Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Караваев М.М. Промышленный синтез метанола

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.75 Mб
Скачать

шений. Переход к созданию материально-технической базы ком­ мунизма обусловило возникновение массового движения за ком­ мунистическое отношение к труду, за новые формы отношений между людьми, основанные на товарищеокой взаимопомощи и нор­ мах коммунистической морали, повышение общеобразовательного, технического и культурного уровня трудящихся.

Основными принципами организации соревнования являются гласность, достижение высоких показателей в производственной деятельности, распространение передового опыта среди всех ра­ ботников, подтягивание отстающих до уровня передовиков, вскры­ тие резервов роста производства с тем, чтобы добиться общего подъема экономики социалистического общества. На современном этапе развития нашего общества социалистическое соревнование должно ориентировать работников промышленности на борьбу за высокое качество продукции, за экономию материальных и трудо­ вых ресурсов, полное использование оборудования, быстрое внед­ рение новой техники в производство, за повышение производи­ тельности труда.

Организация социалистического соревнования на предприятии начинается с разработки внутризаводских условий, в которых оп­ ределяются задачи, стоящие перед коллективом предприятия, ука­ зываются основные и учитываемые показатели, порядок подведе­ ния итогов, а также меры морального и материального поощре­ ния. На основе общезаводских условий принимают социалистиче­ ские обязательства и цех, смена, отдельные работники. Социали­ стические обязательства должны иметь целевую направленность, быть конкретными и экономически обоснованными.

В прямой зависимости от трудового вклада работника находит­ ся оплата его труда. На промышленных предприятиях заработную плату рабочих регулируют тарифной системой, которая включает в себя тарифные ставки, тарифные сетки и тарифно-квалифика­ ционные справочники. С помощью тарифной системы устанавли­ вают уровень заработной платы в зависимости от квалификации, условий труда, форм оплаты труда, важности отрасли и географи­ ческого района расположения предприятия.

Тарифные ставки определяют уровень оплаты труда рабочих в час или день. Величина тарифной ставки зависит от значимости отрасли промышленности в народном хозяйстве, от географическо­ го местоположения предприятия, от условий труда и системы за­ работной платы. Для работников ведущих отраслей промышлен­ ности (металлургическая, угольная, нефтяная, химическая) уста­ навливают более высокие тарифные ставки, что способствует закреплению кадров в этих отраслях. Для работников, занятых на предприятиях восточных и северных районов страны с тяжелы­ ми природно-климатическими условиями, установлены районные коэффициенты (надбавки) к заработной плате.

Величина тарифных ставок зависит также от условий труда. Высокие тарифные ставки установлены для работающих в произ­

109

водствах с вредными и тяжелыми, особо вредными .и особо тяже­ лыми условиями труда. Уровень тарифных ставок зависит и от системы оплаты труда. Кроме того, имеются еще тарифные сетки, которые учитывают квалификацию рабочего. В химической про­ мышленности действует семиразрядная тарифная сетка. Она по­ строена таким образом, чтобы создать у рабочих материальную заинтересованность в повышении своей квалификации.

Для полного осуществления принципа материальной заинтере­ сованности работника в результатах его труда тарифная система дополняется системами и формами заработной' платы. На пред­ приятиях химической промышленности применяют в основном сдельно-премиальную я повременно-премиальную систему оплаты труда. В производстве метанола используют повременно-премйаль- ную систему оплаты труда с выплатой ставки и премии за пере­ выполнение плана, а также за качество обслуживания и ремонта оборудования в размере 15—20% от тарифной ставки.

СЕБЕСТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ И ПУТИ

ЕЕ СНИЖЕНИЯ

Основным показателем, по которому оценивают результаты хо­ зяйственной деятельности предприятий, является прибыль. При­ быль характеризует производственную и хозяйственную деятель­ ность предприятия. Размер прибыли может быть повышен за счет снижения себестоимости продукции или в результате увеличения выпуска последней. Увеличение выпуска продукции не всегда бы­ вает возможно, поэтому основным фактором, который позволяет увеличить прибыль, является снижение себестоимости.

