книги из ГПНТБ / Караваев М.М. Промышленный синтез метанола
.pdfшений. 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 |
|
|
|
{Ь— 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° |
_ |
(д — 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