ДИПЛОМ Химическая технология

Введение

 

Российское правительство считает развитие агропромышленного комплекса страны одним из приоритетных направлений в своей работе и постоянно увеличивает финансирование, активно поддерживает развитие этой отрасли. Стабильные и высокие урожаи, решение проблемы самообеспеченности отдельных регионов и государства в целом продовольствием определяет важность применения в хозяйствах различных форм собственности достаточных доз удобрений со средствами химической мелиорации (известью, гипсом) и пестицидами. Органические и минеральные удобрения – основа не только обычных, но и интенсивных, и высоких технологий [1].

Химическая технология – наука о наиболее эффективных и экологически обоснованных методах химической переработки сырых природных материалов в предметы потребления и средства производства [2]. Материальной базой всех химико-технологических процессов являются машины и аппараты химических производств.

Повышение производительности работы аппаратов приводит к повышению эффективности производства. В настоящее время основой химической промышленности являются крупные многотоннажные производства. Одним из крупнейших химических предприятий нашей страны - ОАО «Череповецкий Азот» производит и поставляет высококачественные азотсодержащие минеральные удобрения - аммиачную селитру, мочевину, сложные и комплексные удобрения, позволяющие значительно поднять урожайность.

Также товарной продукцией ОАО «Череповецкий «Азот» являются аммиак жидкий технический, неконцентрированная азотная кислота, медицинская закись азота.

ОАО «Череповецкий «Азот» создано в 1969 году. В начале 1970 года были получены первые тонны аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры.

Аммиачная селитра является одним из самых распространённых и дешёвых азотных удобрений используемых в сельском хозяйстве. Но из-за склонности к термическому распаду, а также низкой детонационной устойчивости и высокой огне- и взрывоопасности аммиачная селитра в чистом виде запрещена к производству. Актуальной проблемой на сегодняшний день является вопрос реконструкции цехов по производству аммиачной селитры.

Перевод агрегата АС-72М на производство сложного азотно-фосфатного удобрения (САФУ) с применением в качестве добавки жидких комплексных удобрений (ЖКУ) связан с многочисленными проблемами, в числе которых:

- дополнительные затраты греющего пара на упаривание ЖКУ;

- проблема очистки реакционного оборудования от инкрустации;

- проблема неэффективного сырья.

САФУ – высокоэффективное, водорастворимое, гранулированное удобрение, характеризующееся улучшенными физико-химическими свойствами и наличием двух основных питательных элементов – азота с 31% масс. и фосфора - 5% масс. При внесение в почву оно равномерно рассеивается по полю и сохраняет эти свойства в течение 12-месячного срока хранения на складах.

По агрохимической ценности САФУ является одним из лучших источников азота для питания растений, так как в нем удачно сочетаются быстродействующий нитратный азот с менее подвижным аммонийным азотом, что способствует его эффективному использованию в период вегетации растений. Добавка фосфатов обуславливает более слабую растворимость САФУ в сравнении с аммиачной селитрой, что наделяет его пролонгирующим действием [1].

Многолетний опыт работы ОАО «Череповецкий «Азот» на рынке минеральных удобрений, качество выпускаемой продукции, подтвержденное спросом как со стороны отечественных, так и зарубежных потребителей, неплохая конъюнктура цен на азотные удобрения на внешнем рынке, а также выгодное географическое положение ОАО «Череповецкий «Азот» создают благоприятные условия и прекрасные возможности для деятельности предприятия, успешного сотрудничества с партнерами из ближнего и дальнего зарубежья, позволяют говорить о хорошей организации подготовительного и производственного процесса предприятия.

Целью данного дипломного проекта является модернизация производства аммиачной селитры с получением САФУ на ОАО «Череповецкий «Азот».

 

Аналитический обзор

Агрегат АС-72 В агрегате АС-72 ком­поновка основного технологического оборудования… Такая компоновка оборудования стала возможной в результате приме­нения специальных насосов для перекачивания плава на…

Для производства САФУ наиболее подходящим является агрегат крупной единичной мощности АС–72М. Так как по сравнению с агрегатом АС-72 он является наиболее экономичным и экологически-безопасным.

Промышленные испытания получения САФУ с применением в качестве фосфорсодержащего сырья проводили в два этапа: первый – в декабре 2007 года (выпущено 187 тонн продукта), второй – с мая 2008 года по март 2009 года (выпущено 157333 тонн продукта) [1].

На первом этапе была выяснена принципиальная возможность получения NP-удобрения с заданным химическим составом и качеством, соответствующим требованиям нормативной документации не вносили никаких изменений и дополнений в технологическую схему производства аммиачной селитры, пользовались оборудованием цеха.. На основании результатов лабораторных исследований была разработана программа первого выпуска опытно-промышленной партии с содержанием фосфата 5-7 % в пересчете на P₂O₅ с целью изучения особенностей технологического процесса, качества получаемого удобрения, его пригодности для длительного хранения, изучения спроса на рынке.

Процесс получения САФУ осуществлялся в соответствии с принятой технологией, заключающейся в приготовлении NP-раствора путем смещения аммиачной селитры концентрацией не менее 89 % при температуре 148-165⁰С с раствором ЖКУ с последующей донейтрализацией, упариванием до состояния высоко концентрированного плава при температуре 175-185⁰С и грануляцией NP-плава методом приллирования.

В начальный период второго этапа испытаний принятую технологическую схему производства несколько раз изменяли в части подготовки и подачи ЖКУ в технологический цикл с целью снижения осадкообразований и оптимизации процесса получения NP-удобрения.

В первые дни работы производства раствор ЖКУ, подаваемый в смеси с возвратным NP-раствором на установку слабой выпарки в аппарат Т-101, подвергался нагреву до высоких температур (в пределах 128-164⁰С), что способствовало интен-сивному образованию в системе нерастворимых осадков в результате гидролиза полиформ фосфатов и забивке трубчатке выпарного аппарата. После разделения потоков ЖКУ и возвратных NP-растворов температуру подаваемого в технологи-ческий процесс ЖКУ снизили до 60-80 ⁰С [3].

Температура раствора ЖКУ в баках Е-34/_2,3 в течение июня 2002 года превышала регламентированную норму (не более 25 ⁰С), составляя в среднем 43-66 ⁰С вследствие перелива ЖКУ, подогретого в аппарате Т-101/₁, из напорного бака Е-101/₁, в баки Е-34/_2,3. Нарушение температурного режима в баках ЖКУ Е-34/_2,3 и продолжительность пребывания ЖКУ в условиях высоких температур привели к снижению степени конверсии фосфатов в результате гидролиза конденсированных форм P₂O₅ в ЖКУ, следствием явилось помутнение раствора ЖКУ и выпадение осадка

В существующую технологическую схему производства аммиачной селитры на крупнотоннажном агрегате АС-72М на основании выполненных исследований требуется внести существенные изменения и дополнения:

- смонтировать отделение приема сырья;

- спроектировать и выполнить монтаж узла подготовки ЖКУ;

- спроектировать и выполнить монтаж узла дозировки ЖКУ.

В состав проекта приемного комплекса сырья входит:

- заглубленная емкости ЖКУ, объемом 6,3 м³;

- поддон для предотвращения проливов ЖКУ из транспортных средств;

- устройство для слива ЖКУ из железнодорожных цистерн с низким разгрузочным устройством;

- устройство для слива ЖКУ из железнодорожных цистерн с верхним разгрузочным устройством.

В дополнение к существующей технологической схеме агрегата АС-72М требуется установить следующее оборудование:

- емкость расходная для ЖКУ объемом 5 м^3;

- технологические трубопроводные линии для переобвязки существующего оборудования;

- металлоконструкции для крепления оборудования и трубопроводов.

Проект узла вспомогательных технологических промывок по семи различным контурам был выполнен в связи с тем, что при эксплуатации оборудования на новом виде удобрения, вследствие особенностей его раствора, образуется довольно большое количество труднорастворимого осадка.

Разработан проект опрыскивания ПАВ с целью придания им свойств антислеживаемости. В исходных данных на проектирование установки поверхностной обработки гранул САФУ были учтены рекомендации передовых фирм, специализи-рующих в обработке гранул различными добавками [7].

Проект включает в себя узел приема и хранения ПАД выполненный на базе существующего оборудования, а также узел подготовки и опрыскивания гранул, компактно и рационально вписанный в действующую систему конвейеров и пересыпок. Нормы технологического режима процесса подготовки добавки к опрыскиванию поддерживаются с помощью автоматических средств контроля и регулирования параметров процесса.

В проекте применены трансзвуковые малоинерционные насосы для подогрева воды, позволяющие с меньшими затратами энергоносителя поддерживать необходимую температуру. Оригинальное проектное решение дает возможность, использованную на обогреве емкостей воду применить для обогрева подводящих трубопроводов от узла хранения до узла опрыскивания. В связи с большой вязкостью добавки при обычных температурах имеет важное значение скорость переключения потоков. Для решения этой проблемы проектом предусмотрена специальная арматура. Чтобы избежать забивания форсунок и труб при остановках процесса, запроектированы воздухоподогреватели для продувки линий горячим воздухом.

 

1.4 Сравнительная характеристика САФУ и аммиачной селитры

 

САФУ представляет собой смесь аммиачной селитры с массовой долей 87-91% NH₄NO₃, орто- и полифосфатов аммония с массовой долей 7-8% и 1,7-2% соответственно. В чистом виде аммиачная селитра представляет собой белое кристаллическое вещество, содержащее 35% азота, 60% кислорода и 5% водорода.

Таблица 1.2

Сравнительная характеристика аммиачной селитры и САФУ

Показатель	Аммиачная селитра	САФУ
Суммарная массовая доля нитритного и аммонийного азота в пересчете на сухое вещество азот, %, не менее	34,4
Массовая доля воды, %, не более	0,3	0,5
Гранулометрический состав: - масс. доля гранул от 1 до 4 мм, %, не менее; - масс. доля гранул от 2 до 4 мм, %, не менее; - масс. доля гранул размером менее 1 , %, не более; - масс. доля гранул размером более 6 мм, %.
Рассыпчатость, %, не менее
Температура плавления, 0С	169,6
Кристаллическая модификация	От -17 до +169,6 0С имеет 5 модифика-ций	Определяется крис-талллической моди-фикацией веществ, входящих в состав удобрения
Растворимость при 20 0С, г/100г раствора, %
Слеживаемость	Слеживается	Не слеживается
Взрывоопасность	Взрывоопасно	Не взрывоопасно
Коэффициент гигроскопический, моль воды/г час (φ=80%)	4,6	3,6

Таким образом, для САФУ высокая гигроскопичность в силу связывания и удержания влаги кристаллогидратами не оказывает такого существенного влияния на слеживаемость, как гигроскопичность чистой аммиачной селитры. САФУ не расплывается на воздухе в отличие от аммиачной селитры даже при достаточно высоком содержании влаги в удобрении. Введение в аммиачную селитру фосфорсодержащих добавок приводит к уплотнению структуры гранул и повышению их прочности к раздавливанию и истираемости, что в конечном итоге оказывает воздействие на снижение слёживаемости продукта при хранении.

