслуживающих площадок. Для облегчения открывания крышек люков и пре- дупреждения их падения предусматриваются поворот- ные кронштейны. В случае частого открывания люков применяются легкоразборные соединения. Оформление задания на разработку технического проекта. В процессе конструирования колонны проекти- ровщик выполняет ее эскиз (вид сбоку и один или не- сколько планов), являющийся графической частью за- дания на разработку технического проекта (рис. 43). Кроме того, задание состоит из описи присоединитель- ных штуцеров, технических условий и специальных тре- бований. В описи штуцеров перечисляют штуцеры, назначе- ние которых изложено ранее. В технические условия входят: рабочая температура верха и низа колонны; рабочее давление*; характеристика коррозионной агрессивности перера- батываемых веществ и рекомендации по применению конструкционных материалов; характеристика барботажных тарелок, их количество и расстояние между двумя соседними тарелками (для насадочных колонн необходимо указать тип и материал насадки, а также общую минимальную высоту слоя). В специальных требованиях указывается место и способ установки колонны (в помещении, вне его, на какой отметке), климатические и сейсмические особен- ности района, размеры полезной нагрузки на обслужи- вающие площадки, необходимость в термоизоляции и * Необходимо учитывать гидростатическое давление, возникаю- щее при гидравлических испытаниях аппарата. 111
ее примерная толщина, грузоподъемность крана-укоси- ны, особые условия испытания. При эскизном конструировании колонных аппаратов с насадкой наряду со всеми соображениями, приведен- ными выше, нужно учесть некоторые особенности. Задание на разработку колонны поз . Технические условия: Рабочая температура верха : -----„------„------ низа • Рабочее давление: Агрессивность среды-: Рекомендуемый материал • Тип тарелок: Тип насадки: Специальные условия : Колонна устанавливается вне по- мещения на отметке. . . Сейсмичность района - ... баллов Колонна теплоизолируется, толщи- на изоляции -... мм На указанных отметках предусмо- треть косынки для установки об- служивающих площадок > полезная нагрузка на площадки - . . , кГс/м2 Грузоподьемность крана-укосины- кГс Таблица штуцеров Условные обозначе- ния Назначение штуцера Условный проходу мм Тип фланцевого уплотнения — Рис. 43. Пример задания на разработку колонны. Каждый дополнительный ввод питания в колонну требует установки распределительной тарелки, а следо- вательно, разрыва слоя насадки, что вызывает необхо- димость в дополнительных люках и площадках для их 112
обслуживания. Поэтому особенно внимательно надо проработать вопрос о количестве и месте вводов пи- тания. Как известно, жидкость, стекающая по насадке, дви- жется вниз от центра к краю колонны. Для более рав- номерного орошения всего слоя насадки насадочные колонны снабжают так называемы- ми пережимными конусами, воз- вращающими жидкость с перифе- рии обратно в центральную часть (рис. 44). Расстояние между пере- жимными конусами зависит от диаметра колонны D и не должно превышать 5D. Несмотря на простоту устройст- ва, .конусы имеют существенный недостаток: значительное уменьше- ние сечения приводит к резкому возрастанию скорости поднимаю- щихся паров и вызывает «захлебы- вание» насадочной колонны. Ча- стично этого можно избежать, пре- дусматривая в конусах несколько рядов отверстий (см. узел Л), че- рез которые пар протекает со ско- ростью не более 3—б м.1сек. Если этого недостаточно, устанавливают распределительные тарелки. Но это в свою очередь приводит к появле- нию дополнительных загрузочных и разгрузочных люков, а значит, и обе луж ив ан и я. Рис. 44. Пережимной конус насадочной ко- лонны: 1 — колосниковая реше- тка; 2 — перфорирован- ный конус; «3—опорный уголок; 4 — люк; 5—на- садка. площадок для их Итак, основной особенностью насадочных колонн с точки зрения их конструктивного оформления является наличие дополнительных люков, связанных с вводами питания и промежуточным распределением ороше- ния8’ ,7~21. Реакторы При эскизном конструировании реактора учиты- ваются следующие факторы: §-1495 ПЗ
температура процесса и точность ее регулирования, обусловливающая способ обогрева аппарата и выбор теплоносителей; давление, влияющее на форму аппаратов и его ма- териал; интенсивность теплообмена, от которой зависят раз- меры и вид теплопередающей поверхности, а также кон- струкция изоляции; консистенция обрабатываемых материалов, опреде- ляющая конструктивное оформление расчетной поверх- ности теплообмена и конструкцию приспособлений для перемешивания; интенсивность перемешивания; от ее степени зависит устройство диффузоров, специальных перегородок, ме- шалок с большим числом оборотов; агрегатное состояние обрабатываемых материалов, в зависимости от которого для одного и того же хими- ческого процесса могут быть использованы различные аппараты; агрегатное состояние применяемого катализатора, поскольку реакторы с твердым катализатором (контакт- ные аппараты) резко отличаются от реакторов с жид- ким катализатором; мощность производства; при малой мощности целе- сообразно применять простой дешевый реактор перио- дического действия, при большой — сложный реактор непрерывного действия; химические свойства перерабатываемых материалов, от которых зависит выбор материала реактора. Такое многообразие определяющих факторов приво- дит к необходимости создания специального реактора для каждого конкретного процесса. Задача несколько упрощается в связи с тем. что не вся Совокупность факторов в равной степени влияет на конструкцию* каждого из вновь проектируемых реакционных аппара- тов. Обычно учет двух или трех из них совершенно не- обходим, а остальные учитываются только частично и не усложняют конструкцию аппарата. Удельное значе- ние каждого из перечисленных факторов зависит от кон- кретного химического процесса. По конструктивным признакам все реакторы можно объединить в следующие группы: реакционные котлы, реакционные камеры, трубчатые реакторы,—полочные 114
реакторы, реакторы с движущимся слоем катали- затора. Относительная сложность, а часто и новизна реакци- онных аппаратов являются причиной того, что, как пра- вило, они полностью разрабатываются специализиро- ванными организациями, имеющими эксперименталь- ную базу. В проектном институте разрабатываются лишь простейшие реакторы, причем порядок их эскиз- ного конструирования (определение штуцеров, основ- ных размеров, выбор материала и т. д.) и оформления задания на разработку технического проекта мало от- личается от принятого при конструировании емкостей, теплообменников и колонн и состоит из тех же этапов. Как и в предыдущих случаях, следует стремиться к мак- симальному использованию стандартных узлов и дета- лей, выбираемых по каталогам, нормалям и ГОСТ. Это позволяет ограничиться рассмотрением различных устройств, характерных для каждой из перечисленных групп реакционных аппаратов. Реакционные котлы являются наиболее обширной группой реакторов, применяемых как для периодиче- ской, так и для непрерывной работы. Реагенты могут поступать в аппарат в жидком или полужидком состоя- нии, в виде суспензии, при нормальном, пониженном или повышенном давлении. Реакционные котлы, как правило, выполняются в ви- де цилиндрических сосудов со съемными крышками. Компоненты реакции могут смешиваться перед по- ступлением в аппарат или непосредственно в аппарате (так называемое перемешивание в объеме). В послед- нем случае котлы снабжаются перемешивающими устройствами. Вязкие вещества перемешивают с по- мощью якорных и скребковых мешалок с малым чис- лом оборотов, вещества с небольшой вязкостью — про- пеллерными мешалками. Обогрев или охлаждение реагирующей массы в ре- акционном котле осуществляется с помощью рубашки тли змеевика, помещаемого внутрь аппарата. Иногда такой котел конструктивно выполняют в виде корпуса л вкладыша с мешалкой. Вкладыш покоится в легко- плавком сплаве, необходимом для улучшения теплопе- редачи и достижения условий мягкого обогрева. Такой реактор называется автоклавом; автоклавы работают 3* 115
ПОД Избыточным давлением, поэтому на выходе вала мешалки из корпуса предусматривается сальник. На- гревается автоклав либо дымовыми газами, либо в му- фельных печах. Входные патрубки реакционных котлов снабжают сифонами, которые предотвращают разбрызгивание за- гружаемой в аппарат жидкости и уменьшают накопле- ние электростатического заряда. Нижний конец сифона обязательно должен быть срезан под углом 45° к гори- зонтальной плоскости, так как это уменьшает разбрыз- гивание. Сифон может служить и для передавливания прореагировавшей смеси. Если ось передавливающей трубы совпадает с вертикальной осью аппарата, рас- стояние от днища определяется из соотношения где d — диаметр трубы. Реакционные котлы периодического действия загру- жаются через специальный люк, который целесообраз- но снабдить быстродействующим гидравлическим или электрическим запорным устройством. Несмотря на не- которую сложность по сравнению с обычным болтовым соединением, такие устройства вполне оправданы, так как сильно сокращают время, необходимое для уплотне- ния крышки. Реакционные камеры. Применяются для проведения быстро протекающих реакций с газообразными компо- нентами, как, например, хлорирование углеводородов в паровой фазе. В таким случаях особое значение при- обретает строгое поддержание температуры и расхода смеси. Соблюдение этих условий в данном случае дости- гается точной дозировкой подаваемых на реакцию ком- понентов, быстротой и тщательностью перемешивания газообразного хлора и предназначенных для хлорирова- ния углеводородов, предварительным разогревом углево- дородов до температуры, необходимой для начала ре- акции, применением реактора с размерами, точно соот- ветствующими допустимому времени реакции. Практически этим требованиям отвечает аппарат, изображенный на рис. 45, а, состоящий из камеры сме- шения и реакционной камеры. На рис. 45, б показан другой смеситель такого же назначения; его конструк- 116
ция дает возможность регулировать интенсивность сме- шения. Трубчатые реакторы (рис. 46) нашли широкое приме- нение при аппаратурном оформлении различных ката- литических процессов. Как правило, это вертикальные ’ис. 45. Газовый реактор со смесителем: — смеситель; II — реакционная камера; III — вход первого реагента; IV — ход второго реагента; V — вход смеси в реактор; VI — выход реакционного аза; — траверса; 2 — талреп; 3 — кронштейн; 4 — сальник; 5 — пробка; 6 — ерфорированная труба; 7 — устройство для прочистки; 8 — опорные лапы; — гильзы для термопары. шпараты, конструктивно сходные с кожухотрубчатыми еплообменниками. Трубчатка заполняется катализато- 117
ром, й через неё прокачиваются жидкие или газообраз- ные компоненты реакции. Для поддержания требуемого температурного режима в межтрубном пространстве циркулирует теплоноситель. Узел а приведен для пояс- нения работы приспособления, поддерживающего слой VI Рис. 46. Трубчатый реактор с котлом-утилизатором: / — реактор; // -- котел-утилизатор; III — вход газа; IV — выход газа; V — вход охлаждающей воды; VI — выход пара. 1 — барботеры охлаждающей воды и пароводяной смеси; 2 — паровая труба; 3 — жидкостный барботер; 4 — рым-болт; 5 — опорные лапы реактора; 6 — трубки; 7 — трубная решетка; 8 — сетка; 9 — монтажные шпильки; 10 *- жидкостная труба; 11 — опорные лапы котла; 12 — катализатор; 13 — опор- ная пружина. катализатора в нижней части трубки. Значительного по- вышения экономических показателей производства мож- но добиться, утилизируя тепло реакции. С этой целью создаются агрегаты реактор — котел — утилизатор. Очень часто реактор объединяют в один агрегат со вспомогательными аппаратами: испарителями, паро- сборниками, насосами для циркуляции теплоносителя и т. п. Трубчатые реакторы снабжают кранами-укосинами и монтажными шпильками, облегчающими разборку 118
верхней и нижней крышек аппарата при замене катали- затора или ремонте. Полочные реакторы. Так называют высокие цилинд- рические аппараты, внутри которых имеются полки. Один из компонентов реакции, например известковое молоко, подается на самую верхнюю полку. Перетекая вниз, оно взаимодействует с парами другого компонента. Пары полученного продукта выходят через верхний штуцер аппарата, а шлам постепенно удаляется из ниж- ней части. На полках могут находиться противни с катализа- тором; в этом случае каждая полка снабжается раз- грузочным люком. Между полками часто размещают греющие элементы. Внешне полочные реакторы напоминают колонные аппараты. Поэтому при их проектировании следует учитывать требования, предъявляемые к эскизному кон- струированию колонн. Реакторы с движущимся слоем катализатора. В та- ких аппаратах катализатор непрерывно выводится из аппарата, регенерируется и вновь возвращается в зону реакции. Помимо того что реакция все время идет в присутствии практически свежего катализатора, движу- щийся поток обусловливает хорошее перемешивание реакционной смеси и контакт с частицами катализа- тора. Поэтому, несмотря на относительную сложность конструкции, такие аппараты получают все большее распространение. На рис. 47 показан один из контактных аппаратов. Он состоит из трех основных частей: бункера 1 (верх- няя часть), промежуточной емкости для катализатора 8 (средняя часть) и реакционной камеры 12 (нижняя часть). Бункер и реакционная камера соединены напор- ным стояком 6 катализаторопровода. В нижней конусной части бункера находится направляющее кольцо с от- верстием, в котором устанавливается уровнемер ката- лизатора и шнек для счетчика скорости движения ката- лизатора 3. На напорном стояке снаружи установлен сальник 4, приваренный к днищу бункера. Промежуточная ем- кость катализатора не имеет внутренних устройств, че- 119
рез нее проходит напорный сто- як 6 с распорными планками 7. В реакционной- камере распо- ложены верхнее распределитель- ное устройство 9 и нижнее вы- равнивающее устройство 17. i Верхнее распределительное устройство служит для лучшего использования реакционного объ- ема, способствует плавному те- чению гранулированного катали- затора в аппарате и регулирует заданную величину скорости. {Трубы верхнего распределитель- ного устройства наращиваются удлинителями 11, соединяемыми с помощью эам'ка или привари- ваемым наглухо. Длина удлини- телей определяется в зависимо- сти от качества перерабатывае- мого сырья. Для отбора паров и газа в нижней части реакционной каме- ры расположено устройство, со- стоящее из сепарационной тарел- ки 15, специальных газосборных патрубков 19 и переточных труб /5. Переточные трубы служат для перетока катализатора с сепара- ционной тарелжи 15 на тарелку вьир авни вате л я п отака 17. Газо- Рис. 47. Контактный аппарат с движу- щимся слоем катализатора: 1 — бункер; 2 — направляющий желоб бун- кера; <? — счетчик скорости движения; 4 — сальники; 5 — фонарь; 6 — напорный стояк; 7 — распорные планки стояка; 8 — промежу- точная емкость; 9 — верхнее распределитель- ное устройство; 10 — трубы верхнего распре- делительного устройства; 11 — удлинители; 12 — реакционная камера; 13 — крышка сбор- ника газа (заглушка); 14 — сборник газа; 15 — сепарационная тарелка; 16—переточные тру- бы; 17 — нижнее выравнивающее устройство; 18 — выводной коллектор; 19 — газосборный патрубок. 12Q
сборный патрубок 19 представляет собой трубу с приве- зенными к ней четырьмя колпачками, штампованными 13 листовой стали; под ними имеются отверстия для прохода паров и газов. Верх газосборного патрубка заглушен. Планка за- глушки приваривается к распорной планке. Нижние Рис. 48. Смесители: 1_ — с перфотрубами; 2 — тройник; 3 — форсуночный; 4 — трубчатый; J — сферический; 6 — эжекцнонный; 7 — мембранный. концы газосборных патрубков пропускаются через ста- каны, приваренные к сепарационной тарелке. Переточ- ные трубы вставлены в отверстия тарелки, развальцо- ваны в них и в трех точках прихвачены электросваркой. Отверстия в тарелке, предназначенные для стаканов и переточных труб, чередуются через одно. Для предотвращения выноса катализатора из реак- тора между тарелкой и корпусом аппарата делается уплотнение из асбестовой набивки. 121
Нижнее выравнивающее устройство обеспечивает одинаковую скорость опускания каждой гранулы ката- лизатора, что способствует правильному использованию катализатора и повышает эффективность процесса. На характер протекания химической реакции боль- шое влияние оказывает качество смешения компонен- тов. Если в аппаратах периодического действия смеше- ние производится в самом реакторе, то для непрерыв- но действующих реакторов, особенно при реакциях в паровой фазе, необходимо предварительное смешение. Нами уже упоминались смесители, применяемые при хлорировании. На рис. 48 показано несколько конст- рукций камер предварительного смешения; они могут быть соединены с реактором или смонтированы отдель- но от него. Применение типового оборудования Типовым принято называть серийно выпускаемое, освоенное и проверенное на ряде технологических про- цессов оборудование, на которое в централизованном порядке разработаны техническая документация и нор- мальный ряд типоразмеров. Применение типового (стандартизованного) оборудо- вания обусловливает следующие преимущества: отсутствие необходимости в разработке индивиду- ального проекта; возможность размещения заказов на ближайшем к проектируемому производству машиностроительном за- воде и, следовательно, сокращение транспортных рас- ходов; возможность использования стандартной оснастки и станков, максимальной механизации и автоматизации процессов изготовления. _________ Вследствие этого при изготовлении типового обору- дования высока производительность труда и значитель- но сокращаются сроки поставки по сравнению со срока- ми изготовления оборудования по индивидуальным про- ектам. Кроме того, применение типового оборудования в известной степени гарантирует надежность его рабо- ты в новом процессе. Для выбора типового оборудования требуются те же исходные данные, что и для разработки нестандарт- ных аппаратов. 122
Наиболее широко освоен серийный выпуск таких видов химического оборудования, как емкостная аппа- ратура (цилиндрические и сферические резервуары, монжусы, сборники, сепараторы), фильтры, теплообмен- ники (кожухотрубчатые из углеродистых и легирован- ных сталей, графитовые), различные холодильные ап- параты. Большинство видов машинного оборудования также выпускается серийно. Каталоги и проспекты изготавливаемого оборудова- ния выпускаются самими заводами-изготовителями. При использовании технических данных, приведенных в ка- талогах, следует учитывать, что во всех отраслях про- мышленности непрерывно происходит специализация заводов, унификация номенклатуры и нормализация конструкций, улучшение номенклатуры и нормализация при одновременном повышении качества и технико- экономических показателей, а также уменьшение ее га- баритов, веса и себестоимости. Поэтому конструктивное оформление отдельных узлов и деталей, их габаритные и присоединительные размеры быстро устаревают. Отдел оборудования проектной организации не ре- же одного раза в год должен запрашивать соответст- вующие заводы-изготовители и получать от них под- тверждение того, что требующееся оборудование вклю- чено в план завода и что его технические данные не из- менились, иначе должны быть получены новые техниче- ские данные. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА МАШИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ Выбор компрессоров. Выбор поршневых компрессо- ров производится на основании следующих данных: производительности при условиях всасывания; давле- ния перед всасывающим патрубком; давления после .нагнетательного патрубка, характеристики комприми- руемого газа по коррозионным свойствам, взаимодей- ствию со смазочными маслами, токсичности, взрыво- опасности, влажности; максимально допустимой темпе- ратуры сжатия; требуемых пределов регулирования про- изводительности; предпочтительного расположения ци- линдров. 123
Поршневые компрессоры находят широкое примене- ние на тех технологических установках, где сравни- тельно небольшое количества газов (3000—8000 л3/ч) компримируется до высоких давлений (начиная от 25 кгс/см2 и выше). При выборе компрессора и включении его в проект придерживаются такой последовательности. Из завод- ских каталогов и проспектов выписывают марки машин, производительность которых равна или несколько вы- ше требуемой, а также данные о составах комприми- руемых газов. Остановив выбор на нескольких маши- нах, подбирают о них в отделе оборудования более подробную информацию, включающую полную техни- ческую характеристику компрессора и электропривода, установочные чертежи, общий вид, схемы межступенча- той обвязки, схемы маслопровода, схемы систем охлаж- дения, описание компрессора, его отдельных узлов и ма- териалов, из которых они изготовлены, перечень ком- плектного оборудования и приборов. При отсутствии такой информации следует обра- титься на завод-изготовитель с просьбой о ее высылке. Затем совместно с энергоотделом выбирается тип электропривода. Результаты такой проработки должны быть сообщены заводу-изготовителю. Если требования к компрессору, предназначенному для нового производства, резко отличаются от техниче- ' ской характеристики серийно выпускаемых машин, не- обходимо, чтобы отдел оборудования разослал на заво- ды, изготавливающие близкие по характеристике ком- прессоры, запросы, приложив к ним опросный лист. Од- новременно об этом необходимо сообщить руководству строящегося химического предприятия, поскольку это предприятие должно финансировать разработку й~ шГ готовление нового компрессора. Получив от завода-за- казчика согласие на финансирование всех работ, а от завода-изготовителя согласие на изготовление требуе- мой машины и ее техническую характеристику, проект- ная организация может включить компрессор в проект. В такой же последовательности выдается задание на разработку других видов машинного оборудования. Центробежные компрессоры. Как и в предыдущем случае, при выборе центробежного компрессора необ- ходимо знать производительность в условиях всясмвя-______ -К24
ния, начальное и конечное давление, характеристику газа, допустимую температуру сжатия и пределы регу- лирования. Кроме того, должны быть известны зависи- мости напора, создаваемого турбокомпрессором Н, от рабочей производительности Q и границы начала пом- пажа т], т. е. необходимо иметь графики H=f(Q) и = снятые во время стендовых испытаний. Без этих сведений невозможно решить вопрос об автомати- зации установки, оснащенной турбокомпрессором. Ротационные и винтовые компрессоры. Сжатие га- зов в этих машинах основано на том же принципе, что и в поршневых компрессорах, однако они имеют ряд преимуществ: отсутствие деталей с большой массой, участвующих в возвратно-поступательном движении, а следовательно, более высокое число оборотов-, возмож- ность непосредственного соединения с электродвигате- лем, имеющим большое число оборотов, в результате чего уменьшается вес машины и значительно сокраща- ются ее габаритные размеры; общую высокую уравнове- шенность, отсутствие всасывающих, а в большинстве слу- чаев и нагнетательных клапанов. Кроме того, винтовые компрессоры не нуждаются в смазке цилиндров, что иногда может иметь решающее значение. Основными недостатками таких машин следует счи- тать более низкий по сравнению с поршневыми ком- прессорами к. п. д. и относительную сложность изготов- ления. Выбор или заказ на разработку ротационных и вин- товых компрессоров производится так же, как и порш- невых компрессоров. Выбор насосов. При выборе насоса любого типа нуж- но знать его рабочую производительность, давление на- гнетания, наличие подпора или предполагаемую высоту всасывания; количество и размер взвешенных частиц; пределы регулирования производительности; коррози- онные свойства перекачиваемой жидкости, ее токсич- ность и взрывоопасность; температуру кипения перека- чиваемой жидкости при давлении всасывания; темпера- туру жидкости, ее удельный вес и вязкость при рабочих условиях. Порядок выбора насосов и выдачи задания на раз- работку новых типов тот же, что и для компрессоров Выбор дробилок. Няэнячрпир чрпбиллк - крупное 125
предварительное дробление материалов большой твер- дости до размера частиц 60—40 мм. Выбор агрегата осуществляется по таким характе- ристикам, как производительность, размеры наиболее крупных частиц, требуемая степень измельчения, твер- дость материала. Промышленностью выпускаются щековые, кониче- ские и дисковые дробилки. Выбор мельниц промежуточного измельчения. Назна- чение этих мельниц — промежуточное измельчение ма- териала до размера частиц 10—0 5 мм. Для выбора мельниц необходимы те же данные, что и для выбора дробилок. Типы мельниц: винтовые, конические, ударно-центро- бежные, кольцевые и дробильные валки. Выбор мельниц тонкого измельчения. Назначение таких мельниц — измельчение материала до порошко- образного состояния. Исходные данные те же, что и в предыдущих случаях. Типы мельниц: шаровые, или стержневые, вальцевые, коллоидные. Выбор центрифуг. Центрифуги — это механизмы для .разделения жидких неоднородных смесей под действием центробежной силы. По назначению центрифуги под- разделяются на две группы: собственно центрифуги, -служащие для отделения жидкостей от твердых тел, и. .сепараторы, предназначенные для разделения жидко- стей различного удельного веса. . В зависимости от устройства барабана различают .центрифуги с перфорированными барабанами (имеют отверстия в стенках), с глухими барабанами (без отвер- -стий}, с фильтрующими барабанами( отверстия в стен- ках барабана покрыты фильтрующей перегородкой). По способу действия различают центрифуги непре- рывного, полунепрерывного и периодического, действия. . Для выбора центрифуги необходимо знать ее про- -изводительность, конечную влажность продукта, фактор -разделения, способ загрузки (самотеком, под давлени- ем, вручную); способ выгрузки (ручная, шнековая, верх- няя, нижняя, ножевая), характеристику разделяемой смеси.
ГЛАВА 3 ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ (КОМПОНОВКА) ПРОИЗВОДСТВА ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Современный химический цех — это сложный комп- лекс зданий и сооружений, в которых размещается обо- рудование, предусмотренное технологической схемой производства, оборудование вспомогательного назначе- ния, а также ряд подсобных и административно-хозяй- ственных помещений. Под компоновкой цеха или его объемно-планировоч- ным решением понимается как сам процесс проектиро- вания, во время которого определяются состав помеще- ний, их размеры и рациональное взаимное расположе- ние, так и его результат в виде чертежей поэтажных пла- нов и разрезов, выполненных в определенном масштабе. Продуманная и правильно выполненная компоновка цеха должна предусматривать полное соответствие спе- цифическим условиям технологического процесса, макси- мальную безопасность производства и удобство его обслуживания, учет особенностей генерального плана завода, в состав которого входит проектируемое произ- водство, создание условий для индустриального монта- жа оборудования, его демонтажа и ремонта, минималь- ную стоимость строительства цеха. —Прежде чем приступить к изложению путей и мето- дов разработки объемно-планировочного решения цеха, удовлетворяющего перечисленным выше требованиям, необходимо ознакомиться с рекомендуемыми варианта- ми 'компоновки и проектирования всех помещении, ко- торые могут быть включены в данное производство. Варианты объемно-планировочного решения цеха. Специфика химического производства (токсичность, взрывоопасность и т. д.) обусловливает стремление к максимальному выносу технологического оборудования .из закрытых помещений. Однако имеется ряд условий,
За^руДняюЩих или исключающих возможность вынбсй оборудования из помещений. Во-первых,— это специфика технологического про- цесса. Например, получение некоторых продуктов (в основном катализаторов) требует особой чистоты и определенной влажности окружающего воздуха. Обору- дование таких производств приходится размещать в закрытых корпусах. Аппараты, содержащие жидкости с высокой температурой кристаллизации (10—15°C), раз- мещают в отапливаемых помещениях во избежание их застывания. Процессы, связанные с выделением агрес- сивных веществ (пары различных кислот, сильно пыля- щие продукты), также следует проводить в помещениях, изолированных от остального оборудования. Во-вторых,— это климатические условия района раз- мещения проектируемого производства. Сильные моро- зы и метели зимой, ветры и пыльные бури летом за- трудняют эксплуатацию, а иногда даже выводят из строя технологическое оборудование, расположенное на открытых площадках. Таким образом, в зависимости от конкретных усло- вий технологическое оборудование можно располагать на открытых площадках и сооружениях и в закрытых производственных зданиях. Соответственно различают открытый и закрытый варианты компоновки цеха. Открытый вариант. В зависимости от требова- ний технологии или от размеров участка, отведенного под проектируемое производство, сооружения цеха, скомпонованного по открытому варианту, могут быть одно- или многоэтажными. Оборудование в этом случае устанавливается как на фундаментах, расположенных на земле, так и на специальных железобетонных поста- ментах. ________________________ Выбор конструктивного решения постамента опре- деляется высотой расположения аппаратов, проти- вопожарными нормами по огнестойкости конструкций и величиной нагрузки. По виду работы постаменты делятся на два типа — несущие аппаратуру и обслуживающие аппаратуру. Не- сущие постаменты проектируются из сборного или моно- литного железобетона. Конструкция сборного железо- бетонного постамента (этажерки) состоит из фундамен- тов, колонн-стоек и ригелей, на которые укладываются 128
борные железобетонные плиты, образующие между- этажные перекрытия (рис. 49). Обслуживающие конструкции обычно проектируются i виде металлических надстроек на железобетонных по- таментах или в виде самостоятельных конструкций. Расстояние между железобетонными колоннами, а акже высота этажей постаментов, как правило, равны м. Применение других расстояний нужно в каждом тдельном случае согласовывать со специалистамп- троителями. Закрытый вариант. Все оборудование разме- рно внутри закрытых производственных зданий. В со- тветствии со строительными нормами здания должны — железобетонные колонны; 2 — лестничная клетка; 3 — мостовой кран. иеть в плане форму прямоугольника. Проектируются ти преимущественно одноэтажными. Как и в открытом зрианте, многоэтажные здания могут применяться ишь для размещения производств с вертикальным тех- злогическим процессом и при строительстве на малых гастках (на территории действующих заводов и т. п.). Многопролетные здания должны компоноваться из граллельно расположенных пролетов, ширину и высо- ’ которых по возможности следует принимать одинако- >й. Размеры пролетов зависят от назначения и разме- >в производственных помещений и должны отвечать иствующим строительным нормам и техническим ловиям. Обычно величина пролетов одноэтажных, 1но- или двухпролетных зданий (компрессорные, ап- фатные, склады и др.) равна 18; 24 или 30 я. Проле- I, равные 12 м. допустимы в тех случаях, когда приме- -1495 129
пение большего Пролета Приводит к необоснованному увеличению площади здания. Многоэтажные здания следует проектировать шири- ной не менее 18 м. Шаг колонн, как правило, составляет би 12 м, а высота этажей 4,2; 4,8 и 6 м. Необходимо отметить, что по сравнению с открытым вариантом закрытый вариант имеет ряд существенных недостатков: более высокую стоимость строительных со- оружений, наличие громоздких вентиляционных систем, более сложный монтаж, и особено демонтаж оборудо- вания. Поэтому при проектировании большую часть ап- паратов следует вынести из зданий, оставив в них толь- ко наиболее сложное (в основном машинное) оборудова- ние. требующее непрерывного наблюдения (насосы, компрессоры). Такой цех имеет в своем составе закры- тые производственые здания и открытые строительные сооружения и площадки. Это наиболее распространен- ный, смешанный вариант компоновки. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОМЕЩЕНИЙ, ВКЛЮЧАЕМЫХ В СОСТАВ ПРОИЗВОДСТВА Все помещения и отделения проектируемого про- изводства делятся на три группы: основные производст- венные, вспомогательные производственные, обслужи- вающие и административно-хозяйственные. В основных производственных помещениях разме- щают оборудование, предусмотренное технологической схемой производства. К. вспомогательным помещениям относятся вентиляционные камеры, электроподстанции, лаборатории, ремонтно-механические мастерские и т. п. К третьей группе относятся бытовые помещения, кон^ торы. Основные производственные помещения Промежуточный прицеховой склад сырья (/*.) Предназначен для создания определенного запаса сырья. Предусматривается при отсутствии центрального склада или при возможности кратковременного прекращения связи между цехом и центральным складом. * Нумерацию помещений см. на рис. 53—55. 130
Существует два типа прицеховых складов: склады для хранения жидкостей — резервуарные парки — и склады для хранения твердых и сыпучих материалов. Они могут быть закрытыми (холодные или отапливае- мые) и открытыми (навесы и площадки). В складах предусматривается оборудование для ме- ханизации погрузочно-разгрузочных работ, вскрытия тары, а также измерительные приборы и различный складской инвентарь. Габаритные размеры резервуарного парка определя- ются .после размещения .на площадке склада расчетного количества резервуаров. При этом ширину проходов между резервуарами следует принимать: центральных — не менее 1,5 м, боковых (расстояние «в свету» между аппаратами) —не менее 1 м. Если предполагается поль- зоваться различными транспортными средствами, надо предусмотреть площадки для маневрирования. Ширину проходов (проездов) и в этом случае принимают, исхо- дя из габаритных размеров, которые обычно приводятся в каталогах подъемно-транспортного оборудования. Размеры склада для хранения твердых и сыпучих материалов слагаются из размеров складского оборудо- вания (бункеров, стеллажей, подъемников, механизмов для вскрытия тары и т. п.), проходов, определяемых, как и в первом случае, а также из размеров свободных площадок (не менее 6x6 м) для монтажа и демонтажа оборудования. Высота закрытого склада зависит от габаритных раз- меров оборудования и подъемно-транспортных меха- низмов, норм естественной освещенности и должна быть не менее 3,2 м. -При расчете площади склада для хранения пожаро- опасных . продуктов следует руководствоваться нор- мами22. Компрессорное отделение (2). Основное оборудова- ние, размещаемое в нем,— компрессоры различных ти- пов и межступенчатая аппаратура. Кроме того, возмож- но размещение аппаратов, обслуживающих компрессо- ры. Это сборники для хранения небольших запасов све- жего -и сбора отработанного смазочного масла, аппара- ты для выпаривания углеводородов из отработанного масла, -насосы для перекачивания его в цех регенерации И Т. JI . '>• 131
Учитывая сложность оборудования компрессорного отделения (зала) и необходимость постоянного техниче- ского надзора, к определению габаритных размеров это- го помещения следует подходить особо тщательно. Ком- прессорные агрегаты должны быть расположены так, чтобы были обеспечены полная безопасность и удобство обслуживания и ремонта, возможность монтажа и раз- борки. Для этого необходим свободный доступ к каждо- му агрегату со всех четырех сторон. Размеры площадки вокруг каждой машины должны давать возможность проводить разборку и сборку компрессора при ремонте без ущерба для соседнего оборудования. Следует поль- зоваться габаритными и установочными чертежами, со- ставляющими часть технической характеристики ком- прессора. Обычно в таких чертежах приведены размеры площадей, позволяющие извлечь вал или шток с порш- нем из компрессоров различных типов. Проход между агрегатами (включая межступенчатую аппаратуру и тру- бопроводную обвязку) принимается не менее 1 м для электродвигателей мощностью до 50 кет и не менее 1,5 м для электродвигателей мощностью свыше 50 кет. Перед фронтом компрессоров должен быть оставлен проход, позволяющий с помощью мостового крана перемещать самую крупную деталь от монтажной площадки до места ее установки. При наличии ручного мостового кра- на монтажные площадки следует предусматривать через каждые 60 м, а при наличии крана с электроприводом — через каждые 100 м. Площадь монтажной площадки должна обеспечить размещение на ней самой крупной детали компрессора или аппарата, причем около нее должен оставляться проход шириной 1—0,8 м. В конце компрессорного зала следует предусмотреть место для установки сборников со свежим и отработан- ным маслом и насосов к ним, учитывая, что минималь- ное расстояние между аппаратами должно быть не ме- нее 0,8 м. Расчетная высота компрессорного зала складывается из габаритных размеров оборудования, площади, необ- ходимой для его разборки, принятой высоты подкра- нового пути, типа и размеров мостового крана, а также от диаметров воздуховодов приточной и вытяжной вен- тиляции. На рис. 50 изображены поперечные разрезы компрессорного зала с вертикальными компрессорами. 132
6 Рис. 50. Разрез компрессорного зала: а—одноэтажный; б — с цокольным этажом; 1 — вертикальный компрессор; 2 — мостовой кран; 3 — воздуховод; 4 — гори- зонтальный компрессор; ht — высота компрессора; Л2 — длина поршня со штоком; hi — расстояние от крюка в стянутом состоянии до верха рельса под- кранового пути; h4 — высота крана; /ц — диаметр воздуховода; Лв — высота от верха компрессора до кабины крана; Л? — высота от ннаа крана до кабины.
