Делай всё сам
Розробка відділення одержання осаду у виробництві залізохромового каталізатора СТК
РЕФЕРАТ
Звіт про виконання ДП: 60с., 3рис., 19табл., 37джерел
Ключові слова: ЗАЛІЗНИЙ КУПОРОС, КАТАЛІЗАТОР, ХРОМОВИЙ АНГІДРИД, АМОНІЙ КАРБОНАТ, РЕАКТОР, ОСАДЖЕННЯ
Мета: розробка відділення одержання осаду у виробництві залізохромового каталізатора СТК
В даному проекті розглянуто характеристику сировини та готової продукції, фізико-хімічні основи виробництва. Розглянуто технологічну схему виробництва каталізатора СТК. Розраховано матеріальні, теплові баланси процесу утворення осаду та обєм реактора-осаджувача. Розроблено заходи по ресурсозбереженню, охорони навколишнього середовища та охорони праці. Наведено економічну оцінку проектних рішень.
РЕФЕРАТ
Отчет о выполнении ДП: 60с., 3рис. , 19табл. , 37источников
Ключевые слова: ЖЕЛЕЗНЫЙ КУПОРОС, КАТАЛИЗАТОР, ХРОМОВЫЙ АНГИДРИД, АММОНИЙ КАРБОНАТ, РЕАКТОР, ОСАЖДЕНИЕ
Цель: разработка отделения получения осадка в производстве железохромового катализатора СТК
В данном проекте рассмотрена характеристика сырья и готовой продукции, физико-химические основы производства. Рассмотрена технологическая схема производства катализатора СТК. Рассчитано материальные, тепловые балансы процесса образования осадка и объём реактора-осадителя. Разработаны мероприятия по ресурсосбережению, по охране окружающей среды и охраны труда. Приведена экономическая оценка проектных решений.
ЗМІСТ
Вступ
.Характеристика сировини, готової продукції та вимоги до них
.1Характеристика сировини
.2 Характеристика готової продукції та вимоги до них
. Короткий аналітичний огляд літературних джерел з обґрунтуванням методу виробництва
.1 Сучасні дослідження в області виробництва каталізаторів парової конверсії СО
.2 Вирішення проблеми сірки в технології залізохромового каталізатора
. Фізико-хімічні основи виробництва
. Технологічна схема виробництва
. Матеріальний і теплові баланси
.1 Розрахунок витрат сировини на 1 т каталізатора
.2 Матеріальний розрахунок за стадіями приготування каталізатора
.3 Тепловий розрахунок реактора
.3.1 Прихід тепла
.3.2 Витрати тепла
. Розрахунок реактора
. Контроль і конструкційні роботи основного апарата
. Конструкція, експлуатація, пуск і зупинка основного апарата
. Ресурсозбереження та навколишнє середовище
. Техніко-економічне обґрунтування
.1 Розрахунок потреби і вартості в сировині та матеріалах
.2 Визначення витрат і вартість енергоресурсів
.3 Розрахунок амортизаційних відрахувань
.4 Організаційний план
.5 Розрахунок річного фонду оплати праці керівників, спеціалістів та службовців
.6 Розрахунок витрат по утриманню та експлуатації
.7 Розрахунок загальновиробничих витрат
.8 Калькулювання собівартості продукції
. Охорона праці
.1 Загальна характеристика умов ведення технологічного процесу
.2 Промислова санітарія
.3 Пожежна безпека
Висновки
Список літературних джерел
залізохромовий каталізатор конверсія сірка
ВСТУП
Одним із завдань, які стоять перед хімічною промисловістю України є розробка, проектування і будівництво економічно вигідних процесів отримання хімічних продуктів і напівпродуктів.
Особливо інтенсивний розвиток однієї із найбільш потужних галузей азотної - обумовлено в основному всезростаючим попитом на азотні добрива, різноманітні солі, для виробництва вибухових речовин, барвників і таке інше.
У всіх індустріально розвинутих країнах світу азотна промисловість, на сьогоднішній день, являється однією із провідних галузей, яка поступово розвивається. Світове виробництво водню складає десь 30·106 т/рік, 55 % якого йде на отримання синтетичного аміаку, якого потужність виробництва в світі зросла від 120 млн. т у 1985 році до 180 млн. т у 1999 році. Такий розвиток азотної промисловості диктується, необхідністю задоволення швидко зростаючого населення земної кулі, продуктами сільського господарства. Без мінеральних добрив, особливо і в першу чергу - азотних, неможливо вирішити інтенсифікацію сільського господарства.
Виробництву азотних добрив і їх основи - аміаку, в Україні завжди приділялась першочергова увага. Економічність промислового способу виробництва водню обумовлюється використанням доступної та дешевої сировини, можливістю її переробки з високим виходом продукту належної якості та без шкідливих викидів в навколишнє середовище. Основні агрегати отримання синтетичного аміаку мають потужність 1360 т/добу. Сировинною базою для його виробництва служить природний газ. На сьогоднішній день виробництво синтетичного аміаку базується на використанні водню, котрий отримується із природного газу шляхом каталітичної конверсії його різноманітними окислювачами (водяна пара, кисень повітря, діоксином вуглецю), або їх сумішами в трубчастих пічках з послідуючим окисленням
Моно оксиду вуглецю водяною парою. Остання стадія в промислових умовах здійснюється в дві ступені: спочатку на середньо температурному оксидному залізохромовому каталізаторі (СТК), потім на низькотемпературному оксидному цинк-алюмо-мідному, або цинк-хром-мідному (НТК). Ці стадії відносяться до одних із основних в переробці природного газу в водень. В даній роботі поставлене завдання: розробити технологію залізохромового каталізатора.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИРОВИНИ, ГОТОВОЇ ПРОДУКЦІЇ ТА ВИМОГИ ДО НИХ
.1 Характеристика сировини
Залізний купорос представляє собою кристали зеленувато-блакитного кольору. Застосовується в хімічній промисловості, кольорової металургії, енергетиці, як компонент електроліту в гальванотехніці, консервант деревини, фунгіцид, в отриманні пігментів, як відновник. Залізний купорос є сировиною для отримання феррону та феррі-гіпсу (суміш гідратів оксидів заліза та гіпсу з наповнювачем). Цей матеріал придатний для теплової ізоляції хімічної апаратури.
Хімічна формула: Fe2SO4 · nH2O
Хромовий ангідрид - парамагнітні, червоні (з фіолетовим відтінком) кристали або луска. При нагріванні перетворюється в червоний пар. Добре розчинний в воді, розкладається при температурі вище 190 °C. Хромовий ангідрид отруйна субстанція, є сильним окислювачем.
Хромовий ангідрид використовується в машинобудівній, металургійній, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості. Використовується ангідрид хромовий у процесі нанесення твердого хромового покриття на вироби з сталі, міді, латуні тощо.
Хімічна формула: CrO3
Карбонат амонію - безбарвна кристалічна речовина. Добре розчиняється у воді, легко розкладається при нагріванні. Вуглекислий амоній не повинен стикатися з повітрям, оскільки вмить вступає в реакцію і перетворюється на двовуглекислий амоній, який не можна використовувати в кулінарії. Вживання амонію виключає вживання соди. Амоній дуже гігроскопічний, зберігають його в герметичній скляній темній тарі або в бляшаних банках з щільно прилеглою кришкою.
Хімічна формула: (NH4)2CO3
.2 Характеристика готової продукції та вимоги до них
Реакція конверсії оксиду вуглецю(??) без каталізатора при температурі до 873 К практично не відбувається. Залежно від температури роботи розрізняють каталізатори середньотемпературні - СТК і низькотемпературні - НТК.
