Технология производства аммиака

11

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Изучена и описана технология производства аммиака. Дана характеристика используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения варианта развития технологического процесса проведен анализ затрат живого и прошлого труда. Установлено, что вариант развития технологического процесса - рационалистический, вид развития - трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат - убывающий.

Для выявления путей и закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход). Определены границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

Показано место технологии производства аммиака в структуре химико-лесного комплекса.

Введение

Интерес специалистов к процессу образования аммиака из элементов основан на том, что при этом получается простой результат с помощью необычных средств. Интерес широких кругов объясняется тем, что синтез аммиака, осуществленный в крупном масштабе, представляет собой действительный путь к удовлетворению важных народнохозяйственных нужд. Эта практическая польза не была предвзятой целью моей работы. Очень большое значение для правильного проведения процесса синтеза аммиака в промышленности имели и имеют исследования кинетики этой реакции, т. е. определение зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ, или в применении к реакциям между газами от парциальных давлений реагирующих газов в газовой реакционной смеси. Технология производства аммиака из азота и водорода постоянно совершенствуется. В последнее время применяются: конверсия природного газа в трубчатых печах под давлением 30--40arn для получения водорода; создание и внедрение в промышленность низкотемпературных катализаторов; использование тепла химических реакций аммиачного производства.

Целью работы было выявить, систематизировать и описать технологию производства аммиака.

В ходе работы были определены основные этапы производства аммиака, взаимосвязь этого технологического процесса с остальными процессами в химико-лесном комплексе. В заключении проведен анализ перспективных направлений развития производства.

Курсовая работа состоит из введения, 6-ти глав основной части и заключения. Также работа снабжена рисунками, блок-схемой и таблицами, которые отображают основу технологии производства аммиака.

1. Описание технологического процесса производства аммиака и его характеристика

1.1 Характеристика получаемой продукции-аммиака

При обычной температуре и атмосферном давлении аммиак представляет собой бесцветный газ с удушливым резким запахом и едким вкусом, раздражающе действующий на слизистые оболочки дыхательных путей. Среди прочих газов аммиак выделяется своей огромной растворимостью в воде: при нормальных условиях 1 мл воды способен поглотить больше литра газообразного аммиака (точнее, 1170 мл) с образованием 42,8%-ного раствора. Если рассчитать соотношение NH3 и H2O в насыщенном при нормальных условиях растворе, то получится, что одна молекула аммиака приходится на одну молекулу воды. При сильном охлаждении такого раствора (примерно до -80° C) образуютсмя кристаллы гидрата аммиака NH3·H2O Известен также гидрат состава 2NH3·H2O. 25 %-й раствор аммиака в воде называют аммиачной водой или нашатырным спиртом. Аммиак благодаря неподеленной паре электронов образует огромное количество комплексных соединений с ионами металлов - так называемых амминокомплексов или аммиакатов. В отличие от органических аминов, в этих комплексах с атомом азота всегда связаны три атома водорода. Для многих азотсодержащих веществ аммиак является хорошим растворителем. Он вступает в реакции присоединения, замещения, окисления.

Молекула NH3 имеет форму трехгранной пирамиды с атомом азота в вершине. Однако, в отличие от пирамиды, склеенной, к примеру, из бумаги, молекула NH3 с легкостью «вывертывается наизнанку», наподобие зонтика, и при комнатной температуре она проделывает такое превращение с огромной частотой - почти 24 млрд. раз в секунду! Такой процесс называется инверсией; его существование доказывается тем, что при замещении двух атомов водорода, например, на метильную и этильную группы получается только один изомер метилэтиламина. Если бы не было инверсии, существовали бы два пространственных изомера этого вещества, которые отличались бы друг от друга как предмет и его зеркальное изображение. С увеличением размера заместителей инверсия замедляется, а в случае «жестких» объемистых заместителей она становится невозможной, и тогда могут существовать оптические изомеры; роль четвертого заместителя играет неподеленная пара электронов у атома азота. Впервые такое производное аммиака синтезировал в 1944 швейцарский химик Владимир Прелог.