оборудованного ручным мостовым однобалочным кра- ном (а), и с горизонтальным компрессором, фундамент которого образует цокольный этаж (б). Насосное отделение (<3). Кроме насосов различных типов и марок, здесь часто устанавливаются напорные емкости с особо вязкими жидкостями, для которых не- желательно значительное удлинение всасывающих ли- ний, а также оборудование для централизованной смаз- ки поршневых насосов. При определении свободной площади вокруг каждо- го насосного агрегата нужно руководствоваться теми же соображениями, которые были приняты при проекти- ровании компрессорного зала. Расстояние от длинных сторон фундаментных плит до стен должно быть не ме- нее 1,5—2 м. Необходимо предусмотреть центральный проход шириной не менее 1,5 м и монтажные площадки через каждые 50—60 м. На монтажной площадке дол- жен разместиться самый крупный агрегат из установлен- ных в насосной, причем около него должен оставаться свободный проход шириной 1—0,8 м. Во всех случаях расстояние между неподвижными выступающими частями оборудования составляет не менее 0,8 м. Полученную площадь насосной необходимо увели- чить еще на 15—20% для размещения приборов контро- ля и автоматики, распределительных, продуктовых и во- дяных коллекторов (гребенок) и конденсатоотводчиков. Высота насосной определяется в зависимости от раз- меров оборудования, норм освещенности, типов подъ- емно-транспортных механизмов, размеров вентиляцион- ных систем. Например, при ширине насосной 12 м и одностороннем освещении высота ее составляет обыч- но 5—6 М. " Аппаратные отделения (4). В аппаратных отделени- ях, которые могут быть открытыми или закрытыми, устанавливаются реакторы, теплообменники, сборники, фильтры, центрифуги, циклоны, сепараторы, промывные и ректификационные колонны и т. п., в зависимости от чего меняется их название: реакторное отделение, от- деление ректификации и т. п. Габаритные размеры аппаратных отделений в основ- ном зависят от тех же факторов, что и размеры компрес- сорного ВЯЛЯ И ПЯГГГ-ПЫХ СлРТ.МРт ОДИЯКО. НМРТЬ в виду. 1.44
что к ряду сравнительно небольших аппаратов часто присоединяется значительное количество трубопроводов с громоздкой запорной арматурой и приборами авто- матики. Поэтому, .прежде чем приступить к расчету размеров аппаратного отделения, проектировщик дол- жен ориентировочно определить, сколько места потре- буется для размещения технологического аппарата с обвязкой. Площадь, занимаемая обвязкой, иногда со- ставляет до 40—50% общей площади производственно- го помещения (особенно при большом числе регулирую- щих клапанов и запорной арматуры с механическим приводом). Вообще необходимо иметь в виду, что незначитель- ное завышение производственных площадей при разра- ботке технического проекта можно сравнительно безбо- лезненно скорректировать в рабочих чертежах. Произ- вести же корректировку в обратном направлении, когда уже разработан генеральный план завода, значительно труднее. Это положение приобретает особенно большое значение при проектировании совершенно нового про- изводства, когда в процессе детальной разработки тех- нологической схемы возможно появление новых аппа- ратов и даже целых установок. При расчете необходимых производственных площа- дей важно учитывать возможность расширения цеха. Если производство запроектировано по блочному (агре- гатному) принципу, т. е. состоит из ряда повторяющих- ся групп аппаратов, увеличения мощности достигают присоединением одного или нескольких агрегатов, по- добных запроектированным. Для этого при компоновке у одного из торцов цеха предусматривается свободная или занятая временными сооружениями площадка не- обходимых размеров. Если же часть оборудования (на- пример, ректификационные колонны, теплообменники) рассчитана с определенным запасом, достигнуть увели- чения производительности цеха можно, увеличив коли- чество компрессоров, насосов и пр. В этом случае сво- бодные площадки нужно предусматривать в отдельных производственных помещениях. При большой протяжен- ности помещения желательно распределить резервные площадки по всей его длине. Впоследствии это значи- тельно сократит дополнительные технологические ком- муникации. 135
Кроме перечисленных, к основным производственным помещениям относятся также рассматриваемые - ниже помещения. Тепловой пункт (5). Предусматривается в составе це- ха в тех случаях, когда по технологическим соображе- ниям необходимо понизить давление и степень перегрева пара из общезаводских сетей. Для этого на тепловом пункте устанавливаются редукционно-охладительные установки (РОУ), где пар .подвергается дросселирова- нию и увлажнению. Там же устанавливаются сборники для приема отработанного конденсата и насосы, перека- чивающие его в общезаводскую систему очистки и воз- врата на ТЭЦ. Размеры теплового пункта определяются так же, как и размеры насосного отделения. Водоколлекторная (6). При открытом варианте ком- поновки здесь размещается вся арматура, отключающая водоводы. Арматура и трубопроводы располагаются по периметру глухих стен и под окнами. При этом в по- мещении должен оставаться проход шириной не ме- нее 1 м. Водоколлекторные строятся в тех районах, где имеется опасность замерзания воды в трубах при от- ключении какой-либо водяной линии от общего кол- лектора. При закрытом и смешанном вариантах компо- новки водоколлекторную желательно совместить с дру- гим закрытым помещением. Пароколлекторная (7). Предусматривается тогда, когда в цех вводится пар нескольких параметров и на его вводе имеется большое количество отключающей и переключающей запорной арматуры. Вследствие недо- статочной плотности арматуры возможны пропуски па- ра через сальники и значительное увлажнение окружаю- щего воздуха. Поэтому такие-вводы желательно-скон- центрировать в отдельном небольшом помещении. Размещение арматуры—см. помещение 6. Помещение конденсатоотводчиков (в). Назначение этого отделения аналогично назначению водоколлектор- ной. Размещение арматуры — см. помещение 6. В поме- щении должен оставаться проход шириной не менее 1 м. Операторное помещение (9). Здесь размещаются щи- ты приборов контроля и автоматики, а также панели дистанционного управления. 136
В современном цехе химического производства управление почти всеми процессами производится из операторного помещения. Анализаторная (10). В этом помещении устанавли- ваются датчики непрерывно действующих автоматиче- ских анализаторов. К датчикам подведены пробоотбор- ные трубки от соответствующих технологических трубо- проводов, размещенных во взрывоопасных помещениях. Изменение концентрации анализируемых веществ пре- образуется в датчиках в соответствующие пневматиче- ские или электрические сигналы, передаваемые вторич- ным приборам автоматики, расположенным в опера- торной. Размеры помещений операторной и анализаторной определяются проектировщиками, разрабатывающими проект систем контроля и автоматики. Вспомогательные производственные помещения Вентиляционные камеры (11). Назначение венти- . ляционных систем — непрерывное удаление вредных га- зов и пыли из рабочих помещений, а также поддержа- ние в них заданной температуры и влажности воздуха. В цехах химического производства обычно предусматри- ваются три отдельные системы вентиляции: приточная, вытяжная и аварийно-вытяжная. Система приточной вентиляции состоит из устройств для забора наружного воздуха и его очистки, а также центробежных вентиляторов и калориферов, подогре- __ вающих воздух в холодное время года. В калориферы подается горячая вода из общезаводской сети. Все пе- речисленное оборудование размещается в приточных вентиляционных камерах, откуда по специальным воз- духоводам воздух подается в производственные поме- щения. Вентиляторы вытяжной системы могут быть разме- щены либо в обслуживаемом производственном помеще- нии, либо в отдельной вытяжной вентиляционной камере. Вентиляторы аварийно-вытяжной системы располо- жены в специальных стенных проемах производствен- ----ных помещений. 137
Прицеховые электрические подстанции (12). Электро- энергия высокого напряжения от ТЭЦ или районной подстанции энергосистемы должна быть преобразована на месте потребления в энергию пониженного напряже- ния 6000 в и 400/230 в и лишь после этого распределена по отдельным токоприемникам. Для выполнения этой задачи проектируются понизительные трансформатор- ные подстащ|ции напряжением 110/6, 35/6 и 6/0,4 кв. Если электроэнергию от данной подстанции необхо- димо подавать на другие подстанции или к электродви- гателям с напряжением 6 кв, на подстанции сооружает- ся распределительное устройство (РУ) высокого на- пряжения. Подстанции должны размещаться возможно ближе к своим электрическим нагрузкам. Радиус обслужива- ния каждой подстанции на 6/0,4 кв не должен превы- шать 400 м. Однако каждый цех с нагрузкой свы- ше 500 кв должен иметь собственную подстанцию. При цехах — потребителях постоянного тока (напри- мер, цехи электролиза) создаются преобразовательные подстанции с ртутным или полупроводниковыми преоб- разователями переменного тока. При установке синхронных электродвигателей во взрывоопасных помещениях генераторы тока возбужде-' ния должны быть вынесены в специальное поме- щение. Распределительные пункты (13). В эти помещения, называемые также электросборками, выносится пуско- вая аппаратура силового низковольтного электрообору- дования, размещаемого во взрывоопасных помещениях. Количество электросборок зависит от числа электродви- гателей и их расположения в цехе. Так, в электросборке размерами 6x4 м можно разместить пусковую аппара- туру примерно от 25 электродвигателей. Цеховая контрол ная лаборатория (14). Предназна- чена для анализов сырья, промежуточных и конечных продуктов, если непрерывный автоматический контроль их качества по каким-либо причинам невозможен. Обыч- но контрольная лаборатория проектируется на основе одного из существующих типовых проектов. При лаборатории предусматривается комната для хранения проб, оборудованная мощной системой вен- тиляции. 136
Обслуживающие помещений Цеховые ремонтные мастерские (15). Оборудова- ние мастерских состоит из токарного, сверлильного, фре- зерного, наждачного станков, слесарного верстака и стеллажей для инструментов. В отдельных случаях огра- ничиваются сверлильным и наждачным станками и слесарным верстаком. Ориентировочные размеры мастерской составляют 12X6 или 6X6 м. Кладовые (16). В 'кладовых хранятся комплекты ничиваются сверлильным и наждачным станками и изготовления прокладок, запас обтирочных материалов. Бытовые помещения (17) . Состав бытовых помеще- ний определяется санитарной характеристикой произ- водственных процессов27. В общем случае в их состав входят гардеробные, по- мещения для сушки, обезвреживания и обеспыливания рабочей одежды, уборные, умывальные, душевые, поме- щения для личной гигиены женщин, помещения для кормления грудных детей, курительные, прачечные и по- мещения для обогревания рабочих. Кроме того, в быто- вых помещениях могут быть организованы медицинский пункт и комната для приема пищи. Административно-конторские помещения (18). К ним относятся кабинет начальника цеха, кабинет технолога цеха, кабинет механика цеха, контора и красный уголок. Все рассмотренные помещения соединяются между собой с помощью коридоров, лестничных клеток (21), га- лерей, шлюзов (19) и тамбуров (20). Размеры и форму вспомогательных и обслуживаю- щих помещений следует определять совместно с проек- тировщиками, разрабатывающими соответствующие части проекта. МЕТОДЫ КОМПОНОВКИ Дать некоторый универсальный способ компоновки цеха по закрытому, открытому или смешанному вариан- там практически не представляется возможным. Слиш- ком велико разнообразие требований, предъявляемых в каждом конкретном случае. Вместо этого рассмотрим основные -Положения, в соответствии с которыми следу- 139
ет компоновать цех, и их применение в наиболее типич- ных случаях. Существенное влияние на характер компоновки цеха оказывают такие факторы, как особенности генерально- го плана завода, способы монтажа оборудования, при- меняемые в данном районе, необходимость добиваться высокого коэффициента застройки, требования техники безопасности и противопожарной техники. К особен- ностям генплана, оказывающим влияние на компоновку, следует отнести наличие на заводе централизованных (кустовых) или прицеховых вспомогательных помеще- ний (мастерские, бытовые, подстанции и т. п.), характер межцеховых трубопроводных коммуникаций, направле- ние господствующих ветров. Приступая к разработке объемно-планировочного ре- шения цеха, проектировщик должен иметь четкое пред- ставление о принципиальной технологической схеме про- ектируемого производства. Без знания схемы невозмож- но решить вопрос о составе основных производственных помещений, о связи между ними, о количестве этажей и, наконец, о варианте компоновки. От особенностей схе- мы зависит способ размещения технологического обо- рудования в цехе, а это в свою очередь влияет на созда- ние условий для проведения монтажных работ. Затем переходят к сбору сведений о различном обо- рудовании, закладываемом в проект. Сведения о маши- нах и аппаратах, серийно выпускаемых промышленно- стью, содержатся в каталогах и проспектах заводов-из- готовителей и проектных организаций, занятых кон- струированием оборудования. Проектирование нового нестандартизованного обору- дования (ректификационных колонн, сборников и т. п.) часто ведется одновременно с разработкой объемно-пла-___ нировочного решения цеха. Однако материалы эскизного конструирования дают достаточно сведений (тип аппа- рата, ориентировочные габаритные размеры и нагрузки) для продолжения компоновки. Имея основные данные о запроектированном оборудовании, можно приступить к определению состава производственных помещений и их размеров. Вспомогательные и обслуживающие помещения часто располагают в отдельных зданиях. Благодаря этому в од- ном корпусе можно объединить бытовые помещения для 140
рабочих разных цехов. Этот корпус необходимо вынести из пожароопасной зоны и расположить на пути основ- ных людских потоков. Такое решение значительно эко- номит производственные площади завода и позволяет создать максимальные удобства для обслуживания сменного персонала. Создаются также централизование механические ре- монтные мастерские, обслуживающие несколько цехов. По размерам и насыщенности оборудованием их можно сравнить с небольшим механическим заводом, благода- ря чему условия для ремонта намного лучше, а его ка- чество выше, чем в прицеховых ремонтных мастерских. Однако к решению о создании централизованных быто- вых помещений и ремонтно-механических мастерских следует подходить с некоторой осторожностью. Дело в том, что в районах с холодной зимой удаленность бы- товых помещений сводит на' нет все указанные преиму- щества. В соответствии с санитарными нормами в геог- рафическом поясе с наружной расчетной температурой от —20 “С и ниже отдельно стоящие здания бытовых по- мещений для персонала, работающего в отапливаемых производственных помещениях, должны соединяться с производственными зданиями специальными теплыми переходами. Вместо устройства очень длинных пере- ходов бытовые помещения пристраивают к производст- венным зданиям, отделяя их специальными шлюзами. В цехах с большим количеством сложного машин- ного оборудования, несмотря на наличие центральных ремонтно-механических мастерских, следует предусмот- реть небольшую слесарную мастерскую для мелкого ре- монта. ___Операторные помещения, электрические подстанции, тепловые пункты могут также размещаться в отдель- ных корпусах и обслуживать несколько производств. В этом случае при цехе достаточно предусмотреть толь- ко помещения анализаторных и распределительные пункты. Необходимо также по генеральному плану завода проследить расположение межцеховых коммуникаций. Это позволит так расположить тепловой пункт, паро- и водоколлекторную, чтобы избежать впоследствии про- кладки паропроводов и водоводов, параллельных внеш- ним сетям завода (подземным магистралям) . 141
Особенность химического завода составляет то, чтб почти все перерабатываемые вещества являются жид- костями или газами. В таком же агрегатном состоянии находятся и так называемые энергетические средства завода (пар, вода, рассол). Это значительно облегчает задачи транспортировки, позволяя решить ее с помощью трубопроводов, изготовленных из стали, чугуна, пласт- масс, железобетона и т. д. Существуют выработанные многолетней практикой способы прокладки трубопрово- дов, зависящие от свойств перемещаемой среды и от климатических условий географического района. Например, нефтяные газы и продукты их переработ- ки, а также жидкие хладоагенты (аммиак, фреон) и все горючие и токсичные вещества следует транспортиро- вать в трубопроводах, прокладываемых над землей на специальных стойках. Такая прокладка обеспечивает удобство осмотра и ремонта трубопроводов. Таким же образом нужно прокладывать трубопроводы с кисло- тами, щелочами, сжатым воздухом, азотом и т. п. Как правило, эти трубопроводы объединяют в группы и укладывают на общие железобетонные или металличе- ские опоры, образуя так называемые эстакады. Они строятся рядом с дорогами и в параллельном направ- лении. В зависимости от размеров отдельный цех или производство имеет один или несколько вводов трубо- проводов с необходимыми продуктами. Различают межцеховые трубопроводы и общезавод- ские, которые содержат вещества, необходимые всем цехам или большинству цехов завода (например, сжа- тый воздух для приборов контроля и автоматики, азот, рассол и т. д.). Общезаводские трубопроводы желатель- но расположить на всех эстакадах, чтобы создать сеть общезаводских магистралей. Кроме надземной, существует подземная прокладка труб (в каналах и траншеях). Обычно в них проклады- вают водопровод (промышленный, хозяйственно-питье- вой и противопожарный), рассолопроводы больших диа- метров, линии безнапорной канализации. В каналах прокладывают также электрические кабели высокого напряжения. В практике проектирования принято считать, что надземные магистрали образуют внешние коммуника- ции завода. --------- 142
Твердые и сыпучие вещества доставляются на завод и перемещаются по нему с помощью автомобильного и железнодорожного транспорта. Для передачи мелких партий грузов из цеха в цех широка применяются такие транспортные средства, как автопогрузчики и аккумуляторные тележки. Для перемещения сыпучих веществ на расстояние до 350 м используется пневмотранспорт. Из сказанного выше видно, что между основными производствами завода имеется тесная связь, нарушение которой может привести к перебоям в работе технологи- ческих установок, а иногда и к полной их остановке. Поэтому к проектированию нового производства нельзя приступать, не ознакомившись со структурой завода (особенно действующего), не выяснив характер связей проектируемого производства с другими цехами и служ- бами завода. Ознакомление со структурой завода начинают с изу- чения его генерального плана. При разработке генерального плана завода все со- оружения наносят на координатную сетку. На рис. 51 в качестве примера показана привязка цехов 7 и /2 к ко- ординатным осям. Число с буквой А в числителе пока- зывает расстояние в км от условной нулевой параллели до данной точки, а с буквой Б — расстояние в км от ну- левого меридиана до этой же точки. Таким образом, расстояние от закоординированных точек в широтном направлении (снизу вверх) равно 26.648—26.448 = 20 м, а в долготном (слева направо) 16.597,5—16.507,5 = 9 м. На генеральном плане обычно помещается «роза ветров», по которой можно определить направление основных ветров, дующих в районе расположения за- вода. Бытовые помещения, а также помещения, в кото- рых возможно наличие открытого огня, располагаются с наветренной по отношению к основным производствен- ным помещениям стороны. При компоновке большое внимание следует уделить способам монтажа и демонтажа технологического обо- рудования. Часто это имеет решающее значение при определении разрывов между корпусами, конструкции производственных зданий, а также при размещении подъездных путей. Для решения этого вопроса необхо- димоиметь информацию о монтажных средствах, кото- 143
рыми располагает организация, ведущая строительные работы на заводе. Монтажные организации имеют в своем распоряже- нии мощные подъемно-транспортные механизмы, само- ходные колесные и гусеничные краны большой грузо- подъемности и различные приспособления, облегчающие Рис. 51. Элемент генерального плана завода- 1 — 21 — номера цехов. труд рабочих и повышающие его производитель- ность18-21’23. Наличие таких средств позволяет все шире переходить к индустриальным методам монтажа. 144
Индустриальные методы предусматривают проведе- ние монтажных работ одновременно со строительными, т. е. по совмещенному графику; это значительно сокра- щает сроки строительства. Однако применением индустриальных методов мон- тажа вызваны определенные требования к компоновке цеха и размещению оборудования в нем. Особое внимание следует уделить созданию условий для монтажа вертикальных аппаратов колонного типа. Подъем таких аппаратов и установка их в проектное положение, как правило, производятся при полностью смонтированных металлоконструкциях лестниц, площа- док, обвязочных трубопроводов, а также после завер- шения работ по тепловой изоляции, с установленными внутренними устройствами, а в некоторых случаях—с электропроводкой и приборами КИП. В качестве гру- зоподъемных средств применяются самоходные краны, мачты и порталы. В ряде случаев при подъеме использу- ются уже смонтированные конструкции. Аппараты колонного типа почти всегда располагают на открытых площадках рядом с производственными зданиями, вдоль их длинных сторон. Перед фронтом колонн нужно предусмотреть свободную площадку, на которую можно подвести и уложить в исходное поло- жение аппараты, подготовленные к подъему, и устано- вить монтажные средства. Если производство состоит из нескольких корпусов, расположенных параллельно друг другу, разрывы между ними должны быть доста- точными для проведения монтажных работ. Размеры монтажных площадок и разрывов между корпусами в каждом конкретном случае необходимо согласовывать с организацией, разрабатывающей проект производства монтажных работ (ППР)24. Для предварительных рас- четов ширину монтажной площадки можно принять рав- ной 0,75 высоты самой крупной из монтируемых колонн. Особую сложность представляет монтаж неразъем- ных колонных аппаратов, размещаемых внутри закры- тых зданий и этажерок. На рис. 52 показана схема монтажа реактора высотой 11 .и и весом около 70 тс. Предварительно с помощью мостового электоокрана, установленного в реакторном отделении, был смонтиро- ван монтажный портал. Затем реактор, уложенный на катки, был частично втянут в помещение. Дальнейший 10—1495 145
подъем и установка реактора на опорную раму произ- водились с помощью полиспаста, укрепленного на пор- тале, и лебедок, размещенных снаружи на монтажной площадке. Как видно из схемы, часть строительных кон- струкций является разборной. Железобетонные колонны и перекрытия здания должны быть рассчитаны на зна- чительные монтажные нагрузки. Для монтажа компрессоров, насосов, теплообменни- ков, емкостной и другой аппаратуры следует обеспечить возможность применения кранового оборудования, ис- пользуемого при эксплуатации цеха. При отсутствии такого оборудования нужно создать условия для прове- дения монтажных работ с помощью самоходных кранов, предусмотрев для этого соответствующие ворота и въез- ды в здание. Кроме того, в перекрытиях многоэтажных зданий необходимо запроектировать ряд монтажных проемов, позволяющих производить подъем самых круп- ных деталей устанавливаемого оборудования на верхние этажи. 146
В процессе эксплуатации может возникнуть потреб- ность демонтировать ряд аппаратов и машин для ремон- та или замены. Компоновка цеха должна давать воз- можность производить демонтаж без разрушения части строительных конструкций. Индустриализация строительно-монтажных работ со- кращает сроки строительства, повышает качество и поз- воляет значительно снизить его стоимость. Другой источник снижения стоимости строительства зависит от компоновки производства — это максималь- ное повышение коэффициента застройки участка. Коэф- фициент застройки — это отношение суммарной площа- ди, занимаемой производственными корпусами, к пло- щади всего отведенного участка. Для повышения коэф- фициента застройки следует назначать минимальные разрывы между сооружениями, позволяющие разместить дороги и другие инженерные коммуникации и выпол- нить требования санитарных и противопожарных норм. Разрывы между аппаратами и сооружениями не долж- ны превышать минимальных противопожарных разры- вов. Лишь в отдельных случаях для обеспечения пере- движения подъемно-транспортных механизмов, приме- няемых во время монтажа и демонтажа оборудования, разрывы могут быть увеличены. Эти мероприятия позволяют значительно сократить трубопроводные коммуникации и, следовательно, сни- зить первоначальные капиталовложения. Учитывая особенности веществ, перерабатываемых на химическом заводе, при компоновке цехов большое вни- мание необходимо уделить охране труда и технике без- опасности. В соответствии с противопожарными нормами строи- тельного проектирования все производства подразделя- ются на пять категорий пожароопасности. При объединении производственных помещений с различными санитарно-техническими условиями в одном здании необходимо стремиться помещения с одинаковой вредностью и пожароопасностью группировать смежно. Такое размещение позволяет свести к минимуму коли- чество вентиляционных камер и упрощает разработку комплекса противопожарных мероприятий, соответст- вующих характеру проектируемого производства. 10: 147
Помещения, более опасные в пожарном отношении, в одноэтажных зданиях следует располагать у наруж- ных стен, в многоэтажных — на верхнем этаже. Так, на- пример, цеховые лаборатории должны быть размещены, как правило, на верхнем этаже блока бытовых и вспо- могательных помещений. Примыкающие к ним комнаты для хранения проб следует располагать у наружных стен; сообщаться с лабораторией они могут только через шлюз, имеющий наружный выход непосредственно на улицу, или через балкон с пожарной лестницей. Как было сказано ранее, отдельные паро- и водокол- лекторные устраиваются обычно в производствах, ском- понованных по открытому варианту. Помещения паро- и водоколлекторных, встроенные в наружные установки с огнеопасными .веществами, должны иметь три внут- ренних глухих стены; двери в наружной стене должны быть противопожарными и самозакрывающимися, а окна — из небьющегося стекла или стеклоблоков. По- мещения для КИП, примыкающие к наружным установ- кам, должны отделяться от них глухой стеной. Оконные проемы в наружных стенах должны иметь двойное остекление; те из них, которые менее чем на 4 м отстоят от наружной установки, должны быть неоткрываю- щим ися. Указанные выше помещения, встроенные и пристроен- ные к наружным установкам, необходимо обеспечить постоянно действующей приточной вентиляцией с забо- ром воздуха из зоны, не подвергающейся опасности за- грязнения парами и газами производства как при нор- мальной работе, так и в аварийных условиях. Вентиляционные камеры следует размещать, исполь- зуя свободное пространство здания (площадки, антре- соли с удобным доступом для обслуживания). Камеры приточной вентиляции рекомендуется раз- мещать преимущественно у наружных стен. Помещения вытяжных вентиляционных камер могут сообщаться с теми производственными помещениями, из которых производится вытяжка. Сообщение между производственными помещениями категории А и Б, с одной стороны, и помещениями дру- гих категорий пожарной опасности, такими, как опера- торная, лаборатория, слесарная мастерская,—с другой, разрешается только через шлюз. Выход из лифта в но- 148
[ещение категории А и Б также должен осуществляться ерез шлюз с подпором воздуха, обеспечиваемым непре- ывно работающей приточной вентиляцией. Дверные роемы шлюза должны быть защищены противопожар- ыми самозакрывающимися дверьми. Машинное отде- ение лифта необходимо изолировать от других помеще- ий и лестничных клеток и снабдить приточной венти- яцией. Для уменьшения степени разрушения строительных онструкций и технологического оборудования при воз- южной аварийной ситуации в перекрытиях многоэтаж- ых цехов категории А и Б следует предусмотреть зрывные проемы. При наличии в производственных помещениях водо- ода, ацетилена, этилена и других веществ, плотность оторых по воздуху менее единицы, площади взрыв- ых проемов по отношению к площади пола должны со- гавлять не менее 15%, а во всех прочих случаях — не юнее 5%. При наличии открытых монтажных проемов их пло- 1адь учитывается при расчете необходимой площади зрывных проемов. Производственные здания должны иметь эвакуаци- нные выходы для безопасной эвакуации находящихся здании людей при возникновении пожара или других варийных ситуаций. В качестве таких выходов можно спользовать проезды, проходы, двери и ворота, устроен- ые для производственных целей. Как правило, произ- эдственное помещение должно иметь не менее двух вы- эдов. Расстояние от наиболее удаленного рабочего еста до выхода наружу или на лестничную клетку элжно приниматься согласно правилам, изложенным таблице. Производственное помещение, технологически свя- тнное с рядом других помещений (например, насос- ан), необходимо по возможности располагать между ими, с тем чтобы максимально сократить сеть внутри- еховых трубопроводов. Производства, сходные по характеру выделений, грессивно воздействующих на строительные конструк- ии, следует размещать в одном помещении. Прежде 'его это относится к кислотно-щелочному хозяйству еха. 149
Категория производ- ства по пожарной опасности Степень огнестой кост и здания Наибольшее допустимое рассто- яние до выхода, м в одноэтажных зданиях в многоэтаж- ных зданиях А I и II 30 25 Б I и II 75 50 В I и II 75 50 III 60 40 IV 50 30 V 50 30 Г I и II Не ограничи- -— вается III 60 50 IV и V 50 50 Д I и II Не ограничи- •— вается III 100 75 IV 60 50 V 50 40 Помещения, в которые во время эксплуатации цеха предусмотрен въезд внутризаводского транспорта (ав- топогрузчиков, аккумуляторных тележек и т. п.), нужно вынести на край застраиваемого участка и полностью изолировать от помещений категории А и Б. Распределительные пункты (электросборки) и венти- ляционные камеры следует приблизить к обслуживае- мым помещениям. Операторная должна располагаться как можно даль- ше от электрической подстанции и вентиляционных ка- мер, эксплуатация которых может помешать работе приборов контроля и автоматики. Между обслуживающими помещениями и помеще- ниями категории А и Б рекомендуется сделать несколь- ко пролетов, занятых производствами категории В, Г и Д, при условии, что это не вызовет нежелательных раз- рывов в технологической цепи. Из сказанного ясно, что компоновка цеха —очень сложный процесс, при осуществлении которого прихо- дится искать пути для удовлетворения различных, часто противоположных требований. Согласование этих тре- бований возможно только при тесном сотрудничестве проектировщиков различных специальностей, поэтому к участию в разработке объемно-планировочного решения 150
lexa обязательно привлекать представителей строитель- 1ых и монтажных организаций, а также работников дей- твующих предприятий. Рассмотрим несколько примеров объемно-планиро- очного решения цеха. На рис. 53 показана компоновка производства, раз- тещенного в одном закрытом корпусе (см. сноску на :тр. 130). Из разреза видно, что весь корпус состоит из ,вух основных частей разной высоты. В низкой части аходятся вспомогательные и обслуживающие помеще- [ия: приточная и вытяжная вентиляционные камеры 11, рансформаторная подстанция 12, операторная 9, ана- лизаторная 10, ремонтно-механическая мастерская 15, дадовая 16, бытовые 17 и административно-хозяйствен- (ые помещения 18, на втором этаже этой части корпуса |азмещена цеховая лаборатория 14. Все помещения [меют выход в центральный коридор. Из коридора через шлюз 19 с постоянным подпором оздуха можно попасть в высокую часть корпуса, в ко- орой расположены основные производственные поме- щения. Это компрессорный зал 2, аппаратные отделе- на 4, насосная 3 и тепловой пункт 5. Кроме того, здесь 1азмещаются венткамеры 11 и электросборка 13. На торой этаж аппаратных отделений и в лабораторию южно подняться по лестницам 21. Как в плане, так и в разрезе корпус имеет очень ростую форму. Размеры пролетов и шаг колонн поз- оляют широко применять при строительстве сборные железобетонные конструкции. Монтаж оборудования компрессорного зала можно ести с помощью мостового крана, предназначенного ;ля ремонта машин в период эксплуатации. Оборудова- :ие аппаратных и насосной устанавливается самоход- ами кранами. Аппараты колонного типа вынесены из дания и установлены рядом с аппаратным отделением. 1 это отделение (категория Г) предусмотрен въезд авто- ранспорта. Кроме операторного помещения, в цехе [меется еще два постоянных рабочих места — в ком- [рессорном зале и в насосной. В любое производствен- юе помещение можно попасть, не выходя на улицу. На рис. 54 показан пример компоновки основных [роизводственных помещений корпуса по открытому ва- ша нту—^Технологическое оборудование располагается 151
План (закрытый вариант): 1 — ч 123:чзз orv1-Нчу. 4 — аппаоатные отделения; 5 —тепловой пункт; 9—опера- в^нгнп 1 )нч513 камэры; 12 — тоансфэрматорнач поцстанция; 14 — цеховая контрольная лабора- нястративно-хозяйственные и обслуживающие помещения. Рис. 53. Компоновка 11еха 2 — •оч1ээ22ээя,5|1 за^ тэ з ч 1 i; 11 — ; тория; 15 — 21 — адми’
План на отметке О гл План на отметке 6 м Рис. 54 Компоновка цеха (открытый вариант): 3 — насосное отделение; 4 — аппаратное отделение: 6 — в одоколлекторвая; 10 — анализаторная; 11 — вен- тиляционные камеры; 12 — подстанция; 13 — электросборка; 16 — 18 — обслуживающие помещения.
