Проектирование хим. предприятий. Навчальний посібник до вивчення курсу основи проектування хімічних виробництв
 Скачать 6.93 Mb.
|
|
Глава 4 ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ 4.1. ПРОЕКТНО-СМЕТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Проект любого химического производства - это комплекс технической документации, включающий пояснительные записки, расчеты, чертежи, сметы, соответствующие заданию на проектирование. Проект выполняется на основе научно-исследовательских данных и опыта эксплуатации наиболее современных действующих заводов. Следует отметить, что определяющей частью проекта химического предприятия или отдельного производства является механико-техническая часть, разработка которой включает: - выбор метода производства, отвечающего конкретным условиям; - создание принципиальной и монтажно-технологической схемы производства; - технический расчет, выбор или разработку необходимого технологического оборудования и его рациональное размещение; - механизацию и автоматизацию всех непрерывных и периодических процессов. По мере решения этих вопросов переходят к основным частям проекта: архитек- турно-строительной, энергетической, технологической, контролю и автоматиза- ции и т.д. Материал охватывает две области проектирования. В первой - это приемы и методы разработки технологических схем проектируемого производства, сравнительный анализ и обоснование выбранного метода производства в соответствии с конкретными условиями, определение основных и вспомогательных физико-химических процессов и их последовательности, аппаратурное оформление технологического процесса, выбор трубопроводной арматуры. Вторая - посвящена технологическим расчетам основного и вспомогательного оборудования (материальному, тепловому, гидравлическому и др.), основам конструирования реакторов, выбору конструкционного материала и т.д. При работе над проектными заданиями студенты могут выполнять различные по объему и глубине разработки, которые сводятся, в основном, к следующей тематике: 1) проекты новых отдельных установок или небольших технологических узлов, состоящих из нескольких единиц оборудования; 2) проект реконструкции (расширения) действующего производства (цеха, отделе- ния); 3) проекты новых производств (цехов, отделений). Совершенно очевидно, что при разной трудоемкости проектных заданий, содержание проектных записок и их объемы будут различными. Несмотря на это, есть разделы пояснительных записок дипломных (курсовых) проектов, которые почти повсеместно являются обязательными, т.е. включены в их содержание. Такими разделами являются: технико-экономическое обоснование или необходимость проектирования, обоснование и выбор расчетов, технологическая схема материальных и тепловых потоков, материальные и тепловые расчеты, расчеты химических реакторов, гидравлические и механические расчеты и др. 4.2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА Технико-экономическое обоснование - это предпроектный документ, уточняющий и дополняющий схемы развития и размещения отраслей химической промышленности в части размещения намечаемого к проектированию и строительству предприятия, его производственной мощности, номенклатуры продукции, обеспечения сырьем, полуфабрикатами, топливом, электроэнергией и водой, основных строительных и технологических решений и важнейших технико-экономических показателей производства и строительства предприятия. Обоснование технологической схемы, материальные и тепловые расчеты, расчеты химических реакторов. 4.2.1. Исходные положения Характеристика роли данного предприятия, обеспечение роста мощностей и покрытия потребностей в продукции, намечаемой к выпуску: - соответствие решений ТЭО схеме развития и размещения отрасли химической промышленности, а также схеме развития и размещения производственных сил района; - характеристика состояния действующего предприятия, оценка и анализ его деятельности, основные технико-экономические показатели его работы; - обоснование потребности народного хозяйства в продукции предприятия, его проектной мощности и специализации; - ассортимент и качество продукции; - текущие и перспективные балансы производства и потребления этой продукции по основным потребителям и экономическим районам, регионам потребления про- дукции данного предприятия; - анализ технической возможности и экономической целесообразности покрытия дефицита данного вида продукции за счет реконструкции или расширения действующего производства; Обоснование места размещения предприятия заключается в следующем: - обеспечение предприятия сырьем, топливом, водой, электроэнергией, возможность сброса промышленных отходов; - наличие трудовых ресурсов; - наличие необходимых площадей для строительства производственных, жилых и гражданских объектов. 4.2.2. Обоснование способа производства химической продукции В этом разделе проектировщик на основе анализа литературных данных должен сделать обоснованный выбор способа производства целевого продукта. При выборе способа производства продукта на конкретном предприятии необходимо учитывать экономическую целесообразность комплексной переработки сырья и отходов других производств, а также требования потребителей к товарной форме и чистоте производимого продукта. Необходимо указать достоинства и недостатки методов производства, располагать данными по затратам на основное сырье, проектную себестоимость продукта, капитальным затратам на 1 тонну продукта, энергозатратам производства. На основании выбранного способа производства составляется перечень продуктов, получаемых при осуществлении основных и побочных процессов, а также перечень исходных реагентов и материалов с их характеристикой. 