Себестоимость продукции — это денежное выражение затрат предприятия на производство и реализацию продукции. Она является важнейшим экономическим показателем производства по той или иной технологической схеме. В себестоимости находит свое отражение достигнутый уровень развития техники, организа­ ция производства, уровень производительности труда и исполь­ зование средств производства.

Себестоимость метанола складывается из затрат на сырье и материалы, энергетические средства, заработную плату, аморти­ зацию из цеховых, общезаводских и внепроизводственных расхо­ дов.

Структура ее, роль каждого из указанных факторов видна из табл. 7. Сравнение дано для агрегатов с паро-углекислотной кон­ версией природного газа в трубчатых печах.

Снизить себестоимость метанола можно за счет повышения сте­ пени использования основных фондов, повышения производитель­ ности труда, экономии сырья и материалов, снижения энергетиче­ ских затрат и накладных расходов. Например, если при производ­ стве метанола при высоком давлении перейти на использование низкотемпературных катализаторов, увеличится производитель­

но

ность катализатора и снизится расходный коэффициент по сырьк> в результате уменьшения образования побочных продуктов. Ана­ логичные результаты будут получены, если процесс проводить, строго в условиях, близких к оптимальным. Последнее во многом зависит от аппаратчика и оператора. Знание технологии, ее осо­ бенностей, персональный опыт открывают аппаратчику достаточ­ но широкие возможности для лучшего использования сырья, энер­ гии, материалов на всех стадиях процесса (подготовка исходного газа, синтез и ректификация).

Т а б л и ц а 7. Структура себестоимости метанола-ректификата

 

Мощность агрегата

Мощность агрегата

 

45 тыс. т/год

 

300 тыс. т/год

 

при 300 кгс/смЗ

Элементы затрат

при 50 кгс/см2

(конверсия при

 

атмосферном

(конверсия

 

при 16—20 кгс/см2)

 

давлении)

Сырье и материалы.....................................

49,7

68,1

Энергетические затраты .............................

18,3

5,3

Зарплата с начислениями .............................

2,7

0,8

Амортизация..................................................

12,3

11,4

Цеховые расходы ..........................................

10.2

9,1

Общезаводские расходы .............................

4,3

2,6

Внепроизводственные расходы.....................

2.5

2,7

На стадии конверсии одним из основных вопросов является поддержание заданного отношения реагирующих компонентов; (CPI4: (Ю г: Н20) и температуры. Отклонение от заданных значе­ ний указанных параметров чаще всего приводит к снижению сте­ пени конверсии, повышению содержания инертных компонентов в исходном газе и в конечном итоге, к превышению расходногокоэффициента по природному газу. При нарушении работы кот­ лов-утилизаторов увеличиваются энергетические затраты.

Важное значение в экономике производства метанола имеет

соблюдение

рекомендуемых

соотношений Н2 : СО и (Н2—С02) :

: (СО + СОг)

в исходном и

циркуляционном газах. Аппаратчик

и оператор должны помнить, что при изменении указанного соот­ ношения изменяется и ряд других взаимосвязанных параметров,,

•которые в экономическом отношении действуют противоположно. Например, если увеличить количество продувочного газа, то сни­ зится содержание инертных компонентов и отношение в циркуля­ ционном газе. Это в свою очередь повысит производительность агрегата и уменьшит энергетические затраты за счет снижения кратности циркуляции. Однако одновременно увеличится расход­ ный коэффициент по газу со всеми вытекающими отсюда послед­ ствиями.

С экономической точки зрения отношение Н2 : СО в циркуля­ ционном газе должно быть оптимальным. Обычно оно задается проектом и в значительной степени зависит от отношения Н2: СО

111

и содержания инертных компонентов в исходном газе. Аппарат­ чик, зная эти зависимости, регулирует соотношение в цикле при изменении состава исходного газа.

Всистемах, работающих при низком давлении, в циркуляцион­ ном газе после выделения метанола-сырца остается значительное количество паров метанола. Снизив его содержание, можно зна­ чительно увеличить производительность агрегата. Но здесь важ­ ное значение имеет состояние теплообменной аппаратуры (необхо­ димы возможно более низкие температуры) и хорошая работа се­ парирующих устройств.