Изучение растворимости аммиачной селитры и САФУ в воде выявило существенные различия в скорости этого процесса. САФУ растворяется значительно медленнее, чем аммиачная селитра. Следовательно, обладая более низкой скоростью растворения, чем аммиачная селитра фосфаты, присутствующие в САФУ способствуют постепенному высвобождению азота, что предотвращает большую степень его использования (вследствие уменьшения потерь от вымывания) и наделяют его свойствами удобрения пролонгированного действия.

Фосфаты делают кристаллические гранулы прочными, чем тормозят процесс перекристаллизации. Гранулы мало измельчаются. Резко уменьшается количество пыли, мелкая фракция практически отсутствует. Отсутствие пыли снижает слеживаемость продукта. Снижению слеживаемости также способствует гранулирование продукта, повышение прочности гранул, обработка гранул поверхностноактивными веществами, упаковка продукта в герметичную тару, снижение температуры затаривания продукта.

Таким образом, на основании выше сказанного установлено, что введение фосфатной добавки в аммиачную селитру в количестве не менее 5% P₂O₅ приводит к значительному улучшению физико-химических свойств продукта.

 

 

1.5 Аппарат ИТН

 

Аппарат ИТН предназначен для получения раствора аммиачной селитры путем нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком с использованием тепла реакции для частичного выпаривания воды из раствора под атмосферным давлением.

Вертикальной цилиндрической формы аппарат состоит из двух частей: реакционной и сепарационной. Внутри корпуса реакционной части находиться реакционный стакан с отверстиями внизу. Реакционный стакан обеспечивает время пребывания реагентов в реакционной зоне 0,5-1,0 с, что обеспечивает незначительные потери азота за счет термического разложения HNO₃ и нитратов аммония. Внутрь стакана поступают аммиак и раствор азотной кислоты через титановые барботеры. Скорость аммиака в отверстиях барботера 30-50 м/с. Скорость HNO₃ 2-3 м/с. За счет теплоты реакции нейтрализации из образующегося раствора NH₄NO₃ испаряется часть воды. Вследствие этого возникает подъемная сила, и парожидкостная эмульсия выбрасывается из верха реакционного стакана через завихритель, способствующий разделению парожидкостной смеси. Температура процесса нейтрализации составляет 150-160 ^оС. Раствор, выходящий из завихрителя по кольцевому зазору между стаканом и корпусом аппарата, движется вниз, продолжая упариваться за счет тепла, получаемого через стенку стакана[12]..

Соковый пар, отделяемый в завихрителе от раствора, содержит брызги раст-вора NH₄NO₃, NH₃ или пары HNO₃. Очистка сокового пара производится в верхней сепарационной части. При этом соковый пар, поднимаясь со скоростью 0,6 м/с про-мывается на 4-х барботажных колпачковых тарелках. На 2-х нижних тарелках пар отмывается от аммиака 15-20 % раствором NH₄NO₃, подкисленным HNO₃. При этом раствор подается на 2-ую тарелку, затем перетекает на 1-ую тарелку, а с неё по пере-ливной трубе перетекает в реакционную зону, смешиваясь с циркулирующим 90 % раствором. На 2-х верхних тарелках из сокового пара улавливаются пары HNO₃ и брызги раствора NH₄NO₃ с помощью конденсата сокового пара. При этом конденсат сокового пара подается на 4 тарелку, затем перетекает на 3 и выводится из аппарата. Из аппарата ИТН выходит 89-91 % NH₄NO₃.

2. Технико-экономическое обоснование проекта

 

Производство САФУ является сложным технологическим процессом, а в виду того, что в состав ЖКУ входят соединения Fe, Al, Mg, Ca, S, Se, возможно протекание целого ряда сопутствующих реакций с образованием осадков, состав которых меняется в зависимости от pH среды [4].

С повышением температуры возрастает образование нерастворимых соединений, которые склонны с течением времени укрупняться и оседать на оборудовании (на стадиях выпаривания и гранулирования) [4].

Предполагаем, что цена на САФУ при внедрении новой добавки увеличится на 10000 руб за 1 тонну, так как улучшится однородность гранул по химическому составу, а также повысится их прочность и плотность. Вследствие этого увеличится прибыль предприятия от данного производства.

Себестоимость САФУ составит 14907376,048 руб; новая цена NP-удобрений предполагается – 36000 руб/т; мощность производства не изменяется – 450 тыс. тонн в год.

Прибыль производства: 195000 руб. в год.

Использование в производстве новой добавки ЖКУ позволяет получить новое минеральное удобрение - САФУ с улучшенными физико-химическими качествами и повысить качество и получить прибыль.

Экономический расчет показывает экономическую целесообразность замены магнезиальной добавки на ЖКУ.

 

3. Характеристика исходного сырья и готового продукта

 

3.1 Характеристика исходного сырья

 

Сырьем для производства САФУ являются жидкое комплексное удобрение (ЖКУ), жидкий аммиак, азотная кислота, антислеживающие добавки.

3.1.1 Техническое наименование продукта - жидкое комплексное удобрение. В качестве фосфорсодержащей добавки при получении удобрения используют жидкое комплексное удобрение марки 11:37:0 представляющие собой водный раствор орто- и полифосфатов аммония, содержащие 11% азота и 37% фосфора в пересчете на диоксид фосфора. Ортофосфаты аммония, входящие в состав ЖКУ, содержат один атом фосфора и представлены моноаммонийфосфатом (NH₄H₂PO₄) и диаммо-нийфосфатом ((NH₄)₂HPO₄). Полифосфата аммония, содержащие в своем составе два и более атомов фосфора, представлены в ЖКУ диаммонийпирофосфатом ((NH4)₂H₂P₂O₇), триаммонийпирофосфатом ((NH₄)₃HP₂O₇), а также небольшим коли-чеством триполифосфата аммония ((NH₄)₃H₂P₃O₁₀). Кроме основных компонентов в состав ЖКУ входят водорастворимые соединения железа, алюминия, магния, кальция, серы, фтора, являющиеся примесями в исходном сырье. Их количество зависит от состава исходного сырья и составляет (в пересчете на оксиды) 1,5-2,5%.

В ЖКУ может также присутствовать небольшое количество (до 0,4%) твердых примесей – аммонийных пирофосфатов железа и алюминия состава ((FeAl)NH₄H₂P₂O₇∙3H₂O) с некоторым включением органических веществ, образующих мелкодисперсный, медленно оседающий и легко взмучиваемый осадок. Общее содержание солей в растворе ЖКУ составляет более 60%.

Раствор ЖКУ имеет нейтральную реакцию. Массовой доле азота в ЖКУ, составляющей 11%, соответствует рН, равный 6,4-6,8. В зависимости от качества кислоты, используемой для получения ЖКУ, эта величина может незначительно меняться.

Поскольку ЖКУ не содержит свободного аммиака, равновесное парциальное давление NH₃ над раствором незначительно. В интервале рН, равном 6,4-6,8, равновесное давление аммиака составляет:

 

Таблица 3.1

Равновесное давление аммиака при различных температурах

 

Температура, 0С	Давление, Па
	-
	10,6
	141,3
	625,3

 

Плотность ЖКУ при 20 ⁰С составляет 1,44 ±0,03 г/см³ и зависит в основном от суммы питательных веществ в удобрении и состава исходного сырья. Увеличение концентрации питательных веществ и рост количества примесей в исходной суперфосфорной кислоте приводит к увеличению плотности ЖКУ.

При нагревании ЖКУ выше 25 ⁰С начинается процесс гидролиза полифосфатов с образованием ортофосфатов и появление осадка. Результаты лабораторных исследований по изучению изменения конверсии растворов ЖКУ марки 11:37:0 в процессе хранения при разных температурах представлены в таблице:

Таблица 3.2

Изменение степени конверсии ЖКУ от времени и температуры хранения.

Температура, 0С	Снижение конверсии в % от исходного в зависимости от времени хранения (сутки)
6 ± 3	0,8	14,1	1,2	1,2	2,3
26 ± 4	1,8	2,5	3,9	4,5	5,4
36 ± 2	6,3	10,1	12,5	15,8	17,2
	13,1	20,4	27,4	35,2	39,1

 

 

3.1.2 Техническое наименование продукта - жидкий аммиак технический. Химическая формула NH₃. Основные технические требования: аммиак должен выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 6221-90 двух сортов:

Таблица 3.4

Основные технологические требования аммиака

Показатель	1 сорт	2 сорт
Аммиак, %, не менее	99,9	99,6
Вода, %, не более	0,1	0,4
Масло, мг/л, не более
Железо, мг/л, не более		не нормируется

 

При обычных условиях жидкий аммиак технический - бесцветный газ с резким, удушливым запахом, плотностью 0,771 кг/м³. При охлаждении до -33,5°С под атмосферным давлением газообразный аммиак превращается в бесцветную жидкость, затвердевающую при температуре -77,8°С (температура плавления аммиака). Критическая температура аммиака 132,4°С; критическое давление 111,5ат; теплоемкость газообразного аммиака при 25°С равна 8,523 ккал/(моль·град).

Таблица 3.5

Давление насыщенных паров жидкого аммиака при различной температуре:

Температура,°С	-35	-25	-15	-5
Давление, ат	0,95	1,55	2,41	3,62	5,26	7,48	10,23

 

Жидкий аммиак технический перевозят в цистернах двух типов: в цистер-нах, рассчитанных на давление 16 ат , без тепловой изоляции, и в цистернах на давление 2,5 ат с тепловой изоляцией [9]. Аммиак хорошо растворим в воде.

Таблица 3.6

Растворимость жидкого аммиака при различной температуре.

