книги из ГПНТБ / Крылов Н.В. Организация и планирование кислородного производства [учеб. пособие]

венные функции передаются заводоуправлению, что устраняет параллелизм в работе аппарата заводоуправления и цехов, со­ кращает численность управленческого персонала, упрощает документацию. При бесцеховой структуре повышается роль мастера как организатора производства, усиливается ответст­ венность работников аппарата управления за результаты про­ изводственной деятельности всех участников производства, улучшается качество планирования и материально-техническо­ го обслуживания производства.

Значительное сокращение численности аппарата управле­ ния производством может быть достигнуто посредством укруп­ нения мелких цехов -и участков. Нет смысла, например, созда­ вать при станциях разделения воздуха участки по очистке от примесей каждого получаемого при разделении редкого газа. Целесообразно создать производственный участок по очистке всех редких газов от примесей, что приведет не только к со­ кращению аппарата управления, но и к улучшению производ­ ственно-хозяйственной деятельности предприятия.

Для совершенствования работ по управлению большое зна­ чение имеют упрощение и сокращение документации и отчетно­ сти, рационализация документооборота, конторского труда,де­ лопроизводства. Правила оформления документов, порядок их регистрации, группировки, применение в делопроизводстве средств малой механизации, введение единой системы кодиро­ вания писем в значительной степени определяют четкость, гра­ мотность организации управления и снижают затраты управ­ ленческого труда.

Г ла ва III

О С Н О В Ы О Р Г А Н И З А Ц И И К И С Л О Р О Д Н О ГО

ПР О И З В О Д С Т В А

1.Производственный процесс, его структура

изакономерности построения

Производственный процесс — это комплекс трудовых и тех­ нологических процессов, в результате которых осуществляется производство различных видов продукции или оказание соот­ ветствующих услуг.

Каждый производственный процесс включает в себя техно- . логические и нетехнологические процессы. Под первыми под­ разумеваются операции, направленные на изменение физико­ химических свойств, размеров, внешнего вида сырья, материа­ лов и превращение их в готовый продукт (сжатие газов, их разделение, очистка и др.). Нетехнологические процессы — это

37

транспортные и погрузочно-разгрузочные операции, проверка качества продукции, исключая контроль, обеспечиваемый ав­ томатически в самом технологическом процессе.

Производственные процессы по их месту и значимости в деятельности предприятия делятся на основные и вспомога­ тельные, по составу — на простые/и сложные, по времени про­ текания— на непрерывные и прерывные.

Основными являются процессы, направленные непосредст­ венно на производство основной продукции или полуфабрика­ тов установленной кондиции.

В задачу вспомогательных процессов входит создание ма­ териальных условий, обеспечивающих нормальный ход основ­ ных процессов (снабжение всеми видами энергии, уход за обо­ рудованием и его ремонт и т. д.), а также процессы наблюде­ ния, регулирования, измерения, контроля параметров техноло­ гического процесса и запись показаний КИП в журнал.

Простой процесс — это совокупность операций, обеспечи­ вающих выполнение только одного технологического процесса (сжатие газа или его осушка, очистка).

Сложный процесс — это сочетание нескольких простых ос­ новных технологических процессов во взаимной связи, осуще­ ствляемых в пределах соответствующего подразделения заво­ да (цеха), например, на конкретной комбинированной уста­ новке, производящей определенный готовый продукт или по­ луфабрикат (азотная установка для получения жидкого азота).

Сложные производственные процессы могут быть: а) еди­ ными, характеризующимися изготовлением продукции сразу же на данной установке (например, получение технического кис­ лорода на конкретной азотной установке), б) процессами, пред­ ставляющими собой совокупность ряда простых процессов (на­ пример, жидкий азот может быть получен в больших количе­ ствах посредством сжижения отбросного газообразного азота, получаемого при производстве кислорода на другой установке, предназначенной для сжижения газообразного азота). При этом единый сложный производственный процесс обычно имеет луч­ шие технико-экономические показатели, чем сложный произ­ водственный процесс.