на нулевой отметке, а также на перекрытиях железо- бетонной этажерки. Колонные аппараты устанавлива- ются по обеим сторонам этажерки. Пунктирными линия- ми обозначена площадь, которую необходимо оставить незастроенной для монтажа колонн. Справа от этажер- ки в обваловке расположены резервуары прицехового склада сырья 1. Слева к этажерке примыкает одно- этажное здание, в котором размещены операторная 9, кладовая 16, санузел 17, кабинет начальника и механи- ка цеха 18, а также анализаторная 10, водоколлектор- ная 6 и пароколлекторная 7. Под этажерку встроены помещение распределитель- ного пункта (электросборки) 13, помещение конденсато- отводчиков 8, венткамера 11 и подстанция 12. Неболь- шие вентиляционные установки, обслуживающие анали- заторную и электросборку, также могут быть размеще- ны на этажерке. Постоянных рабочих мест в корпусе два: в операторной и на .первом этаже открытой пло- щадки. Если при компоновке по открытому варианту часть оборудования (компрессоры, насосы) необходимо за- щитить от вредного влияния атмосферных осадков или пылн, его можно разместить в закрытом помещении под этажеркой. В зависимости от района расположения про- ектируемого производства стены такого помещения воз- водят из кирпича или из асбошиферных щитов. Всю емкостную аппаратуру объемом не более 10 -и3 можно разместить на перекрытии. В заключение рассмотрим компоновку производства со сложной технологической схемой, размещенного в нескольких закрытых и открытых корпусах (рис. 55). Производство состоит из двух основных частей. Оборудование первой части установлено в корпусе А— и на расположенной рядом с ним наружной площадке Б. В корпусе размещены компрессорная 2, насосная 3, а также отделение 4 с аппаратами, содержащими легко застывающие жидкости. Там же размещен склад 1 с су- точным запасом сырья, доставляемого автотранспортом с соседнего предприятия (остальные исходные продук- ты поступают в цех по трубопроводам межцеховых ком- муникаций). Кроме того, в корпусе имеется ряд вспомо- гательных помещений: подстанция 12, электросборка 13, ремонтная мастерская 15, кладовая 16. 154
йис. 55. Компоновка це*а (^ешанНый вариант): t — прицеховой склад: 2 „тКлЯпиессОрный эал: s ~~ Насосное отделение: 4 — аппаРатные отделения; 5 — тепловой пункт; ’ — операторная; 11 ~~ ве,рИ— а„оняые камеры; 13 — электросборка; 14 — цеховая лаборатория; /5, 17, 18 — обслуживающие мещения; 19 — шл»э; . ДЛнзаторная.
Наружная установка также является аппаратным отделением 4, состоящим из трехэтажной железобетон- ной этажерки и площадки, окруженной полуметровой об<валовкой. На площадке установлены аппараты с кис- лотой. Все колонны расположены рядом с этажеркой, а остальные аппараты, технологически связанные с колон- нами,— на этажерке. В сорока метрах от наружной установки находится корпус В с оборудованием второй части производства. Кроме основных производственных помещений 4, электро- сборок 13 и вентиляционных камер 11, здесь размеще- ны общие для всего производства бытовые помеще- ния 17, а над ними — операторная 9 и цеховая лабо- ратория 14. Повышение коэффициента застройки достигается ис- пользованием 40-метрового разрыва для монтажа ко-, лонн, расположенных у наружной установки Б и у кор- пуса В. В нижнем левом углу застраиваемого участка раз- мещены печи подогрева реакционного газа. Таким образом, разработка объемно-планировочного решения цеха состоит из следующих этапов: изучение (а еще лучше, участие в разработке) прин- ципиальной технологической схемы; сбор сведений о характере и размерах оборудования, закладываемого в проект; определение состава помещений в зависимости от характера производства и требований генерального пла- на завода; сбор сведений о монтажных средствах на предприятии, для которого проектируется данное произ- водство (необходимо проконсультироваться с предста- вителями монтажной организации); группировка обору- дования и р асп ределение его по п । у. щаьу-С'ду неакшь. ntv мещениям с учетом направления технологического пото- ка, а также условий монтажа и эксплуатации; выбор варианта компоновки и определение размеров основных производственных помещений (производится совместно с соответствующими проектными группами); определение основных мер по охране труда и технике безопасности, влияющих на компоновку; •обеспечение путей дальнейшего расширения цеха; выполнение компоновочных чертежей цеха (планов и разрезов); в зависимости от размеров цеха и сложности 156
его компоновки чертежи выполняются в масштабе 1:100 или 1 :200, на них должно быть показано наиболее круп- ное и сложное технологическое оборудование и даны указания об основных статических и динамических на- грузках. Компоновочные чертежи являются исходным мате- риалом для архитектурной проработки зданий и соору- жений проектируемого производства.
ГЛАВА 4 РАЗМЕЩЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Этот этап работы выполняется в такой последова- тельности. По технологической схеме определяются типы и ко- личество аппаратов, направление потоков и их взаимное высотное расположение, группируется оборудование для процессов с аналогичными вредными выделениями. На основании технической характеристики оборудо- вания определяются статические и динамические на- грузки на строительные конструкции, установочные раз- меры, подъемные приспособления для механизации ре- монтных работ, а также наиболее удобные места обслу- живания. Технологическое оборудование размещается на чер- тежах компоновки цеха. Приемники (буферные емкости, линейные ресиверы и т. п.) привязываются с учетом рас- положения подъездных путей и межцеховых коммуни- каций. Каждому виду оборудования необходимо обеспечить правильные условия эксплуатации и ремонта. Для решения вопроса о размещении части техноло- гического оборудования на открытых площадках надо просмотреть характеристики климатических_____условий района строительства проектируемого производства. Кроме того, в каждом случае надо учитывать требова- ния, изложенные в соответствующих материалах1125. ПРИНЦИПЫ ГРУППИРОВКИ Дальнейшую разработку рекомендуется вести сле- дующим образом. Выделить оборудование, которое может быть пол- ностью размешено па открытых площадках и то, для 158
которого Достаточно соорудить частичное укрытие (на- пример, кубовая часть колонны). Сгруппировать аппараты и машины, в процессе экс- плуатации которых наблюдается значительное выделе- ние пыли, сильная вибрация и выделение веществ, агрес- сивных по отношению к строительным конструкциям. Объединить в группы аппараты, размещаемые на наружных установках, снабжаемые водой. Полученные группы распределяются по соответст- вующим производственным помещениям: аппаратным, компрессорным, насосным, наружным установкам и т. п. Задача осложняется необходимостью максимального сокращения длины трубопроводов, что осуществляется созданием технологического потока, вытянутого от пер- вого аппарата к последнему, без дополнительных пово- ротов и сдваивания линий. Вследствие этого может произойти некоторое повышение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Эти затраты могут быть в значительной степени скомпенсированы, если будут предусмотрены: уменьшение количества строительных конструкций, нуждающихся в защите от агрессивного воздействия пе- рерабатываемых веществ; резкое улучшение условий обслуживания и ремонта, вследствие разработки общих удобных обслуживающих площадок, установки мощных подъемно-транспортных механизмов, общих для целой группы аппаратов; локализация вредных выделений, упрощающая вы- полнение требований охраны труда. Все крупногабаритное тяжелое оборудование должно быть установлено как можно ниже. С этой целью иногда целесообразно менять самотечную систему подачи оро- шения на принудительную, размещая дефлегматоры на первом или втором этаже. На этом же уровне следует располагать оборудование, нуждающееся в частом ре- монте, чистке, регулировке. Аппараты с высоко расположенными люками, шту- церами, перемешивающими устройствами, крышками, обслуживание которых ведется со специальных площа- док, должны размещаться так, чтобы их можно было использовать в качестве опор для этих площадок. Так как принадлежность помещения к соответствую- щей категории определяется по самому взрыво- и пожа- 159
рбопаснбму аппарату, в одном помещении не следует объединять оборудование с различными по категории выделениями. При несоблюдении этого принципа при- ходится, например, насос, перекачивающий воду, но расположенный рядом с углеводородным насосом, снаб- жать более дорогим взрывобезопасным электродвига- телем. Особенно серьезное внимание должно быть уделено вибрирующему оборудованию. Сюда относятся компрес- соры (особенно поршневые), вентиляторы, насосы, дро- билки и другие машины, а также аппараты, в которые подается острый пар или большие потоки газа. Такое оборудование объединяют и размещают на массивных фундаментах, тщательно изолируемых от соседних строительных конструкций. Вертикальная компоновка оборудования должна вестись с учетом таких требований, как соблюдение са- мотека и недопустимость образования гидравлических мешков (главным образом на жидкостных трубопрово- дах и трубопроводах с легко конденсирующимися газа- ми), обеспечение минимального подпора у всасывающих патрубков насосов. Линии, связывающие барометриче- ские конденсаторы со сборником, должны проклады- ваться отвесно, поэтому аппараты должны располагаться непосредственно друг под другом. Основным критерием оценки расположения оборудо- вания является стройность, симметричность, максималь- ная упорядоченность размещения всех аппаратов и ма- шин. В каждом производственном помещении они долж- ны образовывать вертикальные и горизонтальные ряды с одним или несколькими продольными основными про- ходами шириной 1,5—2 м и удобными подходами к каждому агрегату, ширина -которых -в-’ свету по мспее 0,8 м. В качестве основных проходов и проездов целесооб- разно использовать перекрытия каналов, проходящих вдоль по цеху. Расстановка аппаратов (особенно на нулевой отмет- ке) должна производиться таким образом, чтобы обеспе- чить возможность прохождения пучков трубопроводов, подвешиваемых к перекрытиям. Этому могут помешать аппараты, по какой-либо причине выдвинутые из обще- го ряда. 160
Те же соображения надо учитывать при размеще- нии лестниц, соединяющих разные этажи. Несколько замечаний по компоновке оборудования в отдельных помещениях. Некоторую экономию площади без ущерба для усло- вий обслуживания и ремонта дает расположение насо- сов и небольших компрессоров, показанное на рис. 56. Глухая стена насосной, примыкающая к наружной установке, может быть использована для размещения на ней гребенок запорной и регулирующей арматуры. Рис. 56. Расположение насосных агрегатов «мотор к мотору». Между концами арматуры и выступающими частями оборудования должен быть проход шириной не ме- нее 1 м (под проходом может быть размещен канал). Машины, расположенные против дверей, должны на- ходиться от них на расстоянии не менее 2 м. ____При проектировании совершенно нового производст- ва в машинном зале большой протяженности через каждые 40—50 м рекомендуется предусматривать мон- тажные площадки длиной 6—12 м, на которых впослед- ствии можно будет установить дополнительное обору- дование. Практика эксплуатации насосных отделений, в ко- торых перекачиваются коррозионно-агрессивные, взры- воопасные, токсичные и легковоспламеняющиеся жид- кости, показала, что прокладка трубопроводов с этими веществами в каналах создает большие неудобства: в -.засыпном канале трудно обнаружить места утечек, в от- 11—1495 161
крытом необходимо устраивать продувку, затруднен ре- монт и т. д. Более целесообразна прокладка всасывающих, а иногда и нагнетательных трубопроводов прямо по полу насосной и устройство над ними легко разбирающегося настила (ложный лол), как показано на рис. 57. Рис. 57. Прокладка труб в’насосной под ложным полом. Влияние требований ремонта По графику планово-предупредительных ремонтов (ППР) различают текущий, средний и капитальный ремонт. Рассмотрим коротко виды устраняемых неполадок и условия, которые необходимо обеспечить для их ликви- дации. Чистка составляет основную часть ремонтных работ. Чистке подвергаются теплопередающие поверхности (от накипи, шлама, ила, смол), реакционные котлы( от остатков переработанных веществ); ректификационные колонны, сборники, отстойники и т. п. В процессе чистки приходится снимать крышки, открывать люки, извлекать трубчатки, поэтому необходимо предусмотреть доста- точную рабочую площадь вокруг упомянутых аппара- тов, а под ними или непосредственно на них — моно- рельсы с талями, кран-балки, краны-укосины достаточ- ной грузоподъемности^ Извлекать горизонтально расположенные трубчатки можно -с помощью тележек, поворотных блоков и ле- бедок (рис. 58). Устранение неплотностей. Основными местами негер- метичности являются фланцевые, муфтовые, ниппельные и другие соединения трубопроводов, сальники движку- 162
щихся частей машин, запорной и регулирующей арма- туры. Пропуски могут появиться вследствие разваль- цовки трубок в трубных решетках теплообменников, разрушения обечаек и стенок труб вследствие коррозии. Ремонт таких неисправностей заключается в подтя- гивании крепежных болтов (иногда с заменой прокла- док фланцевых соединений), подтягивании Сальникове добавлением или полной заменой сальниковой набивки, в замене подвергшихся коррозии деталей, подвальцовке или забивке пробками вышедших из строя трубок, под- варке трещин и т. д. Все эти работы, за исключением Рис. 58. Извлечение трубчатки из горизонтального теплообменника: 1 — кожух теплообменника; 2 — трубчатка; 3 — нарезные рым-болты; 4 — тележка с домкратом; 5.— тросы; 6 — поворотные блоки.; 7 — лебедка.. подварки, обычно производятся на месте; для их прове- дения необходимы соответствующие площадки. Кроме того, над арматурой, весящей более 50 кге, должны быть предусмотрены крюки для подвешивания талей. Восстановление изоляционных и антикоррозионных покрытий. Такие покрытия, как гуммировка, футеровка, окраска и термоизоляция, в процессе эксплуатации часто выходят из строя. Для их восстановления тре-. буется комплекс сложных операций, связанных со строи- тельством вспомогательных лесов, устройством подвес-' ных беседок, приспособлений для подъема футеровоч- ной плитки, изоляционных материалов и т. п. Аппараты с защитным покрытием целесообразно вы- носить на край цеха и обеспечивать их удобными подъ- ездными путями для автокранов, самосвалов и т. п. Для возможности проведения огневых работ необходимо предусматривать размещение подобного оборудования на некотором удятеппи от пейггвуюших птрвгвопп ясных ___я.ц ПЯ рятпп II- 163
Смена быстро изнашивающихся деталей и их регу- лировка. Такие виды ремонта в основном относятся к машинному оборудованию. Быстро изнашивающиеся де- тали— это графитовые и чугунные полукольца сальни- ков газовых компрессоров, поршневые . кольца, гильзы цилиндров, всасывающие и нагнетальные клапаны, баб- битовая наплавка поршневых бандажей, вкладыши подшипников скольжения, кольца упругих муфт, рабо- чие органы дробилок, мельниц, ленты транспортеров, приводные ремни и т. п. Замена деталей, после которой требуется их регули- ровка, а также замена отработанных катализаторных се- ток реакторов и поддонов с влагопоглотителем (например, гранулированным хлористым кальцием) в осушителях производится с применением упомянутых выше подъем- но-транспортных механизмов28. Создание хороших условий для ремонта оборудова- ния сводится к выбору в каждом конкретном случае наиболее подходящих типов подъемно-транспортного оборудования и организации удобйых рабочих пло- щадок. Требования, предъявляемые к размещению химиче- ского оборудования, излагаются в соответствующих нор- мах и правилах25-27. Перечислим основные из них. Для аппаратов, из которых в процессе эксплуатации выделяются вредные пары, газы и пыль, необходимо предусматривать изолированные помещения, кабины с самостоятельным выходом наружу или выходы через тамбуры-шлюзы, обеспеченные вентиляционным под- пором. Емкостная аппаратура с агрессивными, токсичными и горючими жидкостями, расположенная на перекрыти- ях и площадках цехов, па постаментах и этажерках должна иметь устройство для слива этих жидкостей в аварийную емкость (независимо от возможности откачки их насосом). Установленные на перекрытиях и площадках емкости и аппаратура с горючими или едкими жидкостями должны располагаться на поддонах или на глухой части перекрытия и площадки, ограниченной бортом высотой не менее 150 мм. При установке-оборудования необходимо предусмат- ривать- _________ [fid
основные проходы по фронту обслуживания щитов 'правления (при наличии постоянных рабочих мест) ши- риной не менее 2 м\ основные проходы по фронту обслуживания и между ядами машин (компрессоров, насосов, воздуходувок и ппаратов, имеющих гребенки управления, местные кон- рольно-измерительные приборы и т. п.) при наличии по- тоянных рабочих мест не менее 1,5 м\ проходы между компрессорами шириной не ме- ее 1,5 м, а между насосами — не менее 1 м-, расположение аппаратуры и оборудования на откры- ом воздухе и внутри здания, обеспечивающее овобод- ый проход к аппаратам со всех сторон шириной не ме- ее 1 м\ свободный доступ к отдельным узлам управления ппаратами; наличие ремонтных площадок с размерами, достаточ- ыми для разборки и чистки аппаратов и их частей (без згромождения рабочих проходов, основных и запас- ах выходов и площадок лестниц). Машины й аппараты, обслуживаемые подъемными занами, следует размещать в зоне приближения крюка зава. В этой же зоне должны быть предусмотрены пло- адки или проходы для установки транспортируемых ?талей оборудования. Размещение технологического зорудования . над вспомогательными и бытовыми зда- 1ями и помещениями и под ними не допускается. В помещениях компрессорных отделений не разре- ается размещать аппаратуру и оборудование техноло- чески и конструктивно не связанные с компрессорами. Для предотвращения влияния вибрации, вызываемой 1ботой машин, необходимо соблюдать следующие ловия: фундаменты под компрессоры должны быть отделены конструкций здания (фундаментов стен, перекрытий т. п.); площадки между смежными фундаментами компрес- ров должны быть вкладными, свободно опирающими- на фундаменты; при необходимости должна применяться изоляция щдаментов, предохраняющая их от вибрации. Оборудование, приборы, трубопроводы и другие ис- тники—значительных выделении конвекционного или 165
лучистого тепла должны быть обеспечены теплоизоля- цией; для защиты рабочих мест от облучения должны быть предусмотрены специальные приспособления и устройства — щиты, экраны, водяные завесы и т. п. Обо- рудование, при эксплуатации которого происходит влаго- выделение, должно быть укрыто, а технологическое обо- рудование, размещаемое на открытых площадках, опас- ное вредными выделениями, должно быть герметизиро- вано или укрыто так же, как и в рабочих помещениях. Оборудование, выделяющее сильнодействующие ядови- тые вещества, необходимо размещать в кабинах (при наличии специального требования Государственного са- нитарного надзора), в которых при условиях нормаль- ной эксплуатации не должны находиться люди. Процесс должен управляться из коридоров управления, отделен- ных от кабин шлюзами. В кабинах предусматривается вытяжная вентиляция с притоком воздуха в коридоры , управления.
ГЛАВА 5 МОНТАЖНАЯ ПРОРАБОТКА ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ Монтажная проработка — это творческий процесс, конечным результатом которого являются чертежи тру- бопроводной обвязки технологического оборудования п роекти р уемого хим ического пр оиз-во яств а В процессе монтажной проработки должны быть выполнены следующие работы: проведена трассировка основных технологических магистралей; предусмотрена локальная трубопроводная обвязка каждого технологи- ческого узла; разработаны мероприятия по борьбе с замерзанием транспортируемых жидкостей, гидравличе- скими ударами, вибрацией и температурными деформа- циями трубопроводов; обеспечены условия удобной эксплуатации и ремонта трубопроводов и трубопровод- ной арматуры. Вся проработка должна вестись в соответствии с правилами и нормами техники безопасности и противо- пожарной техники. Для монтажной проработки необходимы следующие - исходные данные: .технологическая схема производства; общие виды и установочные чертежи аппаратов и иашин; _________ -1 чертежи объемно-планировочного решения цеха с нанесенным оборудованием; выкопировка из генерального плана предприятия с ориентировочным расположением проектируемого цеха г направлением общезаводских эстакад и подземных сетей; сортаменты труб и трубопроводных деталей, чертежи арматуры. На четкость и качество монтажных чертежей боль- ное влияние оказывает масштаб их выполнения Наи- юлее употребителен масштаб И 50.. Чертежи трасси ров - 167
Рис. 59. Условные обозначения на монтажных чертежах: I — кран; 2 — обратный клапан; 3 — клапан предохранительный, пружин- ный фланцевый; 4 — арматура с цапковым или фланцевым присоединением; 5 — вентиль цапковый угловой; 6 — клапан пневматический регулирующий; 7 — регулятор уровня камерный цилиндрический (РУКЦ); 8 — фланцевое со- единение труб; 9 — сварное соединение труб; 10 — мх'фтовое соединение труб; 11 — труба (4 = 10 — 80 мм); 12 — труба (d = 100 мм и выше); 13, а — уча- сток трубопровода с поворотом вниз; 13, б — с поворотом вверх; 14 — трубы при многорядном расположении; 15 — тепловая изоляция трубопровода; 16 — вентиль; 17 — задвижка; 13 — клапан регулирующий угловой; 19 — диаф- рагма расходомера; 20 — конденсатоотводчик.
