ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7450| Title: | Технологічна схема та апаратурне оформлення виробництва карбаміду. Стадія випарювання. |
| Authors: | Іванна , Демчук Коваленко, Денис |
| Keywords: | виробництво карбаміду. |
| Issue Date: | Jun-2021 |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7450 |
| Appears in Collections: | 161 Хімічні технології та інженерія (Хімічні технології та інженерія) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Коваленко Д.І., ХТ-74.pdf Restricted Access | 1.98 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ВОДООЧИЩЕННЯ
Реєстраційний №________ На правах рукопису
УДК _____________
«Допущено до захисту»
Завідувач кафедри ХТВ ЧДТУ
___________________________
«___» ______________2021р.
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА
на тему
Технологічна схема та апаратурне оформлення виробництва
карбаміду. Стадія випарювання
за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія»
Науковий керівник: Виконав здобувач вищої освіти:
к.т.н., доцент 4 курсу
Іванна ДЕМЧУК Денис КОВАЛЕНКО
_________________________________
_____________________________
2021
ВСТУП
Цех карбаміду складається з однієї технологічної лінії.
Карбамід утворюється шляхом взаємодії газоподібного діоксиду
вуглецю й рідкого аміаку у вузлі синтезу при температурі 185 ○С і тиску 13,4-
14,7 МПа, [6].
Реакційна суміш, яка отримана на стадії синтезу і складається з
карбаміду, карбамату амонію, води й аміаку піддається дистиляції:
- перший щабель дистиляції здійснюється шляхом стрипінг-процесу
діоксидом вуглецю при тиску синтезу;
- другий щабель дистиляції - при тиску 0,35 МПа.
Після другого щабля дистиляції розчин карбаміду випарюється у
двоступінчастій випарній установці. Плав після випарної установки
гранулюється у гранбашті за допомогою гранулятора.
Отриманий товарний гранульований карбамід надходить у пункт
прийому готової продукції або на відвантаження в залізничні вагони.
Карбамід є концентроване азотне добриво, що містить азот в амідній
формі. У порівнянні з іншими твердими добривами карбамід містить 46,6%
азоту, тобто найбільша кількість азоту, що в основному і визначає
економічну доцільність його використання як добриво. Його можна
застосовувати також для позакореневого підгодовування рослин, бо він на
відміну від аміачної селітри не викликає опіків листя, [12].
Карбамід дуже широко застосовується також для технічних цілей. Для
приготування продуктів її конденсації з формальдегідом. Карбамід знайшов
застосування у фармацевтичній промисловості для приготування
заспокійливих і снодійних. Його використовують при виготовленні
дезінфікуючих засобів, в якості пом'якшувача, у виробництві косметичних
кремів. У нафтовій промисловості виявилося можливим ефективно
використовувати карбамід для поділу нафтопродуктів методом екстрактивної
кристалізації.
В даний час в промислових масштабах карбамід виробляють за
наступними схемами: схеми з рециклом непрореагувавших гарячих газів NH3
і СО2; схеми з рідинним рециклом NH3 і СО2 у вигляді масляної суcпензіі
карбамат амонію; схеми з газовим рециклом поділюваних NH3 і СО2; схеми з
рідинним рециклом NH3 і СО2 у вигляді водних розчинів амонійних солей;
схеми з повним рідинним рециклом і з застосуванням стріппінг-процесу.
Проект цеху карбаміду виконаний наступними проектними
організаціями:
- проектувальник технологічної частини - чехословацькі "Хемопроект"
й "Хепос" за ліцензією "Ноу-Хау" голландської фірми " Стамікарбон";
- розроблювач технологічного процесу - чехословацька фірма
"Хемопроект" й "Хепос" за ліцензією "Ноу-Хау" голландської фірми
"Стамікарбон";
- проектувальники вузлів вітчизняної поставки - Дзержинська філія
ДІАПу, Дніпродзержинська філія ДІАПу, Гродненська філія ДІАПу.
За техніко-економічним рівнем виробництво карбаміду відноситься до
вищої категорії. Реконструкції й розширенню цех карбаміду не
піддавався.
Повна назва виробництва - цех виробництва гранульованого карбаміду.
Рік введення в експлуатацію - грудень 1985 р.
Потужність виробництва - 657 тис. тонн за рік або 1300 тонн за добу
карбаміду.
1 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ОБРАНОГО СПОСОБУ
ВИРОБНИЦТВА І ТЕХНОЛОГІЇ
Відмінність в методах синтезу карбаміду полягає тільки в тому, якими
способами проводиться рециркуляція непрореагуваних газів: рідинний
рецикл суспензії карбамату амонія в маслі, розділення газів дистиляції
засноване на селективній абсорбції (системи фірми «Хеміко»); рідинний
рецикл у вигляді водного розчину вуглеамонійних солей (системи
фірм«Стамікарбон», «Монтекатіні», «Тоє-Коацу»).Техніко-економічні
показники роботи агрегатів та систем синтезу карбаміду прирізних способах
виробництва представлені в таблицях 1.1 та 1.2.
Таблиця 1.1 - Техніко-економічні показники роботи агрегатів синтезу
карбаміду прирізних способах виробництва
Звичайний «Відпарний» Рідинний ре
термопроцес
рідинний процес цикл фірми
«Хеміко»
рецикл «Стамікарбон» Тое-Коацу
1 2 3 4 5
180 тис. 540 тис. 360 тис. т/рік
Потужність 180 тис. т/рік в
т/рік в 2-х т/рік в 1 в 2-х
виробництва 2-х агрегатах
агрегатах агрегаті агрегатах
Статті витрат: -//-
Аміак, т 0,58 0,58 0,58 0,58
СО2, т 0,75 0,75 0,75 0,79
Мішки 22 22 22 22
Електроенергія,
0,158 0,15 0,25 0,202
кВт∙год
Пар, Мкал 1,88 0,6 −− 1,2
Продовження таблиці 1.1
1 2 3 4 5
Вода
(оборотна), 0,239 0,1 −− 0,14
тис.м3
Конденсат.м3 1,85 0,6 −− 1,35
Таблиця 1.2 − Техніко-економічні показники систем синтезу карбаміду
Вітчизняний Рідинн
Тое-
Показники Хеміко Стамікарбон газовий ий ре
Коацу
рецикл цикл
Потужність
агрегату, −− 250 250 100 250
т/добу
NH3:CO2:H2O 6:1:0 5:1:0,5 4,5:1:0,5 4,5:1 5:1:1
Тиск. ат 177 200 300 200 200
Температура,
175 200 190 200 200
оС
Ступінь
перетворення 76 65 67 47 65
СО2
Питомі
витрати, т/т -//-
карбаміду:
аміак 0,58 0,58 0,58 0,58 0,57
СО2 0,77 0,77 0,77 0,75 0,75
електроенергія,
188 150 190 260 150
кВт∙год
Аналіз приведених даних показує, що всі системи, що
використовуютьповний рідинної рецикл у вигляді водного розчину
вуглеамонійних солей, маютьістотні переваги перед іншими. Проте всі вони
недостатньоефективні з енергетичної точки зору, оскільки
розкладаннякарбамату амонія, що не прореагував, вимагає значної витрати
тепловоїенергії.
Подальша абсорбція продуктів розкладання з утворенням
РВАСсупроводжується виділенням теплоти. Використання її
складневнаслідокнизького температурного потенціалу (не більше 400К).
Створення дуже потужних систем виробництва карбаміду спричинило за
собою прагнення підвищитиефективність технологічного процесу шляхом
зниження енерговитрат іпідвищення надійності роботи устаткування.
Представляють інтерес процеси використання теплоти, що виділяється
приутворенні карбамату амонія в першому ступені дистиляції, для часткової
відгонки компонентів, що не прореагували, у другій ступені. Стриппінг-
процесдає можливість значно утилізувати енергозатарати, хоча б у вигляді
паринизького тиску. Тому розглянемо енергетичні переваги стриппінг
процесу фірм Снапроджетті та Стамікарбон.
Як показує зіставлення теплових балансів установок синтезу карбаміду
по звичайній схемі з рідинним рециклом і по стриппінг-методу фірми
Стамікарбон, останній володіє енергетичними перевагами.
З урахуванням тепловмісту початкових і кінцевих продуктів реакції
синтезу карбаміду загальний тепловий ефект сумарного процесу позитивний
і складає 837,36 кДж/кг СО(NН2)2 припочаткових температурах аміаку і СО2
відповідно 313 і 373 К. Надлишок теплоти відповідає тепловмісту -400 кг
пари на 1 т карбаміду абоохолоджуючої здатності 13 м3 води (ΔТ = 15 °С).
Як відомо, на практиці потрібна велика кількість пари (1000—1500 кг
на 1 т карбаміду), що обумовлює відповідне збільшення витрати
охолоджуючої води. Це відбувається через те, що неповнота конверсії
викликає необхідність виділяти з плаву синтезу карбаміду непрореаговані
речовини. Дистиляція плаву під тиском синтезу тільки за рахунок нагрівання
неможлива, тому в звичайних процесах застосовують східчасте зниження
тиску. Гази дистиляції, що виділяються на цих ступенях, потім піддають
абсорбції та конденсації із застосуванням водних абсорбентів, і
концентрований розчин карбамату амонія, що утворюється в результаті цих
процесів, знов подають в зону синтезу карбаміду.
Такий процес вимагає великої витрати пари з наступних причин:
а) весь карбамат амонія, не перетворений на карбамід, обов'язково
повинен бути знову переведений в газоподібний стан, що вимагає витрати
теплоти близько 1,5 МДж/кг карбамату;
б) рециркулююча з карбаматним розчином вода знижує ступінь
перетворення і збільшує кількість ре циркулюючого карбамату.
В таблиці 1.3 зіставлені витрати тепла в звичайному і стриппінг-
процесі «Стамікарбон». Для спрощення прийнято, що не здійснюється
внутрішній теплообмін, наприклад, зі свіжим аміаком.
В звичайному процесі при Тс= 463 К, Рс= 20 МПа, сумарне споживання
теплоти еквівалентне близько 1,5 т пара/т карбаміду.. Звичайно, це тепло
виділяється знов в процесах конденсації газів, але через порівняно низький
тиск воно виявляється на відповідно низькому температурному рівні, і тому
його доводиться знімати охолоджуючою водою.
Робилися спроби добитися економії теплоти двома способами:
1. Прямим теплообміном між сумішшю аміака і СО2, що
конденсується, при 1,77 МПа і плавом синтеза на II ступені дистиляції (0,29
МПа) або розчином карбаміду на I ступені концентрації. Проте лише частина
теплоти може бути використана таким шляхом.
2. Збільшенням тиску в I ступені дистиляції до такого рівня, щоб
повторна конденсація виділених газів відбувалася при значно більш високій
температурі. Відповідним чином це тепло могло бути використано для
виробництва пари низького тиску, необхідного в різних ділянках агрегату.
Одним з перших і найпоширеніших методів, що використовують вказаний
прийом, є стриппинг-процес «Стамікарбон».
По стриппинг-процесу в карбаматному конденсаторі високого тиску
одержують пару з тиском 0,35 МПа в кількості, достатній для покриття
потреби установки в парі низького тиску (див. таблиця 1.3).Тепло, що
вимагається для дистилятора, необхідно підводити з парою при 2,0—2,5
МПа.
Таблиця 1.3 − Витрати тепла в звичайному і стриппінг-процесі
отримання карбаміду (в кДж/кг карбаміду)
Звичайний рідинний Стріппінг
Стаття витрат
рецикл процесс
1 2 3
Подача тепла у вузол високого
тиску (стадія синтезу і 418,68 1695,65
стриппінг-дистиляції)
Тепло. яке утилізуєть у вузлі
−− 1842,19
високого тиску
Витрати тепла на ступені
1444,44 −−
дистиляції при 1,8 МПа
Витрати тепла на ступені
242,83 293,08
дистиляції при 0,3 МПа
Витрати тепла у вузлі кінцевої
942,03 900,16
переробки розчину карбаміду
Затрати тепла у вузлі десорбції 62,80 62,80
Потреби в теплі:
пар високого тиску −− 1695,65
Продовження таблиці 1.3
пар середнього танизького
3110,08 −−
тиску
Надлишок пару низького тиску −− 586,15
Важлива особливість стриппінг-процесу − наявність надлишку пари
низького тиску. Кількість пари, що відводиться, залежить від місцевих умов.
Слід лише підкреслити, що використання пари низького тиску на компресію
С02 дає значну економію витрат електроенергії.
Нижче приведені витратні коефіцієнти отримання карбаміду по
звичайному та стриппінг процесу Стамікарбон (таблиця 1.4).
Таблиця 1.4 – Витратні коефіцієнти (з запасом 5%) на 1 т
гранульованого карбаміду, який містить 0,25 мас. % біурету.
Коефіцієнт для процесів Стамікарбон з повним
Статті витрат рециклом
Звичайний процес Стриппінг-процес
Електроенергія, кВт∙год 140 120
Пар при 2,5 МПа, т −− 1,05
Пар при 1,2 МПа, т 1,5 −−
Пар при 0,3 МПа, т −− 0,35
Охолоджуюча вода при
100 55
25 оС, м3
В схемах фірми Снапроджетті енерговитрати зведені до мінімуму за
рахунок високого ступеня регенерації теплоти розкладання карбамату
амонія, що міститься в плаві синтезу. Ця теплота утилізувала у вигляді пари і
використовується на ступенях переробки плаву при низькому тиску.
На вдосконалених установках фірми «Снампроджетті» з
автостриппінгом економія капіталовкладень склала близько 11 % і на 45 днів
скорочений термін монтажу. Економія обумовлена виключенням
устаткування для перекачування і випаровування аміаку, що подавався
раніше як спеціальний стриппінг-агент, зменшення габаритів устаткування в
контурі синтезу, зменшення протяжності комунікацій, скорочення вартості
монтажних робіт.
Таким чином, процес «Снам Проджетті» відрізняється не тільки
низькими енерговитратами, але також відсутністю корозії, простотою
технології, мінімальним за об'ємом технічним обслуговуванням,
експлуатаційною гнучкістю, легкістю управління, високою тривалістю
періоду безупинної роботи.
В таблиці 1.5 представлені витрати енергоресурсів та сировини по
стриппінг процесу Снампроджетті.
Таблиця 1.5 – Витрати енергоресурсів та сировини.
Тип машини для стиснення СО2
Відцентровий компресор Поршньовий компресор з
Стаття витрат
з приводом від парової приводом від
турбіни електродвигуна
Пар, т/т карбаміду: −− −−
3,7 МПа і 663 К 1,25 −−
2,45 МПа (насичений) −− 0,97
Охолоджуюча вода (ΔТ =
107 90
10 К), м3/т
Електроенергія, МДж/т 75,6 410,4
Фактичні витрати
−− −−
сировини
Аміак 0,575
СО2 0,740
Цікаве і комбінування виробництва аміаку і карбамідув результаті чого
знижуються капітальні і експлуатаційні витрати.
Виходячи з вище розглянутого найбільш економічно та технічно
доцільною схемою синтезу карбаміду є схема з повним рідинним рециклом
по стріппінг процесу, тому я обираю саме її.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИЙНЯТОГО МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА. ХІМІЗМ
ТА ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ І ОБГРУНТУВАННЯ НОРМ
ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ
Сучасний метод отримання карбаміду заснований на реакції А.Б.
Базарова, яка була відкрита в 1868 році:
2NH3 + СО2 → CO(NH2)2 + Н2О +130,9кДж (2.1)
Синтез здійснюється у дві стадії. Спочатку з оксиду вуглецю (ІV) і
аміаку отримають карбамат амонію:
СО2 + 2NH3→ NН4O – СО – NН2 +159 кДж (2.2)
Потім відбувається його дегідратація:
NН4О – СО – NH2 →CO(NH2)2 + H2O -28,1кДж (2.3)
Ступінь перетворення оксиду вуглецю (ІV) у карбамід залежить від
температури, тиску, співвідношення компонентів реакції, тривалості процесу
та деяких інших факторів.
Реакція утворення карбамату амонію (2.2) проходить швидко й
практично до кінця. Реакція ж дегідратації карбамату амонію зворотна й
визначає вихід карбаміду. Підвищення температури сприяє протіканню
реакції дегідратації, але при цьому може відбуватися розкладання карбамату
амонію.
Перетворення карбамату амонію в карбамід відбувається в рідкій фазі.
Через це процес синтезу ведеться при високих значеннях температури й
тиску.