В твердом аммиаке каждый атом азота связан с шестью атомами водорода тремя ковалентными и тремя водородными связями. При плавлении аммиака рвутся только 26% всех водородных связей, еще 7% разрываются при нагреве жидкости до температуры кипения. И лишь выше этой температуры исчезают почти все оставшиеся между молекулами связи.

В нашей стране жидкий синтетический аммиак выпускают трех сортов. Аммиак I сорта предназначен для холодильных машин; II -- для получения азотной кислоты, удобрений; высшего сорта -- для синтеза органических соединений. Например, аммиак используется для получения синтетических волокон: нейлона и капрона. В легкой промышленности он используется при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка. В нефтехимической промышленности аммиак используют для нейтрализации кислотных отходов, а в производстве природного каучука аммиак помогает сохранить латекс в процессе его перевозки от плантации до завода. Аммиак используется также при производстве соды по методу Сольве. В сталелитейной промышленности аммиак используют для азотирования - насыщения поверхностных слоев стали азотом, что значительно увеличивает ее твердость.

Медики используют водные растворы аммиака (нашатырный спирт) в повседневной практике: ватка, смоченная в нашатырном спирте, выводит человека из обморочного состояния. Для человека аммиак в такой дозе не опасен. Тем не менее этот газ токсичен. К счастью, человек способен почувствовать запах аммиака в воздухе уже в ничтожной концентрации - 0,0005 мг/л, когда еще нет большой опасности для здоровья. При повышении концентрации в 100 раз (до 0,05 мг/л) проявляется раздражающее действие аммиака на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей, возможна даже рефлекторная остановка дыхания.

1.2 Характеристика используемого сырья производства аммиака

Образование аммиак происходит в результате соединения азота и водорода. Азот -- один из важнейших элементов, обеспечивающих жизнедеятельность организмов. Роль азота в существовании живой клетки определяется составом белка, образующегося в процессе биосинтеза на основе аминокислот. Следовательно, азот должен входить в состав главнейших продуктов питания человека и животных. Человек и животные усваивают азот лишь в составе растительных или животных белков, растения же способны синтезировать белковые вещества из минеральных соединений азота -- нитратов или аммонийных солей. Связанный азот входит в состав многих органических и неорганических соединений.

В природе минеральные соединения азота встречаются весьма ограниченно в связи с его инертностью как химического элемента. Лишь в Чили и Южной Африке имеются пригодные для использования в промышленности запасы натриевой селитры, в Индии -- калийной селитры.

Жизненно важная для развития человечества проблема -- получение соединений азота (связанного азота). В начале XX в. были разработаны три метода получения соединений азота: дуговой, цианамидный и аммиачный. Дуговой метод состоит в том, что через пламя электрической дуги продувается воздух. При температуре около 3000 °С протекает обратимая реакция N2 + О2 2NО - Q. Образующийся оксид азота (II) может быть окислен до оксида азота (IV) и переработан в азотную кислоту и другие соединения. Для получения 1 т связанного азота этим способом расходуется 60 000...70 000 кВт-ч электроэнергии.

Цианамидный метод фиксации атмосферного азота разрабатывался параллельно с дуговым. Тонко измельченный карбид кальция при температуре около 1000°С взаимодействует с азотом, образуя цианамид кальция: СаС2 + N2 CaCN2+C+Q . Расход электроэнергии для производства 1 т цианамида кальция (СаСN2) составляет 10 000...15 000 кВт-ч. Аммиачный метод связывания атмосферного азота состоит в соединении азота с водородом и получении аммиака:

N2+3H2 2NH3 + Q . Он наиболее экономичен (расход электроэнергии составляет 4000...5000 кВт-ч на 1 т аммиака), технологически легче осуществим по сравнению с другими методами связывания атмосферного азота. В общем производстве азотных соединений свыше 90 % приходится на аммиак. Водород для этой реакции получают термическим крекингом углеводородов, действием паров воды на уголь или железо, разложением спиртов парами воды или электролизом воды.

