После получения необходимых документов: формы заявки и презентации проекта - наши специалисты постараются в кратчайшие сроки рассмотреть Ваше обращение, а эксперты предложат оптимальные варианты финансирования.
Инжиниринг — это творческий инновационный процесс.
Проектирование химического завода или нового технологического процесса от идеи до экономически целесообразной материализации является сложной задачей, требующей многоэтапного решения.
Системный подход на основании практического опыта инжиниринговой команды дает возможность реализовать каждый проект максимально эффективно и обеспечить достижение целевых показателей в кратчайшие сроки.
Для обеспечения успеха проекта важно, чтобы все группы инженеров, которые работают над различными его аспектами, тесно взаимодействовали, составляя единую команду.
По этой причине проектирование и строительство химических производств обычно осуществляется «под ключ», на условиях ЕРС-контракта с единым подрядчиком.
Инжиниринг химических заводов включает следующие этапы:
• Создание концепции проекта.
• Предварительная экономическая и рыночная оценка.
• Получение и анализ информации для окончательного проекта.
• Детальная экономическая оценка и определение ключевых показателей.
• Разработка рабочего проекта для будущего завода.
• Управление закупками материалов и оборудования.
• Строительство и монтаж оборудования.
• Пусконаладочные работы и испытания.
• Контроль производства.
Необходимость строительства крупных предприятий под ключ требует от инжиниринговой компании наличия богатого опыта, профессиональной компетенции и современных методов проектирования и строительства, чтобы решать каждую из этих задач.
Нынешние реалии таковы, что большинство клиентов желают получить готовый проект под ключ, перекладывая на плечи генерального подрядчика все риски и проблемы, которые могут возникнуть в процессе реализации инвестиционного проекта.
ESFC, испанская компания, готова предложить вам полный спектр услуг, связанных с финансированием, проектированием, строительством и модернизацией химических предприятий.
Мы с партнерами участвуем в реализации промышленных, энергетических, инфраструктурных и экологических проектов во многих странах мира, включая страны ЕС, США, Латинскую Америку, Африку и Ближний Восток.
Наш профессиональный опыт и передовые европейские технологии являются залогом успеха самых амбициозных инвестиционных проектов.
Инженерное проектирование химических заводов
Общий термин «инженерное проектирование химического завода» включает все инженерные аспекты, связанные с разработкой нового производства, модернизацией или же расширением существующего предприятия.В процессе разработки инжиниринговая компания должна оценить экономические характеристики новых технологических процессов, спроектировать детали машин и оборудования для завода и продумать его компоновку.
При проектировании нового завода инжиниринговая команда должна учитывать многочисленные требования клиента, существующие правила и стандарты, экологические требования, а также рыночные факторы, влияющие на компанию-заказчика. Химическая компания представляет собой экономическую единицу по производству и сбыту химической продукции, тогда как химический завод является частью компании, специализирующейся на производстве определенной продукции с заданными свойствами.
При разработке проекта химического завода следует учитывать тип производимой продукции, расстояние до источников сырья и способы его доставки, потребность в ископаемом топливе и электрической энергии и многое другое.
Каждый производственный процесс рождается в лаборатории, где производятся базовые расчеты, однако инженерное проектирование химического завода выходит за рамки подобных расчетов в связи с необходимостью учитывать реальные условия масштабного процесса с его ограничениями.
Промышленное производство химической продукции технологически сильно отличается от производства аналогичных продуктов в лаборатории, поскольку в последнем случае обычно используются более простые, но менее эффективные методы.
На заре развития химической индустрии деятельность химического завода отличалась от деятельности лабораторий лишь небольшими модификациями или увеличением размеров используемого оборудования.
В XXI столетии любой новый химический процесс должен пройти ряд обязательных шагов, которые обеспечат максимальное улучшение указанного процесса, прежде чем он будет воплощен на практике.
