Главная | Обратная связь

История развития отечественного химического машиностроения,его задачи и перспективы развития.

Химическое машиностроение как отрасль промышленности в Рос­сии практически не существовала. Первая мировая война и интервенция после революции подорвали и без того отсталую промышленность в стране. Только в 1928 году появились все предпосылки для решения вопроса об организации новой отрасли как химического машиностроения. В 1930 году организационно создается новая отрасль «Всесоюзное объединение химического и сахарного машиностроения'' позднее переименованное в "Химмаштрест". В объединение вошли 9 машиностроительных заводовтакие как: ин.М.В.Фрунзе(г.Суммы), Большевик (г.Киев), Прогресс (г.Бердичев) и др. В 1937 году "Химмаштрест" был преобразован в "Гавхиммаш", что явилось шагом вперед в более глубокую специализацию отрасли.

Задачей вновь созданной отрасли химического машиностроения было освободить химическую промышленность от необходимости импортироватъ оборудование. В 1940 году ввоз химического обору­дования уже составлял незначительный процент.

В 30-е годы появились первые дипломированные специалисты по химическому машиностроению. Их выпускала кафедра химического машиностроения Московский химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева, которая быстро выросла в механический факультет, преобразованный в 1931 году в МИХМ (Московский институт химического машиностроения).

Нападение на нашу страну фашистской Германии прервало быст­рое развитие химического машиностроения в нашей стране. После вой­ны развитие таких отраслей как химическая, нефтехимическая, пищевая и др. потребовало мощного технического более современного оборудования химического и пищевого машинострuения.

В Советском Союзе химическое машиностроение в самостоятельную отрасль оформилась в 1965 году, когда было создано специализированное Министерство химического и нефтеного машиностроения. Большинство заводов отрасли было полностью или частично реконструировано и технически перевооружено.

Химическое и нефтяное машиностроение распологало в эти годы сетью крупных предприятий и ПО, способных квалифицированно изготовить любой аппарат или машину для химического и пищевого производств. Не будет преувеличением сказать, что химическое и нефтяное машиностроение определяет НТП во многих отраслях народного хозяйства.Основными потребителями технического оборудования, выпускаемого Министерством химического и нефтяного машиностроения являются такие отрасли , как химическая, нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, микробиологическая, целлюлозно-бумажная, газовая и энергетическая промышленность, черная и цветная металлургия, пищевая промышленность и сельское хозяйство.

Номенклатура выпускаемого оборудования превышает десятки тысяч типоразмеров. Для различных отраслей выпускается такое оборудование как: экстракторы, объемом 900 м³; карусельные и лен­точные со сходящим полотном фильтры с поверхностью фильтрации соответственно 100 и 20 м²; осадительные и фильтрующие центрифуги для химической промышленности с диаметром ротора 630 и 2200 мм; аппараты для гидролиза на 50, 80,160 м³ из титанового сплава АТ-3; сепараторы производительностью 100 м³/ч; инерцион­ная центрифуга непрерывного действия ФПИ-132 1К-01 производительностью 20 т/ч; автоматизированнная подвесная центрифуга ФПН 132 1Л-01 с программным управлением для сахарной промъrшленнос­ти с загрузкой ротора 1250 кг за цикл; линии по производству пеницилина, инсулина, синтетических гормонов, аммиака, аммофоса, термической фосфорной кислоты.

Основным фактором ускорения экономического развития народ­ного хозяйства является научно-технический прогресс, обеспечиваю­щий интенсификфцию общественного производства, создания принципиально нового оборудования и передовой экологически чистой технологии.

Интенсификация производстваодства - это не только увеличение вы­пускаемой продукции, но и экономия сырья и материалов, снижение материалоемкости продукции, повышение ее качества.

Проиллюстрируем на примерах, что конкретно понимается под принципиально новым оборудованием.

Хлебом химической промышленности называют серную кислоту. Ее производство включает , как одну из наиболее тяжелых стадий, окисление SO₂ в SO₃. Обычно здесь применяют различного ро­да катализаторы, высокое давление и т. д. Этот тяжелый процесс интенсифицируется во много раз при использовании озонаторов специализации Держинскго филиала Ленниихиммаша. Создания технологического процесса и оборудования для получения серной кислоты на основе озонаторов и является одной из тем перспективного направления.

Способы концентрнрования растворов(вывпаривания, ректификация, фильтрование и др.) с увеличением еденичной мощности оборудования начинают входить в противоречие с самой основной применяемого метода. Так, например, в выпарных установках с принудительной циркуляцией раствора соотношение между исходным и циркулирующим раствором находится в пределах 1:50 - 1:150. При создании установок большой единичной мощности возникает необходимость в создании циркуляционных насосов 70-100 тысяч м³/ч, специального электрооборудования для них и т.д.

