Рис. 1.1. Технологічна схема процесу кристалізації

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 7

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Міністерство освіти і науки України

Національний університет

“Львівська політехніка”

Курсова робота

з курсу:

"Економіка та управління підприємством"

на тему:

"Розрахунок економічної ефективності і окупності витрат на впровадження заходів з автоматизації виробництва"

Виконала:

ст. гр. АТП-11м

Прийняв:

Білик М.В.

Львів 2009

Зміст

Вступ

Автоматизація рахується головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високої концентрації основних операцій суттєво поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

Автоматизація промислового виробництва неоднакова. Вона дає найбільший ефект у виробництві з масовим випуском продукції і порівняно трудомісткими технологічними процесами.

Автоматизація виробничих процесів пов’язана з впровадженням ряду автоматичних пристроїв.

Переваги автоматизованого виробництва визначаються двома категоріями: соціальною і економічною ефективністю автоматизації.

До соціальної ефективності відноситься полегшення праці робочих, поліпшення санітарно-гігієнічних умов і підвищення загальнокультурного рівня життя людини.

Полегшення праці робочих в автоматизованому виробництві забезпечується звільненням їх від безпосередньої участі у виробництві.

Поліпшення санітарно-гігієнічних умов праці працівників у виробництві, обладнаному автоматично працюючими машинами, забезпечується тим, що працівник, який спостерігає за протіканням процесу, знаходиться на визначеній відстані від робочих органів машин, переважно в окремому приміщенні. Це підвищує безпеку і покращує умови праці.

До економічної ефективності автоматизації поліпшення найважливіших економічних показників виробництва: підвищення ефективності праці, зниження собівартості продукції, підвищення рівня інтенсивності процесу і підвищення якості продукції.

Підвищення ефективності праці робітників на автоматизованих виробництвах відбувається головним чином в результаті збільшення рівня концентрації обробки, а інколи інтенсивності процесу. Найвища ефективність праці працівників досягається при повній комплексній автоматизації виробництва.

Собівартість продукції в автоматизованому виробництві звичайно знижується. Це досягається в результаті підвищення ефективності праці, скорочення тривалості виробничого циклу і зменшення виробничих площ, а також більш раціональної організації виробництва.

Якість продукції в автоматизованому виробництві може бути підвищена, що досягається більш строгим дотриманням ритму і режиму роботи машин, а також об’єктивним автоматичним контролем.

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБ`ЄКТУ

Адипінову кислоту С₆H₁₀O₄ отримують окисленням циклогексанолу (анолу) або суміші циклогексанону і циклогексанолу (анолону) 40-55%-ою азотною кислотою при температурі 75-85°С та атмосферному тиску в присутності змішаного каталізатора нітрату міді [Cu( NO₃)₂] та метаванадату амонію (NH₄ VO₃).

В результаті реакції окислення, яка проходить через ряд проміжних стадій, утворюється адипінова кислота С₆H₁₀O₄. Азотна кислота відновлюється у двоокис азоту, окис азоту та закис азоту. Реакція окислення проходить з виділенням тепла.

Основна реакція процесу:

2 С₆H₁₁OH + 6 HNO₃ 2 С₆H₁₀O₄ + 5N₂O + 2 NО₂ + 2 NО + 5 H₂O + Q

Максимальний вихід адипінової кислоти в процесі окислення циклогексанолу азотною кислотою досягається за умови низькотемпературного окислення (нижче, ніж 50 ⁰С). Проміжні продукти, що далі утворюють нижчі дикарбонові кислоти, в цих умовах отримуються лише в незначній кількості. Однак, окислення циклогексанолу до адипінової кислоти за низьких температур проходить повільно. Низькотемпературне окислення недопустиме також у випадку, якщо окисленню піддається суміш, що вміщує значну кількість циклогексанону, який практично не окислюється за низьких температур.

Швидкість реакції перетворення проміжних продуктів в адипінову кислоту зростає у разі підвищення температури і збільшення кислотності середовища, однак, за температури вище ніж 50 ⁰С окислення циклогексанолу проходить з утворенням проміжних продуктів, які далі перетворюються в нижчі дикарбонові кислоти , що знижує вихід адипінової кислоти.

Найбільший вихід адипінової кислоти з циклогексанолу може бути одержаний, коли в зоні реакції масова частка азотної кислоти складає від 40% до 50 %.