Детальное изучение в лаборатории жизнеспособности химических реакций перед использованием в промышленных целях являются важным этапом, который направлен на поиск оптимальных условий и получение максимального выхода продукта.
Нередко реализация крупных проектов начинается со строительства так называемого пилотного завода, на котором может испытываться жизнеспособность производственного процесса, а производительность и потенциальные риски следует оценивать задолго до полномасштабного строительства.
Испытания на пилотных заводах позволяют разрешить практические проблемы, возникающие в производстве конкретного продукта.
Классификация химических заводов
В настоящее время химические заводы классифицируются в зависимости от типа производимой продукции и ее последующего использования:| Тип производства | Подробное описание производства |
| Основные химические производства. | Основные химические заводы работают с природным сырьем для производства простых полуфабрикатов. Например, они превращают уголь, нефть, природный газ, фосфаты, соль или целлюлозу, в широкий спектр продуктов, таких как аммиак, кислоты, смолы, топливо, удобрения, синтетические каучуки, взрывчатые вещества, растворители, лаки, химический текстиль и пластмассы др. Эти виды производств обычно находятся в местах, близких к источникам снабжения. Они требуют крупных инвестиций и развитой инфраструктуры. |
| Производство промежуточных химических продуктов. | Промежуточные продукты — это стабильные соединения, каждое из которых может служить сырьем для производства несколько конечных продуктов, но не может использоваться потребителем напрямую. В качестве примера продукта этого типа можно упомянуть винилхлорид, из которых можно производить различные пластмассы. |
| Производство чистого химического сырья. | Эти заводы производят продукты средней и высокой степени чистоты со строгими требованиями к качеству. Их продукция используется при производстве фармацевтических препаратов, лабораторных реагентов, кормовых добавок и др. |
| Конечные химические производства. | Предприятия этого типа из промежуточных продуктов создают новые продукты, которые можно использовать в других секторах. Эти продукты имеют желаемые характеристики для конечного использования, но еще не имеют надлежащего вида для их потребления. Они характеризуются довольно высокой добавленной стоимостью и подвержены значительным колебаниям спроса. |
| Производство готовой химической продукции. | Производимые на этих предприятиях готовые продукты являются конечными, то есть упакованными, маркированными, с необходимыми добавками и соответствующей концентрацией веществ для их конечного использования. |
Также химические заводы можно классифицировать по объему производства и степени дифференциации продукта, получаемого той или иной компанией (крупномасштабная и мелкомасштабная, недифференцированная или специфичная продукция).
Можно выделить четыре крупных сектора химической промышленности:
• Горное дело и металлургия. Подсекторы выделяют в зависимости от металла и минерала, с которым имеют дело предприятия. Наиболее заметными являются сталелитейный, алюминиевый и медный секторы.
• Неорганическая химия. Она включает производство кислот, оснований, оксидов, благородных газов, соединений фтора, хлора, брома, йода, серы, азота, фосфора и кремния, пероксида водорода и неметаллических галогенидов.
• Органическая химия. Предприятия этого сектора охватывают практически всю химию углерода и его производных. Подсекторы включают фармацевтическую, парфюмерную и косметическую промышленность.
• Промышленная агрохимия. Предприятия специализируются на производстве химической продукции для сельского хозяйства. Благодаря продукции сектора обеспечивается эффективное использование растительных ресурсов.
В дополнение к этим существующим областям постоянно появляются новые отрасли, связанные с производством новых материалов, химией окружающей среды и др.
Этапы проектирования предприятий химической промышленности
Все инженерные проекты в области химического машиностроения можно разделить на три типа в зависимости от их предназначения и степени использования инноваций.Во-первых, это проекты модернизации и расширения существующих химических заводов, которые обычно не требуют масштабных изменений в уже отработанных процессах.
Во-вторых, это строительство новых производственных мощностей стандартного продукта в ответ на рост рыночного спроса и обычно представляющие собой копирование отработанных технологических процессов с некоторыми изменениями.