Тривалий час для конверсії СО використовували каталізатор на основі Fe2O3. Потім він був удосконалений за рахунок уведення в нього оксиду хрому, який перешкоджав росту кристалів Fe2O3, що дозволило підвищити строк служби каталізатора до трьох і більше років. Технічні характеристики середньо-температурних каталізаторів наведено в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Технічні характеристики каталізаторів СТК
ПоказникСТК-СМТСТК-СМФСТК-1СТК-СФЗовнішній виглядТаблеткиТаблеткиЕкструдатиЕкструдатиРозмір, мм9×6 або 6×59×6 або 6×5Ø 5 або 7Ø 5 або 7Насипна щільність, кг/дм3 ? 1,4 ?1,3 ?1,3 ?1,3Механічна міцність при роздавлюванні, МПа ?2,5 ?2,0 ?2,0 ?2,0Вміст, %: Fe2O3 Cr2O3 CuO SО3 ?83,0 ?7,5 ?2,0 ?0,05 ?83,0 ?7,5 ?2,0 ?0,05 ?88,0 ?7,0 - ?0,05 ?83,0 ?7,5 - ?0,05Активність за константою швидкості реакції, см3/(г·с): при Т=623 К Т=573 К ?1,8 ?0,45 ?1,5 ?1,2 ?1,3
Активною фазою залізохромових каталізаторів є тетраоксид тризаліза Fe3O4 (магнетит), який утворюється в процесі відновлення каталізатора. У каталізаторі з'являється твердий розчин Fe3O4 · Cr2O3 шпінельного типу: відбувається заміщення іонів Fe3+ в кристалічній решітці Fe3O4 іонами Cr3+.Оксид хрому розглядається як стабілізатор активного компонента. Надлишок оксиду хрому у вільній фазі знижує активність каталізатора (це можливо, якщо оксиду хрому в каталізаторі буде більш ніж (10-15) %). Процес відновлення каталізатора супроводжується виділенням тепла згідно з реакцією:
Fe2O3 + H2 ? 2Fe3O4 + H2O + 9,6 кДж/моль;(1.1)
3Fe2O3 + CO ? 2 Fe3O4 + CO2 + 50,9 кДж/моль.(1.2)
За відсутності водяної пари або при її недостатності може відбуватися пере відновлення каталізатора з утворенням металічного заліза:
O4+4H2 ? 3Fe+4H2O-150 кДж/моль;(1.3)
Fe3O4+4CO ? 3Fe+4CO2+14,7 кДж/моль,(1.4)
Яке є каталізатором дуже екзотермічної реакції метанування:
+3H2 ? CH4+H2O+206,4 кДж/моль.(1.5)
Щоб запобігти пере відновленню каталізатора газ повинен містити не менше 15% водяної пари. Така кількість водяної пари гарантує, що каталізатор не відновиться до заліза.
Якщо співвідношення "пара:СО" менше 1, на залізо хромовому каталізаторі, особливо під тиском, перебігає небажана реакція Будуара:
2CO ? CO2+C+172,5 кДж/моль.(1.6)
Вуглець, який при цьому утворюється, відкладається на поверхні каталізатора, що призводить до швидкого зниження його активності. Цей процес має назву завуглецьовування каталізатора (блокування), і його можна ліквідувати шляхом продування через розігрітий каталізатор повітря.
Температура в шарі каталізатора не повинна перевищувати 803 К, оскільки при більш високих температурах відбувається спікання каталізатора і зниження його активності.
При відновленні каталізатора з нього виділяється сірководень. Більша частина сірки, яка міститься в каталізаторі, зв'язана у FeSO4, який реагує з водяною парою та воднем:
+4H2?FeS+4H2O (1.7)
FeS+4H2O ? Fe3O4+H2- 75 кДж/моль.(1.8)
У середньотемпературних залізохромових промислових каталізаторах міститься в середньому 0,3% сірки. У процесі відновлення каталізатора ця сірка повністю виділяється в газ, і її кількості достатньо, щоб у подальшому відбулося отруєння низькотемпературного каталізатора. Тому після відновлення залізохромового каталізатора до того, як подавати газ на низькотемпературний каталізатор, сірка має бути видалена з каталізатора, тобто проведено його знесірчення. Ця стадія є самостійною операцією. Знесірчення проходить тим швидше, чим вищі температура, співвідношення "пара:газ" і об'ємна швидкість. Найефективнішим фактором є збільшення співвідношення "пара:газ". З великою швидкістю процес перебігає при 673 К і співвідношення "пара:газ"?3. У цьому випадку у великотоннажних агрегатах синтезу аміаку знесірчення можна провести за 1-1,5 доби. Але в дійсності це не завжди можливо зробити. Температуру, як правило, установлюють на рівні 613-653 К, а співвідношення "пара:газ" становить 1,4-1,5, у такому разі процес відновлення завершується за 2-2,5доби.
На Сєвєродонецькому ТОВ «Кларіант Україна» виробляється каталізатор марки СТК, який містить близько 0,05 % сірки.
Що стосується фізико-хімічних властивостей залізохромових каталізаторів, то їх пориста структура відрізняється, головним чином, об'ємом пор залежно від способу їх приготування, а ця величина впливає на насипну масу. Чим вища пористість, тим нижча насипна маса і, таким чином, менші витрати каталізатора на завантаження реактора. Відновлені каталізатори в процесі промислової експлуатації дуже мало змінюють пористість.
2. КОРОТКИЙ АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ З ОБҐРУНТУВАННЯМ МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА
.1 Сучасні дослідження в області виробництва каталізаторів парової конверсії СО
В даний час різними вченими проводяться дослідницькі роботи, спрямовані на удосконалення технології приготування залізохромових каталізаторів та отримання каталізаторів нового покоління.
Аналіз процесу конверсії СО в технологічних схемах виробництва аміаку і дослідження, що діють, дають підстави вважати, що для стадії середньотемпературної конверсії оксиду вуглецю (??) перспективними є каталізатори на основі феритів, приготовані по методу механохімічного синтезу. Встановлено, що індивідуальні ферити в цілому мають хорошу каталітичну активність, проте на них синтезується значна кількість побічних речовин. У зв'язку з цим були розроблені фізико - хімічні основи приготування каталізатора на основі феритів кальцію і мідь, промоутована лужними металами і лантаноїдами. Показано, що введення калія сприяє збільшенню активності каталізатора, а добавка церію - селективності.
Значний інтерес представляє запропонований спосіб здобуття железохромового каталізатора шляхом осадження композиції, що містить двовалентне і тривалентне залізо спільно з промотірующимі добавками. Вміст Fe2+ і Fe3+ у вихідному розчині береться в такому співвідношенні, щоб катазаторная маса після прожарення мала склад, відповідний Fe3O4. В разі використання як сировина двовалентного заліза, в ході процесу осадження його частково окислюють до трьохвалентного. Технічний результат полягає в тому, що відпадає необхідність у стадії відновлення каталізатора перед його використанням, що позитивно позначається на міцності і активності отримуваного каталізатора.
В даний час кафедрою охорони праці і довкілля Української державної академії залізничного транспорту (м. Харків) спільно з ПАТ НТЦ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот» і Національним технічним університетом «Харківський політехнічний інститут» проводяться дослідження по розробці каталізатора середньотемпературної конверсії оксиду вуглецю (??) на базі залізного купоросу, який є відходом виробництва титанових білил. При виконанні робіт були визначені оптимальні параметри процесу приготування каталізатора і відпрацьована технологія, яка дозволяє отримати каталізатор з технічними характеристиками, відповідними вимогам технічних умов. Каталізатор готується шляхом спільного осадження багатокомпонентної системи сульфатів заліза, міді і хрому карбонатом натрію. Для підвищення активності в каталізаторну масу вводиться промотуюча добавка у вигляді сульфату калія. Приготована дослідна партія каталізатора проходить напівпромислові випробування на базі ПАТ НТЦ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот».
Кафедрою хімічної технології неорганічних речовин, каталізу і екології Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» проводяться дослідження направлені на поліпшення самої технології здобуття залізохромового каталізатора, а також його технічних характеристик. Запропоновано здобуття каталізатора шляхом спільного осадження вихідних солей заліза, хрому і міді при використанні як сировина хлориду заліза (???). Для скорочення матеріальних витрат розглядається можливість проведення відновлення каталізатора не в конверторі робочою парогазової сумішшю, а за рахунок введення відповідного відновника в каталізаторну масу перед її формуванням.
Таким чином, маючи багатолітню історію розвитку, питання удосконалення існуючих способів здобуття середньотемпературних каталізаторів парової конверсії Із залишається актуальним і до теперішнього часу. Це говорить про широке використання даних каталізаторів і необхідності постійного підвищення їх якості, що диктується сучасними умовами промислового виробництва, економіки і екології.
.2 Вирішення проблеми сірки в технології залізохромового каталізатора
Більшість промислових залізохромових каталізаторів, що випускаються промисловістю, мають в своєму складі невеликі домішки сірки. Сірка потрапляє в залізохромові каталізатори з сировини, використовуваної для їх приготування, і залишається там в сульфатній формі. В період пуску і перші дні роботи каталізатора сульфатна сірка піддається гідруванню в результаті взаємодії з компонентами конвертованої парогазової суміші з утворенням сірководню:
FeSO4+4H2=FeS+4H2O(2.1)+H2O=FeO+H2S(2.2)
З моменту початку випуску залізохромових каталізаторів і по сьогоднішній день залишаються актуальними дослідження по зменшенню вмісту сірки в каталізаторах і скороченню тривалості їх знесірчення.
Так раніше співробітниками ГІАП спільно з кафедрою технології неорганічних речовин Харківського політехнічного інституту і Сєвєродонецьким ВО «Азот» був запропонований спосіб запобігання виділенню з каталізатора сірки за рахунок введення добавок основного характеру зокрема калія.
