Вопрос 6 Блок схема производства

Объектом исследования химической технологии является химическое производство.

Химическое производство - совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необходимые продукты.

Сформулируем общие требования к химическому производству:

получение в производстве необходимого продукта; экологическая безопасность; безопасность и надежность эксплуатации; максимальное использование сырья и энергии; максимальная производительность труда. Основное назначение химического производства - получение продукта, при этом химическое производство является многофункциональным Общая структура химического производства включает в себя функциональные части, представленные на рис. 1.1.

Поз. 1-3 на рис. 1.1 - собственно химическое производство, в котором сырье перерабатывается в продукт.

Подготовка сырья (поз. 1 на рис. 1.1) включает в себя его предварительную обработку - измельчение, очистку от примесей, смешивание компонентов и т. д. Процессы подготовки сырья зависят от вида сырья и условий превращения.

Подготовленное сырье проходит ряд превращений (поз.2 на рис. 1.1), в результате чего образуется необходимый продукт производства. Поскольку исходное природное сырье, как правило, содержит примеси, превращение может быть неполным и могут образовываться другие вещества, поэтому приходится выделять основной продукт из образовавшейся смеси, очищать его от примесей (поз. 3 на рис. 1.1).

Отходы производства или невостребованные продукты переработки сырья могут содержать как вредные компоненты, которые опасно выбрасывать в окружающую среду, так и полезные, которые нецелесообразно выбрасывать. Поэтому существенным элементом химического производства является санитарная очистка и утилизация отходов производства (поз. 4 на рис. 1.1).

Санитарная очистка, или обезвреживание отходов, - перевод токсичных составляющих в безвредные, с тем чтобы их можно

Рис. 1.1. Структура и функциональные элементы химического производства:

1 - подготовка сырья; 2- переработка сырья; 3- выделение основного продукта; 4 - санитарная очистка и утилизация отходов; 5 - энергетическая система; 6 - подготовка вспомогательных материалов и водоподготовка; 7- система управления

было удалить из производства, не опасаясь заражения окружающей среды. Хотя, конечно, даже обезвреженные отходы производства не являются полностью безопасными для окру-жающей среды, ибо загрязняют ее в любом случае. Выбрасывая отходы в окружающую среду, необходимо позаботиться об обеспечении безвредности существования в той экосистеме, в которой расположено производство. В гл. 4 специально обсуждаются вопросы экологической безопасности производства. Безусловно, наиболее рациональным является превращение отходов основного производства в дополнительный полезный продукт, с тем чтобы если и не исключить, то существенно уменьшить количество выбрасываемых отходов.

Химическая промышленность потребляет довольно много энергии, чтобы обеспечить переработку сырья в продукты, - около 15% всех энергоресурсов расходуется в этой области техники. Поэтому энергетическая система - важный и сложный элемент химического производства (поз. 5 на рис. 1.1). Энергия не столько потребляется непосредственно для получения продукта, сколько обеспечивает условия его производства. Кроме того, нередко химические превращения сопровождаются выделением энергии (экзотермические реакции). Поэтому энергетическая система должна обеспечивать не только распределение энергии по стадиям производства, но и по возможности возвращение ее после использования в переработке сырья.

Кроме энергии в химическом производстве используются вспомогательные материалы. К ним относятся, например, сорбенты для очистки и выделения продуктов; вещества, с по-мощью которых создается среда, необходимая для протекания процессов, и др. Особое место занимает вода - она используется для охлаждения технологических потоков, выработки пара, растворения и разбавления технологических потоков. Потребление ее может быть значительным. Подготовка вспомогательных териалов и особенно водоподготовка (поз. 6 на рис. 1.1) - также очень важная и сложная часть химического производства. Поскольку вспомогательные материалы и вода обеспечивают тех-нологический процесс, но, как правило, не входят в конечные продукты производства, то система подготовки должна обеспечивать восстановление их свойств после проведения цикла операций с их участием и возврат их в производство.

