Проектирование процесса

Эта статья о проектировании процессов в химической технологии. Информацию о проектировании процессов в контексте управления см. в разделе «Бизнес-процесс» .

В химической технологии проектирование процесса — это выбор и последовательность операций для желаемого физического и/или химического преобразования материалов. Проектирование процессов занимает центральное место в химической инженерии, и его можно считать вершиной этой области, объединяющей все ее компоненты.

Технологическое проектирование может представлять собой проектирование новых объектов или модификацию или расширение существующих объектов. Проектирование начинается на концептуальном уровне и в конечном итоге заканчивается в виде планов изготовления и строительства.

Проектирование процессов отличается от проектирования оборудования, которое по духу ближе к проектированию единичных операций. Процессы часто включают в себя множество единичных операций .

Документация

Документы по проектированию процессов служат для определения проекта и гарантируют, что компоненты проекта сочетаются друг с другом. Они полезны для передачи идей и планов другим инженерам, участвующим в проектировании, внешним регулирующим органам, поставщикам оборудования и строительным подрядчикам.

Документы по технологическому проектированию в порядке возрастания детализации включают в себя:

• Блок-схемы потоков (BFD): очень простые диаграммы, состоящие из прямоугольников и линий, обозначающих основные потоки материалов или энергии.
• Диаграммы технологических процессов (PFD): обычно более сложные диаграммы основных операций агрегата, а также поточных линий. Обычно они включают материальный баланс, а иногда и энергетический баланс, показывающий типичные или расчетные расходы, составы потоков, а также давление и температуру потока и оборудования. Это ключевой документ при проектировании процесса.
• Схемы трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID): диаграммы, показывающие каждый трубопровод с указанием класса трубопровода (углеродистая сталь или нержавеющая сталь) и размера трубы (диаметра). На них также показана арматура, расположение приборов и управления технологическим процессом . схемы
• Спецификации : Письменные требования к проектированию всех основных элементов оборудования.

Разработчики процессов обычно пишут инструкции по запуску, эксплуатации и остановке процесса. Они также часто разрабатывают планы аварий и прогнозы воздействия технологических процессов на окружающую среду.

Документы сохраняются после строительства технологического объекта для доступа к ним эксплуатационному персоналу. Документы также полезны, когда планируются модификации объекта.

Основным методом разработки технологических документов является составление технологических схем .

Рекомендации по проектированию

При проектировании любой химической технологической установки необходимо учитывать несколько соображений. Концептуализация и рассмотрение проекта могут начаться после того, как будут определены чистота продукта, выходы и производительность.

Цели , которые дизайн может стремиться включать:

• Пропускная способность
• Выход процесса
• Чистота продукта

Ограничения включают в себя:

• Капитальные затраты: сумма бюджета или инвестиций для создания сквозного процесса.
• Свободная площадь: площадь земельного участка под строительство завода.
• Проблемы безопасности : рассмотрение анализа риска промышленных аварий или опасных химических веществ.
• Воздействие на окружающую среду и прогнозируемые сбросы и выбросы
• Производство/переработка отходов: управляйте отходами, образующимися как побочный продукт процесса, чтобы не нанести вред окружающей среде.
• Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание: представляют собой переменные затраты на эксплуатацию установки.

Другие факторы, которые могут учитывать дизайнеры:

• Надежность
• Резервирование
• Гибкость
• Ожидаемая изменчивость исходного сырья и допустимая изменчивость продукта.

Источники проектной информации

Дизайнеры обычно не начинают с нуля, особенно для сложных проектов. Часто у инженеров имеются данные пилотной установки или данные полномасштабных действующих объектов. Другие источники информации включают собственные критерии проектирования, предоставленные лицензиарами процесса, опубликованные научные данные, лабораторные эксперименты, а также поставщики сырья и коммунальных услуг.

Процесс проектирования

Проектирование начинается с синтеза процессов – выбора технологии и сочетания промышленных агрегатов для достижения целей. Более детальное проектирование продолжается по мере того, как другие инженеры и заинтересованные стороны подписывают контракты на каждом этапе: от концептуального до детального проектирования.

Программное обеспечение для моделирования часто используется инженерами-конструкторами. Моделирование может выявить слабые места в проектах и ​​позволить инженерам выбрать лучшие альтернативы. Однако при разработке процесса инженеры по-прежнему полагаются на эвристику, интуицию и опыт. Человеческое творчество является элементом сложных проектов.

См. также

• Инженер-химик
• Химический завод
• Химический процесс
• Интеграция процессов
• Моделирование процессов
• Моделирование химических процессов
• Экологическая инженерия
• Промышленный процесс
• Список симуляторов химических процессов
• Технологическое проектирование
• Безопасность процесса
• Единичный процесс

Рекомендуемые книги по химической технологии

• Синнотт и Таулер (2009). Химическое инженерное проектирование: принципы, практика и экономика проектирования предприятий и процессов (5-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0750685511 .
• Ульмана (2004). Химическая инженерия и проектирование предприятий . Вайли-ВЧ. ISBN  978-3-527-31111-8 .
• Моран, Шон (2015). Прикладное руководство по проектированию процессов и предприятий (1-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0128002421 .
• Моран, Шон (2016). План технологического завода (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0128033555 .
• Питер, Фрэнк (2008). Проектирование технологического завода . Уайли. ISBN  9783527313136 .
• Кистер, Генри З. (1992). Проектирование дистилляции (1-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN  0-07-034909-6 .
• Перри, Роберт Х. и Грин, Дон В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (6-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN  0-07-049479-7 .
• Бёрд, Р.Б. , Стюарт, М.Е. и Лайтфут, EN (август 2001 г.). Транспортные явления (второе изд.). Джон Уайли и сыновья. ISBN  0-471-41077-2 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Маккейб В., Смит Дж. и Харриотт П. (2004). Единичные операции химического машиностроения (7-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN  0-07-284823-5 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Сидер, Дж. Д. и Хенли, Эрнест Дж. (1998). Принципы процесса разделения . Нью-Йорк: Уайли. ISBN  0-471-58626-9 .
• Чопеи, Николас П. (2004). Справочник по химико-технологическим расчетам (3-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN  0-07-136262-2 .
• Химмельбау, Дэвид М. (1996). Основные принципы и расчеты в химической технологии (6-е изд.). Прентис-Холл. ISBN  0-13-305798-4 .
• Редакторы: Жаклин И. Крошвиц и Арза Зайдель (2004 г.). Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера (5-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN  0-471-48810-0 . {{cite book}}: |author= имеет общее имя ( справка )
• Кинг, CJ (1980). Процессы разделения (2-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN  0-07-034612-7 .
• Петерс, М.С. и Тиммерхаус К.Д. (1991). Проектирование предприятий и экономика для инженеров-химиков (4-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN  0-07-100871-3 .
• Дж. М. Смит, Х. К. Ван Несс и М. М. Эботт (2001). Введение в термодинамику химической технологии (6-е изд.). МакГроу Хилл. ISBN  0-07-240296-2 .

Внешние ссылки

• Открытый учебник по проектированию химических процессов (Северо-Западный университет, автор: Фэнци Ю )

• Общая основа синтеза, интеграции и интенсификации процессов (OSTI / Техасский университет A&M)