4.2.3. Экономика строительства предприятия и производства продукции Ориентировочные объемы капитальных вложений, в том числе строительно-материальных работ по жилишно-гражданскому строительству с учетом сопряженных затрат в смежных отраслях промышленности: - удельные капитальные затраты; - экономическая эффективность капитальных вложений; - удельные расходы сырья и полуфабрикатов; - сравнение технического уровня и важнейших технико-экономических показателей проектируемого предприятия с уровнем и показателями действующих передовых отечественных и зарубежных предприятий. Ниже приводится пример, в котором раскрываются основные вопросы технико-эко номического обоснования строительства производства формалина. Пример 4.1. Провести технико-экономическое обоснование строительства, выбрать место и способ производства формалина в наиболее удобном районе СНГ. Предполагается, что производство будет новым в выбранном месте. Решение: При выполнении этого задания необходимо использовать планово-ста- тистические данные. Ожидаемый баланс производства и потребления по СНГ, тыс. т: Потребность 3879 Производство 3066 Дефицит - 813 Ожидаемая потребность в формалине по экономическим районам СНГ (1990 г), тыс. т: Центральный 537,0 Уральский 539,0 Северо-Западный 268,0 Западно-Сибирский 1041,0 Северо-Кавказский 317,0 Поволжье 162,0 Восточно-Сибирский и Дальний Восток 76,0 Волго-Вятский 28,0 Казахстан и Средняя Азия 193,0 Всего 3161,0 Ожидаемая структура потребления в 1990 г, тыс. т: Карбамидные смолы 59% 2263,0 Феноло-формальдегид ные смолы 17% 656,1 Пентаэритрит 7% 268,0 Параформ 1 % 37,4 Полиформальдегид 3% 127,4 Прочие 13% 527,1 Всего 100% 3879,0 Как видно из этих данных, значимость товарной продукции и дефицит формалина совершенно очевидны, что само по себе определяет необходимость строительства новых мощностей по производству формалина и началу проектно-изыскательских работ. В отношении района строительства вопрос о размещении производства наиболее вероятен в Западно-Сибирском регионе, где намечается самый большой дебаланс потребления. Наиболее подходящим местом для строительства является г. Томск, что определено следующими соображениями: - большие запасы природного газа и имеющиеся большие резервы производствен- ной мощности по метанолу на территории Томского нефтехимического комбината (ТНХК); - возможность переработки основной массы формалина в формальдегидные смолы на месте при организации его производства на ТНХК; - имеющиеся железнодорожные и водные транспортные развязки позволяют обес- печивать продукцией (карбамидными смолами) весь регион от Урала до Дальнего Востока; - наличие местных источников электроэнергии (районное энергокольцо и своя мощ ная ТЭЦ на ТНХК); - наличие водных ресурсов (р. Томь); - своя стройиндустриальная база; - возможности готовить квалифицированные кадры (вузы ТПУ, ТГУ, ТГАСУ; сеть ПТУ и техникумов). Для подтверждения приведенных моментов «за» рассмотрим возможные другие варианты размещения производства на действующих химических предприятиях Западной Сибири, представленные в табл. 4.1. В нашей стране реализованы два метода получения формалина: - каталитическое окисление метанола на серебре; - каталитическое окисление метанола на оксидных катализаторах. В обоих случаях процесс протекает в парогазовой системе при повышенной температуре и давлении, близком к атмосферному. Таблица 4.1. Характеристика действующих производств
Таблица4.2. Сравнительная характеристика названных методов производства
Таблица 4.3. Проектная характеристика способов производства.
Таблица 4.4. Проектная себестоимость продукта, у.е.
Таблица 4.5. Сравнительные данные по затратам на основное сырье
Таблица 4.6. Энергозатраты производств
Способы отличаются друг от друга физико-химическими основами процесса, количеством получаемой продукции, побочными продуктами, выходами, экономическими и аппаратурными показателями. Как видно из табл. 4 2, наиболее подходящим местом для строительства является площадка ТНХК в г. Томске. Основным сырьем для производства формалина в настоящее время является метанол, хотя в промышленности (за рубежом) для этих же целей иногда используют окисление природного газа и низших парафинов. Как видно из приведенных сведений (см. табл. 4 3 - 4.6), вопрос о способе производства решается в пользу метода окисления метанола на серебряном катализаторе. В данном примере итог по моментам обоснования «за» определился четко. В тех же случаях, когда по специфичности условий проектируемых производств имеется примерное равенство аргументов «за» и «против», необходимо дополнять приведенную методику какими-то добавочными аргументами, чтобы прийти к итогу «за» или «против» В противном случае приходится прорабатывать все альтернативные варианты на ЭВМ по предполагаемым экономическим показателям Ниже приведены капитальные затраты на 1 т продукта, у.е.: Окисление на серебряном катализаторе 16,9 Окисление на оксидном катализаторе 23,1 При выполнении проектов для действующих предприятий исключается ряд обоснований, решения по которым уже оговорены в самом задании. Так, можно не обосновывать место строительства и метод производства. Зачастую остаются прежними (по согласованию с заказчиком) технологические параметры, можно не разрабатывать вопросы, связанные с оценкой дополнительной мощности производства и ее взаимосвязи с существующими технологическими линиями (наличие резерва сырья, вспомогательных веществ, энергии, воды; кадры, социальные вопросы, площади для производства и т.п.). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||