ки магистральных трубопроводов можно выполнять в* масштабе 1 :100. Сложные узлы с большим количеством мелких деталей можно вычерчивать в масштабах 1 :20 и 1 : 10. Как правило, монтажную проработку крупного хими- ческого производства ведут несколько исполнителей. Каждый из них разрабатывает рабочие чертежи отдель- ного производственного помещения или обвязку обору- дования, входящего в четко выделенную часть техноло- гической схемы. Полноценная разработка отдельной части производства невозможна без знания каждым ис- полнителем всей технологической схемы, изучения осо- бенностей эксплуатации проектируемого цеха и его свя- зи с другими цехами предприятия. При изучении схемы рекомендуется проверить соот- ветствие условных проходов труб величинам материаль- ных потоков, правильность выбора арматуры и материа- ла трубопроводов. В целях экономии времени на дальнейшую прора- ботку одновременно с изучением схемы полезно составить таблицы, содержащие перечень арматуры, предусмотрен- ной в технологической схеме, с указанием марки по каталогу, строительной длины, условного прохода, мак- симальной длины шпинделя, рабочего положения, а так- же перечень труб из материалов, приведенных на схе- ме, с указанием максимальной длины прямых участков, наружного диаметра, толщины стенок, способа соедине- ния, размера фиттингов (угольников, тройников, пере- ходов и т. п.). Монтажные чертежи — это ортогональные проекции некоторых систем машин и аппаратов, соединенных тру- бопроводами. В отличие от машиностроительных черте- жей здесь допускается некоторая^условность изображе-— ния отдельных элементов. На рис. 59 показаны общепринятые условные обозна- чения, применяемые при вычерчивании проекций трубо- проводных систем. ТРАССИРОВКА МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Магистральные трубопроводы можно условно под- разделить на связанные с межцеховыми коммуникация- ми и внутрицеховые. 170
Сначала нужно наметить места раскладки первых магистралей, затем вторых. Перечень проектируемых трубопроводов—вводимых и выводимых — можно найти в задании на разработку внешних сетей и коммуникаций, выдаваемом техно- логами. В первом приближении места вводов намечаются уже в процессе компоновки технологического оборудо- вания (см. главу 4). Если этого сделано не было или если с тех пор произошли изменения (были добавлены или-исключены аппараты и т. п.), необходимо на осно- вании технологической схемы нанести на чертежи раз- мещения оборудования все аппараты, связанные с внеш- ними коммуникациями.' Желательно обойтись одним вводом в том месте, где расположено наибольшее количество таких аппара- тов. Это позволит избежать прокладки по цеху боль- шого количества трубопроводов. При таком выборе вво- дов для прокладки трубопроводов можно использовать междуэтажные перекрытия железобетонных и метал- лических этажерок и стены производственных помеще- ний. При большей протяженности цеха иногда прихо- дится предусматривать два ввода и более. Если количество магистральных трубопроводов ве- лико, строят внутрицеховые эстакады, проходящие ря- дом со зданиями и сооружениями (рис. 60). Одновременно с уточнением мест ввода определяется характер прокладки магистральных трубопроводов. Тру- бопроводы большого диаметра не следует вводить в за- крытые помещения; ввод таких трубопроводов с горю- чими газами вообще недопустим. Если избежать этого не удается, следует проложить их в засыпных непроход- -ных-каналах. Трубопроводы большого диаметра (от 200 мм и вы- ше) размещают как можно ближе к железобетонным колоннам с целью передачи' нагрузки. Трубопроводы диаметром 150 мм и менее лучше располагать под пе- рекрытиями, так как при шаге колонн 6 или 12 м и бо- лее нельзя обеспечить необходимую частоту крепления трубопроводов. Как правило, все трубопроводы прокладываются па- раллельно строительным осям. Несмотря на небольшой перерасход труб (не более 1%), такая прокладка об- 171
легчает деталировку. общемонтажИых чертежей, креп- ление трубопроводов и придает всей системе более- орга- низованный и стройный вид. Прямую прокладку «от штуцера к штуцеру» следует допускать только в исключительных случаях (когда по- явление лишнего колена может вызвать вибрацию и т. п.). Рис. 60. Внутрицеховая эстакада. Перейдем теперь к детальной разработке вводов ма- гистральных трубопроводов в цех. В соответствии с действующими нормами на вводам в производственные цехи, а также на выводах газопро- водов для горючих газов и их смесей на расстоянии не менее 3 и не более 50 м от стены здания или ближайше- го аппарата, установленного снаружи, должна быть предусмотрена отключающая запорная арматура с ди- станционным управлением. Запорную арматуру без дистанционного управления необходимо предусмотреть также на всех ответвлениях от общезаводских сетей. Обычно на заводе имеются се- ти сжатого воздуха (для технологических .нужд и от- 172
Дельно для приборов контроля и автоматики), инертного газа (азота), щелочи, смазочных масел, факельных сбросов, водяного пара, сбора конденсата и т. д. На каждом паропроводе должно быть установлено Рис. 61. Узлы ввода трубопроводов в цех: а — без площадки для обслуживания; С> — с площадкой; в — ввод подземного трубопровода. / — межцеховая эстакада; 2 — этажерка цеха; 3 — арматура па вводе трубо- провода в цех; 4 — отвод от межцеховой эстакады к цеху; 5 — корпус цеха; 6 — обслуживающая площадка; 7 — колодец; 8 — скобы. продувки аппаратов ставятся предохранительные кла- паны и редукторы. Из рис. 61 видно, что обслуживать все отключающие вентили и задвижки, находящиеся на эстакаде, можно со второго этажа железобетонной этажерки. Для этой цели может быть предусмотрена специальная обслужи- вающая площадка, расположенная на ответвлении от общезаводской эстакады к цеху (рис. 61, б). Запорная арматура на подземных коммуникациях может быть установлена в специально оборудованных колодцах. 173
При трассировке магистральных трубопроводов под этажеркой очень важно не разбрасывать их по всей территории цеха*, а вести одним или двумя пучками. На рис. 62 показаны наиболее типичные сечения межцеховых эстакад. Сечения магистральных пучков внутри цеха должны иметь простейшую форму, обеспечивающую свободный доступ к любой трубе. Предпочтительным является од- норядное расположение труб. При большом количестве Рис. 62. Основные сечения межцеховых эстакад: а — однорядная; б — многорядная облегченная; в — многорядная полного профиля с переходным мостиком. труб они могут располагаться горизонтальными и вер- тикальными рядами и крепиться к железобетонным ко- лоннам и к конструкциям перекрытий. ---------- Все трубопроводы должны прокладываться на таком расстоянии друг от друга, от аппаратов и строительных конструкций, чтобы была обеспечена возможность сбор- ки и разборки фланцевых соединений, установки опор, изоляции, а также окраски. При строительстве новых химических предприятий немалое место занимает монтаж трубопроводов из не- металлических материалов: фаолитовых, винипластовых, полиэтиленовых, стеклянных, фарфоровых и т. п. Су- щественным недостатком всех этих трубопроводов яв- 174
ляется невысокая механическая прочность и плохое со- противление динамическим нагрузкам. С особенностями проектирования, монтажа и экс- плуатации стеклянных трубопроводов можно ознако- миться по литературе29’30. Положения, высказанные в этих работах, в .равной степени можно отнести и к проек- тированию фарфоровых трубопроводов. Трубопроводы из винипласта, фаолита, фарфора, кварца, стекла не допускают переделки деталей и под- гонки их при Монтаже. Отсюда следует необходимость весьма тщательной разработки чертежей этих трубопро- водов и обязательность разбивки их на участки, опреде- ляемые конфигурацией трубопровода и максимальной длиной выпускаемых труб. Порядок оформления мон- тажных чертежей неметаллических трубопроводов из- ложен в главе 6. При совместной прокладке металлических и неметал- лических трубопроводов последние надо размещать так, чтобы по возможности исключить повреждения при мон- таже и эксплуатации. При прокладке трубопровода сквозь стену следует защитить его стальной гильзой, выступающей на 100 мм в обе стороны. Вблизи горячих трубопроводов надо выдерживать расстояние не менее 3—5 собственных диаметров. На трубопроводах боль- шой длины, работающих при температуре выше 20 °C, ставят П-образные компенсаторы, рассчитываемые ана- логично компенсаторам из стальных труб, но с учетом свойств примененного материала. Перечисленные выше особе.чности в значительной степени относятся к проектированию трубопроводов из стальных труб, футерованных винипластом, полиэтиле- ном, фаолитом. ___Все без исключения трубопроводы должны иметь уклон в сторону аппаратов, которые могут служить сборниками жидкости, остающейся в трубопроводе по- сле его опорожнения. Особое внимание необходимо уделить трассировке безнапорных трубопроводов. Уклоны для них должны быть больше, чем для напорных трубопроводов. Для облегчения чистки таких трубопроводов на их поворо- тах предусматриваются люки и заглушки. Особенно тщательно следует подходить к определению диаметра безнапорного трубопровода, транспортирующего жид- 175
кость со взвешенными частицами. Трубопровод слишком малого диаметра будет переполняться, в противном слу- чае возможно выпадение твердых частиц и забивка. Ре- й, комендуется выбирать диаметр таких трубопроводов по "таблицам, приведенным в литературе31. Диаметр опое- . деляется как функция расхода, уклона и вязко'хгч- ♦ жидкости. ЛОКАЛЬНАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ ОБВЯЗКА Объем книги не позволяет подробно изложить осо- бенности трубопроводной обвязки всех многообразных машин и аппаратов, применяемых в химической про - мышленности. Ограничимся рассмотрением локальной обвязки наиболее типичных технологических узлов, о которых шла речь в главе 1, тем более, что принципы, изложенные в настоящей работе, с успехом могут бытъ использованы при монтажной проработке производства, оснащенного другим оборудованием. . Узел сборник — насос. Простейшая обвязка такого технологического узла показана на рис. 63 и относится к одиночному центробежному насосу, в случае, когда имеется возможность’ закрепить нагнетательный трубо- провод в точке «О» и снять тем самым нагрузку днагне- тательного штуцера насоса. Желательно установить сборник на максимальной высоте; но так, чт.ебы его бы- ло удобно обслуживать . Особенно это важно при боль - той протяженности трубопровода (например, когда сборник находится на наружной установке, а насос —в помещении). При такой протяженности для удобства пе- редвижения по территории цеха часть трубопровода приходится помешать в канал. ____________ Переходные патрубки у в сасы за юще d штуцера насо- са должны быть эксцентричными , это предупредит обра- зование газовых пробок. Трубопроводы и запорную арматуру следует про- кладывать так, чтобы они не мешали подтягиванию сальников, смене смазочного масла, центрированию. При проведении этой операции сам насос, соединенный с технологическими трубопроводами, как правило, сра- зу жестко крепится к опорной плите и служит базой, по которой центрируется электродвигатель. Поэтому раз- 176
мещение трубопроводов за электродвигателем нежела- тельно. Наиболее целесообразной для удобства монтажа, закрепления и ремонта следует считать нижнюю раз- водку обвязочных трубопроводов. Большое влияние на общий вид насосного отделения и на удобство его эксплуатации оказывает конструкции Рис. 63 Монтажный узел сборник — насос: / — сборник; 2 — задвижка па всасывающем трубопроводе; 3 — насос; 4 — задвижка на нагнетательном трубопроводе; 5 — регулятор уровня. гребенок регулирующих клапанов, ротаметров и т. п. От конструкции этих элементов зависит точность рабо- ты приборов контроля и автоматики, быстрота замены или ремонта этих приборов, а также компактность тру- бопровода. На рис. 64, 65, 66 показано несколько конструкций гребенок регулирующих клапанов. При конструировании гребенок следует учитывать, что диаметры вентилей или задвижек, применяемых для блокировки регулирующих клапанов Оу = 50 мм, совпадают: для вентилей —с условным проходом основ- 12—1495 177
ного трубопровода, для задвижек — с диаметром клапа- на. Блокирующая арматура для регулирующих клапанов с значением Dy 15; 20; 25 и 40 мм на трубопроводах, где эта величина составляет 50 мм, также имеет условный диаметр 50 мм. Диаметр отвода соответствует клапану. а Рис. 64. Горизонтальная гребенка регулирующего клапана: а — отключаемого вентилями; б — отключаемого задвижками; / — вентиль; 2 — клапан; j — вентиль на байпасе; 4 — байпас; 5 — основной трубопровод; 6 — переходник; 7 — задвижка. ini— 4CXJI-------- б Рис. 65. Способы вертикальной обвязки регулирующих клапанов: а — гребенка с одиночным клапаном; б — гребенка с двумя клапанами. На рис. 64 показана гребенка проходного регулирую- щего клапана с обводной линией, расположенной в го- ризонтальной плоскости. Если в качестве запорной арма- туры применены вентили (рис. 64, а), переходы распо- ложены между ними и регулирующим клапаном. Если клапан отключается с помощью задвижек (рис. 64, б), переходы установлены до запорной арматуры. Такой прием позволяет значительно уменьшить габариты гре- бенок. Значительно более компактны по сравнению с изо- браженными на рис. 64 вертикальные гребенки (рис. 65, а). На их размещение потребуется в 3—4 раза меньше производственной площади. 178
При необходимости первоначального пуска произ- водства на неполную мощность на одной и той же тех- нологической линии приходится предусматривать ре- гулирующие клапаны разных размеров (рис. 65, б). Несколько отлична от предыдущих конструкция гре- бенки с угловым регулирующим клапаном (рис. 66, а). На рис. 66, б показан способ компактной обвязки ро- таметра и связанного с ним регулирующего клапана. Все рассмотренные гребенки приборов контроля и автоматики размещаются вдоль стенки насосного отде- ления или на полу. В последнем случае для крепления d Рис. 66. Обвязка углового регулирующего клапана и ротаметра: а — гребенка с угловым регулирующим клапаном; б — обвязка; 1 — клапан угловой регулирующий; 2 — ротаметр. вертикальных гребенок предусматриваются металличе- ские рамы. Нагнетательные трубопроводы от отдельных насосов должны быть врезаны в общий коллектор таким обра- зом, чтобы один насос не перебивал работу другого. Если предусмотрена установка трех насосов под од- ной позицией (два рабочих и один резервный), обвязка должна быть произведена так, чтобы каждый из насо- сов мог быть и рабочим, и резервным. Кроме всасывающего и нагнетательного трубо- проводов, насос может быть обвязан трубопроводами для подачи воды или другой жидкости в уплотнитель- ное кольцо сальника и. в его охлаждающее про- странство. Должен быть организован сток жидкости, протекаю- щей через сальники наружу,. На рис. 67 показан способ 12* 179
изображения группы центробежных насосов с трубопро- водной обвязкой на монтажном чертеже. При наличии у насоса большого числа обвязочных труб малого диаметра вычерчивается отдельный под- робный чертеж его обвязки в крупном масштабе (1 :20; 1:10; 1:5), а на общемонтажном чертеже (масштаб 1 : 50) — фундамент под насос и места присоединитель- ных штуцеров. Вид пь Рис. 67. Элемент плана насосного отделения: / — насосные агрегаты; 2 — ложный пол; 3 — вертикальные—гребенки; 4 — горизонтальные гребенки. Обвязка остальных насосов, применяемых в хими- ческой промышленности, существенно не отличается от центробежных. Отметим некоторые особенности. Вихревые и лопастные насосы должны иметь пере- пускную линию, необходимую для обкатки и запуска при закрытом нагнетании. Кроме того, должен быть предусмотрен предохранительный клапан, 180
У поршневых насосов, подающих жидкость неравно- мерно, толчками, на нагнетательном трубопроводе уста- навливаются небольшие сосуды, которые подают сжа- тый воздух или сжатый азот,— так называемые воз- душные колпаки( рис. 68). После колпаков жидкость перемещается равномерным потоком, на котором можно устанавливать ротаметры или диафрагмы расходомеров. Регулирующие клапаны у вихревых, лопастных, шестеренчатых, поршневых и других насосов с характе- ристикой, близкой к объемной, нужно устанавливать Рис. 68. Поршневой насос с воздушными колпаками: / — насос; 2 — всасывающий колпак; 3 — нагнетательный колпак; 4 — бал- лон со сжатым газом. исключительно на байпасе. Следовательно, эти насосы допускают регулирование только одного параметра. Если жидкость подается к нескольким потребителям, регулирование можно осуществить только на общей ли- нии или на подаче м» одному из потребителей. Для проверки производительности регулируемых плунжерных насосов используются так называемые та- рировочные емкости, устанавливаемые на всасывающей стороне (рис. 69). При необходимости контрольного за- мера вентиль / закрывается и по секундомеру отме- чается время опорожнения тарировочного бачка. Узлы компримирования. Сюда относится локальная обвязка поршневых, центробежных, винтовых, ротаци- онных и других компрессоров. Как отмечалось в главе /, 181
в общем случае Эта обвязка состоит из нескольких си- стем трубопроводов. Перед монтажной проработкой следует наметить трассы коллекторов, технологически связанных с ком- прессорами: всасывающего и нагнетательного (в том случае, когда несколько машин работает на один кол- лектор); прямой и обратной охлаждающей воды; центра- лизованной подачи свежего и сбора отработанного ма- шинного масла; продувочного азота (инертного газа); опорожнения маслоотделителей. Рис. 69. Тарировка дозировочного насоса: 1 — вентиль; 2 — тарировочная емкость; 3 — сборник; 4 — насос. . Как правило, первоначальная трассировка является ориентировочной и уточняется после проведения ло- кальной обвязки. При наличии одноэтажного компрессорного зала пе- речисленные магистральные трубопроводы удобнее рас- положить у глухих степ один-под-^цругим (за исклю----- чением всасывающего и нагнетательного коллекторов с диаметром более 200 мм, которые должны быть проло- жены вне помещения). Внизу под ними можно раз- местить распределительные гребенки. В этом случае всасывающий и нагнетательный трубопроводы к каждой машине целесообразно вести сверху на специальных стойках, избегая образования гидравлических мешков. К нижней разводке таких трубопроводов (в каналах или под ложным полом) следует прибегать при компри- мировании сухих газов с очень низкой температурой 182
р конденсации при степени сжатия5 (Рд —началь- ' н ное давление, Рк — конечное) и связанной с этим значи- тельной величиной пульсации потока. Ранее‘уже отмечалось (см. главу 3), что многосту- пенчатые компрессоры со сложной трубопроводной об- вязкой устанавливаются на высоких фундаментах, сов- местно с перекрытием образующих цокольный этаж (обычные отметки — 4; 8; 6 м). При монтажной проработке нужно стремиться к раз- мещению большей части трубопроводов под перекрыти- ем цокольного этажа. Следует помнить, что наряду с операторными компрессорные залы являются наиболее многолюдными помещениями, и поэтому особенно важ- но создать здесь оптимальные условия труда. С этой точки зрения необходимо рассматривать и ме- роприятия по борьбе с производственным шумом; при неудачной разработке компрессорных залов шум в них может превысить допустимые пределы. Основными источниками шума являются стук в ци- линдрах при заниженном мертвом пространстве, плохое взаимное центрирование компрессора, редуктора и элект- родвигателя, газовые потоки в газопроводах и рабочих полостях (особенно у турбокомпрессоров), воздух в вен- тиляционных системах. Шумы, вызванные двумя первыми из перечисленных причин, устраняются в процессе ремонта технологиче- ского оборудования. Остальные источники шума могут быть следствием как неправильного аэродинамического расчета, в результате которого завышены диаметры воздуховодов и газопроводов, так и неудачной про- кладки. Любое сколько-нибудь значительное местное сопро- тивление в газовом потоке является источником силь- ного шума. Поэтому радиус изгиба газопровода R не должен быть менее 3Z) (D — диаметр газопровода); в качестве запорной арматуры предпочтение следует от- давать задвижкам. Все гребенки с дроссельными органами (регулирую- щими клапанами, заслонками и т. п.) по возможности следует размещать вне компрессорного зала. Рекомендуемые в главе 3 расстояния между отдель- ными машинами, зависящие от их мощности, не должны 183
быть заняты трубопроводной обвязкой; трубы .необходи- мо отнести от компрессоров на некоторое расстояние. Ремонтные работы, особенно на крупных газовых компрессорах, ведутся с помощью имеющегося в зале мостового крана. При прокладке трубопроводов необ- ходимо учитывать условия его работы. Иногда прихо- дится предусматривать специальные съемные участки трубопроводов, позволяющие использовать кран для монтажа и демонтажа отдельных крупных деталей ком- прессора. Для обслуживания оборудования и трубопро- водов, расположенных в цокольном этаже, с помощью мостового крана необходимо сгруппировать их в не- сколько достаточно компактных блоков и предусмотреть над ними люки, перекрытые съемными металлическими щитами. Масляные баки компрессоров, размещенных на вы- соких фундаментах, также удобно обслуживать через люки в перекрытиях. В этом случае обслуживающие пло- щадки устанавливают на стойках или подвешивают к перекрытию (рис. 70). По взрыво- и пожароопасности компрессорные залы, как правило, относятся к категории А и Б, и поэтому оборудуются сложной системой приточных и вытяжных воздуховодов. Без предварительного согласования мест их прокладки и последующего учета этого обстоятельст- ва нельзя вести монтажную проработку. Все изложенное выше можно кратко обобщить: обвязка одноступенчатых компрессоров довольно проста и во многом похожа на обвязку насосов, рабо- тающих по аналогичному принципу (центробежные, поршневые и т. п.); вокруг каждой машины должно быть оставлено про- странство, свободное от всякого оборудования-;---- всю запорную и регулирующую арматуру необхо- димо сконцентрировать в отдельные компактные груп- пы, расположенные на некотором расстоянии от машин; для облегчения пуска и остановки машин, а также для возможности автоматизации этих операций жела- тельно пользоваться арматурой с электроприводом; для уменьшения влияния пульсации газового пото- ка важно избегать крутых поворотов трубопроводов. При отсутствии необходимой технической документа- ции, разрабатываемой заводом-изготовителем, монтаж- 184
Ную проработку этого узла полезно начать с изучения чертежей трубопроводной обвязки аналогичных машин. Риг. 70. Обслуживающие площадки горизонтального компрессора: а — площадка на стойках; 6 — площадка на кронштейнах; в — план; 1 — масляный бачок; 2 — компрессор; .3 — обслуживающая площадка. Вакуумные установки. Обвязку механических вакуум- насосов следует вести на основании положений, приве- денных ранее. Пароэжекционные установки (ПЭУ) могут быть вы- браны из нормального ряда серийно выпускаемых или рассчитаны и изготовлены по индивидуальному проекту. В последнем случае компоновать их следует, приняв за образец наиболее сходные из серийных установок. При обвязке ПЭУ все вакуумные трубопроводы необходимо прокладывать с минимальным числом поворотов. Регулирование вакуума, как правило, производится с помощью дроссельных заслонок, нормальная работа которых обеспечивается достаточной длиной прямых 185
участков трубопровода До и после заслонки (20—30 D до заслонки и 5—10£> после нее). Обвязывая ПЗУ, установленные на открытой эта- жерке, следует учиуывать опасность замерзания жид- кости. Предотвратить это явлениё можно усиленной изо- ляцией трубопроводов, прокладкой барометрических труб общим вертикальным (или близким к вертикали) изолированным пучком. Для улучшения условий обслуживания ПЗУ вокруг них пойезно предусмотреть установку разборных асбо- шиферных щитов. Колонная аппаратура. Способы ее обвязки удобнее всего проследить на примере монтажной проработки узла ректификации (рис. 71). Все оборудование, относящееся к обвязываемой ко- лонне, размещается на нескольких площадках: дефлег- матор— на отметке 12 м, сборник ректификата и кипя- тильник— на отметке 6 м, сборник кубовой жидкости и насосы — на отметке «0», сама колонна — на высоком железобетонном фундаменте, имеющем нулевую отмет- ку. Соответственно и разработка монтажных чертежей должна вестись для нескольких планов (план на от- метке «0», план на отметке 6 м. и т. д.). Чертежи монтажной проработки -рассматриваемой группы оборудования рекомендуется выполнять в мас- штабе 1 :50. Обвязку удобно начинать с самых верхних планов, перенося изображение трубопроводов все ниже и ниже. Шлемовые трубы (т. е. самые верхние, выходящие из шлема колонны) необходимо прокладывать с таким расчетом, чтобы, во-первых, они по кратчайшему рас- стоянию направлялись к следующему аппарату (деф- легматору, каплеотбойнику и т. п.) и, во-вторых, нагруз- ка от их веса была передана на этажерку, около которой находится колонна (в частности, если на этажерке уста- новлен мостовой кран, эта труба может быть подвешена к подкрановой балке; иногда для ее крепления прихо- дится предусматривать специальную стойку); в третьих, они не должны пересекать обслуживающие площадки колонны. В рассматриваемом примере на шлемовой трубе уста- новлена гребенка предохранительного клапана, обслу- живаемая с площадки на отметке 18 м. В самой верхней 186
точке шлемовой трубы необходимо предусмотреть .воз- душник, вентиль которого может быть опущен на верх- нюю площадку колонны. Этот воздушник используется для выпуска воздуха при гидравлических испытаниях колонного агрегата. Таким же образом обслуживается запорная армату- ра на линии питания колонны. Регулятор расхода мо- жет быть размещен на отметке «О» или 6 м, а распре- делительная гребенка соответственно на отметке «6» или 12 м. Циркуляционные трубы, связывающие колонну и выносной кипятильник, должны иметь минимальное чис- ло поворотов, а повороты должны быть не круче 60— 90°. Для работы с арматурой, отключающей кипятиль- ник от колонны, предусматриваются обслуживающие площадки со скобами для крепления талей, необходи- мых при ремонте этой арматуры. Арматура, отключаю- щая жидкостную циркуляционную трубу, как правило, находится под перекрытием на расстоянии 3,5—4 м от нижнего этажа. Обслуживание такой высоко расположенной армату- ру можно вести следующим образом. Арматура, нуждающаяся в частом обслуживании (закрывание или открывание не менее одного раза в смену), должна быть обеспечена постоянной металличе- ской площадкой; кроме того, при горизонтальном поло- жении шпинделя ее закрывание может осуществляться с помощью цепного привода и звездочки; вертикально расположенный шпиндель можно удлинить и с помощью колонки вывести штурвал па перекрытие, расположен- ное выше. Переключение и текущий ремонт арматуры, которая обслуживается редко, можно вести с помощью инвен- тарных' передвижных площадок, стремянок и т. п. Кроме вентилей, задвижек и кранов, переключаемых не чаще двух раз в месяц, к такой арматуре можно от- нести предохранительные и обратные клапаны, диафраг- мы расходомеров, бобышки датчиков приборов контро- ля и автоматики. Прокладку всех горизонтальных участков обвязоч- ных трубопроводов следует вести под соответствующим перекрытием с тем, чтобы сами перекрытия этажерки пт бм\ттп Tir’[>n""»wv'rnт п<нк,!"’т’'т m гпгг грубо-прлВОДЗ- '*’7
Рис. 71. Монтажный узел — агрегат ректификации. f — колонна: 2 — дефлегматор: 3 — кипятильник:
Разрез Г-1 ланы и разрез: — сборник: S, 6
ми. На перекрытии могут располагаться только гребен- кц регулирующих клапанов и участки трубопроводов с запорной арматурой. Необходимо следить за тем, чтобы обвязочные тру- бопроводы не пересекали монтажных проемов и путей передвижения подъемно-транспортных механизмов (мо- норельсов, подкрановых путей и т. и.). При диаметре трубопроводов до 80 мм рекомендует- ся конструировать горизонтальные гребенки запорной б Рис. 72. Установка арматуры на обслуживающей площадке колонны: а — неправильно; б — правильно. и регулирующей арматуры и располагать их на полу пе- рекрытия. При диаметре трубопровода 100 мм и выше байпасные линии такой гребенки можно размещать в вертикальной плоскости, так как получается значитель- ная экономия производственной площади, а большой диаметр байпаса обеспечивает достаточную жесткость конструкции без дополнительного крепления. Выбирая направление шпинделя арматуры,уттанов- ленной на вертикальном участке трубопровода, необхо- димо иметь в виду, что для ее переключения оператору удобнее становиться не прямо перед штурвалом, а не- сколько сбоку от него. Следовательно, расположение шпинделя, показанное на рис. 72, а, при котором пере- крывается проход по площадке, неправильно и если исходить из удобства обслуживания арматуры. Пра- вильное положение шпинделя показано на рис. -72, б. Как и при трассировке магистральных трубопрово- дов, обпяэочлыг’ трубойродопы цвлесообряяно прокляты- IQO
вать общими вертикальными ИЛИ горизонтальными пуч- ками (например, желательна совместная прокладка тру- бопроводов подачи питания, флегмы и шлемовой трубы): Все эти трубопроводы должны размещаться (в плане) в полуокружности колонны, обращенной к этажерке, с тем чтобы они не мешали работе крана-укосины. Основная нагрузка вертикальных участков этих тру- бопроводов воспринимается креплениями, размещенны- ми на этажерке. Кроме того, они должны быть прибли- жены к обслуживающим площадкам колонн. Если не- возможно передать этажерке нагрузку от трубопрово- дов (колонна расположена слишком далеко от этажер- ки), прокладку и крепление труб можно вести тремя способами: 1) трубы малого диаметра (до 150 мл, включай изо- ляцию) прокладывают вплотную к колонне и крепят с помощью деталей, привариваемых к ее обечайке; 2) при эскизном конструировании колонны преду- сматриваются кронштейны, с помощью которых нагруз- ка от трубопроводов, проложенных за площадками, пе- редается колонне; 3) трубопроводы крепятся к наружным деталям всех обслуживающих площадок; благодаря применению пружинных элементов в опорных узлах нагрузка рав- номерно распределяется на каждую из них. Теплообменное оборудование. Основными фактора- ми, определяющими особенности прокладки трубопро- водов при обвязке теплообменного оборудования, явля- ются весьма широкий диапазон температур и возмож- ность конденсации транспортируемых паров. Все трубопроводы, соединяющие теплообменники между собой или с другими аппаратами, по которым транспортируются жидкости или газь( с температурой, отличающейся от температуры материала трубопровода при монтаже больше чем на 50—60 °C, должны быть проверены на самокомпенсацию температурных дефор- маций (см. стр. 207). При предварительной прокладке этих трубопроводов следует избегать соединения штуцеров соседних аппара- тов напрямую. Каждый горячий трубопровод должен иметь не менее одного поворота под углом 90°. Необ- ходимо располагать неподвижные опоры основных ма- гистралей так, чтобы они оказались как можно ближе к 191
местам врезки й них отводов к отдельным аппаратам (например, от парового коллектора к кипятильнику). Участки горячего (холодного) трубопровода, располо- женные .между двумя неподвижными опорами, следует прокладывать в одной плоскости (горизонтальной или вертикальной), так как это намного упростит проверку таких участков на самокомпенсацию. Следует проанали- зировать возможность создания «безреактнвных» систем, т. е. систем без неподвижных опор. Создание таких си- стем возможно, если величина горизонтальной проекции сил упругой деформации трубопроводов Fx больше веса соответствующего аппарата Р, уменьшенного на коэф- фициент трения /тР. между лапами и фундаментом: В этом случае конструкция опор аппарата должна обеспечивать возможность его горизонтального переме- щения. Последующим проверочным расчетом устанавливает- ся правильность намеченной конфигурации обвязочных трубопроводов и определяется необходимость корректи- ровки. Особое внимание должно быть уделено трубопрово- дам, по которым транспортируются насыщенные пары, так как при колебаниях температурного режима в них возможна конденсация паров, а при наличии «уток» — образование гидравлических пробок. Такие трубопроводы врезают в магистральные свер- ху или сбоку, но не снизу. От аппарата к аппарату они должны прокладываться с уклоном не менее 5 мм)пог м. Если при прокладке паропровода не удается избе- жать появления «утки», необходим ее постоянный дре- наж. На трубопроводах водяного пара это достигается установкой контенсатоотводчика, ма других наропрово- дах — прокладкой продувочных линий, открываемых на время остановки основной линии. Конденсатоотводчики обязательно устанавливать ни- же аппаратов и трубопроводов, из которых отводится конденсат, иначе при значительных колебаниях темпе- ратур аппараты и трубопроводы могут быть заполнены конденсатом. Как уже отмечалось, в трубопроводах, подвержен- ных температурным деформациям, необходимо пред- усматривать гибкие элементы. 192
Некоторым Исключением является прокладка паро- вой циркуляционной трубы между колонной и вынос- ным кипятильником. В этом случае оба аппарата же- лательно соединить напрямую. Компенсация темпера- турных Деформаций достигается либо размещением кипятильника на скользящих (лучше, катковых) опорах, либо установкой на трубопроводе линзового компенса- тора. Прокладка неметаллических трубопроводов, доста- точно сложная сама по себе, еще более усложняется при возможности возникновения тепловых и гидравличе- ских ударов. Особенно нестойки к таким воздействиям трубы И! фарфора и стекла. В подобных случаях допустимо применение сталь- ных труб, футерованных фаолитом, полиэтиленом, ви- нипластом. Усилия, возникающие при компенсации температурных деформаций таких трубопроводов, долж- ны быть в 3—3,5 раза меньше, чем для металлических труб32-35. Иногда применяются металлические трубы с повы- шенной толщиной стенок. Такие участки труб должны подвергаться замене не реже чем через 2—3 года экс- плуатации и иметь штуцеры для контрольных замеров толщины стенок, а также дополнительные фланцевые со- единения, облегчающие их замену. К рассмотренной группе аппаратов относится также аппаратура, предназначенная для утилизации тепла и подогрева реагентов: котлы-утилизаторы, электроподо- греватели, трубчатые печи. Аппараты с сыпучими материалами. Это осушители адсорбционного типа, контактные аппараты, фильтры и т. п. Особенности локальной обвязки этих аппаратов опре- деляются необходимостью периодической остановки каждого аппарата на регенерацию или замену осуши- теля (катализатора) и спецификой переработки и транс- портирования сыпучих материалов. Как отмечалось выше (см. главу 1), для этих систем характерно обилие арматуры с дистанционным управ- лением, установленной на горизонтальных участках тру- бопроводов, что приводит к увеличению расстояний меж- 13—1495 193