У Івановському хіміко - технологічному інституті був розроблений залізосвинцовий каталізатор, що не містить сірчистих з'єднань і що володіє підвищеною активністю. Як сировина використовували нітрат заліза. Не дивлячись на досягнуті позитивні результати, каталізатор не був упроваджений в промисловість по двох причинах. По-перше, не було узгодження про заміну хромвмістівної оксидної добавки на оксид свинцю, хоча обидва промотори відносяться до одного класу токсичності, а, по-друге, виникала необхідність переорієнтації каталізаторного виробництва на випуск каталізатора за новою технологією з повною заміною вихідної сировини.
Співробітниками ТОВ «Кларіант Україна» (м. Сєвєродонецьк ) запропоновано спосіб отримання залізохромового каталізатора з добавками Ca, Mg, Ba. Встановлено, що введення цих речовин зрушує процес виділення сірки в область більш високих температур, ніж температури ведення процесу конверсії. Таким чином, в Україні сьогодні випускаються залізохромові каталізатори марок СТК-СФ, СТК-СМФ, СТК-СМТ, непотребуючі знесірчення.
3. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ВИРОБНИЦТВА
Середньотемпературна конверсія карбон (??) оксиду водяним паром є складовою частиною процесу одержання водню - основного компоненту синтез-газу для виробництва амоніаку. Вона протікає згідно реакції (1):
CO+H2O=H2+CO2+41 кДж (1)
Для зниження температури перебігу вказаної реакції, а також підвищити її швидкість в промислових умовах даний процес здійснюється на оксидному каталізаторі СТК, в області температур 603-723 К. Це забезпечує досить високу інтенсивність процесу за неповному перетворенні СО, яке обумовлено станом рівноваги. Після першої ступені одержують конвертований газ із залишковою концентрацією СО приблизно (2,0-3,0) %об..
На разі в промисловості використовується контакти на основі оксидів феруму (???), хрому (???) та купруму (??), які добре зарекомендували себе за досить довгий час роботи.
Активною фазою всіх вказаних каталізаторів відносно реакції конверсії карбон (??) оксиду водяною парою є магнетит - Fe3O4. До первісного складу товарного каталізатора входить ?-Fe2O3 - кристалічний оксид феруму ромбоедричної структури. Для перетворення ?-Fe2O3 в активний магнетит каталізатор відновлюють газовою сумішшю, яка містить СО, H2, CO2 і водяну пару. Процес проводять за температури не вище 773 К і атмосферним тиском за наступними реакціями (2) і (3):
3 Fe2O3+ H2=2Fe3O4+H2O+9,6 кДж,(2)
Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+50,6 кДж.(3)
Хром (???) оксид, який входить до складу даного каталізатора, відіграє роль текстурного промотора, який збільшує термостійкість каталізатора. На стадії нагрівання каталізатора в процесі його відновлення з'являється Fe3O4 за реакціями(2) і (3), який зв'язує Cr2O3 в шпінель. А той магнетит, що залишився, утворює зі шпінеллю твердий розчин типу Fe3O4· Cr2O3, в результаті того, що обидва компонента мають одну і ту ж кубічну кристалічну ґратку. Порівняння активності чистої фази Fe3O4 і твердого розчину показує, що їх каталітичні властивості приблизно однакові. Також використовують деякі активуючі добавки до каталізатора, які підвищують його активність. Вони змінюють хімічний склад каталізатора і, тим самим, прискорюють цільову реакцію.
У теперішній час спеціалісти в області каталізу вже визначилися з найбільш оптимальним складом каталізатора СТК. І вітчизняні, і закордонні промислові каталізатори СТК містять, у перерахунку на оксиди,(80-90) %мас. ферум (???) оксиду і (7-10) %мас. хром (???) оксиду, а також іноді (1,5-2,5) %мас. купрум (??) оксиду як промотора, що підвищує активність.
Зараз існують два способи отримання такого каталізатора.
Перший, так зване роздільне осадження, базується на отриманні з розчинів солей нерозчинних у воді сполук феруму та купруму (залежно від марки каталізатора) у вигляді гідроксидів, карбонатів і гідроксокарбонатів з наступним їхнім термічним розкладанням. Далі отримані оксиди змішуються з хромовою кислотою.
Другий - це спосіб сумісного осадження (співосадження) всіх компонентів каталізатора. Для цього розчини вихідних речовин феруму спочатку змішують із необхідною кількістю добавок, що промотують, і сполук хрому, а потім осаджують карбонатами або гідроксидами лужних чи амонійних солей. Технологія сумісного осадження дозволяє одержати каталітичну систему, у якій взаємодія компонентів є значно більш глибокою, ніж в процесі їх механічного змішування. Одержаний за таким способом каталізатор має підвищену термічну стійкість і активність, що з успіхом доведено на практиці. Як сировину для одержання каталізатора СТК, у більшості випадків, використовують сульфати феруму (???) та купруму (??), а також хром (V?) оксид, які осаджують за допомогою карбонатів або гідроксидів натрію чи амонію.
4. ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА
Виробництво середньотемпературного залізохромового каталізатора (СТК) складається з наступних стадій: приготування початкових розчинів; одержання оксидного заліза; приготування каталізатора.
Попередньо приготовані розчини FeSO4 та (NH4)2CO3 відповідно із реакторів-розчинників(рис. 3) подаються в реактор-осаджувач, де протікає реакція(1) утворення FeCO3:
(NH4)2CO3+ FeSO4=FeCO3+(NH4)2SO4 (1)
Реактор-осаджувач має устрій для перемішування розчинів за допомогою азоту та змійовик для підігрівання реакційної суміші парою. Одержана суспензія FeCO3 надходить у згущувач, де відбувається часткове відділення пульпи розчину. Зі згущувача пульпа подається на вакуум-фільтр для фільтрування. Відфільтрований FeCO3 надходить у сушильний барабан, де за рахунок тепла топкових газів розкладається з утворенням FeO та CO2 за реакцією (2):
?FeO+CO2 (2)
У сушильному барабані відбувається часткове окислення FeO до Fe2O3 киснем, що є у топковому газі:
FeO+0,5O2? Fe2O3 (3)
Сухі FeCO3 та FeO із сушильного барабану надходять у прожарювальну піч, де FeCO3 розкладається повністю за реакцією (4):
FeCO3+0,5O2= Fe2O3+2 CO2 (4)
Оксид заліза з прожарювальної печі подається на охолоджування, а потім - у змішувач, куди з реактора-розчинника додають певну кількість розчину хромової кислоти. Після цього масу пропускають через шнековий прес, потім сушать і прожарюють. При прожарюванні хромова кислота розкладається за реакцією (5) й утворюється структурна решітка залізохромового каталізатора:
Fe2O3+2H2CrO4=Fe2O3·Cr2O3+2H2O+1,5O2 (5)
Після прожарювання каталізатор охолоджують, роздрібнюють, просівають і пакують.
5. МАТЕРІАЛЬНИЙ І ТЕПЛОВІ БАЛАНСИ
.1 Розрахунок витрат сировини на 1 т каталізатора
Задаємо склад готового каталізатора, (% мас): Fe2O3 - 88,5 ; Cr2O3 - 7,5; - 0,4; домішки :? (CaO+MgO) - 3,6.
Тоді в 1 т каталізатора буде вміщуватися: Fe2O3 - 885 кг ; Cr2O3 - 75 кг;
SO3 - 4 кг ; ? (CaO+MgO+SiO2) - 36 кг.
)Оскільки для одержання Fe2O3 застосовується сульфат заліза, гідратований сім`ю молекулами води (FeSО4?7H2O), і при взаємодії розчину сульфату заліза з карбонатом амонію утворюється осад карбонату заліза, котрий при подальшому прожарюванні переходить в оксид заліза, розрахуємо кількість FeCO3, необхідну для одержання 885 кг Fe2O3 за реакцією (4):
GFe2O3 =кг,
де116- молекулярна маса FeCO3, кг;
-вміст Fe2O3 у готовому каталізаторі, кг;
- молекулярна маса Fe2O3, кг.
= кг,
де152-молекулярна маса FeSO4, кг;
-кількість карбонату заліза, кг;
- молекулярна маса FeCO3, кг.
Оскільки початковою сировиною для одержання FeCO3 є FeSo4?7H2O, то його потрібно:?7H2O= кг,
де1681-кількість FeSO4, кг;
- молекулярна маса FeSO4?7H2O, кг;
- молекулярна маса FeSO4, кг.
= кг.
)Розрахунок кількості карбонату амонію, необхідного для осадження заліза за реакцією(3.1)
(NH4)2CO3= кг,
)оскільки для одержання Cr2O3 застосовується 99,8 %- ний хромовий ангідрид CrO3 проведемо розрахунок його потреби для одержання 75 кг Cr2O3 у готовому каталізаторі згідно з реакцією
2CrO3+2H2O=2H2CrO4 (5.1)
H2CrO4 Cr2O3+2H2O+1,5O2 (5.2)
Підсумкова реакція:
CrO3 Cr2O3+1,5O2 (5.3)
GCrO3= кг,
де100-молекулярна маса CrO3, кг;
- молекулярна маса FeSO4, кг;
-вміст Cr2 O3 в готовому каталізаторі, кг.
