Определение затрат на автоматизацию технологической установки "колоны синтеза карбамида" и расчет экономических показателей эффективности и автоматизации

Министерство образования Республики Беларусь

«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Технологический колледж

Специальность: 2-25 01 32 Автоматизация

технологических процессов и производств

Группа: АТПиП-52

КУРСОВАЯ РАБОТА

По экономике организаций

Тема: определение затрат на автоматизацию технологической установки «колоны синтеза карбамида» и расчет экономических показателей эффективности и автоматизации.

Разработал ______________ Н. В. Жерносек

Проверил ______________ С. П. Занкович

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

1 Краткое описание технологического процесса

2 Назначение и область применения процесса

3 Спецификация КИПиА

4 Смета затрат на приобретение и монтаж средств автоматизации

5 Расчет суммы годовых затрат на эксплуатацию процесса

6 Расчет суммы годовой экономии по труду

7 Расчет показателей эффективности внедрения средств автоматизации

8 Технико-экономические показатели автоматизации процесса

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы управления производством, повышения материальной заинтересованности трудящихся в результатах своего труда приобрели особое значение в условиях ускорения социально-экономического развития Республики Беларусь.

Концепция ускорения социально-экономического развития Республики многогранна: она имеет количественные и качественные стороны, охватывает все сферы и звенья нашего общества, и прежде всего экономику.

Стержень экономической стратегии составляют расширение и коренное обновление производственных фондов, обеспечение устойчивого сбалансированного роста тяжелой индустрии - фундамента экономики.

Химическая промышленность имеет ряд особенностей. Главной особенностью химической промышленности является непрерывность и преобладание аппаратурных технологических процессов. Переработка сырья и получение готовой продукции осуществляются в аппаратах и емкостях без непосредственного воздействия человека на предмет труда, что служит предпосылкой полной автоматизации основных производственных процессов.

Автоматизация приводит к улучшению основных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции, повышению производительности труда. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращению брака и отходов, уменьшению затрат сырья и энергии, уменьшению численности основных рабочих, снижению капитальных затрат на строительство зданий, удлинения срока межремонтного пробега оборудования.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами. На химических предприятиях из одного и того же сырья можно получать продукцию различного ассортимента. От ассортимента продукции значительной мере зависят технико-экономические показатели. Поэтому возникает необходимость в тщательном обосновании целесообразности производства каждого вида продукции на данном предприятии.

На большинстве химических установок вырабатывают, как правило, не готовую продукцию, а полуфабрикаты, из которых потом получают готовую продукцию. На химических предприятиях во многих случаях товарную продукцию получают смешением компонентов; имеется множество вариантов как смешения компонентов, так и работы технологических установок для получения заданной товарной продукции; технологические схемы отличаются большой гибкостью. Этими особенностями обусловлена необходимость разработки экономико-математических методов решения ряда производственно-хозяйственных задач, обоснование оптимальной производственной программы химического предприятия. В настоящее время эти методы широко внедряются в практику плановой работы химических предприятий.

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Реакционная смесь содержащая карбамид, карбамат, свободный аммиак и воду, выходит из реактора Р1 переливом в верхнюю часть стриппера СТ1. Углекислый газ поступает в нижнюю часть стриппера СТ1, противоточно контактируется в трубках со стекающей реакционной смесью.

Двуокись углерода снижает парциальное давление аммиака, при чем происходит разложение карбамата и одновременно поглощается тепло. Необходимое тепло поступает с насыщенным паром, подаваемым в межтрубное пространство стриппера СТ1. Пар должен подаваться в таком количестве, чтобы раствор, покидающий стриппер в его нижней части, содержал 7,5% веса аммиака. В следствии относительно низкой температуры углекислого газа, температура стекающей жидкостной пленки снижается до 160°С.

При пуске и остановке синтеза конденсат пара, после разбавления холодной водой, спускается в канализацию; пар сдувается в атмосферу через глушитель шума ГШ1.

Газы образующиеся при разложении карбамата, выходят со свежим углекислым газом из верхней части стриппера СТ1 в конденсатор пара К1. В трубках конденсатора образуется карбамат.

