Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

11

2 ПРЕДПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ

глава ПРОИЗВОДСТВ

Предпроектная подготовка к проектированию сложной ХТС или химического производства предполагает решение следующих задач:

1)определение мощности производства;

2)выбор метода (технологии) производства и типа оборудования;

3)составление структурной (эскизной) технологической схемы;

4)расчет материальных и тепловых балансов производства;

5)выбор площадки строительства;

6)определение технико-экономических показателей производства;

7)подготовку задания на проектирование и исходные материалы.

Главной задачей предпроектирования (предпроектной подготовки) является обоснование инвестиций в строительство объекта (далее просто обоснование), т.е. определение экономической и технической целесообразности создания производства заданного ассортимента химической продукции.

Вобосновании дается краткое описание технологического процесса и оборудования, содержатся основные данные по ситуационному и генеральному планам промышленного предприятия, сведения о строительных, архитектурнопланировочных и конструктивных решениях зданий и сооружений, о складском хозяйстве, ремонтной службе, о мероприятиях по охране окружающей среды. Приводятся основные решения по организации строительства промышленного предприятия и выполняется расчет его стоимости.

Вобосновании рассчитывают определяющие показатели проектируемого производства заданного ассортимента химической продукции: себестоимость и годовой выпуск продукции, прибыль, численность персонала, годовой фонд заработной платы, производительность труда одного работающего, удельные капитальные вложения, производственные фонды, (в том числе основные и оборотные), рентабельность фондов (%), срок окупаемости капитальных вложений (число лет), фондоотдачу, годовую потребность в основных видах сырья (тыс. т), потреб-

ность в энергоресурсах (электроэнергии, паре, сжатых газах, воде), грузооборот по прибытию и отправлению, потребность в территории (га).

Предварительные экономические показатели будущего производства, как правило, берутся из опыта работы завода-аналога и определяются по упрощенным ориентировочным расчетам. Стоимость комплектного оборудования рассчитывается по формуле С = С′Kα, где С′ – стоимость оборудования для меньшей базовой мощности (завода-аналога); K – коэффициент увеличения мощности завода-аналога; α – масштабный фактор, зависящий от типа оборудования и изменяющийся в пределах 0,2…1,0; общие капитальные вложения Q, необходимые для строительства и монтажа, рассчитываются как Q = Q ′Kn, где Q ′ – капиталовложения для меньшей базовой мощности (завода-аналога); n – масштабный фактор, изменяющийся в пределах 0,38…0,98.

Определив расходы сырья, материалов и энергетических затрат на выпуск единицы товарной продукции, капитальные затраты на строительство зданий и сооружений, приобретение и монтаж оборудования, приборов, коммуникаций, штаты проектируемого промышленного предприятия, можно рассчитать ориентировочную себестоимость продукции.

Себестоимость выпускаемой продукции включает следующие составляющие:

1)затраты на сырье, из которого получают готовый продукт, и затраты на вспомогательные материалы (фильтровальные ткани, упаковочные материалы

ит.п.); при расчете этой статьи себестоимости из затрат вычитают стоимость утилизированных отходов;

2)затраты на электроэнергию, пар, горячую воду, сжатые газы, высококипящие теплоносители;

3)оплата труда рабочих, обслуживающих технологическое оборудование;

4)цеховые расходы: оплата труда управленческого персонала и вспомогательного производственного персонала, расходы на отопление и вентиляцию, на ремонт и обслуживание оборудования, на мероприятия по охране труда и технике безопасности;

5)общезаводские расходы на обслуживание общезаводского хозяйства, управленческого аппарата;

6)амортизационные расходы.

При проектировании новых и расширении действующих химических предприятий обычно пользуются технико-экономическими данными заводованалогов.

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА

Мощность нового предприятия определяется необходимой потребностью общества не менее чем на пять лет вперед с возможностью расширения производства. Для определения мощности используют балансовый и статистический методы [1].

В балансовом методе исходят из конечных показателей развития рынка сбыта на планируемый период. Например, потребность в синтетических каучуках выявляется, исходя из планируемого рынка резиновых изделий (шины, технические и бытовые изделия, обувь и т.д.). Объем их производства, в свою очередь, зависит от темпов развития, намеченных для потребителей резины. По выявленной потребности в синтетических каучуках и в резиновых изделиях определяется потребность в исходных углеводородах для синтеза каучуков (бутадиен, изопрен, стиролы и др.), в химикатах-добавках для резин и в других продуктах. По общей потребности в химикатах-добавках для резин выявляют потребность в исходных промежуточных продуктах для их производства (анилин, нитробензол, дифениламин и т.д.).

Статистический метод предполагает изучение рынков сбыта и построение так называемой S-кривой прогнозирования их развития. Различают четыре характерные стадии развития рынка сбыта (рис. 2.1).

Стадия I называется инкубационной и характеризуется выработкой небольших партий продукта для отработки технологии и оценки потребителем качества выпускаемой продукции. Например, текстильным предприятиям требуется время для отработки технологии крашения и отделки тканей новыми красителями. Полагают, что оценить спрос на новый продукт, ранее не применявшийся, можно только во время инкубационного периода.

Стадия роста рынка II предполагает быстрое расширение производства. Спрос на продукт увеличивается. Если рынок сбыта полностью сформирован, то спрос стабилизируется (стадия III).