1.3 Характеристика технологии производства аммиака

В основе процесса синтеза аммиака лежит обратимая экзотермическая реакция, протекающая с уменьшением объема газа:

N2+3H2 2NH3 + Q .

В соответствии с принципом Ле-Шателье при повышении давления и уменьшении температуры равновесие этой реакции смещается в сторону образования аммиака. Для обеспечения оптимальной скорости процесса необходимы катализатор, повышенное давление, температура 400... 500 °С и определенная объемная скорость вступающих в реакцию компонентов. В промышленности используется железньй катализатор с добавками оксидов Аl2О3, К2О, СаО и SiO2.

Различают следующие промышленные системы агрегатов синтеза аммиака: низкого давления (10. ..20 МПа), среднего (20... 45 МПа) и высокого давления (60. ..100 МПа). мировой практике широко применяются системы среднего давления, так как при этом наиболее удачно решаются вопросы выделения аммиака из азотно-водородной смеси при достаточно высокой скорости процесса.

Основным агрегатом установки для производства аммиака служит колонна синтеза (рис.1.1).

Рис 1.1 Колонна синтеза аммиака с двойными противоточными теплообменными трубками

Трубчатая колонна в системе среднего давления представляет собой цилиндр 4 из хромованадиевой стали с толщиной стенок до 200 мм, диаметром 1...1,4 м и высотой около 20 м. Сверху и снизу она закрывается стальными крышками 2.

Конструктивно колонны различаются главным образом размерами корпуса и устройством внутренней насадки. В верхней части рассматриваемой колонны расположена катализаторная коробка 3, а в нижней -- теплообменник 8, обеспечивающий автотермичность процесса. Катализаторная коробка связана с теплообменником центральной трубкой 7. Корпус колонны имеет тепловую изоляцию 5. Катализатор загружается на колосниковую решетку 6. Для обеспечения равномерного распределения температуры в слой катализатора вводятся двойные трубы 1.

В настоящее время колонны для синтеза аммиака совмещаются с паровыми котлами для утилизации теплоты выходящих газов (на 1 т аммиака приходится 0,6...1 т водяного пара при давлении 1,5...2 МПа). Колонны синтеза аммиака под средним давлением имеют производительность около 150 т аммиака в сутки и работают без замены катализатора в течение четырех лет.

При синтезе аммиака под средним давлением (рис. 1.2) азотно-водородная смесь (N2:Н2=1:3) подается в колонну 1, где на катализаторе происходит синтез аммиака; из колонны выходит азотно-водородно-аммиачная газовая смесь (содержание аммиака -- 14...20 %), имеющая температуру около 200 °С. Эта смесь направляется в водяной холодильник 2, охлаждается до 35 °С и поступает в сепаратор 3. Здесь из газа выделяется до 60 % образовавшегося в колонне аммиака (при давлении 30 МПа аммиак не может сконденсироваться в холодильнике полностью). Полнее аммиак выделяется при охлаждении азотно-водородной смеси до более низких температур. Эта смесь с остатками аммиака из сепаратора 3 направляется в циркуляционный компрессор 4 и далее в фильтр 6 для отделения компрессорного масла. На входе в фильтр к оборотным газам добавляется свежая азотно-водородная смесь, сжатая до рабочего давления с помощью многоступенчатого компрессора 5. Из фильтра газовая смесь подается в систему вторичной конденсации аммиака, состоящую из конденсационной колонны 7 и испарителя жидкого аммиака 8. В конденсационной колонне газ предварительно охлаждается в расположенном в верхней части колонны теплообменнике и затем направляется в испаритель 8, где за счет испарения поступающего жидкого аммиака достигается охлаждение газа до - 5 °С и конденсация аммиака из газа до остаточного содержания в нем около 2,5 % NНз. Сконденсировавшийся аммиак выделяется в нижней части конденсационной колонны 7, являющейся сепаратором. После отделения аммиака азотно-водородная смесь охлаждает в верхней части колонны 7 поступающий в нее газ, а затем вновь направляется в колонну синтеза 1.

