Проектирование установки получения товарного полиэтилена мощностью 1,1 млн т/год на производстве ООО

Тогда явочная численность равна: Няв.= 2·4=8 человек.– списочная численность: – эффективный фонд рабочего времени оборудования, час;- эффективный фонд работы одного среднесписочного рабочего,час.Тогда списочная численность равна:Таблица 17 - Структура промышленного производственного персонала установки по производству полиэтилена№ п/пГруппы ПППКоличество человек1ИТР32Основные рабоыие:- операторы163Вспомогательные рабочие:- слесари ремонтники24МОП2Итого по установке23Тарифная заработная плата включает в себя:ЗПтар=Тст·Тэфф,где Тст - тарифная ставка данной категории рабочих;Тэфф - эффективное годовое время одного среднесписочного работника.Тарифный коэффициент рабочих цеха представлен в таблице 18.Таблица 18 - Часовая тарифная ставка рабочихКатегории рабочихЧасовая тарифная ставка, руб.5 разряд6 разряд1. Оператор технологчиеской установки40452. Слесарь ремонтник-45Премиальные рассчитывается по формуле:Дпрем=0,3·ЗтарДоплата за работу в ночное время определяется по формуле:Дн.вр.=0,4·Тст·tн.вргдеtн.вр - время ночной работы, которое для каждого рабочего в год составляет 1092 часа .Доплата за работу в праздничные дни определяется по формуле:Дпр=Тпр·Тст·Нявгде Тпр - количество часов, отработанных в праздник;Няв - явочная численность рабочих.Доплата из фонда мастера рассчитывается по формуле:Дфм=0,03·ЗтарДоплату за бригадирство определяется по формуле:Дбр=0,15·ЗПтарЗаработную плату рабочих за год определяется по формуле:ФЗПгод=(ЗПосн+ЗПдоп)·Кргде ЗПосн - плата за труд;ЗПдоп - дополнительная плата за нерабочее время;Кр - районный коэффициент (для Тюмени он равен 1,3).ЗПосн=ЗПтар+Дпрем+Дн.вр.+Дпраз+ДбрЗПдоп=(tотп+tгос.об+tуч)·ЗПосн/Тэффгде ЗПтар - зарплата по тарифу;Дпрем - доплата премиальная;Дн вр - доплата за ночное время;Дпраз- доплата за работу в праздничные дни;Дбр - доплата за бригадирство.Начисления на зарплату за год определяется по формуле:Нзач. =(Зосн+Здоп) / 100 ·26Планирование себестоимости продукцииЗатраты на установку полимеризации производится путем составления калькуляции по разным статьям затрат всех видов необходимых ресурсов. Калькуляция – это основной документ, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на научные исследования.Калькуляция себестоимости 1 тонны продукции N2013= 115 тыс.т/годТаблица 19 - Калькуляция себестоимостиПоказатели2013 г. q=115000на 1 т готовой продукциина весь объем1. Сырье и материалы24967,628712740002. Электроэнергия на технологические цели91104650003. Заработная плата основных рабочих657,3755895004. Отчисления на соц. нужды основных рабочих16,919435005. Амортизация зданий технологического назначения47,4222137506. Амортизация оборудования47,4254533007. Производственная (цеховая) себестоимость2676,993078538508. Заводская себестоимость3078,4593540331359. Коммерческие расходы (5%)153,921770080010. Общехозяйственные расходы427,2449132600Себестоимость31461,9736181264353.Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.Расчет ценыЦену 1 тонны продукта рассчитываем по формуле: Ц = С·(1+Р/100);где Р – рентабельность 20 %;C– себестоимость;Ц115 = 31461,97·(1+20/100) = 37640,00 руб.Цену одной тонны полиэтилена при производстве 115 тонн в год оставляем 37640,00руб.Построение точки безубыточностиТочка безубыточности - минимальный объем продаж, начиная скоторого предприятие не несет убытков.2013 годUпост = 6403,37 руб./т.Uперем. = 25058,6 руб./т.Q = 115 тыс.т. (объём продаж).Uпост· Q = 6403,37·115 = 736387,44 тыс. руб.Uперем·Q = 25058,6 · 115 = 2881739 тыс.руб.U = Uпост +Uперем. = 736387,44 + 2881739 = 3618126,4 тыс.руб.Тогда точка безубыточности определится следующим образом:Qкр =Uпост / (Ц1т - Uперем.1т.)Qкр = 736387,44 / (37640,00-25058,6) = 58,5 тыс. т.По результатам вычислений строим график безубыточности.Рисунок 1- График безубыточности на 2013 год.Технико-экономические показатели Таблица 20 - Технико-экономические показателиНаименование показателей тыс. руб.Ед. измеренияВеличина показателя по годамОтч. годПлановый год1. Объем производстватыс. т.1151252. Объем продажтыс. т.1151253. Цена 1 т.