в

а

годы

Рис. 2.1. Кривая жизненного цикла проектируемого предприятия:

I – инкубационная стадия (постепенное расширение рынка); II – стадия роста (экспоненциальное расширение рынка); III – стадия стабилизации; IV – стадия сокращения рынка

14Глава 2. ПРЕДПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Вэтот период строительство новых объектов нецелесообразно и все внимание уделяется модернизации действующих предприятий и снижению себестоимости продукции. Длительность периода стабилизации зависит от того, насколько данный продукт конкурентоспособен с более новой продукцией. Стадия сокращения рынка IV может оказаться довольно короткой (около двух лет) или совсем отсутствует. Анализ кривой прогнозирования позволяет определить: относится ли спрос на продукцию проектируемого производства к периоду роста или стабилизации. Для проектируемых производств промежуточных продуктов следует анализировать статистику потребления тех веществ, которые изготовляются из данных полупродуктов.

Одним из методов контроля потребности в продуктах широкого потребления является сравнение предполагаемой динамики их производства со статистикой роста производства этих продуктов в наиболее технически развитых странах.

Таким образом, статистический метод позволяет прогнозировать темпы роста потребления данного продукта, что дает возможность устанавливать очередность ввода мощностей, начиная с опытно-промышленных установок и кончая крупными производственными цехами.

Для выявления объема выпуска продукции рекомендуется использовать и балансовый, и статистический методы: по балансовому методу рассчитывают максимальное потребление продукта, а статический метод дает возможность прогнозировать темпы роста производства данного продукта и установить очередность ввода мощностей проектируемого производства.

2.2. ВЫБОР МЕТОДА (ТЕХНОЛОГИИ) ПРОИЗВОДСТВА

При выборе метода производства используют следующие критерии: техни- ко-экономические показатели, возможности обеспечения производства сырьем, организацию доставки сырья и вывоза готовой продукции, наличие современного оборудования для промышленной реализации выбранной технологии, обеспечение заданной мощности и качества производимой продукции, соблюдение са- нитарно-гигиенических условий труда на производстве, обеспечение технологической и экологической безопасности.

Существующие способы разработки технологии получения целевых продуктов включают этапы выбора метода, разработки и оптимизации технологической схемы проектируемого производства [1, 6, 7].

Выбор оптимального маршрута производства продукта осуществляют тех- нологи-исследователи либо на основе списков известных реакций, либо на основе химических аналогий. Для этого задаются видом сырья и его ресурсами, получают оценки возможных количеств целевых продуктов, степенью использования сырья.

На этом этапе составляются материальные балансы по стадиям технологического процесса, которые позволяют произвести предварительный расчет экономической эффективности метода (технологии) производства, основанного на предпо-

лагаемой стоимости продуктов и сырья без учета капитальных и эксплуатационных затрат. В результате балансового расчета выясняется целесообразность дальнейшей проработки данной технологии производства целевых продуктов.

Многие химические продукты могут быть получены по различным схемам и из различного сырья. Так, фталевый ангидрид можно получить из нафталина и О-ксилола; малеиновый ангидрид – из бензола, бутиленов и фурфурола; фенол – из кумола, бензолсульфокислоты, хлорбензола, бензола; стирол – из бензола и этилена, нефтяного этилбензола и т.д. [1].

При разработке технологической схемы химического производства проверяются как ресурсы сырья, так и денежные затраты на него по рекомендованной технологии в сравнении с затратами по другим известным технологиям. Так, малеиновый ангидрид может быть синтезирован из бензола, фурфурола и из бутанбутиленовой фракции (продукт нефтепереработки). Например, ресурсы бензола и бутан-бутиленовой фракции обеспечивают потребность в них производства малеинового ангидрида. Потенциальные ресурсы фурфурола также велики. Поэтому показателями, определяющими выбор схемы производства, в данном случае будут эксплуатационные затраты.

Освоение технологии синтеза малеинового ангидрида из фурфурола показало, что по технико-экономическим показателям он не конкурентоспособен с двумя другими способами. Если принять суммарные расходы на сырье и энергию при синтезе продукта из фурфурола за 100%, то по бензольному методу они составят 50%, а по бутан-бутиленовому – около 35%. Кроме того, по бутанбутиленовому методу в перспективе возможно использование отхода производства фумаровой кислоты.

Производства основного и тонкого органического и нефтехимического синтеза дают большой ассортимент продуктов (сотни наименований) и в больших количествах (от десятков до сотен тысяч тонн в год) [6, 7]. При этом в биосферу выбрасывается значительное количество различных химических веществ (углеводородов, оксидов углерода, азота, серы, органических веществ и др.), загрязняющих ее. Следовательно, необходимо разрабатывать технологии, которые обеспечивали бы сброс загрязняющих веществ в биосферу только в допустимых количествах, причем таких веществ, которые могут усваиваться природными биологическими системами. Необходимо также учитывать, что в химических производствах используется в больших количествах сырье, вода и энергия, а, кроме того, за счет химических превращений часто выделяется большое количество тепла. Следовательно, необходима такая организация производства, при которой утилизируются не только побочные продукты, но и тепло, выделяемое на различных стадиях химического производства.

В настоящее время многие отходы используются в существующих производствах. Так, например, на основе СО можно получать муравьиную кислоту (через формиаты), фосген (при хлорировании СО), метан и метанол (при гидрировании СО), парафиновые углеводы (синтез Фишера-Тропша), альдегиды, спирты и др. На основе СО2 можно получать мочевину (при взаимодействии с аммиаком), эти-