Процессы, сопровождающиеся непрерывным изменением состава и свойств предметов труда (сырья, материалов) в те­ чение заданного периода эксплуатации агрегата, называются

непрерывными.

При непрерывных процессах начало получения готового продукта устанавливается через определенное время после пуска агрегата, т. е. по достижении заданного технологическо­ го режима, его стационарности, которая выражается единст­ вом времени течения всех стадий процесса, неразрывностью материального потока и постоянством параметров перераба­ тываемого вещества в соответствующих сечениях аппаратов в течение всего времени протекания процесса.

38

В аппаратах (машинах) непрерывного действия технологи­ ческие процессы совершаются без перерыва во время движения перерабатываемых веществ и завершаются за время прохож­ дения сырья через аппарат. Таким образом, отдельные опера­

те же операции.

Имеется два вида организации полностью непрерывных процессов:

1.Сырье непрерывно поступает в аппарат (машину), и так­ же непрерывно выдается продукция. К ним относятся процес­ сы по производству газов из воздуха.

2.За время прохождения сырья через аппарат оно не успе­

вает прореагировать полностью, поэтому непрореагированная часть сырья возвращается в аппарат (в голову цикла, куда не­ прерывно подается свежее сырье). Происходит круговой про­ цесс, при котором известное количество продукции, получае­ мой за один цикл, не соответствует количеству пропускаемого через оборудование сырья. Примером организации такого рода непрерывного производственного процесса может служить про­ цесс получения синтетического аммиака из азота и водорода.

Приостановление работы агрегата при непрерывном процес­ се производства сразу же ведет к снижению съема продукции с него, уменьшению выхода готового продукта из перерабаты­ ваемого сырья, ухудшению качества и образованию брака.'

Прерывными производственными процессами являются про­ цессы, направленные на изменение форм, размеров, простран­ ственного расположения предметов труда, причем они могут быть прерваны в любое время без каких-либо потерь перера­ батываемого вещества /процессы ремонта, монтажа оборудо­ вания и т. п.).

Технологические процессы по изменению физических свойств и состава вещества могут происходить в аппаратах не­ прерывного и периодического действия.

В аппаратах непрерывного действия выполнение всех опе­ раций (по поддержанию нормального течения процесса, регу­ лирование и контроль заданных параметров, забор сырья и выдача готового продукта) осуществляется во время работы аппарата. Непрерывность основного технологического процесса в данном случае предопределяет непрерывную многосменную работу. В аппаратах периодического действия отдельные ’ фа­ зы технологического процесса могут протекать циклично, с возможными перерывами между началом одной фазы и окон­ чанием другой. Кроме того, для периодических процессов*харак-

лирования и контроля процесса во время этих остановок. При периодических процессах в зависимости от требований техно­ логии получения готового продукта производственный процесс

39

Производственный цикл — это время последовательного про­ хождения обрабатываемого сырья или материала через все

водственный цикл включает в себя время на выполнение тех­ нологических, вспомогательных процессов и процессов, свя­ занных с передвижением перерабатываемого в готовую про­ дукцию сырья или полуфабриката.

Сокращение производственного цикла может быть следст­ вием уменьшения затрат времени на выполнение частичных процессов и упрощения структуры производственного процес­ са, а может 'быть вызвано ускорением течения физико-химиче­ ских процессов превращения сырья в готовую продукцию, внед­ рением дистанционного управления и автоматики, механизацией трудоемких процессов, совершенствованием технологического оборудования.

Фактор времени — основной и решающий критерий эффек­ тивности организации производственного процесса.

Оптимальная организация производственного процесса — это такое построение процесса во всех его элементах, которое позволяет осуществлять его в целом в наикратчайший срок.

Сокращение производственного цикла приводит к увеличе- , нию выпуска продукции в единицу времени на том же обору­ довании, а следовательно, к повышению производительности труда и снижению себестоимости продукции.

