Проектирование и разработка промышленных процессов из сырья

Введение

Изучение изготовления продуктов из сырья

Процессная инженерия – это понимание и применение фундаментальных принципов и законов природы, позволяющих преобразовывать сырье и энергию в полезные для общества продукты в промышленных масштабах. Независимо от конкретных необходимых инструментов, процессная инженерия оформляется с помощью технологической схемы (PFD), на которой указываются пути потока материалов, оборудование для хранения (такое как резервуары и силосы), процессы преобразования (такие как дистилляционные колонны, приемные и отделительные емкости, смешивание, разделение, перекачка и т.д.), а также расходы, перечень всех трубопроводов и конвейеров с указанием их содержимого, свойства материалов, такие как плотность, вязкость, гранулометрический состав, расходы, давления, температуры и материалы изготовления трубопроводов и аппаратов. Это более четкий подход к проектированию. На основе P&ID разрабатывается "руководство по эксплуатации системы" или "спецификация функционального проектирования", описывающее работу процесса. Оно определяет порядок эксплуатации оборудования, требования к безопасности, программированию и обеспечивает эффективную коммуникацию между инженерами. По P&ID можно составить предлагаемую компоновку (общую схему) процесса в виде плана (сверху) и разреза (сбоку), привлекая другие инженерные дисциплины, такие как инженеры-строители для выполнения работ на площадке (земляные работы), проектирования фундаментов, бетонных плит, металлоконструкций для поддержки оборудования и т.д. Вся предыдущая работа направлена на определение объема проекта, разработку сметы для реализации проекта и график выполнения работ, включающий инженерные изыскания, закупки, изготовление, монтаж, пусконаладочные работы, запуск и текущее производство. В зависимости от требуемой точности сметы и графика, клиентам или заинтересованным сторонам обычно предоставляется несколько итераций проекта для получения обратной связи и учета их требований. Инженер-технолог учитывает эти дополнительные указания (изменения в объеме работ) в общем проекте и разрабатывает дополнительные сметы и графики для утверждения финансирования. После одобрения финансирования проект реализуется посредством управления проектами.

Process engineering is the understanding and application of the fundamental principles and laws of nature that allow humans to transform raw material and energy into products that are useful to society, at an industrial level. Regardless of the exact tools required, process engineering is then formatted through the use of a process flow diagram (PFD) where material flow paths, storage equipment (such as tanks and silos), transformations (such as distillation columns, receiver/head tanks, mixing, separations, pumping, etc.) and flowrates are specified, as well as a list of all pipes and conveyors and their contents, material properties such as density, viscosity, particle size distribution, flowrates, pressures, temperatures, and materials of construction for the piping and unit operations. They represent a less muddled approach to the design. The P&ID is then used as a basis of design for developing the "system operation guide" or "functional design specification" which outlines the operation of the process. It guides the process through operation of machinery, safety in design, programming and effective communication between engineers. From the P&ID, a proposed layout (general arrangement) of the process can be shown from an overhead view (plot plan) and a side view (elevation), and other engineering disciplines are involved such as civil engineers for site work (earth moving), foundation design, concrete slab design work, structural steel to support the equipment, etc. All previous work is directed toward defining the scope of the project, then developing a cost estimate to get the design installed, and a schedule to communicate the timing needs for engineering, procurement, fabrication, installation, commissioning, startup, and ongoing production of the process. Depending on needed accuracy of the cost estimate and schedule that is required, several iterations of designs are generally provided to customers or stakeholders who feed back their requirements. The process engineer incorporates these additional instructions (scope revisions) into the overall design and additional cost estimates, and schedules are developed for funding approval. Following funding approval, the project is executed via project management.

История технологического процесса

Различные химические методы использовались в промышленных процессах с незапамятных времен. Однако лишь с развитием термодинамики и закона сохранения массы в 1780-х годах процессная инженерия оформилась как самостоятельная дисциплина и начала применяться на практике. Объем знаний, который сейчас известен как процессная инженерия, был сформирован методом проб и ошибок в ходе промышленной революции. К 1980 году концепция процессной инженерии возникла в связи с тем, что методы и практики химической инженерии стали применяться в различных отраслях промышленности. К этому времени процессная инженерия была определена как "совокупность знаний, необходимых для оптимального проектирования, анализа, разработки, строительства и эксплуатации процессов, связанных с изменением состава материалов". К концу XX века область применения процессной инженерии расширилась за пределы технологий, основанных на химической инженерии, и охватила другие направления, такие как металлургическая, сельскохозяйственная и продуктовая инженерия.