Г л а в а 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: архитектурно-строительной, энергетической, технологической, контролю и автоматизации и т. д.

Материал, изложенный в пособии, 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 вспомогательные 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:

121

1)проекты новых отдельных установок или небольших технологических узлов, состоящих из нескольких единиц оборудования;

2)проект реконструкции (расширения) действующего производства (цеха, отделения);

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, 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 другие. В данном пособии предпринята попытка раскрыть сущность некоторых из них на конкретных примерах.

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.

В технико-экономическом обосновании (ТЭО) рассматриваются следующие вопросы.

4.2.1. Исходные положения

Характеристика роли данного предприятия и обеспечение роста мощностей и покрытия потребностей в продукции, намечаемой к выпуску:

−соответствие решений ТЭО схеме развития и размещения отрасли химической промышленности и схеме развития и размещения производственных сил района;

−характеристика состояния действующего предприятия, оценка и анализ его деятельности, и 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 продукции данного предприятия;

122

−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 и капитальных затрат 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

ипроизводства продукции

Ориентировочные объемы капитальных вложений, в том числе строи- тельно-монтажных работ и по жилищно-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 схематично раскрываются вопросы технико-экономического обоснования строительства производства формалина.

Пример 4.1. Провести технико-экономическое обоснование строительства, выбрать место и способ производства формалина в наиболее удобном

123

районе СНГ. Предполагается, что производство будет новым в выбранном месте.

Решение: При ответе на это задание необходимо опереться на планово-ста- тистические данные.

Ожидаемый баланс производства и потребления по СНГ:

потребность…………	3 879 тыс.т.
производство………..	3 066 тыс.т.

дефицит…………….. −813 тыс.т.

Ожидаемая потребность в формалине по экономическим районам СНГ в

1990 г. (в 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
по СНГ……………………………………………. 3161,0
Ожидаемая структура потребления в 1990 г. (в тыс.т.):
Карбамидные смолы……………………………...	59 %	2263,0
Феноло-формальдегидные смолы……………….	17 %	656,1
Пентаэритрит……………………………………...	7 %	268,0
Параформ ………………………………………..	1 % 37,4
Полиформальдегид………………………………..	3 %	127,4
Прочие……………………………………………...	13 %	527,1
В с е г о……………………………………………..	100 %	3879,0

Как видно из этих таблиц, значимость товарной продукции в народном хозяйстве 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 производственной мощности по метанолу на территории Томского нефтехимического комбината (ТНХК);

−предполагается основную массу формалина перерабатывать на месте в

124

карбамидные смолы при организации этого производства на ТНХК;

−имеющиеся железнодорожные и водные транспортные развязки позволяют обеспечивать продукцией (карбамидными смолами) весь регион от Урала и до Дальнего Востока;

−наличие местных источников электроэнергии (районное энергокольцо

исвоя мощная ТЭЦ на ТНХК);

−наличие водных ресурсов (р.Томь);

−имеется своя стройиндустриальная база;

−в области имеются 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.

Таблица 4.1. Характеристика действующих производств

	Показатель	г.Кемерово	г.Ангарск	г.Омск, з-д	г.Зима	г.Саянск
		ПО «Азот»	ПО «АНОС»	«Пластмасс»	Химком-	ПО
				или СК	бинат	Химпром
	Сырье-мета-		Собственное		Отсут-	Отсут-
		Со стороны	производство ма-	Отсутствует
	нол				ствует	ствует
			лой мощности
	Наличие	Нет	Нет
	промпло-			Есть	Есть	Есть
		возможности	возможности
	щадки
	Наличие		Малая производ.	Огранич.
	потребителя	Нет		потребление,	Нет	Нет
			мощность МФС
	на месте			а на ЗСК – нет
	Обеспечение	Резерва
	а) энергией	почти нет	Из районной сети	Имеется	Имеется	Имеются
	б) кадрами	Имеется	Имеется	Имеется	Нет	Огранич.
	в)одой	Ограничено.	Очень огранич.	Имеется	Огранич.	Огранич.

Таблица 4.2. Сравнительная характеристика названных методов производства

Метод		Преимущества	Недостатки
		Практически нет ограничений	Высокий расходный коэффициент по
1. Окисление		по мощности единичной уста-	сырью. Наличие в формалине до 10 %
метанола на		новки. Простота конструкции	метанола. Наличие примесей муравьи-
серебряном		реактора. Низкая металлоем-	ной кислоты в продукте. Расход драго-
катализаторе		кость и энергозатраты. Высо-	ценного металла – серебра
		кая производительность
2. Окисление		Низкий расходный коэффици-	Повышенный расход энергии и возду-
		ент по сырью. Товарный мета-	ха. Ограничение по единичной мощно-
метанола	на		сти установки. Сложность эксплуата-
оксидном	ка-	нол содержит менее 1 % при-	ции и ремонта реактора. Повышенная
тализаторе		меси метанола и не выше 0,02	металлоемкость. Низкая производи-
		% муравьиной кислоты	тельность

125

Таблица 4.3. Проектная характеристика способов производства по валу ЗСР

Способ производства

Объем производства

тыс. т

у.е.

На серебряном катализаторе

360

31428

На оксидном катализаторе

120

12000

Таблица 4.4. Проектная себестоимость продукта, у.е.

Способ производства

Марка ФМ

Марка ФБМ

На серебряном катализаторе

46

56

На оксидном катализаторе

54

75

Таблица 4.5. Сравнительные данные по затратам на основное сырье

Метод

Единица

Цена,

Расхоный.

Сумма

измерения

у.е.

коэффициент

Окисление метанола на серебряном катализаторе

Метанол

т

70−39

0,508

39−37

Катализатор

кг

202−86

0,0046

4−10

Вода

т

2−30

0,440

0−94

Окисление на оксидном катализаторе

Метанол

т

77−80

0,570

44−37

Катализатор

кг

25−00

0,115

2−74

Вода

т

0−65

0,160

0−10

Таблица 4.6. Энергозатраты производств

Сырье

Единица

Цена,

Расходный

Сумма у.е.

измерения

у.е.

коэффициент

Окисление метанола на серебреном катализаторе

Пар

ГДж

9−58

0,2959

2−83

Электроэнергия

тыс.кВт

22−00

0,06055

1−01

Воздух

тыс.нм3

16−68

0,0572

0−95

Окисление на оксидном катализаторе

Пар

ГДж

7−84

0,261

2−05

Электроэнергия

тыс.кВт

24−10

0,260

6−28

Воздух

тыс.нм3

19−00

0,084

1−60

Внашей стране реализованы два метода получения формалина: − каталитическое окисление метанола на серебре;

− каталитическое окисление метанола на оксидных катализаторах.

Вобоих случаях процесс протекает в парогазовой системе при повышенной температуре и давлении, близком к атмосферному. Способы отличаются друг от друга физико-химическими основами процесса, количеством получа-

126

емой продукции, побочными продуктами, выходами, экономическими и аппаратурными показателями.

Как видно из таблицы 4.2, альтернативы по месту строительства опять же предпочтительны в отношении г.Томска на площадке ТНХК.

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. таблицы 4.3−4.7), вопрос о способе производства решается в пользу метода окисления метанола на серебряном катализаторе и строительством нового цеха в г.Томске на площадке ТНХК.

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 соображениями, 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 отпадает ряд обоснований, решения по которым уже оговорены в самом задании. Так, например 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.).

127