руб37640376404. Выручка от продажитыс. т.432860047050005. Издержкитыс. т.3618126,43868712,45.1. Издержки переменныетыс. т.288173931323255.2. Издержки постоянныетыс. т.736387,44736387,446. Балансовая прибыльтыс. т.710473,56836287,567. Налог на прибыльтыс. т.92361,563108717,388. Чистая прибыльтыс. т.618112727570,189. Себестоимость 1 тоннытыс. т.31461,9730949,710. Среднегодовая стоимость основных средствтыс. т.4742300474230011. Численность основных рабочихчел.161612. Фондовооруженностьт.руб./чел296393,75296393,7513. Фондоотдачат.руб./чел0,910,9914. Фондоемкостьт.руб./чел1,101,0115. Производительность трудат.руб./чел270537,5294062,516. Рентабельность производства%17,818,8117. Рентабельность продаж%14,2815,4618. Точка безубыточности Qкртыс.т.58,558,519. Точка безубыточности Qкртыс.руб.220194022019405. КИП И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВАСистемы автоматизации технологических процессов (АСУ ТП)в химической промышленности реализуются с использованием различных средств автоматизации. Основу её составляет аппаратно-программный комплекс, специально разработанный для управления сложными распределенными технологическими процессами и подготовленный для индивидуального проекта.АСУ ТП строится по трехуровневой иерархии:• нижней уровень – уровень контрольно-измерительных приборов и исполнительных механизмов;• средний уровень – уровень контроллеров и оборудования связи• верхний уровень – уровень серверов и операторских станцийВ связи с высокими требованиями к надежности системы управления в химической промышленности все уровни АСУ ТП резервируются. Для обеспечения бесперебойной передачи данных между подсистемами и уровнями иерархии применяются высоконадежные и помехоустойчивые каналы передачи данных. В настоящее время хорошо зарекомендовало себя для этих целей оптоволоконная кольцевая сеть Industrial Ethernet.Обработка информации осуществляется в модуле центрального процессора контроллера, что обеспечивает высокую надежность системы управления и гарантию исполнения всех необходимых алгоритмов,который построен по модульному принципу, позволяющему производить оперативную замену вышедших из строя модулей.Отображение информации о режимах управления установки и управление ее исполнительными механизмами осуществляется с автоматизированного рабочего места оператора (АРМ), реализованного на 2-х идентичных промышленных компьютерах в «горячем» резерве с установленным пакетом визуализации на базе операционной системы Windows XP.Система отображения информации обеспечивает выполнение следующих функций:• Представление технологической информации на экранах мониторов (по запросу или автоматически) в следующих форматах по выбору оператора:- в виде мнемосхем с различной детализацией, на которых воспроизводится информация о текущем состоянии технологического процесса и значения технологических параметров;- в виде обобщенных и детализированных кадров аварийных состояний, как технологического процесса, так и технических средств АСУТП;- в виде специальных кадров регуляторов;- в виде операторских рапортов (за час, смену, сутки, месяц).• Автоматическую сигнализацию и регистрацию достижения параметром аварийной и предупредительной границ;• Управление оператором механизмами в соответствии с технологическим регламентом.• Система управления обеспечивает защиту от неправильных действий операторов;• Формирование и вывод на экран монитора протокола сообщений (событий), например, срабатывание предупредительной и аварийной сигнализаций, неисправность датчиков, сообщения о действиях оператора по квитированию, снятию с опроса, деблокированию и изменению состояния исполнительных механизмов и др;• Формирование и отображение на дисплее различных групп графиков изменения технологических параметров.Система организована по иерархическому принципу и включает два уровня управления технологическим процессом.На нижнем уровне установлены контроллеры "САТЕЛЛИТ" из составапрограммно-технического комплекса "СИРИУС", которые осуществляют сбор, обработку, накопление информации по сигнализации, измерениям и управление технологическим процессом.Установленные контроллеры "САТЕЛЛИТ" обеспечивают возможность циклического опроса всех датчиков (телесигнализация и телеизмерения) с периодом опроса 300 мс.