Плав карбаміду при випарюванні практично зовсім звільняється від
води. Існує таке емпіричне рівняння, яке застосовується для розрахунку
коефіцієнту теплопередачі до розплаву карбаміду при температурі 156°С і
тиску в атмосфері:
= 1,18 · q0,65 , (2.1)
— коефіцієнт теплопередачі, ккал/(м2де ·год·град); q — питоме
теплове навантаження, ккал/(м2 ·год).
На стадії випарювання розчин сечовини при масовій частці карбаміду
68-72 % і температурі 90-102 °С подається у випарний апарат першого
ступеня системи випарки. У першому ступені випарки відбувається
упарювання розчину сечовини при температурі від 125-130 °С і тиску від 30-
50 кПа до масової частки карбаміду 95 % .Температуру розчину сечовини
регулють завдяки подачі пари при тиску до 0,45 МПа, [6].
Потім з сепаратора першого ступеня розчин сечовини надходить у
випарник другого ступеня, де розчин підігрівають парою при тиску до 0,9
МПа та температурі 136-140 °С, внаслідок чого він упарюється до масової
частки 99,5-99,8 %, [6].
З випарного апарату другого ступеня парорідинна суміш надходить до
сепаратора другого ступеня де відділяється рідка фаза від сокових парів.
Гази, що місять аміак, після хвостового конденсатора, де підтримується
тиск 30 кПа-50 кПа, направляють до нейтралізатора.
Для того, щоб сокові пари не кристалізувалися до трубопроводу на
виході з сепаратора другого ступеня подають аміачну воду 2-3 м3/год.
В ежекторах використовують пару з тиском 0,32-0,55 МПа.
На лінію плаву подається пара при температурі 100 ºС-150 °С, яка
розрахована для мінімального утворення біурету, [6].
2.1 Норми технологічного режиму
Норми технологічного режиму подано у таблиці 2.1.
Таблиця 2.1-Норми технологічного режиму випарювання карбаміду
Найменуван-
ня стадії, Параметр, який
місце контролюється, Частота і
Хто
вимірювання одиниця спосіб Норми
контролює
параметру вимірювання і контролю
або відбору поз. КВПіА
проби
1 2 3 4 5
Сепаратор Температура Покази, Апаратник
І ступені розчину реєстрація на випарюванн
поз. S-401 карбаміду на щиті в ЦПК. я
виході, ºС Запис в рапорті 125-130 5 розряду
поз. TIC-2341 1 раз за годину
Тиск, Покази,
мм вод. ст. (кПа) реєстрація на 3000-5000
-//-
PI-2244 щиті в ЦПК (30,0-50,0)
Сепаратор Температура Покази,
II ступені плаву карбаміду реєстрація на
поз. S-402 на виході, щиті в ЦПК. -//-
ºС, Запис в рапорті 136-140
ТІС-2342 1 раз за годину
Тиск,
(кПа), мм вод.
ст. -//- 5,0 (500) -//-
не більше ніж,
PIR-2114
Рівень плаву
карбаміду в
-//- 5000-10000 -//-
сепараторі,
мм, LIC-2514
Фільтрована Об'ємна витрата, Старший та
вода на вході м3/год, не апаратник
в цех більше ніж,поз. -//- 100 виробництва
FІR-2023 сечовини
6 розряду
Кінець таблиці 2.1
1 2 3 4 5
Азот на Об'ємна витрата,
технологічні м3/год, -//- 0 - 250 -//-
потреби поз. FІR-2030
цеху Тиск, МПа
(кгс/ см2), -//- 0,3 - 0,8 -//-
поз. PIR-2131 (3 - 8)
Конденсат Об'ємна витрата,
на виході із м3/год,
цеху в поз. FIR-2027 -//- 10 - 40 -//-
мережу
об’єднання
3 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦІЇ, СИРОВИНИ, ДОПОМІЖНИХ
МАТЕРІАЛІВ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ НОСІЇВ
Сечовина (Карбамід) – СО (NH2)2
Сечовина (карбамід) повинен відповідати вимогам і нормам ДСТУ
7312:2013. Сечовина (карбамід) СО(NH2)2 є амідом карбамінової кислоти, це
білі або слабко-забарвлені гранули без сторонніх домішок, без запаху,
кристалізується з розчинів у вигляді тонких голок або ромбічних призм.
Молекулярна маса – 60,06
Температура плавлення – 132,7 ºС при 1 атм.
Густина при температурі 20 ºС – 1335 кг/м3
Насипна вага гранульованого карбаміду 687 кг/м3 – 736 кг/м3
Завислий пил в повітрі не вибухонебезпечний.
Гранично допустима концентрація пилу сечовини в повітрі робочої
зони виробничих приміщень – 10 мг/м3.
Сечовина призначена для використання в промисловості як сировина
для виготовлення смол, клеїв, для використання в сільському господарстві як
мінеральне азотне добриво, в тваринництві, як кормова добавка. Сечовина
також виготовляється для постачання на експорт.
За фізико-хімічними показниками сечовина повинна відповідати
вимогам і нормам, зазначеним у таблиці 3.1
Таблиця 3.1 - Вимоги та норми до сечовини
Значення для марки Б
Назва показника вищий перший други
сорт сорт й сорт
1 2 3 4
Масова частка азоту у перерахунку на суху
46,2 46,2 46,2
речовину, %, не менше ніж
Масова частка біурета, %, не більше ніж 1,4 1,4 1,4
Масова частка вільного аміаку, %,
- не більше ніж, для сечовини:
- - -
прильованої
Продовження таблиці 3.1
1 2 3 4
Масова частка води, %, не більше ніж:
- метод висушування; 0,3 0,3 0,3
- метод Фішера 0,5 0,5 0,6
Розсипчастість, % 100 100 100
Гранулометричний склад, %, масова частка
гранул розміром, мм: -від 1 до 4, не менше ніж 94
94 4
-від 2 до 4, не менше ніж -
70 50
-менше ніж 1, не більше ніж; 5
3 5
-залишок на ситі 6 мм, не більше ніж відсут
відсутн відсутн
н
Статична міцність гранул, Н/гранулу
(кгс/гранул), 7 (0,7) 5(0,5) 3(0,3)
не менше ніж
Примітка 1. Масову частку води визначають тільки одним методом.
Арбітражним методом є метод Фішера.
Примітка 2. Розсипчастість визначає споживач.
Примітка 3.У продукті, призначеному для тваринництва, визначають
масову частку азоту в перерахунку на суху речовину зі значенням не менше
ніж 46,0 %, масову частку біурету – зі значенням не більше ніж 3 %, масову
частку вільного аміаку – зі значенням не більше ніж 0,03 %, масову частку
води – зі значенням не більше ніж 0,3 % (методом висушування).
Примітка 4. У продукті, призначеному для роздрібної торгівлі,
визначають масову частку азоту в перерахунку на суху речовину зі
значенням не менше ніж46,2 %, масову частку біурету зі значенням не
більше ніж 1,5 %, масову частку води зі значенням не більше ніж 0,3 %
(методом висушування) або не більше ніж 0,5 % (методом Фішера).
Примітка 5.Дозволено відвантаження сечовини марки Б для
промисловості. При цьому в продукті визначають показники,передбачені для
сечовини марки А першого сорту, з відповідними нормами.
Водні розчини сечовини менш стабільні, ніж чиста сечовина, тому
гідроліз і розкладання сечовини починаються вже при 60 ºС, при 90 ºС,
реакції протікають з помітною швидкістю.
Ступінь гідролізу сечовини значно знижується у присутності аміаку.
При нагріванні водних розчинів незалежно від гідролізу з помітною
швидкістю протікає термічне розкладання, в результаті якого виділяється
аміак і утворюється біурету:
2(NH2)2CO→H2N-CO-NH-CO-NH2+ NH3 (3.1)
Присутність біурету в сечовині небажана, оскільки він шкідливо діє на
рослини.
Сприятливими умовами для утворення біурету є:
- видалення аміаку із сфери реакції;
- висока температура;
-тривале перебування концентрованих розчинів сечовини при високих
t°.
Аміак – NH3
Безбарвний горючий газ із задушливим різким запахом і їдким смаком.
Молекулярна маса – 17,0
Температура плавлення, ºС – мінус 77,75
Температура кипіння, ºС – мінус 33,42
Густина при 0 ºС (г/дм3) – 0,771 г/м3
Температура самозаймання, ºС – 650
Критична температура, ºС – 132
Критичний тиск, кгс/см2 (МПа) – 110,5 (11,0 МПа)
Водний розчин має лужну реакцію унаслідок утворення гідрату окислу
амонію NH4OH.
Гранично допустима концентрація аміаку в повітрі виробничих
приміщень 20 мг/м3.
Концентраційні межі розповсюдження полум'я - від 15 % до 28 %.
Вживаний для виробництва сечовини (карбаміду) аміак повинен
відповідати ГОСТ 6221-90.
Діоксид вуглецю
Безбарвний негорючий газ, що має наркотичну, а також задушливу дію.
Розчин діоксиду вуглецю має кислий смак.
Молекулярна маса – 44,01
Вміст СО2 (% об.) – не менше 98
Вміст (Н2 вуглеводні) % об. – не більше 0,01
О2 – відсутність
N2 – решта
Температура плавлення, ºС– мінус 56,6 (при тиску 5,23 кгс/см2)
Температура сублімації, ºС – мінус 78,515
Критична температура, ºС–31,04
Критичний тиск (кгс/см2 (МПа) – 71,85 (7,2 МПа)
Густина при 0 ºС г/дм – 1,98
Карбамідо-формальдегідна смола (КФС) ТУ У 24.1-05761614-006:2007
Масова частка карбаміду – 20-24 %
Масова частка формальдегіду – 54-60 %
Прозорий в'язкий розчин з характерним запахом формальдегіду. КФС
викликає подразнення шкіри, слизових оболонок дихальних шляхів.
Густина КФС при 200С – 1,3 г/см3
В'язкість при 20ºС – 170 сп3
Гранично допустима концентрація в повітрі виробничих приміщень
0,5 мг/м3 (щодо формальдегіду)
КФС – ТУ У 24.1-05761614
Масова частка карбаміду – 20-26 %
Масова частка формальдегіду – 50-60 %
Кінематична в'язкість – 70-130 мм2/с.
Азот – N2
Безбарвний газ, що не має запаху. Не горючий, не вибухонебезпечний.
Густина – 1,25 г/дм3
Вживаний у виробництві азот повинен відповідати ГОСТу 9293-74.
Вміст азоту не менше 97 %.
Кисень – О2
Газ без кольору і запаху. Горіння в чистому кисні відбувається
енергійніше, ніж в повітрі. В атмосфері кисню тканина одягу може
інтенсивно насичуватися ним і перетворюватися на легкозаймистий матеріал.
Данні, які характеризують вихідну сировину та матеріали, наведені у
таблиці 3.2
Таблиця 3.2 - Характеристика вихідної сировини та матеріалів
Найменуван-ня
Параметр, який контролюється,
сировини та Норми
одиниця вимірювання і поз. КВПіА
матеріалів
Сировина, енергетичні і допоміжні матеріали:
1 2 3
Рідкий аміак на Температура,
вході в ºС, 5 - 26
корпус 730/2: TIRAL-2301
Тиск,
1,1-2,1
МПа (кгс/см2)
(11-21)
PR-2113
Витрата, м3/год, не менше ніж,
FR-2001
29,0
Продовження таблиці 3.2
1 2 3
Діоксид Витрата, м3/год,
вуглецю на на виході після
13000-19500
вході в стрипер компресора
поз. Е-201: поз. К-102, FR-1001
Температура, ºС, не більше ніж,
130
TP-2305
Тиск, МПа (кгс/см2)
не більше ніж, 15,0 (150)
PIRCAH-2101
Пара Р-30 МПа Тиск, МПа (кгс/см2) (2,8-3,0)
(кгс/см2) PR-2105 28-30
Температура,
ºС, не більше ніж, 250
TR-2324
Витрата,
30,5–60,0
т/год, FIR-2004
Витрата,
28 - 46
т/год, FIR-2005
Концентрація іону амонію, мг/дм3, не більше 3
Концентрація хлор- іону, мг/дм3,
0,1
не більше ніж
Пара, Р-16, МПа Тиск,
(кгс/см2): МПа (кгс/см2 ) (1,4-1,6)
730 PR-14 14-16
Температура,
ºС, не більше ніж 200
TR-2383
Витрата, тн/год, не більше ніж,
4,6
FR-2
Оборотна Тиск,
0,25-0,5
вода МПа (кгс/см2)
(2,5 - 5)
PR-2128
Температура, ºС, на вході,
не більше ніж,
28
TІR-2369
Температура, ºС
на виході,
38
не більше ніж,
TR-2370
4 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА
Вузол випарки має слідуюче обладнання: збірник розчину карбаміду,
сепаратори, випарники, насоси плаву, ежектори, конденсатори та ін.
Схема процесу випарки представлена на рисунку 4.1.
Розчин карбаміду з масовою часткою карбаміду від 68 % до 72 % і
температурою від 90 °С до 102 °С з гідрозатвора збірника розчину карбаміду
1 насосом 4 подається через клапан регулятора витрат у випарник I ступеня
системи випарювання 5, [6].
Гідрозатвор через кульовий клапан сполучений із збірником розчину
карбаміду. За наявності рівня розчину карбаміду в збірнику відкриваєть-ся
кульовий клапан і спрацьовується розчин, що знаходиться в збірнику.
У першому ступені випарки розчин карбаміду упарюється до масової
частки карбаміду 95 % при температурі від 125 °С до 130 °С і остаточному
тиску від 30 кПа до 50 кПа. Температура розчину карбаміду регулюється
автоматичним клапаном регулятора, подачею пари з тиском не більшим ніж
0,45 МПа (4,5 кгс/см2) в міжтрубний простір випарника І ступеня.
Парорідинна суміш з випарника І ступеня надходить в сепаратор І ступеня
випарювання 6, де сокові пари відділяються від розчину карбаміду. Далі
розчин карбаміду із сепаратора І ступеня 6 по барометричній трубі надходить
у випарник ІІ ступеня 7. У випарнику ІІ ступеня він підігрівається парою з
тиском не більше ніж 0,9 МПа (не більше ніж 9 кгс/см2) до температури від
136 °С до140 °С при залишковому тиску не більше ніж 3-5 кПа і упарюється
до масової частки карбаміду від 99,5 %до99,8 %, [6].
Температура плаву на виході із сепаратора ІІ ступеня 8 підтримується
клапаном регулятора, подачею пари в міжтрубний простір випарника ІІ
ступеня 7.
Випарні апарати першого та другого ступенів являють собою
кожухотрубні теплообмінники, сполучені з сепараторами у верхній частині.
З випарника ІІ ступеня 7 парорідинна суміш надходить в сепаратор ІІ
ступеня 8 для відділення рідкої фази від сокових парів.
Плав карбаміду із сепаратора ІІ ступеня 8 з добавкою карбамідо-
формальдегідної смоли (КФС) надходить на всмоктувач насосів плаву і далі
подається на гранулювання.
При переводі плаву карбаміду на циркуляцію автоматично
відключається подача КФС із сигналізацією. Для підтримки температури
КФС від 20 ºС до 40 °С в збірниках і лініях КФС на обігрів в змійовики і
супутники подається охолоджений паровий конденсат. Покази рівня КФС в
напірному баку вимірюються, який встановлений на ЦПК. Діапазон
вимірювань від 0 м до 2,5 м, [6].
Сокові пари із сепаратора І ступеня випарки 6 конденсуються в
конденсаторі І ступеня 15.
Пари, що не сконденсувалися, ежектором 19 подаються у хвостовий
конденсатор 18. Після хвостового конденсатора 18 гази, що містять аміак,
надходять в нейтралізатор 25. Тиск від 30 кПа до 50 кПа (від 3000 мм вод. ст.
до 5000 мм вод. ст.) у хвостовому конденсаторі 18 регулюється клапаномза
рахунок подачі пари Д-4 на ежекторі режимом охолодження конденсатора І
ступеня 15.
Сокові пари із сепаратора ІІ ступеня 8 відсмоктуються ежектором 22 і
надходять у конденсатор ІІ ступеня 16. Для запобігання кристалізації сокових
парів в трубопроводі на виході із сепаратора ІІ ступеня 8 подається аміачна
вода від насоса з об’ємною витратою від 2 м3/год до 3 м3/год. Пари, що не
сконденсувались в конденсаторі 16, ежектором 20 подаються в конденсатор
випарки 17 для подальшої конденсації, [6].
Інертні гази, що не сконденсувались, з конденсатора відсмоктуються
ежектором і надходять для очищення від аміаку в хвостовий конденсатор випарки
18.