Давление, ат	Температура,°С
0,1	0,22	0,085	0,043	-
0,5	0,57	0,337	0,247	0,105
	0,88	0,515	0,400	0,224
	1,62	0,812	0,632	0,389

 

3.1.3 Техническое наименование продукта - азотная кислота. Химическая формула-HNO₃ [10].

По внешнему виду азотная кислота представляет собой бесцветную жидкость или слегка желтоватую жидкость, температура кипения которой зависит от концентрации HNO₃. Так, 100%-ная азотная кислота кипит при 86°С, а при 68,4%-ная имеет наивысшую точку кипения, равную 122°С. При охлаждении кислота затвердевает, причем температура плавления также зависит от концентрации HNO₃.

Основные технические требования: азотная кислота выпускается двух видов: разбавленная и концентрированная. Разбавленная азотная кислота имеет три сорта:

 

 

Таблица 3.7

Основные технические требования азотной кислоты

Показатель	1 сорт	2 сорт	3 сорт
HNO3, %, не менее
N2О4, %, не более	0,15	0,2	0,2
Твердый остаток, %, не более	0,05	0,1	0,1

 

Теплота плавления 100%-ной азотной кислоты составляет 39,8 Дж/г; теплота испарения 481 Дж/г. Теплоемкость азотной кислоты с повышением ее концентрации уменьшается от 1 до 0,46 кал/(г*град). Плотность водных растворов азотной кислоты возрастает с увеличением концентрации.

 

3.2 Характеристика готового продукта

 

3.2.1 Сложное азотно-фосфатное удобрение представляет собой смесь аммиачной селитры с массовой долей 87-91% NH₄NO₃, орто- и полифосфатов аммония с массовой долей 7-8% и 1,7-2% соответственно (полифосфаты аммония представлены в основном пирофосфатами (NH₄)H₂P₂O₇), содержащую азота общего 32-33% , фосфора в пересчете на Р₂О₅ - 5-7% и конверсии полифосфатов 18-27% [7].

Таблица 3.8

Химический состав аммиачной селитры, фосфатов аммония и САФУ.

Формула	Молек. масса	Состав, %	Сумма P2O5+N	Мас. отн. P2O5:N
P2O5	NH3	HNO3	N
NH4NO3	80,0	-	21,3	78,7	35,0	-	-
САФУ	-	6,0	21,0	71,8	33,1	38,8	0,18:1

 

Таблица 3.9

Температура кипения водных растворов САФУ.

Массовая доля САФУ,%	Температура, °С

 

Одной из важных характеристик удобрения является уровень рН 10%-го водного раствора.

Как показали исследования, рН готового продукта САФУ составил от 4,0 до 5,0 ед., что ниже по сравнению с рН аммиачной селитры (норма не менее 5,0). Это связано с протеканием в процессе получения САФУ гидролиза солей аммония, в результате чего в системе возрастает концентрация свободных ионов водорода (Н⁺), что приводит к снижению значения рН получаемого продукта.

Таблица 3.10

Растворимость САФУ и его компонентов в воде.

Температура, °С	Растворимость, г/100г раствора (%)
NH4NO3	NH4H2PO4	Полифосфаты	САФУ
-17	42,4	1,0	-	-
	54,3	18,5	51,0	-
	60,3	22,8	-	-
	65,5	27,2	-
	-	-	63,3	-
	70,2	31,7	-	-
	74,1	36,2	-	-
	77,6	40,5	-	-
	80,8	45,2	-	-

 

3.2.2 Область применения САФУ.

САФУ рекомендуется применять на всех типах почв для основного (допосевного) внесения и для подкормок под все культуры. Применяя САФУ, можно обеспечить питание растений азотом и частично фосфором.

 

 

Описание технологического процесса и схемы.

Технологический процесс получения сложного азотно-фосфатного удобрения состоит из следующих стадий: 4.1. Прием и слив ЖКУ. 4.2. Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком с получением растворов аммиачной селитры.

Q = 12096,4 · 2,3 · (125 - 40) = 2364846,2 Вт

Количество нагревающего раствора G, кг/с, определяется по формуле:

G = 2364846,2 / (3743,763 · 85) = 7,43 кг/с

В процессе теплообмена аммиак нагревается от 40 ^оС до 125 ^оС

Среднелогарифмическая разность температур Δt _{ср лог}, определяется по формуле:

, (6.26)

где Δt _б –большая разность температур, град;

Δt _м– меньшая разность температур, град;

Δt _м =Δt _б =50 град

Δt _{ср лог} = 50 град

Отношение n/Z определяется по формуле:

(6.27)

где n –общее число труб, шт;

Z – число ходов;

Re – критерий Рейнольдса;

µ- вязкость среды, Па·с;

d- внутренний диаметр трубок, м

- при диаметре труб Ø_тр= 25×2 мм

,

- при диаметре труб Ø_тр=20×2 мм

Площадь поверхности теплообменника F_ор , м ², определяется по формуле:

(6.28)

k – коэффициента теплопередачи, Вт/( м ²·К)

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи:

k=250 Вт/( м ²·К)

Тогда ориентировочная поверхность теплообмена:

F_ор= 189 м ²

Выбираем теплообменник, соответствующий площади поверхности теплообменника F_ор = 189 м². (ГОСТ 15120- 79):

- поверхность теплообмена F=219 м²

- диаметр теплообменника Ø=800 мм

- диаметр труб теплообменника Ø_тр=25×2 мм

Число ходов Z = 1

- число трубок n = 465 шт

- длина труб = 6м

- площадь сечения в вырезе S₁ =16,1·10^-2 м²

- площадь сечения между перегородками S₂ =7,9·10^-2 м²

- площадь сечения одного хода по трубе S₃ =6,9·10^-2 м²

Критерий Рейнольдса Re определяем исходя из формулы:

Re=

Критерий Прандтля (Pr) определяем по формуле:

Pr = (6.29)

где c - удельная теплоемкость, кДж/ (кг·К);

λ – теплопроводность, Вт/ (м·К);

µ- вязкость среды, Па·с.

Pr == 5,07

Коэффициент теплоотдачи к жидкости α, Вт/( м²·К), движущейся по трубам турбулентно, определяется по формулам :

α = 0,023 · Re^0,8 · Pr^0,4 · λ /d , (6.30)

α₁ = 0,023 · 950^0,8 · 5,07^0,4 · (0,748/0,021) =377,9 Вт/(м²·К)

Площадь сечения потока в межтрубном пространств между перегородками:

S₂ = 0,079 м²

Критерий Рейнольдса Re в межтрубном пространстве определяется:

Re = G · d_вн / S₂ · μ , (6.31)

где G – расход, кг/с;

d_вн - внутренний диаметр, м ;

S₂ - площадь сечения между перегородками, м²

Re₂ = 7,43 · 0,02/(0,079 · 0,0125) =150,5

Критерий Прандтля: Pr₂ = 3743,4630 · 0,00125/ 0,548 = 6,255

Коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве:

α = 0,24 · Re^0,6 · Pr^0,36 · λ /d, (6.32)

α₂ = 0,24 · 150,5^0,6 · 6,255 ^0,36 (0,748/0,02) =351,7 Вт/( м²·К)

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м² ·К), определяется по формуле:

, (6.33)

где Σδ/λ – сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений, м²·К/Вт

Σδ/λ= (6.34)

Σδ/λ = 0,002/17,5 + 2/2900 = 0,000804 м²·К/Вт

Коэффициент теплопередачи: К = 1/(1/377,9 +0,000804 +1/351,7) =160 Вт/(м²·К),

Поверхность теплообмена составит: F = 2364846,2/ (50 · 160) = 295,6 м²

Запас поверхности теплообмена составляет: Δ = (295,6 - 189)/295,6 · 100% = 3,6%

Данные по оборудованию приведены в таблице 5.9

Таблица 6.9

Основное оборудование процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком и введение ЖКУ.

Оборудование	Размеры
Подогреватель газообразного аммиака Т-1 Диаметр, мм Высота, мм Поверхность теплообмена,м2
Аппарат ИТН Р-3 Диаметр реакционной части, мм. Диаметр реакционного стакана, мм. Высота, мм. Диаметр сепарационной части ,мм. Общая высота, мм. Давление, МПа. Температура в реакционной зоне , °С. Температура в сепарационной зоне ,°С.	3600/2200 0,02 148-165°С 100-106°С
Контрольный донейтрализатор Р-97 Диаметр, мм Высота, мм
Скруббер-нейтрализатор Х-86 Диаметр, мм Высота, мм
Донейтрализатор Р-4 Диаметр, мм Высота, мм Вместимость, м3 Давление , МПа Температура ,°С	3,2 0,02
Подогреватель азотной кислоты Т-2 Диаметр, мм Высота, мм Поверхность теплообмена,м2
Бак-гидрозатвор Е-5 Диаметр, мм Высота ,мм
Отделитель- испаритель жидкого аммиака Х-37 Диаметр, мм Высота, мм Вместимость, м3 Поверхность теплообмена, м2	2,3

 

6.5 Механические расчеты.

 

1 Определение толщины стенки.

 

Рассматриваемый аппарат представляет собой цилиндрическую обечайку. Материал корпуса - сталь 12Х18Н10Т, модуль упругости при температуре 300ºC – Е=1,9МПа.

Коэффициент прочности сварных швов корпуса , коэффициент Пуассона μ = 0,3.

Прибавка к расчетной толщине корпуса:

с = с₁ + с₂ + с₃, (6.35)

где с₁ – прибавка для компенсации коррозии, эрозии, с₁ = 2,5мм;

с₂ – прибавка для компенсации минусового допуска, с₂ = 0,8мм;

с₃ – технологическая прибавка, с₃ = 4,75мм

с = 2,5 + 0,8 + 4,75 = 8,05мм

Расчетное давление: Р = 0,02МПа.

Температура стенки: Т = 140°С.

Диаметр корпуса D = 3600мм.

Величина допускаемых напряжений при температуре t = 140ºC, σ = 136МПа.

Расчетная толщина стенки корпуса, нагруженной внутренним избыточным давлением, мм:

, (6.36)

где [σ] = η·σ*, η – поправочный коэффициент, для листового проката η = 1.

[σ] = 1·136 = 136МПа

мм

Округляем S_R до целого четного числа, S_R = 6мм.

Исполнительная толщина обечайки:

S=S_R+c (6.37)

S = 4,2+8,5 = 12,7мм.