Тоді необхідна кількість 99,8 %- ного CrO3 становить:
кг.
Таким чином, теоретичні видаткові коефіцієнти сировини на 1 т каталізатора,без урахування втрат будуть такі(кг) : FeSО4?7H2O -3074; CrO3 -99; (NH4)2CO3 -1062.
.2 Матеріальний розрахунок за стадіями приготування каталізатора
)Розчинення сульфату заліза. Кількість FeSО4, яка міститься в 3074 кг FeSО4?7H2O:
= кг.
Тоді кількість кристалізованої води становитиме
-1680,75=1393,25 кг
З 1680,75 кг FeSО4 одержимо 20 %- ного розчину
кг
Води для приготування такої кількості 20 %- ного розчину FeSО4 необхідно
,75-3074=5329,75 кг.
Згідно з практичним даним, при фільтрації 20 %- ного розчину FeSО4 втрати його на 1 т каталізатора становлять 186 кг, і потім поповнюються каталізаторним дріб`язком. Виходячи з цього, кількість відфільтрованого FeSО4
,75-186=8217,75 кг.
)Розчинення карбамату амонію. У виробництві каталізатора для осадження FeCO3 з FeSО4 застосовується 13%- ний розчин (NH4)2CO3 . Тоді кількість такого розчину,яка одержується з 1462 кг (NH4)2CO3 :
(NH4)2CO3=кг.
При цьому води буде потрібно :
-1462=9784 кг
Виходячи з практичних даних,приймаємо, що втрати при розчиненні (NH4)2CO3 становлять 10 кг на 1 т каталізатора. Тоді кількість (NH4)2CO3 зменшується до 11236 кг.
)Осадження заліза у вигляді карбонату. Визначимо кількість суспензії, яка утворюється при осадженні 20 %- ного розчину FeSО4 13 %- ним розчином (NH4)2CO3 :
сусп=8217,75+11236=19453,75 кг
)Згущення одержаної пульпи. Визначимо кількість FeCO3 , якщо відомо, що вона становить 25% від усієї кількості суспензії:
=кг
Проясненого розчину внаслідок згущення одержується:
,75-4863,4=14590,35 кг
)Первинна фільтрація. Після фільтрування відділяється 60% пастоподібної FeCO3 ,що становить:
кг
Для промивки практично використовується 3000 кг води, тоді на фільтрування подається пульпи
,4+3000=7863,4 кг
При цьому маточного розчину буде:
,4-2026,4=5837 кг
) Репульпація пасти. Визначимо кількість 15,6% суспензії FeCO3, яка одержується з 2026,4 кг 60%- ної пасти:
=кг
Води у цьому випадку буде:
,8-2026,4=5767,4 кг
) Вторинне фільтрування. Визначимо кількість пасти, якщо відомо, що в суспензії її міститься 61,5%:
= кг
) Сушка карбонату заліза. Задаємося вихідними параметрами: початкова вологість пасти(W1)-22%; кінцева вологість пасти (W2)-0,5%. Тоді кількість FeCO3 після сушильного барабана становитиме:
,96? кг
Кількість води, вилученої в результаті сушки:
,96-1549,8=427,16 кг
) Прожарювання карбонату заліза. Визначимо кількість Fe2O3 у барабані згідно з реакціями (2-4)
O3=кг,
де160-молекулярна маса Fe2O3, кг;
-молекулярна маса FeCO3, кг.
Кількість технічної (87%) Fe2O3 становить
,8 ? =929,856 кг
)Розчинення хромового ангідриду. Визначимо кількість розчину хромової кислоти концентрацією 300г/л, яка утворюється при розчиненні 110кг хромового ангідриду:
CrO4 =кг
У цій кількості розчину міститься води
-110=257 кг
)Змішування та формування каталі заторної маси. Загальна кількість каталі заторної маси (кг) : 929,856- Fe2O3; 367- H2CrO4; 40- каталізаторний дріб`язок. Усього-1336,856 кг.
)Пров`ялення каталізаторної маси. При натуральній усушці, виходячи з практичних даних, кількість вилученої води становить 7 кг. Тоді кількість формованої каталі заторної маси буде
,856-7=1329,856 кг
)Прожарювання формованої каталі заторної маси. Визначимо кількість готового залізохромового каталізатора, яка одержується з 1329,856 кг каталі заторної маси, за реакцією(5), що протікає при прожарюванні в печі:
кат=кг,
де312- молекулярна маса Fe2O3·Cr2O3, кг;
- молекулярна маса Fe2O3+2H2CrO4, кг.
Для прожарювання 1329,856 кг каталізатора вживається 152 кг паливного газу, який має такий склад (%об.): H2-68,0; CH4-6,0; N2-22,0; ,0.
Тоді кількість кисню, необхідна для створення окислювального середовища при прожарюванні каталізаторної маси, згідно з реакцією становить:
== 1203,6 м3,
де16-молекулярна маса 1/2 O2, кг;
-молекулярна маса Fe2O3+2H2CrO4, кг;
,4- об`єм 1кмоль газу при н. у., м3.
Прийнявши, що повітря містить 21% O2 та 79% N2, визначимо кількість азоту:
=4527,8 м3
Загальна кількість повітря буде:
,8+1203,6=5731,4 м3
) Дробіння, просіювання та затарювання каталізатора. При роздрібленні втрати становлять 7 кг на 1 т каталізатора, такі ж втрати приймаємо і при затарюванні, 77 кг йде з каталізаторним дріб`язком. Тоді кількість готового залізо-хромового каталізатора(СТК) буде:
,8-(7+7+77)= 950,8 кг.
.3 Тепловий розрахунок реактора
Якщо прийняти продуктивність реактора 7 т/добу, то на осадження надходить:
==2396,8 кг/год ,(NH4)2CO3==3277,2 кг/год.
З розрахунку матеріального балансу відомо, що в реакторі утворюється 4863,4 кг пульпи FeCO3 та 14590,35 кг проясненого розчину (NH4)2SO4. Тоді при продуктивності реактора 7 т/добу кількість пульпи FeCO3, яка утворилася в реакторі==1418,5 кг/год ,
а кількість розчину (NH4)SO4:
G(NH4)2SO4==4255,5 кг/год.
5.3.1 Прихід тепла
)З розчином FeSO4:=2396,8·1,104·75=198455,04 кДж/год ,
де 1,104 - середня теплоємність розчину FeSO4, кДж/(кг·град);
- температура розчину, ?С.
)З розчином (NH4)2CO3:
= 3277,2·3,112·35=357952,624 кДж/год ,
де 3,112 - середня теплоємність розчину (NH4)2CO3, кДж/(кг·град).
)З гріючою парою:=X·i ,
де Х - кількість граючої пари, кг;
і = 2750 - ентальпія пари при температурі Т = 416 К і тиску Р=0,4 МПа, кДж/кг.
отже,=2750·Х,
тоді прихід тепла
прих= Q1+ Q2+ Q3=198455,04+356952,6+2750·Х=555407,6+2750Х
.3.2 Витрати тепла
)Витрати з розчином (пульпою) FeCO3:'=1418,5·65·0,798=73577,6 кДж/год.
)З розчином (NH4)2SO4:
'=4255,5·3,09·65=854717,18 кДж/год.
)Втрати тепла в навколишнє середовище приймаємо 5,11% від Q приходу:
'= 0,0511·(198455,04+356952,6+2750·Х)=28381,3+140,5Х
Тоді загальні витрати теплавитр=956676,08+140,5·Х,прих= Qвитр,
,6+2750·Х=956676,08+140,5·Х,
,5·Х=401268,48
Звідки Х=153,8 кг/год.
Складаємо тепловий баланс реактора (табл. 5.3)
Таблиця 5.3 - Тепловий баланс реактора
Прихід теплаВитрати теплаНайменування статті103 кДжНайменування статті103 кДж1.З розчином FeSO4, Q1 2.З розчином (NH4)2CO3, Q2 3.З граючою парою,Q3 Разом198,0 358,0 423,0 979,01.З розчином FeCO3, Q1' 2.З розчином (NH4)2SO4, Q2' 3.Втрати тепла, Q3' Разом74,0 855,0 50,0 979,0
6. РОЗРАХУНОК РЕАКТОРА
Згідно з практичними даними для більш повного осадження FeCO3 приймаємо такі початкові показники:
Кількість 20% - ного розчину FeSO4,
що подається в реактор G1, м3/т 6,53Кількість 13% - ного розчину (NH4)2CO3,
що подається в реактор G2, м3/т 11,3
Коефіцієнт заповнювання апарата ? 0,8
Термін перебування реакційної суміші в
Реакторі ?1, год 0,4
Термін підготовки реакційної суміші до
Осадження ?2, год 0,6
Продуктивність реактора G, т/добу 7,0
Об' єм реактора знаходимо за рівнянням:
V ===6,5 м3
Приймаємо, що V = 7 м3.