Увеличенные расстояния необходимы и вследствие специфических особенностей таких аппаратов. Нарушение технологического режима (например, завышение рабочей температуры) часто приводит к спе- канию гранулированного катализатора, осушителя и т. п. Перед выгрузкой спекшуюся массу приходится раз- рыхлять с помощью перфораторов, специальных электро- сверл и т. п. Для такой работы должны быть спроекти- рованы специальные площадки с учетом особенностей конструкции аппарата. Наиболее распространенными способами выгрузки от- работанных сыпучих материалов являются: выгрузка в передвижной бункер через нижний люк, снабженный шибером( задвижкой) и крышкой; высасывание через верхний люк с помощью гибкого шланга и вакуумной установки; выгрузка через нижний люк в пневмопровод. Механизация загрузки сыпучих материалов осущест- вляется обычно с помощью пневмо- и гидротранспорта, конвейеров, тельферов и кранов с бункерами. Таким образом, прокладку обвязочных трубопрово- дов и разработку распределительных гребенок рассмат- риваемой группы аппаратов нужно вести так, чтобы они не пересекали пути перемещения средств механизации и не мешали проведению различных ручных операций непосредственно у фильтров, контактных аппаратов, осу- шителей и т. д. Специфика обвязки этих аппаратов определяется также наличием линий пневмотранспорта. Трубопрово- ды пневмотранспорта должны иметь как можно более простую конфигурацию с плавными поворотами где Л? — радиус изгиба, a —диаметр тру- бопровода. Отводы к отдельным аппаратам также долж - ны выполняться в виде плавных сопряжений с основной магистралью. Отключение отводов производится с по- мощью поворотных заглушек или шиберов. Все гнутые участки должны иметь стенки повышенной толщины, так как они больше всего подвергаются износу, и при- соединяться к прямым участкам с помощью фланцевых, муфтовых и других разъемных соединений, позволяю- щих разбирать пневмопровод для прочистки36. Загрузку высоких аппаратов гранулированным ка- тализатором удобно производить с помощью присое.дил- 194
няемой к пневмопроводу телескопической трубы (рис. 73). Кроме оборудования, предназначенного непосредст- венно для получения целевых продуктов, т. е. технологи- ческого оборудования, в проектируемом цехе обязатель- но будут размещены системы контроля и автоматики, отопления и вентиляции, энергоснабжения, связи, освещения и некоторые другие. Оборудование этих систем связано раз- личными коммуникация- ми: трубопроводами, воз- духоводами, кабельными линиями, пучками им- пульсных трубок. Это об- стоятельство должно быть учтено при монтаж- ной проработке, как при трассировке магистраль- ных трубопроводов, так и при локальной обвязке. Обычно в связи с мень- шим объемом проектных работ специалисты, раз- Рис. 73. Телескопическая тру- ба для загрузки катализатора: 1 — телескопическая труба: 2 —ап- парат; 5]— трос; 4 — поворотные блоки; 5 — ручная лебедка*. 6 — шланг; J — труба пневмотрасеы. рабатывающие смежные участи проекта, начинают работу несколько позд- нее. Поэтому, наметив (трассы основных магист- ралей и площади, необ- ходимые для локальной обвязки, следует провести кон- сультацию со специалистами, разрабатывающими смеж- ные части проекта, с целью ориентировочного размеще- ния вспомогательных коммуникаций. После проведения монтажной проработки это размещение должно быть уточнено. ДЕФЕКТЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ ОБВЯЗКИ И ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ Выше упоминалось о некоторых мероприятиях по устранению нибрапин трубопроводов, влияния темпера-
турных деформаций, гидравлических ударов. Рассмот- рим это более подробно. Вибрация аппаратуры и трубопроводов — очень опас- ное явление, приводящее к усиленному износу и раз- рушению деталей машин, просадке фундаментов под оборудованием и опорами трубопроводов, выкрашива- нию стен, образованию трещин в перекрытиях, истира- нию труб и образованию трещин в сварных соединениях, нарушению герметичности фланцевых соединений, выхо- ду из строя приборов контроля и автоматики, поломке арматуры (особенно чугунной), разрушению термоизо- ляции. Основными источниками вибрации являются не- уравновешенность масс движущихся частей машин, не- равномерность газовых потоков в трубопроводах, воз- действие ветра на строительные конструкции и техноло- гическое оборудование, сейсмические явлений. Толчки, возникающие при работе таких машин, как, например, дробилки, грохоты, транспортеры, через фун- даменты и достаточно упругий грунт передаются стой- кам под трубопроводы, стенам зданий и вызывают их разрушение. Неравномерная подача газа или жидкости с по- мощью поршневых компрессоров и насосов приводит к образованию пульсирующих потоков, воздействующих на трубопроводы в местах поворотов и вызывающих их вибрацию. Пульсирующие потоки могут образоваться и вследствие периодического возникновения жидкостных или газовых пробок при неправильной прокладке тру- бопроводов или при заниженном диаметре, а также вследствие неисправностей арматуры. Большую «раскачку» потока может вызвать непра- вильно разработанная и рассчитанная система авто- матизации какого-либо технологического узла. Источником сильной вибрации аппаратуры и присо- единенных к ней трубопроводов может служить плохо сконструированная и смонтированная мешалка, барбо- тер, не обеспечивающий равномерного распределения острого пара, подаваемого в аппарат. Необходимо отметить также возможность появления вибрации в трубопроводах, из которых происходит сво- бодное струи ппяпушки пт препохрани |0Я ------
тельных клапанов) или жидкости (свободный слив от- работанной охлаждающей воды или рассола). Одним из самых сложных вопросов в борьбе с вибра- цией является определение путей ее распространения. Возникнув в одном месте (например, как следствие ра- боты механического молота), вибрация может появиться за много десятков метров от своего источника. В задачу настоящей работы не входит подробное исследование этого явления, ограничимся рядом рекомендаций, ко- торыми надо руководствоваться при монтажной про- работке. Борьбу с вибрацией нужно начинать уже при разра- ботке технологической схемы. С этой целью подбирают наиболее совершенные, уравновешенные машины (центро- бежные насосы и компрессоры вместо поршневых, и т. п.), проводят тщательный гидравлический расчет трубопро- водов, учитывая, что чрезмерное падение давления мо- жет вызвать местное вскипание некоторых жидкостей и образование газовых пробок; разрабатывают схемы авторегулирования, обеспечивающие поддержание за- данного режима работы при минимальных колебаниях потоков. Отдают предпочтение режимам с четко выра- женным однофазным состоянием перерабатываемых ве- ществ (перегретый пар, достаточно охлажденная жид- кость и т. п.). Все оборудование, являющееся потенциальным ис- точником вибрации, располагают ,на нулевой отметке на собственных фундаментах. Размеры этих фундамен- тов и их конструкция должны обеспечивать полное по- глощение колебаний. При выдаче заданий на разработ- ку таких фундаментов, кроме статических нагрузок, не- обходимо указать все данные, необходимые для их динамического расчета: число оборотов и мощность при- вода, моменты инерции от действия неуравновешенных масс (эти данные в свою очередь получают от ма- шиностроительного завода, поставляющего оборудова- ние). Некоторые виды оборудования (вентиляторы и цент- робежные насосы малой мощности) в исключительных случаях можно устанавливать на железобетонных пе- рекрытиях. При этом должны обязательно применяться вибропоглощающие устройства — полосы толстой рези- ны. войлочные и пенопластовые ковры (при 197
n>2000 об/мин), пружинные амортизаторы (при п2000 об/мин). Фундаменты под поршневые компрессоры должны быть отделены (отрезаны) от конструкций зданий (фун- даментов, площадок, бетонной подготовки пола первого этажа). Для устранения вибрации газопроводов от пульсации потока газа у поршневых машин должна предусматриваться установка буферных и акустических емкостей, обоснованная соответствующим расчетом. При монтажной проработке нужно стремиться к максимальному упрощению конфигурации трубопрово- дов, к созданию плавных поворотов (/?>3 D для особо опасных случаев). Трубопроводы, в которых возможно появление пульсирующих потоков, прокладывают вблизи строи- тельных конструкций с таким расчетом, чтобы в любом месте трубопровода можно было создать регулируемую жесткую или пружинную опору. Важно помнить, что окончательное устранение вибрации сложной трубопро- водной системы возможно только после ее пуска и вы- ведения на рабочий режим. Нормальное функциониро- вание трубопровода обеспечивается последовательным закреплением вибрирующих участков с помощью упру- гих регулируемых креплений. Источником вибрации может оказаться гидравличе- ский мешок, в котором постоянно скапливается конден- сирующаяся жидкость. Такие мешки должны быть обо- рудованы постоянно действующими дренажными устрой- ствами. Мешки могут образоваться из-за прогиба трубопро- вода при значительном превышении допустимых расстоя- ний между опорами. В неправильно спроектированных и закрепленных стояках воздушек («свечах») часто возникают реактив- ные силы, вызывающие значительное раскачивание. На рис. 74 изображена конструкция наконечника выхлоп- ной трубы, уменьшающая реактивную силу. Не менее прочно должны быть закреплены концы трубопроводов, из которых свободно сливается жидкость. Трубопроводы, подверженные вибрации, не следует жестко крепить к строительным конструкциям; в случае необходимости такого крепления надо предусмотреть соответствующие компенсирующие устройства Аморти юя
Рис. 74. Наконечник выхлопной трубы «перо»; 1 — <перо>; 2 — опора; 3— здание цеха. заторами в некоторых случаях могут быть П-образные и линзовые компенсаторы. Большое влияние на образование пульсирующих по- токов может оказать неправильная врезка отдельных труб в нагнетательный и всасывающий коллекторы. На рис. 75 схематически изображены неправильная и пра- вильная обвязка группы поршневых компрессоров, на- гнетающих газ в общий коллектор. Кроме установки акустиче- ских гасителей, значительного снижения вибрации можно до- биться отводом части газа по отдельной трубе с последую- щей повторной врезкой ее в прокладываемый газопровод. В этом случае пульсация по- тока выравнивается за счет интерференции волн. Гидравлические удары. Ос- новными причинами, вызываю- щими гидравлические удары, являются: , наличие недренируемых гидравлических мешков; заниженный диаметр жид- костных трубопроводов, вслед- ствие чего поток периодически разрывается; наличие тупиковых участков, периодическое скопление инертных газов, вызывающих срывы потока; местное вскипание транспортируемой жидкости, вы- званное нарушением термоизоляции; местная конденсация насыщенных паров, вызванная отсутствием греющих спутников; отсутствие или неудовлетворительная работа отде- лителей жидкости, устанавливаемых на всасывающих линиях компрессоров; нарушение режима и появление «влажного хода» в компрессорах; выход из строя системы автоматической защиты и Переполнение газоп р ово дов ж и д ко стью; в которых ВОЗМОЖНО 199
з неправильный выбор запорной арматуры (если на напорном трубопроводе насоса вместо вентилей или задвижек поставлены краны, возможен удар вследствие слишком быстрого их срабатывания); пуск при скоплении конденсата в отключенном вса- сывающем газопроводе. Мероприятия для предотвращения гидравлических ударов должны разра- батываться на всех этапах проектирова- ния. При разработке технологической схемы и выборе оборудования нужно отдавать пред- почтение режимам, при которых перерабаты- ваемые вещества нахо- дятся в устойчивом аг- регатном состоянии (перегретый пар, либо переохлажденная жид- кость), а легкокипя- щие жидкости транс- портировать на боль- шие расстояния пре- имущественно в пере- охлажденном состоя- щий. При выборе ком- прессоров необходимо учитывать их чувствительность—к попаданию небольшо------ го количества жидкости в рабочее пространство цилинд- ров. В этом отношении турбокомпрессоры обладают преимуществом перед поршневыми машинами. Имеется ряд конструкций поршневых компрессоров с «ложной крышкой», которая до некоторой степени предохраняет компрессор от небольших гидравлических ударов. При монтажной проработке все трубопроводы, в ко- торых возможно появление каплеобразной жидкости, для предотвращения гидравлических ударов должны быть проложены с уклонами в сторону аппаратов, пред- назначенных для ее сбора. 200 Рис. 75. Обвязка группы поршне- вых компрессоров, работающих на один коллектор: а — вызывающая появление встречных потоков газа; б — исключающая встреч- ные потоки газа; 1 — компрессоры; 2 •— всасывающий коллектор; 3 — нагнетательный кол- лектор.
Проложить длинный трубопровод без гидравличе- ских мешков удается очень редко. Поэтому приходится предусматривать специальные устройства, обеспечивающие непрерывный отвод жид- кости от мешкав. Конденсат водяного пара отводится с помощью конденсационных горшков, устанавливаемых во всех конечных точках паропровода, а также на ма- гистралях не реже, чем через 200 м. На газопроводах в подобных случаях предусматриваются дренажные тру- бы небольшого диаметра (20—40 мм) с запорной арма- турой. Капли жидкости отводятся либо самотеком, либо отсасываются через дроссельное устройство во всасы- вающую систему. Трубопроводная обвязка компрессора, особенно поршневого, должна полностью исключать возможность попадания жидкости в цилиндр. Поэтому желательно разместить компрессор таким образом, чтобы его ци- линдры являлись самой высокой точкой трубопровода. Перед компрессорами следует установить эффективные сепараторы, снабженные системой автоматического под- держания уровня жидкости и аварийной сигнализаци- ей, а всасывающие трубопроводы проложить с уклоном в сторону сепараторов. Врезать отдельные отводы надо обязательно в верхнюю часть общего всасывающего коллектора. Если в процессе монтажной проработки выяснится неизбежность образования гидравлического мешка не- посредственно у компрессора, к самой нижней точке мешка нужно присоединить небольшой бачок (рис. 76). Объем бачка должен примерно в 3 раза превышать воз- можный объем скопившейся в гидравлическом мешке жидкости. При пуске компрессора давление в бачке упадет, жидкость испарится и медленно отсосется по трубопроводу 4. Необходимо предусмотреть арматуру, обеспечивающую плавное и медленное открывание вса- сывающего трубопровода. В некоторых случаях всасывающие газопроводы про- кладываются с греющими спутниками. Теплоносителем может быть водяной пар или горячая вода, применение которой дает ряд существенных преимуществ. К ним, в частности, относится отсутствие системы конденсацион- ных горшков. В зависимости от характера прокладки обогреваемых линий на экстакадах при разработке па- 201
рового греющего спутника, помимо подачи пара, при- ходится учитывать возможность приема конденсата. Схема устройства такого спутника показана на рис. 77. Застывание жидкостей в трубопроводах. В химиче- ских производствах по трубопроводам транспортируется большое количество жидкостей, имеющих высокую тем- пературу застывания (например, концентрированные ще- лочи, уксусная кислота, чистый глицерин, фенол и т. п.). Рис 76. Установка дренажного бачка на всасывающей линии компрессора: 1 — бачок; 2 — цилинцр компрессора: 3 — всасывающий трубопровод; 4 — отвод к дренажному бачку. Обычно такие трубопроводы прокладываются с приме- нением греющих спутников, паровых п водяных руба- шек, усиленной тепловой изоляции. При их прокладке совершенно недопустимо образование застойных участ- ков; уклон должен быть не менее 5°. Вместе с тем, не- смотря на столь жесткие требования, прокладка трубо- проводов с легко застывающими жидкостями особенных трудностей обычно не представляет, потому что на всем производстве таких линий бывает не более двух-трех. Гораздо более сложна монтажная проработка систе- мы внутрицехового водопровода. Трубопроводы этой системы составляют до 30% всех трубопроводов цеха. Несмотря на то что размещение большей части тех- нологического оборудования на открытых площадках имеет ряд неоспоримых преимуществ, оно требует раз- 202
работки целой системы мероприятий по Предотвраще- нию замерзания оборотной и охлажденной воды. Опыт проектирования и эксплуатации производств, расположенных .в районах с суровой зимой, позволил выработать мероприятия, в значительной степени умень- шающие возможность замерзания водоводов. При разработке монтажно-технологи- ческой схемы необходимо добиваться установки ми- нимального количества запорной и регулирующей арма- туры, применять трубопроводы с условным проходом не менее 50 мм, а в определенных случаях — охлаждение Рис. 77. Схема устройства греющего спутника: / — конденсатоотводчик; 2 — аппарат с застывающей жидкостью; 3 — техно- логический трубопровод; 4 — греющий спутник; 5 — конденсатопровод; 6 —* паропровод; 7 — манометр. рассолом вместо водяного. Для этого следует объеди- нять питание водой однотипных и одновременно рабо- тающих холодильников, если работа одного из них не- возможна без работы остальных; широко использовать схемы последовательного включения холодильников по воде; в случаях, когда незначительные колебания тем- пературы (±10 °C) не опасны или когда охлаждение ведется небольшими количествами воды (10—15т/ч), от- казываться от дистанционного управления и регулиро- вания; разрабатывать и выбирать холодильники и кон- денсаторы, конструкция которых обеспечивает полное опорожнение пространства, заполненного водой (в го- ризонтальных кожухотрубчатых теплообменниках долж- ны быть штуцеры или бобышки, в вертикальных тепло- обменниках с плавающей головкой воду надо направ- лять в межтрубное пространство и т. п.)-, выбирать 203
Стальную запорную и регулирующую арматуру на воДО- водах, размещаемых вне помещения (она должна быть обязательно стальной); машинное оборудование с водя- ным охлаждением в зимнее время также должно быть переведено на воздушное охлаждение, иначе его нельзя размещать на открытых установках; разрабатывать преимущественно непрерывные процессы. Кроме того, в зимнее время необходимо предусматривать переход на полное или частичное воздушное охлаждение. При монтажной проработке следует вы- делить потребителей воды, которых можно снабжать от общего коллектора, и расположить их на минимальном расстоянии друг от друга; трассировку магистральных водоводов по цеху вести с учетом максимальной общей экономии трубопроводов, исключения оголенных застой- ных участков и гидравлических мешков; обеспечения полного опорожнения открытых участков на время дли- тельной остановки производства. При большой протяженности наружной установки, выходящей на «красную линию» квартала, целесообраз- но предусмотреть несколько вводов в местах группиров- ки потребителей воды. Каждый ввод должен быть обору- дован отключающей арматурой и диафрагмой расходо- мера, размещенными в утепленных колодцах. Общезаводские водоводы, как правило, проклады- ваются в траншеях. Отдельные отводы к цеху на определенном расстоя- нии от фундаментов строительных конструкций (4—8 м в зависимости от категории грунтов) должны прокла- дываться в гидроизолированных каналах. Дальнейшая прокладка магистральных водоводов по цеху зависит от конкретных условий: диаметров водово-__ дов, насыщенности первого этажа установки оборудова- нием, расположения водоколлекторной. При диаметре водовода до 300 мм он может быть проложен в канале или подвешен под перекрытием эта- жерки. При диаметре 350 мм и выше — только в канале и на минимальном расстоянии от пароводоколлектор- ной. Если первый этаж насыщен технологическим оборудо- ванием, площадь перекрытия канала с водоводами (ши- рина его может достигать 2—2,5 м) рекомендуется исполь- зовать для основного прохода и проезда тележек,-авто--- 204
Погрузчиков и т. п.; плиты канала должны быть рассчи- таны на эту нагрузку. При закольцованной системе подачи воды в цех (рис. 78, а) образуются участки, в которых вода может длительное время находиться без движения. В этом случае прокладку водовода нужно вести так, чтобы оба участка (Д и В) находились в канале. Может быть пред- ложена и другая схема (рис. 78, б). Если цех расположен в глубине квартала и имеет не- значительную протяженность, воду можно подавать от одного ввода с учетом соображений, приведенных выше. Рис. 78. Прокладка магистральных водоводов по цеху: а — источники водоснабжения расположены с разных сторон цеха; б — источ- ники водоснабжения расположены с одной стороны цеха; 1 — водовод от первого источника*, 2 — водовод от второго источника; 3 — открытая задвижка; 4 — закрытая задвижка; 5 — утепленный колодец; 6 — потребители воды. Для опорожнения внутрицеховых магистралей в ко- лодцах на вводе необходимо предусмотреть трубу с за- движкой (Dy = 50—100 мм), соединенную с ливневой канализацией. Для обеспечения разрыва струи на са- мых верхних точках водопровода должны быть пред- усмотрены воздушники, открываемые в момент опорож- нения. Часто по условиям обвязки не удается разместить всю арматуру в утепленных помещениях. Подобные слу- чаи, как правило, возникают при реконструкции дейст- вующих производств. Рассмотрим несколько примеров (рис. 79). В примере / размеры застойных участков максималь- но сокращены, а сами эти участки утеплены. В примере II распределительная гребенка сконструи- рована так, чтобы при отключении одной или двух вет- вей их застойные участки обогревались теплом воды, поступающей в работающие ветви. Такой прием доста- точно эффективен при диаметре труб 100 мм и выше. 205
В примере /// изображена гребенка регулирующего клапана. Самым радикальным средством в этом случае следует считать паровой обогрев. Пример /V иллюстрирует способ использования отапливаемого помещения, расположенного .на боль- шом расстоянии от потребителей воды. Рис. 79. Размещение арматуры на водоводах вне помещения: 1 — утепленные ящики; 2 — коллектор промышленной ливневой канализа* цин. Помимо рассмотренных, могут быть предложены та- кие мероприятия, как непрерывная подача уменьшенно- го количества воды в неработающие аппараты и систе- мы, и, наконец, изоляция трубопроводов с водой. Изоляция водоводов применяется во всех случаях их прокладки вне отапливаемых помещений. Толщина изоляции рассчитывается или выбирается в соответствии со справочными данными. 206
В приведенной ниже таблице указаны толщины изо- ляции (в мм), при которых в период полного отключе- ния водовода промерзает не более 25% его поперечного сечения. В скобках указаны толщины изоляции из ми- нерального войлока. Диаметр водовода, мм Продолжи- тельность прек- ращения подачи воды 4 ч Температура окружающего воздуха Продолжи- тельность пре- кгащсния по- лачи воды 8 ч Температура окружающего воздуха —20 °C —30 °С| —40 °C —20 “С —30 °C —40 °C 57 40 60 90 (100) 100 76 40 40 50 (60) 50 (60) 80 — 89 40 40 40 40 60 (100) 108 40 40 40 40 50 (60) 70 (80) 133 40 40 40 40 40 50 (60) 159—273 40 40 40 40 40 40 Изоляционная конструкция из оштукатуренных ми- нераловатных скорлуп применяется при диаметре изо- лируемого объекта в пределах D от 57 до 273 мм, а из минерального войлока на битумной связке — при D от 57 до 89 мм. Температурные деформации трубопроводов. Выше (см. стр. 191) мы уже кратко останавливались на неко- торых предварительных мероприятиях, связанных с уче- том температурных деформаций. Кроме воздушек, на любом трубопроводе всегда можно найти по крайней мере два сечения, практически неподвижных относительно строительных конструкций. Это либо точки у неподвижных опор, либо штуцеры двух аппаратов, соединенных данным трубопроводом. При температурном расширении или сжатии такого участка в некоторых его сечениях возникают напряже- ния, достигающие весьма больших значений. При боль- шой разности температур они могут превысить проч- ность труб или трубных опор. Если длина трубопро- вода значительна, возможно выпучивание, приводящее к образованию гидравлических мешков. Поэтому, если разность между рабочей температурой трубопровода и температурой при монтаже превышает 30—40 °C, в его 207
конструкции необходимо предусмотреть элементы, ком- пенсирующие изменение длины вследствие деформации изгиба. При давлениях до 6 кгс/см2 и небольшом удлинении (до 20 мм) применяются линзовые и волнообразные компенсаторы. Их применение ограничивается сущест- венными недостатками: невысокой прочностью (с повы- шением прочности резко снижается компенсирующая способность) и значительными осевыми усилиями, пере- даваемыми на неподвижные опоры. Поэтому в боль- шинстве случаев пользуются методом компенсации тем- пературных удлинений, предусматривающим введение в трубопровод изогнутых участков П, Г и Z-образной формы, называемых соответственно П, Г и Z-образны- ми компенсаторами. Изменение конфигурации изогну- того с помощью таких элементов трубопровода при на- греве (охлаждении) называют самокомпенсацией. Рассчитать участок трубопровода на самоксмпенса- цию — значит определить максимальные напряжения (нормальные и касательные), возникающие в различ- ных его сечениях при изгибе, и сравнить их с допускае- мыми. Если выявится превышение, необходимо принять меры, снижающие расчетные напряжения до допусти- мого предела32'37. РАЗРАБОТКА КРЕПЛЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ Надежность работы технологических трубопрово- дов, удобство их обслуживания и ремонта во многом зависят от правильного выбора мест закрепления труб и целесообразности разработанной конструкции опор или подвесок. Такие явления, как гидравлический удар,^внезапное падение давления, могут быть вызваны тем,-что в не- закрепленном, провисающем трубопроводе скапливает- ся жидкость. Скорость газового потока в этом месте возрастает, и в определенный момент возможен выброс жидкостной пробки. В зимнее время жидкость может замерзнуть и перекрыть большую часть сечения трубо- провода. Возможны и другие нелоладки, вызванные от- сутствием креплений. Поэтому с самого начала проклад- ки трубопроводов важно позаботиться о возможности их надежного закрепления. Прежде всего необходимо на- 208 --------
метить места закрепления магистральных трубопро- водов. Расстояния между опорами горизонтальных трубо- проводов во всех случаях должны быть не более до- пустимых. Для вертикальных трубопроводов эти расстояния могут быть увеличены в 1,5—2 раза. Усилия, возникающие в трубопроводе и воспринимае- мые креплениями, можно подразделить на вертикальные усилия от веса труб, продукта, транспортируемого по трубам, изоляции, ледяной корки и арматуры, верти- кальные и горизонтальные усилия, возникающие при температурной деформации трубопровода, и на верти- кальные и горизонтальные усилия, вызываемые вибра- цией трубопровода. При определении реакций, возникающих в непод- вижных опорах при температурной деформации трубо- проводов, иногда затруднителен выбор температурного перепада А/. В таких случаях можно руководствоваться следую- щими соображениями. В соответствии с правилами Гос- гортехнадзора сварочно-монтажные работы разрешает- ся вести: для труб из углеродистой стали — при темпе- ратуре окружающего воздуха до —20 °C; для труб из легированной стали — до температуры —10 °C. Следовательно, монтажные работы практически мо- гут вестись в диапазоне температур от —20 до 40—45 °C. С целью повышения надежности расчета на самоком- пеноацию температуру монтажа горячих трубопроводов (например, трубопроводов водяного пара) в зависимо- сти от марки стали рекомендуется принимать равной —20°C (—10°C), а температуру монтажа холодных трубопроводов (например, рассолопроводов) от 40 до 45 °C. Определив перепад температур как разность рабочей и монтажной температур (A/ = ZP—/м), можно подсчи- тать абсолютное удлинение AZ и определить места его неподвижного закрепления. Приведем несколько при- меров. Трубопровод, изображенный на рис. 80, а, удлиняясь по мере нагревания, может в конце концов столкнуться с оборудованием. Уменьшить опасное удлинение трубо- HFI495 ' 299
провода можно, предусмотрев промежуточную непо- движную опору и компенсатор (рис. 80, б). На рис. 80, в предусмотрена установка нескольких промежуточных неподвижных опор и линзовых компен- саторов, благодаря которым удается уменьшить угол поворота, а следовательно, и напряжения изгиба в точ- Рис 80. Коллектор с линзовыми компенсаторами: а — счемэ коллектора без компенсационных устройств (пунктиром показана деформ-щич): л — схема коллектора с линзовыми компенсаторами н непод- вижными опэрами: в — участок трубопровода с линзовым компенсатором: / — комп-’нсатор. 2 — опора: 3 — пролетное строение: 4 — железобетонная кон- соль: 5 — аппарат. Наличие неподвижных опор связано с появлением вертикальных и горизонтальных составляющих реактив- ных сил, которые передаются на строительные конструк- ции. Уменьшить, а в некоторых случаях и полностью устранить влияние температурной деформации труб на строительные конструкции можно путем применения специальных пролетных строений. Из рис. 80, б видно, что реактивные силы полностью воспринимаются швеллерами пролетного строения, ко- торые свободно лежат на железобетонных стойках, 210
Этот способ может оказаться необходимым при раз^ работке проекта реконструкции действующих произ- водств, когда строительные конструкции не рассчитаны на б льшие горизонтальные усилия. Кроме рассмотренных случаев, неподвижные опоры устанавливаются также с целью уменьшения вибрации трубопроводов. Устранение вибрации труб с помощью креплений — процесс сложный и тонкий. Очень часто, предусмотрев жесткое крепление трубопровода у источника вибрации и избавившись от нее, мы чрезмерно перегружаем шту- цер аппарата или машины. Неудачное закрепление од- ного участка трубопровода может явиться причиной опасной вибрации другого. Поэтому при монтажной про- работке не следует стремиться устранить предполагае- мую вибрацию путем установки неподвижных опор. Самым радикальным мероприятием на стадии мон- тажной проработки будет такая прокладка трубопрово- да, при которой в любой его части можно устанавли- вать крепления. Определив места и характер закреп- ления магистральных трубопроводов, наметив их на монтажных чертежах и дав соответствующие привязки к строительным осям, приступают к определению мест крепления узлов локальной обвязки. Эти крепления располагают таким образом, чтобы снять нагрузку с труб, арматуры, присоединительных штуцеров машин и аппаратов, а также с обслуживаю- щих площадок, установленных на колонных аппаратах; жестко закрепить свободные концы трубопроводов и закрепить все их повороты, снять напряжения изгиба с чугунной и неметаллической арматуры. ---Выполняя эти требования, нужно стремиться к мак- симальному использованию имеющихся строительных конструкций (стен, зданий и каналов, железобетонных перекрытий, колонн, металлических площадок) и лишь в крайних случаях прибегать к созданию специальных стоек, эстакад и т. п. Недостаточный учет вопросов, связанных с крепле- нием трубопроводов, на стадии монтажной проработки, особенно при строительных конструкциях из сборного железобетона, может привести к усложнению узлов креплений и значительному их удорожанию. В этом можно убедиться, сравнив варианты крепления, изб ра- 14* 211
женные на рис. &1, а и б. Если бы в процессе мбнФажной проработки были предусмотрены закладные детали 1 (рис. 81, а), впоследствии не пришлось прибегать к кон- струкции крепления, изображенной на рис. 81, б. Прокладка труб среди металлических строительных конструкций значительно проще, так как в этом случае не требуется предварительной закладки специальных металлических деталей. Рис. 81. Крепление трубопроводов к железобетонной ко- лонне: а — при наличии закладных -деталей; б — при отсутствии за- кладных деталей; 1 — закладная деталь (уголок); 2 — опорный уголок; 3 — тру- ба; 4 — колонна; 5 —-онерпый твеллерт 5 — стяжные шпиль- ки; 7 — анкерный швеллер. На рис. 82 показаны различные конструкции опор и подвесок трубопроводов, выполненных с учетом пере- численных требований. Все изложенное позволяет следующим образом клас- сифицировать трубопроводные крепления. По способности к восприятию нагрузок: опоры, вос- принимающие только вертикальные нагрузки (скользя- щие опоры, простые подвески); опоры, воспринимающие вертикальные и часть горизонтальных нагрузок (сколь- 212
3 Рис. 82. Опоры и подвески трубопроводов: а — крепление одиночной трубы к кирпичной стене; б — крепление группы горизонтальных труб к стене; в — крепление трубы к колонне с использовани- ем отверстий; г — подвеска группы горизонтальных труб к железобетонному перекрытию; О— подвеска од”ночной тоубы; е —опора трубопровода вместе его поворота; ж — опора вертикальной трубы; з — крепление фарфорового трубопровода. / — хомут круглый; 2 — опорный уголок; 3 — анкер; 4 — кирпичная стена; 5 — бетонная заделка; 6 — швеллер; 7 — полоса; 8 — шпильки; 9 — заклад- • пая деталь; 10 — подвеска с талрепом; 11 — траверса из швеллеров;’/? — полу- хомут плоский; 13 — опорная труба; 14 — фланец; 15 — болты; 16 — швел- лер; 17 — закладная деталь (плитка); 18 — приварные лапы; 19 — подклад- ка деревянная; 20 — хомут плоский; 21 — полоса; 22 — прогон из швелле- ров; 23 — опорные швеллеры.