При организации производственного 'процесса самое серьез­ ное внимание должно обращаться также на согласование, син­ хронизацию всех стадий процесса с тем, чтобы в итоге достиг­ нуть наименьшей трудоемкости при наибольшей скорости вы­ пуска готовой продукции.

2. Технико-экономическая характеристика основных типов производства

Характер и особенности организации производственного процесса на промышленном предприятии зависят от многих факторов, основными из которых являются степень специали­ зации, масштаб производства и устойчивость номенклатуры вырабатываемой продукции.

Под типом производства понимается совокупность причин, определяющих производственный профиль предприятия, мас­ штабы и структуру производства, степень сменяемости номен­ клатуры выпускаемой продукции.

Различают три основных типа производства: единичное, се­ рийное и массовое.

Единичное производство характеризуется переменной но­ менклатурой продукции, изготовление которой ведется в инди­ видуальном порядке или в небольшом количестве по специаль­ ным заказам, с постоянной сменой технологических процессов,

41

разрабатываемых на каждый вид изделия (продукции). Как правило, данный тип производства требует универсального оборудования с частой его переналадкой в процессе работы, что исключает глубокое разделение труда и требует высокой квалификации рабочих, которые должны быть универсалами, приводит к неравномерному использованию оборудования. Раз­ работка технической документации и норм осуществляется укрупненно.

Единичное производство характеризуется невысокой произ­ водительностью труда и - высокой себестоимостью продукции, оно себя оправдывает при изготовлении только уникальной или сложной в техническом отношении продукции, производимой

внезначительных количествах.

Вотличие от единичного, при серийном производстве наблю­ дается периодическая повторяемость выпуска довольно широ­

кой номенклатуры однородной продукции определенных се­ рий. Каждая серия продукции изготовляется по определенно­ му технологическому процессу.

В зависимости от величины серий (мелкосерийное, средне­ серийное и крупносерийное производство) устанавливаются частота перехода от одной серии к другой и периодичность смены технологических процессов, разработка которых с рос­ том серий становится более детальной.

При серийном производстве наряду с некоторым примене­ нием универсального оборудования широко внедряется специ­ альное оборудование, что повышает степень его использования.

Технико-экономические показатели серийного производства в сравнении с единичный улучшаются и зависят от размера се­ рий. Чем крупнее серия, тем выше технико-экономические по­ казатели, так как при крупных сериях реже происходит пере­ ход от одной серии к другой, выше уровень применения спе­ циализированного оборудования.

Наиболее совершенным типом производства является мас­ совое, при котором номенклатура вырабатываемой в больших количествах продукции сводится к одному или нескольким видам.

Длительный выпуск неизменной и узкой номенклатуры про­ дукции позволяет более детально разрабатывать технологиче­ ский процесс, точно рассчитывать нормы затрат труда и ис­ пользования технологического оборудования, широко примет нять специальное оборудование, внедрять механизацию и автоматизацию производственных процессов. Данный тип про; изводства в сравнении с другими дает наиболее высокие техни­ ко-экономические показатели.

Для кислородных предприятий, имеющих непрерывный про­ изводственный процесс, наиболее характерным является мас­ совый тип производства.

Непрерывное совершенствование форм организации произ­ водства привело к созданию самой прогрессивной организации

42

производственного процесса — поточного производства — и его высшей формы — автоматизированного производства.

В организационном отношении развитие поточного произ­ водства идет по пути включения в единый поток все большего числа фаз и стадий производственного процесса. Это приводит к созданию автоматизированных цехов и заводов, представ­ ляющих собой ряд агрегатов, машин, аппаратов, механизмов, объединенных в единую систему автоматически управляемых машин. При этом как основные процессы обработки сырья или материалов, так и вспомогательные операции (измерение, конт­ роль, регулирование), а также операции по передвижению

сырья и материалов по ходу технологического процесса авто­ матизированы.

Поточному методу производства присущи следующие при­ знаки:

1) Продолжительность выполнения операций основного технологического процесса должна быть равной или кратной

наименьшей операции, т. е. операции должны быть синхрони­ зированы.