Вотделении реактификации основные затраты связаны с рас­ ходом пара в кипятильнике ректификационных колонн. Любые усовершенствования, направленные на утилизацию тепла матери­

альных потоков, а также промышленное использование отходов производства, приведут к снижению энергетических затрат.

Как указывалось выше, резервы имеются на всех стадиях про­ изводства метанола, поэтому овладевание знаниями, приемами работы, накопление опыта работы, предоставляет аппаратчикам и операторам возможность дальнейшего повышения эффективности производства метанола.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Б р е т ш л а й д е р С.

Т. Свойства газов м

жидкостей. Пер. с польск.

Под ред. П. Г. Романова.

М.-Л.. «Химия», 1966.

534 с.

2.Справочник азотчика. Под ред. Н. А. Симѵлина и др. Т. I. М.. «Химия», 1967. 491 с.

3.В в е д е н с к и й А. А. Термодинамические расчеты нефтехимических процессов. Л., Гостоптехиздат, 1960. 576 с.

4.А т р о щ е и к о В. И. и др. Курс технологии связанного азота. Харьков, нзд. Харьковск. ун-та, 1969. 384 с.

5.

Л ей б у

ш А. Г.

и др. Производство технологического газа для

синтеза

 

аммиака

и

метанола из углеводородных газов. М., «Химия», 1971.

286 с.

6.

Г у щ и н

 

А. Д. ,

С е м е н о в

В. П. Каталитическая

конверсия

природ­

 

ного газа.

Памятка аппаратчику.

М., «Химия», 1970. 111

с.

 

7.Р у м я и ц е в О. В. Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной промышленности. М., «Химия», 1970. 376 с.

8.

К а р а в а е в

М. М.,

М а с т е р о в А. П. Производство метанола. М.,

 

«Химия», 1973. 160 с.

 

9.

Л о X м а т о в

В. В.

Контрольно-измерительные приборы в газовом хо­

 

зяйстве. М., «Недра»,

1967. 255 с.

10.К у ш ел е в В. П. Основы техники безопасности на предприятиях хими­ ческой промышленности. М., «Химия», 1972. 304 с.

11. К а л м ы к о в Н. Н., В ай с б е й и С. А.

Экономика,

организация

и

планирование в химической промышленности.

М., «Химия»,

1973. 328 с.

 

12.А т р о щ е н к о В. И. и др. Методы расчетов по технологии связанного азота. Харьков, нзд. Харьковск. ун-та, 1960. 302 с.

8 -2402

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Температура кипения растворов СН3ОН—Н20

 

 

Температура кипения,

°С

 

Концентрация

 

 

 

 

СНзОН, мол. %

при 800 мм рт. ст.

при 760 мм рт.

ст.

при 700 мм рт. ст.

 

 

0

 

101,4

100,0

97,7

6

 

93,0

91,6

89,3

12

 

87.9

86,5

84,3

20

 

83,4

82,0

79,8

. 30

 

79,6

78,2

76,1

40

 

76,9

75,6

73,5

55

 

73,8

72,4

70,3

85

 

68,4

67,1

65,1

100

 

65,9

64,6

62,6

 

 

Плотность растворов СН3ОН—Н20

 

 

 

 

 

Плотность,

г/с м3

 

Концентрация

 

 

 

 

 

СНзОН,

%

при —30 °С

I при 0 °С

при 20 °С

при 40 °С

при 60 °С

 

 

10

 

 

0,9842

0,9815

0,9750

0,9635

20

 

0,9725

0,9666

0,9567

• 0,9450

30:

 

0,9604

0,9515

0,9383

0,9260

40

 

0,9595

0,9459

0,9345

0,9200

0,9061

50

 

0,9434

0,9287

0,9156

0,9000

0.8844

60

 

0,9250

0,9090

0,8946

0,8783 '

0,8609

70

 

0,9073

0,8869

0,8715

0,8540

0,8355

80

 

0,8870

0,8634

0,8469

0,8280

0,8083

90

 

0,8640

0,8374

0,8202

0,8000

0,7800

 

 

Вязкость растворов СН3ОН—Н20

 

 

 

Вязкость в мПа-e

при разной концентрации СНзОН

 

Температура,

 

 

 

 

 

°С

 