зящие, направляющие, подвески с поперечными растяж- ками) опоры, воспринимающие все усилия (непод- вижные) ; По конструкции: опоры, подвески и смешаные крепления; По количеству закрепленных труб: одиночные креп- ления и групповые. Конструирование креплений всех перечисленных ти- пов должно вестись при максимальном использовании стандартизованных деталей (хомутов, тяг, опорных ба- лок, блоков пружин и т. д.). Сведения об этих деталях собраны и систематизированы в разработанных ВНИИНМАШ нормалях38. Для уменьшения объема графических работ необхо- димо изучить существующие типы стандартизованных узлов креплений, подобрать подходящие, выписать но- мера и включить их в сводную спецификацию креп- лений. Остановимся теперь на выборе пружин для крепле- ний, служащих амортизаторами вибрирующих трубо- проводов, либо устанавливаемых для компенсации тем- пературных удлинений. Следует заметить, что применение слишком жестких пружин, превышающих жесткость трубопровода, вы- зывает появление нежелательных напряжений в строи- тельных конструкциях. Применение слишком мягких пружин вызывает те же последствия, так как пружина, полностью сжавшись, перестает работать в качестве упругого элемента. Выбор пружин в зависимости от нагрузки и предполагаемого удлинения трубопровода следует вести в соответствии с приведенной ниже мето- дикой, разработанной ЦКТ_И им Ползунова------------------- Выбор пружин производится по двум характеристикам: прогибу Хтах и допустимой Нагрузке Ртах. По величине прогиба пружины делятся на две группы: пружи- ны 1-й группы С Хшах = 140 ММ и пружины 2-Й группы С kmax = =70 мм. Кажтая группа состоит из 10 номеров (на разные допускае- мые нагрузки). При этом пружины 2-й группы повторяют значе- ние Ртах ДЛ'' пружин 1-й группы в порядке возрастания номеров. .Исходные данные: Рраб — нагрузка на пружину от веса участка трубопровода в рабочем состоянии, кгс; &у—величина перемещения точки крепления трубопровода под действием тепловой деформации при переходе из нерабочего состояния в рабочее, мм; 214
Пса — размер ненагруженной пружины, мм. Требуется определить: группу пружины и ее номер; Йраб —высоту пружины при рабочем состоянии трубопро- вода; йиоит —высоту пружины при монтаже трубопровода, зави- сящую от предварительного натяжения пружины. Рис. 83. К выбору оперных пружин: a — перемещение точки крепления трубопровода вниз; б — перемещение точ- ки крепления трубопровода вверх. Группы пружин выбираются по величине &у: при Лу 25 мм выбирают пружины 2-й группы, при Др=26—50 льм —пружины 1-й группы*. ----При Др>50 мм для каждой опоры берется несколько пружин. Выбранные пружины должны быть установлены последовательно. Выбор номера пружины производится по максимальной нагруз- ке возникающей пои рабочем состоянии трубопровода или при его монтаже; различают два случая. Первый случай. Точка крепления трубопровода при его тепловом расширении перемещается вниз (рис. 83, а). * Величина теплового перемещения Др не должна превышать 35% ^тах> иначе при монтаже трубопровода может возникнуть чрезмерная перегрузка соседних опор. При Др > 50 мм для каждой опоры берется несколько пружин. 215
Наибольшая нагрузка на пружину будет при рабочем состоя- нии трубопровода. Выбор номера пружины производится по фор- мулам: Яраб = Ясв — }-max ’ ~р ( 1) г max Ямонт = Яраб 4" &У. (2) Примечания: 1. Если окажется, что Ррав > 5392 кгс, то номер пружины выбирается по нагрузке Ррав/2 При этом берутся две пружины данного номера и устанавливаются параллельно. 2. Для определения Яраб при параллельной установке пружин вместо Рра6 берется Ррай/2 3. Для определения Ямоит при последовательной установке пружин для каждой пружины берется соответствующая часть ве- личины Ду. Второй случай. Точка крепления трубопровода при его тепловом расширении перемещается вверх (рис. 83,6). Наибольшая нагрузка на пружину будет при монтаже трубо- провода. Выбор номера пружины производится по Рмоят с учетом при- мечания 1. Рмонт определяется по формуле Рмонт = РРаб ’ (3} Яраг, вычисляется по формуле (1) с учетом примечания 2. Ямонт определяется по формуле ^монт = Яраб Ду (4) Для определения РМРнт и Ямопт по формуле (3) и (4) сле- дует учитывать примечание 3. Для изготовления креплений, состоящих из нормали- зованных и нестандартных деталей, необходимо разра- ботать так называемые эскизы узлов креплений (рис. 84). _______________________________ На эскизе размером в 'Л или ’/4 нормального листа должен быть изображен узел крепления в одной или в двух проекциях с экспликацией всех деталей. Кроме того, необходимо указать, на каком монтажном чертеже изображен трубопровод, для которого разра- ботан данный эскиз. В зависимости от размеров крепления масштаб изо- бражения выбирается 1 : 20 или 1:10. Рекомендуемый порядок оформления эскиза состо- ит в вычерчивании сечения всех труб, подлежащих да- 216
греплению; строительных конструкций с закладными хеталями, если они расположены рядом; всех деталей, : помощью которых трубопроводы соединяются со строи- тельными конструкциями; дополнительной проекции, К чертежу №. Ь5О Шайба косая Гтика М20 Подкладка 2_ 4 Хомут Ф20 № I детали Наименование Кол-во\ штук I ГОСТ, нормаль Ст. О Ст.З Ст.З Ст.З Мате- рией) 3 2 J Экспликация Опора скользящая хомутовая no WxpenA наименование крепления листа лени» Рис. 84. Эскиз узла крепления. если это необходимо, а также в составлении эксплика- ции деталей крепления. Неметаллические трубопроводы особенно чувстви- тельны к динамическим нагрузкам и изгибающим уси- лиям. Поэтому они должны быть жестко соединены со специальными стальными или деревянными балками, связанными со строительными конструкциями.
ГЛАВА 6 ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ МОНТАЖНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ Процесс проектирования включает ряд основных этапов- подготовку к проектированию разработку тех- нического проекта, разработку рабочих чертежей, участие авторов проекта в строительстве и пуске пред- приятия. После принятия решения о целесообразности строи- тельства нового производства заказчик — дирекция за- вода (отраслевое управление) заключает договор с проектной организацией (генеральным проектировщи- ком) о проведении изыскательских и проектных работ. Генеральным проектировщиком, как правило, являет- ся проектная организация, разрабатывающая техноло- гическую часть проекта. В составе каждого проектного института имеются отделы и группы, разрабатывающие различные части проекта. При этом ведущими отдела- ми, определяющими профиль института, являются мон- тажно-технологические отделы (МТО), отдел контроля и автоматизации производства, отдел внешних сетей и внешних коммуникаций, отдел генеральных планов, проектно-конструкторский отдел и отдел оборудования. Кроме перечисленных, в состав института могут вхо- дить энергетический, строительный и сметный-отделы,— При заключении договора заказчик выдает институ- ту-генпроектировщику задание на проектирование. Задание на проектирование должно содержать сле- дующие данные: основание для проектирования; район или пункт строительства; характеристику продукции и мощность производства по основным ее видам; основ- ные источники снабжения производства сырьем, водой, топливом, электроэнергией; сведения о предполагаемом расширении предприятия; намеченные сроки строитель- ства по очередям и последовательность ввода мощно- стей предприятий и отдельных пусковых комплексов; 218
Получив задание на проектирование, а также все необходимые данные от соответствующих научно-иссле- довательских организаций (в виде отчетов и регламен- тов) руководство проектного института решает вопрос о привлечении к участию в проектировании, специализи- рованных проектных организаций. Для координирования работы головного и специали- зированных институтов, контроля за сроками выполне- ния всего проекта и отдельных его частей и осуществле- ния связи с заводом, на котором будет размещено проек- тируемое производство, назначается главный инженер проекта. Главный инженер проекта составляет и согла- совывает с заинтересованными организациями график, определяющий последовательность выполнения проект- ных работ. „ В соответствии с инструкцией по разработке проек- тов и смет для промышленного строительства в техни- ческом проекте должны быть установлены основные проектные решения и определена общая сметная стои- мость строительства и технико-экономические показа- тели проектируемого объекта39. Обычно выполняется технический проект целого пред- приятия или отдельного большого и сложного произ- водства. Как правило, он содержит следующие части: технико-экономическую, генеральный план и транспорт, механико-технологическую, строительную (включая отопление и вентиляцию), энергоснабжение, водоснаб- жение и канализацию, организацию строительства и сметную документацию. Технический проект выпускает- ся в виде технических записок, расчетов, чертежей и смет. На основании утвержденного технического проекта разрабатывается и выдается заказчику техническое за- дание на изготовление нового нестандаризованного обо - рудования, куда включены чертежи общих видов зака- зываемых аппаратов и машин, чертежи наиболее слож- ных узлов, характеристика оборудования с перечнем предъявляемых к нему специальных требований (см. главу 2). Кроме того, заказчику выдается спецификация остального технологического оборудования с указанием выпускающих его машиностроительных заводов. Основанием для составления механико-технологиче- "кой части технического проекта являются псилячыг по? 910
ложения о его разработке. В них указываются следую- щие сведения: наименование производства; местонахож- дение завода; сроки проектирования, строительства и ввода мощностей; состав производства; характеристика технологического сырья (например, состав природного газа, пути его получения и т. п.); источник теплоснабже- ния и его удаленность; источник электроснабжения и его удаленность; источник хозяйственно-питьевого водоснаб- жения; источник снабжения твердым топливом; источ- ник водоснабжения и его удаленность; количество ра- бочих Дней в году; перспективы расширения,- метеоро- логические данные (средняя температура воздуха по месяцам, относительная влажность, количество осадков в мм, число дней со снежным покровом в году, глубина промерзания почвы, годовая повторяемость направления ветра, сейсмичность, барометрическое давление, продол- жительность отопительного периода и расчетная темпе- ратура в помещениях); методы производства и основные технологические схемы; контроль и автоматизация про- цесса; производство катализаторов; материалы комис- сии по выбору строительной площадки; методы транс- портирования сырья и готовой продукции; требования к строительной части; исполнители отдельных частей технического проекта. Понятие о календарном и сетевом планировании проектных разработок Проектировщики всех специальностей, разрабытывая проект химического цеха, выполняют огромный объем работ-, десятки и даже сотни чертежей, сотни страниц технических записок, специ- фикаций и т. п. Такая работа длится несколько месяцев, а иногда 1—2 года. Вся техническая документация должна быть изготовлена и направлена на завод к опрел еленномусроку, зависящему от ди- рективных сроков строительства и пуска производства. Выполнение этого условия возможно лишь при четком взаимодействии всех групп разработчиков. До настоящего времени контроль за таким взаимодействием в некоторой степени обеспечивался применением системы кален- дарного планирования, суть которой заключается в том что перед началом проектирования главный инженер проекта совместно с ответственными исполнителями намечает основные этапы работы (например, разработку задания строителям, выпуск строительных чертежей нулевого цикла, выпуск чертежей водоснабжения и т. п.) w сроки их выполнения. Результаты такого обсуждения зан-о-
сятся в таблицу определенной формы, которая утверждается ру- ководством института. Предполагается, что точное соблюдение сроков, предусмотрен- ных таким графиком, явится предпосылкой своевременного выпу- ска проекта. Действительно, при разработке малых объектов не- большим числом исполнителей и в короткий срок это так и бывает. Однако бурное развитие химической промышленности, появ- ление сложных многотоннажных производств, проектируемых иног- да сразу несколькими проектными организациями, вынудило пе- рейти к принципиально иной системе, т. е. к сетевому планирова- нию. По сравнению с календарными сетевые графики обладают сле- дующими преимуществами. Они связывают все стадии разработки единой сетевой схемой, которую можно назвать графической схемой событий и действий, показывают взаимосвязь всех процессов, позволяют ввести не- сколько оценок времени и' решать вопросы планирования при от- сутствии точных нормативов, быстро находить именно ту последо- вательность работ, которая определяет длительность цикла проек- тирования, т. е. критический путь, и, заставляя сосредоточивать на нем внимание, способствуют оптимизации процесса его выпол- нения в кратчайший срок; при этом появляется возможность опре- делить меры, позволяющие своевременно выполнить программу и выявить те звенья процесса, которые требуют дополнительных ре- шений. Сетевые графики позволяют оценивать сроки выполнения, ина- че говоря, определять степень надежности намеченных сроков, сте- пень риска и возможные отклонения от сроков, дифференцирован- но оценивать проделанную работу и контролировать ее выполне- ние на всех стадиях, а также широко применять современную вы- числительную технику для составления планов и контроля их вы- полнения. Таким образом, метод планирования с помощью сетевых гра- фиков не просто фиксирует сроки выполнения отдельных этапов проекта, но является действенным средством координирования сложных технических разработок и управления ими. Элементами сетевого графика являются работы и события. Непрерывная последовательность работ в сетевом графике называется путем. Длина пути определяется суммой продолжи- тельности лежащих на нем работ. Путь наибольшей длины между гачальным и конечным событиями и будет критическим, его про- юлжительность определяет срок проектирования. Сокращение общей продолжительности проектирования может эыть достигнуто только сокращением продолжительности критиче- ского пути, т. е. за счет уменьшения продолжительности работ, чежащих на этом пути. Пользуясь методом критического пути, можно в каждый кон- сретный момент проектирования определить перечень работ, от (старых по состоянию на данный день зависит продолжительность кей разработки. Подробно с составлением сетевых графиков и их обработкой ЛОЖНО ознакомить™ ттп мятьриялям Гпсптрпа СССР ” пп другим /ЯЯ-ОрИЯ ЛЯМ4*1. 991
Состав и порядок оформления В 1965 г. Постоянной комиссией СЭВ по химиче- ской промышленности был утвержден «Сборник этало- нов технологической части проектов». В соответствии с работами39-41 технический проект состоит из трех основных частей: технической записки технологической части проекта; технологической схемы производства; чертежей объемно-планировочного решения (компо- новки) цеха. В некоторых странах-членах СЭВ разрабатывается, кроме того, схема материальных и энергетических пото- ков, дающая наглядное, упрощенное представление о применяемых технологических процессах и операциях. В «Сборнике эталонов» имеются подробные указа- ния по разработке и оформлению всех частей техниче- ского проекта. Техническая записка (ТЗ). В основных разделах технической записки содержатся сведения о принятом способе получения целевого продукта с характеристикой всех технологических узлов, о размерах материальных и энергетических потоков, о физических и химических свойствах веществ, применяемых в данном производст- ве, об оптимальных параметрах технологического режи- ма и методах их стабилизации. На основании этих све- дений и заданной производительности рассчитывают основное и вспомогательное оборудование. Результаты расчета помещают в раздел «Расчет и выбор технологи- ческого оборудования». В дальнейшем ТЗ служит основ- ным источником сведений для проектирования механи- ко-технологической документации. В частности, из расчета емкостного оборудования проектировщик узнает объем аппарата, теплопередаю- щую поверхность греющих элементов, тип и характе- ристику перемешивающих устройств. В тех случаях, когда это влияет на ход процесса, приводится указание о желаемом соотношении между высотой (длиной) ап- парата и его диаметром. В расчете должны также со- держаться сведения об агрессивности рабочей среды, о давлении и темперятурр и аппарате и п греющем але- менте. 999
Из расчета теплообменной аппаратура йблучактг раз- меры теплопередающей поверхности, принятую схему теплообмена. Для кожухотрубчатых теплообменников определяют диаметр кожуха, диаметр, длину и количест- во трубок, их размещение, число ходов и давление в трубном и межтрубном пространствах, температуру сте- нок кожуха и трубок; кроме того, должно быть указа- но рабочее положение аппарата. Расчет колонной аппаратуры дает диаметр аппара- та, количество тарелок и расстояние между ними (или общую высоту насадки), тип тарелок (насадки), коли- чество тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны, ориентировочное количество вводов питания, давление в аппаратах и греющих ‘элементах, рабочую температуру верха и низа аппарата, расчетное гидрав- лическое сопротивление аппарата, сведения об агрессив- ности рабочих веществ и о возможности загрязнения. Машинное оборудование выбирают, пользуясь дан- ными, содержащимися в ТЗ: часовой производительно- стью (объемной, м3/ч или весовой, в т/ч), начальным и конечным давлением, начальной и допустимой конечной температурой, сведениями о желательных свойствах сма- зочных веществ, предпочтительном типе машины, вяз- кости транспортируемой среды (при выборе насосов и компрессоров). Кроме того, для выбора центрифуг в записке должно быть указано их назначение, фактор разделения, режим работы (периодический или непре- рывный), индекс производительности, необходимая мощ- ность электропривода. Для выбора транспортных механизмов должны быть известны часовая производительность, вид и размеры перемещаемых материалов, данные об их прочности и объемный вес. Машины для измельчения материалов подбираются в зависимости от часовой производительности, первона- чальных размеров частиц, заданной степени измельче- ния, прочности материалов. Во всех без исключения случаях в ТЗ должна быть приведена характеристика веществ по их токсичности, взрыво- и пожароопасности. Для определения диаметров присоединительных шту- церов должны быть известны расходы отдельных по- токов. 223
Данные Для бпрёдёлёния Диймётрбв йнудрИцёхОйЫХ магистральных трубопроводов можно получить из «Сводных таблиц энергетических расходов». В этих таб- лицах помещены данные о часовых, средних и макси- мальных расходах воды, рассола и водяного пара по цеху в целом и по отдельным аппаратам. Технологическая схема. Технологическая схема яв- ляется иллюстрацией к ТЗ и дает наглядное представ- ление о новом процессе. Она служит основой для раз- работки системы контроля и автоматизации отдельных узлов и всего производства, а также главным исходным материалом для монтажной проработки. В работе41 подробно описано содержание технологи- ческой схемы. Разработку и вычерчивание схемы целесообразно вести в указанной ниже последовательности. По ТЗ составляется перечень оборудования с крат- кой характеристикой и ориентировочными габаритами. Вычерчивается оборудование с основными внутрен- ними устройствами (теплообменными трубками, барбо- тажными тарелками и другими узлами). На первый лист схемы наносятся все вводы и вы- воды, т. е. участки трубопроводов, соединяющие обору- дование с внешними коммуникациями. Проводятся общецеховые газовые и жидкостные кол- лекторы. Аппараты и машины соединяются линиями основных технологических потоков; одновременно расставляется вся необходимая арматура. Система авторегулирования будущего производства обсуждается со специалистами по автоматике, все пер- вичные элементы и исполнительные механизмы КИП (бобышки манометров и термопар, диафрагмы расхо- домеров, ротаметры, регулирующие клапаны) наносятся на схему. Изображаются все вспомогательные линии: дренаж- ные, продувочные, загрузочные, от предохранительных клапанов и другие. Составляются экспликации оборудования и приборов контроля и автоматики. Показываются условные обозначения, принятые в данной схеме. --------- 224
При выполнении схемы рекомендуется все аппараты Нычертить в масштабе 1 : 100 с примерным изображе- нием их внутренних устройств, нанести условные линии отметок этажей и при вычерчивании оборудования учесть его высотное взаимное расположение, основные технологические потоки выделить жирными линиями, высотные размеры, влияющие на технологический про- цесс (например, расстояния между выводами разделяе- мых жидкостей из флорентийского сосуда, высоту гид- равлического затвора и т. п.) обязательно проставить на схеме. При вычерчивании схемы необходимо отобразить ме- роприятия, улучшающие условия труда, например рас- положить распределительные гребенки и отдельные вен- тили, задвижки как можно ниже, участки трубопрово- дов, связанные с внешними сетями, для наглядности желательно изобразить под углом 45° к остальным тру- бам (см. примерную схему). Технологическая схема, как правило, совмещается со схемой контроля и автоматики, поэтому при вычерчива- нии в нижней части схемы нужно оставить полосу шири- ной примерно 15 см, на которую впоследствии будут нанесены условные изображения КИП и автоматических регуляторов. Для удобства чтения схемы газовые кол- лекторы рекомендуется изобразить в верхней, а жидко- стные — в нижней ее части. На технологической схеме должны быть проставле- ны позиции аппаратов и машин, условные проходы труб, позиции приборов контроля и автоматики, наименования •и направления продуктовых потоков, марки основной трубопроводной арматуры по каталогу. На рис. 85 приведен пример выполнения технологи- ческой схемы технического проекта. Чертежи объемно-планировочного решения (компо- новка). Подробно о разработке и выполнении этой части технического проекта говорилось в главах 3 и 4. Поэтому ограничимся рядом дополнительных замечаний. В зависимости от размеров проектируемого произ- водства компоновочные чертежи выполняются в масшта- бах 1 :200 или 1 : 400. Целесообразен выпуск совмещенных чертежей ком- поновки и размещения оборудования; для этого по за- данию технологов строители разрабатывают и вычер- 15—1495 225
Азот Пар d80 d200 12,000 *6'000 201-2 +otooo i Вода прямая Химэагряэненные стана Вода обратная Конденсат j------------- 450-2 46-3 <X> =E.J Рис. 85. Пример оформления технологической 1 — сборник; 2 — сепаратор; 3 — подогреватель; 4400 dZOO d400 d 100
схемы технического проекта: 4 — абсорбер; 5 — насос. 15*
3000 3000 VU1 Кладовые 1 — 6 Кипятильник 1 VII Трансформаторы 1 5 Кипятильник 1 И Сборник 1 V7 Подстанция 1 <f Колонна ректификационная 1 10 Сборник 1 и Вестибюль 1 3 Колонна ректификационная 1 9 Насос 2 IV Кабинет нач. цела 1 2 Сборник масла 2 8 Насос 2 т Вентиляц. камера 1 1 Компрессор 2 7 Сборник 2 и Этажерка 1 № Наименование Коли- чества Раз- мер Приме- чание № Наименование Коли- чество Раз- мер Приме- чание I Компрессорный зал 1 Экспликация оборудования № Наименование Коли- Приме- Экспликация помещении ШТАМП Pic. 86. Пример компоновочного чертежа.
чивают архитектурно-строительные чертежи (планы и разрезы). На этих чертежах должны быть нанесены все строительные конструкции и проведена разбивка осей. Горизонтальные оси обозначаются заглавными буквами русского алфавита, заключенными в кружки (Л, Б и г. д.). а вертикальные — цифрами (1, 2 и т. Д.). Эти чертежи передают в монтажно-технологический отдел (МТО) в качестве заготовок, на которые проектировщи- ки-механики наносят технологическое оборудование. Вы- пуск раздельных строительных чертежей и чертежей размещения оборудования следует допускать только в виде исключения. Кроме строительных конструкций и оборудования, их размеров и привязок, компоновочные чертежи должны содержать следующие сведения: экспликацию всех по- мещений с краткой характеристикой, расчет объемов всех сооружений, характеристику строительных кон- струкций (полов, покрытий, перекрытий и т. п.). Разрезы следует выполнять так, чтобы каждый ап- парат по крайней мере один раз попал в разрез. Пример компоновочного чертежа приведен на рис. 86. РАБОЧИЕ ЧЕРТЕЖИ Выполнение рабочих чертежей начинается после утверждения технического проекта и получения от за- казчика подтверждения возможности поставки оборудо- вания, предусмотренного техническим проектом. Рабочие чертежи разрабатываются в составе и объ- еме, необходимом для осуществления по ним строитель- ных и монтажных работ индустриальными методами. Они включают архитектурно-строительные чертежи про- мышленных зданий и сооружений, планы и разрезы раз- мещения технологического, транспортного, энергетиче- ского и другого оборудования, а также связанных с ним коммуникаций, конструкций и устройств (рабочих пло- щадок, подводов воды и энергии, регулирующих и пуско- вых механизмов, отсосов, контрольно-измерительной ап- паратуры, чертежи (планы, разрезы, профили трасс и схемы) технологических трубопроводов, чертежи (планы, разрезы и схемы) сетей и устройств энергоснабжения ч электроосвещения, автоматизации, сигнализации, ра- 99Р
диофикации, телефонизации и других сетей и устройств; чертежи сетей отопления, вентиляции, теплоснабжения, газоснабжения, водоснабжения и канализации. Все перечисленные чертежи сопровождаются специ- фикациями оборудования и изделий, предусмотренных в различных частях проекта39. Основными исходными данными для выполнения ра- бочих чертежей механико-технологической части хими- ческого производства являются: технологическая схема производства, чертежи технического задания на разра- ботку нестандартизованного оборудования, а также нор- мали, чертежи и каталоги серийно выпускаемых машин и аппаратов, объемно-планировочное решение (компо- новка) производства в виде архитектурно-строитель- ных чертежей, выкопировка из генерального плана с расположением проектируемого производства, сведения о путях получения исходного сырья, энергетических средств, сжатого воздуха, азота и т. п. В общем случае при проектировании механико-технологической документации выполняют: корректировку технологического расчета оборудования; дорабэтку технологической схемы; доработку размещения оборудования; разработку и выдачу первого задания отделу КиА; разработку и выдачу задания энергоотделу; разработку и выдачу задания отделу генеральных планов; разработку и выдачу задания отделу водоснабжения и кана- лизации (ВК); разработку первого задания строительному отделу; согласование первого задания с отделом КиА; согласование первого задания с энергоотделом; согласование задания с отделом внешних сетей; согласование задания с отделом генпланов; выдачу первого задания строителям; выдачу задания сметному отделу; трассировку магистральных трубопроводов; согласование промежуточных архитектурно-строительных чер- тежей; локальную обвязку оборудования; разработку и выдачу второго задания строителям; разработку и выдачу второго задания отделу внешних сетей; разработку и выдачу задания энергоотделу; разработку монтажно-технологической схемы; разработку и выдачу второго задания отделу КиА; согласование строительных чертежей нулевого цикла; согласование чертежей ВК (водопровод и канатизация); согласование чертежей ОВ (отопление и вентиляция); согласование чертежей ЭО (энергоснабжение и освещение); 230
доработку монтажных чертежей; разработку и выдачу третьего задания строителям; согласование промежуточных строительных чертежей марок КЖ (конструкции железобетонные) и КМ (конструкции металли- ческие); составление журнала трубопроводов; передачу монтажных чертежей на обработку в отдел КиА; оформление монтажных чертежей и сдача их в копировку; согласование строительных чертежей в кальках; выборку и составление сводных спецификаций деталей тру- бопроводов; разработку эскизов креплений; выдачу задания сметному отделу; разработку и выдачу задания на составление проекта термо- изоляции; проверку калек и сдачу их в архив; составление и выпуск монтажно-пояснительной записки; составление и выпуск технической записки. После выполнения перечисленных работ монтажно-технологи- ческий отдел передает заказчику следующие материалы: заглав- ный лист; техническую записку; монтажно-пояснительную записку; монтажно-технологическую схему; общемонтажные чертежи; дета- лировочные чертежи трубопроводов; установочные чертежи; эски- зы креплений трубопроводов; ведомость трубопроводов с характе- ристикой по участкам (журнал трубопроводов); сводную специ- фикацию трубопроводной арматуры; сводную спецификацию дета- лей трубопроводов; сводную спецификацию деталей крепления. Составление заданий на разработку смежных частей проекта Задание на разработку архитектурно-строитель- ной части. Практика проектирования показала, что архитектурно-строительная часть имеет примерно та- кой же объем рабочих чертежей, как и монтажно-техно- логическая, и требует немногим меньше времени для разработки. Основным исходным материалом для проектирова- ния строительных конструкций является задание тех- нологического отдела. Однако работая одновременно с проектировщика ми-строителями, проектировщики-ме- ханики не могут сразу подготовить все необходимые данные. Поэтому с учетом специфики строительного проектирования разработка и выдача задания условно разбивается на три этапа. 1-й этап (первое задание строителям). Выдача исходных данных для архитектурной прора- ботки: чертежи объемно-планировочного решения цеха 331
(планы и разрезы с нанесенным основным оборудова- нием), выполненные в масштабе 1 : 100 или 1 :200 (прин- ципы разработки подробно изложены в главах 4 и 5); таблицы нагрузок от технологического оборудования — в них должны быть указаны минимальный, рабочий и максимальный веса аппаратов, а также их габаритные размеры; указания о возможных полезных нагрузках на перекрытия и площадки от трубопроводов, а также деталей аппаратов и машин при их монтаже и ремонте. Ниже приведены ориентировочные величины полезных нагрузок: Строительная конструкция Железобетонное перекрытие компрессорного зила Железобетонное перекрытие аппарашого отде- ления .................................... Металлическое перекрытие.................. Металлические обслуживающие площадки . . . Полезная нагрузка тс/лЛ 1,5—2 1—1,5 0,5—1 0,2—0,4 Должны быть приведены указания о горизонтальных и вертикальных нагрузках на отдельные элементы строи- тельных конструкций (колонны, ригели и т. п.), которые могут возникнуть при принятом способе монтажа тех- нологического оборудования; характеристики отдельных производственных помещений по пожаро- и взрывоопас- ности, возможности агрессивных выделений, а также сведения о составе и количестве обслуживающего персо- нала цеха с разбивкой по категориям, сменам и с ориен- тировочным количеством мужчин и женщин. Этот этап разрабатывается механико-технологиче- ским отделом совместно со специалистами по автома- тике, энергоснабжению и внешним сетям. Образец первого задания строителям приведен на______ рис. 87. Получив задание, строители окончательно уточняют компоновку производства, характер основных конструк- тивных элементов, планируют основные и вспомога- тельные помещения и готовят промежуточные архитек- турные чертежи. В это время механики продолжают монтажную про- работку и подготовку второго задания строи- телям. В объем второго задания входят эскизы фундаментов под оборудование. задание на разработку приямков, ка-— 'Г
PIIIHIIIIIIIII Таблица нагрузок от оборудования № Наименование Бес, кгс Габариты мин. раб. микс. 1 Компрессор 2 Холодильник 3 Маслоотделитель Примечания •• Полезная нагрузка на перекрытие - Рис. 87. Первое задание на разработку архитектурно-строительной части компрессорного отделения.