Рис.1.2. Схема установки для синтеза аммиака под средним давлением

В случае синтеза аммиака под более высоким давлением (45 МПа и выше) отпадает необходимость во вторичной его конденсации, так как на выходе из водяного холодильника остаточное содержание аммиака в азотно-водородной смеси незначительно.

2. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства аммиака

Обсуждение динамики трудозатрат позволило выявить два целесообразных варианта: ограниченный и неограниченный. Для определения того, какой из вариантов реализуется, по имеющимся зависимостям Тж(t) и Тп(t) необходимо построить график изменения затрат живого, прошлого и совокупного труда. На практике зависимости Тж(t) и Тп(t) получают на основании обработки статистической отчетности предприятий за определенный период и прогнозирования динамики изменения трудозатрат. Здесь Тж(t) и Тп(t) - удельные (на единицу прибыли) затраты живого и прошлого труда соответственно.

Вариант динамики трудозатрат определяется исходя из поведения кривых Тж(t), Тп(t) и Тс(t).

При развитии технологического процесса затраты живого труда всегда должны уменьшаться, так как всякое общество заинтересовано в снижении затрат именно живого труда (труда людей) при производстве продукции. Причем затраты прошлого труда могут либо возрастать, либо уменьшаться.

Формулы затрат живого и прошлого труда при производстве аммиака следующие:

; (2.1)

Tп (t) = 0,07t + 0,1

Таблица 2.1

t	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Тж	3,45	2,028	1,44	1,11	0,907	0,766	0,663	0,58	0,522	0,472	0,43	0,396	0,367	0,341	0,319
Тп	0,1	0,17	0,24	0,31	0,38	0,45	0,52	0,59	0,66	0,73	0,8	0,87	0,94	1,01	1,08
Тс	3,55	2,198	1,68	1,42	1,287	1,216	1,183	1,17	1,182	1,202	1,23	1,266	1,307	1,351	1,399

В таблице 2.1 я произвела расчеты затрат живого, прошлого и совокупного труда в зависимости от времени. На основании этой таблицы построила график динамики трудозатрат в координатах Т-t (рис. 2.1)

Рис. 2.1. Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса

Как видно из графика, происходит замещение живого труда прошлым. Это взаимозамещение целесообразно до момента времени t*=7, пока совокупные затраты уменьшаются. После t* наблюдается рост совокупных трудозатрат, что экономически невыгодно. Поэтому этот график иллюстрирует ограниченный путь развития технологического процесса производства аммиака. Теперь необходимо аналитически выявить предел накопления прошлого труда:

Тc`=Тж`+Тп` и Тс`=0; (2.3)

;

(203t+290)2=2900000

203t+290=1703 или 203t+290=-1703

203t=1413 203t=-1993

t=6,96 г. t=-9,8 t<0 не подходит по условию

Тп(t)=0,59

Предел накопления, полученный графическим и аналитическим способом, имеет одну и ту же величину.

При экономии живого труда за счет роста прошлого (ограниченный вариант динамики) процесс развития всегда имеет трудосберегающий характер.

Важно также установить, в какой степени снижаются затраты живого труда по мере роста затрат прошлого труда, т.е. определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда. Нужно сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого. Для этого необходимо исследовать характер экономии живого труда от величины прошлого труда, например, продифференцировав функцию

Тж = f (Тп) (2.4)

Tп (t) = 0,07t + 0,1

;

Так как значение модуля производной уменьшается с ростом Тп, то для данного процесса производства аммиака характерен убывающий тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

3. Уровень технологии технологического процесса производства аммиака

Путь рационалистического развития принципиально ограничен, экономической целесообразностью реализации уже с позиции снижения функциональных технологических затрат.