Сложное химическое производство невозможно эксплуатировать без системы управления (поз. 7 на рис. 1.1). Она обеспечивает контроль за состоянием производства, проведение процессов при наилучших условиях, защиту от нежелательных (аварийных) ситуаций, пуск и остановку сложной системы. Этот элемент представляет собой автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП).

Теперь можно определить компоненты химического производства.

Переменные компоненты постоянно потребляются или образуются в производстве:

сырье, поступающее на переработку; вспомогательные материалы;

продукты - основной и дополнительный - как результат переработки сырья;

отходы производства;

энергия, обеспечивающая функционирование производства. Постоянные компоненты закладываются в производство (оборудование, конструкции) или участвуют в нем (персонал) на весь или почти весь срок его существования:

аппаратура (машины, аппараты, емкости, трубопроводы, арматура);

устройства контроля и управления; строительные конструкции (здания, сооружения); обслуживающий персонал (рабочие, аппаратчики, инженеры и другие работники производства).

Последний из упомянутых компонентов надо бы отнести в соответствии с классификацией общественных наук к "производительным силам". В технической науке этот компонент производства следует отнести в раздел "постоянные компоненты производства", хотя и обладающие особыми свойствами и требующие особого внимания как социальная, а не только техническая составляющая производства.

Рассмотрим состав химического производства, обеспечивающий его функционирование как производственной единицы:

собственно химическое производство; хранилища сырья, продуктов и других материалов; транспортировка сырья, продуктов, промежуточных веществ, отходов;

обслуживающий персонал производственного подразделения;

система управления, обеспечения и безопасности.

Собственно химическое производство было представлено выше.

Назначение хранилищ сырья, продуктов и других материалов понятно: при непрерывном производстве доставка сырья и отгрузка продуктов происходят нередко периодически, да и обеспечить стабильность производства возможно при наличии определенного запаса. Нередко они представляют собой технически сложные сооружения. Аммиак - один из продуктов азотной промышленности - хранится в жидком виде (в газообразном состоянии его объем в 7 - 8 тысяч раз больше) под давлением 1 - 2 МПа. Жидкий аммиак испаряется, что может привести к разрыву емкости. Необходимо поэтому поддерживать в ней определенную температуру и отвод испаряющегося аммиака с его возвратом в хранилище. Даже хранение казалось бы безопасных веществ - удобрений - требует обеспечения особых условий. В непрерывных крупнотоннажных производствах продукт на складе хранится "внавал". Несоблюдение режима влажности может привести к слипанию, а неизбежные процессы разложения, в том числе и примесей, как бы их мало ни было, могут привести к саморазогреву большой засыпанной массы и далее - к самовозгоранию. Хранение горючих и токсичных веществ недопустимо без соблюдения специальных охранных мероприятий, которые могут быть обеспечены лишь в сложных инженерных сооружениях.

Отдельными сооружениями на производстве являются устройства для транспортировки веществ и материалов - доставки сырья из хранилищ к собственно производству и продуктов в соответствующие хранилища, разгрузки поступающего сырья и отгрузки продукта. Здесь также высоки требования к технике безопасности, механизации и автоматизации процессов.

Обслуживающий персонал включает кроме тех, кто занят непосредственно в производстве продукта, работников других подразделений и служб: хозяйственных и финансовых, ремонтных и уборочных, лаборатории контроля производства и продуктовой др.

Система управления и безопасности персонала обычно обеспечивается администрацией на основе соответствующей нормативной технической и управленческой документации.

Вопрос 7. Технико-экономические показатели эффективности производства

Актуальностью является то, что перед всеми организациями встает задача экономической оценки своей финансово-хозяйственной деятельности. Выбор что производить, в каком количествеи ассортиментности, по какой цене и по какому качеству. Цена оказывает очень большое влияние на рыночное положение и прибыль предприятия.

Цены являются активным инструментом формирования структуры производства, оказывают решающее воздействие на движение общественного продукта, способствуют повышению эффективности производства, влияют на распределение и использование рабочей силы, предопределяют жизненный уровень населения.

