Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

По сравнению с традиционными технологиями, новая [8] имеет ряд преимуществ: экологическая безопасность, обусловленная отсутствием сточных вод, твердых отходов и вредных газовых выбросов; низкая себестоимость конечного продукта; низкие удельные капитальные вложения и короткие сроки их окупаемости; возможность создания небольших производств в непосредственной близости от потребителя; использование стандартного технологического оборудования; небольшие занимаемые производственные площади.

Комбинация производства формалина с производством муравьиной кислоты на одном предприятии позволяет перерабатывать метанол в продукты более широкого ассортимента: формалин, муравьиную кислоту, пентаэритрит.

Технологический процесс получения муравьиной кислоты является непрерывным и включает стадии получения формальдегидсодержащего газа, обезвоживания формальдегидсодержащего газа, контактного превращения формальдегида в муравьиную кислоту, конденсации муравьиной кислоты.

Наиболее экономически эффективным является производство муравьиной кислоты, в котором в качестве сырья используют реакционные газы, полученные на серебряном катализаторе. Себестоимость 85%-ной муравьиной кислоты по этой технологии в условиях России (АО «Азот» г. Кемерово) составляет 290…300 USD за 1 т при цене метанола 200 USD за 1 т.

Обобщая вышесказанное, можно сформулировать основные принципы выбора метода (технологии) производства, позволяющего обеспечивать:

−увеличение выпуска необходимой продукции заданного качества и экологическую безопасность;

−повышение степени комплексности переработки сырья;

−использование в качестве сырья отходов производства;

−создание ресурсо- и энергосберегающих производств с малым потреблением воды.

Во всех странах наблюдается стремление сократить потребление природных ресурсов и увеличить степень использования вторичных материальных и энергетических ресурсов. Мировой и отечественный опыт показывает, что 80% экономии материальных ресурсов связано с внедрением ресурсосберегающих технологий и лишь 20% – с другими мероприятиями. Более 50% экономии топливноэнергетических ресурсов в химической промышленности в России можно получить за счет совершенствования технологических процессов, примерно 20% – путем более полного использования вторичных энергетических ресурсов и около 25% – за счет организационно-технических мероприятий.

При условии роста масштабов производства и высоких экологических требованиях можно определить два принципиально отличных друг от друга направления получения химических продуктов.

Первое направление предусматривает реконструкцию действующих производств и создание технологии с дальнейшей (более глубокой) очисткой газовых выбросов, воды, выводимой из производства и твердых отходов, вредных для

природы и здоровья человека веществ. Такой путь в настоящее время широко применяется, но он малоэффективен. С помощью очистных сооружений не всегда удается полностью освободить выбросы от вредных веществ, и они попадают

вбиосферу. Кроме того, очистные сооружения являются дорогостоящими, занимают большие площади, создают новые проблемы уничтожения твердых отходов, потребляют большое количество материалов и энергии.

Второе направление предусматривает создание технологий и разработку новых технологических установок, обеспечивающих полную переработку сырья

впродукт с использованием вторичных энергоресурсов на базе принципов рециркуляции и цикличности. При рециркуляции предусматривается создание замкнутых технологических комплексов с возвратом на вход непрореагировавшего сырья, комплексного использования энергии за счет теплообмена между прямыми и обратными потоками. Второе направление пока еще не нашло широкого распространения: реконструировать существующие производства до такой степени практически невозможно, так как в них заложена технология, по которой предусматривается вывод из химико-технологических систем разных потоков. Однако при создании новых химических производств должен соблюдаться прин-

цип комплексного использования сырья: материальный субстант, введенный в технологический процесс, полностью перерабатывается, а полученная при переработке продукция используется в полном объеме и ассортименте.

Обобщающим принципом при создании малоотходных производств является системный подход, который следует использовать при проектировании, создании и эксплуатации производства. Более конкретные принципы, направленные на более полное использование сырья и энергетических ресурсов, а также на охрану окружающей среды, могут быть подразделены на три группы: 1) химические; 2) технологические; 3) организационно-управленческие [6, 7].

1. Химические:

−создание малостадийных (одностадийных) химических процессов;

−разработка методов получения продуктов из дешевого и доступного

сырья;

−разработка химико-технологических процессов с повышенной селективностью;

−применение «сопряженных» методов химического синтеза;

−разработка технологий с высокими целевыми конверсиями реагентов;

−совмещение нескольких реакций, направленных на получение одного и того же целевого продукта.

2. Технологические:

−использование рециркуляции по компонентам и потокам;

−применение совмещенных процессов;

−полнота выделения продуктов из реакционной смеси;

−разработка процессов с низким энергопотреблением;

−полнота использования энергии системы;

−разработка технологии с минимальным расходом воды и использованием

еекругооборота;

−полнота использования газовых потоков и очистка газовых выбросов;

−применение аппаратов и технологических линий большой единичной мощности;

−применение непрерывных процессов;

−полнота использования жидких и твердых отходов;

−высокая степень автоматизации;

−обеспечение высокой надежности функционирования ХТС. 3. Организационно-управленческие:

−кооперирование и комбинирование различных производств;

−создание технологий по переработке отходов производства и на их основе безотходных территориально-промышленных комплексов;

−разработка гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС).

Отметим, что ГАПС для химической промышленности является относительно новым объектом исследования, синтеза и управления. Применяются они в основном при организации многопродуктовых (многоассортиментных) малотоннажных химических производств, выпускающих разнообразные продукты, обычно классифицируемые по их назначению и области применения:

−лакокрасочные материалы >2000 наименований;

−красители ~6000 марок;

−лекарственные препараты >2000 видов;

−пестициды >450 препаратов;

−химикаты-добавки к полимерным материалам, реактивы и т.п. Практически во всех многоассортиментных малотоннажных химических

производствах преобладает периодический способ организации технологических процессов, для которых характерны: строгая последовательность технологических операций и стадий во времени; обособленность аппаратурных стадий в пространстве; инвариантность (независимость) «элементарных» процессов относительно их аппаратурного оформления.

ГАПС в химической технологии можно определить как интегрированный производственный комплекс, ориентированный на реализацию нефиксированного множества технологических процессов, некоторые подмножества которого могут быть реализованы параллельно (одновременно). ГАПС, как правило, содержит «избыточное» оборудование и снабжена системой гибких коммуникаций, позволяющих быстро перестраивать ее на производство новой продукции. При этом частично изменяется аппаратурный состав технологической схемы химического производства, ее структура, а также алгоритм управления, реализуемый информационно-управляемой подсистемой.

ГАПС позволяет существенно интенсифицировать многоассортиментные малотоннажные производства с переменным ассортиментом продукции, главным