Виділення адипінової кислоти здійснюється за допомогою її кристалізації їз реагнтного розчину. Технологічна схема процесу кристалізації, що проходить у апараті з виносном холодильником, зображена на рис. 2.1.1.

Рис. 1.1. Технологічна схема процесу кристалізації

1- холодильник; 2-кристалізатор; 3-насос суспензії; 4-циркуляційний насос;

F _с , Т_с – відповідно витрата та температура суспензії; F _м , Т_м – відповідно витрата та температура маточного розчину; F _п , Т_п – відповідно витрата та температура початкового розчину; F _х , Т_х – відповідно витрата та температура холодоносія.

Реагентний розчин, що утворився в результаті реакції окислення циклогексанолу 40-55%-ою азотною кислотою, з витратою F_п та температурою Т_п поступає в кристалізатор 2, де змішується з маточним розчином. Потім ця суміш циркуляційнм насосом 4 подається в холодильник 1, в якому вона охолоджується та отримує незначне перенасичення за допомогою холодоносія. Холодоносій поступає в холодильник з витратою F_х та температурою Т_х. Далі ця перенасичена суміш повертається в кристалізатор, в якому зростають кристали за рахунок існуючого перенасичення.Частина маточного розчину знову змішується з свіжим початковим розчином і подається на охолодження, а частина з витратою F_м та температурою Т_м виводиться з апарату. Готовий кристалічний продукт неперервно відводиться з нижньої частини корпуса кристалізатора за допомогою насосу суспензії 3.

Технічні показники процесу

Технічним показником процесу кристалізації, метою якого є тільки виділення твердої речовини із розчину, є ступінь кристалізації, що виражається відношенням кількості виділеної твердої речовини до її вмісту у початковому розчині.

Якщо в результаті кристалізації повинна бути досягнена також очистка основної розчиненої речовини від супроводжуючих домішок, то показником процесу також є степінь очистки.

Показником ефективності процесу є розмір отриманих кристалів. Для забезпечення текучості та незлежуваності кристалічних речовин необхідно отримувати кристали однакового розміру, що і є метою керування. Розмір кристалів, з одного боку, визначається умовами, при яких здійснюється процес, (витрата і концентрація початкового розчину; інтенсивність охолодження розчину, яка визначається інтенсивністю перемішування; температура кристалізації; вміст домішок в розчині та інші фактори), а з іншого – властивостями розчину, що поступає на кристалізацію (ступенем насичення твердої фази – початковою концентрацією, а також температурою, наявністю домішок).

Вихідними величинами кристалізатора є розмір кристалів і їх кількість. Обидва параметри контролювати важко, тому основною вихідною величиною кристалізатора вважають температуру розчину в апараті, яку в більшості випадків стабілізують зміною подачі холодної води.

Концентрація початкового розчину і його температура зазвичай визначаються ходом попереднього технологічного процесу і впливати на ці параметри важко, тому їх значення контролюють.

Інтенсивність процесу охолодження при постійній температурі в апараті буде визначатися швидкістю проходження розчину через кристалізатор. Для підтримання її на постійному рівні стабілізують витрату розчину.

Інтенсивність перемішування розчину в кристалізаторі при використанні циркуляційного насосу з постійними характеристиками можна вважати сталою.

Температура холодної води змінюється незначно і її вплив на роботу кристалізатора незначний, тому основним фактором, що впливає на температуру розчину в апараті є витрата холодної води, і вона служить керуючою дією.

Матеріальну рівновагу кристалізатора підтримують регулюванням рівня шару кристалів в апараті шляхом зміни витрати суспензії.

Маточний розчин виводиться з апарату за рахунок вільного переливу, тому його витрата не регулюється, а лише контролюється..

Вплив перелічених факторів на ефективність процесу кристалізації враховується при виборі та розміщенні пристроїв для регулювання температури, рівня в кристалізаторі та витрати початкового розчину, виборі і обґрунтуванні систем автоматичного регулювання.

Побудова схем автоматизації процесу кристалізації зводиться до забезпечення необхідної ефективності процесу (величина, кількість та розміри отриманих кристалів). Як було сказано раніше, у кристалізаторі цю умову визначають багато факторів, але основними серед них є рівень розчину в апараті, витрата та температура початкового розчину, витрата та температура холодоносія, температура кристалізації. Така схема забезпечує необхідні показники якості перехідного процесу та достатню стійкість системи (рис. 1.2.).