Рыночная экономика основывается на самостоятельных, экономически обоснованных товаропроизводителях, а для них цены – решающий фактор результатов производственно-финансовой деятельности фирмы. Правильно выбранная ценовая политика, в соответствии с условиями рынка – правильная тактика формирования цен, экономически выверенные методы ценообразования составляют основу успешной деятельности любой организации.

Организация может достичь эффективности производства, определив следующие задачи:

- какой товар производить, количество и качество;

- стоит ли расширять производственные мощности предприятия;

- получить максимальной прибыли;

- завоевание рынка сбыта;

- снижение затрат;

- борьба с конкурирующими товарами;

- рост объема производства и продаж.

Технико-экономические показатели, система измерителей, характеризующая материально-производственную базу предприятий и комплексное использование ресурсов. Технико-экономические показатели применяются для планирования и анализа организации производства и труда, уровня техники, качества продукции, использования основных и оборотных фондов, трудовых ресурсов.

1. Производственная мощность - объем основных производственных фондов и степень их использования.

Производственная мощность предприятия характеризуется максимальным количеством продукции и ее ассортимента, которое может быть произведено им в единицу времени при полном использовании основных производственных фондов. Производственная мощность может измениться. Чем больше планируемый период, тем вероятность таких изменений выше. Основными причинами изменений являются: установка новых единиц оборудования, взамен устаревших; износ оборудования; ввод в действие новых мощностей; изменение производительности оборудования в связи с изменением качества сырья, модернизация оборудования; изменения в структуре исходных материалов, состава сырья или полуфабрикатов; режим работы оборудования. На величину производственной мощности оказывают влияние следующие факторы: Технические факторы: количественный и качественный состав основных фондов; степень механизации и автоматизации технологических процессов; качество исходного сырья. Организационные факторы: уровень организации производства, труда и управления. Экономические факторы: формы оплаты труда и стимулирования работников. Социальные факторы: квалификационный уровень работников, их профессионализм; уровень подготовки. Производственная мощность определяется по мощности ведущих цехов, агрегатов или участков.

2. Объем производств. Факторы, определяющие объем производства продукции: обеспеченность предприятия трудовыми ресурсами и эффективность их использования; обеспеченность предприятия основными производственными фондами (ОПФ) и эффективность их использования; обеспеченность производства сырьем и материалами и эффективность их использования.

Объем производств – результат деятельности предприятия по производству какой-либо продукции.

3. Товарная продукция. Факторы, определяющие выпуск товарной продукции: трудовые ресурсы (люди, занятые на производстве), средства труда (земля, оборудование), предметы труда (сырье, материалы). Товарная продукция — продукция, предназначенная для реализации. Выпуск товарной продукции зависит от внешних факторов: потребности рынка сбыта, количество рынков сбыта, потребительского спроса, а также цены.

4. Численность промышленно-производственного персонала. Рациональное использование рабочих кадров является непременным условием, обеспечивающим бесперебойность производства и успешное выполнение производственных планов и хозяйственных процессов. Главным в организации являются трудовые ресурсы, которые в свою очередь должны быть высококвалифицированными в своей области занятости на производстве.

5. Себестоимость товарной продукции. Себестоимость это все затраты, полученные в результате производства продукции, оказания услуг. Себестоимость включает в себя материальные затраты – на сырье, материалы; затраты на оплату труда промышленно-производственного персонала, отчисления на плату труда, амортизацию основных производственных фондов, затраты на электроэнергию и тепло, рекламу. Внедрение новой техники, комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, совершенствование технологии, внедрение прогрессивных видов материалов позволяют значительно снизить себестоимость продукции. Снижение себестоимости продукции обеспечивается прежде всего за счет повышения производительности труда. С ростом объема выпуска продукции прибыль предприятия увеличивается не только за счет снижения себестоимости, но и вследствие увеличения количества выпускаемой продукции. Сырье и материалы входят в себестоимость по цене их приобретения с учетом расходов на перевозку, поэтому правильный выбор поставщиков материалов влияет на себестоимость продукции.