В трубное пространство конденсатора К1 подается аммиак, подача которого зависит от производительности установки. В конденсаторе часть газов конденсируется с одновременным выделением тепла, которое используется для производства пара.

Пар образующийся в кожухе вертикального конденсатора К1, выходит из парового котла и захватывает циркулирующий конденсат пара.

Инжектор И1 установленный в аммиачном трубопроводе, ведущем в конденсатор К1 соединен с выходным трубопроводом РУАС (раствор угле-аммонийных солей) из скруббера и с нижней частью реактора Р1.

РУАС совместно с небольшим количеством жидкости из реактора Р1 перекачивается инжектором И1 в верхнюю часть конденсатора К1.

Паро-жидкостная смесь выходит из нижней части конденсатора в реактор Р1. В реакторе Р1 осуществляется конверсия карбамата на карбамид. Тепло реакции углекислого газа и аммиака расходуется на образование карбамида и поднятие температуры до 180° - 185°С.

Время пребывания смеси в реакторе составляет примерно 1 час.

Для улучшения контакта газообразной и жидкой фаз, а также для предотвращения обратного перемешивания, реактор оборудован восьми дырочными перегородками. Степень конверсии углекислого газа в карбамид примерно 57%.

Инертные газы, не прореагировавшие с аммиаком и углекислым газом, выходят из верхней части реактора Р1 в скруббер.

Выход карбамида происходит из нижней части стриппера СТ1 на стадию рециркуляции.

2 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА

Процесс синтеза карбамида предназначен для получения карбамата аммония, а затем конверсии карбамата на карбамид. В процесс синтеза включены следующие аппараты: глушитель шума ГШ1, стриппер СТ1, конденсатор К1, инжектор И1, колона синтеза (реактор) Р1.

Внутренняя часть аппаратов контура высокого давления, которая непосредственно контактирует с реакционной массой, изготовлена из высоколегированной стали. Целостность футеровки у каждого из аппаратов ВД контролируется и сигнализируется на ЦПУ (рНRАН 2201/15). Азот для контроля футеровки подается с избыточным давлением от 15 до 25 кПа. Расход от 1 до 3 м³/час контролируется по НI 2201.

Углекислый газ с температурой от 90 до 100С (TR 2305), давлением от 14,4 до 15,2 МПа (PIRCAH 2101) подается в нижнюю часть стриппера СТ1 и поднимается по трубкам вверх, навстречу реакционной массе, поступающей из колонны синтеза Р1.

Газы, образующиеся при разложении карбамата, совместно со свежим углекислым газом отводятся из верхней части стриппера СТ1 в конденсатор К1. Раствор карбамида собирается в нижней части аппарата и через регулятор уровня LIRL 250З отводятся на стадию рециркуляции.

За время прохождения реакционной смеси через колонну при давлении от 13,5 до 14,4 МПа и температуре от 180 до 185°С , происходит превращение карбамата аммония в карбамид. Повышение давления в системе синтеза более 15,5 МПа сигнализируется в ЦПУ (PRAН 2102).

Степень конверсии углекислого газа в карбамид составляет 54 57 %. Уровень в колонне синтеза регулируется клапаном HIC 2601 на линии выхода реакционной смеси из РI в стриппер СТ1.

Газовая фаза из сепарирующей части скруббера через регулятор HIС 2603 отводится в абсорбер, а РУАС с температурой 160165C (TR 2319) по переливу поступает в инжектор И1 и далее, в конденсатор К1. Понижение температуры раствора на выходе из скруббера ниже 160С сигнализируется на ЦПУ.

Изменение уровня в нижней части стриппера сигнализируется на ЦПУ LАН 2504.

Температура реакции, а следовательно, и степень конденсации NH₃ и СО₂ в конденсаторе К1 регулируется изменением давления в коллекторе пара от 0,32 до 0,46 МПа и сепараторах V-201 А,В (PIRC 2106). Процесс конденсации ведется таким образом, чтобы определенная часть исходных компонентов не сконденсировалась в К1. Эта часть свободного аммиакак и углекислого газа превращается в карбамат в колонне синтеза, компенсируя эндотермичность реакции образования карбамида, поддерживая температурный режим вверху колонны синтеза от 180 до 185С (TR 23122315).