Принято 14мм.

Условие применения формул:

, (6.38)

для обечаек и труб при D≥ 200мм

< 0,1 Условие выполняется.

Рассчитаем толщину стенки полусферического днища.

Радиус кривизны в вершине днища: R = 0,5D, R = 2200мм.

(6.39)

мм

Исполнительная толщина стенки днища, мм:

S₁ = S_1R + c (6.40)

S₁ = 2,6 + 8,5 = 11,1 мм

Принимаем S₁ = 12мм.

 

2 Определение допускаемого давления

 

Допускаемое наружное давление, МПа:

[Р] = min{[Р]₁;[Р]₂}, (6.41)

где [Р]₂ - допускаемое наружное давление, определяемое из условия прочности обечайки между смежными кольцами жесткости, МПа:

, (6.42)

[Р]₂ = = 0,42МПа

[Р]₁ - допускаемое давление из условия прочности и условия устойчивости в пределах упругости, МПа:

, (6.43)

[Р]_σ – допускаемое давление из условия прочности, МПа:

(6.44)

[Р]_σ = = 1,116МПа

[Р]_Е – допускаемое давление устойчивости в пределах упругости, МПа:

; (6.45)

где К_э – коэффициент, принимаем К_э = 0,93;

n_у – коэффициент запаса устойчивости, n_у = 2,4

[Р]_Е = = 1,776МПа

[Р]₁ = = 0,845МПа

[Р] = min {0,845; 1,016} = 0,845МПа

[Р] > Р₂ (0,845 > 0,42), условие прочности и устойчивости выполняется.

 

3 Расчет укрепления отверстий

 

Допускаемый диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления:

(6.46)

74мм

Формула применяется, если: ,

где d_R – расчетный диаметр отверстия,

d_R = d + 2с (6.47)

Отверстие для отбора проб: d = 10мм

d_R = 10 + 2 × 8,05 = 26,1мм

Укрепление не требуется (d_R < d₀ ).

Отверстие для термопары: d = 40мм

d_R = 40 + 2 × 8,05 = 56,1мм

Укрепление не требуется (d_R < d₀ ).

 

4 Укрепление одиночного отверстия в обечайке, днище, крышке другим штуцером

 

Внутренний диаметр штуцера d = 600мм.

Наибольший расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при отсутствии избыточной толщины стенки:

(6.48)

мм

Допускаемое напряжение материала штуцера при расчетной температуре =140МПа.

Допускаемое напряжение материала накладного кольца при расчетной температуре =136МПа.

Расчетная длина внешней части штуцера:

, (6.49)

где l₁ – исполнительная длина внешней части штуцера, l₁ = 48мм,

с_S – сумма прибавок к расчетной толщине штуцера, с_S = 0,8мм,

S₁ – исполнительная толщина стенки штуцера, мм:

S₁ = S_1R + с_S, (6.50)

, (6.51)

φ₁ – коэффициент прочности продольного сварного соединения, φ₁ = 1,

мм

S₁ = 1,7 + 0,8 = 2,5мм

Принимаем S₁ = 10мм

мм

Принимаем l_1R = 48мм.

 

Расчетная ширина накладного кольца, мм:

, (6.52)

где l₂ – исполнительная ширина накладного кольца, l₂ = 240мм,

S₂ – исполнительная толщина накладного кольца, S₂ = 12мм

мм

Принимаем l_2R = 240мм

Расчетная ширина зоны укрепления в окрестности штуцера, мм:

(6.53)

l_R = = 194мм

Отношения допускаемых напряжений:

(6.54)

Х₁ = Х₃ = 140/136

Принимаем Х₁ = Х₃ = 1.

(6.55)

Х₂ = 136/136 = 1

Условие укрепления отверстия:

l_1R(S₁ – S_1R – c_S)X₁ + l_2RS₂X₂ + l_3R(S₃ – 2c_S)X₃ + l_R(S – S_R – c) ≥ 0,5(d_R – d_oR) S_R (6.56)

48(10 – 1,7 – 0,8)1 + 240×12×1 + 0 + 194(18 – 9,8 - 8,05) = 3269мм

0,5(600 – 77,2)9,8 = 2561,72мм

Определяем необходимость укрепления отверстия диаметром 900мм.

Отверстия диаметром 600 и 900мм следует укрепить другим штуцером.

 

5 Расчет укрепления взаимовлияющих отверстий.

 

Максимальное расстояние между наружными поверхностями двух соседних штуцеров: в = 370мм.

Условие, когда отверстия считаются одиночными

(6.57)

мм

370 < 389, отверстия взаимовлияющие.

Допускаемое давление перемычки, МПа:

, (6.58)

где к₁ и к₂ – коэффициенты, для выпуклых днищ к₁ = 2, к₂ =1,

V₁ – коэффициент снижения прочности:

, (6.59)

где D_R – расчетный диаметр укрепляемого элемента, мм:

D_R = 2R – для сферических днищ, D_R = 2×1900 = 3800мм,

= 600мм, = 900мм - расчетные диаметры взаимовлияющих штуцеров,

- внутренние диаметры взаимовлияющих штуцеров.

МПа

Расчетное давление 0,2МПа не превышает допускаемое давление перемычки 0,82МПа

 

6 Расчёт опор обечайки

 

Вертикальные аппараты обычно устанавливают на стойках, когда они размещаются внизу помещения или на подвесных лапах, когда аппараты размещают между перекрытиями в помещении или на специальных, стальных конструкциях. При отношении Н/D>5 вертикальные аппараты размещают на открытой площадке и устанавливают на так называемых юбочных (цилиндрических и конических) опорах.

 

Находим нагрузку на одну опору:

Q=G/z, (6.60)

где G – вес обечайки со средой, Н;

z – число опор, z = 4;

Q = 221300/4 = 55,2 кН

Размеры опоры: а=258 мм, а₁=315 мм, b=83 мм, b₁=43 мм, b₂=323 мм, b₃=166 мм, h₁=98 мм, h₂=493 мм, S=17 мм, S₁=31 мм, d_б=М36.

Определяем толщину накладного листа:

, (6.61)

где σ_т – предел текучести материала накладного листа (ВСт3 пс), σ_т=140 МПа,

= 36,3мм

Округляем полученное значение до стандартного размера: S_H=36 мм.

Находим окружное напряжение от внутреннего давления:

σ_m = Р₂D₁/(2(S₃-c₂)), (6.62)

σ_m = 0,8 · 3800/2 · (18 - 8,05) = 107,1МПа

Вычисляем максимальное напряжение изгиба от реакции опор:

σ_и = Qe/(h₂(S₃ - c₂)²), (6.63)

где e – расстояние между опорной реакцией и стенкой обечайки, мм:

е = 0,5 (b + b₂ + S_H + S₃ - c₂), (6.64)

е = 0,5(83 + 323 + 26 + 14 - 1,3) = 222мм,

σ_и = 110000 · 222/(493 ·(18 - 8,05)²) = 307,1МПа

Проверяем условие прочности опорных лап:

(σ_m/ σ_т)² + 0,8σ_и/Аσ_т < 1, (6.65)

где А=185 – коэффициент, учитывающий условия работы.

(107,1/140)² + 0,8 · 307,1/140 · 185 = 0,6 < 1.

Условие прочности опорных лап выполняется.

 

7 Расчет сопряжения (днище-обечайка)

Внутреннее давление Р_р = Р₂ = 0,8 МПа.

Допускаемое напряжение и модуль упругости при рабочей температуре [σ]=136 МПа, Е =1,8·10⁵ МПа.

Допускаемое напряжение на краю элемента:

[σ]_кр=1,3[σ],

[σ]_кр=1,3·136=176,8 МПа.

 

Уравнение совместимости деформаций:

Δ^ц_р - Δ^ц_Q0 - Δ^ц_M0 = Δ^с_р+ Δ^с_Q0+ Δ^с_М0

Θ^ц_р - Θ^ц_Q0 + Θ^ц_M0 = - Θ^с_р- Θ^с_Q0 - Θ^с_М0 ,

где Δ^ц_р, Δ^ц_Q0, Δ^ц_M0, Θ^ц_р, Θ^ц_Q0, Θ^ц_M0 – соответственно, радиальные и угловые перемещения края цилиндрической обечайки под действием нагрузок Р, Q₀, М₀;

Δ^с_р, Δ^с_Q0, Δ^с_М0, Θ^с_р, Θ^с_Q0, Θ^с_М0 - соответственно, радиальные и угловые перемещения края эллиптической обечайки под действием нагрузок Р, Q₀,М₀;

Подставляем соответствующие значения деформаций в уравнения деформаций, получим:

(2-µ)Р/2Е(S-c) - 2βR²Q₀/E(S-c) + 2β²R²M₀/Е(S-c)=

= Pa²/2Е(S-c)( 2-µ-a²/b²) + 2β_эa²Q₀/Е(S-c) + 2β²_эa²М₀/Е(S-c);

0-2β²R²Q₀/Е(S-c)+ 4β³RM₀/Е(S-c)=

= -0-2β²_эa²Q₀/Е(S-c)- 2β³_эa²М₀/Е(S-c),

где R=0,5D, a=0,5D, b=0,25D,

R=0,5·3600=1800мм, а=0,5·3600=1800мм, b=0,25·3600=900мм;

(6.66)

=0,01

(6.67)

=0,01

Определяем Q₀, M₀, решая систему уравнений:

Q₀ = -0,577 МН,

M₀ = -0,561 МН.

Суммарные напряжения на краю сферического днища:

меридиональные σ_mэ = Ра/( 2(S-c)) +6М₀/(S-c)²; (6.68)

кольцевые σ_tэ = Ра(2-а²/b²)/( 2(S-c))+6µМ₀/(S-c)²+2β_эaQ₀/(S-c) + 2β²_эaМ₀/(S-c); (6.69)

σ_mэ = 0,8·1800/2·10,7+6·0,561/10,7²=63,58 МПа,

σ_tэ=0,8·1800(2-4)/2·10,7+2·(-0,577)·0,01·1800/10,7-

-2·0,561·0,0001·1800/10,7+6·0,3·0,561/10,7²=128,9 МПа.

