Курсовая работа (т): Разработка текущего (годового) плана действующего химического производства на примере производства серной кислоты

Важнейшие тенденции развития производства серной кислоты типичны для многих химических производств:

1.      увеличение мощности аппаратуры при одновременной комплексной автоматизации производства;

2.      интенсификация процессов путём применения реакторов кипящего слоя (печи и контактные аппараты КС) и активных катализаторов, производства и переработки концентрированной двуокиси серы с использованием кислорода;

.        разработка энерготехнологических схем с максимальным использованием тепла экзотермических реакций, в том числе циклических и схем под давлением;

.        увеличение степеней превращения на всех стадиях производства для снижения расходных коэффициентов по сырью и уменьшению вредных выбросов;

.        использование сернистых соединений (S, SO2, SO3, H2S) из технологических и отходящих газов, а также жидких отходов других производств;

.        обезвреживание отходящих газов и сточных вод.

Лучшим сырьем для производства сернистого газа служит сера, которая выплавляется из природных пород, содержащих серу, а также получается как побочный продукт при производстве меди, при очистке газов и т.п. Сера плавится при температуре 113оС, легко воспламеняется и сгорает в простых по устройству печах. Получается газ высокой концентрации, с маленьким содержанием вредных примесей. На рисунке 1 изображена технологическая схема производства серной кислоты из элементарной серы.

Воздух, осушенный в сушильной башне 1, подаётся в печь 7, куда одновременно распыляется через форсунки расплавленная в плавилке с отстойником 4 и отфильтрованная в фильтре 5 жидкая сера.

Сжигание серы происходит по реакции S + O2 = SO2 + 296 кДж. Фактически сера перед горением плавится и испаряется (tкип. ~444оС) и сгорает в газовой фазе. Таким образом, сам процесс горения гомогенный.

Продолжением серной печи служит котёл-утилизатор (испаритель) 8 и пароперегреватель 9. Температура сернистого газа после печи снижается в котле-утилизаторе с 1100-1200 до 440-450оС. Затем газ поступает в первый слой контактной массы (второй снизу), охлаждение газа, выходящего после первого слоя, производится в пароперегревателе 9, после второго слоя (он расположен внизу контактного аппарата) газ охлаждается в теплообменнике 11, после третьего и четвёртого слоёв - поддувом холодного осушенного воздуха. В абсорбционное отделение газ поступает через ангидридный холодильник 12.

При содержании в элементарной сере битумов и керосина (остаток флотоагента) они сгорают в печи с образованием паров воды. Так как осушки газа в короткой схеме нет, в абсорбционном отделении образуется туман серной кислоты. Для уменьшения его количества проводят абсорбцию при “горячем” режиме. При этом абсорбер орошается 98,3 %-ной кислотой при температуре её на входе 80-90, на выходе - 100-120оС. Повышение температуры ведёт к снижению возникающего перенасыщения, и туман или не образуется вообще, или количество его значительно уменьшается. С этой же целью на некоторых заводах в ангидридных холодильниках (экономайзерах) поддерживают температуру воды 120оС при 392×104 Па (40 атм.), что приводит к конденсации поров серной кислоты, образующихся из H2O и SO3 до абсорбции и позволяет использовать тепло газа после контактного аппарата.

Для получения химически чистой кислоты отводится часть газа после олеумного абсорбера. Для этого монтируют специальную установку, оборудованную абсорберами 16 и фильтрами для выделения из газа твёрдых примесей. При этом стараются устранить попадание брызг из олеумного абсорбера, в кислоте которого содержатся окислы азота. Снижение примесей мышьяка достигается строгим соблюдением норм технологического режима очистного отделения, обеспечивающего достаточно полную очистку газа от тумана. Кроме того для очистки газа от вредных примесей путём сорбции их твёрдыми поглотителями газ при 350-400оС пропускают через пористые сорбенты 17, поглощающие мышьяковистый ангидрид. Хорошими сорбентами являются силикагель, а также цеолиты (10SiO2×0.5Al2O3). В установке используется дистиллированная вода, а аппараты изготавливают из эмалированного чугуна или кварца.

Для систематического выпуска высококачественной аккумуляторной кислоты на контактных заводах монтируют специальные установки из особо кислотоустойчивых материалов, в которые также отводится часть серного ангидрида из газохода после олеумного абсорбера. В олеумном абсорбере газ освобождается от некоторых примесей и охлаждается.

Рисунок 1

Технологическая схема производства серной кислоты из элементарной серы

1 - сушильная башня; 2 - промывная башня; 3 - воздуходувка (нагнетатель); 4 - отстойник; 5 - фильтр; 6 - сборник чистой серы; 7 - печь для сжигания серы; 8 - котёл-утилизатор; 9 - пароперегреватель; 10 - контактный аппарат; 11 - теплообменник; 12 - ангидридный холодильник; 13 - олеумный абсорбер; 14 - абсорбер технической серной кислоты; 15 - циркуляционные сборники; 16 - абсорбер для реактивной серной кислоты; 17 - абсорбер пористых сорбентов.