Алгоритм, заложенный в контроллерах "САТЕЛЛИТ", предусматривает спорадическую передачу по изменению состояний телесигналов и по превышению телеизмерениями заданного порога чувствительности. Таким образом, происходит разгрузка каналов связи, что обеспечивает гарантированную доставку изменившейся информации, с момента возникновения ее на объекте до отображения ее на мнемосхемах, в течение 3-5 сек.В отсутствие изменений на объекте, телеизмерения опрашиваются с заданнойпериодичностью, обрабатываются и накапливаются в контроллере, и после сжатия передаются на верхний уровень. Тем самым исключается возможность потерипромежуточной информации по технологическим параметрам. В системе предусмотрена возможность на ПЭВМ рабочих станций операторов, задавать или менять частоту (период) опроса значений телеизмерений; менять значения "дельты" спорадической передачи информации; в случае неисправности какого-либо датчика имеется возможность отключать данный параметр из опроса и обработки; при проведении профилактических работ заложен механизм выключения из опроса отдельного или нескольких КП; по необходимости оператор имеет возможность дать команду на обновление данных по отдельному КП или по всем КП, имеющимся в системе. В КП установлены резервные аккумуляторные батареи, позволяющие, при отсутствии основного питания в течение 10 часов, находится на связи и передавать информацию о несанкционированном доступе в блок-бокс.На верхнем уровне установлен контроллер "ВИКОНТ", осуществляющий опрос контроллеров нижнего уровня и передачу информации на рабочие станции операторов, на которых установлен программный пакет "Сириус-СКАДА".Система "Сириус-СКАДА" работает под управлением сетевой операционнойсистемы реального времени QNX, что отчасти определяет ее функциональные возможности в целом. ОСРВ QNX (разработка QNX Software System Ltd., Канада), как система реального времени - одна из наиболее широко используемых при построении АСУ ТП, так как благодаря QNX гарантируется время реакции несколько десятков микросекунд. Применение QNX позволяет программному пакету "Сириус-СКАДА" работать в жестком режиме реального времени, оперировать большими объемами данных, равномерно распределять нагрузку на узлы, входящие в распределенную систему сбора и обработки информации, осуществлять передачу информации практически через любые средства связи.Установленная «Сириус-СКАДА» (рис. 4) обеспечивает выполнение следующих функций:•дистанционное управление секущими кранами с ПЭВМ;• автоматическую регистрацию времени выдачи команды управления, получения квитанции от контроллера и выполнения команды;• автоматический сбор телесигналов о состоянии кранов, наличия основного питания, состояние дверей блок-боксов и шкафов телемеханики, состояние компрессоров на "Ангарской" и "Зиминской" площадках;• автоматический сбор телеизмерений (циклический и по запросу) аналоговых сигналов измерения давлений до и после секущих кранов на этиленопроводе, измерений температур, потенциалов электрохимзащиты (ЭХЗ), измерения расхода этилена на "Ангарской" и "Зиминской" площадках;• автоматическое отображение текущего состояния технологического процесса (телесигнализация) и значение технологических параметров (телеизмерения) на мнемосхемах станций операторов;• автоматическую сигнализацию и регистрацию достижения параметрами предупредительных и аварийных границ;•дублирование, посредством речевых предупреждений через звуковые карты и колонки, особо важной технологической информации;•формирование журнала оперативных сообщений (ТС, ТУ) с указанием даты и времени события;•формирование (автоматически или по запросу) часовых, сменных, суточных и месячных операторских рапортов;• архивирование технологической информации, с возможностью просмотра изменений технологических параметров в виде графиков истории.6. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬВнутренний диаметр греющей камеры при размещении труб по вершинам равносторонних треугольников:Принимаем 1,8 м.Внутренний диаметр циркуляционной трубы:Принимаем 0,7 м.Допускаемое напряжение парового пространства:W=0,85·1,0·1000=850 кг/(м3·ч)Объем сепаратора:Vc=4,165·3600/850=17,64м3Диаметр обечайки сепаратора:Принимаем 3,2 м.