7. КОНТРОЛЬ І КОНСТРУКЦІЙНІ РОБОТИ ОСНОВНОГО АПАРАТА
Система управління та контроль призначена для здійснення пуску реактора, регулювання рівня нейтронної потужності реактора, компенсації вигорання, отруєння і температурних ефектів, стабілізації поля енерговиділення в реакторі контролю рівня потужності і швидкості її зміни, положення органів регулювання реактивності в активній зоні, а також несправностей в системі для вироблення інформації про функціонування в системі сигналізації та реєстрації аварійного захисту в аварійних ситуаціях від автоматичного зниження потужності до безпечних рівнів, до повного вимкнення реактора і підтримки зупиненого і розхолодженого реактора в підкритичному стані.
Система управління забезпечує контроль і реєстрацію початкових розчинів , контроль періоду зміни отримання оксидного заліза,приготування каталізатора.
За допомогою системи контролю реалізується кілька видів автоматичних захистів:
) БАЗ - швидка аварійна захист, здійснює швидке заглушення реактора;
) АЗ-5 - аварійний захист, що забезпечує заглушення реактора введенням розчинів з верхніх відрізків труби на повний хід за час не більш 7 с; всі інші розчини вводяться в зону так само, як в режимі БАЗ;
) АЗ-2 - аварійний захист, що здійснюється зниженням загальної потужності реактора з аварійної швидкістю 2% Nном/c до рівня 50% Nном включеним автоматичним регулятором спільно з подаються рас творами перекомпенсації, при цьому зменшення уставки від 100 до 50% Nном забезпечується за (25 +2,5) с;
) АЗ-1-аварійний захист, аналогічна АЗ-2, але зі зниженням потужності до рівня 60% Nном , при цьому зменшення уставки від 100 до 60 Nном забезпечується за (20 +2,0) с;
) ЛАЗ - аварійний захист, що здійснюється зниженням загальної потужності реактора включеним автоматичним регулятором з робочою швидкістю 1 Nном /c і введенням почергово двох суспензій ЛАЗ з робочою швидкістю 0,4 м/с в район, де зафіксовано локальне перевищення потужності до зникнення сигналу ЛАЗ.
Крім автоматичних аварійних захистів в системі контролю передбачений режим регульованого зниження потужності реактора з аварійної швидкістю при натисканні кнопки швидкого зниження потужності на пульті оператора, при віджатою кнопці зниження потужності припиняється.
8. КОНСТРУКЦІЯ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ, ПУСК І ЗУПИНКА ОСНОВНОГО АПАРАТА
Щоб забезпечити тривалу стійку роботу залізохромових каталізаторів, необхідно правильно їх транспортувати, зберігати, завантажувати в конвертор і відновлювати, а також дотримуватись технологічного регламенту при експлуатації, не допускати потрапляння на каталізатор шкідливих домішок.
Залізохромові каталізатори дуже стійкі при їх експлуатації протягом
-5років. Норма їх витрати становить 0,05-0,06 кг/т NH3. Основною причиною їх перевантаження є зниження механічної міцності та здрібнювання каталізатора, що приводить до значного зростання опору його шару. Для забезпечення стійкої роботи залізохромового каталізатора необхідно виключити можливість потрапляння на нього таких домішок, як фосфор, кремній, бор; концентрація в газі сажі та пилу не повинна бути більшою 1мг/м3, солевміст у водяній парі й конденсаті має становити не більш як 2,5 мг/л, а вміст кремнію і хлору - 0,1 мг/л.
Широке застосування каталітичного синтезу обумовлює виробництво великої кількості каталізаторів, що розрізняються як за хімічним складом, так і методом приготування. Доцільність застосування того чи іншого каталізатора та методу її отримання визначається техніко-економічними показниками процесу, в якому він застосовується. Для досягнення задовільних результатів каталізатор повинен мати поруч властивостей, що забезпечують рентабельність його використання. Експлуатаційні характеристики каталізатора формуються на підставі вимог, серед яких головними можна вважати наступні:
)висока активність і селективність;
)оптимальна величина і доступність поверхні активного компонента;
)стійкість до дії отрут і високих температур;
)необхідна міцність;
)оптимальні гідродинамічні характеристики;
)невисока вартість.
Активність і селективність каталізатора визначається в першу чергу його хімічним і фазовим складом. Разом з тим фазовий склад залежить не тільки від природи і кількості дозволених інгредієнтів, але в значній мірі визначається способом приготування. Внаслідок цього для однакових процесів хімічної технології застосовують різні за складом каталізатори, які можуть відрізнятися і методом приготування.
Технології контактних мас крім іншого враховують вартість сировини і використовуваного апаратурного оформлення, легкість хімічних перетворень вихідних речовин в каталітично активний компонент, можливість знешкодження або утилізації стоків і газових викидів.
Особливе місце метод приготування займає в формуванні пористої структури контактних мас. При цьому на характеристики пористої структури твердого тіла можуть впливати різні технологічні стадії і режими термообробки.
9. РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ
В процесі роботи активність каталізатора знижується за рахунок отруєння сірчистими з'єднаннями. За рахунок конденсації вологи на поверхні каталізатора відбувається зниження механічної міцності, яке супроводиться руйнуванням каталізатора і збільшенням гідравлічного опору реактора.
Відпрацьовані каталізатори направляють на тимчасові склади, які є джерелами забруднення довкілля. Ці каталізатори прирівнюються до низькосортних руд і у міру накопичення вирушають на переробку металургійним підприємствам. Така переробка економічно недоцільна, оскільки пов'язана із значними транспортними витратами і веде до погіршення техніко-економічних показників металургійного підприємства із-за непристосованості технології до переробки нетрадиційної сировини.
Відпрацьований каталізатор СО містить коштовні компоненти (Fe, Cr), тому доцільно виділяти ці метали у вигляді розчинів їх солей, а надалі - застосовувати отримані розчини у виробництві свіжого каталізатора.
Приготований зразок каталізатора середньотемпературної конверсії оксиду вуглецю СТК шляхом змішування отриманого високодисперсного активного оксиду заліза з каталітично активними компонентами. Проведені стадії формування, сушки і прожарювання зразка. При цьому вивчений вплив концентрації активних компонентів, що вводяться, умов формування, температури прожарювання і інших чинників, що визначають властивості каталізатора.
По каталітичній активності отриманий зразок наближається до товарного каталізатора СТК, а по механічній міцності перевершує його. Проводиться робота, спрямована на підвищення активності отриманого каталізатора.
На основі отриманого активного Fe2O3приготовані зразки каталізатора для очищення газів виробництва азотної кислоти, що відходять, від закису азоту. Вивчений вплив режиму сушки і прожарювання на активність і витривалість характеристики каталізатора. Проведені лабораторні і пілотні випробування приготованих зразків. Результати випробувань свідчать про можливість використання продукту переробки відпрацьованого каталізатора СТК в якості компонента для отримання каталізатора очищення газів, що відходять, від закису азоту.
Досліджена можливість отримання з продукту переробки відпрацьованого каталізатора СТК каталітично активного носія шляхом формування з введенням різних пороутворюючих добавок. В результаті, на відміну від інертного носія, отриманий каталітично активний носій з високорозвиненою пористістю і високою механічною міцністю, який може бути використаний при приготуванні нанесених каталізаторів.
10. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ
Для агрегатів безперервної дії розрахунок потужності в загальному вигляді визначається по формулі:
М = А × П ×Фєф , (10.1)
де М - потужність цеху;
А - кількість однотипного обладнання на ведучій ділянці;
П - максимальна потужність обладнання в годину;
Фєф - ефективний фонд часу роботи одиниці обладнання.
М = 1·0,383·7785=2982 т/рік
Ефективний фонд часу роботи одиниці обладнання розраховується по формулі:
Фэф= Д·С·Г·ДО1·ДО2 - Р·С·Г , (10.2)
деД- число робочих днів у році;
С- тривалість робочої зміни;
Г- кількість змін на добу;
ДО1- коефіцієнт зупинки на ремонт;
ДО2 -коефіцієнт зупинки на переналадку;
Р - тривалість капремонту у днях.
Фэф=365·3·8·0,98·0,96-17·3·8=7785 год/рік
10.1 Розрахунок потреби і вартості в сировині та матеріалах
При проектуванні цеху по виробництву продукту неорганічної хімії необхідно визначити річну потребу в сировині і реактивах. Початковими даними для такого розрахунку являються питомі норми витрат сировини і реактивів і річна виробнича програма. Питомі норми витрат хімікатів визначаються за даними технологічної частини проекту.