2)Пропускная способность всех звеньев потока должна приниматься одинаковой.

3)За каждым рабочим местом закрепляется определенная операция, фаза или стадия технологического процесса.

4)Все технологическое оборудование, а следовательно, и рабочие места располагаются по ходу технологического процес­ са в порядке очередности выполнения операций, фаз или ста­ дий.

5)Перерабатываемое сырье или материал подается на по­ следующую операцию или стадию обработки сразу же по окон­ чании предыдущей.

Максимального развития поточное производство достигло в аппаратных процессах, в которых полностью ликвидируются скрытые перерывы, а технологические операции совершаются одновременно с передвижением перерабатываемого сырья или материала по ходу технологического процесса.

Поточное производство, являясь наиболее передовой фор­ мой организации производственного процесса, дает огромный экономический эффект.

Способствуя внедрению прогрессивной техники и самых ра­ циональных форм организации труда, поточноепроизводство обеспечивает значительное улучшение технико-экономических показателей: сокращается длительность производственного цикла, увеличивается объем выпускаемой продукции приумень­ шении незавершенного производства, снижается трудоемкость изготовления продукции, улучшается использование оборудо­ вания как во времени, так и по производительности, создают­ ся условия для резкого снижения брака, повышается произво­ дительность труда и снижается себестоимость продукции.

43

3. Особенности организации основных производственных процессов в газоразделении

Характерным для кислородных предприятий (цехов) явля­ ется получение газов посредством физико-химических методов переработки исходного сырья при низких температурах.

Производственным процессам по выработке газов методом глубокого охлаждения присущи черты, свойственные аппарат­ ным процессам, а также некоторые особенности, которые в из­ вестной мере влияют на организацию производства и его об­ служивание.

Установки глубокого охлаждения различаются между со­ бой по производительности, типу применяемого холодильного процесса и составу получаемых при разделении газовых смесей продуктов.

Установки, вырабатывающие кислород, по своей произво­ дительности подразделяются на три группы:

1. Установки малой производительности (30—250 м3/ч) кислорода чистотой 99,2—99,5%.

2.Установки средней производительности (300—3500 м3/ч) кислорода чистотой 95—98%.

3.Установки большой производительности (свыше 4000 м3/ч) кислорода чистотой 95—98%.

Вустановках малой производительности применяется хо­ лодильный процесс, высокого и среднего давления с поршневым детандером и широким использованием насоса жидкого кисло­ рода. Эти установки в основном производят кислород, а дру­ гие газы, входящие в состав разделяемого воздуха, вместе с азотом выбрасываются в атмосферу.

Вустановках средней производительности в большинстве своем применяется холодильный процесс с высоким и низким давлением воздуха, а в ряде случаев с одним высоким или с одним низким давлением.

Установки большой производительности работают только на

низком давлении.

Кроме того, степень сложности производственного процес­ са по выработке газов методом глубокого охлаждения и фор­ мы его организации зависят от таких факторов, как номенкла­ тура получаемых при разделении газовых смесей отдельных видов готовой продукции и полуфабрикатов, методы дальней­ шей переработки полуфабрикатов в готовую продукцию, физи­ ческие свойства и фазовое состояние получаемых газов (газо­ образное или жидкое), масштабы и объем производства, уро­ вень механизации и автоматизации производственных процес­ сов.

При специализации установки, цеха, участка и завода в целом (выработка одного какого-то целевого продукта) про­ изводственный процесс упрощается, а при получении одновре­ менно нескольких газов из исходного сырья (например, кисло­

44

рода, азота, аргона, криптона из воздуха или даже одного га­ за, но разной концентрации, а также получение из природного газа различных фракций) производственный процесс соответ­ ствующим образом усложняется, особенно на стадии разделе­ ния газовой смеси, так как затрудняется управление аппарата­ ми и регулирование режима, сохранение устойчивости которо­ го требует дополнительных затрат труда.