налов, внутрицеховых эстакад и монтажных приспо- собл'ний. Для установки технологического оборудования раз- рабатываются специальные конструкции, которые мож- но рагби:ь на следующие три группы: железобетон- ные фундаменты для установки аппаратов, железобе- тонные фундаменты для установки машин и конструк- ции для установки провисающих аппаратов. На фундаменты первой группы устанавливаются ем- кости, теплообменники и т. п. Ниже приводится ряд ре- комендаций по их разработке. Исходными данными для Рис. 88. Бетонные подушки под аппараты: а — подушка под вертикальный сборник; б — подушка под горизонтальный сборник. нее служат чертежи аппаратов, промежуточные архи- тектурные чертежи и чертежи монтажной проработки. Простейшим видом фундамента являются бетонные подушки, на которые устанавливаются аппараты с пло- ским днищем (рис. 88, а). Существуют также бетонные подушки, на которые укладываются горизонтальные аппараты; они имеют вырез, равный диаметру обечайки аппарата (рис. 88, б). Высота бетонных подушек, как и вообще всех фундаментов, определяется прежде всего соображениями гидравлики (например, обеспечением необходимого подпора); в любом случае она должна быть не менее 50 мм (чтобы предотвратить скопление грязи под аппаратом). Аппараты, снабженные опорными лапами, устанав- ливаются на бетонные подушки, с заложенными в них анкерными болтами. Высота выступающей части анкер- ного болта определяется как сумма толщин опорной ла- пы. шайбы, гайки с контргайкой и 5—10 мм запаса. При разработке таких фундаментов нужно прове- рить, достаточна ли высота лап для вывода трубы от самого нижнего штуцера, в противном случае проект»----- 234
руют фундамент, состоящий из отдельных бетонных сто- ек под лапы (рис. 89), или предусматривают в нем вы- водной канал. Под резервуары большой емкости (200 м3 и выше) разрабатывают сложные клетьевые фундаменты, обеспе- чивающие доступ ко всем швам днища такого аппарата. Сферические резервуары По 6-6 устанавливают на рамных ме- таллических или железобе- тонных основаниях и крепят с помощью анкерных болтов (рис. 90). I Горизонтальные аппараты, устанавливаемые на двух и Поа-а Рис. 89. Бетонный фундамент под аппарат с опорными ла- пами: 1 — аппарат; 2 —лапы; 3 — ан- керные болты; 4 — бетонный фунда- мент. Рис. 90. Установка сфериче- ского резервуара. __более бетонных опорах должны иметь возможность свободно удлиняться при нагревании.П атому их еле - дует жестко крепить только на одной опоре, ближайшей к обвязочным трубопроводам. Для установки аппаратов ниже отметки 0,000 м соз- даются специальные приямки (рис. 91)- Разработка фундаментов под аппаратуру колонного типа имеет ряд особенностей, связанных со сложностью монтажа. Различают колонны свободно стоящие и раскреплен- ные внутри этажерки. И те и другие снабжены опорны- ми кольцами. - 235
Конструкция фундамента под колонну должна, с од- ной стороны, обеспечить прочную заделку анкерных болтов, воспринимающих весьма значительные усилия, с другой,— обеспечить удобную посадку опорного коль- ца на болты, а в некоторых случаях и их замену без снятия колонны и разрушения фундамента. Для крепления ко- лонн сравнительно не- большой высоты (до 10—12 л<) применяют- ся фигурные болты, закладываемые при возведении фундамен- та. В этом случае у каждого болта преду- сматривается гнездо глубиной 250—ЗООлеле и сечением 100X100 мм, которое позволяет при шеоб ходимости не- сколько подогнуть ан- 'керный болт при наса- живании на него опор- ного кольца (рис. 92); глубина заложения ан- керного болта рассчи- тывается от дна такого гнезда. Крепление колонн •большой высоты осу- Рис. 91. Аппарат в приямке: / — аппарат; 2 — бетонные подушки; 3 — обслуживающая площадка; 4 — навес. ществляется с помощью болтов с анкерными плитами или кольцами. ________ _______________________ Конструкция фундамента, изображенного на рис. 93, позволяет производить установку анкерных болтов (вер- нее анкерных шпилек) после установки колонны на фун- дамент. Это особенно удобно при монтаже колонны с использованием поворотного шарнира. Собственно фун- дамент может быть сплошным, кольцевым пустотелым или кольцевым с заполнением утрамбованным грунтом. Исходные данные для разработки фундаментов под машинное оборудование (вторая группа) содержатся в технической документации завода-изготовителя и в чер- тежах монтажной проработки. Одной из основных оео-
бенностей разработки является то, что насосы, неболь- шие компрессоры и ряд других машин поставляются, как правило, комплектно с электродвигателями в обыч- ном исполнении и непригодны к установке в цехах ка- тегории А и Б. Поэтому, приступая к разработке, необ- ходимо подобрать подходящий по мощ юсти и по скоро- сти вращения электродвигатель во в«рывобезапасном Рис 92. Фундамент под ко- лонну: 1 — колонна; 2—гнездо в фун- даменте; 3 — анкерный болт; 4 — фундамент. Рис. 93. Крепление колонны на фундаменте с помощью анкер- ных плит: / — анкерная шпилька; 2 — анкер- ное гнездо; 3 — анкерная плита; 4 — гайка нижняя; 5 — ниша; 6 — фундамент; 7 — опорное кольцо ко- лонны; й — шайба; 9—гайка верх- няя; 10 — колонна. исполнении и сравнить его установочные и присоедини- тельные размеры с размерами комплектно поставляе- мых электромоторов. В случае расхождений необходимо предварительно разработать так называемый установоч- ный чертеж, по которому определяются новые размеры фундамента. Иногда приходится предусматривать уста- новку редуктора, что приводит к значительному измене- нию и размеров фундамента, и его формы. Затем при- ступают непосредственно к конструктивной разработке. 237
Фундаменты под насосы и другие мелкие машины должны быть, как правило, простой прямоугольной формы. Размеры фундаментов в плане зависят от рас- стояния между колодцами анкерных болтов: от наруж- ной грани колодца до грани фундамента должно быть не менее 100 мм. Высота фундамента должна быть ми- нимальной (чем ниже насос, тем выше кавитационный Вид по стрелке Рис. 94. Установка центробежного насоса на фундамент: а — насос с электродвигателем на раме; б — фундамент под раму; 1 — насос; 2 — электродвигатель; 3 — соединительная муфта; 4 — рама из швеллеров; 5 — бетонный фундамент; 6 — гнезда для анкерных болтов; 7 — закладные детали для опор трубопроводов. запас). Вместе с тем она должна обеспечивать удобство монтажа и ремонта, размещение запорной.-арматуры,_____ фильтров и т. п. В любом случае фундамент делается не ниже 100—150 мм. Для крепления опорной плиты (заводской) или рамы (выполняемой по установочному чертежу) необходимо предусмотреть колодцы. В некоторых случаях в фундаменты под насос целе- сообразно заложить стальные закладные детали, к ко- торым впоследствии привариваются опоры под трубо- проводы (рис. 94). У больших насосов часто приходится предусматри- вать площадки для обслуживания арматуры. 238
Кроме эскиза фундамента, в задании необходимо указать мощность электродвигателя и скорость его вра- щения. Фундаменты под многоступенчатые компрессоры — это сложные строительные сооружения, воспринимаю- щие значительные статические и динамические нагруз- ки, поглощающие колебания от работы компрессора. На них размещается многочисленное и разнообразное оборудование: акустические гасители вибрации, меж- ступенчатые холодильники-маслоохладители, промежу- точные сосуды, масляные сборники, фильтры, насосы и т. п. Чертежи фундаментов под компрессорные агрегаты и отдельные крупные компрессоры мощностью более 50 кет разрабатываются одновременно с чертежами са- мого компрессора и входят в комплект технической документации. Проектировщик-механик должен проверить, насколь- ко разработанные чертежи соответствуют конкретным условиям проектируемого производства. В частности, должны быть проверены: высота фундамента с учетом прокладки технологи- ческих коллекторов и воздуховодов под перекрытием, а также размеров перекрытий; наличие площадок для обслуживания арматуры, рас- положенной под перекрытием (по заводской обвязке), с выносом штурвалов на перекрытие цокольного этажа и наличие площадок для обслуживания сборников масла; наличие закладных деталей для крепления трубопро- водов; наличие проемов для обслуживания оборудования, которое расположено под перекрытием, мостовым кра- ном. Большинство таких компрессоров снабжено в ка- честве привода мощными электродвигателями в нор- мальном исполнении. Установка этих двигателей в по- мещениях категории А и Б возможна, если предусмотре- на специальная система обдувки двигателей и контакт- ных колец чистым воздухом, который может служить одновременно и для охлаждения электродвигателя. При- меняются две системы обдува: без рециркуляции и с рециркуляцией воздуха. 239
В системах без рециркуляции воздух из йриточной вентиляционной камеры подается по воздуховодам в кожух, покрывающий электродвигатель, и затем выво- дится из помещения. Во втором случае воздух с по- мощью вентиляторов, поставляемых комплектно с ком- прессорами, прогоняется через воздухоохладитель, за- щитный кожух и снова возвращается к вентилятору. Потери восполняются забором наружного воздуха. Об- дув контактных колец осуществляется без рециркуляции. В связи с этим в фундаменте компрессора необходимо предусмотреть детали для крепления защитных кожухов и каналы для подвода к ним воздуха. Выдавать задание на разработку такого фундамента рекомендуется следующим образом. Сначала надо послать на завод-изготовитель запрос и получить подтверждение годности заводских чертежей к переработке. После этого следует снять с заводского чер- тежа копию и нанести на нее все дополнения и изме- нения. На строительных конструкциях третьей группы мож- но крепить вертикальные теплообменники, сепараторы, флорентинские сосуды, фильтры и т. п. В зависимости от общих решений для установки этих аппаратов разра- батывается отдельная металлическая конструкция или они размещаются в специальных проемах железобетон- ной этажерки (рис. 95). Одна опорная балка проема должна быть съемной. Такое усложнение конструкции неизбежно при установке аппаратов с крышками на фланцах, в противном случае приходится проектировать аппараты с ненормализован- ными лапами очень большого вылета, что крайне неже- лательно при значительных нагрузках. Задание на разрабетку-чертежей каналов и эстакад составляется на основании трассировки основных тех- нологических магистралей и нормативных указаний по подземной и надземной прокладке трубопроводов. Как правило, во внутрицеховых каналах прокладываются водоводы и канализационные линии. Размеры попереч- ного сечения канала должны обеспечивать удобство мон- тажа и ремонта труб, размещение отдельных отводов к технологическому оборудованию, размещение первич- ных элементов приборов КиА (диафрагмы, водомеры и т. п.) и установку запорной арматуры. 240
Устройство каналов в производственных помещениях категории А и Б (в том числе и на открытых установ- ках) нежелательно из-за возможности скопления в них ззрывоопасных газов с удельным весом, превышающим удельный вес воздуха (большинство углеводородных га- зов). Для предотвращения образования взрывоопасной концентрации руководствуются следующими правилами. Непроходиые каналы, т. е. каналы, размеры которых 'ис. 95. Установка вертикального аппарата в перекрытии из сбзр- ого железобетона: — аппарат: 2 — съемные балки; 3 — прогоны; 4 — плиты перекрытия; 5 — ол из просечно-вытяжного листа. ассчитаны только на размещение трубопроводов, по- ле их монтажа засыпают сухим песком. В проходных каналах (сечение которых позволяет ередвигаться обслуживающему персоналу) устраива- ет вытяжные вентиляционные шахты и с помощью ентробежных вентиляторов создается непрерывная про- увка. Система приточно-вытяжной вентиляции может ыть применена и для непроходных каналов. Все каналы перекрываются сборными железобетон- ыми съемными плитами. Если над каналом запроекти- ован проход, плиты должны быть рассчитаны на со- тветствующую нагрузку. Для отводов от коллекторов шпинделей арматуры в плитах предусматриваются тверстия. При большом количестве таких отверстий елесообразно некоторые участки канала перекрыть ме- аллическими щитами и сгруппировать в этих местах се выводы из каналов (рис. 96). Каналы, в которых 5—1495 241
расположены трубопроводы, связанные с трубами внеш- них сетей, должны выходить за пределы цеха на рас- стояние, определяемое строительными нормами и за- висящее от свойств грунтов (не менее 4 м от ближай- шего фундамента). Трубопроводы, идущие от одного сооружения цеха к другой над землей, группируются в общие пучки и Рис. 96. Канал для прокладки водовода: / _ трубопроводы; 2 — опоры трубопроводов; 3 — приямок для установки водомера; 4 — приямок для вывода ответвлений. крепятся на эстакадах. Высота эстакад должна обеспе- чить свободный проезд автотранспорта под ними (вы- сота от низа изоляции трубы или опорной конструкции в местах пересечения должна быть не менее 4,5 м). Выбор той или иной конструкции эстакады зависит от количества прокладываемых на ней труб, их мате- риала, частоты обслуживания. Эстакады, на которых прокладываются нуждающиеся в постоянном контроле трубопроводы (высокого давления, с температурой сре- ды >500 °C, неметаллические, с легко застывающими жидкостями, суспензиями и т. п.), необходимо обору- довать переходными мостиками и лестницами. Мостики и лестницы должны быть предусмотрены также в местах установки трубопроводной арматуры.— 242
В задании на эстакады следует указать характер и величину полезных нагрузок. При этом вертикальные нагрузки указываются из расчета на 1 м длины, а для горизонтальных (например, при наличии неподвижных опор) указывается точка их приложения. Сечения внутрицеховых эстакад, связанных с меж- цеховыми, должны им соответствовать, чтобы избежать образования сложных «пауков» (пересечений труб). При разработке второго задания строителям окон- чательно уточняется необходимость в специальных при- способлениях, облегчающих монтаж и демонтаж обору- дования, арматуры и трубопроводов. К ним относятся краны (мостовые ручные и электрические, кран-балки, краны-укосины), тельферы, передвижные тали, ручные неподвижные тали, поворотные блоки, полиспасты. Краны мостовые передвигаются по стальным под- крановым путям, установленным на железобетонных опорах. Подкрановые пути оборудуются посадочными и ремонтными площадками; на кранах, расположенных вне помещений, предусматриваются легкие металличе- ские укрытия. Кран-балки могут передвигаться по стальным бал- кам, подвешиваемым к фермам покрытий или к балкам перекрытий. Краны-укосины с. планетарными лебедками йогут об- служивать один-два аппарата. Для их установки удобно использовать железобетонные колонны (рис. 97). Тельферы' (электрические и пневматические) и пере- движные тали передвигаются по монорельсам. Профиль монорельса и его размеры указывают в технической ха- рактеристике подъемного механизма. Для монтажа и ремонта этих устройств у монорельсов следует преду- смотреть обслуживающие площадки. Ручные тали применяются во время ремонтных работ для демонтажа и установки мелких аппаратов, арма- туры весом более 50 кгс и т. п. Для подвешивания руч- ных тал'ей в строительных конструкциях следует под оборудованием заложить специальные крюки и рассчи- тать их на соответствующую нагрузку. В некоторых случаях подобные работы приходится вести с применением монтажных порталов (см. гла- ву 3). Перекрытия, на которых они устанавливаются, ДОЛЖНЫ бьгпспсгчитялы па соптве^твужацую НЗГруЗ" 243
ку. Для монтажа и демонтажа с помощью лебедок, расположенных на некотором расстоянии от цеха, при- меняются поворотные блоки. Схему их расположения и величину нагрузок необходимо выдать строителям. К составлению третьего задания строите- лям приступают после окончания монтажной прора- ботки и получения промежуточных строительных чертежей. колонне: 1 — колонна; 2 — кран-укоснна; 3 — ручная лебедка: 4 — аппарат; S — перекрытие. Третье задание строителям состоит из расположения н принципиальной конструкции закладных деталей для крепления всех труб, расположения и размеров отвер- стий для пропуска труб через стены и перекрытия, эскизов отдельных стоек для опоры труб. Для групповой прокладки труб вдоль стен преду- сматриваются закладные детали в виде попарно распо- ложенных уголков, к которым можно приварить верти- кальную стойку с полками (рис. 98). В железобетонных колоннах для этого предусматриваются металлические полосы. При закладке в стену ряда уголков для крепления одиночной трубы, прокладываемой с уклоном, их распо- лагают на одной отметке, а уклон создают за счет про- 244 ----------
кладок. На рисунке показами одна из возможных кон- струкций пролетного строения для групповой прокладки труб, расположенных в горизонтальной плоскости. Осо- бенно удобны такие конструкции для крепления неме- I —• расположение уголков в кирпичной стене для крепления группы труб; > — пролетное строение вдоль стены цеха: в закладные детали в железобе- онных перекрытиях; [ — уголки; 2 — сварная деталь из полосового железа; 3 — сборные железо- >етонные плиты; 4 — подливка и чистый пол; 5 — монолитная железобетонная тлита; б — шпилька-подвеска. галлических трубопроводов, так как они позволяют кре- пить трубу в любом месте. Под перекрытиями трубы срепятся с помощью одиночных и групповых подвесок, тривариваемых к закладным деталям из полосовой ста- ти 2 (см. рис. QR). 24Р
Для надежного закрепления труб, лежащих на пере- крытии, следует предусмотреть металлические плитки размером 300x300 мм, к которым можно впоследствии приварить опорную конструкцию или легкую стойку. Такая же плитка, но с отверстием d= 100 мм заклады- вается в перекрытие для установки на нем колонки управления запорной арматурой. Отверстие 100 мм должно быть предусмотрено и в самом перекрытии. Стальные плитки могут быть использованы также для закрепления опорных рам вертикальных гребенок. Рис. 99. Зоны изготовления отверстий в железобетонных плитах. Задавая отверстия в сборных железобетонных пли- тах, необходимо придерживаться зон, в которых можно делать отверстия. На рис. 99 эти зоны затемнены. Амбразуры в кирпичных стенах шириной более 1 м должны иметь подпорные столбики. Это нужно учиты- вать при определении ширины амбразуры.. Размерьг- столбиков предварительно согласовывают со строите- лями. Все отверстия должны иметь самую простую фор- му— круглую или прямоугольную. Желательно прокладывать трубопроводы так, чтобы количество отверстий было минимальным. Для этого трубы группируются в пучки. Задание на разработку внешних сетей. После мон- тажной проработки, имея трассировку магистральных трубопроводов, можно приступить к выполнению зада- ния я'’ пр 'Чртгтпр -’П ТГ 'Г'? II > v->nt г V ЧТг'ИМ-ртгцти'ЯПГ'Й, МГ
Как правило, подземные и надземные коммуника- ции разрабатываются разными группами и даже отдела- ми. Поэтому необходимо готовить раздельные задания. Кроме того, должен быть составлен совмещенный план всех вводов и выпусков. На рис. 100 приведен пример задания на разработку внешних сетей и внешних ком- муникаций. На то и другое задание в масштабе 1 :200 или 1 :400 наносится общий план цеха с привязанными к строитель- ным осям осевыми линиями выпусков либо эстакад. По аГ ~1° ^дооо^ Корпус N‘ 54 000 Сечение а-а 108*4 108*4 57*3,5 89*3,5 57*3,5 Примечания 1. Границы проектирования ~'чм от строительных осей цеха; 2, Отметки трубопроводов уточнить при разработке проекта ВВК Рис. 100. Пример задания на разработку внешних коммуникаций. каждому выпуску делаются сечения в масштабе 1 :50 или 1 :25. При выполнении этих заданий предварительно согла- совываются ориентировочные отметки труб, расположе- ние крайних неподвижных опор, границы проектирова- ния, возможность установки некоторых видов запорной арматуры в колодцах у цеха, на эстакадах, а также места дренирования трубопроводов. Кроме технологических трубопроводов, в цех могут вводиться и покидать его другие трубопроводы — перё- 247
гретого пара в тепловой пункт и конденсата водяного пара из теплового пункта, горячей'воды для калорифе- ров вентиляционных камер, выпуска различных систем канализации, воздуха для приборов КиА и т. п. Поэтому задание на разработку внешних сетей должно выпол- няться комплексно всеми участвующими в проектирова- нии группами. Таким образом, задания на разработку внешних се- тей выполняются в технологическом отделе, затем пере- даются на доработку в остальные отделы и подписыва- ются всеми ответственными исполнителями. Другие задания смежным отделам. В процессе раз- работки рабочих чертежей механико-технологической части проекта, кроме перечисленных выше, должны быть выполнены и .выданы смежным отделам графиче- ское задание на разработку проекта силового электро- снабжения, задание на разработку системы контроля и автоматизации, проекта термоизоляции и на выполнение сметно-финансовых расчетов. В качестве графического задания энергетикам ис- пользуются чертежи размещения оборудования, на ко- торых приведены все электродвигатели (в том числе и электроприводы запорной арматуры). В состав задания на разработку системы контроля и автоматики входит уточненное текстовое задание (раз- рабатывается технологами), монтажно-технологическая схема, монтажные чертежи. Уточнения, вносимые в текстовое задание, обычно являются результатом детальной проработки схемы ав- томатизации с учетом размещения оборудования в пла- не и по высоте, наличия необходимых приборов КиА и т. п. Например, изменение высотного расположения может вызвать изменение ранее выданного перепада давлений на регулирующем клапане; отсутствие регу- лятора уровня из нужного материала может привести к полному изменению схемы регулирования данного тех- нологического узла и т. д. Так как сроки выпуска проек- тов контроля и автоматики обычно почти совпадают со сроками выпуска механико-технологической части проек- та, приходится прибегать к поэтапной выдаче различных частей монтажно-технологической схемы и монтажных чертежей. В таких случаях удобно пользоваться проме; жуточными копиями чертежей. 248
Согласование технической документации смежных частей проекта Чертежи архитектурно-строительной части. На основании выданных заданий в строительном отделе разрабатываются архитектурные чертежи (условная марка АР), чертежи железобетонных конструкций (условная марка КЖ), чертежи металлических кон- струкций (условная марка КМ). Исключительно важное значение имеет последова- тельность проведения согласования. Можно рекомендо- вать такой порядок. Прежде всего проверяют соответствие производствен- ных помещений, изображенных на архитектурных чер- тежах, и монтажных чертежей. Уточняют расположение дверей, окон, лестниц, площадок для того, чтобы они не мешали прокладке труб, воздуховодов, установке обо- рудования. В частности, выявляют возможность разме- щения гребенок под окнами. Сравнивают привязку фундаментов под оборудова- ние на монтажных чертежах и чертежах марки КЖ- При этом желательно, чтобы номера фундаментов под оборудование на строительных чертежах соответствова- ли технологическим номерам аппаратов. Конструкции для установки аппаратов проверяют с точки зрения возможности проведения их монтажа и демонтажа. Определяют правильность размещения ан- керных болтов или гнезд под них, возможность проклад- ки труб вблизи колонн, балок, вертикальных и горизон- тальных связей, лестниц и т. п., уточняют целесообраз- ность установки монорельсов, кранов, кран-балок и -их влияние на размещение оборудования. На последнем эта- пе согласования проверяют правильность размещения закладных и нактадных деталей и отверстий . При согласовании необходимо отмечать все замечен- ные ошибки независимо от их влияния на механико-тех- нологическую часть проекта и выявить соответствие планов разрезам, отдельных узлов общим видам и пра- вильность ссылок на другие чертежи. Перед согласованием полезно составить схему его проведения, руководствуясь изложенными выше поло- жениями, и строго следовать этой схеме. Чертежи проекта отопления и вентиляции (мар- ка ОВ). Согласование этих чертежей сводится к про- 249
верке установки вентилирующих устройств во всех, зонах вредных выделений и к уточнению того, что пе- ресечений вентиляционных воздуховодов с технологиче- ским оборудованием и трубопроводами не имеется. Не- обходимо особенно внимательно проследить, чтобы стояки воздуховодов не выходили за пределы железо- бетонных колонн и чтобы их распределительные насад- ки не соприкасались с размещенными у стен трубопро- водными гребенками. Чертежи водопровода и канализации (условная мар- ка ВК). В проекте водопровода и канализации техноло- гическим отделом согласуются схемы сетей водопрово- да и канализации, монтажные чертежи разводки тру- бопроводов, заглавный лист (только по характеристи- кам систем трубопроводов производственного контура). Рекомендуется, последовательно проверять: соответст- вие расходов и напоров указанным в задании на проек- тирование; обеспечение бесперебойности водоснабжения (достигается путем организации двух или нескольких вводов); соответствие привязок вводов указанным на монтажных чертежах; материал трубопроводов; возмож- ность опорожнения аппаратов в соответствующие систе- мы. канализации; трассировку трубопроводов с целью устранения взаимных пересечений. Чертежи энергоснабжения, освещения и грозозащи- ты (условная марки ЭР). При согласов.ании проверяет- ся соответствие марок электродвигателей заказанным; соответствие их размещения монтажным чертежам тех- нологической части; рациональность размещения пуско- вых устройств; отсутствие пересечений трасс силовых и осветительных кабелей с технологическими трубопро- водами; отсутствие водоводов, близко расположенных к силовым кабелям; обеспечение бесперебойности элект- роснабжения; возможность установки светильников в местах, указанных на чертежах электроосвещения; воз- можность установки молниеприемников и прокладки шин заземления. Монтажно-технологическая схема Название схемы указывает на то, что она должна отражать особенности технологического процесса тру- бопроводной обвязки оборудования. 250
Монтажно-технологическая схема (МТС) разраба- тывается для того, чтобы показать двустороннюю связь основных и вспомогательных технологических узлов со схемой контроля и автоматики, показать все элементы, обеспечивающие бесперебойную работу производства, и возможность применения индустриальных методов монтажа, а также с целью облегчить чтение монтажных чертежей. Исходными материалами для разработки МТС являются технологическая схема технического проекта, чертежи технологического оборудования и мон- тажной проработки. В свою очередь ЛТГС служит осно- вой для окончательного оформления монтажных черте- жей, составления характеристики трубопроводов по участкам, сводных спецификаций деталей трубопрово- дов, задания на разработку проекта термоизоляции. Последовательность выполнения МТС, за исключени- ем ряда особенностей, сходна с последовательностью разработки технологической схемы (ТС). . Изображение аппаратов на МТС должно строго со- ответствовать их чертежам. В частности, должны быть показаны все штуцеры и люки независимо от того, ис- пользуются ли они в данном производстве. Пунктиром следует показать внутренние устройства, позволяющие понять принцип действия аппарата. Высотное располо- жение аппаратов должно быть выполнено в принятом масштабе. Все трубопроводы должны изображаться в пределах тех отметок, на которых они находятся в действитель- ности. Так как большинство коллекторов, как правило, прокл'адывается между первым и вторым этажом зда- ния или этажерки, линию, соответствующую нулевой отметке, рекомендуется изобразить не в масштабе, искусственно увеличив расстояние между первым и вто- рым этажом. В целом вся МТС плоскостная. Лишь в некоторых случаях, например чтобы подчеркнуть нежелательность образования гидравлических мешков, можно прибегать к так называемой условной аксонометрии, т. е. неко- торые горизонтальные участки изображать под уг- лом 45°. Таким же образом рекомендуется изображать и вво- ды в цех. Количество групп вводов должно соответст- вовать их действительному количеству и составу. Удоб- 251
но сосредоточивать все группы вводов на одном лйстё схемы (схеме вводов), сделав на каждом участке ука- зание, к какому аппарату или к какой группе аппаратов направлен данный трубопровод, например:, к апп. 22 см. схему, ч. II (рис. 101). Порядок присоединения отдельных отводов к коллек- торам, размещение первичных приборов системы КиА и запорной арматуры на МТС должны точно соответство- вать монтажным чертежам. Выполнение этого условия часто усложняет схему, делает ее трудночитаемой. Поэтому при выполнении особо сложной и большой схемы можно поступать сле- дующим образом. Начертив все коллекторы и отводы к аппаратам в последовательности, соответствующей тех- нологическому потоку, в начале схемы помещают при- мечание: «Врезки отдельных отводов в коллекторы по- казаны условно. Действительный порядок врезки смотри по схеме коллекторов». Схема коллекторов выполняется в виде отдельной части общей МТС и представляет собой вычерченное в условной аксонометрии изображение всех основных и промежуточных коллекторов и групп вводов. На этом же чертеже можно разместить и экспликацию продук- тов. Пример схемы коллекторов приведен на рис. 101. МТС (рис. 102.) является ключом к чтению монтаж- ных чертежей. Связь между монтажными чертежами и МТС осуществляется путем маркировки, т. е. зашифро- ванного обозначения отдельных участков технологиче- ских трубопроводов. Существуют различные способы маркировки трубо- проводов. На рис. 101 и 102 показана наиболее распро- страненная система, состоящая из-двух чисел, заклю- ченных в кружок. Первое число является шифром про- дукта, транспортируемого по трубопроводу (например, 3— сжатый азот), второе — порядковым номером участ- ка трубопровода. Начальным может служить участок, связанный с межцеховой эстакадой, или отходящий от аппарата, в котором образовался новый продукт. Чтобы не очень затемнять чертеж маркировкой, там, где это возможно, рекомендуется в качестве выносных линий использовать линии, изображающие участки трубопроводов. ---------- 252
6,000 57*3,5 89*3,5 159 *S. 108*4 39*3,5 ,89*3,5 0,000 К апл. 22 Налл. 10 630*10 v От апл. 10 630*10 Налл. 42 см. схему 4.JV схему ч. 11 схему ч. !//*_ От апл. 22 От апл. 35 От апл. 44 Ни от апл. 12 см. схему ч.и Н апл. 35 Капп. 44 см. схему ч. П см. схему ч. /Г см. схему 4.JV см. схему ч. JV -4И7 " пр- w1-- 108*4 219*7 159*5 159*5 Хлор жидкий Сброс на факел воздух кип Пропилен Сжатый азот Вода обратная Вода прямая Наименование Экспликация продуктов Монтажно-технологическая схема , Часть I Схема коллекторов Рис. 101. Примерная схема коллекторов.