Опис процесу кристалізації

Гарячий концентрований розчин адипінової кислоти неперервно поступає у припливну циркуляційну трубу і змішується з циркулюючим потоком маточного розчину. Потім ця суміш поступає на охолодження в кожухотрубний холодильник, вводиться в нижню частину корпусу кристалізатора, де висхідним потоком псевдозріджується шар кристалів, що ростуть за рахунок перенасичення розчину. Маточний розчин неперервно повертається у всмоктувальну трубу циркуляційного контуру і цикл повторюється.

В даному випадку кристалізація є однократною з повним поверненням маточного розчину у розчинник. Така технологічна схема застосовується для виділення розчиненої речовини без її очистки від домішок. Масова частка твердої фази у суспензії становить приблизно 20%.

Номінальна температура в апараті для процесу кристалізації адипінової кислоти становить 45 °С. Температура кристалізації повинна підтримуватися номінальною впродовж всього процесу за рахунок зміни витрати холодоносія (води). Згідно вимог до якості процесу кристалізації температура в апараті повинна підтримуватися в діапазоні 40-50°С. Допускаються короткочасні відхилення температури за встановлені межі, але не нижче 30°С і не вище 55°С.

Велику роль для процесу кристалізації відіграє вибір номінальних значень витрати і температури холодоносія. Їх вибирають з розрахунку на створення рівномірної і невисокої різниці температур в холодильнику для уникнення місцевих перенасичень та інкрустації поверхні теплообміну. Витрату охолоджувальної води доцільно з часом поступово збільшувати, для підтримання різниці температур розчину і води приблизно постійною (8-10 °С). Тому номінальним значенням температури охолоджуючої води є 10°С, витрати – 30 м³/год.

Для зменшення імовірності появи інкрустації охолоджуючих поверхонь та для прискорення процесу кристалізації застосовується перемішування. Також завдяки перемішуванню кристали омиваються розчином з усіх боків, що забезпечує правильність їх форми. З іншого боку, поєднання перемішування та інтенсивного охолодження розчину сприяє зародженню кристалів. Процес перемішування здійснюється за рахунок циркуляції розчину в кристалізаторі та псевдозрідження шару кристалів.

Концентрація твердої фази у вихідному розчині, його температура та наяність домішок є початковими параметрами процесу, що визначаються попереднім технологічним процесом. Їх зміни будуть приводити до порушення технологічного режиму кристалізації.

Температура початкового розчину становить 60°С, а концентрація адипінової кислоти в ньому не менше 1220 кг/м³.

Номінальне значення рівня становить 4м. Для підтримання матеріального балансу кристалізації, рівень в апараті потрібно підтримувати на заданому значенні напротязі всього процесу з точністю ± 20 см.

Велике значення для процесу має витрата початкового розчину. Від неї залежить продуктивність процесу, величина, кількість та чистота кристалів. Номінальне значення цієї витрати 50 м³/год. Витрату початкового розчину необхідно стабілізувати з точністю ±5 м³/год. Допустимі короткочасні відхилення витрати: ±10 м³/год.

Потік маточного розчину в процесі кристалізації постійно циркулює. Він у десятки раз більший за потік свіжого розчину, який поступає на кристалізацію. Тому концентрація і температура маточного розчину змінюються незначно.

2. РОЗРАХУНКИ ОСНОВНИХ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ

2.1. Розрахунок і обгрунтування витрат на здійснення заходів з автоматизації

Для розрахунку витрат на впровадження спроектованої схеми автоматизації складаємо кошторис на придбання, транспортування і монтаж контрольно-вимірювальних приладів.

Вартість монтажних робіт складається з витрат на матеріали, енергію, основну і додаткову заробітну плату і накладні витрати, які можуть становити 45 % від вартості КВПіА. Транспортні витрати становитимуть 25 % від вартості КВПіА.

Кошторис витрат на автоматизацію

2.2. Розрахунок амортизаційних відрахувань

Відрахування на амортизацію визначається за балансовою вартістю основних фондів (КВПіА), які беруть участь в автоматизації, та норм амортизації. Прилади об’єднують по типах, так як вони характеризуються загальною нормою автоматизації. Норми автоматизації беруть в довіднику.

Розрахунок річної суми амортизаційних відрахувань