20%

40%

60%

80%

100%

 

 

—10

 

5,70

6,12

4,30

2,22

1,15

0

 

3,17

3,46

2,63

1,73

0,90

20

 

1,60

1,80

1,63

1,15

0,60

40

 

0,93

1,07

1,00

0,75

0,45

60

 

0,60

0,68

0,65

0,52

0,35

114

Материальный баланс паро-углекислотной конверсии природного газа* при соотношении СН4:Н20:С02 = 1,0:1,48:0,216

 

Природный газ

 

 

 

 

Конвертированный газ

 

 

 

Двуокись

влажный

 

в пересчете на «сухой»

 

 

 

 

 

Компоненты газовой смеси

 

 

 

углерода

 

 

 

 

 

 

 

и водяной пар.

 

 

 

 

 

 

м3

объемн.

%

м3

м3

объемн.

%

м3

объемн. %

 

 

сн 4 .......................................

913,8

91,38

 

84,0

1,81

 

84,0

2 ,1 0

С3н а .......................................

34,0

3,40

 

 

С3Н8 и вы ш е.........................

18,2

1,82

 

 

С02 ......................................

15.0

1,50

 

208,0

192,0

4,13

 

192,0

4,80

СО . . ..................................

 

985,0

21,19

 

985,0

24,65

соотноше­ ние

н2- с о 2 со+со2

н

н 2 ..................................

2 ,0

0 ,2 0

2724,0

58,46

2724,0

6 8 ,0 2

 

N2+ A r ....................... ...

17,0

1,70

17,3

0,37

17,0

0,43

 

Н20 ..............................

1539,0

652,6

14,04

 

......... В-с.£ХО.........................

1 0 0 0 ,0

1 0 0 ,0 0

1747,0'

4654,9

1 0 0 ,0 0

4002,0

юо',00

2,15

* Д ля обогрева реакционных труб пйчн требуется около-2220 мЗ/ч природного газа.

Материальный баланс паро-углекислотной конверсии природного газа с применением кислорода и очисткой конвертированного газа от двуокиси углерода

 

 

Природный газ

 

 

Конвертированный газ

 

Газ после очистки

 

 

 

 

в пересчете на сухой

 

от С.О2 с учетом

Компоненты

 

 

Двуокись

КИСЛО­

(с учетом 2,5% потерь)

Соотношение

1,5%

потерь

газовой смеси

 

объемы.

углерода,

РОД, м3

 

 

н2-со2

 

 

 

 

 

м3

 

 

 

СО-I-СО.2

 

 

 

 

м3

%

 

 

м3

объем и. %

 

м3

объем». %

СН, .

917,7

91,77

16,2

0,5

 

15,8

0,5

С2Н6

 

37,8

3,78

 

СуН8

И выше. . .

16,9

1,69

 

н„. .

2015,0

62,2

 

1984,0

67,8

со .

— ■

875,9

27,1

 

863,4

29,5

^2“гАг

24,1

2,41

11,2

34,3

1,1

 

33.7

1,2

О,. .

546,5

 

— ■

Оп

3,5

0,35

161 ;6

293,1

9,1

 

29,3

1,0

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соотношение Н о~С 02

со+со2

...—■

Всего. .

1000,0 100,00 161,6

557,7

3234,5

100,0

1,47 . 2926,2

100,9

2,22

П Р И М Е Р Ы Р А С Ч Е Т О В

РАСЧЕТ РАВНОВЕСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МЕТАНОЛА И ВОДЫ

И с X о д и ы е д а л иы е

Давление синтеза.................50 кгс/см2 Температура............................. 260 °С

Содержание

объемн. %

мольные доли

 

окиси углерода СО . . .

1 0 ; 0

а

 

водорода Н 2 ..........................

64,0

в

 

двуокиси углерсда С02 .

6,0

с

 

инертных компонентов

W О о

і

 

( N , + C H 4) ..........................

 

Суммарное содержание компонентов в исходной

газовой смеси равно:

(а -+-

+ Ь + с + I) = 1.

 

углерода в метанол х,

сте­

О п р е д е л и т ь степень .превращения окиси

пень превращения двуокиси углерода в воду у и состав равновесной газовой смеси.