Уровень в реакторе Р1 (LIAH 2502) регистрируется и сигнализируется (мин. 20 %, макс. 90 %) в ЦПУ.

3 СПЕЦИФИКАЦИЯ НА КИПИА

Таблица 1 - Спецификация КИПиА

Наименование и характеристика прибора	Тип прибора	Колли- чество	Завод изготовитель
1.Преобразователь сопротивления, гр. 100П. Длина погружения 300 мм.	ТСП - 0879	10	г. Луцк, приборостроительный завод
2.Преобразователь сопротивления с взрывозащитой, гр. 100П. Длина погружения 250 мм.	ТСП - 5081 - 01	4	г. Луцк, приборостроительный завод
3.Безбумажный регистратор, шкала 0-200°С. Входной сигнал 4-20 мА. Класс точности 0,2.	АХ 100	4	Yokogawa Electric Corporation
4.Термометр биметаллический, шкала 0-200°С. Класс точности 1.	NKS	1	JUMO
5.Манометр показывающий, шкала 0-1 МПа. Класс точности 1.	ДМ 02	1	ООО «Метер»
6.Измеритель уровня, предел измерений 0-1000 мм.	LS 5000	1	KROHNE
7.Уровнемер буйковый, предел измерений 0-800 мм, выходной сигнал 4-20 мА. Класс точности 0,5.	Сапфир 22 Ду	2	«Метран» г. Челябинск
8.Микропроцессорный регулятор, входной сигнал 4-20 мА, выходной сигнал 4-20 мА, шкала 0-800 мм.	REG -100	2	JUMO
9.Регулирующий клапан с электро-пневмопозиционером, Ру 200, Ду 50.	25с48нж	3	Миргородский арматурный завод
10.Интелектуальный датчик давления, пределы измерений 0-20,68 МПа, выходной сигнал 4-20 мА. Класс точности 0,5.	1151GP	2	ROSEMOUNT
11.Пневматическое программное задающее устройство по параметру. Выходной сигнал 20-100 КПа	ПФ1	1	Саранский приборостроительный завод

4 СМЕТА ЗАТРАТ НА ПРИОБРЕТЕНИЕ И МОНТАЖ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Таблица 2 - Смета затрат

Номер прейскуранта, ценника и позиции	Наименование средств автоматизации и монтажных работ	Единицы измерения	Кол-во	Сметная стоимость
				Единицы	Общая
				Цена за единицу	Стоимость монтажа	Общая цена	Общая стоимость монтажа
0061 11-13-1	Термопреобразователь сопротивления ТСП-591 (ТСП-0879, ТСП-5081-01)	шт.	14	6,80	0,9/0,84	95,20	12,6 11,76
5-0843 11-206-1	Сигнализатор уровня СУС-14-ПП-014-1 (LS 5000)	шт.	1	64,00	3,77/3,58	64,00	3,77 3,58
4-009 11-197-2	Уровнемер буйковый УБЭ (Сапфир 22 Ду)	шт.	2	245,00	3,12/2,88	490,00	6,24 5,76
0037 11-40-6	Самописец КСМ4 (АХ 100)	шт.	14	25,02	4,48/4,38	350,28	62,72 61,32
1-0045 11-4-1	Термометр биметаллический ДТР-3М-УТ (NKS)	шт.	1	5,00	0,27/0,26	5,00	0,27 0,26
2-0003 11-93-1	Манометр показывающий МОШ 1-100 (ДМ02)	шт.	1	2,55	0,8/0,77	2,55	0,80 0,77
2-0206 11-93-4	Манометр регистрирующий на 1 параметр МТС-711 (1151GP, АХ 100)	шт.	2	57,00	1,65/1,62	114,00	3,30 3,24
50083 11-618-4	Задающее устройство П23Д-1 (ПФ1)	шт.	1	1,50	1,84/1,80	1,50	1,84 1,80
5-0448 11-391-2	Регулирующий клапан ПОУ-1Ду-80-02 (25с48нж)	шт.	3	220,00	4,08/3,95	660,00	12,24 11,85
2-0636 11-391-2	Регулятор давления СДВ-6 (REG-100)	шт.	1	19,60	3,21/3,12	19,60	3,21 3,12
50003 11-596-1	Регулятор уровня РПА (REG-100)	шт.	1	19,00	1,43/1,38	19,00	1,43 1,38
	Итого по разделу					1821,1	108,42 104,84
	Заготовительные и транспортные расходы (18,4%)					335,08	-
	Накладные расходы (80%)					-	83,872
	Итого по смете					2156,18	192,292
	Материалы не учтенные ценником (32%)					-	61,53
	Плановые накопления (8%)					-	15,38
	Всего по смете					2156,18	269,21