В якості робочого потоку в ежекторах 19,20,21,22 використовується
пара тиском від 0,32 МПа до 0,55 МПа (від 3,2 кгс/см2 до5,5 кгс/см2).
Конденсатори являють собою кожухотрубні вертикальні
теплообмінники, що охолоджуються оборотною водою.
Конденсат сокових парів з конденсаторів випарювання 14 через
гідрозатвор самопливом зливається в колектор, що з'єднано із збірником
аміачної води, [6].
Для запобігання кристалізації плаву карбаміду в сорочку лінії плаву
подається пара з температурою від 100 ºС до 150 °С, яка розрахована для
мінімального утворення біурету за час транспортування плаву до
гранулятора. З метою зменшення утворення біурету обігрів плавопроводу
здійснюється при мінімальному тиску пари в сатураторі пари низького
тискувід 0,05 МПА до 0,35 МПа, [6].
1 – збірник розчину карбаміду; 2 – гідрозатвір; 3 – вакуум випарник; 4,9 ,11– центробіжний насос;
5,7 – випарник; 6,8 – сепаратор; 10 – гранулятор; 12 – напірний бак КФС; 13 – збірник конденсату;
14 – конденсатор вакуум випарки; 15,16,17,18 – конденсатор; 19,20,21,22 – ежектори; 23,24 –
збірник конденсату; 25 – збірник інертних газів; 26 – збірник зонденсату вакуум випарки.
Рисунок 4.1 – Схема процесу випарки у виробництві карбаміду
5 МАТЕРІАЛЬНІ І ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ
5.1 Розрахунок матеріального балансу
Вихідні дані:
1) Перед 1 ст. випарки та те, що входить на 1 ст. випарки:
- Карбамід - 72%
- H2O - 28%
2) Після 1 ст. випарки та те, що входить на 2 ст. випарки:
- Карбамід - 95%
- H2O - 4,5%
- Біурету - 0,5%
- Втрати - 4%
Втрати H2O, що направляється на конденсацію - 23,5%
3) Після 2 ст. випарки:
- Карбамід - 98,8%
- H2O - 0,3%
- Біурету - 0,9%
- Втрати - 3,5%
Втрати H2O, що направляється на конденсацію - 4,2%
Продуктивність установки, П - 1040 т/добу
Загальні витрати 7,5%
Розраховуємо годинну продуктивність:
П 1000
Пгод
24 (5.1)
де П – продуктивність схеми, т/добу;
1000 – перерахунок з т в кг, кг;
24 – перерахунок з діб в години, год.
1040 1000
Пгод 43333,33кг / год
24
Проводимо розрахунки для 2 стадії випарки.
Розраховуємо кількість 100 % карбаміду за умови, що на грануляцію
надходить плав з концентрацією карбаміду 98,8%:
43333,33 - 100%
хкарб - 98,8%
43333,3398,8%
хкарб 42813,33кг / год
100%
Розраховуємо кількість H2O в карбаміді після 2 ст. випарки, що
надходить на грануляцію:
42813,33 - 98,8%
х(H2O) - 0,3%
42813,330,3%
xH O 130кг / год
2 98,8%
Розраховуємо кількість біурету в карбаміді після 2 ст. випарки, що
надходить на грануляцію:
42813,33 - 98,8%
хбіурету - 0,9%
42813,330,9%
xбіурета 390,0кг / год
98,8%
Розраховуємо втрати 3,5 % карбаміду після 2 ст. випарки:
42813,33 - 98,8%
х((NH2)2CO)втрати - 3,5%
42813,333,5%
x((NH ) CO)втрати 1516,67кг / год
2 2
98,8%
Отже, на 2 ст. випарки надходить:
х((NH2)2CO)вхід на 2 ст. = х((NH2)2CO)2 стадії + х((NH2)2CO)втрати (5.2)
х((NH2)2CO)вхід на 2 ст. = 42813,33 + 1516,67 = 44330 кг/год
Проводимо розрахунки для 1 стадії випарки.
Розраховуємо кількість H2O в карбаміді після 1 ст. випарки, що
надходить на 2 ст.:
44330 - 95%
х(H2O) - 4,5%
44330 4,5%
x (H 2099,84кг / год
2O)
95%
Розраховуємо втрати H2O при випарці на 2 ст.:
х(H2O)втрати= х(H2O)1 стадії - х(H2O)2 стадії (5.3)
х(H2O)втрати=2099,84 − 130=1969,84 кг/год
Розраховуємо кількість біурету в карбаміді після 1 ст. випарки, що
надходить на 2 ст.:
44330 - 95%
хбіурету - 0,5%
44330 0,5%
xбіурету 233,32кг / год
95%
Розраховуємо кількість біурету, що синтезувалася в процесі 2 стадії
випарки:
хсинтезов.біур. = хбіур. 2 ст. - хбіур. 1 ст. (5.4)
хсинтезов.біур. = 390,0 − 233,32 = 156,68 кг/год
тоді на виході з 2 стадії синтезується карбаміду:
xкарб. на вих.= Ʃ вих. карб. з 2 ст. − х синтезов. біур. (5.5)
Ʃ вих. карб. з 2 ст. − х синтезов. біур. = 46819,84 − 156,68 = 46663,16 кг/год
Розраховуємо втрати 4 % карбаміду після 1 ст. випарки:
44330 - 95%
х((NH2)2CO) - 4%
44330 4%
x ((NH ) CO) 1866,53кг / год
2 2 95%
Проводимо розрахунки за вихідними даними перед 1 стадією випарки.
Розрахуємо загальну суму кількості карбаміду з урахуванням витрат,
що йде на 1 ст. випарки:
xвх. карб. на 1ст. = xкарб. на вих.1ст. + xвтр. карб. на 1ст. (5.6)
44330 + 1866,53 = 46196,53 кг/год
Розраховуємо кількість H2O в карбаміді, що йде на 1 ст. випарки:
46196,53 - 72%
х(H2O) - 28%
46196,5328%
x (H O) 17965,32кг / год
2 72%
Розраховуємо втрати H2O при випарці на 1 ст.:
х(H2O)втрати = х(H2O)вхід на 1 стадії - х(H2O)1 стадії (5.7)
х(H2O)втрати = 17965,32 − 2099,84 =15865,48 кг/год
Розраховуємо кількість плаву карбаміду, яка синтезується на виході з 1
стадії випарки:
хпл. карб. на вих. 1ст.= Ʃвих. карб. − хсинтезов. біур. (5.8)
Ʃ вих. карб. − х синтезов. біур. = 64395,17− 233,32 = 64161,85 кг/год
Таблиця 5.1 - Зведений матеріальний баланс випарювання карбаміду
1 стадія випарки 2 стадія випарки
Плав на грануляцію
Вхід Вихід Вхід Вихід
Стат кг/год % Статті кг/год % Статті кг/год % Статті кг/год % Статті кг/год %
ті
Карб 46196,53 72 Карб. 44330,0 95 Карб. 44330,0 95 Карб. 42813,33 98,8 Карб. 42813,33 98,8
.
H2O 17965,32 28 H2O 2099,84 4,5 H2O 2099,84 4,5 H2O 130,0 0,3 H2O 130,0 0,3
Ʃ 64161,85 Біурет 233,32 0,5 Біурет 233,32 0,5 Біурет 390,0 0,9 Біурет 390,0 0,9
Ʃ 46663,16 Ʃ 46663,16 Ʃ 43333,33 Ʃ 43333,33
Втрати Втрати
Карб. 1866,53 4 Карб. 1516,67 3,5
H2O 15865,48 23,5 H2O 1969,84 4,2
Ʃ 17732,01 Ʃ 3486,51
Без біурету Без біурету
Ʃ 64395,17−233,32 = Ʃ 46819,84−156,68=
= Ʃ 64161,85 =Ʃ 46663,16
Ʃ 64395,17 Ʃ 46819,84
Арк.
КРБ21.ХТ74.98.00.000 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дат
а
5.2 Розрахунок теплового балансу
Розрахунок для 1 стадії випарювання.
Вихідні дані:
- Кількість розчину, що надходить на 1 стадію випарювання, 64161,85
кг/год
- Концентрація розчину, що надходить на 1 стадію випарювання, 72%
- Температура розчину, що надходить на 1 стадію випарювання, 95°
- Кількість води, що випарюють, 17965,32 кг/год
- Кількість плаву, що виходить після 1 стадії випарювання, 44330 кг/год
- Концентрація плаву, що виходить після 1 стадії випарювання, 95%
- Процес випарювання проходить під тиском, 30 кПа
- Апарат обігрівається насиченим паром, 0,4 МПа
- Кількість карбаміду розкладається при випарюванні (біурет), 233,32
кг/год
- Склад ПГС, що виходить з апарату, 1633,21 кг/год
- Н2О (пара) 15864,48 кг/год
- Тиск гріючої пари, 9 МПа
- Температура гріючої пари, 304,1°
- Температура плаву, що виходить після 1 стадії випарювання, 120°
Кількості вихідних реагентів і продуктів реакції, які прийняті згідно до
матеріальних розрахунків.
Рівняння теплового балансу:
Q2а+ Q10=Q4+ Q3+ Q11+ Qп, (5.9)
де Q2а- прихід тепла з поступаючим розчином, кДж/год
Q10- прихід тепла з гріючою парою, кДж/год
Q3- тепло, що відходить з ПГС, кДж/год
Q4- тепло, що виноситься плавом карбаміду, кДж/год
Q11- тепло, що виноситься конденсатом пари, кДж/год
Qп- втрати тепла в навколишнє середовище, кДж/год
Прихід тепла з гріючою парою:
Q10 = Д ∙ ί10, [4] (5.10)
де Д – кількість тепла, що принесене з гріючою парою, кДж/год;
ί10 – ентальпія гріючої пари, кДж/год, при температурі 304,1° та тиску
9МПа. [1]
Q10 = 2741,19Д
Прихід тепла з розчином, що надходить:
Q2а = (mкcк + mН2О ∙ cН2О)∙t, (5.11)
де mк – маса карбаміду в розчині, що надходить у випарний апарат,
кг/год;
mН2О – маса води в розчині, що надходить у випарний апарат, кг/год;
cк – теплоємність карбаміду при 950С, кДж/кг ∙гр (1,845); [3]
с 0
Н2О – теплоємність води при 95 С, кДж/кг ∙гр (1,867); [3]
t – температура розчину, що надходить, 950С
Q2а = (46196,53∙1,845 + 17965,32∙1,867) ∙ 95 = 11287854,59 кДж/год
Витрати тепла
Тепло, що виноситься плавом карбаміду:
Q4 = (m'кcк +m'бcб + m'Н2ОcН2О)t2, (5.12)
де m'к – маса карбаміду в розчині, що виходить з випарного апарату,
кг/год;
m'б – маса біурету в розчині виходить з випарного апарату, кг/год;
m'Н2О – маса води в розчині виходить з випарного апарату, кг/год;
cк – теплоємність карбаміду при 950С, кДж/кг ∙гр (1,845); [3]
cб – теплоємність біурету при 950С, кДж/кг ∙гр (1,840); [3]
cН2О – теплоємність води при 950С, кДж/кг ∙гр (1,867); [3]
t2 – температура розчину на виході з апарату, 120 0С
Q4 = (44330∙1,845 +233,32∙1,840 + 2099,84∙1,867) ∙ 120 = 10336627,21 кДж/год
Тепло, що відходить з парогазовою сумішшю:
Q3 = m''Н2О∙ίН2О+ m''к∙cк∙t2, (5.13)
де ίН2О – ентальпія перегрітої пари при 1200С (температура кипіння
плаву карбаміду) складає 2706 кДж/кг;[1]
t3 – температура ПГС, 0С;
m''Н2О – маса води в ПГС, кг/год;
Q3 = 15865,48∙2706 +1633,21∙1,875∙120 = 43299461,13 кДж/год
Втрати тепла в навколишнє середовище приймаємо 5% від тепла з
розчином, що надходить:
Qп = Q2а∙ 0,05 (5.14)
Qп = 11287854,59 ∙ 0,05 = 564392,73 кДж/год
Тепло, що виноситься конденсатом гріючої пари:
Q11 = Д∙ ί11, (5.15)
де ί11 – ентальпія конденсату гріючої пари, кДж/кг, при температурі
273° та тиску 9 МПа. [1]
Q11 = Д∙417,59
Знайдемо тепло випаровування:
Qвип = Qпара - Qконд (5.16)
Знаходимо кількість тепла, що витрачається на утворення пари:
Qпара = Q3 – Q2а (5.17)
Qпара =43299461,13 –11287854,59 = 32011606,54 кДж/кг
Утворюється перегрітої пари при тиску 0,4 МПа при 1200С.
Визначимо масу пара:
mпара = Qпара / ί пара - ί води, (5.18)
де ί пара = 2632,78 кДж/кг; [1]
ί води = 503,78 кДж/кг. [2]
mпара =32011606,54 / 2632,78 – 503,78 = 15035,98 кг/год
Qпара = t ∙ ί пара ∙ mпара; (5.19)
Qконд = t ∙ ί води ∙ mпара; (5.20)
Qпара = 120 ∙ 2632,78 ∙ 15035,98 = 4750372050,72 кДж/год
Qконд = 120 ∙ 503,78 ∙ 15035,98= 908979265,91 кДж/год
Qвип = 4750372050,72 –908979265,91= 3841392784,81 кДж/год
Визначаємо витрати гріючої пари з рівняння теплового балансу:
Дί10 + Q2а = Q4 + Q3 + Дί11 + Qп + Qисп; (5.21)
Д = Q4 + Q3 + Qп + Qисп – Q2а / ί10 – ί11; (5.22)
Д=10336627,21+43299461,13+564392,73+3841392784,81–
11287854,59/(2741,19 – 417,59) =1671675,59 кДж/год
звідси:
Q10 = 1671675,59 ∙ 2741,19 = 4582380422,78 кДж/год
Q11 = 1671675,59 ∙ 417,59= 698075011,49 кДж/год
Q10 – Q11 = Q4 + Q3 + Qп + Qисп – Q2а (5.23)
Q10 – Q11 = 4582380422,78 –698075011,49 = 3884305411,2 кДж/год
Результати зводимо в таблицю теплового балансу 5.2.
Таблиця 5.2 – Таблиця теплового балансу для 1 стадії випарювання.
Вхід Вихід
Стаття кДж/год Стаття кДж/год
Тепло з 11287854,59 Тепло, що виноситься
розчином, що концентрованим розчином 10336627,21
надходить
Тепло з 4582380422,78 Тепло, що відходить з ПГС 43299461,13
гріючою парою
Тепло, що виноситься 698075011,49
конденсатом пари
Втрати тепла в навколишнє 564392,73
середовище
Тепло на випаровування 3841392784,81
Всього: 4593668277,37 Всього: 4593668277,37
Розрахунок для 2 стадії випарювання.
Вихідні дані:
- Кількість розчину, що надходить на 2 стадію випарювання, 46663,16
кг/год
- Концентрація розчину, що надходить на 2 стадію випарювання, 95%
- Температура розчину, що надходить на 2 стадію випарювання, 120°
- Кількість води, що випарюють, 2099,84 кг/год
- Кількість плаву, що виходить після 2 стадії випарювання, 43333,33
кг/год
- Концентрація плаву, що виходить після 2 стадії випарювання, 98,8%
- Процес випарювання проходить під тиском, 5 кПа
- Апарат обігрівається насиченим паром, 0,8 МПа
- Кількість карбаміду розкладається при випарюванні (біурет), 390,0
кг/год
- Склад ПГС, що виходить з апарату, 1359,99 кг/год
- Н2О (пара) 1969,84 кг/год
- Тиск гріючої пари, 9 МПа
- Температура гріючої пари, 304,1°
- Температура плаву, що виходить після 2 стадії випарювання, 140°
Кількості вихідних реагентів і продуктів реакції, які прийняті згідно до
матеріальних розрахунків.