6. Среднегодовая стоимость основных производственных фондов - это средства труда, которые функционируют в производстве в течение длительного времени, постепенно перенося свою стоимость на произведенный продукт. Предназначаются для нужд основной деятельности организации и должны иметь срок использования более года. Основные производственные фонды включают в себя землю, здания, оборудование. В прямые затраты ОПФ входят: основная зарплата, затраты по эксплуатации производственных машин и оборудования (монтаж и демонтаж), материальные затраты, включая амортизацию.

Рентабельность основных фондов – этот показатель ориентирует предприятия на повышение эффективности производства, по формуле: Rопф = П / ОПФ + ТП ×100% где, П – прибыль от реализации годового объема продукции, ОПФ – основные производственные фонды, ТП – товарная продукция.

7. Затраты на 1 рубль товарной продукции: З =С / ТП, где З – затраты на 1 рубль товарной продукции, С - себестоимость товарной продукции, ТП – товарная продукция. Непосредственное влияние на изменение уровня затрат на 1 руб. товарной продукции оказывают факторы, которые находятся с ним в прямой функциональной связи: изменение объёма выпущенной продукции, её структуры, изменение уровня цен на продукцию, изменение уровня удельных переменных затрат, изменение суммы постоянных затрат. Для уменьшения затрат на единицу товарной продукции необходимо подумать об уменьшении себестоимости и увеличении прибыли организации. Изменение затрат на 1 руб. произведенной продукции может происходить под влиянием трех факторов: изменения цен на производимую продукцию, изменения себестоимости единицы продукции каждого вида, изменения объема и ассортимента производимой продукции.

8. Товарная продукция на 1 работающего = товарная продукция / среднегодовая численность промышленно-производственного персонала.

9. Фондоотдача основных средств (ФО) ФО = ТП/ОПФ где, ТП – товарная продукция, ОПФ – среднегодовая стоимость основных производственных фондов. Фондоотдача зависит от эффективности использования основных производственных фондов, которую надо усовершенствовать, а товарную продукцию увеличивать в объеме. Повышение фондоотдачи можно достигнуть за счет: увеличения доли основного оборудования; заменой устаревшего оборудования на более современное; продажей неиспользуемого и малоиспользуемого оборудования; переходом на производство продукции с более высоким уровнем добавленной стоимости; ликвидацией ненужных вспомогательных основных фондов, увеличением производительности труда и т.д.

10. Прибыль. П = ТП – С, где П – прибыль от реализации продукции, ТП – реализованная продукция, С – себестоимость продукции. Прибыль является одним из финансовых результатов деятельности предприятия и свидетельствует о его успешной деятельности, которая достигается, если доходы превышают расходы. В обратном случае предприятие получает убыток. В общем плане эти мероприятия могут быть следующего характера: увеличение выпуска продукции; улучшение качества продукции; продажа излишнего оборудования и другого имущества или сдача его в аренду; снижение себестоимости продукции за счет более рационального использования материальных ресурсов, производственных мощностей и площадей, рабочей силы и рабочего времени; расширение рынка продаж.

11. Рентабельность продукции (Rп). Rп = П / С×100% где, П – прибыль от реализации годового объема продукции, С – полная себестоимость всей продукции. Для увеличения показателя рентабельности необходимо уменьшать себестоимость продукции, следовательно увеличивая прибыль организации. Рентабельность это относительный показатель экономической эффективности, отражающий эффективность использования материальных, трудовых, и финансовых ресурсов предприятия. Показывает количество получаемой прибыли организаций на каждый рубль затрат.

Вопрос 8. Отраслевое деление химических производств

Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства. В состав современной химической промышленности России входят следующие отрасли и подотрасли.