Проводим изменение итогов сметы затрат на средства автоматизации и их монтаж (ценники и прейскуранты 1191 года) с помощью среднего коэффициента пересчета цен - 15000, на основании Постановления Министерства статистики и анализа РБ от 24.12.2004 г. № 231 «Об утверждении инструкции о порядке переоценки основных средств» по состоянию на 01.01.2005г.:

2156,18Ч15000/1000=32342,7 т.р.

(192,292+61,53)Ч 15000/1000=3807,39 т.р.

15,38Ч15000/1000=230,7 т.р. (прибыль).

Таким образом, общий объем дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации согласно сметы (Q) составит:

Q=32342,7+3807,39=36150,09 т.р.

5 РАСЧЕТ СУММЫ ГОДОВЫХ ЗАТРАТ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ УСТРОЙСТВА

В результате внедрения средств автоматизации появятся дополнительные годовые затраты на эксплуатацию их, которые включают в себя:

- амортизационные отчисления;

- расходы на текущий ремонт;

- стоимость потребляемой приборами электрической энергии.

Размер амортизации определяется исходя из стоимости основных фондов по смете и нормы амортизации для КИПиА - 13,4%;

32342,7Ч13,4/100=4333,92 т.р.

Расходы на текущий ремонт определяются в размере 6% от полной сметной стоимости (Q):

36150,09Ч6/100=2169,01 т.р.

Стоимость расходуемой электроэнергии определяется исходя из количества потребленной приборами электроэнергии в кВт час и стоимости 1 кВт час - 195 руб. (таблица 3).

Таблица 3 - Расход электроэнергии

Наименование приборов, потребляющих электроэнергию	Кол-во	Номинальная паспортная мощность, кВт	Суммарная паспортная мощность, кВт	Время работы приборов в год, в час	Кол-во потребляемой электроэнергии в год, кВт час
1	2	3	4	5	6
АХ 100	4	0,053	0,212	8760	1857,12
Сапфир 22 Ду	2	0,0012	0,0024	8760	21,024
LS 5000	1	0,0001	0,0001	8760	0,876
1151GP	2	0,0001	0,0002	8760	1,752
REG-100	2	0,005	0,01	8760	87,6
Итого					1968,4

Полученную электроэнергию необходимо скорректировать на коэффициент спроса - 1; на к.п.д. приборов - 0,85, и на к.п.д. кабельной сети - 0,98.

Отсюда, стоимость потребляемой приборами электроэнергии будет равна:

2363,025Ч195/1000=460,79 тыс. руб.

Таким образом, годовые затраты на эксплуатацию составят:

З_доп=4333,92+2169,01+460,79=6963,72 т.р.

6 РАСЧЕТ СУММЫ ГОДОВОЙ ЭКОНОМИИ ПО ТРУДУ

Сумма годовой экономии по труду определяется исходя из баланса рабочего времени одного среднесписочного рабочего:

1 Календарное число дней в году - 365

2 Выходные дни, в том числе - 92

А) выходные еженедельные - 52

Б) дополнительные выходные - 31

В) праздничные выходные - 9

3 Максимально возможный рабочий фонд времени - 273

4 Невыходы на работу в том числе - 31

А) очередной отпуск - 24

Б) выполнение общественных и государственных обязанностей - 1

В) по болезни - 6

5 Эффективный фонд рабочего времени - 242

В результате принятого варианта автоматизации сокращается 1 оператор IV разряда в каждой смене.