Извлечение из воздуха редких газов (аргона, криптоно­ ксеноновой смеси), их дальнейшая переработка (очистка) мо­ гут осуществляться различными методами. Так, очистка сы­ рого аргона при получении чистого может производиться ме­ тодом каталитического гидрирования, с помощью цеолитов и другими методами, каждый из которых определенным образом

влияет на сложность производственного процесса и форму его организации.

Производственный процесс получения продуктов разделе­ ния воздуха в жидком виде в отличие от производственного процесса получения продукции в газообразном состоянии не требует оборудования для осушки и компримирования готово­ го продукта, устраняется баллонное хозяйство. Однако при производстве сжиженных газов требуются стационарные ем­ кости, в которые сливаются жидкие газы. В производственном процессе появляются новые операции: заливка сжиженных газов не только в стационарные, но и в транспортные емкости при отпуске газов потребителям.

Увеличение объема производства делает целесообразным извлечение из газовых смесей всех компонентов с дальнейшей переработкой многих из них на местах производства, что в це­ лом усложняет производственный процесс.

Тип применяемых установок разделения следующим обра­ зом влияет на сложность производственного процесса:

низаторов для очистки газов от углекислоты, специальных бло­ ков осушки для удаления влаги, в то время как на установках низкого давления газовые смеси, идущие на разделение, сжи­ маются до значительно более низких давлений (6—7 ат), от­ падает необходимость в скрубберах и блоках очистки, но в этих установках появляются новые аппараты (регенераторы), с по­

мощью которых осуществляются очистка и осушка разделяе­ мой смеси;

б) применение жидкостных насосов на установках разделе­ ния упраздняет компрессоры для сжатия готовых продуктов, отпадает необходимость в газгольдере;

в) установки разделения двух давлений обычно комплек­ туются аммиачными холодильными установками для получе­ ния дополнительных количеств холода, что усложняет органи­ зацию производственного процесса.

45

Определенное влияние на организацию производственного процесса оказывает принцип комплектования цехов установка­ ми разделения. При комплектовании цеха установками одного типа организация производственного процесса в значительной степени упрощается в сравнении с комплектованием цехов установками различного типа, имеющими разную производи­ тельность.

Большое влияние на организацию производственного про­ цесса оказывает уровень механизации и автоматизации. Как мы уже отмечали, процесс производства кислорода основан на принципе поточного высокомеханизированного и высокоавто­ матизированного производства.

Благодаря высокому уровню поточности кислородные про­ изводства имеют непродолжительный производственный цикл.

Отсюда малым является и размер незавершенного произ­ водства, который по существу равен тому количеству сырья или полуфабриката, которое находится в- аппаратах установки или промежуточных емкостях (газгольдеры, реципиенты).

Если для получения какого-то продукта, например, чистого аргона, требуется выполнение нескольких технологических про­ цессов (получение сырого аргона из воздуха, его очистка до технического, а затем из технического получение чистого или

длительность производственного цикла.

Основные процессы производства кислорода строго согла­ сованы и основаны на поддержании заданного технологическо­ го режима на всех стадиях технологического процесса, что со­ здает благоприятные предпосылки для внедрения дистанцион­ ного контроля и автоматического регулирования технологиче­ ского процесса, открывает широкие возможности создания пол­ ностью автоматизированных цехов и заводов, работающих с высокой ритмичностью при минимальном количестве обслужи­ вающего персонала.

Производственный процесс получения кислорода и других продуктов разделения воздуха включает в себя следующие основные стадии:

1. Забор и очистка от механических примесей поступающе­ го на разделение воздуха.

2.Сжатие воздуха в компрессорах до соответствующегодавления в зависимости от типа установки разделения.

3.Очистка воздуха от углекислоты и осушка от влаги.

4.Детдндирование сжатого воздуха.

5.Разделение воздуха в блоке глубокого охлаждения.

6.Промежуточное хранение готовой продукции и полуфаб­ рикатов.

7.Наполнение продуктов в емкости.

4(5