Воспользуемся моделью рационалистического развития технологического процесса:

(3.1)

гдe L - производительность живого труда; В - технологическая вооруженность; У - уровень технологии.

Это соотношение представляет собой математическую модель закона рационалистического развития технологического процесса и справедливо для механизированных процессов.

Все параметры в данном соотношении являются функциями затрат живого и прошлого труда. В соответствии с этим выводятся единицы измерения названных параметров.

; (3.2)

;

. (3.4)

Уровень технологии является показателем «качества» технологического процесса и определяет его производительную способность (рассчитывается как произведение производительностей живого и прошлого труда). В то же время уровень технологии показывает, на сколько эффективно использование живого и прошлого труда технологическим процессом. Так как значение У < 4,1 , то оценка состояния технологии очень низкая, что, в свою очередь, требует закрытие предприятия (замена технологии производства).

С целью упрощения определения границы рационалистического развития, которая уже найдена в главе 2, рекомендуется использовать понятие относительно уровня технологии:

(3.5)

3,225>0,899 т.е. У*>L

На этом основании можно сделать вывод, что рационалистическое развитие целесообразно.

Равенство У*=L является границей рационалистического развития.

1000= 62,93t+269,7

t=11,6 г.

Повлиять на уровень технологии и производительность труда с целью их повышения можно лишь путем изменения структурных элементов технологического процесса. Уровень технологии является функцией рабочих ходов и вспомогательных действий технологического процесса.

4. Структура технологического процесса аммиака и ее анализ

Структура технологического процесса стоится по принципу «матрешки», т.е. низшие по иерархии элементы структуры являются составной частью более высоких. Перед построением структуры необходимо выделить все имеющиеся в анализируемой технологии элементы: технологические и вспомогательные операции, технологические и вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы. Как известно технологическая операция - часть элементарного технологического процесса, характеризующаяся постоянством характера воздействия на сырье, постоянством самого сырья и используемых орудий труда.

Графически структуру технологического процесса представляют на соответствующих иерархических уровнях: технологических операций (элементами структуры являются технологические и вспомогательные операции), переходов (элементами структуры являются технологические и вспомогательные переходы) и рабочих и вспомогательных ходов (элементами являются рабочий и вспомогательный ходы). Пример графического представления структуры технологического процесса производства аммиака представлен на рис. 4.1, 4.2, 4.3. Здесь введено понятие «временные связи» с целью отображения факта либо одновременного, либо поочередного во времени выполнения технологических и вспомогательных действий.

Конечной целью исследования структуры технологического процесса является выявление его рабочих и вспомогательных действий, так как их дальнейшее совершенствование и изменение позволит неограниченно повышать производительность технологического процесса и производства в целом.

В структуре технологического процесса различают два вида связей между элементами: предметные (по предмету труда) и временные (по времени осуществления), строго говоря как таковых временных технологических связей не существует. Причины введения такого условного понятия отражены выше. В любом технологическом процессе предметные связи всегда последовательны. Технологические операции следуют строго одна за другой. аммиак производство химический комплекс

Внутри операции последовательность вспомогательных и технологических переходов также однозначна и неизменна.

В основе технологического перехода производства аммиака лежит химическое превращение исходного сырья. Вспомогательные переходы необходимые для осуществления технологического перехода связаны с подачей и отводом азотно-водородной смеси, подачей жидкого аммиака и отводом продукта- аммиака. Для реализации же рабочего хода (образование молекулы аммиака) нужно два вспомогательных хода: испарение жидкого аммиака и движение газа в испаритель.

В процессе производства аммиака рабочие и вспомогательные действия осуществляются одновременно, т.е. совмещены во времени, но разнесены в пространстве, то это процесс с непрерывным технологическим циклом.