Высота парового пространства:Определение количества трубокгде - средний диаметр трубок;dн = 20 мм – наружный диаметр трубок,dв= 16 мм – внутренний диаметр трубок,l = 3,5 м,F = 539 м2 – площадь греющей камерыОпределение шага трубок, но больше t = dн + 6где dн = 20 мм – наружный диаметр трубокПринимаем t = 28 мм.Определение диаметра корпуса греющей камеры=1600 ммПринимаем D = 1600 ммУточнение количества трубокОпределение толщины корпуса,где D = 1600 мм – внутренний диаметр корпуса,р = 0,03МПа – давление в межтрубном пространстве, = 0,9 – коэффициент прочности сварного шва,С = 1 мм – прибавка на коррозию, = 132 МПа – допускаемое напряжение материала кожухаПринимаем толщину корпуса S = 8 мм.Определение осевых усилий в корпусе и трубках греющей камеры Q, возникающих от температуры, обозначая Qt.Площадь сечения трубок ,где n – число трубок, - наружный диаметр трубок, - внутренний диаметр трубокПлощадь сечения корпуса,где - средний диаметр корпуса,S – толщина стенки корпуса,где ,,α = αt = αk = 12· 10-6 1/0С – коэффициент линейного расширения корпуса и трубок,tk = 100˚C – температура корпуса,tt = 180˚С – температура трубок,Е = Еt = Ek = 2· 105 МПа – модуль упругости для сталиПроверка прочности трубок и корпуса по условию прочностиВывод о прочности трубок и корпусаУсловия прочности трубок не выполняются, а условие прочности корпуса выполняется, значит надо установить линзовый компенсатор.Определение осевых усилий греющей камеры Q, возникающих от давления ,где Pм - давление в межтрубном пространстве, – давление в трубном пространстве, - внутренний диаметр корпуса, - наружный диаметр трубок, - внутренний диаметр трубок,n – число трубокОпределение усилий, приходящихся на одну трубку qt и qpОпределение суммарного усилия, приходящегося на одну трубку qq = qp + qt = 2222·6 + 22 = 2244· 106 Н.Определение толщины трубной решетки;,где = 1600 мм – внутренний диаметр корпуса греющей камеры, = 0,03 МПа – давление в межтрубном пространстве, = 0,045 МПа – давление в трубном пространстве, = 152 МПа – допускаемое напряжение,,k1 = 0,6 – коэффициент здесь р – отношение жесткости труб к жесткости корпуса,Выбираем максимальное значение S = 16 мм.Расчетная температура элементов фланцевого соединения tф = 0,96t = 96˚Сtδ = 0,95t = 95˚СДопускаемое напряжение для материалов болтов ,.Толщина S0 втулки фланца плоского приварного S0 ≥ SS0 = 5 ммВысота втулки hв фланца плоского приварного Диаметр болтовой окружности фланцев плоских приварныхгде u = 46, = 20 мм..Наружный диаметр фланцев Dн Наружный диаметр DН.П. прокладки .Средний диаметр DС.ПКоличество болтов nб ,где = 3,5· dб = 70Высота (толщина) фланца h для плоских приварных фланцев Sэк = S0,где = 0,5Определение нагрузокРавнодействующая внутреннего давления FDРеакция прокладки Rnгде = 4,75Болтовая нагрузка Fб1 в условиях монтажа где 15 ≤ b, b0 = b = 10ЗАКЛЮЧЕНИЕПолиэтилен, пожалуй, наиболее известный из всех термопластичных полимеров. В промышленности его получают полимеризацией этилена. В зависимости от условий полимеризации получают полимер с различными структурой и свойствами: при высоком давлении — полиэтилен низкой плотности, а при низком или среднем — высокой. С увеличением плотности возрастают твердость, модуль упругости при изгибе, предел текучести, химическая стойкость.Полиэтилен — один из самых дешевых полимеров, сочетающий ценныесвойства со способностью перерабатываться всеми известными для термопластов методами. Поэтому в мировом производстве полимеризационных пластиков именно полиэтилен занимает первое место.В процессе работы произведены расчёты материального баланса, тепловые расчёты оборудования, конструкционный расчёт аппаратов установки производства полиэтилена высокого давления. В данной работе приведена характеристика сырья, реагентов и готовой продукции, дано описание технологической схемы, рассмотрены аспекты безопасной эксплуатации производства, контроля качества выпускаемой продукции, автоматизации производства. Также произведен экономический анализ проекта.При увеличении годовой производительности , получены следующие результаты:1)уменьшение себестоимости с 27626руб./т. до 27166 руб./т. на весь выпуск продукции;2)чистая прибыль увеличивается с 408858,5тыс.руб. до 531450,2 тыс.