Таблиця 10.1 - Розрахунок річної потреби в сировині і матеріалах
Найменування споживчої сировиниПитома норма витрат, т/тОбсяг виробництва, тРічна потреба, тЗалізний купорос1,729825069,40Карбонат амонію1,083220,56Хромовий ангідрид0,1298,2ВСЬОГОРК = 2,888588,16
На підставі розрахованої потреби в матеріальних ресурсах визначається їх вартість, яка в подальшому використовується при розрахунку собівартості продукції.
Таблиця 10.2 - Вартість сировини і матеріалів
Найменування матеріалівЦіна грн./тВитрати, кг.Вартість, грн.на 1 т продуктуна річну програмуна 1 т продуктуна річну програмуЗалізний купорос1961,75069,40333,20993602,40Карбонат амонію8401,083220,56907,202705270,40Хромовий ангидрид23400,1298,2234697788РАЗОМ 1474,404396660,80
10.2 Визначення витрат і вартість енергоресурсів
Витрати електроенергії визначаються по сумарній потужності двигунів, кількості годин їх роботи з урахуванням коефіцієнтів завантаження, одночасності і збитків.
Таблиця 10.3 - Витрати електроенергії
Найменування обладнанняКількість одиниць, шт.Потужність кВтКількість годин роботи, год.Споживча потужність кВт, год.сушарка173,27785569862змішувач38577851985175шнек123,47780182052насос211,87782183655,2транспортер142,57770330225ВСЬОГО8235,9 3250969,2
Потреба в пару, воді та інших видах енергоресурсів установлюється на підставі теплових балансів в технологічній частині проекту. В випадку відсутності таких даних їх приймають на рівні діючого підприємства або по довідникам. Вартість паливно-енергетичних засобів установлюють добутком річних витрат і цін. Ціни на енергоресурси приймаються на рівні діючих на підприємстві.
Таблиця 10.4 - Зведена таблиця витрат і вартості енергоресурсів
Вид енергіїОдиниця вимірюванняЦіна за одиницю, грнВитратиСума, грнна рікна 1 тна рікна 1тЕлектроенергіякВт*год0,63250969,21090,21950585,84654,12Вода охолодж.м30,9553676,001835962,9212,06Повітря1000м36017325,425,81439140,10348,6РАЗОМ 2425688,861014,78
10.3 Розрахунок амортизаційних відрахувань
Амортизаційні відрахування для групи визначаються таким чином.
А = С× (10.3)
де С - балансова вартість будов, споруд, передаточних упорядкувань, грн.
Назд- норма амортизаційних відрахувань для цієї групи основних фондів, %.
Таблиця 10.5 - Кошторисна вартість обладнання
Найменування обладнанняКількість одиницьЦіна за одиницю, грнМонтаж 30%Сума відрахувань, грнсушарка125620076860333060змішувач36587059283256893реактор112430037290161590піч118564055692241332шнек1354001062046020транспортер28954053724232804випарка1456870137061593931збірник62584046512201552РАЗОМ16 2067182Силові машини 7-8% 165374,56Неурах. обл. 10% 206718,2Транспортування 5% 103359,10Монтаж 20% 413436,4Спец. роботи 8% 165374,56ВСЬОГО 3121444,82
Аобл = 3121444,82·0,15= 468216,73 грн.
10.4 Організаційний план
Річний фонд оплати праці складається із фонду основної заробітної платні і фонду додаткової оплати праці. Фонд основної заробітної платні робітника залежить від результатів його праці і визначається тарифними ставками, установленими розцінками, посадовими окладами, а також надбавками і доплатами у розмірах установлених законодавством.
Чисельність виробничих робочих визначається, виходячи із норм виробки на 1 робочого або із норм обслуговування обладнання при повному забезпеченні робочими усіх робочих місць. Склад і кількість керуючих робітників, спеціалістів і службовців підприємства розраховується на підставі вибраної організаційної структури і штатним розкладом.
Таблиця 10.7 - Розрахунок чисельності робітників
Найменування професіїЧисельн. робітників у змінуКількість змін за добуЯвочна чисельністьКоеф. переходуОблікова чисельністьосновні робітники апаратчик 3391,4613оператор2361,469сушарник1331,464апаратчик1331,464ВСЬОГО7321 30допоміжні робітники слюсар1331,474електромонтер1331,474механік1331,474слюсар-ремонтник2361,479РАЗОМ5315 22
Склад і кількість керуючих робітників, спеціалістів і службовців підприємства розраховуються на підставі вибраної організаційної структури та штатним розкладом. Баланс роботи одного робітника приведено в таблиці 10.8.
Таблиця 10.8 - Баланс робочого часу одного робітника
ПоказникРобітникиосновнідопоміжніКалендарний фонд часу, дні365365Неробочі дні, всього в тому числі: свята вихідні Номінальний фонд робочого часу невиходи на роботу, дні: основні та додаткові відпуски відпустка учням відпустка по вагітності й пологами по хворобі виконання державних обовязків Корисний фонд робочого часу, дні Середня тривалість робочого дня, год. Корисний фонд робочого часу в рік, год. Коефіцієнт переходу 12 98 7785 27 - - 10 3 228 8 1776 1,46 12 98 7785 27 - - 10 - 234 8 1768 1,47
Для переходу від явочної кількості працюючих до облікового знаходимо коефіцієнт переходу:
Кпер= Фоб/(Феф·С) (10.4)
де Фоб- фонд часу роботи основного обладнання,
С- кількість змін дорівнює 3,
Феф- ефективний фонд часу для основних працюючих1776 час, а
для допоміжних працюючих 1768 час.
Кпер.осн.= 7785/1776·3=1,46
Кпер.доп.= 7785/1768·3=1,47
Розрахунок річного фонду оплати праці основних і допоміжних робочих виробляють роздільно по формі таблиці 10.9
.5 Розрахунок річного фонду оплати праці керівників, спеціалістів та службовців
Основою розрахунку указаних категорій працюючих являються штатні оклади, які установлюються на рівні діючих підприємств або на основі єдиної тарифної сітки для робочих і службовці по загальним (крізним) професіям.
Таблиця 10.10 - Розрахунок ГФОТ керівників і спеціалістів
Категорії працюючихЧисельність, чол.Оклад в місяць, грн.Кількість місяців Основний фонд заробітної платні, грн.Додаткова оплата праці, грн.(45%)Річний фонд оплати праці, грн.Начальнік цеху1420012504002268073080Зам. Нач.цеху1380012456002052066120Начальник зміни332001211520051840167040змінний майстер328001210080045360146160Ст. Майстер1240012288001296041760Енергетик1280012336001512048720Інжеер-технік1260012312001404045240Технолог1256012307201382444544Бухгалтер1189012226801020632886Економіст1256012307201382444544Табельщік1165212198248920,828744,8Норміровщік117501221000945030450Комірник114501217400783025230Лаборант3186012669603013297092Прибиральник3120012432001944062640Водій115601218720842427144ВСЬОГО24 676824304570,8981394,8
10.6 Розрахунок витрат по утриманню та експлуатації
Витрати розраховуються в формі таблиці 10.11.
Таблиця 10.11- Кошторис витрат по утриманню та експлуатації обладнання
Найменування статейВеличина витрат, грн.Примітка1. Витрати на оплату праці:1.1. Основна заробітна платня допоміжних робочих577293,72Див. табл.1.2. Відрахування на соціальне страхування.219256,037,98% від зарплати2. Матеріальні витрати 2.1. Витрати на проведення поточного ремонту обладнання312144,4810% від вартості обладнання2.2. Витрати на технічне обслуговування31214,41-2% від вартості облад.3. Амортизація обладнання468216,72 4. Інші неураховані витрати80406,285% від урахованих витратРазом 1688531,81
.7 Розрахунок загальновиробничих витрат
Загальновиробничі витрати розраховуються у вигляді таблиці 10.12
Таблиця 10.12 - Кошторис загальновиробничих витрат
Найменування статейВеличина витрат, грн.Примітка1. Витрати на оплату праці1.1. Основна заробітна платня керівників, спеціалістів, службовців, МОП.6768241.2. Відрахування на соціальне страхування257057,7537,98% від РФОП керівників, службовців2.1 Витрати на проведення поточного ремонту цехових будов і споруджень559339,25-7% від вартості будов, споруджень, 2.2. Витрати по утриманню будов і споруджень 223735,682% від вартості будов і споруджень, 2.3 витрати на забезпечення технічної безпеки та охорони164826,1620 % від озп осн. раб.3. Амортизація цехових будов і споруджень1118678,44. Витрати на винахідництво і раціоналізацію77934,435% від озп всіх працюючих5. Інші не ураховані витрати116542,783-5% від урахованих витрат Разом3194938,40
.8 Калькулювання собівартості продукції
Калькуляція собівартості складається на основі всіх попереджуючих розрахунків являється підсумковим документом по поточним витратам виробництва. Вона складається по формі таблиці 10.13.