Чтобы перейти к предложению конкретных направлений реализации того или иного пути развития технологического процесса, необходимо достаточно полно уяснить техническую сущность рабочих и вспомогательных действий, знать средства труда, предмет труда, характер воздействия орудий на предмет труда. Любое предложение требует пояснений, подтверждающих его целесообразность.

Так как предмет труда перерабатывается с помощью средств производства, то рабочие и вспомогательные элементы технологического процесса представляют собой некоторые движения исполнительных механизмов машин и устройств, т.е. оборудования. Задача развития технологии часто сопряжена с усовершенствованием технических устройств, ее реализующих. Если проблема усовершенствования вспомогательных действий решается без принципиального изменения типа воздействия на предмет труда, то совершенствование рабочих ходов требует и предполагает такое изменение.

Необходимо отметить, что мы ищем новый тип рабочих действий (рабочего хода) не на пустом месте, а в области, как правило, пока не использованных свойств предмета труда и средств труда. Дело в том, что любая технология основана на применении лишь одного, иногда нескольких, свойств предмета труда. Например, при обработке металлов резанием не используются такие свойства металлов, как электропроводность, окисляемость, пластичность и т.д. Даже простой карандаш кроме прямого функционального свойства оставлять след на бумаге может быть использован в качестве стержня, перемычки, дырокола и т.д. Поэтому предлагать новый тип рабочего хода необходимо, акцентируя внимание на не использованные свойства предмета труда.

5. Система технологических процессов и место в ней производства аммиака

5.1 Характеристика и структура системы химических процессов (комплекса)

Любой конкретно взятый технологический процесс имеет, как правило, связи с другими технологическими процессами и образует систему технологий.

Определить роль и место анализируемой технологии в функционировании системы технологических процессов - значит иметь возможность оценить качество данной технологии и всей системы, наметить направления их развития.

Любые системы, в том числе и технологические, создаются для выполнения новой функции, которую необходимо охарактеризовать.

В химико-лесном комплексе применяются следующие технологии производства: серной кислоты, аммиака или азотной кислоты, азотных удобрений (карбамида или аммиачной селитры), фосфорных удобрения (простого или двойного суперфосфата), калийных удобрений (флотационным или галлургическим методом), переработки нефти (прямая перегонка или каталитический крекинг), синтетических волокон (капрон или лавсан), производства и переработки пластмасс (полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида), каучука и резинотехнических изделий. В соответствии с технологией производства каждого комплекса выпускаются соответствующие виды продукции, без которых невозможно существование современного общества.

Влияние химической индустрии на темпы общественного производства непрерывно усиливается. Во-первых, химическая технология предлагает другим отраслям народного хозяйства множество уникальных материалов, способствующих их прогрессу (нитрид бора, искусственные алмазы, химические волокна, синтетические каучуки, электрокерамика, полупроводниковые материалы и т. д.). Во-вторых, химические наука и технология способствуют развитию других отраслей народного хозяйства за счет внедрения в них новых эффективных способов воздействия на предметы труда (гальванотехника, отбеливание тканей, биохимический синтез, обогащение руд, переработка топлив, электрохимическая обработка металлов и т. д.).

5.2 Определение направлений совершенствования химического комплекса

Эта система технологических процессов характеризуются наличием и параллельных и последовательных связей, поэтому называется комбинированной (рис. 5.1). Однако в такой системе всегда можно выделить параллельные и последовательные подсистемы, в рамках которых необходимо решать различные производственные задачи. Если стоит задача развития технологического процесса, то необходимо выделить параллельную подсистему, включающую изучаемый технологический процесс.

Если стоит задача увеличения объема выпуска продукции, то необходимо выделить последовательную подсистему, опять же включающую рассматриваемый технологический процесс (см. рис. 5.1).

Очевидно, что для увеличения объема выпуска продукции и развития самого технологического процесса необходимы различные предпосылки. Так, совершенствование технологии, как правило, сопряжено с дополнительными затратами на научные исследования, необходимостью остановки технологического процесса на реконструкцию, потерями прибыли на это время и т.д.