Наконец, это может быть строительство принципиально новых химических заводов, которые производят неосвоенные ранее химические продукты и требуют трансляции многочисленных новых технологий. Очевидно, что в последнем случае заказчики предъявляют высокие требования к опыту и квалификации инжиниринговой команды, поскольку многие машины и оборудование разрабатывается с нуля на основании данных исследований.
Наша команда располагает высококвалифицированными кадрами и инновационными технологиями, которые делают возможной реализацию данного рода проектов независимо от масштаба и технической новизны.
Любые проектные работы, необходимые для разработки нового химического производственного процесса, можно разделить на два основных этапа:
• Первый этап включает разработку технологического процесса, охватывающая этапы от первоначального выбора процесса до подготовки технологической схемы, включая выбор, спецификацию и конструкцию оборудования. За этот этап отвечает группа инженеров по разработке техпроцессов, и работа должна выполняться в первую очередь инженерами-химиками.
• Второй этап включает детальное проектирование механического оборудования, проектирование сооружений и электросистем, проектирование вспомогательных узлов. Инжиниринговые компании выделяют специальные проектные группы с экспертами из различных инженерных дисциплин. На данном этапе осуществляется оценка затрат, а также закупка оборудования и материалов.
Дизайн-проект химического завода должен начинаться с четкой спецификации, определяющей продукт, мощность, сырье, процессы и местоположение.
Если проект основан на отработанном процессе и продуктах, остается только составить полную спецификацию. Для нового продукта спецификация будет разработана путем экономической оценки возможных процессов, основанной на лабораторных исследованиях, испытаниях на пилотном заводе и подробном изучении рынка продукта.
Общие этапы инженерного проектирования химического производства включают:
• Создание общей концепции.
• Разработка технологической схемы производства.
• Проектирование и подбор оборудования.
• Проведение экологического исследования.
• Мероприятия по оптимизации.
• Организация предприятия.
Разработка технологической схемы
В процессе инженерного проектирования создание технологической схемы производства упрощает решение ключевых задач, указывает последовательность операций оборудования и агрегатов в течение всего процесса, чтобы облегчить визуализацию производственных процессов и указать передачу массы и энергии на каждой стадии.Существуют качественные и количественные блок-схемы, которые показывают необходимую информацию в данном процессе. Блок-схемы должны содержать стандартные символы, которые представляют оборудование, технологические линии и условия, в которых они эксплуатируются (например, температура и давление).
Данная стадия предполагает также разработку общих требований к производственному оборудованию, которое будет использоваться на конкретном химическом производстве.
Экономические расчеты
Важным вопросом при поиске финансирования для строительства химического завода является срок окупаемости инвестиционного проекта.Чтобы ответить на данный вопрос, необходимо выполнить экономический анализ, то есть затраты на процесс должны быть объединены с затратами на сырье, рабочую силу, оборудование и другими затратами, обеспечивая точную экономическую оценку производственной операции.
Временная стоимость денег, уровень инфляции, налоги и другие факторы влияют на прибыль.
Эти аспекты обязательно должны учитываться при проведении экономических расчетов.
Оптимизация производственных процессов
Оптимизация в инжиниринге — это технический термин, который подразумевает поиск наилучшего метода для выполнения процесса, то есть достижения оптимальной точки.Здесь необходим выбор наилучшего способа выполнения любого процесса или операции из различных существующих альтернатив. Инжиниринговая команда отвечает за эту задачу, для которой нужно использовать математические методы и инновационное оборудование, позволяющие включить оптимальные результаты в конечный проект.
Оптимизация производственных процессов должна включать два важных аспекта:
• Экономическая оптимизация. Она заключается в выборе технологического процесса, операции и оборудования таким образом, чтобы общая стоимость была минимальной. При наличии нескольких вариантов оцениваются переменные операционные расходы и фиксированные расходы, связанные с капиталом.