Явочная численность в сутки при трехсменной работе сокращается на:

1Ч3=3 (чел.), а списочная на:

Оплата по тарифу составит:

5Ч242Ч8Ч3,602=34867,36 тыс. руб.,

где 3,602 тыс. руб. - часовая тарифная ставка оператора IV разряда.

Сумма премии составит 40% от тарифа:

34867,36Ч0,4=13946,944 тыс. руб.

Доплата за работу в вечернее и ночное время определяется в размере 20% от тарифа:

34867,36Ч0,2=6973,472 тыс. руб.

Сумма доплаты за работу в праздничные дни составит 2,5% от тарифа:

34867,36Ч0,025=871,684 тыс. руб.

Основной фонд заработной оплаты составит:

34867,36+13946,944+6973,472+871,684=56659,46 тыс. руб.

Сумма дополнительной заработной оплаты определяется в размере 8% от основного фонда заработной оплаты:

56659,46Ч0,08=4532,7568 тыс. руб.

Отсюда годовой фонд зарплаты будет равен:

56659,46+4532,7568=61192,2168 тыс. руб.

Отчисления в фонд социальной защиты определяются в размере 35% от годового фонда заработной оплаты:

61192,2168Ч0,35=21417,28 тыс. руб.

Общий фонд заработной оплаты или сумма по труду (Э_т) составит:

Э_т=61192,2168+21417,28=82609,4968 тыс. руб.

7 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА

Определяем показатели, характеризующие эффективность внедрения средств автоматизации процесса:

А) сумму годовой экономии от внедрения средств автоматизации;

Б) срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации;

В) рентабельность средств автоматизации.

А) Размер суммы годовой экономии от внедрения средств автоматизации определяется как разность между суммой годовой экономии по труду и суммой дополнительных годовых затрат на эксплуатацию, то есть:

Э_а = Э_т -З_доп = 82609,4968 - 6963,72 =75645,78 тыс. руб.

Б) Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации показывает, за какой период окупятся дополнительные капитальные вложения на внедрение средств автоматизации и определяется как отношение общего объема дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации процесса согласно сметы к сумме годовой экономии от внедрения средств автоматизации, то есть:

В) Рентабельность основных фондов определяется путем деления суммы прибыли на сметную стоимость средств автоматизации и умножения на 100%.

8 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА

Таблица 4 - Технико-экономические показатели автоматизации

Наименование показателей	Единицы измерения	Кол-во
1.Объем дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации	тыс. руб.	36150,09
2.Сумма годовых затрат на эксплуатацию устройства	тыс. руб.	6963,72
3.Сумма годовой экономии по труду	тыс. руб.	82609,4968
4.Сумма годовой экономии от внедрения средств автоматизации	тыс. руб.	75645,78
5.Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на внедрение средств автоматизации	месяцев	6
6.Прибыль	тыс. руб.	230,7
7.Рентабельности автоматизации	%	0,71

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной курсовой работы был рассчитан процесс синтеза карбамида с применением стриппинг процесса, со следующими технико-экономическими показателями: объем дополнительных капиталовложений на внедрение средств автоматизации - 36150,09 тысяч рублей, сумма годовых затрат на эксплуатацию средств автоматизации - 6963,72 тысяч рублей, сумма годовой экономии по труду - 82609,4968 тысяч рублей, сумма годовой экономии от внедрения средств автоматизации - 75645,78 тысяч рублей, срок окупаемости дополнительных капиталовложений от внедрения средств автоматизации - 6 месяцев, прибыль - 230,7 тысяч рублей, рентабельность автоматизации - 0,71%.

Внедрение средств автоматизации значительно сокращает экономические затраты связанные с процессом производства, так как сокращается количество рабочих обслуживающих технологический процесс, повышается производительность и эффективность труда, сокращается время производства продукции. Однако применение средств автоматизации возможно лишь при непрерывном технологическом процессе производства.

ЛИТЕРАТУРА

1 Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1991. - 480 с.

2 Малышев В.А. Экономика, организация и планирование производства на предприятиях (объединениях) нефтеперерабатывающей промышленности.

3 Прейскурант 17.04. Оптовые цены на приборы для регулирования температуры, давления, расхода, уровня веществ в производственном процессе.