Систему технологических процессов так же, как и отдельный процесс, можно характеризовать показателем уровня технологии.

Для решения задач, относящихся к уровню технологических систем, следует использовать соответствующие параметры, то есть параметры в целом характеризующие технологические процессы, составляющие систему и саму систему. Ранее применяемые удельные параметры трудозатрат и производные от них параметры не отвечают этому требованию. Однако путем умножения удельных параметров L, У, В на объемное (затраченное на весь объем выпуска технологического процесса) значение живого труда Тж0 можно получить соответствующие объемные параметры Q, Ф ,Ф, где Q - объем выпуска технологическим процессом, - объемное значение уровня технологии технологического процесса, Ф - затраты прошлого труда в технологическом процессе.

где N - порядковый номер элемента в системе.

Таблица 5.2 Объёмные параметры системы технологических процессов химико-лесного комплекса

Элемент системы	Q	Ф		Тж0
1	11,9	10,33	16,56	11,04
2	10,86	3,39	35,09	12,09
3	16,04	5,52	47,34	13,14
4	21,58	5,25	88,04	14,19
5	21,52	7,23	64,05	15,25
6	26,39	11,29	61,94	16,29
7	30,51	15,81	58,78	17,34
8	12,51	1,84	80,92	18,39
9	24,49	8,55	70,04	19,44

Высчитаем объемные параметры технологического процесса по каждой технологической системе.

1.Параллельная система:

 (5.1)

где Qс - системный выпуск, Фс - затраты прошлого труда в системе.

Q7,8,9= 30,51+12,51+24,49=67,51

Ф7,8,9= 26,2

7,8,9=173,95

2.Последовательная система:

(5.2)

(5.3)

где i - номер элемента системы, i = 1,N; N - число элементов системы.

Q6(7,8,9)=2*Q6=2*26,39=52,78

Ф6(7,8,9)= 26,17+11,25=37,49

6(7,8,9)=74,305

3. Последовательная система:

Q2,3=2*Q2=2*10,86=21,72

Ф2,3=8,91

2,3=53,24

4. Параллельная система:

Q1(2,3)4,5(6,7,8,9)= 13,15+21,78+21,58+21,5+52,8=130,81

Ф1(2,3)4,5(6,7,8,9)= 10,38+8,91+5,25+7,17+37,42=69,13

1(2,3)4,5(6,7,8,9)=247,52

Для определения соответствия между уровнем технологии технологического процесса и всей системы необходимо сделать обратный переход от значения уровня технологии системы с к удельному Ус.

(5.3)

где - затраты живого труда системой технологических процессов.

(5.4)

где i - номер элемента системы, i = 1,n; n - число элементов (технологических процессов) в системе.

137,2

УC=247,52/137,2= 1,8,

Сопоставим значения уровня технологии, полученного в третьей главе, со значением, рассчитанным по (5.3).

0,83.

Только при приблизительном соответствии этих показателей система не будет сдерживать развитие технологического процесса и, наоборот, технологический процесс не создаст препятствий для увеличения уровня технологии (что и наблюдается в нашем случае).

Оценка соответствия реального состояния комбинированной технологической системы оптимальному определяется путем выяснения соответствия параллельных и последовательных подсистем указанному состоянию. Для этого необходимо рассчитать опт.с параллельных и последовательных систем и сравнить полученные значения с с соответствующих систем.

Для параллельной системы технологических процессов

(5.5)

где i - объемный уровень технологии i-го технологического процесса.

Для последовательной технологической системы

(5.6)

1. параллельная система:

7,8,9=209,87;

2. последовательная система:

6(7,8,9)=182,72;

3. последовательная система:

2,3=80;

4. параллельная система:

1(2,3)4,5(6,7,8,9)= 16,56+80+88,04+64,05+182,72= 431,37 .