• Технологическая оптимизация. Подавляющее большинство химических процессов требуют определенных условий, чтобы оптимизировать результаты (температура, рН, давление). Во многих случаях можно частично изменить эти условия из экономических соображений.
Таким образом, оптимальная эксплуатационная конструкция — это крайне важный шаг к разработке оптимальной с точки зрения инвестиционных затрат конструкции, требующий достижения индивидуального баланса между различными переменными.
Разработка компоновки химического завода
Компоновка представляет собой физическую организацию промышленных элементов таким образом, чтобы они составляли целостную производительную систему, способную достигать поставленных целей наиболее подходящим и эффективным способом.Это уже отработанное и запланированное расположение включает в себя пространства, необходимые для перемещения материалов, готовых продуктов и рабочих. Цель любой компоновки — сделать производственные процессы экономичными и безопасными.
Строительство пилотного химического завода
При внедрении новых химических производств сегодня широко используются пилотные экспериментальные установки, которые воспроизводят реакции очень похожим образом в небольшом масштабе для моделирования промышленного процесса.Заказчикам предлагаются следующие услуги:
• Разработка технологической схемы пилотного завода.
• Определение размеров и проектирование полного комплекса оборудования, используемого в масштабировании опытной установки.
• Разработка системы контроля и автоматизации, необходимой для обеспечения правильной работы планируемой опытной установки.
• Проектирование и выбор вспомогательного оборудования.
• Детальное инженерное проектирование.
Этот комплекс услуг особенно полезен при масштабировании процессов, разработанных в лаборатории. В процессе эксплуатации пилотного завода инжиниринговая команда может найти пути оптимизации будущего крупномасштабного производства и выявить потенциальные риски, связанные с новыми техпроцессами.
Закупки и поставки оборудования для химических заводов
Стоимость оборудования — важный фактор для принятия инвестиционного решения.Предварительное проектирование в каждом случае помогает планировать инвестиционные затраты. Для предпроектной сметы оборудование указывается без особых подробностей.
После того, как инжиниринговая команда приняла положительное решение, выполняется рабочая документация проекта (детальный инжиниринг). Этот процесс предполагает очень точные расчеты всех компонентов с указанием видов строительных материалов, изоляционных материалов, толщины стенок трубопроводов и др.
Техническая документация, разработанная на стадии детального проектирования, должна обеспечить закупку подходящего оборудования у поставщика и беспрепятственный монтаж.
Разработка цепочки химических реакций в лаборатории — это первый шаг, который нельзя просто перенести на крупномасштабное производство.
Инжиниринговой команде придется решить важные технические вопросы для расширения производства, включая:
• Выбор подходящего типа реактора.
• Поиск оптимальных условий реакции, включая выбор катализатора.
• Разработка и оптимизация соответствующих процессов разделения.
• Обеспечение поставок топлива, сырья и энергии.
Основное внимание уделяется экономической эффективности производственного процесса, поскольку инженерное проектирование, строительство и эксплуатация химического завода требует много времени и средств.
В контексте планирования и эксплуатации должны приниматься во внимание аспекты по безопасности и экологии, а также правовая база, включая соблюдение официальных требований и правовых норм.
Три основных этапа химического производства
Производство любого химического продукта обычно проходит в три этапа.Подготовительный этап
Данная фаза используется для оптимальной подготовки исходных материалов для реальной реакции. Для этого исходные материалы, например, измельчают, смешивают или нагревают. Оборудование для подготовительного этапа проектируется и закупается на основе требований второй фазы химического производства.Фаза химической реакции
Любые химические реакции осуществляются в реакторах специальной конструкции, которые работают по типу циклического или непрерывного технологического процесса.Подбор подходящего процесса и оптимальной конструкции реактора требует глубокого понимания многочисленных параметров конкретной химической реакции, на основании которых рассчитывается материальный и тепловой баланс.