Рівняння теплового балансу:
Q2а+ Q10=Q4+ Q3+ Q11+ Qп,
Де Q2а- прихід тепла з поступаючим розчином, кДж/год
Q10- прихід тепла з гріючою парою, кДж/год
Q3- тепло, що відходить з ПГС, кДж/год
Q4- тепло, що виноситься плавом карбаміду, кДж/год
Q11- тепло, що виноситься конденсатом пари, кДж/год
Qп- втрати тепла в навколишнє середовище, кДж/год
Прихід тепла з гріючою парою:
Q10 = Д ∙ ί10,
де Д – кількість тепла, що принесене з гріючою парою, кДж/год;
ί10 – ентальпія гріючої пари, кДж/год, при температурі 304,1° та тиску
9МПа. [1]
Q10 = 2741,19Д
Прихід тепла з розчином, що надходить:
Q2а = (mкcк + mН2ОcН2О)t,
де mк – маса карбаміду в розчині, що надходить у випарний апарат,
кг/год;
mН2О – маса води в розчині, що надходить у випарний апарат, кг/год;
cк – теплоємність карбаміду при 1200С, кДж/кг ∙гр (1,875); [3]
сН2О – теплоємність води при 1200С, кДж/кг ∙гр (1,896); [3]
t – температура розчину, що надходить, 1200С
Q2а = (44330∙1,875 + 2099,84∙1,896) ∙ 120 = 10452005,59 кДж/год
Витрати тепла
Тепло, що виноситься плавом карбаміду:
Q4 = (m'кcк +m'бcб + m'Н2ОcН2О)t2,
де m'к – маса карбаміду в розчині, що виходить з випарного апарату,
кг/год;
m'б – маса біурету в розчині виходить з випарного апарату, кг/год;
m'Н2О – маса води в розчині виходить з випарного апарату, кг/год;
cк – теплоємність карбаміду при 1200С, кДж/кг ∙гр (1,875); [3]
cб – теплоємність біурету при 1200С, кДж/кг ∙гр (1,870); [3]
cН2О – теплоємність води при 1200С, кДж/кг ∙гр (1,896); [3]
t2 – температура розчину на виході з апарату, 140 0С
Q4 = (42813,33∙1,875 +390∙1,870 + 130∙1,896) ∙ 140= 11375108,33 кДж/год
Тепло, що відходить з парогазовою сумішшю:
Q3 = m''Н2О∙ίН2О + m''к∙cк ∙ t3,
де ίН2О – энтальпия перегретого пара при 1400С (температура кипения
плава карбамида) составляет 2733,44 кДж/кг; [1]
t3 – температура плаву карбаміду, 0С;
m''Н2О – маса води в ПГС, кг/год;
Q3 = 1969,84∙2733,44+1359,99 ∙1,875∙140 = 5741436,82 кДж/год
Втрати тепла в навколишнє середовище приймаємо 5% від тепла з
розчином, що надходить:
Qп = Q2а∙ 0,05
Qп = 10452005,59 ∙ 0,05 = 522600,28 кДж/год
Тепло, що виноситься конденсатом гріючої пари:
Q11 = Д∙ ί11,
де ί11 – ентальпія конденсату гріючої пари, кДж/кг, при температурі
273° та тиску 9 МПа. [1]
Q11 = Д∙417,59
Знайдемо тепло випаровування:
Qвип = Qпар - Qконд
Знаходимо кількість тепла, що витрачається на утворення пари:
Qпара = Q3 – Q2а
Qпара =10452005,59 –5741436,82 = 4710568,77 кДж/кг
Утворюється перегрітої пари при тиску 0,8 МПа при 1400С.
Визначимо масу пара:
mпара = Qпара / ί пара - ί воды,
де ί пара = 2580,9; [1]
ί воды = 589,1. [2]
mпара =4710568,77 / 2580,9– 589,1= 2364,98 кг/год
Qпара = t ∙ ί пара ∙ mпара;
Qконд = t ∙ ί воды ∙ mпара;
Qпара = 140 ∙ 2580,9∙ 2364,98 = 854529054,82 кДж/год
Qконд = 140 ∙ 589,1∙ 2364,98 = 195049427,02 кДж/год
Qвип = 854529054,82 –195049427,02 = 659479627,79 кДж/год
Визначаємо витрати гріючої пари з рівняння теплового балансу:
Дί10 + Q2а = Q4 + Q3 + Дί11 + Qп + Qвип;
Д = Q4 + Q3 + Qп + Qвип – Q2а / ί10 – ί11;
Д = 11375108,33+5741436,82+522600,28+659479627,8–10452005,59/(2741,19–
417,59) =286911,16 кДж/год
звідси:
Q10 = 286911,16 ∙ 2741,19 = 786477998,26 кДж/год
Q11 = 286911,16 ∙ 417,59= 119811230,63 кДж/год
Q10 – Q11 = Q4 + Q3 + Qп + Qвип – Q2а
Q10 – Q11 = 786477998,26 –119811230,63 = 666666767,63 кДж/год
Результати зводимо в таблицю теплового балансу 5.3.
Таблиця 5.3 – Таблиця теплового балансу для 2 стадії випарювання.
Вхід Вихід
Стаття кДж/год Стаття кДж/год
Тепло з 10452005,59 Тепло, що виноситься 11375108,33
розчином, що концентрованим розчином
надходить
Тепло з 786477998,26 Тепло, що відходить з ПГС 5741436,82
гріючою парою
Тепло, що виноситься 119811230,63
конденсатом пари
Втрати тепла в навколишнє 522600,28
середовище
Тепло на випаровування 659479627,79
Всього: 796930003,85 Всього: 796930003,85
6 РОЗРАХУНОК ОСНОВОНОГО АПАРАТУ
6.1 Розрахунок випарного апарату першого ступеню
Вихідні дані 1 стадія:
– Витрати пари, що утворилася в процесі випарювання 17965,32 кг/год;
– Температура в трубному просторі 120 °С;
– Тиск трубному просторі 30 кПа;
– Температура гріючої пари в міжтрубному просторі 304,1 °С;
– Тиск гріючої пари в міжтрубному просторі 9 МПа;
– Тиск в сепараційній частині 30 кПа;
– Температура в сепараційній частині 120 °С.
Пар, що утворюється під час випарювання майже не містить домішок
тому його властивості мало відрізняються від водяного пару.
Теплове навантаження апарату.
Q Gп rп , (6.1)
де Gп – кількість пару, що утворилась при випаровуванні, кг/с;
rп – питома теплота випаровування, Дж/кг.
Приймаю rп = 2202900 Дж/кг [4, 44 с.].
Тоді:
Gп=17965,32:3600 =5, кг/с
Q =5∙2202900 = 11014500 Вт.
Витрати гріючої пари.
Q
Gг.п. , (6.2)
rг.п.
де rгп – питома теплота конденсації гріючого пару, Дж/кг.
Середня різниця температур
tсре tг.п tп 304,1120 184,1C , (6.3)
де tг.п – температура граючої пари, °С;
tп – температура пари, що утворилася, °С.
Орієнтовне значення поверхні теплообміну
Q
F , (6.4)
ор
Kор tсер
де Кор – орієнтовне значення коефіцієнта теплопередачі, Вт/(м2∙К).
Приймаємо Кор = 2100 Вт/(м2∙К) [7, табл. 11.1, с. 21].
11014500
F 2
ор = =28,49 м .
2100∙184,1
За знайденою поверхнею теплообміну приймаю конструктивні розміри
випарної частини апарату [7, ст. 96]:
–Діаметр кожуха 800 мм;
–Діаметр трубок у випарній частині апарату 38×2 мм;
–Загальна кількість труб 30;
–Поверхня теплообміну 40 м2;
–Довжина труб 3000 мм;
–Діаметр сепаратора 1200 мм;
–Загальна висота випарного апарату 11000 мм;
–Маса апарату 3000 кг.
Проводимо уточнюючий розрахунок випарної частини
Знаходжу коефіцієнти А і В.
2
к rг.п gA 1,21 3
к , (6.5)
к Н
1,3 0,5 0,6
карб карб п
В 780 , (6.6)
0,5 r0,6 0,66 0,3 0,3
карб карб п0 скарб карб
де λк– коефіцієнт теплопровідності конденсату сокового пару,
Вт/(м∙град);
ρк – густина конденсату сокового пару, кг/м3;
rг.п – питома теплота конденсації гріючого пару, Дж/кг;
g – прискорення вільного падіння, м/с2;
μк – динамічний коефіцієнт в’язкості конденсату сокового пару, Па∙с;
Н – висота труб, м;
λкарб– коефіцієнт теплопровідності карбаміду, Вт/(м∙град);
ρкарб – густина карбаміду, кг/м3;
ρп – густина сокової пари при умовах процесу, кг/м3;
ρп 0 – густина сокової пари при атмосферному тиску, кг/м3;
σкарб – сила поверхневого натягу карбаміду, Н/м;
rвод– питома теплота пароутворення води в розчині карбаміду, Дж/кг;
скарб – теплоємність карбаміду, Дж/(кг∙К);
μкарб – динамічний коефіцієнт в’язкості карбаміду, Па∙с.
Приймаю:
λк – 0,687 Вт/(м∙град) [4, с. 48];
ρк – 943,1 кг/м3 [3, с. 880];
rг.п = 1364400 Дж/кг [4, с. 44]
g = 9,81 м/с2;
μ = 2,32∙10-4
к Па∙с [3, с. 986];
λкарб = 0,42 Вт/(м∙град) [6];
ρкарб = 1225кг/м3 [6];
σкарб = 0,036 Н/м [6];
rвод = 2202900 Дж/кг [4, с. 44];
скарб = 1340,8 Дж/(кг∙К) [3, с. 753];
μкарб = 0,00258 Па∙с [6];
H = 3 м.
Густинасокової пари при умовах процесу і при атмосферному тиску,
кг/м3;
M T0 p , (6.7)
22,4 T p0
де М – молярна маса води, г/моль;
Т0, Т – температура при нормальних і робочих умовах, К;
р0, р – тиск при нормальних і робочих умовах, Па.
18 273,15 30000
3
п 0,165 кг м
22,4 (273,15120) 101325 ,
18 273,15 101325
п0 0,558 кг м3
22,4 (273,15120) 101325 .
Підставляємо значення ρп та ρп 0 в формулу 6.6 та знаходимо А і В.
3 943,12 ∙ 1364400 ∙ 9,81
A = 1,21 ∙ 0,687 ∙ √ = 21,42 ∙ 104.
2,32 ∙ 10−4 ∙ 3,0
0,421,3 12250,5 0,1650,6
B 780 25,03 .
0,0360,5 22029000,6 0,5580,66 1340,80,3 0,002580,3
Сума термічних опорів стінки та забруднень
cт 1 1
, (6.8)
1 1
ст
rз1 rз2
де δст – товщина стінки, м;
λст – коефіцієнт теплопровідності стінки, Вт/(м∙К);
rз1, rз2 – термічний опір забруднень з однієї та іншої сторони стінки,
(м2∙К)/Вт.
Приймаю:
λст = 17,5 Вт/(м∙К) для стінок з сталі 12Х18Н10Т [9];
Термічний опір зі сторони гріючого пару не враховую.
1/rз2 = 5800 Вт/(м2∙К) [7, табл. 11.2, с. 21].
δ 0,0025 1
∑ = + = 2,867∙ 10−5
λ 17,5 5800
Перше наближення:
Орієнтовне значення питомого теплового навантаження, Вт/м2.
Q
q1 , (6.9)
Fcт
де Fст – стандартна поверхня теплообміну, м2;
11014500
q1 = = 275362,5 Вт/м2.
40
тоді
4
q 3 q0,4
f q q tcp , (6.10)
À B
275362,54/3 275362,50,4
f (q1) 28,67 105 275362,5 184,1 15,53
21,42 104 25,03
Друге наближення:
Приймаю значення q2 = 280000 Вт/м2.
2800004/3
5 2800000,4
f (q2) 28,67 10 280000 184,1 12,27
21,42 104 25,03
Третє наближення:
Питоме теплове навантаження, Вт/м2.
q2 q
q q 1
3 2 f q2 , (6.11)
f q2 f q1
280000−275362,5
q3 = 280000 − ∙ (−12,27) = 297454,64 Вт/м2.
−12,27−(−15,53)
тоді
297454,644/3 297454,640,4
f (q2) 28,67 105 297454,64 184,1 0,06
21,42 104 25,03
Така точність визначення може вважатись достатньою, при цьому
істинне питоме теплове навантаження складає 283564,7 Вт/м2.
Істинний коефіцієнт теплопередачі становить.
q 297454,64
K = 3 = = 1615,72 Вт/(м2∙К), (6.12)
∆tср 184,1
Поверхня теплообміну становить:
Q 11014500
F = = = 37,03 м2 (6.13)
q3 297454,64
Запас поверхні становить:
40 37,03
100 7,43%
40
Розміри сепараційної частини приймаємо приблизно використовуючи
значення діаметру кожуха випарної частини [7, ст. 96]:
–Діаметр сепаратора 1200 мм;
–Загальна висота випарного апарату 11000 мм;
–Маса апарату 3000 кг.
Товщина стінки обичайки випарної частини під зовнішнім тиском
2 1,1Рзов D
Sоб maxK2 D 10 ; c , (6.14)
2
140
де К2 – коефіцієнт;
[σ]140 – допустиме навантаження сталі, МПа;
с – прибавка на корозію, мм;
Рзов – зовнішній тиск, МПа.
Приймаю:
[σ]140 = 147,2 МПа;
с = 2 мм;
Рзов = 0,1 МПа.
Коефіцієнт К2 знаходиться за номограмою по значеннях К1 та К3.
nc PK зов
1 , (6.15)
2,4 106 Е140
l
К3 , (6.16)
D
де nс – коефіцієнт запасу стійкості;
l – розрахункова довжина обичайки, мм.
Приймаю:
Е = 2,07∙105
140 МПа [10, табл 9.9, с.424];
nc = 2,4 [10, табл 9.7, c. 423].
Розрахункова довжина обичайки, мм.
l L H , (6.17)
д
де L – довжина труб у випарній частині, мм;
Нд – висота еліптичного днища, мм.
Приймаю Нд = 160 мм.
l 3000160 3160мм
Підставляємо значення l в формули 6.15, 6.16 і знаходимо К1 та К3:
2,4 0,1
K1 0,48.
2,4 106 2,07 105
3160
К3 = = 3,95.
800
Приймаю К2 = 0,55 [8, креслення 27-28].
Підставляю К2 в формулу 6.14 і знаходимо товщину обичайки:
1,10,1800
Sоб = max 0,55 800 102; 2 = max{4,4; 0,3} + 2 = 6,7мм.
2 147,2
Приймаю стандартну товщину обичайки 7 мм. Товщина обичайки
випарної та сепараційної частини приймається однаковою.
Товщину стінки днища під зовнішнім тиском розраховую за
формулою:
K R n P Р R
Sд max e
c зов ; зов
с , (6.18)
510 106 Е140 2
140
де Ке – коефіцієнт для еліптичних днищ;
R – внутрішній радіус кривизни вершини випуклого днища, мм.
Приймаю Ке – 0,9 [8, полож. 5].
D2 8002
�� = = = 1000 мм (6.19)
4∙Hд 4∙160
Підставляємо значення R в формулу 6.10 і знаходимо товщину днища:
0,9 1000 2,4 0,1 0,11000
Sд = max ; 2= max{1,9; 0,34} + 2 = 4,24мм.
510 106
2,07 105 2 147,2
Приймаю стандартну товщину днища 5 мм.
Товщину кришки знаходимо за тими ж формулами, що і товщину
днища.
12002
��= = 2250 мм.
4∙160
0,9 2250 2,4 0,1 0,12250
Sк = max ; 2 = max{4,25; 0,76} + 2 = 7,01мм.
510 106 5
2,09 10 2 148,4
де 800 – висота кришки, мм.
2,09∙105 – модуль пружності при 120 °С, МПа;
148,4 – допустиме навантаження сталі, МПа;
2250 – внутрішній радіус кривизни еліптичної кришки, мм.
Приймаю стандартну товщину кришки 8 мм.
Розраховую товщину теплової ізоляції за формулою:
t t
ст1 ст2
, (6.20)
tст2 tпов
де λ – коефіцієнт теплопровідності ізолятора, Вт/(м∙К);
α – коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляційного матеріалу до
навколишнього середовища, Вт/(м2∙К);
tст1 – температура ізоляції зі сторони апарату, °С;
tст2 – температура ізоляції зі сторони навколишнього середовища, °С;
tпов – температура навколишнього середовища, °С.
Приймаю:
Ізолюючий матеріал – совеліт (85 % магнезії + 15 % азбесту);
λ = 0,09 Вт/(м∙К) [11, табл 12.2, с. 438];
tст1 =304,1 °С;
tст2 = 40 °С, [11];
tпов = 20 °С.
Коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляційного матеріалу до
навколишнього середовища, Вт/(м2∙К):
9,3 0,058 tст2 9,3 0,058 40 11,6 Вт м2 К . (6.21)
Підставляю значення коефіцієнту тепловіддачі від поверхні
ізоляційного матеріалу до навколишнього середовища в формулу 6.20 і
знаходимо товщину теплової ізоляції.
0,09 304,1 40
0,102м .
11,6 40 20
6.2 Розрахунок та вибір допоміжного технологічного обладнання
В якості допоміжного технологічного обладнання розраховуємо
вертикальний кожухотрубний конденсатор першого ступеню випарки.
Вихідні дані:
–Тиск в міжтрубному просторі 9 мПа;
–Температура сокового пару на вході в міжтрубний простір 304,1 °С;
–Температура конденсату сокового пару на виході з конденсатора 50
°С;
–Тиск в трубному просторі 30 кПа;
–Температура оборотної води на вході в труби 25 °С;
–Температура оборотної води на виході з трубного простору 45 °С.
Кількість домішок в соковому парі, після першого ступеню
випаровування, незначна тому вони на властивості пари не впливають, а отже
властивості конденсату сокових парів такі ж як і властивості води.
Теплове навантаження апарату розраховую за формулою:
Q к rс.п Gс.п , (6.22)
де rс.п – питома теплота конденсації сокової пари, Дж/кг;
Gс.п – витрати сокової пари кг/c.
Приймаю:
rс.п=2202900 Дж/кг [4, 44 с.];
Gс.п з матеріального балансу 17965,32 кг/год = 5 кг/с.
Qк 2202900 5 11014500
Витрати води:
Q
G к
в , (6.23)
Св tк tп
де Св – теплоємність води, Дж/(кг∙К);
tк – температура оборотної води на виході, °С;
tп – температура оборотної води на вході, °С.
Приймаю Св = 4190 Дж/(кг∙К).
11014500
Gв = = 131,44 кг/с.
4190∙(45−25)
Середня різниця температур.
tпп tк tпк tп
tсер , (6.24)
tпп tк
ln
tпк tп
п
де tп – початкова температура сокового пару, °С;
tпк – кінцева температура сокового пару, °С;
304,1 45 50 25
tсер 100,11С .
304,1 45
ln
50 25
Орієнтовне значення поверхні теплообміну.
Q
F k , (6.25)
op
Кор tсер
де Кор. – орієнтовне значення коефіцієнту теплопередачі, Вт/(м2∙К).
Приймаємо Кор. = 600 Вт/(м2∙К) [7, табл. 11.1, с. 21].
11014500
Fор = =183,4 м2.
600∙100,11
Для встановлення стійкого турбулентного потоку в трубному просторі
задаємося коефіцієнтом Рейнольдса 15000 і визначаємо відношення кількості
труб до кількості ходів в конденсаторі.
n 4 G
в , (6.26)
z d в Re
де d – діаметр трубок, мм;
μв – в’язкість води при її середній температурі (33 °С), Па∙с.
Приймаю:
d= 25×2 мм;
μв = 0,7523∙10-3 Па∙с [4, с. 52];
n 4∙131,44
= −3 = 706,6.
z 3,14∙0,021∙0,7523∙10 ∙15000
Виходячи з розрахованих даних приймаємо стандартний варіант
конденсатора [5, табл. 5.53, ст. 374]:
–Діаметр кожуха 1200 мм;
–Число ходів 2;
–Загальна кількість труб 870;
–Поверхня теплообміну 250 м2;
–Діаметр труб 25х2;
–Довжина труб 5000 мм.
Запас поверхні при цьому становить:
250 − 183,4
∆= ∙ 100 = 26,64 %.
250
7 АВТОМАТИЗАЦІЯ І КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ
ВИРОБНИЦТВА
7.1 Обґрунтування та вибір типу системи автоматичних приладів та
обсягу автоматизації .
Схема автоматизації є основним технічним документом проекту, на
підставі якого розробляються монтажні креслення, схеми розведення
електричних і трубних комунікацій, заявочні специфікації й інші проектні
матеріали.
На першому етапі розробки схеми автоматизації визначається її рівень
для даного виробництва, виходячи з характеру технологічного процесу,
механізації, продуктивності і перспектив розвитку.
На другому етапі розробки схеми автоматизації, виходячи з аналізу
технологічних даних, визначаються параметри, що необхідно контролювати і
регулювати, а також установлюються максимально можливі межі відхилення
цих параметрів від заданих значень, що не призводять до порушення
нормального режиму експлуатації. Ці дані обумовлюють вибір приладів по
точності вимірювання і регулювання.
Потім вибирається система приладів і розробляють конкретні схеми
автоматичного контролю і регулювання параметрів. При цьому необхідно
керуватися такими загальними принципами, які вироблені практикою
проектування систем керування:
− система автоматизації технологічних процесів повинна будуватися,
як правило, на базі приладів і засобів, що серійно випускаються. При цьому
необхідно прагнути до застосування однотипних і, переважно уніфікованих
систем, що характеризуються простотою сполучення, взаємозамінністю і
зручністю компонування на щитах керування. Використання однотипної
апаратури дає значні переваги при монтажі, наладці, експлуатації,
забезпеченні запасними частинами;
− в якості технічних засобів автоматизації варто використовувати
переважно прилади й агрегатовані комплекси Державної системи приладів
(ДСП);
− кількість приладів, апаратури керування і сигналізації,
встановлюваної на оперативних щитах і пультах, повинна бути обмеженою.
Надлишок апаратури ускладнює експлуатацію, відриває увагу
обслуговуючого персоналу від спостереження за основними параметрами,
що визначають хід технологічного процесу. Прилади і засоби автоматизації
допоміжного призначення доцільно розміщати на окремих щитах у
виробничих помешканнях поблизу технологічного устаткування;
− вибір засобів автоматизації за типом допоміжної енергії, яка
використовується (електрична, пневматична або гідравлічна), визначається
умовами пожежо- і вибухонебезпечності об’єкта, що автоматизується,
агресивності навколишнього середовища, вимогами до швидкодії, дальності
передачі сигналів інформації і керування та іншими чинниками.
При виборі системи автоматизації (електричної, пневматичної,
гідравлічної або комбінованої) вибір зупинився на комбінованій системі.
Керування технологічними процесами на базі пневматичних засобів
автоматизації знайшло широке застосування в багатьох галузях
промисловості. При цьому пневмоавтоматика застосовується як самостійно
(для повільноплинних процесів), так і в сполученні з електричними або
комбінованими приладами (для швидкоплинних процесів).
Пневматичні засоби автоматизації характеризуються великими
функціональними можливостями, простотою конструкції, безпекою і
високою надійністю в експлуатації. За допомогою засобів пневмоавтоматики
можна побудувати всю систему автоматизації технологічного процесу, а
також реалізувати алгоритм керування практично будь-якої складності.
Основними недоліками пневматичних систем є: запізнення й обмежена
дальність передачі сигналів (не більше 300 м), а також підвищені вимоги до
осушення і очищення стиснутого повітря. Їх можна використовувати
при автоматизації технологічних процесів, для яких швидкодія засобів
автоматики не є вирішальним чинником. На даний процес запізнення систем
пневмоавтоматики вагомо не впливає, так як всі стадії процесу приходять за
тривалий проміжок часу.
Електричні засоби автоматизації дозволяють вимірювати більшість
параметрів, таких як температура, аналіз газу, вологість і т. д., достатньо
надійно і просто.
Особливості електричних систем:
− при аварійному зникненні напруги регулюючі органи з виконавчим
механізмом − електроприводом не змінюють свого положення, що сприяє
скороченню наслідків аварії. У той час як у пневматичних системах при
аварійному падінні тиску повітря, що живить, регулюючі органи йдуть у
крайнє положення, що сприяє розвитку аварії;
− просто здійснити передачу електричного сигналу на відстань;
− на відміну від пневматичних, електричні системи мають малу
інерційність;
− живлення них засобів можна здійснювати від промислової
електричної мережі;
− легко реалізувати зв’язок електричних систем із ПЕОМ у той час, як
для введення пневматичних сигналів у обчислювальну машину потрібно
ставити спеціальні перетворювачі [2].
При автоматизації даного процесу була використана комбінована
система автоматизації, так як вона застосовується у виробництвах, які є
пожежо- і вибухонебезпечними.
7.2 Визначення об’єму автоматизації
Об’єм автоматизації технологічного процесу подано у таблиці 7.1.
Таблиця 7.1 – Об’єм автоматизації технологічного процесу
Параметр,
Можливий
Технологіч- що Місце Вимоги до
діапазон
ний вимірюють відбору схеми Примітки
зміни
об’єкт або імпульсу автоматизації
параметру
регулюють
1 2 3 4 5 6
Збірник
розчину температура 90-120 ºС збірник вимірювання
карбаміду
вимірювання
Гідрозатвор 400-6000 регулюєтьс
рівень гідрозатвор регулювання
збірника мм я клапаном
сигналізація
Випарник І- об’ємні не менше на вході у вимірювання
3 мінімум
го ступеня витрати 40 м /год випарник регулювання
тиск 30-50 кПа сепаратор вимірювання
подачею
вимірювання пари в між-
температура 125-130 ºС сепаратор
Сепаратор регулювання трубний
І-го ступеня простір
концентраці
95% сепаратор вимірювання
я
подачею
пари в між-
у вимірювання
температура 136-140 ºС трубний
випарнику регулювання
простір
Випарник
випарника
ІІ-го
0,8-0,9 трубопрові
ступеня тиск вимірювання
МПа д пари
концентраці
99,5-99,8% випарник вимірювання
я
вимірюванн регулюється
Конденсато в
я подачею
р І-го тиск конденсато
регулюванн пари на
ступеня рі
я ежектор
7.3 Схема роботи приладів автоматизації
7.3.1 Блок контролю температури розчину карбаміду в збірнику
Для контролю температури розчину карбаміду у якості датчика
вибираю перетворювач (термоперетворювач опору) ТСП - 0879 з діапазоном
від -50 до +600 °С. Сигнал надходить у перетворювач Ш79 сигналів
термоперетворювачів опору і електричних сигналів від датчиків постійного
струму в уніфікований сигнал постійного струму: 0 – 5 мА або напругу
постійного струму 0 – 10 В. далі електричний сигнал надходить на
перетворювач електропневматичний ЕПП (вхід: 0 – мА, вихід: 0,02 – 0,1
МПа). Уніфікований електричний сигнал після перетворювача надходить до
пневматичного приладу ПКП.1 для запису і показання одного параметра.
7.3.2 Блок контролю, регулювання і сигналізації рівня розчину
карбаміду в гідрозатворі
Для контролю рівня рівня розчину карбаміду в гідро затворі вибираю
сигналізатор рівня для контролю рідких середовищ. Сигналізатор
встановлений в гідро затворі збірника. Вихідний сигнал надходить на
перетворювач електропневматичний ЕПП (вхід: 0 - 5 мА, вихід: 0,02 - 0,1
МПа). Уніфікований сигнал після перетворювача надходить на прилад
контролю ПКП.1П, пневматичний показуючий для вимірювання величини
одного параметра і сигналізації заданого діапазону його значення. Далі
пневматичний сигнал надходить на пневматичний регулятор ПР3.32М1,
регулюючий ізодромний з задатчиком (пропорційно-інтегральний
регулятор). Пневматичний сигнал надходить на регулюючий клапан з
пневматичним виконавчим механізмом 25ч30нж з тиском до 0,4 МПа на
трубопроводі розчину карбаміду, що поступає на всас насосів.
7.3.3 Блок контролю і регулювання витрат розчину карбаміду на вході
у випарник І-го ступеня
Для контролю витрат вибираю діафрагму камерну ДК-0.6-50 з
діапазоном виміру від 0,6 до 10 МПа. Після діафрагми сигнал надходить у
перетворювач різниці тисків і витрат 13ДЦ11 в пневматичний сигнал.
Уніфікований сигнал після перетворювача надходить на прилад контролю
ПКП.1, пневматичний показуючий для вимірювання величини одного
параметра. Далі пневматичний сигнал надходить на пневматичний регулятор
ПР3.32М1, регулюючий ізодромний з задатчиком (пропорційно-інтегральний
регулятор). Пневматичний сигнал надходить на регулюючий клапан з
пневматичним виконавчим механізмом 25ч30нж з тиском до 0,4 МПа на
трубопроводі розчину карбаміду на вході у випарник І-го ступеня.
7.3.4 Блок контролю тиску розчину карбаміду в сепараторі І-го ступеня
Для контролю за тиском вибираю датчики перетворювачі
надлишкового тиску 13ДИ30К в пневматичний сигнал, межа вимірювання
0,25 – 6 МПа. Далі уніфікований електричний сигнал після перетворювача
надходить на прилад контролю ПКП.1, пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра.
7.3.5 Блок контролю та регулювання температури карбаміду в
сепараторі І-го ступеня
Для контролю температури карбаміду вибираю датчик перетворювач
(термоелектричний) ТХК - 0479 з діапазоном від -50 до +200°С. Вихідний
сигнал надходить у перетворювач Ш78 сигналів термоелектричних
термометрів (термопар) і електричних сигналів від датчиків напруги
постійного струму і уніфікований сигнал постійного струму: 0 - 5 мА або
напругу постійного струму 0 - 12 В. Електричний сигнал надходить на
перетворювач електропневматичний ЕПП (вхід: 0 - 5 мА, вихід: 0,02 - 0,1
МПа). Уніфікований електричний сигнал після перетворювача ЕПП
надходить на прилад ПКП.1 контролю, пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра. Далі пневматичний сигнал
надходить на пневматичний регулятор ПР3.32М1, регулюючий ізодромний з
задатчиком (пропорційно - інтегральний регулятор). Пневматичний сигнал
надходить на регулюючий клапан з пневматичним виконавчим механізмом
25ч30нж, який встановлено на трубопроводі подачі пари в між трубний
простір сепаратора.
7.3.6 Блок контролю концентрації розчину карбаміду в сепараторі І-го
ступеня
Для контролю за концентрацією розчину карбаміду у якості датчика
вибрано густиномір ваговий ДПП-1 (межа виміру густини: 0,5 – 2,5 г/см3).
Датчик встановлено в сепараторі І-го ступеня. Електричний сигнал, що
поступає від датчика перетворюється в електропневматичному
перетворювачі ЕПП в пневматичний сигнал (вхід 0-5 мА, вихід 0,02 – 0,1
МПа), який по каналам зв’язку передається на вторинний прилад ПКП.1 –
прилад контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини
одного параметру.
7.3.7 Блок контролю та регулювання температури карбаміду у
випарнику ІІ-го ступеня
Для контролю температури карбаміду вибираю датчик перетворювач
(термоелектричний) ТХК - 0479 з діапазоном від -50 до +200°С. Вихідний
сигнал надходить у перетворювач Ш78 сигналів термоелектричних
термометрів (термопар) і електричних сигналів від датчиків напруги
постійного струму і уніфікований сигнал постійного струму: 0 - 5 мА або
напругу постійного струму 0 - 12 В. Електричний сигнал надходить на
перетворювач електропневматичний ЕПП (вхід: 0 - 5 мА, вихід: 0,02 - 0,1
МПа). Уніфікований електричний сигнал після перетворювача ЕПП
надходить на прилад ПКП.1 контролю, пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра. Далі пневматичний сигнал
надходить на пневматичний регулятор ПР3.32М1, регулюючий ізодромний з
задатчиком (пропорційно - інтегральний регулятор). Пневматичний сигнал
надходить на регулюючий клапан з пневматичним виконавчим механізмом
25ч30нж, який встановлено на трубопроводі подачі пари в між трубний
простір випарника.
7.3.8 Блок контролю тиску пари на вході у випарник ІІ-го ступеня
Для контролю за тиском пари вибираю датчики перетворювачі
надлишкового тиску 13ДИ30К в пневматичний сигнал, межа вимірювання
0,25 – 6 МПа. Далі уніфікований електричний сигнал після перетворювача
надходить на прилад контролю ПКП.1, пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра.
7.3.9 Блок контролю концентрації розчину карбаміду в випарнику ІІ-го
ступеня
Для контролю за концентрацією розчину карбаміду у якості датчика
вибрано густиномір ваговий ДПП-1 (межа виміру густини: 0,5 – 2,5 г/см3).
Датчик встановлено в сепараторі І-го ступеня. Електричний сигнал, що
поступає від датчика перетворюється в електропневматичному
перетворювачі ЕПП в пневматичний сигнал (вхід 0-5 мА, вихід 0,02 – 0,1
МПа), який по каналам зв’язку передається на вторинний прилад ПКП.1 –
прилад контролю пневматичний показуючий для вимірювання величини
одного параметру.
7.3.10 Блок контролю та регулювання тиску конденсаторі І-го ступеня
Для контролю за тиском пари вибираю датчики перетворювачі
надлишкового тиску 13ДИ30К в пневматичний сигнал, межа вимірювання
0,25 – 6 МПа. Далі уніфікований електричний сигнал після перетворювача
надходить на прилад контролю ПКП.1, пневматичний показуючий для
вимірювання величини одного параметра. Далі пневматичний сигнал
надходить на пневматичний регулятор ПР3.32М1, регулюючий ізодромний з
задатчиком (пропорційно - інтегральний регулятор). Пневматичний сигнал
надходить на регулюючий клапан з пневматичним виконавчим механізмом
25ч30нж, який встановлено на трубопроводі подачі пари на ежектор.
8 АНАЛІТИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ВИРОБНИЦТВА
Аналітичний контроль на підприємстві дозволяє визначити порушення
санітарно - гігієнічних норм і технологічного режиму, встановити
використання недосконалих апаратів, в тому числі для очищення газів і
рідин.
В таблиці 8.1 наведений аналітичних контроль за якістю продукції у
виробництві карбаміду
Таблиця 8.1 – Аналітичний контроль виробництва
№ Наймену Параметр, Норми Назва
вання якийконтро техноло норматив−
п стадії, л- гічного но−технічної
о місце юється,один режиму документатації ї Методи контролю
р. вимірюв ицявимірю- і і документації за
ання вання допусти якою проводити
парамет мі контроль
ра або відхилен
відбору ня
проби
1 2 3 4 5 6
1 Збірник Розчин Метод
карбаміду: Не МВВ № К-М- титрометричний
Масова більше 169-2007 Діапазон
частка: 0,8 вимірювань від 0,6
аміак % +/-0,06 % до 40 %
Границі сумарної
відносної похибки
± 7,5 % для
діапазону
вимірювань від 0,6
% до 3,0 %
двоокис Не МВВ № К-М- Метод
вуглецю % більш 363-2010 потенціометричний
0,6 Діапазон
+/-0,07 вимірювань від 0,2
%до 40 %
Продовження таблиці 8.1
1 2 3 4 5 6
Границі сумарної
відносної похибки
± 11 % для
діапазону
вимірювань від 0,2
% до 1,0 %
Карбаміду Не МВВ № К-М- Метод
% менше 169-2007 титрометричний
68 Діапазон
+/-1,4 вимірювань від 25
%
до 80 %
Границі сумарної
відносної похибки
± 2 %
Біурету % Не МВВ № К-М- Метод
більш 169-2007 фотоколориметрич
0,6 ний Діапазон
+/-0,05 вимірювань від
0,03 % до 10 %
Границі сумарної
відносної похибки
± 17 % для
діапазону
вимірювань від 0,03
% до 0,15 %;
2 КФС з Масова ТУ У 24.1- Метод
залізно- частка, 20÷24 05761614- титрометричний
дорожнь карбаміду 006:2007 Значення
ої % допустимої
цистерн розбіжності
и 0,3 %
формальдег ТУ У 24.1- Метод
іду % 54÷60 05761614- потенціометричний
006:2007 Значення
допустимої
розбіжності 0,3 %
Продовження таблиці 8.1
1 2 3 4 5 6
Колірність ТУ У 24.1- Метод
за АРНА 05761614- безпосередньої
при 006:2007 оцінки
температурі
від 0 ˚С до
25 ˚С
3 Гази зі Масова 4,0 МВВ № Л-М-11- Метод
збірника концентраці +/-0,8 2007 титрометричний
поз. V- я Діапазон
302, аміаку, г/м3, вимірювань від
не більше 0,4 г/м3 до 450 г/м3
ніж Границі сумарної
відносної похибки
± 25 % для
діапазону
вимірювань від
0,4 г/м3 до 2 г/м3;
4 Розчин Масова 15 МВВ № К-М-63- Метод
карбамід частка +/-0,3 2008 титрометричний
у в карбаміду, Діапазон
збірнику %, вимірювань від
циркуля не більше 1,5 % до 35 %
ційного ніж Границі сумарної
розчину відносної похибки
± 2 %
9 ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ВИРОБНИЦТВА. ХАРАКТЕРИСТИКА
ГАЗОВИХ, РІДКИХ ТА ТВЕРДИХ ВІДХОДІВ
Технологічна схема виробництва являється маловідходною.
Шкідливими викидами виробництва карбаміду являються аміак та пил
карбаміду. Викид повітря, що здійснюється за допомогою систем місцевої
витяжної вентиляції, передбачається вище зони аеродинамічної тіні будівель
та споруд, що забезпечує розсіювання шкідливих показників до границі, не
перевищеної допустимих концентрацій для території промислової площадки,
що становить 30 % від гранично – допустимим концентрацій в повітрі
робочої зони приміщень.
Для очищення повітря від пилу карбаміду та аміаку слабким розчином
карбаміду служить установка РДА.
Пилогазоочисна установка промивача служить для утилізації
газоподібних аміаку та діоксиду вуглецю аміачною водою та стічною водою
із газів, що відходять із збірника аміачної води , збірника розчину карбаміду
та скрубера абгазів з метою скорочення шкідливих викидів (аміаку і
діоксиду вуглецю) в атмосферу.
Установка нейтралізатора призначена для доочищення абгазів, в
яких об’ємна частках аміаку і горючих в сумі не більше ніж 3 %.
Уловлювання аміаку з газів, що відходять, у нейтралізатор здійснюється
слабким розчином конденсату сокової пари, або аміачної води, що
подається з конденсатора II ступеня випарки.
Очищене повітря викидається в атмосферу, а насичений розчин
конденсату сокової пари направляється в збірник аміачної води для
подальшої його переробки.
Під час технологічного процесу отримання карбаміду утворюються
стічні води. При вмісті в них аміаку не більше ніж 100 мг/м3 та карбаміду не
більше ніж 300 мг/м3 вонипоступають в промислову каналізацію та на
установку НДФ.
В каналізацію ливневих стоків виведені атмосферні опади з дахів
виробничих споруд та проїзної частини території цеху.
У товаристві існує мережа стічних вод, що складається з промислової,
зливової та господарчо – побутової каналізації. Стічні води товариства
збираються в один каналізаційний колектор і направляються на очистку в цех
ОПСВ, після чого скидаються в ріку Дніпро.
Характеристику усіх видів відходів представлено у таблиці 9.1.
Таблиця 9.1 − Характеристика відходів, викидів та стоків виробництва
Кількість
Їх склад
№ Найменування стадії (одиниці)
після Метод
п/ виробництва відходів, На 1 тону
очищення, очищення
п викидів, стоків готової За рік,т
%
продукції
1 2 3 4 5 6
Газоподібні викиди
Повітря з гранбашти Викидаю-
Стадія очищення Аміак 0,04 326,3 г 1274,6 ться в
1 повітря атмосферу
Ротаційний дисковий Карбамід 489,5 г 796,6 (постійно)
абсорбер 4
Гази, абсорбції Викидаю-
2 Стадія абсорбції, Аміак 12,1г 12,1 ться в
колона абгазів 0,04 атмосферу
(постійно)
Гази, абсорбції, після Викидаю-
3 вихлопної труби, Аміак 124,8 124,8 ться в
сепаратора 0,04 атмосферу
(постійно)
Продовження таблиці 9.1
1 2 3 4 5 6
Тверді відходи
Силікагель Вивозиться
відпрацьований в накопи-
(марки КСМГ), чувач
4 змеханічними – 0,757 г 0,757 твердих
домішками і відходів (1
насичений вологою. раз в два
Установка осушення роки)
стисненого повітря,
осушувачі повітря
Побічний продукт Відправля-
виробництва ється спо-
карбаміду по ГОСТ живачам
2081-92 (періодично
Грануляційна башта, )
склад карбаміду, – 2,0кг 1,5кг
класифікація готового
5 продукту, вузол
відвантаження,
транспортні галереї
утворюється при
чищенні і прибиранні
розсипів.
Відпрацьована Вивозиться
фільтраційна маса в накопи-
(декалит), забруднена чувач
механічними твердих
6 домішками і маслом. – 0,04кг 0,04кг відходів
Установка фільтрації (постійно)
розчину карбаміду,
фільтр.
Відпрацьований Повернення
рутенієво-паладієвий на завод-
каталізатор (РПК-1) виробник
7 Установка очищення – 2,8 г 0,9828 (1 раз в два
діоксиду вуглецю від роки)
горючих.
Контактний апарат.
Продовження таблиці 9.1
1 2 3 4 5 6
Рідкі стоки
Кислий конденсат Скидається
Установка очищення в промис-
діоксиду вуглецю від лову кана-
горючих, від апаратів лізацію
8 Масова концентрація: – 0,24м3 0,24м3 (постійно)
- вуглекислоти
(Н2СО3), не більше
0,11 г/дм3;
- масла, не більше 25
мг/дм3
Кислий конденсат Скидається
Компресія діоксиду в
вуглецю, сепаратор, промислову
9 збірник – 0,036м3 0,036 каналізацію
Масова концентрація м3 (постійно)
діоксиду вуглецю, не
більше 0,972 г/дм3
Оборотна вода. Скидається
Насосне відділення в
НТ. Підшипники промислову
10 відцентрових насосів – 0,72м3 0,72 м3 каналізацію
Масова концентрація:
іона амонію, не більше
2,5 мг/дм3
Стічна вода після Скидається
десорбції. в органо-
Проміжні ємкості, забруднену
гідрозасув, при каналізацію
промивці (постійно)
устаткування. – 0,52м3 0,52м3
11 Масова концентрація:
Карбаміду, не більше
300 мг/дм3
Аміаку, не більше 100
мг/дм3
Діоксиду вуглецю, не
більше 150 мг/дм3
Продовження таблиці 9.1
1 2 3 4 5 6
Стічні води після Скидаються
вузла прийому і в органо-
зберігання КФС. забруднену
12 Масова концентрація: – 0,012м3 0,012м каналізацію
карбаміду, не більше 3 (постійно)
100 мг/дм3;
формальне-гіду, не
більше 250 мг/дм3
Відпрацьоване масло Вивозиться
КП-8 після на регене-
13 турбокомпресора з – 10,6г 10,6г рацію (при
механічними заміні масла
домішками 1 раз на рік)
Відпрацьоване масло Вивозиться
И-40, И-50 після на регене-
14 поршневих – 19,2 19,2 рацію (при
компресорів; насосів заміні масла
ВТ 1 раз на рік)
Відпрацьоване масло Вивозиться
ИГП-49 після на регене-
15 центрифуг з рацію (при
механічними – 18,2 18,2 заміні
домішками,маслобаки масла1 раз
центрифуг на рік)
Паровий конденсат Відкачуєть-
Виробництво ся на
карбаміду 0,530– станцію
16 Насосна, збірник – 0,554 0,48 зборуі
очищення
конденсату
(постійно)
10 ОХОРОНА ПРАЦІ
10.1 Аналіз умов праці на робочому місці апаратника
Технологічний процес виробництва карбаміду, який проектується,
заснований на широкому використанні вибухонебезпечних,
пожеженебезпечних і токсичних речовин. Це може бути причиною аварій,
пожеж, нещасних випадків, отруєнь, а також професійних захворювань.
Згідно з класифікацією ГОСТу 12.0.003 на робочому місці старшого
апаратника виробництва сечовини є такі небезпечні і шкідливі фактори:
- фізичні
- хімічні
- психофізіологічні
Шкідливий виробничий фактор – це виробничий фактор, дія якого на
працюючого може привести до професійного захворювання, зниження
працездатності або інших відхилень в стані здоров'я, [6].
Небезпечний виробничий фактор – це виробничий фактор, дія якого на
працюючого в певних умовах може призвести до травм, в особливо тяжких
випадках – до смерті.
До фізичних шкідливих і небезпечних факторів відносяться, [6]:
- обертові частини елементів насосів, двигунів, вентиляторів;
-підвищена температура поверхні устаткування трубопроводів,
обладнання;
- підвищений рівень шуму;
- підвищений рівень вібрації;
- підвищена чи знижена вологість повітря робочої зони;
- висока, до 6000 В напруга в ланцюгах електродвигунів, замикання
яких може пройти через тіло людини;
- підвищений рівень статичної електрики;
- розміщення устаткування на висоті щодо поверхні землі, робочих
майданчиків, перекриттів;
- несприятливі метеорологічні умови (при обслуговуванні
устаткування, що розташовано назовні).
Перевищення нормативних значень фізично небезпечних і шкідливих
фізичних виробничих факторів може призвести до отримання працівниками
травм, опіків, ураження електричним струмом.
У результаті тривалої дії шуму у людини порушується нормальна
діяльність серцево-судинної і нервової систем, травних і кровотворних
органів, можливе зниження і навіть втрата слуху. Підвищена вібрація діє на
центральну нервову систему, шлунково-кишковий тракт, вестибулярний
апарат, викликає запаморочення, оніміння кінцівок, захворювання суглобів.
Ураження електричним струмом відбувається в тих випадках, коли з
електричним дротом, який не має ізоляції, стикається частина тіла або
мокрий одяг. Можливе ураження електрострумом без безпосереднього
контакту з струмопровідними частинами – при пересуванні по землі поблизу
пошкодженої електроустановки (крокова напруга), під час переходу напруги
на інші металеві конструкції при замиканні на них струмопровідних частин.
Хімічні небезпечні та шкідливі виробничі фактори
Це хімічні речовини, які при контакті з організмом людини у випадку
порушень правил охорони праці можуть викликати виробничі отруєння,
професійні захворювання або інші ушкодження здоров’я, що виявляються
сучасними методами як в процесі роботи так і в віддалені періоди життя
теперішнього та наступних поколінь, [6].
До хімічних небезпечних і шкідливих виробничих факторів
відносяться:
- аміак;
- двоокис вуглецю;
- азот;
- плав карбаміду;
- пил сечовини (карбаміду);
- КФС
- загазованість території цеху шкідливими газами або парами інших
цехів товариства.
- велику небезпеку представляє азот, що вживається для продування
апаратів; потрапивши в атмосферу, насичену азотом, людина відчуває задуху
через нестачу кисню;
- шкідливі речовини можуть потрапити в організм людини через
травний тракт, головним чином із-за недотримання заходів особистої гігієни,
а також через шкіру та слизові оболонки.
Необхідно знати, що при дії шкідливих речовин короткочасно
виникають гострі отруєння, а протягом тривалого часу - хронічні отруєння.
Високі концентрації аміаку викликають сильну сльозотечу і біль в
очах, задуху, сильні напади кашлю, запаморочення, болі в шлунку, блювоту.
Можливий хімічний опік очей і верхніх дихальних шляхів.
Концентрація, що мінімально діє, – 0,45 мг/м3
При концентрації від 40 мг/м3 до 80 мг/м3 відбувається різке
подразнення очей, верхніх дихальних шляхів. Вдихання 5 мг/м3 протягом 8
годин викликає тенденцію до уповільнення пульсу.
Двоокис вуглецю діє як наркотик, подразнює шкіру і слизові оболонки.
Вдихання повітря з концентрацією СО2 від 0,25 % до 1 % супроводжується
зміною кровообігу.
Концентрація СО2 від 2,5 % до 5 % викликає головний біль,
подразнення верхніх дихальних шляхів, почастішання серцебиття,
запаморочення. Наступає пітливість, шум у вухах.
КФС викликає подразнення шкіри, слизових оболочок дихальних
шляхів.
Плав карбаміду при попаданні на шкіру викликає термічні опіки.
Психофізіологічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори:
а) фізичні перевантаження;
б) нервово-психологічні перевантаження.
10.2 Розробка заходів по забезпеченню охорони праці
10.2.1 Заходи по забезпеченню охорони праці та техніки безпеки (про
одяг, та заходи безпеки)
Працівники, яких прийняли на роботу, обов’язково повинні пройти
інструктажі з охорони праці, виробничої санітарії, гігієни праці,
протипожежної безпеки і один раз на рік проходити перевірку знань,
відповідних нормативних актів пожежної безпеки, щоквартальний
інструктаж з питань пожежної та техногенної безпеки.
Згідно з "Нормами безкоштовної видачі спецодягу, спецвзуття і інших
засобів індивідуального захисту працівникам хімічних виробництв" старший
апаратник отримує захисні засоби зазначені в таблиці 10.1, [6].
Таблиця 10.1-Захисні засоби
№ Строк носіння,
Найменування ЗІЗ ДСТУ, ТУ на ЗІЗ
п/п міс
1 Костюм бавовняний 12 ГОСТ 27575-87
2 Білизна натільна 12
3 Черевики шкіряні 12 ДСТУ 3962-2000
(ГОСТ12.4.137-2001)
4 Куртка бавовняна на 36 ГОСТ 29335-92
утеплювальній ГОСТ 29338-92
прокладці
5 Рукавиці комбіновані 1 ГОСТ 12.4.010-75
6 Рукавички гумові КЩС чергові
Продовження таблиці 10.1
7 Захисна каска до зносу ДСТУ EN:397-2001
8 Підшоломник до зносу
9 Щиток захисний черговий ГОСТ 12.4.023-84
10 Протигаз до зносу ДСТУ EN 14387:2006
11 Протишумові до зносу Згідно діючої НД
навушники
12 Штани бавовняні на 36 ГОСТ 29335-92
утеплювальній ГОСТ 29338-92
прокладці
13 Валянки 48 ГОСТ 18724-88
14 Калоші гумові 24 ДСТУ EN:397-2001
Протигази в проміжках між змінами повинні зберігатися в шафах,
спеціально призначених для цього і які знаходяться безпосередньо на
робочому місці або на ЦПК.
Засоби захисту працюючих повинні попереджувати або забезпечувати
зменшення дії небезпечних і шкідливих факторів.
Засоби захисту працівників залежно від характеру та використання
поділяються на дві категорії:
-засоби колективного захисту – ДСТУ 7238:2011;
-засоби індивідуального захисту – ДСТУ 7239:2011.
Засоби індивідуального захисту не повинні змінювати своїх
властивостей при їх пранні, хімчистці, знезараженні.
Індивідуальні засоби захисту
Старший апаратник виробництва сечовини 6 розряду повинен
знаходитися на робочому місці в спеціальному одязі, взутті згідно з
переліком. При виході на виробничі майданчики для обслуговування
устаткування для захисту голови старший апаратник повинен застосовувати
захисну каску. При проведенні робіт з обслуговування устаткування -
регулювання, пуску, зупинки, ремонту, прибирання виробничих майданчиків
- застосовувати захисні рукавиці, при пуску, зупинці, переході з насосів на
насос – використовувати захисний щиток.
У холодний період року при виході на відкриті майданчики слід
одягати утеплений спецодяг.
Спецодяг повинен бути в справному стані і чистим. Працівник повинен
мати при собі фільтруючий протигаз марки А2В2Е2К2Р3 і уміти ним
користуватися .
Апаратник при обслуговуванні виробничих процесів у виробничих
приміщеннях або на зовнішніх майданчиках, при підготовці і проведенні
ремонтних робіт повинен застосовувати:
- для захисту голови - захисну каску;
- для захисту рук - захисні рукавиці;
- для захисту від шуму–протишумові навушники, беруші.
До колективних засобів захисту в цеху відносяться, [6]:
1) Засоби нормалізації повітряного середовища виробничих приміщень:
- вентиляційні пристрої;
2) Засоби нормалізації освітлення:
- освітлювальні прилади;
- світлові отвори.
3) Засоби захисту від підвищеного рівня шуму:
- звукопоглинальні пристрої
4) Засоби захисту від підвищеного рівня вібрації:
- віброгасячі і вібропоглинаючі пристрої;
5) Засоби захисту від ураження електричним струмом:
- пристрої захисного заземлення і занулення;
- громовідводи;
- запобіжні пристрої.
6) Засоби захисту від підвищеного рівня статичної електрики:
- заземлюючі пристрої.
7) Засоби захисту від підвищених температур поверхонь устаткування:
- термоізоляція
- автоматичний контроль і сигналізація.
8) Засоби захисту від дії механічних факторів:
- огороджувальні;
9) Засоби захисту від дії хімічних факторів:
- герметизуючі;
- дистанційного керування;
- вентиляція.
10) Засоби захисту від падіння з висоти:
- огорожа;
Засоби колективного захисту розміщують на виробничому
устаткуванні або на робочому місці так, щоб постійно забезпечувати
можливість контролю їх роботи, а також безпечного огляду і ремонту.
10.2.2 Заходи забезпечення пожежної безпеки
Можливими причинами займань, пожеж на робочому місці є:
- порушення правил пожежної безпеки;
- несправність електроустаткування або електричних мереж;
- самозаймання
До самозаймання здатні такі речовини, як Аміак (NH3) та Карбамід.
Карбамід в тому випадку, якщо знаходиться під впливом високих
температур, то при цьому виділяються такі продукті термодеструкції як:
аміак, оксиди азоту, вуглекислий газ, чадний газ, біурет.
- статична електрика, грозові розряди
Клас зовнішньої установки за правилами будови електроустановок
ПУЕ В-1 «Г».
Категорії і класи вибухонебезпечності будівель і споруд вказані у
таблиці 10.2
Таблиця 10.2 - Категорії і класи вибухонебезпечності будівель і споруд
виробництва карбаміду
Категорія
Речовина за
приміщень по
Назва приміщення якою
ДСТУ Б В.1.1-
категорується
36:2016
Етажерка синтезу і кристалізації NH3 Б
Зовнішні ємності - Д
Насосна НД і камери вентиляторів NH3 Б
Етажерка абсорбції - десорбції -
гідролізу NH3 Б
Камери припливних вентиляторів, - Д
коридор
Насосна НД і камери втяжних
вентиляторів NH3 Б
Виробничі приміщення Карбамід В
Камери витяжних вентиляторів Пил Д
Камери припливних вентиляторів - Д
Станція відвантаження, склад готової
продукції Карбамід В
Заходи по забезпеченню пожежної безпеки:
1. Усі проходи, аварійні виходи, маршові сходи, підходи до пожежних
кранів і гідрантів повинні бути вільними.
2. Щодня перед початком зміни слід перевіряти стан, комплектність і
наявність засобів пожежогасіння.
3. Вогневі роботи на робочому місці допускаються у виняткових
випадках, коли ці роботи неможливо виконати на постійному місці
проведення вогневих робіт.
4. Вогневі роботи повинні проводитися в денний час з оформленням
наряду-допуску на їх проведення. Проведення вогневих робіт ділиться на
підготовчі заходи і безпосередньо проведення вогневих робіт.
5. Старший апаратник зобов'язаний не допускати проведення вогневих
робіт на його робочому місці без наявності наряду-допуску на їх проведення і
підготовки місця їх проведення.
6. Електроустаткування повинне експлуатуватися тільки в справному
стані.
7. Для захисту від розрядів статичної електрики устаткування повинне
бути заземлене.
8. Паління на території цеху заборонене.
На робочому місці старшого апаратника виробництва сечовини повинні
бути такі засоби пожежогасіння:
- на ЦПК – вогнегасник В-5 ;
- на етажерці ВТ – сухотруби для підключення пожежно-господарської
води.
Будова, принцип дії і правила користування засобами пожежогасіння
викладені в загальноцеховій інструкції № М-2-ПБ-1 з безпеки праці,
пожежної та техногенної безпеки цеху з виробництва карбаміду 2 черги М-2,
розділ 3.
Старший апаратник повинен знати місця їх розташування і уміти ними
користуватися.
Не допускати розливів горючих рідин, а пролиті - негайно змити водою
або засипати піском (стружкою) і прибрати.
Під час грози забороняється:
- тримати відкритими вікна і двері у виробничих і побутових
приміщеннях;
- знаходитися на естакадах, етажерках, дахах виробничих приміщень.
Новоприйняті працівники зобов'язані заздалегідь пройти спеціальне
навчання (пожежно-технічний мінімум) і один раз на рік проходити
перевірку знань, відповідних нормативних актів пожежної безпеки,
щоквартальний інструктаж з питань пожежної та техногенної безпеки.
10.2.3 Заходи по техніці безпеки та охороні праці в аварійних ситуаціях
Аварійні ситуації можуть виникнути в таких випадках:
- при відключенні електроенергії;
- при припиненні подачі пари тиском 3,0 МПа (30 кгс/см2);
- при припиненні подачі повітря КВПіА;
- при припиненні подачі в цех аміаку, газоподібного діоксиду вуглецю;
- при розгерметизації апаратів, технологічних трубопроводів;
- при виникненні пожежі;
- при загальній загазованості цеху і території підприємства.
Відомості про заходи і дії, направлені на попередження можливих
аварій:
- Вжити необхідних заходів для недопущення порушень
технологічного режиму і можливих аварій, про всі неполадки своєчасно
доповідати начальникові зміни.
- Правильно, відповідно до встановленого інструкцією порядку,
готувати до пуску і зупинки устаткування, пускати і зупиняти його тільки за
розпорядженням начальника зміни.
- Контролювати стан резервного устаткування, вживати всіх
необхідних заходів, щоб воно завжди було готове до роботи.
1. Слідкувати за справним станом КВПіА.
При виникненні пожежі:
2. Повідомити про пожежу начальникові зміни.
3. Припинити всі вогневі роботи, ремонтні; вивести з небезпечної зони
людей, не зайнятих ліквідацією аварійної ситуації.
- через сповіщувач або телефоном викликати пожежну частину, МСЧ,
ВГРЗ, службу директора з режиму та безпеки.
4. Вжити заходи (до прибуття пожежної частини) щодо локалізації
вогню і гасіння пожежі).
Засоби пожежогасіння:
- пожежно-господарська вода;
- вогнегасники В-5 .
Будова, принцип дії і правила користування засобами пожежогасіння
викладені в Загальноцеховій інструкції № М-2-ПБ-1 «З безпеки праці,
пожежної та техногенної безпеки цеху з виробництва карбаміду 2 черги М-
2», розділ 3 «Пожежна безпека».
5. Зупинити роботу вентиляційних систем.
6. Зупинити цех згідно інструкції.
При загальній загазованості цеху і території підприємства:
Можливою причиною загазованості може бути розрив трубопроводу
рідкого аміаку на МЦК.
Старший апаратник зобов'язаний, [6]:
- доповісти начальникові зміни;
- застосувати засоби індивідуального захисту згідно з «Планом
локалізації і ліквідації аварійних ситуацій і аварій»;
- видалити з робочого місця людей, не пов'язаних з ліквідацією
аварійної ситуації;
- діяти за вказівкою відповідального керівника робіт з ліквідації аварії.
Старший апаратник виробництва сечовини при аварійній ситуації,
викликаній розривом апаратів, технологічних трубопроводів діє згідно з
оперативною частиною «Інструкції № М-2-ПБ-2 про дії персоналу цеха М-2
у разі виникнення аварійних ситуацій» розділ 4; «Плану локалізації та
ліквідації аварійних ситуацій та аварій по цеху з виробництва карбаміду М-
2» і розділу 12.5 технологічного регламенту № 60 виробництва карбаміду, а
також керується вказівками начальника зміни, [6].
Аварійний запас протигазів знаходиться на ЦПК корп. 733/1, в насосній
корп. 730/2, в компресорній корп. 732.
За наявності потерпілих під час аварії необхідно надати першу до
лікарняну допомогу згідно з Загальноцеховою інструкцією № М-2-ПБ-1
«З безпеки праці, пожежної та техногенної безпеки цеху з виробництва
карбаміду 2 черги М-2», розділ 4, п.4.3.
11 ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ
11.1 Виробничий план підприємства
11.1.1 Вибір методу виробництва та режиму роботи цеху
Карбамід синтезують у дві стадії. Спочатку відбувається утворення
карбамат амонію з оксидів вуглецю і аміаку, далі проводять його
дегідратацію. При протіканні одночасно двох стадій синтезу, теплота
утворення карбамату амонію вирівнює ендотермічний ефект реакції
дегідратації і при цьому забезпечується розігрів суміші до температури
оптимальної для синтезу карбаміду.
Метод отримання карбаміду по стрипінг – процесу є найбільш
економічно вигідним та характеризується досить низькою втратою енергії та
не має потреби у застосуванні енергоємного та дорогого обладнання.
Продуктивність цеху виробництва карбаміду, яка є запланованою
становить 2400 т/добу.
Цех працює у дуже напруженому режимі, тому що це цех, в якому
припинення роботи обладнання призводить до витрат матеріалів, сировини
чи порушення режиму технології.
Отже, для того, щоб забезпечити роботу, необхідно три зміни протягом
доби з тривалістю зміни 8 годин.
Кількість бригад, яка необхідна:
24 24
П = +1 = +1 = 4 бригади, (11.1)
t 8
зм
де t зм – тривалість зміни, год.
Загальна тривалість змін:
Т зм = П . а = 4 . 4 = 16 днів., (11.2)
де а - число робочих днів в зміні на протязі тижня.
З вибраного режиму роботи, розробляємо робочий графік змін, який
подано у таблиці 11.1.
Таблиця 11.1 - Графік роботи змін
Числа місяця
Бриг 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
ади
1 А А - В В В В - С С С С - - А
2 С С С С - - А А А А - В В В В
3 В В В - С С С С - - А А А А -
4 - - А А А А - В В В В - С С С
Числа місяця
Бриг 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3
ади 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
1 А А А - В В В В - С С С С - -
2 - С С С С - - А А А А - В В В
3 В В В В - С С С С - - А А А А
4 С - - А А А А - В В В В - С С
А – зміна з 8.00 до 16.00
В – зміна з 16.00 до 24.00
С – зміна з 24.00 до 8.00
Кількість вихідних протягом року складає:
16 днів (змінообіг) – 4 вихідних;
365 календарних – х вихідних;
х = 365 . 4 / 16 = 91 день/рік.
11.1.2 Машини та обладнання
11.1.2.1 Фонд часу роботи машин та обладнання
Календарний фонд – це максимальний фонд робочого часу обладнання
протягом року :
Fк = 24 ∙ 365 = 8760 год. (11.3)
Дійсний фонд (номінальний) - це час роботи обладнання протягом
року. Для режиму, який ведеться безперервно :
Fд = Fк = 8760 год. (11.4)
Ефективний фонд часу дорівнює дійсному фонду з урахуванням
зупинок технологічного характеру і зупинок для ремонту, який проводять під
час роботи:
Fеф = Fд – Tрем – То = 8760 – 756 = 8004 год, (11.5)
де Трем – загальний час зупинок обладнання з урахування всіх видів
ремонту на протязі року;
То – тривалість зупинки обладнання з технологічних причин протягом
року.
11.1.2.2 Розрахунок виробничої потужності
За допомогою продуктивності основного апарату або агрегатів
визначають виробничу потужність відділу. Виробнича потужність цеху
визначається продуктивністю основного відділу. Продуктивністю основного
цеху визначають виробничу потужність виробництва.
Виробничу потужність розраховують за формулою:
N = Q ∙ n ∙ Теф ∙ Kв, (11.6)
де Q – продуктивність агрегату протягом доби;
n – кількість агрегатів;
Теф – ефективний фонд робочого часу обладнання;
Кв – коефіцієнт виходу продукції.
Потужність схеми протягом року 552000 т/рік. Кількість втрат
приймаємо за 1%.
Вп= 10701300 ∙ 1,01 = 10808300 т/рік (11.7)
Тоді за добу продуктивність агрегату становить:
Q = Вп /n ∙ Теф ∙ Kв = 10808300/(1 ∙ 8004 ∙ 0,99) = 2400 т/добу.
Перед визначенням ефективного часу роботи обладнання необхідним є
розрахунок тривалості технічних зупинок та ремонтних робіт:
Теф = Тд – Тк – Трем – Тт.о. , (11.8)
де Тд - дійсний (номінальний) фонд роботи обладнання, який
визначався раніше (ТД=FД);
Тк - тривалість капітального ремонту (прийнято в системі ППР Тк = 20
днів);
Трем - загальна тривалість зупинки на ремонт протягом року:
Трем = αt ·tt , (11.9)
де αt - кількість ремонтних робіт протягом року;
tt- тривалість зупинки для ремонту.
Кількість усіх видів ремонтних робіт, які проводилися протягом року
визначається за формулою:
а' = а · 8640/t , (11.10)
де а - кількість ремонтних робіт певного виду в умовах міжремонтного
циклу;
t- тривалість циклу міжремонтних робіт.
Дані тривалості зупинок під час ремонтних робіт є нормативними і
наведені в галузевих ППР нормативах обладнання.
Тривалість зупинок технологічного характеру розраховують за
нормами, які зазначені у технологічному регламенті або за техніко-
експлуатаційними правилами:
Т (Т Т )
еф рем к
Т t , (11.11)
t.o. ц.о.
t
ц
де tц - тривалість робочого циклу, год;
tц.о.- тривалість зупинок протягом циклу, год.
Таблиця 11.2 – Річний графік планово-попереджувального ремонту обладнання цеху М - 2 на 2021 р.
Нормативи часу Дата
безперервної роботи остан- Умовне позначення ремонту і час зупинки, год.