Таким образом значение оптимального объемного уровня технологии, рассчитанное по (5.5) и (5.6) не соответствуют реальному значению объемного уровня технологии. Следовательно, можно сделать вывод о не соответствии реального состояния системы оптимальному.

Найдем тот дополнительный системный прирост продукции, который обеспечивается за счет оптимизации. Сравним реальный системный выпуск Qс (всей комбинированной системы) с оптимальной Qопт.с.

(5.7)

Зависимость (5.7) справедлива для последовательной и параллельной систем технологических процессов.

Qопт.с=172,68 > Qс=130,81 ДQ=32%

Следовательно, реальный выпуск системы не соответствует оптимальному выпуску.

6. Анализ перспективных направлений развития технологического процесса производства аммиака

Перспективными направлениями улучшения технико-экономических показателей процесса синтеза аммиака являются: укрупнение отдельных установок и систем в целом (использование колонн диаметром до 2 м, установок производительностью 1500...2000 т вместо 100... 150 т в сутки); совершенствование процессов конверсии метана за счет применения новых катализаторов, улучшения очистки конвертированного газа; повышение активности катализаторов, разработка низкотемпературных катализаторов синтеза аммиака; применение колонн синтеза с кипящим слоем катализатора; использование теплоты, выделяющейся в реакции синтеза аммиака для получения пара; применение трубопроводного транспорта аммиака; кооперирование азотной промышленности с производствами органического синтеза, а также с коксохимическим и металлургическим.

Удельные капиталовложения в производство аммиака зависят от способа получения водорода, а также мощности системы и производительности отдельных агрегатов.

В себестоимости аммиака, получаемого из природного газа, основные статьи расходов распределяются примерно следующим образом: сырье и материалы -- 28 %, затраты на энергию -- 36, зарплата с начислениями -- 3, амортизационные отчисления--13, цеховые расходы--10, общезаводские -- 6, внезаводские -- 4%. Таким образом, аммиачное производство относится к весьма энергоемким процессам. Значительная доля амортизационных отчислений и цеховых расходов обусловлена большими капитальными затратами на сооружение компрессорных отделений и агрегаты, работающие под высоким давлением.

Заключение

Я изучила и описала технологию производства аммиака. Дала характеристику используемого сырья и получаемой продукции.

С целью определения варианта развития технологического процесса провела анализ затрат живого и прошлого труда. Установила, что вариант развития технологического процесса - рационалистический, вид развития - трудосберегающий, тип отдачи дополнительных затрат - убывающий.

Для выявления путей и закономерностей развития технологического процесса последний разбит на составляющие его элементы (переход, ход). Определила границы рационалистического развития технологического процесса и уровень технологии.

Показала место технологии производства аммиака в структуре химико-лесного комплекса.

В процессе написания курсовой работы я пришла к следующим самостоятельным выводам:

1. Производство аммиака имеет огромное значение в жизни общества;

2. Аммиак активно используется в других производствах;

3. Улучшение процесса синтеза аммиака проходит за счет изменения

многих факторов: укрупнение отдельных установок и систем,

совершенствование процессов конверсии метана за счет применения новых катализаторов, улучшения очистки конвертированного газа; повышение активности катализаторов, разработка низкотемпературных катализаторов синтеза аммиака и т.д.

Список литературы

1. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2. /Под ред. И.В. Ченцова. Мн., 1989.

2. Кохно Н.П. Практические задания по технодинамике: Метод. рекомендации. Мн., 1993. - 36 с.

3. Кохно Н.П. Общая экономическая теория технологического развития производства: монография/Н.П. Кохно. - Мн.: БГЭУ, 2003. - 248 с.

4. Клименко В.Л. Экономика химической промышленности. Л., 1990

5. Брагинский О.В., Кричевский И.В., Щукин Е.П. Прогнозирование и планирование комплекса отраслей химической и нефтехимической промышленности. М., 1988.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru