Основы проектирования химических установок : содержание и оформление курсового проекта и выпускной квалификационной работы бакалавра

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

Ю. И. Нейн, Н. П. Бельская

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Содержание и оформление курсового проекта 
и выпускной квалификационной работы бакалавра

Учебное пособие

Рекомендовано
методическим советом Уральского федерального университета
в качестве учебного пособия для студентов вуза,
обучающихся по направлению подготовки
18.03.01 «Химическая технология»

© Уральский федеральный университет, 2019

Р е ц е н з е н т ы:
А. В. Ко к ш а р о в, кандидат химических наук, капитан внутренней службы
(Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России);
Е. М. К а ш и н а, начальник центральной заводской лаборатории
ПАО «Уральский завод резиновых технических изделий»

Н ау ч н ы й  р е д а к т о р
кандидат химических наук, доцент М. Ф. Ко с т е р и н а
(Уральский федеральный университет)

УДК 66.02(07)
ББК 35
 
Н461

Нейн, Ю. И.
Основы проектирования химических установок : Содержание 
и оформление курсового проекта и выпускной квалификационной работы бакалавра : учеб. пособие / Ю. И. Нейн, Н. П. Бельская ; [науч. ред. 
М. Ф. Костерина] ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, 
Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 124 с.

ISBN 978-5-7996-2552-8

В учебном пособии изложены основные сведения, необходимые студентам для выполнения курсового и дипломного проектов химических установок: возможные варианты 
проектов, их структура и содержание; справочный и нормативный материал по промышленному проектированию; рекомендации по выбору основного и вспомогательного 
технологического оборудования.
Для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению «Химическая технология».

Н461

УДК 66.02(07)
ББК 35

ISBN 978-5-7996-2552-8

Предисловие ............................................................................................................................ 4

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ......... 5

2. ЭТАПЫ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ .............................. 9
 
2.1. Подготовительный этап ............................................................................................. 9
 
2.2. Производственная и преддипломная практика ...................................................... 10
 
2.3. Выполнение курсового и дипломного проектов .................................................... 12
 
2.4. Защита проектов ....................................................................................................... 12

3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО 
И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТОВ .......................................................................................... 15
 
3.1. Структура и объем проектов .................................................................................... 15
 
3.2. Оформление текстовых материалов ....................................................................... 16
 
3.3. Библиографические ссылки: правила составления ............................................... 22
 
3.4. Оформление графических материалов ................................................................... 25

4. СТРУКТУРА ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО 
ПРОЕКТОВ ........................................................................................................................... 27
 
4.1. Пояснительная записка курсового проекта ............................................................ 27
 
4.2. Пояснительная записка дипломного проекта ........................................................ 28

5. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗДЕЛОВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ 
КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТОВ ................................................................. 32
 
5.1. Технологические курсовой и дипломный проекты ............................................... 32
 
5.2. Научно-исследовательский дипломный проект .................................................... 38

6. ОСНОВНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ЕГО ВЫБОР ................. 49
 
6.1. Виды технологического оборудования ................................................................... 49
 
6.2. Общие направления в проектировании химического оборудования ................... 51
 
6.3. Краткие сведения о материалах и защитных покрытиях для изготовления 
 
химических аппаратов и машин ..................................................................................... 54
 
6.4. Выбор основного и вспомогательного технологического оборудования ............ 59

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК ................................................................ 67

ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................................................... 69

Оглавление

Предисловие

Выполнение курсового и дипломного проектов, в основу которых положены 
технологические и технико-экономические расчеты, рассмотрение вопросов механизации, роботизации и автоматизации участков производства, охраны окружающей 
среды, — важный этап в формировании технолога современных химических предприятий.
Основной целью данного учебного пособия является оказание помощи химикамтехнологам на завершающем этапе проектирования — при оформлении текстовых 
и графических документов курсового и дипломного проектов.
Учебное пособие содержит сведения о возможных вариантах курсового и дипломного проектов, их структуре и содержании, справочный и нормативный материал 
по промышленному проектированию, рекомендации по выбору основного и вспомогательного технологического оборудования.
Общие требования к содержанию и оформлению курсового и дипломного проектов регламентируются ГОСТ 7.32–2001 «Отчет о научно-исследовательской работе. 
Структура и правила оформления» (М. : Стандартинформ, 2006), основой которого 
являются общероссийские стандарты и нормативные акты, устанавливающие требования ко всем видам проектной и научно-технической документации. Поэтому 
данное учебное пособие составлено на основе указанного стандарта, но с учетом 
специфики проектирования химико-технологических производств, а также включает 
необходимые разъяснения и большое количество примеров.
Приведенные в пособии краткие сведения по выбору материалов и защитных 
покрытий для изготовления химических аппаратов, рекомендации по выбору основного и вспомогательного технологического оборудования должны помочь студентам разработать принципиальную технологическую схему производства, создание 
которой является важнейшей частью проекта. Грамотное составление такой схемы 
как основа успешной эксплуатации проектируемой установки необходимо для всех 
технологических и экономических расчетов, выполняемых при курсовом и дипломном проектировании.
Подготовка технологов связана с обучением студентов методам проектирования 
и составлению необходимых документов, являясь основным звеном подготовки технологов для предприятий химической промышленности. И первые практические навыки 
в проектировании студенты приобретают именно в процессе курсового и дипломного 
проектирования, поэтому задача пособия состоит в помощи студентам в написании 
пояснительной записки.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 
О ПРОЕКТИРОВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Развитие любого производства, и в частности химического, осуществляется 
в двух основных формах: экстенсивной и интенсивной. 
Первая форма связана главным образом с количественным ростом предприятий, созданием новых производственных мощностей, увеличением числа 
работающих. 
Вторая форма предполагает прежде всего более эффективное использование 
и совершенствование имеющегося потенциала, повышение качества работы 
и выпускаемой продукции за счет использования новейших достижений научно-технического прогресса, совершенствования организации и управления, 
повышения уровня образования и квалификации работающих, их инициативы, 
а также за счет роста производительности труда [1].
Качеством проектов определяется технический уровень химических предприятий. Поэтому при проектировании химических производств должны закладываться наиболее прогрессивные технические решения, дающие наивысший 
экономический и социальный эффект и тем самым существенно влияющие 
на ускорение научно-технического прогресса, которое предопределяет переход 
к принципиально новым технологическим процессам и системам, использование 
последних технических достижений, внедрение средств автоматизации на всех 
стадиях производственных процессов.
При проектировании соблюдаются федеральные и ведомственные нормы 
и правила, технические условия и нормативы применительно к конкретным 
химическим производствам.
В настоящее время большое внимание уделяется повышению качества, расширению ассортимента и увеличению выпуска минеральных удобрений и средств 
защиты растений, мономеров и прогрессивных пластических масс, химических 
волокон и ряда других важных химических продуктов и материалов. При этом 
рост производства осуществляется за счет не только проектирования новых 
химических заводов, но и расширения производств (ввода дополнительных 
мощностей), а также за счет реконструкции действующих производств, которая 
предполагает установку нового современного оборудования или модернизацию 
существующих машин и аппаратов.
Таким образом, основными направлениями в проектировании являются:
— проектирование нового предприятия;
— расширение существующего предприятия;
— техническое перевооружение действующего предприятия;
— реконструкция действующего предприятия, цеха или участка.

Как при разработке новых производств, так и при расширении и реконструкции действующих должна использоваться самая прогрессивная технология 
и новейшая конкурентоспособная техника, предусматриваться автоматизация, 
механизация и роботизация производства и должны учитываться вопросы экологии и охраны окружающей среды.
В перспективе предстоит проектирование промышленных предприятий 
с полной утилизацией отходов, т. е. с безотходной технологией и водооборотом.
Проектирование нового предприятия — это полное сооружение нового 
предприятия (и последующих его очередей). Этот путь позволяет достигать 
максимальных результатов собственно в производстве, однако имеет много экономических и экологических недостатков, в их числе главные:
— максимальный объем проектно-изыскательских и строительно-монтажных 
работ;
— наибольшая стоимость и сроки строительства, пуска и освоения объекта;
— большое воздействие на социально-демографическую ситуацию региона, поскольку, как правило, требуется привлекать новые трудовые ресурсы, что, 
в свою очередь, создает дополнительные урбанистические (необходимость нового 
жилищного строительства) и дорожно-транспортные проблемы (необходимо организовывать доставку большого количества работающих с учетом имеющегося 
общественного транспорта);
— максимальное негативное техногенное воздействие на окружающую среду 
(освоение новых территорий и акваторий).
К новому строительству следует прибегать, по существу, лишь в следующих 
ситуациях:
— Необходимая новая продукция не может быть произведена на действующих предприятиях даже после их реконструкции.
— Создание новых современных предприятий на существующих или новых 
площадках и промзонах необходимо взамен ликвидируемых устаревших объектов, 
дальнейшая эксплуатация которых признана нецелесообразной по экономическим 
или экологическим причинам (в частности, это ситуация с перемещением промзон 
из исторических центров крупных городов).
— Соответствующие производства необходимы в интересах национальной 
безопасности.
Расширение существующего предприятия — это строительство новых 
производственных комплексов на территории действующих предприятий. Его 
осуществляют для увеличения мощности действующего предприятия с одновременным улучшением технико-экономических показателей, которые не могут 
быть достигнуты путем реконструкции или технического перевооружения.
При расширении действующего предприятия осуществляется строительство:
— последующих его очередей (дублирующих существующие и создающих 
условия для их реконструкции);

— дополнительных производств, новых цехов (или расширение действующих 
цехов) основного производственного назначения;
— новых объектов вспомогательного и обслуживающего назначения;
— опытных производств, исследовательских и испытательных центров. 
Важнейшими направлениями современной технической политики являются 
техническое перевооружение и реконструкция действующих производств.
Техническое перевооружение заключается в замене отдельных производственных установок или оборудования (технических единиц) на иное:
— идентичное по конструкции, но физически новое, неизношенное; 
— аналогичное по конструкции, но изготовленное из более качественных 
материалов;
— более совершенное по конструкции.
Под техническим перевооружением следует понимать такое обновление 
производства, при котором действующее производство оснащается новейшей 
техникой, создающей предпосылки для существенного повышения производительности труда, качества, надежности и долговечности продукции. 
Техническое перевооружение не затрагивает системно технических и технологических основ производства: лишь изменяются конкретные позиции оборудования или отдельные технологические решения. 
Реконструкция действующего предприятия предполагает такие изменения, которые ведут к переустройству всего цеха, установки или значительной 
их части. Реконструкция позволяет наращивать производственные мощности, 
используя резерв предприятия без строительства новых производственных 
площадей. Реконструкция состоит в полном или частичном переоборудовании производства на базе новой техники и технологии, но без строительства 
новых или расширения действующих цехов основного производственного 
назначения [1]. 
При реконструкции химических установок большое значение имеет модернизация оборудования, так как она повышает экономическую эффективность 
существующего оборудования и значительно сокращает сроки проведения реконструкции. 
Под модернизацией следует понимать конструктивные и технологические 
мероприятия по замене отдельных устаревших или недостаточно надежных 
деталей и их соединений в аппаратах и машинах с целью доведения эксплуатируемого оборудования до уровня современных моделей, выпускаемых машиностроительными заводами.
Модернизация повышает технические и эксплуатационные качества оборудования, т. е. делает его более надежным в работе, увеличивает его срок 
службы и упрощает обслуживание. Главная задача модернизации химического 
оборудования — создание условий для последующей комплексной механизации 
и автоматизации технологических процессов.

Основные направления модернизации:
— повышение производительности аппаратов или машин;
— расширение технологических возможностей оборудования (расширение 
ассортимента) и повышение качества продукции или изделий;
— увеличение эксплуатационной надежности аппаратов и машин и срока их 
службы;
— увеличение межремонтного пробега оборудования, уменьшение длительности ремонта и его стоимости;
— уменьшение массы, металлоемкости, энергоемкости и стоимости оборудования;
— улучшение условий труда обслуживающего персонала и техники безопасности, а также повышение производительности труда рабочих;
— исключение или переработка выбросов и вредных стоков.
Модернизацию, как правило, проводят комплексно, охватывая ряд основных 
направлений, обеспечивающих наибольший экономический эффект. В тех случаях, когда значительная часть производственных фондов устарела и чрезмерно 
расширилась сфера капитального ремонта, целесообразно осуществление не модернизации оборудования, а технического перевооружения предприятия. 
Как показывает опыт, капитальные вложения (инвестиции), направленные 
на техперевооружение, реконструкцию и расширение производства, окупаются 
примерно вдвое быстрее, чем при новом строительстве.