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я

 

 

 

а, Ь, с, і — содержание СО,

Н2, С02, (N., +

CHj)

в исходном газе, мольн. доли;

Р — общее давление в системе', кгс/см2; рСо,

Рн2, Рсо2PNit+cн . РСН3он,

Р н 2о — парциальные давления

компонентов,

кгс/см2-; Ѳ и л — приведенные тем­

пература

и давление; ТІ<Р

и

Ркр — критические температура (К)

и давление

(кгс/см2);

Кр — константа

равновесия при

заданных температуре

и давлении;

К; — константа равновесия, не зависящая от давления; Ку — константа актив­ ности; усо , ун 2’ Т с н 3ОН. ТС02. Ѵ н гО — коэффициенты активностей.

Равновесные концентрации метанола и воды рассчитываются при условии одновременного протекания реакций:

СО +

2Н2

I

СН3ОН

С 02 +

 

2

Н2 q=±: СО + НпО

Содержание каждого компонента в равновесной газовой смеси определяют

по следующим формулам.

 

 

О к и с ь у г л е р о д а

 

 

[СО] ~

а ах + су

где ах ■— количество окиси углерода,

превращенной в метанол по реакции 1, а

су — количество окиси углерода, полученной по реакции 2.

В о д о р о д

 

 

[HJ2 = £>— 2ах су

где 2ffx- — количество водорода,

превращенного в метанол по реакции 1\ су

количество водорода, превращенного в воду по реакции 2.

Д в у о к и с ь у г л е р о д а

 

 

[СОо] = с — су

где су — количество двуокиси углерода, израсходованной по реакции 2. Содержание инертных компонентов остается без изменения.

117

Таким образом концентрации соответствующих компонентов в состоянии равновесия составят:

 

 

 

 

мольн. доли

 

объем». %

[СО]

 

 

 

(а — ах т- су)

 

а ах + су

 

 

 

 

1 — 2ах

■100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b 2ах су

[Hd

 

 

 

2ах су)

 

1 — 2ах

100

[СО,]

 

 

 

(с — су)

 

с — су

■100

 

 

 

 

1 — 2ах

[N, + СН<]

 

 

 

 

 

 

1

■100

 

 

 

 

 

1 — 2ах

[СН3ОН]

 

 

 

ах

 

 

ах

•100

 

 

 

 

1 — 2ах

[Н,0]

 

 

 

су

 

 

су

■100

 

 

 

 

1 — 2‘ах

В с е г о

 

 

 

1 — 2ах

 

 

ГосГ

 

Парциальные давления компонентов (кгс/см2) рассчитывают по формулам:

 

а ах + су

 

 

 

 

 

 

Р с о =

1_ 2 а х Р

P(N2+ch4) —

і _ 2 ах

Р

 

 

Ь— 2ах су

Рсн3он =

1 — 2ах

Р

 

Рн2 =

1 - 2 ах

Р

 

Рсо2=

с — СУ

су

 

 

 

1 — 2ах

Р

РН„0 — 1 _

2ах

 

 

 

Для реакций 1 и 2 константы равновесия Кр и Кр через парциальные дав­

ления находят по уравнениям:

 

 

 

 

 

 

 

Рсн,ОН

 

ах (I 2ах)-

 

 

 

Кр~

РноРСО “

( Ь - 2 а х - с у у - ( а - а х +

су) Р2

(І)

 

К' _

Рсо РНз°

_

— ах + су)су

 

 

:

 

ЛР — РС02 РН2

 

(с — Су) (в — 2ах — су)

 

 

( >

Коэффициенты активностей соответствующих компонентов газовой смеси определяют в зависимости от приведенных температуры и давления по номограм2'

мам ( В в е д е н с к и й

А. А.

«Термодинамические расчеты нефтехимических

процессов. Л.,

Гостоптехиздат.

1960. 576 с.).

Приведенные температуры Ѳ и дав­

ление я для 533 К и 50 кгс/см2 составляют:

 

 

 

д л я о к и с и у г л е р о д а

 

 

 

 

Т -

533

 

Р

50

, іг.

Ѳ~

Гкр — 134,1 — 3 *97

Ркр

— 34,53— І>45

118

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