Отрасли химической промышленности: горно-химическая (добыча и обогащение химического минерального сырья – фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серного колчедана); основная (неорганическая) химия (производство неорганических кислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств, хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды); органическая химия: производство синтетических красителей (выработка органических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей); производство синтетических смол и пластических масс; производство искусственных и синтетических волокон и нитей; производство химических реактивов, особо чистых веществ и катализаторов; фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других фотоматериалов); лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей и т.п.); химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и препаратов); производство химических средств защиты растений; производство товаров бытовой химии; производство пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов, стеклопластиков и изделий из них; микробиологическая отрасль.

Отрасли нефтехимической промышленности: производство синтетического каучука; производство продуктов основного органического синтеза, включая нефтепродукты и технический углерод; резиноасбестовая (производство резинотехнических, асбестовых изделий).

Кроме того, на базе отходящих газов и побочных продуктов определенная часть химической продукции вырабатывается в коксохимической промышленности, цветной металлургии, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей (лесохимия) и других отраслях. По технологическому признаку к химической промышленности можно отнести производство цемента и других вяжущих, керамики, фарфора, стекла, ряда продуктов пищевой, а также микробиологической промышленности (белково-витаминные концентраты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.).

Химизация народного хозяйства – один из решающих рычагов повышения эффективности производства и качества работы во всех сферах деятельности человека.

Особенно широко используются в машиностроении пластмассы и синтетические смолы, синтетический каучук и резины, химические волокна и изделия из них, краски и лаки.

В сельском хозяйстве основная часть прироста урожая достигается за счет применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений.

В некоторых случаях, особенно для новых отраслей техники, химические продукты оказываются незаменимыми (в микроэлектронике, приборостроении, атомной и ракетной технике).

Внедрение в производство продуктов химии приводит к громадному народнохозяйственному эффекту в виде экономии дефицитных и дорогостоящих природных материалов.

В действующей классификации промышленности выделены 11 комплексных отраслей и 134 подотрасли.

Промышленность — в целом; В том числе: электроэнергетика; топливная промышленность; из них: нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, газовая, угольная, черная металлургия, цветная металлургия, машиностроение и металлообработка, химическая и нефтехимическая, лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная, производство строительных материалов, пищевая, легкая, мукомольно-крупяная и комбикормовая.

Вопрос 46. Общие положения по проектированию реакторов

Главная стадия химико-технологического процесса, определяющая его назначение и место в химическом производстве, реализуется в основном аппарате химико-технологической схемы, в котором протекает химический процесс - химическом реакторе. В технологической схеме химический реактор сопряжен с аппаратами подготовки сырья и аппаратами разделения реакционной смеси и очистки целевого продукта. Конструкция и режим работы химического реактора определяет эффективность и экономичность всего химико-технологического процесса.

Выбор конструкции и размеров химического реактора определяется скоростями протекающих в них процессов массо- и теплообмена и химических реакций. При этом задаются производительность установки, элементом которой является химический реактор, и степень превращения сырья.

Основным показателем работы реактора, свидетельствующим о его совершенстве и соответствии заданной цели, является интенсивность его. Так как от интенсивности зависит время, затрачиваемое на производство единицы продукции, то главной задачей при расчете реактора является установление зависимости:

технологический химический реактор тепловой

ф = F* (X, C, U) где: U -скорость химического процесса, ф - время пребывания реагентов в реакторе, Х - степень превращения реагентов в целевой продукт, С - начальная концентрация реагентов.

Расчет химического реактора состоит из следующих операций:

-исходя из законов термодинамики и гидродинамики определяется направление химического процесса; выявляют условия равновесия, по которым устанавливаются начальные и конечные значения параметров процесса;

-составляют материальный и тепловой балансы реактора;

-по значениям рабочих и равновесных параметров определяют движущую силу процесса и на основе законов кинетики находят коэффициент скорости процесса;

-по полученным данным определяют основные размеры реактора: емкость, площадь поперечного сечения, поверхность нагрева (охлаждения), поверхность фазового контакта и другие характеристики.

Расчет химического реактора ведется по следующей зависимости: А = m / DК, где: А - основной размер реактора, m -количество вещества, перерабатываемого в единицу времени, Д - движущая сила процесса, К - коэффициент скорости процесса.