2. ЭТАПЫ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовой проект — это учебная работа, целью которой является закрепление 
знаний по курсам «Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза», «Основы химической технологии полимеров», «Химическая 
технология органических веществ» и другим специальным курсам. В процессе 
выполнения курсового проекта отрабатываются навыки проектирования производства химических веществ с учетом современных требований к технологическим схемам и обеспечению техники безопасности при выполнении всех 
работ, а также с учетом соблюдения экологических норм. При этом выявляются 
степень подготовки студента к самостоятельной работе и творческий потенциал 
будущего дипломника. 
Дипломный проект является самостоятельной выпускной квалификационной 
работой (ВКР), на основании которой Государственная аттестационная комиссия 
решает вопрос о присвоении учащемуся квалификации бакалавра. Дипломное 
проектирование должно быть увязано с реальными требованиями и потребностями современных химических производств.
Этапы курсового проектирования:
— подготовительный;
— производственная практика;
— выполнение курсового проекта;
— защита курсового проекта.
Этапы дипломного проектирования:
— подготовительный;
— преддипломная практика;
— выполнение дипломного проекта;
— защита дипломного проекта.

2.1. Подготовительный этап

Целью подготовительного этапа является решение организационных вопросов: разработка тематики курсового или дипломного проекта, назначение 
и утверждение руководителей и консультантов, проведение организационных 
собраний в академических группах, выдача студентам заданий, составление 
плана-графика работы.

2.2. Производственная и преддипломная практика

Производственная практика предназначена для закрепления и углубления 
знаний, полученных в процессе обучения как по общеинженерным, так и по 
специальным дисциплинам, а также для подготовки будущих бакалавров к практической инженерной деятельности на производстве.
Задачами производственной практики являются подготовка студентов к курсовому проектированию по спецкурсу «Основы поектирования и оборудование 
предприятий основного органического синтеза», а также сбор необходимых для 
этого данных. Перед началом практики студент получает индивидуальное задание.
За время прохождения производственной практики студенты должны ознакомиться с технологическим оформлением важнейших процессов производства 
веществ (красителей и полупродуктов, мономеров и полимеров, эластомеров 
и резино-технических изделий, лекарственных препаратов и антибиотиков, пищевых продуктов и др.). 
Преддипломная практика является завершением подготовки будущего 
специалиста к самостоятельной инженерной деятельности.
Основной целью преддипломной практики на заводе или в научно-исследовательском подразделении является приобретение студентом производственных 
навыков самостоятельной работы, сбор данных для выполнения выпускной 
квалификационной работы (проекта).
В ходе производственной и преддипломной практики студенты должны научиться анализировать и критически осмысливать существующую технологию, 
выявлять ее недостатки с целью их устранения. На основе проведенного анализа 
необходимо наметить пути совершенствования действующей технологии и ликвидации «узких мест» производства и для этого следует изучить:
— результаты работы цеховой и центральной заводской лабораторий данного 
предприятия, отраслевых институтов по вопросам производства конкретного 
продукта;
— последние достижения в области создания безотходных технологических 
процессов, применения новой техники и научной организации труда;
— пути интенсификации, механизации и автоматизации технологических 
процессов; 
— сырье, базы его получения, условия хранения, способы транспортировки 
и дозировки, методы проверки сырья на соответствие НТД, ресурсы сырья, возможности расширения производства, а также замены отдельных видов сырья;
— технологическое оформление физико-химических процессов, применяемых на производствах.
Необходимо также собрать: 
— данные для расчета материального и теплового балансов, для технологических расчетов в соответствии с методическими указаниями (расходные коэффициенты реагентов и растворителей; объемы реакционных смесей; исходные