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 рабо-
ты 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 вы-
полнения курсового и дипломного проектов химических установок: возможные варианты 
проектов, их структура и содержание; справочный и нормативный материал по про-
мышленному проектированию; рекомендации по выбору основного и вспомогательного 
технологического оборудования.
Для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению «Хими-
ческая 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 меха-
низации, роботизации и автоматизации участков производства, охраны окружающей 
среды, — важный этап в формировании технолога современных химических пред-
приятий.
Основной целью данного учебного пособия является оказание помощи химикам-
технологам на завершающем этапе проектирования — при оформлении текстовых 
и графических документов курсового и дипломного проектов.
Учебное пособие содержит сведения о возможных вариантах курсового и дип-
ломного проектов, их структуре и содержании, справочный и нормативный материал 
по промышленному проектированию, рекомендации по выбору основного и вспомо-
гательного технологического оборудования.
Общие требования к содержанию и оформлению курсового и дипломного про-
ектов 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 тре-
бования 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 основ-
ного и вспомогательного технологического оборудования должны помочь студен-
там 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 диплом-
ном проектировании.
Подготовка технологов связана с обучением студентов методам проектирования 
и составлению необходимых документов, являясь основным звеном подготовки техно-
логов 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 пред-
приятий, 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 на-
учно-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 пред-
приятий. Поэтому при проектировании химических производств должны закла-
дываться 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, рас-
ширению 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 рекон-
струкции действующих должна использоваться самая прогрессивная технология 
и новейшая конкурентоспособная техника, предусматриваться автоматизация, 
механизация и роботизация производства и должны учитываться вопросы эко-
логии 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 эко-
номических 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 регио-
на, поскольку, как правило, требуется привлекать новые трудовые ресурсы, что, 
в свою очередь, создает дополнительные урбанистические (необходимость нового 
жилищного строительства) и дорожно-транспортные проблемы (необходимо ор-
ганизовывать 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 действую-
щих 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 одно-
временным 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 производ-
ственных 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 производи-
тельности труда, качества, надежности и долговечности продукции. 
Техническое перевооружение не затрагивает системно технических и тех-
нологических основ производства: лишь изменяются конкретные позиции обо-
рудования или отдельные технологические решения. 
Реконструкция действующего предприятия предполагает такие измене-
ния, 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 переоборудова-
нии 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 модер-
низация оборудования, так как она повышает экономическую эффективность 
существующего оборудования и значительно сокращает сроки проведения ре-
конструкции. 
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 эксплуати-
руемого оборудования до уровня современных моделей, выпускаемых машино-
строительными заводами.
Модернизация повышает технические и эксплуатационные качества обо-
рудования, 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 длитель-
ности ремонта и его стоимости;
— уменьшение массы, металлоемкости, энергоемкости и стоимости обо-
рудования;
— улучшение условий труда обслуживающего персонала и техники безопас-
ности, 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 слу-
чаях, когда значительная часть производственных фондов устарела и чрезмерно 
расширилась сфера капитального ремонта, целесообразно осуществление не мо-
дернизации 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 орга-
нического синтеза», «Основы химической технологии полимеров», «Химическая 
технология органических веществ» и другим специальным курсам. В процессе 
выполнения курсового проекта отрабатываются навыки проектирования про-
изводства химических веществ с учетом современных требований к техноло-
гическим 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 потребно-
стями 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 во-
просов: 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 прак-
тической инженерной деятельности на производстве.
Задачами производственной практики являются подготовка студентов к кур-
совому 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 озна-
комиться с технологическим оформлением важнейших процессов производства 
веществ (красителей и полупродуктов, мономеров и полимеров, эластомеров 
и резино-технических изделий, лекарственных препаратов и антибиотиков, пи-
щевых продуктов и др.). 
Преддипломная практика является завершением подготовки будущего 
специалиста к самостоятельной инженерной деятельности.
Основной целью преддипломной практики на заводе или в научно-исследо-
вательском подразделении является приобретение студентом производственных 
навыков самостоятельной работы, сбор данных для выполнения выпускной 
квалификационной работы (проекта).
В ходе производственной и преддипломной практики студенты должны на-
учиться анализировать и критически осмысливать существующую технологию, 
выявлять ее недостатки с целью их устранения. На основе проведенного анализа 
необходимо наметить пути совершенствования действующей технологии и лик-
видации «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, воз-
можности расширения производства, а также замены отдельных видов сырья;
— технологическое оформление физико-химических процессов, применяе-
мых на производствах.
Необходимо также собрать: 
— данные для расчета материального и теплового балансов, для технологи-
ческих расчетов в соответствии с методическими указаниями (расходные коэф-
фициенты реагентов и растворителей; объемы реакционных смесей; исходные 

и конечные температуры теплоносителей и хладагентов, вязкости, теплопровод-
ности и плотности реакционных масс; коэффициенты заполнения аппаратов; 
нормы технологического режима; характер получаемых суспензий и время их 
фильтрации; характер получаемых пастообразных материалов и время их сушки 
в аппарате конкретного типа; скорость отгонки растворителей и другие сведения, 
необходимые для проектирования);
— данные о возможности механизации и автоматизации технологического 
процесса с целью исключения ручного труда и контакта работников с химичес-
кими веществами и микроорганизмами;
— чертежи технологических схем и основных видов оборудования, указан-
ных руководителем практики от кафедры;
— сведения о методах контроля производства; требования, предъявляе-
мые к качеству готовой продукции; соответствие производства требованиям 
нормативно- технической документации (ГОСТ, ОСТ, GMP);
— данные по охране труда и технике безопасности;
— материалы по экологической безопасности производства, о мероприятиях 
по охране окружающей среды;
— данные об утилизации отходов производства и о методах очистки сточных 
вод изучаемого производства.
Кроме перечисленного, для дипломного проектирования также необходима 
информация для проведения технико-экономических расчетов. Цель технико-
экономической части — экономическое обоснование технических решений, 
принятых в дипломном проекте, которое сводится к обоснованию их эффектив-
ности, определяемой себестоимостью продукции, удельными капитальными 
вложениями, сроком окупаемости капитальных вложений.
В результате прохождения преддипломной практики студенты в большей 
мере, чем после производственной практики, способны анализировать техно-
логическую схему предприятия с точки зрения промышленной безопасности 
и техническую документацию, подбирать соответствующее оборудование, а так-
же использовать правила техники безопасности, производственной санитарии, 
пожарной безопасности и нормы охраны труда в проектировании производства.
По завершении производственной и преддипломной практики студенту не-
обходимо представить на кафедру систематизированные исходные данные для 
успешного выполнения курсового и дипломного проектов соответственно и отзыв 
руководителя практики от предприятия. 
Зачет по производственной и преддипломной практике принимается ко-
миссией на предприятии или на выпускающей кафедре в течение недели после 
окончания практики и в присутствии не менее двух преподавателей.
После зачета по производственной и преддипломной практике руководитель 
выдает студенту задание на курсовое/дипломное проектирование.