В то же время развитие мембранной техники и технологии поз­воляет задачи концентрирования решать совершенно иначе. Оказывает­ся возможным путем мембранного разделения сконцентрировать сла­бые растворы, получить чистый растворитель, который возввращается, в технологический цикл, а значительно уменьшенное количество уже сконцентрированного раствора подвергнуть упариванию до сухого остатка.

Аналогичным образом могут быть решены задачи ректификации с получением чистых продyктов.

Экономическая целесообразность такого типа установок обуславливается следущими затратами на 1 кг (данные для воды):

выпаривание 650 ккал;

кристаллизация 80 ккал;

мембранное разделение 14 ккал.

 

1.2 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ МАШИН И АППАРАТОВ

Слово "конструировать" происходит от латинского, что в пе­реводе с латынского означает- создавать, строить, сооружать. Инженер, приступая к конструированию оборудования, должен знать предявляемые к нему эксплуатационные, экономические и социальные требо­вания, которые изучаются применительно к условиям производства, проектирования и окружающей среды.

Проектирование вообще и химических производств в частности выделилось в самостоятельную отрасль инженерного труда в сороковые - пятидесятые годы прошлого столетия. Это явилось свидетельством значительного увелииения объема проектных работ. Основной целью проекта является разработка документации, необходимой для сооружения промышленного объекта с наилучшими технико-экономическими показателями при соблюдении санитарно-гигиенических условий труда.

При проектировании химических производств ведущая роль принадлежит инженеру-технологу и инженеру-механику. Инженер-тех­нолог разрабатывает технологическую схему производства, а инже­нер-механик подбирает типовые и разрабатывает нетиповое обору­дование. Аппараты и мaшины химических производств предназначаются для осуществльния в них какого-либо, одного или нескольких химических, физических или физико-химических процессов ( испарение, конденсация, кристализация, выпарка, аб - адсорбция, измельчение, сушка и др.).

В большинстве случаев оборудование называется по протекающему в нем технологическому процессу: реактор, кристаллизатор, сушилка, мельница, смеситель и т.д. Перерабатываемые в машинах и аппаратах вещества могут быть в различном агрегатном состоянии и различной химической активности (по оношению к конструкционным материалам - от инертных до агрессивных, для обслуживающего персонала - от безвредных до токсичных и в эксплуатации - от безопасных до взрыво -пожаро-опасных).

Кроме того технологические процессы протекают в оборудовании при весьма разнообразных условиях. Одни аппараты работают при температуре- 250˚С, другие - при температуре 900˚С и выше. Наряду с атмосферным давлением, большое колличество аппаратов должно работать при избыточном давлении до 300МПа и выше, либо при глубоком вакууме -остаточное давление 10^-2 Па. Характер работы оборудования может быть непрерывный и переодический.

Несмотря на сложность протекающих процессов в аппаратах конструирование химического оборудования необходимо производить с максимальным использованием стандартизованых и нормализованных узлов и деталей.

Отдельные элементы оборудования должны быть технологически­ми в изготовлении, удобными в сборке, разборке, эксплуатации, транспортабельными и ремонтноспособными. Применение фланцевых, резьбовых и других разъемных соединений в аппаратах по возможности следует избегать, поскольку они сложнее, дороже в изготов­лении и менее надежные в эксплуатации, чем неразъемные (сварные, паяные). Крышки, люкию, лючки другие узлы с разъемными соединениями долж­ны предусматриваться в аппаратах только в тех случаях, когда это связано с технологическим процессом или специфическими условиями эксплуатации аппарата.

Касаясь общей тенденции в отношении конструирования химических аппаратов с точки зрения проводимых процессов, можно сделать следующие выводы:

1.Аппараты непрерывного действия болеепрогрессивны, чем аппараты периодического действия.

2. Аппараты для обработки жидких и газообразных средств более компактны и эффективны, чем аппараты для обработки кусковых материалов. Гораздо легче ооеспечить массообмен, теплооомен между жидкостью, паром или газом, чем междуними и кусковыми материалами.

3. Аппараты с подвижным слоем зернистых материалов эффективнее аппаратов с неподвижным или механически перемешиваемым слоем.

4. Аппараты, действующие по принципу полного вытеснения, болеe прогрессивны, чем аппараты, действующие по принципу полного смешения, потому что перемешивание снижает движущую силу процесса и не может обеспечить оптимальное время пребывания для всех частиц материала.

5. Аппараты, в которых достигаются высокие скорости обрабатываеммых веществ и работающие в предельных гидравлических режимах, более эффективны, чем аппараты, работающие в умеренных режимах.