Материальный баланс показывает изменение количества материалов в реакторе с течением времени.
Для этого должны быть известны стехиометрия и кинетика в выбранных условиях реакции. Инжиниринговые расчеты показывают максимально достижимую производительность для реакторов соответствующего размера и суточный объем производства требуемого химического продукта.
Тепловой баланс указывает на изменение теплоты во времени в рассматриваемом объеме реактора. Этот параметр особенно важен для подачи или отвода энергии во время реакции.
На протекание любой химической реакции влияют такие факторы, как давление, температура и концентрация реагентов, а также катализаторы. Последние сегодня используются почти во всех химических процессах, чтобы они протекали быстрее и эффективнее.
Фаза разделения и очистки веществ
На последнем этапе химического производства образовавшиеся продукты отделяются от исходных материалов и побочных продуктов.Восстановленные ценные реагенты обычно возвращаются в реактор и повторно участвуют в производственном процессе.
Фаза разделения и очистки является одной из важнейших, поскольку на нее и приходятся наибольшие эксплуатационные и инвестиционные затраты, которые могут составлять 80% всего объема затрат для конкретного производственного процесса.
Оборудование для ректификации (дистилляции) заслуживает наибольшего внимания при инженерном проектировании химического завода. Этот процесс термического разделения веществ чрезвычайно энергоемкий и, следовательно, дорогостоящий.
Другое оборудование для обработки и разделения веществ, которое также используются в химическом производстве, включает системы фильтрации и центрифуги разных типов.
Опытные специалисты в области химического машиностроения отвечают за выбор и закупки оборудования для химического завода, а также консультируют заказчиков на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации предприятия.
Выбор вспомогательного оборудования
Вокруг любого химического производства создается сложная инфраструктура, обеспечивающая эффективное и бесперебойное протекание всех технологических процессов.На этапе подготовки и последующей стадии требуется оборудование для перемешивания или сушки, экстракции или конденсации продуктов и промежуточных веществ.
Отдельные химические соединения необходимо подавать и удалять, для чего требуются специальные насосы и трубопроводные системы. Жидкие химикаты и растворители важно безопасно хранить в специально оборудованных резервуарах.
Отходы и сточные воды химического завода должны утилизироваться отдельно, для чего проектируются специальные очистные сооружения на территории завода. Отработанный воздух химического производства важно очищать с помощью систем фильтрации.
В настоящее время главным приоритетом при проектировании химического производства является безопасность и минимизация рисков для персонала и окружающей среды.
В химической промышленности применяются высочайшие стандарты безопасности, и предприятие должно постоянно контролироваться автоматизированными системами. Датчики температуры в реакторах и расходомеры в трубах и химических шлангах измеряют приток или отток в режиме реального времени, сигнализируя об отклонениях.
Предохранительные клапаны обеспечивают предотвращение утечек токсичных веществ в аварийной ситуации. Все материалы уплотнителей для реакторов и трубопроводных систем и химические шланги для транспортировки агрессивных сред должны обязательно соответствовать типу используемых химикатов, температуре и давлению.
Таким образом, правильно спроектированный химический завод представляет собой очень сложную инженерную систему, в которой все компоненты работают безопасно и надежно и должны быть согласованы друг с другом.
В настоящее время наблюдается миниатюризация заводов, особенно в области специальной химии, что в сочетании с ростом автоматизации и появлением Индустрии 4.0 также приведет к изменениям в проектировании и строительстве химических заводов. Экологически чистое сырье все чаще используется в технологических процессах, а инновационные биотехнологические процессы приобретают все большее значение.
Специалисты непрерывно работают над повышением рентабельности химического производства, поскольку давление затрат в этой сфере продолжает расти.
Новые разработки европейских и американских ученых становятся доступными нашим заказчикам, чтобы предложить высокую эффективность использования ресурсов, энергии и сырья.