.        РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ И ОБОСНОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ

В рыночной экономике основным ограничением планируемых объемов производства товаров и услуг служит дефицитность ресурсов. Вследствие большой редкости экономических ресурсов и предела, который они ставят перед всякой производственной деятельностью, объем производства на каждом предприятии ограничивается многими факторами. Для всех видов выпускаемых продуктов и применяемых ресурсов существует кривая производственных возможностей. Конкретным выражением производственных возможностей каждого предприятия служит его производственная мощность. Производственная мощность предприятия - это максимальное количество единиц продукции, производимых за определенный период времени, с учетом установленного оборудования, соблюдения технических характеристик предприятия (перерывы в работе, простои, праздничные дни, время, отведенное на техническое обслуживание, требуемая структура рабочих смен и др.), и применяемой системы управления. Мощность предприятия, взятая за небольшой отрезок времени, может считаться постоянной величиной. При этом следует иметь в виду необходимость внесения коррективов по мере изменения производства и номенклатуры изделий.

Производственная мощность определяет уровень производства продукции, товаров и услуг, степень сдерживания объема выпуска или верхний предел продаж продукции. В конечном итоге производственная мощность означает способность предприятия производить свою продукцию в течение заданного периода рабочего времени. Верхний ее предел обусловлен наличием производственных площадей, технологического оборудования, трудовых ресурсов, материала и капитала. Производственная мощность может быть выражена в единицах продукции, массы товаров, линейных величинах, рублях, человеко-часах и других показателях.

Производственная мощность рассчитывается по всему перечню номенклатуры и ассортимента выпускаемой продукции. В условиях многономенклатурного производства, когда выпускаемая продукция характеризуется сотнями наименований изделий, каждое из которых отличается не только назначением или конструктивными особенностями, но и технологией изготовления, осуществляются группировка всей номенклатуры производимой продукции и выбор изделия-представителя.

Правильное планирование производственной мощности имеет важное значение не только в рациональном использовании ресурсов, но и в стабилизации производства и насыщении рынка необходимыми товарами. В рыночных условиях производственная мощность по своему существу определяет годовой объем предложения предприятия, учитывающий наличие и использование ресурсов, уровень и изменение действующих цен и другие факторы.

Производственная мощность и предложение характеризуют существующую на предприятии технологию и организацию производства, состав и квалификацию персонала, а также динамику их роста и перспективы развития. Являясь величиной динамичной, производственная мощность должна быть сбалансирована с производственной программой, или, говоря рыночным языком, необходимо достижение равновесия между спросом и предложением на продукцию и услуги. Это требование следует непременно учесть при планировании производственной мощности предприятия или его подразделения. При превышении спроса над предложением необходимо в проектах планировать соответствующий прирост производственной мощности.

В таблице 5 приведен стандартный перечень основного технологического оборудования, необходимый для расчета производственной мощности.

Таблица 5. Основные технико-экономические характеристики оборудования.

Для расчета эффективного фонда работы оборудования необходимо составить график планово-предупредительных ремонтов всех видов оборудования. Все виды ремонтов проводятся по индивидуальному графику для каждого оборудования. Причем проведение крупных ремонтов сопряжено одновременно с работами более мелких ремонтов, и в продолжительности более крупного ремонта не учтена продолжительность более мелких ремонтов. Количество ремонтов (nр), необходимых в планируемом году, рассчитывается следующим образом:

р = Тк / Период между ремонтами

где Тк - календарный фонд времени работы оборудования:

Тк = 365 дн. * 24ч. = 8760 час.

Периоды между ремонтами см. в табл. 5.

Планирование капитального ремонта по аппаратам:

-        по контактному аппарату, печи для сжигания, промывной и сушильной башням (раз в 4 года):

    2008                                        2012          2013                        2017

                                                февраль

-        по абсорберу для кислоты технической (раз в 10 лет):

                     2009                           2013                                                                                     2019

-        по абсорберу для кислоты реактивной (раз в 2 года):

                                     2011            2012       2013                 2014

-        по сушильной башне (раз в 4 года):

                                     2011          2012       2013                2014                          2018

-        по промывной башне (раз в 4 года):

    2009                                          2013                                          2017

-        по печи для сжигания серы (раз в 4 года):

                       2005                     2009                                 2013                               2017

Текущий ремонт оборудования планируется производить каждый месяц, за исключением абсорберов для реактивной кислоты, ремонт которых будет производится 4 раза в год. Средний ремонт будет производится раз в год для промывной, сушильной башен и абсорбера для реактивной кислоты и раз в 2 года для остальных видов оборудования.

Также необходимо рассчитать затраты времени на планово-предупредительные ремонты (Тппр), в год:

Тппр = nр * Продолжительность ремонта

Таким образом, на основе представленных данных можем представить график планово-предупредительных ремонтов для оборудования на предприятии.

Таблица 7. График планово-предупредительных ремонтов оборудования на 2013 год.

где Т - текущий ремонт, С - средний ремонт, К - капитальный ремонт.

Рассчитываем эффективный фонд работы каждого вида оборудования

Таблица 6. Эффективный фонд работы оборудования.

Примечание:

Тэфф - эффективный фонд времени работы оборудования:

Тэфф = Тк - Тппр.

Мощность (М):

М = n * Произв-ть оборудования * Тэфф,

где n - количество однотипного оборудования.

На предприятиях производственная мощность устанавливается по ведущим цехам, в которых сосредоточена наибольшая часть действующего технологического оборудования. Ведущим оборудованием являются в производстве серной кислоты- контактный аппарат, абсорбер для кислоты технической и абсорбер для кислоты реактивной.

По полученным данным значений производственных мощностей по каждому оборудованию строим профиль производственной мощности (рисунок 2).

Рисунок 2.

Профиль производственной мощности