Суммарные напряжения на краю цилиндрической обечайки:

меридиональные σ_mo=РR/( 2(S-c))+6М₀/(S-c)²; (6.70)

кольцевые σ_to=Р₂R/( 2(S-c))+6µМ₀/(S-c)²+2β_эRQ₀/(S-c)+ 2β²_эRМ₀/(S-c); (6.71)

σ_mо=0,8·1700/2·10,7+6·0,561/10,7²=63,58 МПа,

σ_tо=0,8·1700/2·10,7+2·(-0,577)·0,01·1700/10,7-

-2·0,561·0,0001·1800/10,7+6·0,3·0,561/10,7²=69,82МПа.

Максимальное напряжение на краю:

сферического днища σ_{max э}=max{σ_mэ, σ_tэ},

σ_{max э}=128,9 МПа,

σ_{max э}< φ₁[σ]_кр,

128,9 МПа<163,8 МПа;

цилиндрической обечайки σ_{max о}=max{σ_mо, σ_tо},

σ_{max о}=69,82 МПа,

69,82 МПа<163,8 МПа.

Так как неравенства выполняются, то прочность сопряжения обеспечивается.

 

 

7. Системы управления химико-технологическими процессами

 

На ПСМУ ОАО «Череповецкий «Азот» управление технологическими процессами осуществляется ЭВМ, микроконтроллерами с программным управлением, контрольно-измерительными и регулирующими приборами.

Система автоматического регулирования охватывает практически все технологические операции, начиная с подачи полупродуктов и заканчивая транспортировкой на склад готовой продукции. В общем виде автоматическое управление на агрегате включает: слежение при транспортировке; регулирование температуры и рН; контроль уровня плава; регулирование потоков аммиака и азотной кислоты; обеспечение высокого качества продукта;

Кроме того, в функцию управляющей вычислительной машины входит: регистрация данных производственной и технологической информации, команд, неисправностей; сбор и обработка данных о технологическом процессе; диагностика оборудования.

В ПСМУ управление процессом осуществляется из центрального пункта управления (ЦПУ).

Основной стадией подсистемы регулирования на стадии нейтрализации является поддержание заданного соотношения потоков аммиака и азотной кислоты в аппарате ИТН при обеспечении определенного значения рН раствора аммиачной селитр, выходящей из аппарата ИТН. В системе регулирования соотношения этих потоков в агрегате ведущим является расход газообразного аммиака. Подача азотной кислоты и аммиака в аппарат ИТН автоматически регулируется по массовым потокам в соотношении 6,02 : 1 (в расчете на 60%-ю азотную кислоту).

 

Автоматизация производством

 

1) Газообразный аммиак на входе в агрегат, на трубопроводе:

Перед Х-37 установлена:

- задвижка с электроприводом поз.HVSA-17, контролирует давление PIR-1-2;

Перед подогревателем Т-1 установлены:

- клапан регулирующий с пневматическим МИМ поз. PCV-1, контролирует давление;

- термометр контактный, контролирует температуру;

- манометр технический пружинный типа АМУ-1,КТ-1, контролирует давление;

- диафрагма камерная ДКС 10-300, контролирует массовый расход FQIR-13 с коррекцией по температуре, поз.TIR-21 и давлению поз. PIRCS-1;

На входе в аппарат ИТН Р-3/1,2 (после подогревателя Т-1) установлены:

- преобразователь давления типа МС-П2,

- клапан регулирующий с пневматическим МИМ поз.1,2FRCSA-1,

- задвижка с электроприводом типа ЗКЛПЭ 300-16 поз.HVSA-1, контролируют давление;

- сигнализатор давления типа ЭКМ-1У, КТ-1,5.

 

2) Азотная кислота на входе в агрегат, на трубопроводе:

- преобразователь давления типа МС-П2, КТ-1,0, контролирует давление;

- термометр контактный П-4, КТ-1,0, контролирует температуру;

- диафрагма камерная ДКС 10-150, контролирует массовый расход.

На входе в аппарат ИТН Р-3/1,2; на трубопроводе:

-преобразователь термоэлектрический типа ТК, контролирует температуру;

- диафрагма камерная ДКС 10-100, контролирует массовый расход;

- электромагнитный расходомер JFM 4080К с преобразователем сигналов JFC 090.

 

3) Аппараты ИТН Р-3/1,2

Слабый NP-раствор после 3-й тарелки аппарата:

- Преобразователь термоэлектрический типа ТХК, контролирует температуру;

Раствор аммиачной селитры (NP-раствор) в реакционном стакане:

- Преобразователь термоэлектрический типа ТХК, контролирует температуру;

Раствор аммиачной селитры (NP-раствор) вне зоны реакционного стакана:

- Преобразователь термоэлектрический типа ТХК, контролирует температуру.

 

4) NP-раствор в линии перелива из аппарата ИТН:

- Преобразователь термоэлектрический типа ТХК, контролирует температуру;

- Преобразователь термоэлектрический типа ТХК, контролирует температуру;

- Напоромер сильфонный НС-П2 с мембранным разделителем, контролирует давление;

- Преобразователь промышленный П-201 И, с чувствительными элементами, контролирует измерение pH;

Раствор аммиачной селитры на выходе из аппарата ИТН; на трубопроводе:

- Преобразователь промышленный П-201 И, с чувствительными элементами, контролирует измерение рН;

NP-раствор из бака Е-20: На 2-ую тарелку аппарата ИТН Р-3/1,2

на трубопроводе перед аппаратом:

- Электромагнитный расходомер IFM 4080К с преобразователем сигналов, контролирует объемный расход.

 

5) Химочищенная вода на входе в агрегат, трубопровод:

- сигнализатор давления типа ВЭ 16рб;

- диафрагменная камера типа ДКС-10-80;

- термометр контактный У-4, КТ-0,5.

Для безопасного хранения больших масс САФУ в складе при хранении продукта насыпью предусмотрен замер температуры в бурте. Для этого в центре бурта через каждые 3 м на высоте не менее 3 м от основания бурта установлены однозонные термопары, прикрепляемые к основанию чаши. При повышении температуры сверх 70⁰С подается сигнал в ЦПУ склада и упаковки, производится автоматическое включение системы пожаротушения (с подачей воды в ту часть бурта, где произошел разогрев селитры).

Работники цеха несут ответственность за исправность и правильность работы контрольно-измерительной аппаратуры.

Группа автоматики ПСМУ, отдел автоматической системы управления техноло-гическими процессами АСУТП несут ответственность за правильность работы электронной и вычислительной техники и за безопасную эксплуатацию, исправность и соответствие метрологическим требованиям оборудования [21].

В данном разделе были рассмотрены основные средства контроля над технологическим процессом. Эксплуатация дополнительного оборудования не требует установки контрольно – измерительных приборов, основные измеряемые параметры остаются прежними.

8. Безопасность жизнедеятельности

 

8.1 Общая характеристика безопасности в ПСМУ на ОАО «Череповецкий «Азот»

 

Полная безопасность труда в производственных условиях в ПСМУ определяется тремя факторами безопасности: производственного оборудования, технологического процесса и трудового процесса. Эти факторы связаны между собой. Предел уровня общей безопасности труда человека стремится к единице.

Цех ПСМУ является сложным производственным комплексом, оснащенным разнообразным механическим, электрическим и подъемно-транспортным оборудова-нием, обслуживание которого требует четкого соблюдения правил безопасности и норм производственной санитарии. Предприятие постоянно реконструируется с целью внедрения нового оборудования и технологических процессов, а также улучшения условий труда работников.

Безопасность трудового процесса в ПСМУ обеспечивается за счет:

- применения спецодежды, спецобуви и индивидуальных средств защиты;

- безопасной организации рабочего места;

- соблюдения инструкций по пожарной безопасности, обучения персонала и проведения инструктажей;

- применения исправных технических средств.

Безопасность технологического процесса в ПСМУ обеспечивается за счет:

- соблюдения норм технологического режима (нормируемыми параметрами технического процесса является температура, массовая концентрация азотной кислоты и газообразного аммиака, рН );

- соблюдения противопожарных норм;

- автоматического контроля системами КИПиА, автоматической защиты;

- соблюдения инструкций по рабочим местам и техники безопасности.

За счет применения средств автоматизации, механизации и дистанционного управления обеспечивается безопасность производственного оборудования, составные части которого выполнены с таким расчетом, чтобы исключалась возможность их случайного повреждения и появления опасных производственных факторов [22].

Задачей дипломного проекта является модернизация производства аммиачной селитры с получением САФУ на ОАО «Череповецкий «Азот». Целью в модернизации является экономия греющего пара, затрачиваемого на упаривание раствора аммиачной селитры, при замене магнезиальной добавки на ЖКУ.

Решение о целесообразности введения ЖКУ принимаем на основе того, что получается новое более эффективное минеральное удобрение – САФУ, с более выгодными физико-химическими свойствами.

 

8.2 Анализ опасных производственных факторов.

 

Повышение или понижение параметров технологии приводит к возникновению опасных факторов, и труд становится опасным. Неисправность в оборудовании образует материальный или технический фактор опасности производства. Практика показывает, что нежелание работников на производстве руководствоваться действующими требованиями безопасности технологических процессов, не использование средств защиты и т.п. может сформировать необоснованный риск, как правило, приводящий к травме, профессиональному заболеванию и формирующий предпосылки аварий на производстве [23].

Часть оборудования (испаритель и подогреватель аммиака, выпарные аппараты и др.), арматуры и трубопроводов в производстве работают под повышенным давлением. В цехе эксплуатируются лифты и грузоподъемные механизмы. Такое оборудование находится под надзором инспекции Госгортехнадзора.

В производстве также возможна опасность для человека, связанная с применением аппаратов, работающих при высоких температурах (нейтраллизаторы, выпарные аппараты), с эксплуатацией электрооборудования, машин и механизмов, имеющих движущие части (вакуум-насосы, транспортеры и др.).

Основные наименования операций создающих опасность для персонала, окружающей среды и планового выпуска продукта сведены в табл.8.1.