Таблиця 10.13 - Калькуляція собівартості продукту
Найменування статей витратВитрати, грн.Приміткана одинцюна річний випуск12341. Матеріальні витрати Див. табл.залізний купорос333,20993602,40карбонат амонію907,202705270,40хромовий ангидрид234697788Разом з відрахуванням відходів по ст.11474,404396660,802. Енерговитрати Див. табл.Електроенергія654,121950585,84Вода охолодж.12,0635962,92Повітря348,6439140,10Разом по ст.21014,782425688,863. Оплата праці 3.1. Основна заробітна платня основних виробничих робочих276,37824130,78Див. табл.3.2. Відрахування на соціальне страхування104,96313004,8737,98 % від озпРазом по ст.3381,331137135,654. Витрати по утриманню і експлуатації обладнання566,241688531,81Див. табл.5. Загальногвиробничі витрати1071,413194938,40Див. табл.6. Загалбногосподарчі витрати42,49126694,421,5% от 2-5Всього виробнича собівартість4550,6512969649,947. Позавиробничі витрати91,01259392,990,2-2% от 1-6Разом повна собівартість4641,6613229042,94Таблиця 10.6 Кошторисна вартість будівництва будинків
Найменування будівельОбсяг м3Вартість будівельних робіт, грн.Вартість санітарно-будівельних робітРазом загальна вартість санітарно-технічних робіт, грн.Повна кошторисна вартість будівлі будинків, грн.опалення і вентиляція, 5% водопровід і каналізація, 10%Освітлення, 5%інші роботи, 6%за 1м3загальна вартість, грн.Цех 225603808572800428640857280428640514368,02228928,0010801728,0Побутові прими -щення120520624003120, 00624031203744,0016224,0078624Амін. корпус32076024320012160,002432012160,014592,063232,00306432,00Всього 230838411186784,0
Абуд = 11186784·0,1 = 1118678,4 грн.
Таблиця 10.9 Розрахунок річного фонду оплати праці основних і допоміжних робочих
Найменування професіїСписочна кількість робочихТарифний розряд Тарифна ставка, грн/год.Ефективний фонд часу одного робочого год/рікФонд зарплати по тарифу, грн.Доплати і надбавки, грн. (30%)Фонд основної зарплати, грн.Додаткова оплата праці, грн. (20%)Річний фонд оплати праці, грн.12345678910Основні робочі апаратчик 13610,451776241269,6072380,88313650,4862730,10376380,58оператор959,851776157442,4047232,72204675,1240935,02245610,14сушарник449,34177666351,3619905,4186256,7717251,35103508,12апаратчик438,90177663225,6018967,6882193,2816438,6698631,94ВСЬОГО30 686775,65137355,13824130,78Допоміжні робітники слюсар459,85176869659,2020897,7690556,9618111,39108668,35електромонтер449,34176866052,4819815,7485868,2217173,64103041,87механік459,85176869659,2020897,7690556,9618111,39108668,35слюсар-ремонтник9610,351768164689,2049406,76214095,9642819,19256915,15ВСЬОГО22 481078,1096215,62577293,72
. ОХОРОНА ПРАЦІ
.1 Загальна характеристика умов ведення технологічного процессу
Охорона праці - це система правових актів соціально-економічних, лікувально-профілактичних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних заходів та засобів, що забезпечують збереження життя, здоров' я та працездатності в процесі праці.
Хімічне виробництво відносять до галузі, яка становить велику небезпеку для здоров' я людини та навколишнього середовища, та як використовується шкідливі речовини.
Хімічні підприємства часто є вибухо - та пожежонебезпечними, технологічні процеси протікають при високому тиску і температурі, речовини і попутні продукти, що надходять в робочу зону можуть бути шкідливими. Тому необхідно виконувати аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів при здійсненні технологічних операцій.
В проекті передбачені заходи, що забезпечують безпечні умови праці при виробництві залізо-хромового каталізатора конверсії моно оксиду вуглецю.
Аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів, присутніх в процесі виробництва залізо-хромового каталізатора, наведено в таблиці 11.1.
Таблиця 11.1- Перелік шкідливих небезпечних факторів та їх джерела
Небезпечний (шкідливий) виробничий фактор ГОСТ 12.0.003-74*[1]Нормативно- технічний документ, що регламентує вимоги небезпекиДжерело виникненняХарактер дії фактора на організм людиниНормативна величина і значення12345Висока електрична Напруга, 380ВПУЕ-87 [2] ГОСТ 12.1.030-81* [3]Щит керування, реактор, фільтрОказує термічну, електролітичну, біологічну та механічну діюПороговий відчутний змінний 0,6-1,6 мА Постійний 5-7 мА Пороговий, що не відпускає змінний 10-15 мА Постійний 50-80 мА Фібриляцій ний змінний 100 мА Постійний 300 мАШкідливі речовини (FeO, Fe2O3, CrO3, Cr2O3 та ін.)ГОСТ 12.1.007-76* [4] ГОСТ 12.1.005-88 [5]Реактор- Розчинник, Реактор- Осаджувач, Змішувач, згущувачДив.табл..6.2ГДК, мг/м3 (9див.табл. 6.2)ВібраціяДСТУ ГОСТ 12.1.012:2008 [6] ДСН 3.3.6.039-99 [20]насосиВібраційна хвороба, діє на ЦНСВіброшвидкість м/с; Віброприскорення м/с2, або їх рівні LA, Lv, дБ Lv=92 дБШумГОСТ 12.1.003-83* [8] ДСН 3.3.6.037-99 [7]насосиОказує психологічну, фізіологічну дію, знижує Гостроту слуху, Шумова хворобаРівень звукового Тиску, Lp, дБ Рівень шуму, LA, дБ LA=80 дБАВибухо- та пожежонебезпека (CrO3, H2CrO4 та ін..)ГОСТ 12.1.004-91* [9] ГОСТ 12.1.044-89* [10] ДСТУ 2272:2006[2]Змішувач, реактор, сушильний барабан, прожарювальна пічНебезпечні фактори пожежі та вибухуДив.табл..6.3Несприятливий мікроклімат (підвищена температура поверхні матеріалів, надлишок теплового випромінювання)ГОСТ 12.1.005-88 [5] ДСН 3.3.6.042-99 [11]Реактор, сушильний барабан, прожарювальна пічВикликає порушення терморегуляції Організму, тепловий удар, судорожна хворобаПрипустима та оптимальна температура, ?С; Відносна вологість,%; Швидкість руху повітря,м/с (див. табл6.4)
Токсикологічна характеристика сировини та матеріалів наведена в таблиці 11.2
Таблиця 11.2 - Характеристика речовини та матеріалів
МатеріалКлас небезпеки ГОСТ 12.1.007-76*[4]ПДК у повітрі робочої зони, мг/м3 ГОСТ 12.1.005-88[5]Характер дії речовини на організм людини [19]Перша медична допомога та заходи безпеки [19]12345FeO44Володіє загальною Токсикологічною дією, подразнює дихальні шляхи, при тривалій дії викладається в легенях і викликає сидероз. Можливі також бронхіти, Початкова елефіземаРеспіратори ШБ-1 «Пелюстка» та ін.., захисні семітичні окуляри, спецодяг для захисту шкіри, використання вентиляціїFe2O344Менш отруйний, але діє на харчовий канал і може викликати рвоту. Володіє токсичною подразнюючою дією. Викликає «червоний сидероз»Респіратори «Пелюстка» та ін.., захисні герметичні окуляри, спецодягFeCO344Викликає «чорний сидероз», володіє токсичною подразнюючоюРеспіратори «Пелюстка» та ін.., захисні герметичні окуляри, спецодягдією, може викликати бронхіти, початкову елефіземуH2CrO410,01При підвищених концентраціях викликає отруєння з подразненням глибоких дихальних шляхів, віддишка, важке диханняРеспіратори «Пелюстка» та ін.., ізолюючі протигази, резинові рукавиці, спецодягCrO310,01Подразнює шкіру, слизові дихальні шляхи. Володіє токсичною дією І подразнює печінку, нирки, шлунок, серцеРеспіратори «Пелюстка» «астра-2», ізолюючі Протигази, Резинові рукавиці, спецодягCr2O321Подразнює шкіру, слизові дихальні шляхи. Володіє токсичною дією і подразнює печінку, нирки, шлунок,серцеРеспіратори «Пелюстка» «астра-2», ізолюючі Протигази, резинові рукавиці, спецодяг(NH4)2CO3420Подразнення слизових дихальних шляхів, задухаФільтруючий протигаз, шланговий протигаз, захисні окуляри, спецодяг,свіже повітря
Відносно пожеже - і вибухонебезпечних властивостей хромати, CrO3, Cr2O3 є сильними окислювачами і визивають самозаймання інших речовин.