Рис. 102. Эл >мент монтажно-технолоэической схемы.
В начале вычерчивания схемы трудно рассчитать, сколько места необходимо для изображения каждого технологического узла. Поэтому выполнение схемы сле- дует вести в такой последовательности. Сначала наме- тить линии коллекторов, идущих от схемы вводов или от возможных промежуточных коллекторов (например, объединяющих воздушки нескольких аппаратов). За- тем, начертив первый технологический аппарат, пока- зывают трубопроводы, входящие в его обвязку, регу- лирующую и запорную арматуру, расходомеры, предо- хранительные клапаны и т. п. Необходимо следить за тем, чтобы изображение различных гребенок максималь- но соответствовало их конфигурации на монтажных чертежах. При необходимости и в этих случаях можно прибегать к условной аксонометрии. Арматура и гребен- ки должны быть нанесены в пределах истинных отметок. Начертив таким образом всю трубопроводную обвяз- ку первого аппарата, делают заготовки для маркировки этих участков, отмечают стрелками направления пото- ков и лишь после этого переходят к вычерчиванию сле- дующего аппарата и его обвязки. Закончив изображение всех технологических узлов, приступают к маркировке. К этому времени должно быть заготовлено необходимое количество бланков журнала трубопроводов (см. далее). Маркируя каждый участок, необходимо тут же запол- нять соответствующие столбцы журнала. Кроме участков трубопроводов, Fta МТС должны быть обозначены размеры труб (наружный диаметр и толщина стенки для металлических труб, наружный и внутренний диаметр — для неметаллических); материал труб (кроме труб, изготовленных из углеродистой ста- ли)г марка по каталогу и условный проход всей трубо- проводной арматуры, условные обозначения таких де- талей и устройств, как переходные патрубки, линзовые и сальниковые .компенсаторы, предохранительные пла- стины, смотровые фонари, бобышки и штуцеры для установки первичных приборов КиА, устройства для отбора проб. Для большей наглядности трубопроводы основных технологических потоков желательно выделить жирны- ми линиями. 255
Законченная и промаркированная схема передается на обработку в отдел КиА. Обработка заключается в следующем. В нижней части схемы вычерчивается условное изображение датчиков, регуляторов и вторичных при- боров КиА. Затем пунктирными линиями изображается связь между всеми элементами КиА, включая исполни- тельные механизмы; на все приборы КиА составляется экспликация, каждому из них присваивается позиция, соответствующая спецификации КиА. Рис. 103. Элемент аксонометрической монтажной схемы: 1 — сборник; 2 — насосы; 3 — подогреватель. Кроме плоскостной схемы, практикуется также_изго- товление аксонометрических МТС Отдельных трубопро- водных систем и целых производств с небольшим коли- чеством трубопроводов. Основным преимуществом та- ких схем является их большая наглядность (рис. 103). Монтажные чертежи Монтажные чертежи — это масштабное изображе- ние оборудования и трубопроводов проектируемого про- изводства в ортогональных проекциях. Они составляют от 40 до 70% всего объема рабочих чертежей, 256
Различают общемонтажные чертежи, на которых изображены целые отделения проектируемого цеха (иногда весь цех), и деталировочные чертежи, на кото- рых в крупном масштабе (1:5; 1:10) показаны отдель- ные монтажные блоки. Монтажные чертежи должны полностью соответство- вать монтажно-технологической схеме, содержать все сведения, необходимые для изготовления монтажных блоков* индустриальными методами, быть предельно ясными и лаконичными. Исходным материалом для выполнения общемонтаж- ных чертежей являются монтажно-технологическая схе- ма, чертежи монтажной пооработки, строительные чер- тежи марки АР, КМ и КЖ и чертежи проекта отопления и вентиляции (мавка ОВ). В качестве основы для оформления общемонтажных чертежей на стадии рабочего проектирования следует максимально использовать монтажную проработку. Как правило, это удается при разработке малоэтажного цеха. В общем случае выполнение монтажных чертежей ведется в следующей последовательности. Определяется количество планов и разрезов Пои этом для пеовых двух-трех пеоекоытий почти всегда поихо- дится делать по два плана (напримео. нижний план на отметке 0.000 м, а верхний— на отметке 0.000 иначе чеотежи окажутся настолько насыщенными различной информацией, что чтение их будет значительно затруд- нено. Деление планов на верхние и нижние весьма условно, и опоеделение их границ целиком зависит от конкретных обстоятельств. Количество разрезов должно быть минимальным и вместе с тем достаточным для того, чтобы каждый аппарат по крайней мере один раз попал в разрез. Эти вопросы решаются по чертежам монтажной проработки или задания строителям. Тонкими линиями вычерчиваются заготовки планов и разрезов, Заготовки — это изображение строительных конструкций в масштабе 1:50, принятом для выполне- ния монтажных чертежей. На них должны быть показа- ны все элементы, которые могут каким-либо образом повлиять на прокладку труб: ригели, балки, ребра плит, гвязи, монорельсы, колонны, фундаменты под колонны. Зледует вычертить также часть примыкающих помеще- 7-1Ю5 257
ний и показать пунктиром основания фундаментов под железобетонные колонны. Кроме того, наносятся сече- ния воздуховодов систем приточной и вытяжной венти- ляции. На заготовках планов изображаются сечения стояков, а на заготовках разрезов — сечения коллекторов. Вычерчиваются проекции аппаратов и машин со все- ми присоединительными штуцерами. Оборудование сле- дует вычерчивать тонкими линиями. Необходимо пока- зать также контуры фундаментов, на которых оно уста- навливается. С чертежей монтажной проработки переносятся все обвязочные и магистральные трубопроводы. Порядок вычерчивания обратный, т. е. вначале вычерчивают ло- кальную обвязку, а потом магистрали. Такой прием в известной степени помогает проверить правильность и целесообразность монтажной проработки. При вычерчи- вании термоизоляция изображается отдельными обо- рванными участками. Наносятся условные обозначения креплений трубо- проводов. Для неподвижной опоры добавляются бук- вы н. о. Проставляются все необходимые размеры. Это очень ответственный этап оформления, от него во многом за- висит качество монтажных чертежей. Следует проста- вить такие размеры: привязку оборудования к строи- тельным осям; отметки его установки относительно условной отметки чистого пола в разрезах; отметки штуцеров в разрезах; габаритные размеры фундаментов сложной формы (под компрессоры, транспортеры, дро- билки и т. п.) в планах; все основные строительные размеры, т. е. расстояния между осями, рядами, отметки перекрытий, подкрановых путей, низа монорельсов, при- вязки монорельсов в планах, ширину привязкибобышек и штуцеров для установки первичных «приборов КиА; в разрезах должны быть показаны все размеры верти- кальных участков трубопроводов и деталей, расродо- женных на них (размеры, проставленные в планах, про- ставлять в разрезах не следует); при групповой проклад- ке магистральных трубопроводов в разрезах необходимо показать отметку верха траверсы, на которую опирают- ся эти трубы. Одновременно с проставлением размеров необходи- мо подготовить выносные линии для маркировки трубо- 258
доводов й йх деталей, обозначить с!релкйми направле- на уклонов труб и указать величины этих уклонов, /казать стрелками направления потоков. Для трубопроводов, работающих со значительными температурными деформациями, у подвижных опор следует указать величины предварительной растяжки зли сжатия компенсаторов, а маркировку и все осталь- зые условные обозначения перенести с МТС на соот- зетствующие участки трубопроводов. На всех листах монтажных чертежей помещают при- мечания, указывающие на их связь со схемами, заглав- зым листом, строительными чертежами и т. д. При вы- юлнении монтажных чертежей производства, имеющего зесколько идентичных агрегатов, почти всегда необхо- 1имо вычерчивать трубопроводы всех агрегатов. При ювершенно одинаковой обвязке этих агрегатов допусти- мо вычерчивание одного из них, общих магистральных рубопроводов и отводов от них к другим агрегатам. Зформляя чертежи с повторяющимися агрегатами, мож- ю на изображении одного агрегата проставить все зазмёры, на другом — марки труб, на третьем — марки зрматуры и т. д. Благодаря этому чертежи будут более зсными и менее насыщенными. Одновременно с общемонтажными выпускаются де- ’алировочные чертежи неметаллических трубопроводов I. трубопроводов, защищенных изнутри коррозионно- тойким покрытием (гуммированных, фаолитированных । т. п.). Они оформляются следующим образом: из об- цемонтажных чертежей выкопировывают указанные рубопроводы, а на выкопировках производят разбивку ia отдельные детали — прямые участки, отводы, переход- няе патрубки, тройники. Затем, пользуясь техническими "словиями на изготовление этих деталей, проставляют [X размеры и нумеруют все детали (повторяющиеся де- али обозначают одним номером) и составляют, специ- фикации всех деталей трубопровода. В особых случаях* по общемонтажным чертежам гзготовляются деталировочные чертежи так называемых зонтажных блоков. Монтажным блоком называется часток трубопровода транспортабельных размеров со семи деталями и арматурой; его изготавливают, соби- * Е<уш это оговорено в договоре на проектирование. 1* 259
рйют и испытывают на специализированном заводе мой-1 тажных заготовок и в готовом виде доставляют на строи- тельную площадку. Сборка трубопровода из монтажных блоков намного ускоряет этот процесс и значительно 9 Переходник 200 * 100 1 Ст.З в Переходник 100 ”80 2 Ст.З 7 Клапан регулирующий 1 Разный Ду-80 6 Вентиль запорный срланцевь/й '5с 18бт 1 Разный, Ду =юо Ру = 25 5 Вентиль запорный фланцевый 1'5к ч 18 бт 2 Разный дйггоо 4 Компенсатор линзовый 1 Ст 10 3 Фланец плоский Ру=25; Ду = 100 4 Ст.З 1255 6! 2 Фланец плоский Ру=25у Ду =2 00 4 Ст.З 1255 51 1 Фланец плоский Ру=1О \ Ду = 200 7 Ст.З 1255 61 № Наименование Коли- чество Мате- риал ГОСТ * Спецификация деталей Монтажный блок № Рис. 104. Пример деталировочного чертежа. улучшает качество монтажа. Транспортабельными раз- мерами для плоских блоков можно считать 6x3 м, а для пространственных 5X2X2 м. Исходя из этих раз- меров, трубопроводы на общемонтажных чертежах раз- 260
бивают на блоки и соответств енно нумг руют. Г раницы блоков отмечают жирной поперечной чертой или другим знаком. Каждый блок вычерчивается на отдельных стандартных форматках в крупном масштабе (1:5, 1:10). Пространственный блок вычерчивается в двух или трех проекциях, плоский — в одной проекции. Обра- зец приведен на рис. 104. Журнал трубопроводов Журнал трубопроводов—это документ, содержа- щий все сведения о трубопроводах, которые не могут быть отражены ни в МТС, ни на монтажных чертежах. К таким сведениям относятся: категория трубопровода, рабочие параметры транспортируемой среды, условия испытания трубопровода, материал всех его деталей, включая материал фланцев, прокладок, крепежных из- делий, отводов, а также указания о необходимости тер- моизоляции отдельных участков. Журнал трубопроводов является техническим доку- ментом, на основании которого составляются все заказ- ные спецификации труб, арматуры и трубопроводных деталей. Поэтому он содержит подробные сведения о количестве труб и всех перечисленных изделий на каж- дом участке. Исходным материалом для составления журнала трубопроводов служат МТС и монтажные чертежи. Сведения о рабочих параметрах выписывают из техни- ческой записки. Журнал трубопроводов ведут следующим образом. Проектировщик, разработавший МТС, заполняет соот- ветствующие колонки, указывая начальные и конечные точки участков, рабочие параметры и категории трубо- проводов. Частично заполненные бланки распределяют- ся между исполнителями, завершающими работу. Сводные спецификации необходимы для заказа тру- бопроводного оборудования, составляются путем выбор- ки соответствующих сведений из готового журнала тру- бопроводов. Полезно также ознакомиться с технически- ми условиями на монтаж трубопроводов в США. Эти сведения-очень полно освещены в литературе42. 261
Монтажная инструкций В процессе проработки расположения оборудова- ния и его трубопроводной обвязки приходится решать много вопросов, связанных с ' монтажными рабо'тами. Рассматриваются способы и средства подвоза оборудо- вания к строительной площадке; рекомендуемый поря- док размещения оборудования перед монтажом; необхо- димые монтажные средства — лебедки, краны, мачты; последовательность монтажа отдельных видов оборудо- вания и наиболее целесообразные в данных условиях методы; характеристика цеховых подъемно-транспорт- ных механизмов и приспособлений. Все перечисленные сведения не могут быть отражены в МТС и монтаж- ных чертежах. Монтажная инструкция состоит из трех разделов: общие положения; монтаж оборудования; монтаж тру- бопроводов. В разделе «Общие положения» указывается, на ка- кую часть оборудования распространяется инструкция и перечисляются нормативные материалы, которыми не- обходимо руководствоваться при монтаже. В разделе «Монтаж оборудования» приведено крат- * кое описание его размещения, характеристики строитель- ных конструкций, монтажных площадок, проемов, осо- бенности конструкции аппаратов, влияющие на монтаж (например, необходимость футеровки, обварки монтаж- ных разъемов и т. п.). В этом же разделе следует дать описание и*способ проведения различных операций по перегрузке насадки, катализатора, разборке и сборке аппаратов при ремонте и т. д.____ В процессе монтажной проработки часто выявляется необходимость незначительных переделок в ранее за- казанных аппаратах. Это тоже должно быть отражено в инструкции (например, вварка нового штуцера). Кро- ме того, следует привести указания об особенностях испытания смонтированного оборудования. Раздел «Монтаж трубопроводов» надо разбить на два подраздела: для трубопроводов металлических и неметаллических. На каждый вид трубопровода приво- дятся характеристики, или указывается, где они поме- щены. 262
Монтаж металлических трубопроводов, как правило, должен производиться в соответствии с действующими техническими нормами. . Особенно подробно следует остановиться на спосо- бах монтажа неметаллических трубопроводов, так как для них пока не выработано единых норм и правил. Так, например, основным условием сборки фарфоровых труб является отсутствие натяжений. Фарфоровые тру- бопроводы жестко крепятся к металлическим подвескам и кронштейнам. Кронштейны и подвески устанавливают- ся строго по одной линии и крепятся к строительным конструкциям хомутами. Непосредственный контакт ме- талла с фарфором не допускается. Между металличе- скими деталями (хомутами, кронштейнами и подвеска- ми) и фарфоровыми трубами помещают эластичные прокладки толщиной 4—5 мм. Качество выполненных монтажных работ 'проверяет- ся испытанием трубопроводов на внутреннее гидравли- ческое давление, равное полуторному рабочему давле- нию трубопровода. Фарфоровые трубопроводы, находя- щиеся над проходами, ограждают защитными кожухами. Монтажная инструкция должна также содержать указания об окраске всего технологического оборудова- ния и трубопроводов. Заглавный лист На заглавном, т. е. первом листе графической час- ти проекта, приводится перечень текстового и графиче- ского материала проекта, перечень справочных и норма- тивных материалов, чертеж общей компоновки произ- водства с изображением вводов внешних сетей и мате- риалопроводов, сечений вводов в месте их примыкания к межцеховым коммуникациям и примечания, относя- щиеся ко всему проекту. К текстовому материалу относятся техническая за- писка, монтажно-пояснительная записка, спецификация технологического оборудования, ведомость трубопрово- дов с характеристикой по участкам (журнал трубопро- водов), сводная спецификация трубопроводной армату- ры и сводная спецификация деталей трубопроводов. В общем случае в графическую часть входит заглав- ный лист, 'монтажно-технологическая схема, общемон- 263
тажные чертежи, деталировочные чертежи и чертежи неметаллических трубопроводов, эскизы креплений тру- бопроводов, установочные чертежи. В период между выпуском проекта и окончанием монтажа возможны различные изменения, которые при- дется вносить в чертежи. Поэтому заполнять графы пе- речней нужно через строку, оставляя место для внесе- ния измененных названий чертежей. Чертеж компоновки всего производства необходим для окончательного согласования всех его связей с об- щезаводским хозяйством. Компоновка выполняется в масштабе 1 : 400, на ней схематически изображаются все основные отделения производства, строительные оси и координаты отдельных зданий и сооружений. Авторский надзор Работа проектировщиков по созданию нового хи- мического производства не кончается разработкой и выпуском технической документации, о которой гово- рилось в предыдущих главах книги. Следующим этапом является участие в строительстве производства, его пуске и доведении до проектной мощности. . Каждый проектировщик — это один из авторов проек- та, и как автор он должен нести ответственность за все неполадки, возникающие во время претворения в жизнь разработанного проекта. Полное представление о характере работы, которую должен вести проектировщик на этом этапе, может дать только его непосредственное участие в пуске. Наша за- дача— указать основные вопросы, с которыми придется столкнуться автору проекта, и вскрыть их принципиаль- ное содержание. В соответствии с действующими положениями, пред- ставители проектной организации, выезжая периодиче- ски на строительную площадку, ведут наблюдение за соответствием возводимых сооружений проекту. О всех замеченных отступлениях они сообщают руководству предприятия и строительно-монтажной организации. Они рассматривают и согласовывают изменения в про- екте, направленные на улучшение качества строящегося объекта и снижение его стоимости. Проектной организации приходится разрешать мно- го вопросов при подготовке к строительству. В первую 264
очередь к ним относится все, что связано с заказов й изготовлением технологического оборудования. Выше уже отмечалось (см. главу 3), что проектная организа- ция выпускает технические проекты различных аппара- тов и механизмов. При разработке рабочих чертежей этого оборудования и чертежей оснастки для его изго- товления часто выясняется необходимость внесения не- которых конструктивных изменений. При размещении заказов на стандартное оборудова- ние может выявиться необходимость в замене каких- либо аппаратов или машин другими, сходными с ними по технической характеристике. В этих случаях заводы- изготовители и заводы-заказчики обращаются .в проект- ную организацию для согласования таких замен. Однако важно учитывать, что почти всегда можно согласовать замену оборудования, при которой вместо меньших ра- бочих показателей появляются большие; при этом, как и во всех остальных случаях, необходимо проверить, по- дойдут ли для вновь выбранного оборудования запро- ектированные строительные конструкции. Необходимо также проверить, пе имеет ли электропривод предлагае- мого оборудования меньшую надежность, чем та, кото- рая предусматривалась проектом; для аппаратов, пред- назначенных для работы в тяжелых условиях (высокие или очень низкие температуры и давления) и с агрессив- ными средами, большое значение имеет правильность замены запроектированного конструкционного материа- ла. При согласовании рабочих чертежей следует внима- тельно проверить узлы крепления внутренних устройств таких аппаратов, исходя из необходимости защиты от корродирующего воздействия перерабатываемой среды. Одновременно с решением о замене надо подумать об использовании освободившегося оборудования. Вся деятельность представителей проектной органи- зации при подготовке к строительству и при его прове- дении отражается в журнале авторского надзора. Журнал авторского надзора является обязательным документом, предъявляемым при сдаче-приемке закон- ченного строительством объекта. Как правило, предста- вители проектной организации участвуют -и в пуско-на- ладочных работах, оперативно решая все вопросы, свя- занные с пуском технологических аппаратов, наладкой систем, автоматики, поддержанием заданного режима, 265
устранением неполадок и достижением проектной мощ- ности. После успешного завершения этих работ представи- тели проектной организации совместно с работниками служ'бы эксплуатации нового производства должны со- ставить исполнительную схему производства, отражаю- щую все изменения, внесенные в процессе его монтажа, пуска и освоения.
ЛИТЕРАТУРА I. Автоматизация компрессорных агрегатов, изд. Главхиммаш ММиП СССР, 1948. 2. А н д е р с В. Р., П а н т а е в Н. Ф., Автоматическое регулиро- вание процессов переработки нефти, Гостоптехиздат, 1951. 3. Гаврилин И. М. и др., Опыт разработки, внедрения л экс- плуатации новых контрольно-измерительных приборов на Ново- куйбышевском нефтеперерабатывающем заводе, изд. ГОСИНТИ, 1959. 4. Д е б и Н. К., Нефтехимическая технология (процессы нефтехи- мического синтеза), Гостоптехиздат, 1963. 5. Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, изд. 7-е, Госхимиздат, 1960. 6. П а н т а е в Н. Ф., Л и а н о в В. Г., Автоматическое регулирова- ние в нефтяной промышленности, Гостоптехиздат, 1959. 7. Сборник действующих правил по технике безопасности, Изд. «Химия», 1965. 8. Самсонов Н. А., Константинов А. Н., Аппараты и обо- рудование нефтеперерабатывающих заводов (расчет и конструи- рование), Гостоптехиздат, 1960. 9. Шишкин 3. Н. и др., Канализация, Госстройиздат, 1960. 10. Строительные нормы и правила, ч. II, разд. Г, гл. 14, Техноло- гические стальные трубопроводы с условным давлением до 100 кгс/см* включительно. Нормы проектирования, СНиП ПТ. 14—62, Госстройиздат, 1963. II. Гайдай С. Г., Лазннцев Д. Н., Техника безопасности при ремонте и монтаже оборудования в химической промышленно- сти .Профиздат , 1962 . 12. Домашнее А. Д-, Конструирование и расчет химических ап- паратов, Машгиз, 1961. 13. Баранник В. П., Краткий справочник по коррозии (Химиче- ская стойкость материалов), Госхимиздат, 1953. 14. Доллежаль Н. А., Коррозионная и химическая стойкость ма- териалов. Справочник, Машгиз, 1954.. 15. Т у ф а и о в Д. Г., Коррозионная стойкость нержавеющих ста- лей. Справочник, Металлургпздат, 1963. 16. Строительные нормы я правила, ч. III, разд.Т, гл. 10, Техноло- гическое оборудование. Общие правила производства и приемки монтажных работ, СНиП НГ-Г. 10—66., Изд. литературы по строительству. 1968. . 96" (
17. Вихман Г. Л., Бабицкий И. Ф. и др., Расчет и конструи- рование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов, Изд. «Недра», 1965. 18. С е в а с т ь я н о в М. И., Монтаж аппаратов нефтеперерабаты- вающих заводов. Гостоптехиздат, 1963 19. Рудин С. Н., Монтажные мачты и краны, Машгиз, 1959. 20. Г р у з и н о в Е. В. и др., Монтаж технологического оборудова- ния химических заводов, Госстройиздат, 1963. 21. Монтаж технологического оборудования основных процессов хи- мических заводов, Госстройиздат, 1961. 22. Нормы и технические условия проектирования складских пред- приятий и хозяйств для хранения легковоспламеняющихся ц го- рючих жидкостей, Госстройиздат, 1965 23. Справочник по специальным работам. Монтаж технологического оборудования химических заводов, Изд. литературы по строи- тельству, Госмонтажспецстрой СССР, 1964. 24. Проектирование организации и производства монтажных работ. Основные решения такелажа оборудования, Госстройиздат, 1962. 25. Временные правила техники безопасности и промсанитарнч для взрыво- и огнеопасных химических производств, Изд. «Химия», 1964. 26. Строительные нормы и правила, гл. 2. Производственные здания промышленных предприятий, СНиП П-М. 2—62, Гос- стройиздат, 1962. 27. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий , СН 245—63, Госстройиздат, 1963. 28. Гринберг Я. И., Слесарные работы при ремонте и наладке химического оборудования, Изд. «Высшая школа», 1969. 29. П о в о р о в К. И., Слон и мер Б. М., Стеклянные трубопро- воды в народном хозяйстве, их монтаж и эксплуатация, Гос- стройиздат, 1961. 30. Егоров И. А.. Фаолит и его применение в химической про- мышленности, Госхимиздат, 1956. 31. Лукин А. А., Лукин Н. А., Таблицы для гидравлического ра- счета канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Павловского Н Н., Госстройиздат, 1956. ’ 32. Бакланов Н. А., Трубопроводы в химической промышленно- сти, Госхимиздат, 1953. 33. Бакланов Н. А., Транспортировка жидкостей в химических производствах, Машгиз, 1962. 34. У д ы м а П. Г., Коррозионностойкие -трубопроводы из йенеi ал- лических материалов, Госхимиздат, 1963 '135. Справочник по специальным работам. Технологические трубо- проводы промышленных предприятий, ч. 1—2, Изд. литературы по строительству, 1964. 36. Механизация в химической промышленности. Сборник докладов, Прага, 1957. 37. Журавлев Б. А., Лисицын С. Н., Справочник по монта- жу внутрицеховых трубопроводов, Госстройиздат, 1958. 38. Детали трубопроводов. Узлы и детали подвесных стальных трубопроводов, МН 3941—62—МН 3967—62, Стандартгиз, 1963. 39. Временная инструкция по разработке проектов и смет для про- мышленного строптельсгна СН 2О2--6Ч . Стройиздят . 106« Ж
40. Сетевое планирование и управление. Под ред. Голенко Д. И., Кириллова В. В., Изд. «Экономика», 1967. 41. Сборник эталонов технологической части проектов. Постоянная комиссия СЭВ по химической промышленности, изд. МХП СССР, 1965. 42. Р е й з Г., Монтажное проектирование химических производств в США, перев, с англ., Стройиздат, 1966. Гринберг Ян Иойлович ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Издательство «Химия», М., 1970 Г. 272 с. УДК 66.013.5 Редактор Р. М. Степанова Технический редтктор 3. И. Яковлева Худ'ожник Ю. М. С и г о в Корректоры Т. А. Палладии а, Т. С. О б л о м и е в с к а я Т 14870. , Подписано к печати 23/Х 1970 г. Формат бумаги 84Х108,/аг. Усл. печ. л. 14,28 Уч.-изд. л. 14,08. Тираж 6500 экз. Цена 85 кол. Тем. план 1970, № 84. Печ. л. 8,5. Типогр. бум. № 1. Зак. 1495 Типография № 11 Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР, Москва, 88, Угреппягяя, Т7
В МАГАЗИНАХ КНИГОТОРГОВ ИМЕЕТСЯ В ПРОДАЖЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ» Перри Дж. Справочник инженера-химика. Перевод с английского Т. I. 1969, 640 стр., 6 р. 64 к. Т. II. 1969, 504 стр., 5 р. 19 к. Книга является фундаментальным справочным руководством по процессам и аппаратам хими- ческой технологии. В первом томе приводятся основные данные по гидравлическим, тепловым и массообменным процессам химической технологии, необходимые для расчета и проектирования, а также таблицы и номограммы физико-химических свойств газов, жидкостей, твердых материалов и их смесей. Во втором томе рассматриваются отдельные процессы, осуществляемые в системах жидкость— газ, жидкость—твердое вещество, газ—твердое вещество, газ—газ, твердое вещество — твердое вещество (перемешивание, фильтрование, центри- фугирование, газоочистка и др.), и их оборудо йание, а также вопросы контроля 'п автоматиза ции химических производств? Справочник предназначен для широкого круга инженерно-технических работников химической, нефтехимической, горнорудной, пищевой и дру- гих отраслей промышленности. В случае отсутствия книги в магазинах книготоргов заказ можно направить по адресу: Москва, К-50, ул. Медведева, д. 1, отдел «Книга — почтой» магазина № 8 «Техническая книга». На- казанная книга будет выслана налаженным платежом.
В МАГАЗИНАХ КНИГОТОРГОВ ИМЕЕТСЯ В ПРОДАЖЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ» Гольденберг И. С. и др. Монтаж технологического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимиче- ских заводов. 1967,. 380 стр., ц. 91 коп. В книге дана краткая характеристика техноло- гического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов и его особенностей, влияющих на способы монтажа. Подробно описа- ны как общие вопросы монтажа заводского обо- рудования (организация монтажных работ, тех- ническая документация, приемка и хранение обо- рудования, монтажные механизмы и приспособ- ления и др.), так и процессы монтажа оборудо- вания различных типов, применяющихся на неф- теперерабатывающих и нефтехимических заводах (цилиндрических, горизонтальных и вертикальных аппаратов, теплообменных аппаратов, конденса- торов-холодильников, насосов, компрессоров и т. д.). Специальный раздел посвящен технике безопасности при проведении монтажных работ. Книга является учебным пособием для учащих- ся техникумов по специальности «Монтаж и ре- монт промышленного оборудования». В случае отсутствия книги в магазинах книготоргов заказ можно направить по адресу: Москва, К-50, ул. Медведева, д. 1, отдел «Книга — почтой» магазина Лё 8 «Техническая книга». За- казанная книга будет выслана наложенным платежом.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ В МАГАЗИНАХ КНИГОТОРГОВ ИМЕЕТСЯ В ПРОДАЖЕ . к Фарамазов С. А. Эксплуатация оборудования нефтеперера- батывающих заводов. 1969, 304 стр., 1 р. 14 к. В книге подробно рассмотрены основные типы технологического оборудования нефте- перерабатывающих заводов и материалы, наиболее часто применяемые для его изго- товления. Изложены особенности монтажа, прогрессивных методов ремонта и принци- пы рационального размещения оборудова- ния в общем комплексе технологических установок. Описаны пуск, нормальная экс- плуатация и остановка оборудования; рас- смотрены неполадки в его работе, причины возможных аварий, а также способы их предупреждения и устранения. Книга рассчитана на инженерно-техниче- ских работников предприятий нефтеперера- батывающей, нефтехимической и химиче- ской промышленности. В случае отсутствия книги в магазинах книготоргов заказ можно направить по адресу: Москва, К-50, ул. Медведева, д. 1, отдел «Книга — почтой» магазина № 8 «Техническая книга», da-' казанная книга будет выслана наложенным платежом.
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ Стр. Строка Следует читать 17 4—7 сверху Для поддержания уровня в емкости исполь- зуются регуляторы 139 11 сверху запасных частей» материал для набивки саль- ников и Заказ № 1495