 

Таблица 8.1

Анализ опасных и вредных производственных факторов

Наименование операций (оборудования), создающих опасность	Характеристика и вид опасного фактора	Вид воздействия на человека	Мероприятия и средства защиты
Подогреватели азотной кислоты и газообразного аммиака	Повышенная темпера-тура поверхности обо-рудования и материа-лов, выбросы газов	Ожег, отравление	Защитный кожух, одежда, противогаз.
Вращающиеся и движущиеся части оборудования	Высокая вибрация из-за работы механизмов	Механичес-кие повреж-дения, трав-мы	Защитные огра-ждения, антиви-брационные ру-кавицы, одежда.
Конвейера, краны	Незащищенные подвижные элементы, незакрепленный груз, вибрация.	Травма	Защитные ограж-дения, каска, ан-тивибрационные коврики.
Грануляционная башня	Интенсивный шум	Заболевание органов слуха	Беруши
Трубопроводы	Повышенная темпера-тура поверхности обо-рудования, выбросы га-зов, розливы растворов	Травма, ожоги, отравления	Защитный кожух, одежда, противогаз.
Обслуживание электрооборудова-ния	Поражение током	Электро-травма	Изоляция прово-дов, ограждения, защитная блоки-ровка, отклююче-ние, заземление
Наземный транспорт	Наезд на человека	Травмы раз-личной степени тяжести	Соблюдение правил по ТБ, особое внимание

 

Неправильная организация труда, несоблюдение технологических инструкции, правил и норм эксплуатации оборудования, нерациональное или плохое освещение рабочего места, загрязненность воздушной среды, наличие вредных паров, газов или пыли, повышенный уровень шума и вибрации могут стать причинами производственных травм и профессиональных заболеваний. Их устранение является основной задачей для создания безопасных и комфортных условий труда, а это является важнейшим условием для повышения производительности труда, снижения производственного травматизма и уровня заболеваемости [24].

 

8.3 Анализ вредных производственных факторов

 

Под вредным производственным фактором понимают фактор, воздействие которого на работающего человека приводит к заболеванию. Характеристика вредных производственных факторов работы инженера технолога категории тяжести IIа приведена в таблице 8.2.

Таблица 8.2

Анализ вредных производственных факторов.

Наименование фактора	Величина показателя	Влияние на жизнедеятельность человека	Мероприятия и средства защиты
Допус.	Факт.
1.Температура воздуха в рабочей зоне, 0С			Нарушение терморегуля- ции, возникает тепловой дискомфорт, происходит перегрев организма,	Воздушные души, питьевой режим, использование спецодежды.
Холодный период	19-21
Теплый период	20-22
2 Относительная влажность, %			Высокая влажность снижает работоспособ-ность, вызывает прос-тудные заболевания	Обогревающие устройства
Холодный период	40-60
Теплый период	40-60
3.Скорость движения воздуха рабочей зоны, м/с			Возможны сквозняки	Использование спецодежды, исправная работа вентиляционных систем
Холодный период	0,2	0,5
Теплый период	0,2	0,5
4.Освещенность, лк			Напряжение зрения	Дополнительное освещение, повыш-ение качества искусственного
Рабочее место
Аварийное
5.Концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/м3 - САФУ	10,0	10,0	Возможен химический ожог рук и глаз	Защитная одежда, очки
-аммиака	20,0	20,0	Химический ожог глаз и дых. путей, отравление	Защитная одежда, очки, противогаз
-азотной кислоты	2,0	2,0	Раздражение дыхатель-ных путей, отравление	Защитная одежда, очки, противогаз
6.Уровень вибрации, дБ		103,3	Вибрационная болезнь	Антивибрационные средства защиты
7.Уровень шума, дБА		83-85	Снижение слуха, повышенная утомляемость	Противошумные наушники, беруши
8.Тепловое излучение, Вт/м2	140-1000		Воздействие на мозг, нарушение водно-солевого баланса	Защитные экраны, питьевой режим

Из данных таблицы 7.2 видно, что вредными факторами, то есть факторами, значения которых выше уровня допустимого значения, являются температура и шум, вибрация. Средства коллективной защиты от шума могут быть оградительные, звукоизолирующие и звукопоглощающие устройства, глушители шума. Для снижения шума, возникающего от отдельных источников, их необходимо выполнить из шумопоглощающего материала, необходимо установить глушители аэродинами-ческого шума от воздуходувок. Для защиты органов слуха от шума необходимо использовать противошумные наушники или «беруши». В результате механизации многих видов работ в цехе, использование пневматических инструментов приводит к возникновению вибрации.

 

8.4 Расчёт искусственного освещения отделения гранулирования

 

В производстве САФУ на ОАО «Череповецкий «Азот» для создания нормальных условий труда применяется как естественное, так и искусственное освещение. Естественное освещение осуществляется через световые проемы в стенах. Искусственное освещение необходимо для проведения работ в темное время суток и работ в местах с недостаточным естественным освещением.

Выбор источников света определяется рядом факторов: характером работы, условиями среды и размерами помещения. Лампы накаливания следует применять в помещении, где выполняются грубые работы, когда предъявляются повышенные требования к определению цветовых оттенков, а также во взрыво- и пожароопасных помещениях.

Для искусственного освещения в цехе ПСМУ на ОАО «Череповецкий «Азот» в настоящее время применяют дуговые ртутные лампы. Предлагается заменить их лампами накаливания.

Определим число светильников, необходимое для создания освещённости.

Длина корпуса А = 23 м, ширина В = 20 м, высота h = 7 м. Напряжение сети 220 В. Е = 150 лк (СП и П 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» разряд зрительной работы VI = 150 лк (глубокая, очень малой точности)) при коэффициенте запаса = 1,5; поправочном коэффициенте запаса z = 0,9. Площадь помещения 460 м.²

- Количество светильников общего освещения определяется по формуле:

N =, (8.1)

где - нормируемая освещённость, 150 лк;

- площадь помещения, 460 м²;

- коэффициент запаса, 1,5;

- световой поток, 1700 лм;

- поправочный коэффициент, 0,8 - 0,9.

N== 34 шт.

- Для получения равномерной горизонтальной освещённости светильники располагают сплошными рядами параллельно стенам.

Число светильников в ряду определяется по формуле:

Np = , (8.2)

где L - длина освещаемой площади, м²;

I - расстояние между центрами светильников в ряду, м²;

Np = = 17 шт.

- Число рядов определяется по формуле:

Р=, (8.3)

Р == 2 ряда.

Из расчётов следует, что нормируемая освещённость Е =150 лк будет достигнута при установке 34 светильников, расположенных в два ряда.

 

 

Рис.3 – Эскиз потолка со схемой размещения ламп накаливания.

 

8.5. Пожаробезопасность

 

ПСМУ относится к категории пожароопасных производств типа Г. В производстве применяются горючие газы и вещества. В связи с этим на производстве разработан комплекс противопожарных мероприятий.

В комплекс противопожарных мероприятий входят предупреждение возникновения пожара, ограничение распространения огня при возникновении пожара, создание условий для успешной эвакуации людей из горящего здания, быстрой локализации и тушения пожара [25].

Для обнаружения пожаров помещения оборудуются датчиками, реагирующими на повышение температуры или на присутствие дыма в воздухе. Сигнал от датчиков поступает в помещение дежурного персонала и к системам автоматического пожаротушения.

В помещениях, где невозможно применение воды для тушения пожаров (пультовые, трансформаторные и распределительные подстанции) применяются негорючие газы. При включении данных систем пожаротушения должен автоматически включатся предупредительный сигнал, оповещающий о том, что вход в помещение запрещен.

В производстве САФУ пожары могут возникнуть по разным причинам, вследствие короткого замыкания при неисправности электрооборудования или повреждения электропроводки; из-за перегрузки электродвигателей, самовосп-ламенения горючих материало; при проведении газо- и электросварочных работ вблизи от мест нахождения горючих веществ и др.

Таблица 8.3

Основные сведения по характеристике пожароопасных и токсических свойств сырья, полупродуктов и отходов производства

Наименование сырья, полупродуктов, гото-вой продукции, отхо-дов производства	Класс опас-ности (ГОСТ 12.1.07-76)	Агрегатное состояние при нормаль­ных условиях	Возможно ли воспламенение или взрыв при воздействии
Воды	Кислорода
Аммиак	IV	газ	нет	да
HNO3 (содержание окис-лов азота не >0,07 %)	III	жидкость	нет	нет
Азот	-	газ	нет	нет
Растворы и плав САФУ	IV	Жидкость, крепкий раствор; плав	нет	нет
САФУ	III	Бесцветные гранулы (1-4 мм)	нет	нет
ЖКУ	IV	жидкость	нет	нет

 

При прорыве уплотняющих прокладок на кислотных коммуникациях следует принимать меры к тому, чтобы кислота не попадала на электрические кабеля, щиты управления. При воспламенении электрических проводов и возгорании электрод-вигателей необходимо отключить их от источников питания и тушить пламя азотом, асбестовым полотном или сухим огнетушителем [3].

Для тушения пожаров на рабочих местах, где отсутствует система автоматического пожаротушения, применяются другие средства пожаротушения: асбест, песок, огнетушители, пожарные гидранты. В ПСМУ ОАО «Череповецкий «Азот» применяются следующие виды огнетушителей: порошковые огнетушители типа ОП-5, ОП-10, ОП-25; углекислотные огнетушители типа ОУ-5, ОУ-10 [9].

8.6. Электробезопасность

 

В производстве САФУ на ОАО «Череповецкий «Азот» широко применяется электричество. Практически все механизмы и агрегаты снабжены электроприводом. Все механизмы и агрегаты с электроприводом должны быть заземлены. Доступ к элементам электропривода, раздаточным щитам, трансформаторным подстанциям разрешается лицам, имеющим специальный допуск. К организационным мероприятиям относят инструктажи и обучение безопасным методам труда, проверка знаний правил безопасности и инструкций, допуск к проведению работ, контроль за работой ответственным лицом. Электротехнологический персонал имеет 2 группу электробезопасности. [26].

Для того чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током, необходимо применять в электроустановках следующие технические меры защиты:

- применение малых напряжений;

- контроль состояния изоляции;

- контроль от случайного прикосновения к токоведущим частям;

- защитное заземление;

- защитное зануление;

- применение защитных блокировок и отключений.

Обеспечение недоступности токоведущих частей необходимо потому, что опасным является не только прикосновение к токоведущим частям, но даже приближение к ним. Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к неизолированным токоведущим частям применяют ограждения или расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

8.6.1 Защита от статического электричества

Возникновение зарядов статического электричества происходит при деформации, дроблении веществ, относительном перемещении двух находящихся в контакте тел, слоев жидких и сыпучих материалов при интенсивном перемешивании, кристаллизации, испарении веществ.

Защита от статического электричества должна осуществляться во взрыво- и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок.