(чисельник) і нього Річна
Наймену-
зупинки на ре- ремонту тривалі-
вання
монти (знамен- та його I кв II кв III кв IV кв сть
облад-
ник) в годинах позна- зупинок,
нання
чення Місяці год.
По «К» По «Пт»
К або Пт
ремонту ремонту
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Колона 34560 2880
06.11.16 Пт Пт 72
синтезу 728 36
34560 2880
Скрубер 17.01.16 Пт
728 36
Випарні 17280 2880
22.02.16 Пт
апарати 360 36
11.1.2.3 Розрахунок вартості основних фондів
Вартість основних фондів -це вартість споруд, обладнання та будівель.
Таблиця 11.3 – Розрахунок вартості будівель та споруд
Найменування будівель та Кількість Вартість, % Сума аморт.
споруд одиниць грн. аморт. відрахувань, грн.
I Будівлі
1. Адміністративно-побутовий 1 90192041,86 3 3005761,23
корпус
I2I. ВСипроорбундиич ий корпус 3 46817 37,40 12 56180 8,48
1. Етажерки 20 29186142,2 3 805584,27
2. Естакади 5 1075763,5 3 34272,05
3. Грануляційна башта 1 18562467 3 476874,01
Всього: 27 118916414,6 4322491,56
Вартість транспортного, технологічного, силового та іншого
обладнання визначалося за даними, представленими заводом, на якому
проходилась практика.
Таблиця 11.4 – Розрахунок вартості обладнання
Найменування К-ть Ціна за Витрати Вартість з % Сума
обладнання од. одиницю, на урахув. амор- амортиза-
грн. монтаж монтажу тизац ції, грн.
Компресорна 1 5133201,4 256660,07 5389861,5 15 808479,22
установка
Стрипер 1 661235,7 33061,79 694297,49 15 104144,62
Підігрівач 1 78521,14 3926,06 82447,2 15 12367,08
аміаку
Ректифікаційна 1 737561,78 36878,09 774439,87 15 116165,98
колона
Вакуум- 1 76854,62 3842,73 80697,35 15 12104,6
випарник
Скрубер 2 33254,2 3325,42 69833,82 15 10475,07
абгазів
Колона синтезу 1 3894108,3 194705,42 4088813,7 15 613322,06
Кінець таблиці 11.4
Випарний
1 44192,42 2209,62 46402,04 15 6960,31
апарат 1 ст.
Випарний
1 28362,55 1418,13 29780,68 15 4467,1
апарат 2 ст.
Підігрівач 3 22452,9 3367,94 70726,64 15 10609
Конденсатор 1 1130563,8 58303,45 1188867,3 15 237773,46
Інжектор В.Т. 1 915434,39 50803,8 966238,19 15 193247,64
Вентилятор 3 18555,7 2783,36 58450,46 15 8767,57
Насос 6 4258,23 853,37 5111,6 15 1022,32
Всього 24 13545967,8 2139906,03
11.2 Штати і фонд заробітної плати
11.2.1 Баланс часу роботи працівників.
Баланс робочого часу - це та кількість днів, що один робітник повинен
відпрацювати протягом року, залежно від режиму роботи цеху, який
приймався та тривалості робочої зміни.
Таблиця 11.5 – Баланс робочого часу одного робітника за рік в днях
1 Календарний фонд 365 днів
2 Вихідні дні 91 день
3 Дійсний фонд часу роботи 274 дні
4 Неявки на роботу:
а) відпустка 24 дні
б) хвороба (сер.) 7 днів
в) виконання держобов’язків 1 день
5 Разом невиходів 32 дні
6 Ефективний фонд часу 1 робітника 330 дні
Ефективний фонд робочого часу одного робітника – 330 дні.
Кількість загальних робочих днів для одного робітника:
Вроб= (365 / Т зм ) ∙ К роб = (365 / 8) ∙ 6 = 274 дні, (11.12)
де Кроб - число робочих днів;
Т зм - тривалість робочої зміни.
Кількість загальних вихідних днів для одного працівника:
Ввих= (365 / 8) ∙ К вих.дн. = (365 / 8) ∙ 2 = 91 день, (11.13)
де Квих.дн. - кількість вихідних днів.
11.2.2 Визначення кількості працюючих
Щоб визначити кількість робітників використовують норми виробітку
або норми за якими обслуговують апаратуру та обладнання.
Визначення робочих місць відбувається згідно з операціями
обслуговування процесу та точок спостереження і обсягом роботи для
управління апаратами.
Тобто робочі місця визначаються згідно з тарифними розрядами та
кваліфікацією робітника, які зазначені в тарифно-кваліфікаційному
довіднику.
Кількість робітників розраховують за явочним списком. Для того, щоб
перейти від явочної до списочної кількості необхідно порівняти кількість
робочих днів цеху, з робочим часом окремого робітника протягом року.
Згідно з безперервної роботи цеху, кількість робочих днів відповідно 365
днів, а баланс часу роботи одного робітника складає 330 дні, тоді коефіцієнт
для переходу від явочної до списочної чисельності робітників:
К = 365:330 =1,1.
11.2.3 Розрахунки фонду зарплати робітників.
Фонду зарплати для допоміжних робітників та робітників основних
виробництв розраховують окремо, тому що заробітна плата працівників
основних виробництв при калькуляції собівартості продукції входить в
окрему статтю витрат, а допоміжних робітників – до складу цехових витрат
та витрат на утримання та експлуатацію обладнання. Також є розподіл
допоміжних робітників на групи:
- робітники, що обслуговують технологічний процес (КВП, лаборанти
та ін.) – для цієї групи зарплата входить в кошторис цехових витрат;
- робітники, що наглядають за технологічним обладнанням (слюсарі та
електрики) – для них зарплата входить у кошторис витрат для експлуатації та
утримання обладнання;
- робітники, що займаються поточним ремонтом технологічного
обладнання (бригади поточних ремонтів) – зарплата входить до складу
витрат для ремонту (поточного) обладнання.
Фонд заробітної плати працівників розраховують за допомогою діючих
тарифних умов, числа допоміжних і основних робітників та фонду робочого
часу. До основного фонду заробітної плати та додаткової зарплати
працівників (оплата відпусток) враховується величина доплат. Відсоткова
доплата до основного фонду та тарифного фонду зарплати становить 30 %
при безперервному виробництві. В нічні зміни та інші доплати за роботу
становлять 5 %. Додаткова заробітна плата становить 10 % від основного
фонду зарплати.
Дані по числу працівників та фонду заробітної плати зводимо у
таблицю 11.6.
Таблиця 11.6 – Розрахунки кількості робітників та фонду заробітної
плати
Р Оклад, Допла- Загальний Річний
№ Найменування о грн. та за Ф.З.П в мі- фонд
професії з роботу в сяць, грн. зарплати,
р нічну грн.
я Зміну,
д грн.
1 Апаратник вир-ва
6 6 6800,31 948,93 33727,44 404729,28
карбаміду
2 Апаратник синтезу
4 5 7700,74 885 19266,96 231203,52
карбаміду
3 Машиніст насосних
4 4 6500,4 750 17737,6 220851,2
установок
4 Апаратник
4 5 6750,8 720 17791,2 219494,4
грануляції
5 Апаратник очистки
4 4 6801,5 600 16686 200232
газу
6 Апаратник
підготовки сировини 4 5 7100,4 660 16101,6 200219,2
та відпуску продукції
7 Машиніст
компресорних 4 5 6500,2 600 15428,8 195145,6
установок
8 Слюсар-ремонтник
3 6 6100,9 470 10376,7 154520,4
9 Електромонтер по
ремонту 3 6 6700,7 400 7751,1 103013,2
електрообладнання
10 Слюсар по КВП і А
3 6 6520,5 350 7693,5 100322
11 Лаборант хіманалізу 3 4 3500,64 300 7024,92 94299,04
12 Прибиральник
1 - 3200 - 1722,6 38671,2
приміщень
13 Комірник 1 - 6500 - 2354,7 78256,4
Всього по цеху
44 173663,12 2083957,44
Чисельність
11.2.4 Штат і фонд заробітної плати цехового персоналу
Відповідно до розкладу штату і окладів робітників у відповідності до
посади проводять розрахунки штату і фонду зарплат цехового персоналу
Результати розрахунку внесені в таблицю 11.7.
Таблиця 11.7 – Розрахунки штату і фонду заробітної плати
Разом
Ч Міс. Додат- Місячний
Чи- Кате- річний
№ Найменування сель оклад кова ЗП ФОП,
горія фонд
ніс- грн. грн. грн.
ть ЗП, грн.
1 Начальник цеху 1 Кер. 22000 1250 11604 239248
2 Заступник 1 Кер 15020 1000 9743 178916
начальника цеху
3 Механік цеху 1 Спец 13097 838 8035 156420
4 Інженер-технолог 1 Кер. 10081 509 6890 102680
5 Начальник зміни 4 Кер 8070 390 27768 238216
6 Енергетик 1 Спец 7054 420 6617 89403
7 Майстер з 1 Спец 6500 337 4554 64648
КВП та А
8 Майстер по 1 Спец 4500 325 4042 58504
ремонту обл-ня
9 Економіст 1 Служ 5500 - 4434 53208
10 1 Служ 3200 - 1979 33748
Прибиральн
ик
Всього 13 85666 1027992
11.3 Розрахунок собівартості продукції
Проводять розрахунки згідно з затвредженими в технологічній частині
нормами витрат матеріалів, сировини, енергії, палива та відповідно до
прийнятого обсягу виробництва.
11.3.1 Розрахунок вартості сировини та матеріалів
Таблиця 11.8 - Розрахунок вартості сировини та матеріалів
Статті витрат Одиниці Ціна за Витрати на річний випуск
виміру один., грн Кількість Сума, грн.
Сировина :
Аміак т 10500 262447 2755693500
Азот м3 4500 1505,7 6775650
Кисень м3 1200 1583 982014,05
Повітря стиснене м3 350 573,17 20060,5
Смола
т 3500 2042,47 7148645
карбомідоформальдегідна
м3 420 177955 74741100
Вуглекислий газ
Оборотні відходи :
Конденсат м3 1250 3500 4375000
Пар (відходи) Гкал 105 469000 53620000
Допоміжні матеріали :
Каталізатор кг 120 840 100800
Всього 3374950628
11.3.2 Розрахунки вартості електроенергії, води, пари
Необхідність в електроенергії проводиться визначенням за конкретним
видом обладнання.
Вартість однієї Квт∙год. електроенергії визначається на основі діючих
тарифів на електроенергію. Необхідність в силовій електроенергії
визначається за формулою:
Е сил= N ∙ Т ∙ К ∙ К у , (11.14)
де N – потужність двигуна , кВт;
Т – час роботи двигунів, год. на рік;
К – коефіцієнт навантаження двигуна, К= 0,7;
К у - коефіцієнт, який враховує cos у, К у= 0,95.
При N = 13901 кВт, Т = 8760 год. на рік отримаємо:
Е сил= 13901 ∙ 8760 ∙ 0,7 ∙ 0,95 = 80978885 кВт.
Розрахунок вартості електроенергії, що надходить на технологічні
вимоги наведено в таблиці 11.9.
Таблиця 11.9 – Розрахунок вартості електроенергії
Вид енергії Потреби, кВт Ціна за Вартість, грн.
1 кВт
Силова електроенергія 80978885 2,70 218642990
Для освітлення 278217,3 2,60 723364,98
Всього 81257102,3 219366355
Потреби пари для обігріву визначають за формулою:
Q0 = (Т ∙ Н ∙ V) / (i ∙ 100), (11.15)
де Т – частка годин в сезоні опалення;
Н – витрати пари на 1 м3 приміщення, кДж/ год;
V – об’єм приміщення, м3;
i – тепло випаровування, кДж/ кг.
Отримаємо:
Q0 = (4332 . 20 . 28459,1) / (19,46 . 100) = 127055,28 кг.
Таблиця 11.10 - Розрахунок вартості води та пари
№ На які потреби і що Одиниця Потреба на Ціна за Всього, грн.
витрачається виміру рік один, грн.
1 На технологічні:
вода: прісна м3 287675 68,4 19676970
вапняна м3 3133325 80,6 252545995
оборотна м3 35592395 6,1 217113609,5
пар кг 88058,095 57,8 5089757,89
2 На технічні потреби:
пар кг 158762,39 57,8 9176466,14
вода м3 4156,52 6,2 25770,39
Всього : 2503497400,5
11.3.3 Кошторис цехових витрат головних виробничих цехів
Таблиця 11.11 – Цехові витрати
N
Статті витрат Сума ,грн. Примітки
п\п
1 Зарплата цехових робітників 2438190,24
Відрахування на соціальне
2
страхування 914321,34 22 % від ЗП
Утримання виробничих будівель і
3
споруд 11891641,46 10 % їх вартості
4 Витрати на охорону праці 311194,94 10 % від ЗП
5 Інші витрати 1244427,84 8 % від ст. 1-4
Всього 16799775,82
11.3.4 Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
На підставі попередніх розрахунків формується кошторис та вноситься
до таблиці 11.12.
Таблиця 11.12 – Технічне обслуговування та експлуатація обладнання
№ Статті витрат Сума, грн. Примітки
1 Утримання і витрати по експлуа-
тац ії виробничого обладнання:
- за рплата персоналу по нагляду і
обс луговуванню обладнання 588830,6
- ві драхування на соціальне
стр ахування 220811,48 22 % від ЗП
- допоміжні матеріали 2709193,56 20% від вартості обл-ня
Разом по ст.1 3518835,64
2 Поточний ремонт обладнання і
транспортних засобів:
- зарплата робітників по ремонту 309855,6
- нарахування на зарплату 116195,85 22 % від ЗП
- послуги РМЦ, запасні деталі 1354596,78 10 % від вартості
обладнання
Всього по ст.2 1780648,23
3 Амортизація виробничого облад-
нання 2139906,03 з табл. 11.4
Всього по ст.1-3 7439389,9
4 Зношування малоцінного інвента-
рю, інструментів, пристроїв,
переміщення вантажів по території, 371969,5 5% від суми витрат по
інші витрати ст.1-3
Разом по кошторису 7811359,4
11.3.5 Калькуляція собівартості продукції
Витрати, що розраховують на виробництво продукції застосовуються
на весь обсяг продукції підприємства за статтями калькуляції. Калькуляція
собівартості занесена до таблиці 11.13.
До статті «Інші виробничі витрати» заносять відрахування або витрати
на НДР, відрахування на маркетинг, витрати на стандартизацію.
Собівартість складає такі виробничі затрати для виробничої галузі:
1. Прямі затрати:
а) основна заробітна плата робітників;
б) сировина, матеріали, напівфабрикати;
в) додаткова зарплата працівників;
г) нарахування до зарплати;
д) витрати на опанування нових товарів;
е) паливо і енергія.
Таблиця 11.13 – Калькуляція собівартості продукції
Статті витрат Ціна Витрати на річний Витрати на
за випуск одиницю
один., Кіль- Сума, грн. Кількість Сума,
грн. кість грн.
1 2 3 4 5 6 7
1. Сировина :
Аміак т 10500 262447 2755693500 0,57694 692,68
Азот м3 4500 1505,7 6775650 0,00331 1,5
Кисень м3 1200 1583 982014,05 0,00348 2,16
Повітря стиснене м3 98,55 573,17 20060,5 0,00126 0,12
Смола карбомідо-
формальдегідна т 3500 2042,47 7148645 0,00449 7,97
Вуглекислий газ м3 420 177955 74741100 0,3912 56,71
Одиниці
виміру
Кінець таблиці 11.13
1 2 3 4 5 6 7
2. Оборотні відходи
конденсат м3 1250 3500 4375000 0,008 3,5
3.Допоміжні
матеріали :
Каталізатор кг 120 840 100800 0,0018 0,009
Пар (відходи) Гкал 105 469000 53620000 1,03 88,67
Всього : 3374950628 853,31
4. Інші затрати:
Пар кг 150 246820,4 14266224,03 0,54 31,36
Електроенергія кВт 2,70 9 71506250,02 178,63 157,2
Вода на потреби 81257102,
підприємства:
3
технологічна м3 489336574,5 79 1075,72
технічна м3 25770,39 0,009 0,06
35934495
4156,52
Всього по ст. 1-4 963300418 2117,64
5. Заробітна плата грн 31119495,4 6,84
6. Відрахування на грн
1166981,04 2,57
соц. Страхування
7. Експлуатація грн
7811359,4 17,17
обладнання
8. Цехові витрати грн 16799775,82 36,93
Витрати
грн 19955275,24 43,86
загальнозаводські
Виробнича
грн 1012148248 2225,02
собівартість