 

1.3 ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Во всех отраслях промышленности установлены следующие стадии разработки конструкторской документации: 1) технического задания литера ТЗ; 2) технического предложения литера П; 3) эскизный проект литера Э ; 4) технического проекта литера ТП; 5) рабочего проекта или рабочая документация литера О, О₁ О₂, О₃ и т.д. (опытные партии или установочные серии после корректировки).

Часто стадии разработки технического проекта и рабочей документации объединяют в одну. Все перечисленные стадии подготовки технической документации являются результатом выполнения определённых этапов проектирования.

В пределах этих стадий в каждой конструкторской организации устанавливается свой порядок работы в зависимости от вида создаваемых машин и аппаратов и сложившихся навыков (традиций) конструкторов. Но основное направление работ во всех КБ (конструкторское бюро) примерно одинаково на всех стадиях проектирования. Рассмотрим более подробно стадии проектирования технологического оборудования.

Техническое задание. Исполнитель (разработчик проекта) по исходным данным, полученным от заказчика, устанавливает назначение проектируемого изделия и предъявляемые к нему требования, разрабатывает техническое задание, включающее показатели качества изделия, согласует задание с заказчиком и утверждает в вышестоящей организации.

Техническое предложение. Исполнитель подбирает и изучает необходимый информационный материал, обосновывает техническую и технико-экономическую целесообразность создания различных вариантов изделия с учетом имеющегося опыта и патентных материалов, разрабатывает техническое предложение с присвоением литеры «П», рассматривает и утверждает техническое предложение.

Эскизный проект. Исполнитель разрабатывает конструкторскую документацию, содержащую принципиальные конструкторские решения, поясняющую устройство и принцип работы изделия, основные его параметры, выполняет важнейшие схемы, чертежи общего вида, ответственных сборочных едениц, наиболее важных деталей, изготавливает и испытывает макеты, рассматривает и утверждает эскизный проект.

Технический проект- это совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемго изделия, и исходные данные для разработки рабочей конструкторской документации. При разработке тахнического проекта исполнитель выполняет следующие работы:

создаёт конструктивные решения изделия и его составных частей, в том числе, при необходимости, разрабатывает чертежи сборочных едениц и деталей;

выполняет все необходимые расчёты, в том числе, подтверждающие технико экономические показатели, установленные техническим заданием;

выполняет все неоюходимые схемы (гидравлическую, кинематическую, технологическую, электрическую и др.);

разрабатывает и обосновывает технические решения, обеспечивающие установленные техническим заданием показатели надёжности;

анализирует технологичность конструкции изделия с учётом требований нормативно-технической документации,действующей на предприятии-изготовителе; выявляет потребность в новом технологическом оборудовании для изготовлении изделия;

оценивает изделие с точки зрения его соответствия промышленной экологии, эргономики, технической эстетики, транспортабельности, хранения,а также монтажа изделия на месте его использования;

оценивает эксплатационные данные изделия (взаимозаменяемость, удобство обслужевания, ремонтопригодность, устойчивость к воздействию внешней среды, возможность быстрого устранения отказов, контроля качества работы, обеспеченность контроля технического состояния и тд.);

обеспечивает указанный в техническом задании уровень стандартизации и унификации изделия;

проверяет патентную чистоту и конкурентноспособность изделия, оформляет патенты на изобретение;

выявляет номенклатуру покупных изделий;

оценивает технический уровень и качество изделия;

проверяет соответствие принятых решений требованиям техники безопасности и производственной санитарии.

При разработке технического проэкта возможно также изготовление и испытание макетов. Технической документации присваивают литеру «Т»; рассматривают технический проект и утверждают.

Рабочий проект. Разработка рабочей документации осущесвляется для опытного образца или опытной партии изделия, предназначенные для испытания. Конструктор (исполнитель) разрабатывает техническую документацию, необходимую для изготовления всех деталей и для сборки машины (рабочие чертежи деталей, спецификации разрабатываемого оборудования), корректирует документы по результатам изготовления и заводских испытаний. Конструкторской документации присваивают литеру «О». На этой стадии проводят государственные, межведомственные, приёмочные и другие испытания оборудования. При корректировке документов по результатам испытаний им присваевают литеру «О1», а при последующих испытаний опытного образца и соответствующих корректировках документов им присваевают литеру соответственно «О2», «О3» и т.д.

После изготовления и испытания установочной серии изделий исполнитель коректирует конструкторские документы по результатам изготовления, испытания и оснащения технологических процессов основных частей изделия с присвоением документам литеры «А». Для установившегося серийного или массового призводства исполнитель корректирует документы по результатам изготовления головной (контрольной) серии с присвоением литеры «Б» документам, окончательно отработанным и проверенным в производстве при изготовлении изделия по зафексированному и полностью оснащённому технологическому прцессу.

Конструкторским документам для индивидуального производства, предназначенным для разового изготовления одного или нескольких изделий, присваивают литеру «И».