Для защиты от статического электричества необходимо соблюдать следующие меры защиты: оборудование, трубопроводы, вентиляци­онные короба, металлические кожуха термоизоляции трубопроводов и аппаратов, расположенных в помещениях, а также наружных установках, на эстакадах и в каналах должны представлять на всем протяжении не­прерывную цепь и должны быть присоединены металлическими перемычками к общему защитному контуру заземления электрооборудования в пределах помещения не менее чем в двух местах.

Каждый аппарат, емкость, агрегат должен быть присоединен
к контуру заземления при помощи отдельного ответвления. Последовательное присоединение к заземляющему контуру нескольких аппаратов не
допускается. Техническое и транспортное оборудование должно быть изготовлено из материалов, имеющих удельное сопротивление не выше 10 Ом. Все параллельно идущие или перекрещивающиеся трубопроводы, расположенные между собой на расстоянии до 10 см, должны соединяться перемычками через каждые 20 м.

8.6.2 Молниезащита

Разряды атмосферного электричества способны вызвать взрывы, пожары, разрушение зданий и сооружений [27].

Защита зданий и сооружений от прямых ударов молний осуществляется с помощью молниеотводов. В отделении биохимической очистки используются стержневые молниеотводы. Они состоят из молниеприемников (воспринимающих на себя разряд молнии), заземлителей служащих для отвода тока молнии в землю, токоотводов, соединяющих молниеприемники с заземлителями.

Проверка исправности систем молниезащиты осуществляется раз в год.

 

 

8.7 Анализ возможных чрезвычайных (аварийных) ситуаций

 

Возможные аварийные ситуации и действия персонала при их возникновении изложены в «Плане ликвидации аварий ПСМУ» и в ИОТ 86-1.12 и 86-1.15.

Строгое соблюдение установленного технологического регламента и параметров технологических процессов является надежной гарантией безопасности персонала. Постоянство состава реагентов, поступающих в производство, максимальная механизация трудоемких работ (в частности, погрузочно-разгру-зочных) также снижают опасность возникновения несчастных случаев и травм.

На ОАО «Череповецкий «Азот» в цехе ПСМУ могут возникнуть такие чрезвычайные ситуации как: разрыв газопровода, отключение электроэнергии, прекращение подачи химочищенной воды, аммиака, азотной кислоты, ЖКУ, пожар, разрыв водовода с водой [12].

Таблица 8.4

Анализ возможных аварийных ситуаций.

Отклоне-ние пара-метров, возникно-вение аварий-ных ситуаций	Возможный ущерб	Мероприятия защиты
Травма человека	Летальное пора жение	Постоянное вредное воздействие	Отказ оборудования	Срывы задания работ	Разрушение зданий, оборудования	Ущерб окружающей среде
1.Разгер-метизация емкости, арматуры, трубопро-водов пролив	да	нет	нет	да	да	нет	да	Известить об аварии, прекра-тить все технол. операции, прек-ратить подачу азотной кисло-ты и аммиака в емкость, нейтра-лизовать пролив
2.Перелив азотной кислоты и аммиака из емкост-ного обо-рудования	нет	нет	нет	нет	да	да	да	Известить об аварии, обеспе-чить нормаль-ный технол. ре-жим работы, устранить неис-правность
3.Повы-шение уровня раствора в баке(пе- релив в хранили-ще)	нет	нет	нет	да	да	да	да	Остановить ап-парат ИТН, ли-нию выхода рас-твора из аппара-та сдренировать. Проверить сос-тояние обогрева линии
4.Повы-шение или пони-жение давления газообра-зного ам-миака	нет	нет	да	да	да	нет	нет	Изменить зада-ние регулятору. Слесарю устра-нить неполадки в схеме регули-рования давле-ния. Остановить агрегат, подго-товить линию аммиака к ремонту клана

 

Из данных таблицы 8.4 видно, что наиболее опасными являются чрезвычайные ситуации, связанные разгерметизацией емкости, трубопроводов и проливов с азотной кислотой и аммиаком, приводящей к травмам обслуживающего персонала, ущербу окружающей среде. Систематические осмотры и ремонты трубопроводов, оборудования с большей долей вероятности исключают их повреждение и поломку.

В данном разделе были рассмотрены различные опасные, вредные факторы производства, критически действуя на человека. Эти факторы - возможность отравления, заболевания, травматизм, статическое электричество, пожароопасность и другие.

 

8.8.Защита окружающей среды.

 

8.8.1 Сточные воды.

Таблица 8.5

Характеристика сточных вод

Наименование стока, отделение, аппарат	Куда сбра-сывается	Объём стоков м3 /сутки	Перио-дич- ность сброса	Характеристика сброса
Масс. концен-трация ком-понентов, мг/л	Масс. расход сбрасываемых вредных веществ, кг/сутки
Нейтрализова-нные стоки из отделений нейтрализа-ции и грануля-ции	В колодец химзагря-знённых стоков и далее на очистные сооруже-ния	Не более 12,0	Постоян-но	NН4NО3 не регламенти-руется, рН сброса 6,5-8,5	NН4NО3 - 20; NaNO3, Мg(NО3)2 - 15 Н2О - 2965 Всего:3000

 

Производство САФУ осуществляется с небольшим потреблением охлаж-дающей воды, которая расходуется для охлаждения парового конденсата, а также подшипников насосов. Отработанная вода после использования возвращается в оборотную сеть самотеком. Для исключения возможности загрязнения водоемов предусмотрена сухая уборка полов производственных помещений.

Таблица 8.6

Характеристика парового конденсата

Наименование отходов. Отделение, аппарат.	Куда складируется, транспорт, тара.	Массовый расход отходов, кг/сутки	Периодич-ность образования	Характеристика отходов
Мас. конц., мас. доля	Физ. показа-тели
Паровой конденсат теплообменного оборудования	Передаётся в заводскую сеть для дальней-шего исполь-зования (Производство САК	До 336000	постоянно	NH3 не более 1,0 мг/дм3 NН4NО3 - отсутствие	Не регламе-нтирует-ся

Конденсат паровой образуется в результате конденсации пара в теплообменных аппаратах. Частично конденсат используется для нужд производства, а избыток передаётся в заводскую сеть для дальнейшего использования. На одну тонну готового продукта возврат парового конденсата составляет 70-77% от расхода пара.

 

8.8.2 Выбросы в атмосферу

 

Отработанный воздух из грануляционной башни и промывателя, соковый пар из аппаратов ИТН и скруббера перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке от примесей САФУ и аммиака путём промывки в скруббере слабым закисленным раствором аммиачной селитры.

Остальные воздушники от аппаратов и сбросы от предохранительных клапанов выведены в атмосферу выше конька крыши на 5 метров.

Таблица 8.7

Характеристика выбросов в атмосферу

Наименование выбро-са, отделение, аппа-рат. Диаметр и высота выброса	Коли-чество источ-ников выбро-са	Суммар-ный объём отходя-щих газов, м3 /ч	Пере-одич-ность	Характеристика выбросов	Допус-тимый масс. расход компо-нентов, кг/ч
Темпе- ратура, °С	Мас. конц. компоне-нтов, г/м3
Воздух после промыв-ки скруббера на вы-ходе вентиляторов в отделении гранулиро-вания. Высота выброса 73м Диаметр выброса 2 м			Пос-тоян-но	30-70	NН4NО3 - 0,1 NН3 - 0,05	NН4NО3- 60 NН3 - 30
Воздух после системы аспирации узла отгруз-ки продукта Высота выброса 24 м. Диаметр выброса 0,2 м			Пос-тоян-но		NН4NО3- 0,15	NН4NО3 - 0,45

 

 

8.8.3. Твёрдые отходы.

 

Отходами производства гранулированного САФУ являются смётки САФУ, конденсат сокового пара, шлам.

Таблица 8.8

Состав, количество и применение твёрдых и жидких отходов

Наименование отходов. Отделение и аппарат.	Куда складиру-ется. Транспорт. Тара.	Массовый расход отходов, кг/сутки	Перио-дично-сть образо-вания	Характеристика отходов
Мас. конц. Масс. доля	Физические показатели
Сметки амселитры после чистки воздуховодов, аппаратов	Складируются в складе сметок. Пе-риодически реа-лизуются в качес-тве удобрения	До 200,0	Постоя-нно	Не регламен-тируется	Не регламен-тируется
Шлам после чистки реакто-ров и емкостей	В отвал автотранспортом	120 в пересчете на сухой шлам	Один раз в месяц	SiO2 - 80% R2O3 - 15%	Не регламен-тируется

 

Смётки САФУ образуются при чистке воздуховодов, аппаратов, конвейеров и другого оборудования. Используются смётки в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Шлам (не растворившийся в азотной кислоте осадок) образуется при взаимо-действии азотной кислоты с ЖКУ в реакторах. Удаляется в отвал автотранспортом. На одну тонну готового продукта получается 0,6 кг.

Анализируя данные о модернизации производства аммиачной селитры с выпуском САФУ на ОАО «Череповецкий «Азот», можно сделать вывод, что в данном процессе соблюдены все меры предосторожности и противоаварийной защиты.

 

 

9. Экономическая часть

 

9.1.Экономическое обоснование проекта

 

Для развития промышленности и народного хозяйства нашей страны к 2000 году требовалось резкое увеличение объемов по выпуску минеральных удобрений, а особенно САФУ. Для выполнения важной государственной задачи было решено ввести в действие новые производственные мощности по выпуску САФУ в объёме 450 тыс. тонн/год. Одним из них и стал цех ПСМУ на ОАО «Череповецкий «Азот».

Цех ПСМУ относится к передельным цехам основного производства предприятия. Он предназначен для производства сложных минеральных удобрений, а в точности САФУ, аммиачной селитры. Сам цех подразделяется на отделения: отделение нейтрализации; отделение выпарки; отделения гранулирования; отделения охлаждения гранул; отделения приемки готового продукта. Полупродукт распределяется по отделениям, где проходит несколько стадий обработки:

Экспортные удобрения отгружается во многие страны Европы, Азии, Южной Америки, а также США и ЮАР.

Цех ПСМУ - основное производственное звено завода. Его деятельностью руководит начальник цеха, у которого в подчинении находятся: заместитель начальника цеха, осуществляющий свое руководство с помощью начальников участков, начальников смены, мастеров, аппаратчиков, слесарей, электриков, экономической службы, производственного отдела, хозяйственного отдела.