руб.;3)увеличение выручки от реализации с 3315069тыс.руб. до 3978120 тыс.руб.;4)увеличение показателя фондоотдачи с 2,7 руб./руб. до 3,2 руб./руб.;5)увеличение производительности с 157860,42тыс. руб./челдо 189434,29 тыс. руб./чел;6)увеличение рентабельности производства с 20 % до 22,03 %;7)увеличение рентабельности продаж с 12,33 % до 13,4 %;8)Точка безубыточности осталась неизменной и равна 33 тыс. т.При увеличении мощности производительности полиэтилена, рассчитанные показатели себестоимости продукции исследуемого предприятия, а также расчет основных технико-экономических показателей предприятия, позволяют сделать вывод об экономической эффективности его будущего функционированияСПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Сутягин М. В., Бочкарев В.В. Основы проектирования и оборудование производств органического синтеза - Учебно-методическое пособие - Т: Изд. ТПУ, 2003-183с.2. Бочкарев В.В., Ляпков А.А.. Графическая часть курсовых и дипломных проектов – Томск: изд. ТПУ, 2019 – 98с.3. Основные процессы и аппараты химической технологии. /Под ред. Ю.И. Дытнерского – М.: Химия, 1991. – 496 с.4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А.. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.5. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Л.: Машиностроение, 1970. - 752 с.6. Методические указания по выполнению курсового проекта и выпускной квалификационной работы для студентов заочной и дневной форм обучения специальности 240401«Химическая технология органических веществ» – Томск: изд. ТПУ - 2008-75с. Составители: В.В. Бочкарев, А.А. Ляпков.7. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М., Химия, 1971.- 784 с.8. Сутягин В.М., Лопатинский В.П., Ляпков А.А. Основы проектирования и оборудование производств полимеров: Учебное пособие. Часть 1. –Томск: Изд. ТПУ, 1998.-118 с.9. Сутягин В.М., Лопатинский В.П., Ляпков А.А. Основы проектирования и оборудование производств полимеров: Учебное пособие. Часть 2. –Томск: Изд. ТПУ, 1999.-114 с.10. Иванов Г.Н., Сутягин В.М. Основные методы расчета химических реакторов: Учебное пособие.-Томск.: Изд. ТПИ, 1986,-89 с.11. Борисов Г.С., Брыков В.П., Ю.Н. Дытнерский. Основные процессы и аппараты химической технологии. /Пособие по проектированию, 2-е перераб. изд., М., Химия, 1991-496 с.12. Иоффе И.А. Проектирование производственных процессов и аппаратов химической технологии. /Учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1981-352 с.13. Проектирование и расчет аппаратов основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для вузов /И.А. Грязнов, Н.Г. Дигуров, В.В. Кафаров, М.Г. Макаров. – М.: Химия, 1995-256 с., под ред. Лебедева Н.Н..14. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. - М. Химия.: , 1988- 592 с.15. Детали трубопроводов на давление от 100 до 1000 кгс/см2.нормы конструирования и методы расчета на прочность16. Котлы стационарные и водогрейные и трубопроводы пара и горячей воды Нормы расчета на прочность17. высокого давления. Обзор инф. М.: НИИТЭХИМ,1986, № 278. р. 197.18. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Фланцевые соединения.19. Энциклопедия полимеров, т. 3, М., 1977.20. Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза, Л., 1988.21. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы. М – Л: «Химия», 1964 г.22. Голосов А.П., Динцес А.И. Технология производства полиэтилена и полипропилена.- М.: Химия, 1978.-216 с.23. Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основыпромышленного синтеза /А.В. Поляков. Ф.И. Дунтов, А.Э. Сфиев и др. – Л.:Химия, 1988.-200 с.24. Этилен. Физико-химические свойства / Под ред. С.А. Миллера. Пер. С англ. М.: Химия, 1977.-168 с.25. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» ФЗ №116от 21.07.1997г./ в ред. Федеральных законов от 04.03.2013г.26. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»/ в ред. Федеральных законов от 10.07.2012 N 117-ФЗ27. ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.28. Руководство по безопасности факельных систем. Серия 03. Выпуск 68. — М.:Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. — 48 с.29. ГОСТ Р 22.3.03-94-Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита населения. Основные положения.