Згідно з НАПБ Б-03-002-2007[12] приміщення цеху виробництва залізо-хромового каталізатору по вибухопожежній і пожежній небезпеці відносяться до категорії Г, так як обертаються матеріали в нагрітому стані.
Згідно з ДБН В.1.1-7-02[13] ступінь вогнестійкості приміщення ???. У відповідності з ПУЕ-87[2] по ступені небезпеки поразки людей електричним струмом, приміщення цеху класифікується як особливо небезпечне, тому що хімічно активне середовище руйнує ізоляцію струму відомих частин електрообладнання, клас зон згідно НПАОП 40.1-1.32-01 [14] - П-??, П-??а.
Виробництво залізо-хромового каталізатору згідно з ДНАОП 0.03-3.01-71 [15] відносяться до ? класу по санітарній класифікації виробництв.
.2 Промислова санітарія
Згідно з вимогами ГОСТ 12.1.005-88[5] та ДСН 3.3.6.042-99[11] з урахування категорії робіт по енергозатратам і періодам року вибираємо доступні параметри мікроклімату, які наведені в табл..11.3
Таблиця 11.3 - Допустимі і оптимальні параметри метеорологічних умов
Категорії робіт за енерго- затратамиПеріод рокуОпт. t,?СДопустима t, ?С на постійних робочих місцяхОпт. відносна вологість,%Допус- тима віднос на воло гість,%,не більшеОпт. швидкість руху повітря,м/с Допустима швидкість руху повітря,м/сВерхня межаНижня межаСередньої важкості ??а Середньої важкості ??ахолод ний теплий18-20 21-2323 2717 1840-60 40-6075 65(при 26?С)0,2 0,30,3 0,2- 0,4
Щоб нормалізувати параметри мікроклімату в проекті передбачені наступні заходи:
)згідно з СНіП 2.04.05-91* [16] використовувати вентиляцію та опалення в холодний період року;
)механізація процесів завантаження та розвантаження матеріалу та готової продукції;
)герметизація обладнання (вакуум-фільтр, змішувач);
)теплоізоляція обладнання (сушильний барабан, прожарювальна піч);
)автоматизація процесу.
В приміщенні цеху по виробництву залізохромового каталізатору використовують комбіноване освітлення (через світлові прорізи, аераційні фонарі).
Згідно з ДБН В-2-5-28-2006 [17] всі зорові роботи, що виконуються, відносяться до ?V розряду.
Нормоване середнє значення коефіцієнту природної освітленості для ?V розряду зорових робіт згідно з ДБН В-2-5-28-2006 [17] складає eн=4%.
Цех розміщений в ?V поясі світлового клімату, тому нормоване значення КПО визначається за формулою:
=eH ·mN,
де m - коефіцієнт світлового клімату, дорівнює 0,9 (вікна на північ);- номер групи забезпеченості природним світломн - нормоване значення КПО в залежності від розряду зорових робіт і виду освітлення.
КПО для ?V поясу світлового клімату дорівнює:
=4·0,9=3,6%
У вечірній час використовується штучне комбіноване освітлення.
Нормоване мінімальне значення освітленості для ?V розряду зорових робіт згідно з ДБН В-2-5-28-2006 [17] складає Еmin=200 лк для загального і Еmin=400 лк для комбінованого (під розряд). Передбачено в якості джерел світла у цеху дугові ртутні лампи типу ДРЛ 250 при Н>6м, тип світильника ГсРМ 250.
.3 Пожежна безпека
Можливі причини пожежі: порушення процесу герметичності обладнання, правил пожежної безпеки, несправність обладнання, коротке замикання, CrO3 сильний окислювач (визиває самозаймання багатьох речовин та ін..)
Пожежна безпека забезпечується згідно ГОСТ 12.1.004-91*[9], ДСТУ 2272:2006[21] системами попередження пожежі, протипожежного захисту, організаційно-технічними заходами.
Заходи системи протипожежного захисту: існування заходів сповіщення про пожежу (електрична пожежна сигналізація, телефонний зв'язок та ін..); використання заходів пожежогасіння (зовнішній водопровід; внутрішній водопровід); автоматичні засоби пожежогасіння - спринклерні; первісні засоби пожежогасіння.
Первісні засоби пожежогасіння наведені в табл…11.4
Таблиця 11.4-Первісні засоби пожежогасіння
ПриміщенняПлоща,м2Первісні засоби (найменування, тип)Кількість (штук)Вогнегасящий ефектВиробничі приміщення, які належать до категорії Г600-800Вуглекислотні вогнегасники ручні ВВК-5 Повітряно-пінні ВПП-101 1Розбавлення, охолодження
ВИСНОВКИ
В ході роботи розглянута технологія залізохромового каталізатора для конверсії монооксиду вуглецю на основі залізного купоросу.
Проаналізовані фізико-хімічні основи процесу конверсії СО водяною парою. Розглянуті середньотемпературні каталізатори процесу конверсії СО водяною парою і їх відновлення, характеристика сировини та продукту, розраховано матеріальний баланс по стадіям. Розглянуто питання з охорони праці та економічної доцільності даного виробництва.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1а Закон України «Про охорону праці».-К.22.11.02
ГОСТ 12.0.003-74*ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - Введен 01.01.76
Правила устройства электроустановок. ПУ7-87-М: энергоатомиздат, 1987
ГОСТ 12.1.030-81* ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. - Введен 01.01.82
ГОСТ 12.1.007-76*ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общин требования безопасности. - Введен 01.01.78
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санітарно - гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Введен 01.01.89
ДСТУ ГОСТ 12.1.012:2008 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования .-Діє з 01.01.2009
ДСН 3.3.6.037-99. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку.-К, 1999
ГОСТ 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.- Введен 01.07.89
ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ. Пожарная безопасность . Общие требования .-Введен 01.07.95
ГОСТ 12.1.044-89* ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.- Введен 01.01.91
ДСН 3.3.6.042-99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень. - К,2000
НАПБ Б.03.002-2007. Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою.-Діє з 03.12.2007
ДБН В.1.1-7-2002. Пожежна безпека об'єктів будівництва.-Діє з 01.01.2003
НПАОП 40.1-1.32-01. Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. Діє з 01.01.02
ДНАОП 0.03-3.01-71. Санітарні норми проектування промислових підприємств. - Діє з 01.01.72
СНиП 2.04.05-91*. У. Отопление, вентиляция и кондиционирование.- М: стройиздат, 1992
ДБН В.2.5-28-2006. Природне і штучне освітлення.-К.: Мінбуд, 2006
Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности.- М: Химия, 1976
ДСН 3.3.6.039-99. Санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації. - К, 1999
ДСТУ 2272: 2006. ССБП. Пожежна безпека. Терміни та визначення основних понять. Діє з 01.01.2007
Методы расчётов по технологии связанного азота / Под ред. В.И. Атрощенко. -Киев, Вища школа, 1978.-312с.
Каталитические и массообменные процессы под давлением в технологии неорганических веществ / Под ред. А.Я.Лобойко. -Харьков: Основа, 1993.-216с.
Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии,-М.:Госиздат, 1970.
Бесков С.Д. Технологические расчёты.-М.: Высшая школа, 1966.
Дж Перри. Справочник инженера-химика.-Ленинград.-М.: Химия, 1969.-639 с.
Технологія зв'язаного азоту: Підручник / Л.Л. Товажнянський, О.Я. Лобойко та ін..; За ред.. О.Я. Лобойка.-Харків: НТУ «ХПІ», 2007.-с.50-59.
Общая химическая технология . Под ред. И.П. Мухленова. Учебник для химико-технологических специальностей вузов. - М.: Высшая школа.;
Б. В. Некрасов. Основы общей химии, т. 3,. - М.: Химия, 1970.;
Фурмер И.Э., Зайцев В.Н. Общая химическая технология. - М., Высшая школа, 1978. - 264с.;
31 Кузнецов В.И. Общая химия. Тенденция развития. - М., Высшая школа,1989. - 288 с.;
Поллер З. Химия на пути в третье тысячелетие. - М.: Мир, 1982, - 400 с.;
И.П. Мухленов и др. Технология катализаторов. Л: Химия, 1989 - 324с.;
Д.В. Сокольский, В.А. Друзь. Введение в теорию гетерогенного катализа. - М., Высшая школа, 1981 - 915с.;
В.В. Коробочкин, Е.А. Ханова. Технология катализаторов. Часть I. Методы приготовления катализаторов. Учебное пособие. - Томск, из-во ТПУ, 2008. - 50 с.;
36 Амелин А.Г. Технология серной кислоты. - М., Химия, 1983. - 360 с.
Общая химическая технология.Фурмер И.Э., Зайцев В.Н. - М.: Высшая школа, 1978
Просмотров: 18181
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Розробка відділення одержання осаду у виробництві залізохромового каталізатора СТК