Целью данного проекта с экономической точки зрения является уменьшения энергозатрат и затрат на сырье и вспомогательные материалы за счёт экономии греющего пара, затрачиваемого на упаривание раствора аммиачной селитры, при замене магнезиальной добавки на ЖКУ.

Решение о целесообразности введения ЖКУ принимаем на основе экономического эффекта – показателя, характеризующего конечный результат и находящий свое выражение в снижении на единицу продукции всех видов затрат: материальных, трудовых, финансовых и др., что обеспечивает рост производи-тельности общественного труда, сокращение материалоемкости, энергоемкости.

Также необходимо рассчитать основные показатели экономической эффективности производства САФУ: годовую прибыль, рентабельность продукции, производительность труда.

Экономия осуществляется за счет увеличения прибыли на единицу продукта и уменьшения затрат на единицу продукта. При этом производительность агрегата не изменяется.

В технико-экономических расчётах заложена цена предприятия по состоянию на 1 января 2009 года.

 

9.2 Расчет капитальных вложений в проект

 

Капитальные вложения – это долгосрочные финансовые средства, предназначенные для воспроизводства основных фондов.

Капитальные вложения предприятия – это затраты на:

- строительно-монтажные работы при возведении зданий и сооружений;

- приобретение, монтаж и наладку машин и оборудования;

При определении капитальных затрат следует также учитывать расходы, связанные с доставкой оборудования, монтажом и другими видами работ.

Таблица 9.1

Предполагаемая стоимость оборудования до и после реконструкции.

Наименование оборудования	Стоимость оборудования, руб	Кол-во ед. оборудования, шт.	Норма аморти-зацион-ных отчис-лений, %	Суммарная стоимость оборудования, руб	Амортиза-ционные отчисле-ния, руб
Аппарат ИТН					42565,0
После реконструкции:
Аппарат ИТН					29725,0

 

Затраты на демонтаж старого и монтаж нового оборудования рассчитываются по формуле:

З_д/м=0,21·К_н.об (9.1)

где К_н.об. – стоимость нового оборудования, руб

З_д/м = 0,21·297250=62422,5руб

Стоимость оборудования рассчитывается по формуле:

К₁= К_об1+К_зд (9.2)

К₁=425650+1750000=2175650руб

К₂ = К_зд +К_об2 + З_д/м (9.3)

К₂ =1750000+297250+62422,5=2109672,5 руб

Производительность до и после реконструкции рассчитывается по формуле:

А_н = А_ап · Д, (9.4)

где А_ап – производительность аппарата в сутки,

А_ап = 1363 т/сут,

Д – количество дней работы в год, Д = 330 дня

А_н = 1363 · 330 = 450000 т/г

Удельные капитальные вложения до и после реконструкции

К_1уд = К₁ / А_б, (9.5)

К_1уд = 2175650/450000 = 6 руб/т

К_2уд = К₂/А_н (9.6)

К_2уд =2109672,5 /450000 = 5 руб/т

 

В ходе проведения реконструкции действующего предприятия возможен вопрос о продаже старого оборудования. Таким образом, предприятие за счет разовых издержек получит дополнительный доход для час­тичного покрытия инвестиционных издержек.

Таблица 9.2

Инвестиционные издержки

Наименование статьи	Сумма, руб.
Стоимость оборудования	2 109 672,5
Затраты на поставку оборудования	17 032
Демонтаж и монтаж оборудования	62 422,5
Пусконаладочные работы	1 802,6
ВСЕГО:	2 190 929

 

Таблица 9.3

Расчет разовых издержек (вырученные средства предприятия от продажи оборудования)

 

Наименование	Сумма, руб.
Остаточная стоимость оборудования
ИТОГО:

 

9.3 Расчет текущих производственных издержек

 

В процессе производства продукции затраты возникают в различных производственных сферах, они содержат разные по экономическому содержанию расходы, которые зависят от характера изготовления изделий, выполнения работ, технологий и организации труда. Поэтому затраты на производство продукции по своему количественному и качественному составу неодинаковы не только на предприятиях разных отраслей, но и в одной отрасли.

Классификация затрат по статьям калькуляции имеет существенные отличия по отраслям промышленности, отражая их специфику. Вместе с тем в настоящее время существует типовая номенклатура статей, которая включает:

- сырьё и материалы;

- возвратные отходы (вычитаются);

- топливо и энергию на технологические цели;

- заработную плату производственных рабочих;

- отчисления на социальные нужды;

- прочие производственные расходы.

Расчет текущих производственных издержек основан на определении стоимости продукции, производство и реализация которой предполагается про­граммой осуществления инвестиционного проекта. Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе ее произ­водства и реализации материальных и трудовых ресурсов.

 

Таблица 9.4

Расчет затрат на энергоресурсы

Наименование энергоносителя	Единица измерения	Стоимость едини­цы измерения, руб	Затраты на годовой объем производс-тва, руб. (до реконструкции)	Затраты на годовой объем производства, руб. (после реконструкции)
Электро- энергия	кВт·ч		657560,61	657560,61
Пар	кал
Хим. очищ. вода	м3
ИТОГО:			921900,61	869956,61

 

Таблица 9.5

Расчет затрат на сырье и вспомогательные материалы

Наименование материала	Еди-ница изме-рения	Цена за едини-цу ,руб	Затраты на годовой объем производст­ва, руб. (до реконструкции)	Затраты на годовой объем производст­ва, руб.   (после реконструкции)
Аммиак	т	1 570	1 389 104	1 389 104
Азотная кислота	т		5 189 334	5 081 864
Магнезиальная добавка	т	3 752	3 984 032	-
Паровой конденсат	м3	2 784	176 629	176 629
ЖКУ	т	7 623		3 176 060
Лиламин	т			497 247
ИТОГО:			11 639 099	10 220 904

 

Расчет эксплуатационных расходов:

Рассматриваем фонд заработной платы работающих, принимаем повременно-премиальную оплату труда.

Средне часовая тарифная ставка рабочих

С_ЧСР = ( С_ч2Р₂ + С_ч3Р₃ + С_ч4Р ₄ + С_ч5Р₅ + С_ч6Р₆) / (Р₂ + Р₃ + Р₄ + Р₅ +Р₆) (9.7)

где Р₂, Р₃, Р₄, Р₅, Р₆ – численность рабочих 2,3,4,5,6 разрядов соответственно;

С_Ч1, С_Ч2, С_Ч3, С_Ч4, С_Ч5, С_Ч6 - часовая тарифная ставка

С_Ч4 = 19,2 руб/ч, С_Ч5 = 22,4 руб/ч, С_Ч6 = 26 руб/ч

С_ЧСР = ( 19,2·4 +22,4·6 +26·5)/15 = 22,75 руб/ч

Тарифная часть заработной платы

ЗП_Т = С_ЧСР Ф_Д Р_∑ (9.8)

где Ф_Д - действительный фонд рабочего времени

Ф_д = Ф_М – ( Т _ОТП + Т_П ) (9.9)

Ф_д =1993 – (160 + 73,3) = 1759,4 ч

Ф_М = (305 -115) ·8·7 = 1993 ч

где Т_ОТП – длительность отпуска

Т_ОТП = (24/ 6) ·40 = 160 ч

где Т_П - число часов, которые можно взять по заявлению

Т_П = 0,04· (Ф_М + Т_ОТП) (9.10)

Т_П =0,04· (1993 -160) = 73,3 ч

ЗП_Т = 22,75·1759,4·15 = 600307,28 руб

Премиальная доплата

ЗП_ПР = Z_ПР · ЗП_т / 100 (9.11)

где Z_ПР =50 % - процент премиальной доплаты

ЗП_ПР = 50 · 600307,28 / 100 = 300153,64 руб

Доплата за руководство бригадой

ЗП_РБР = Z_ПРБР· ЗП_Т / 100 (9.12)

где Z_ПРБР = 10 %

ЗП_РБР= 10·600307,28 /100 =60030,728 руб

Доплата по районному коэффициенту

ЗП_РК = Z_РК(ЗП_Т + ЗП_ПР + ЗП_ПРБР) / 100 (9.13)

где Z_ПР = 25 %

ЗП_РК = 25·(600307,28 + 300153,64 + 60030,728)/100= 240122,912 руб

Основная заработная плата рабочих

ЗП₀= ЗП_Т + ЗП_ПР + ЗП_ПРБР + ЗП_РК (9.14)

ЗП₀=600307,28+300153,64+60030,728+240122,912 = 1200614,56 руб

Дополнительная заработная плата

ЗП_Д = 0,133 ·ЗП₀ (9.15)

ЗП_Д =0,133· 1200614,56 = 159681,737 руб

Годовой фонд заработной платы

ЗП_Ф = ЗП₀ + ЗП_Д (9.16)

ЗП_Ф =159681,737 + 1200614,56 = 1360296,297 руб

Единый социальный налог на рабочих

З_ЕСН = 0,367 ЗП_Ф (9.17)

З_ЕСН =0,367· 136096,297 = 499228,741 руб

Средне месячная заработная плата

ЗП_СМ = ЗП_Ф /12Р_∑ (9.18)

ЗП_СМ = 1360296,297 / 12· 15 = 7557,2 руб

Заработная плата ИТР

ЗП_ИТР = Z_ИТР1,25ЗП_Т/100 (9.19)

где Z_ИТР = 18 % - процент заработной платы ИТР

ЗП_ИТР =15· 1,25· 600307,28/100 = 135869,138 руб

Амортизационные отчисления

А_ОТ = ∑Н_i Ф_i /100 (9.20)

где Ф_i – стоимость оборудования, руб

Н_i – норма амортизационных отчислений

А_ОТ1 =10· 425650 /100 = 42565 руб

А_ОТ2 =10· 297250 /100 = 29725 руб

Амортизационные отчисления на здание

где НЗД = 2,5 % АЗД =2,5· 1750000 /100 = 43750 руб  

Технология и свойства САФУ – сложного азотно-фосфатного удобрения. /Под ред. О.П. Акаев, Г.Н. Ненайденко -М.: Иваново,2009.-95с.

Развитие химической науки /Под ред. Жаворонковой Н.Г.-М.:Иваново,2006.- 168 с.

4. Постоянный технологический регламент производства сложного азотно-фосфат-ного удобрения в крупнотоннажном агрегате по производству аммиачной… 5. Справочник химика.-Кн.2.-М.:Химия, 1987.-464 с. 6. Справочник азотчика – кн.2 – М.: Химия, 1969. – 448с.