CC BY
31
УДК 004.9: 661.11: 661.715.1: 665.71
А.А. Казаков, В.Е. Трохин, А.Г. Вендило, A.M. Бессарабов
Научный центр «Малотоннажная химия», Москва, Россия
ИНФОРМАЦИОННЫЕ CALS-ПРОЕКТЫ АППАРАТУРНЫХ МОДУЛЕЙ В ТЕХНОЛОГИИ ОСОБОЙ ЧИСТОТЫ
On the basis of information CALS-technologies development of device modules of mul-tiassortment manufacturings on an example of assortment of aliphatic hydrocarbons of high purity was made. CALS-projects of production schedules of modules of adsorption clearing, chemical clearing, preliminary rectification, exact rectification and final rectification were created.
На основе информационных CALS-технологий проведена разработка аппаратурных модулей многоассортиментных производств на примере ассортимента алифатических углеводородов особой чистоты. Созданы CALS-проекты технологических регламентов модулей адсорбционной очистки, химической очистки, предварительной ректификации, точной ректификации и финишной ректификации.
Для получения химических веществ особой чистоты необходимо специализированное оборудование, позволяющее добиваться требуемого качества. Особенно перспективно в этом направлении применение аппаратурных модулей глубокой очистки. Технологическая схема строится из последовательности стандартизованных аппаратурных модулей, на каждом из которых реализуется процесс очистки от определенной группы примесей и выделение основного продукта. Выбор модулей, последовательность их использования, организация и формирование технологических потоков определяются достижением необходимого уровня качества и выбором сырья.
Например, созданная нами технология получения ассортимента алифатических углеводородов [1] базируется на 5 типовых аппаратурных модулях: адсорбции, химической очистки, предварительной ректификации, точной ректификации и финишной ректификации. Модули предварительной, точной и финишной ректификации являются выпускающими, т.е. с них производится вывод соответствующей готовой продукции. Модули адсорбционной и химической очистки не являются выпускающими. Между ними и модулями ректификации существуют технологические потоки (т.н. внутренние), с которых отбор продукции не производится.
Разработка аппаратурных модулей осуществлялась в рамках наиболее современной и перспективной системы компьютерной поддержки -CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта) [2]. В основе концепции CALS лежит комплекс единых информационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и ее корректной интерпретации.
Для разработки аппаратурных модулей на основе информационного CALS-стандарта ISO 10303 STEP была создана типовая схема (протокол применения) для постоянного технологического регламента. В основе информационной структуры лежит «Положение о технологических регламентах производства продукции на предприятиях химического комплекса» от 6 мая 2000 г.
В типовую схему CALS-проекта технологического регламента аппаратурных модулей (см. рис. 1) занесены следующие 14 основных категорий верхнего уровня: общая характеристика производств; характеристика производимой продукции; характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов; описание технологического процесса и схемы; материальный баланс; нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов; нормы образования отходов производства; контроль производства и управление технологическим процессом; возможные неполадки и способы их ликвидации; охрана окружающей среды; безопасная эксплуатация производства; перечень обязательных инструкций; чертеж технологической схемы производства; спецификация технологического оборудования.
Модуль адсорбционной очистки (см. рис. 1) предназначен для очистки продукта (алифатических углеводородов, петролейных эфиров) от ароматических углеводородов - в основном от бензола, толуола, ксилолов, этилбензола. Кроме того, модуль адсорбции может быть использован для финишной очистки от примесей кислот и воды после химической обработки, либо для предварительной ректификации (в случае необходимости).
Рис. 1. Элемент CALS-проекта модуля адсорбционной очистки
Модуль адсорбционной очистки (см. рис. 1) собирается из аппаратов и агрегатов, которые использованы для конструкции других модулей, на основании общих принципов конструирования и способов технологических приемов. Основой модуля являются две параллельные друг другу колонны (рабочая и резервная) из нержавеющей стали, заполненные цеолитом
Остальные детали изготавливаются с учетом технологической специфики при помощи обычных технологических приемов.
При конструировании модуля адсорбционной очистки, кроме технологической эффективности, по возможности, прилагались усилия выполнить требования по технологичности изготовления деталей, узлов и всей установки в целом. Выполнение этого требования связано с необходимостью легкости формирования технологической схемы, доступностью и ремонтопригодностью составляющих ее частей, возможности быстрой замены вышедших из строя частей.
Модуль химической очистки предназначен для очистки технологического сырья от примесей, имеющих большую химическую активность, чем отделяемое вещество. При очистке алифатических углеводородов модуль химической очистки можно использовать для отделения непредельных углеводородов, ароматических углеводородов, активных соединений, соединений серы, фосфора, тяжелых углеводородов. Процесс обычно ведется в две стадии: собственно химической обработки (обработка сырья химическим реактивом, в процессе которой примесь переводится в более легкоотделимую от основного вещества форму) и отмывки, в процессе которой удаляется избыток химического реактива (действующего агента) и происходит отделение продуктов реакции примесей с химическим реактивом.
Модули предварительной, точной и финишной ректификации являются выпускающими, т.е. с них производится вывод готовой продукции соответствующего ассортимента. Один из этих модулей всегда завершает любую технологическую линию (траекторию) при получении соответствующего алифатического углеводорода. Все чертежи и характеристики аппаратурных модулей занесены в соответствующие категории и подкатегории CALS-проекта технологического регламента.
Применение CALS-технологий для создания аппаратурного оформления имеет неоспоримые преимущества. В настоящее время выпуск конкурентоспособной продукции невозможен без информационной поддержки на базе компьютерных CALS-технологий, то есть с использованием единого стандартизированного информационного пространства на всех этапах жизненного цикла продукции - от проектирования до эксплуатации. Внедрение информационных CALS-технологий при разработке аппаратурных модулей производства позволяет не только повысить качество исследовательских и конструкторских работ, но и обеспечить полное компьютерное сопровождение, включающее всю необходимую документацию в электронном виде
Библиографические ссылки
1. Вендило А.Г. Гибкая CALS-технология алифатических углеводородов и петролейных эфиров реактивной квалификации / А.Г. Вендило, В.Е. Трохин, А.М. Бессарабов. - Нефтепереработка и нефтехимия, 2011, № 9. - С. 20-25. 2. Бессарабов A.M. CALS-технологии при проектировании перспективных химических производств /А.М. Бессарабов, А.Н. Афанасьев. - Химическая технология, 2002, Т. 3, № 3. - С. 26-30.
