Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Технологічний процес і системи технологій
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Контрольна робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Контрольна робота
Технологічний процес і системи технологій
Який зміст ми вкладаємо у поняття «технологія»? З огляду на предмет дисципліни поняття «технологія» передовсім слід зв’язувати з економічною діяльністю людського суспільства, спрямованою на пристосування та змінювання предметів зовнішнього природного середовища для задоволення своїх потреб.
В економіці реалізація технологій відбувається в тріаді складових виробництва: праця, носієм якої є людина, предмети праці й засоби праці. Отже, технологічні процеси є складовою частиною загальнішого поняття — виробничого процесу, який складається з матеріального і енергетичного забезпечення, транспортних і складських операцій, ремонтних робіт і техніко-економічного управління виробництвом. Технологічний процес розміщено в центрі виробничого процесу, який формується під впливом об’єктивних факторів: соціального устрою суспільства, його економіки, відповідних сировинних ресурсів, наукового рівня і практичного досвіду керівників (менеджерів) та виконавців виробництва (рис. 40).
Технології здебільшого складні та багатостадійні. Навіть така, як виготовлення целофанової плівки для упаковки продуктів харчування чи квітів, — це ланцюг послідовних механічних і хімічних процесів. Основні з них — подрібнення деревини, термохімічна обробка її розчином Са(HSO3)2 (cульфітне варіння) для розчинення лігніну —
Рис. 40. Визначальні фактори формування сучасного технологічного й виробничого процесів
складової деревини, відфільтровування целюлози і формування її в листи. Целюлозу обробляють розчином NaOH i H2S для перетворення її на ксантогенат целюлози, з якої в слабкому розчині NaOH одержують віскозу. У ванні з розчином сірчаної кислоти з віскози регенерують целюлозу у вигляді целофанової плівки.
У наведеній технології виробництва целофану можна виділити чітко окреслені як за місцем, так і в часі послідовні стадії процесу, коли продукт, одержаний у попередній стадії, є вихідним для наступної. Таку технологію називають періодичною. Однак більшість сучасних технологічних процесів хімічної промисловості є безперервними. Наприклад, процес виробництва поліетиленової плівки є саме таким: стискання газу етилену (С2Н4) в компресорі, каталітична полімеризація етилену в реакторі під високим тиском (300 МРа), формування розплавленого полімеру в плівку методом видування на спеціальних машинах.
До основних галузей промисловості належать паливно-енерге тична, металургійна, хімічна, машинобудівна галузі. Однак навіть у найбільших із них технологічні процеси виробництва галузевої продукції не завжди забезпечуються тими вихідними чи допоміжними матеріалами, які виробляються в межах самої галузі.
На прикладах технологій виробництва целофану і поліетилену видно, що окремі технологічні процеси кожного з цих виробництв об’єднано у відповідні системи технологій, які включають одержання сировини і допоміжних продуктів з різних галузей промисловості.
Складові сировини чи напівпродукту, які не входять до складу основної продукції галузі, стають матеріальною основою промислових відходів.
Кількісні та якісні характеристики матеріальних і енергетичних потоків зумовлюють економічну й екологічну ефективність системи технологій кожного виробництва.
Технологічний регламент і матеріальний баланс
Технологічний регламент — це основний технічний документ, який визначає режими і порядок проведення операцій технологічного процесу. Для кожного нового виробництва він розробляється науково-проектними організаціями галузі або підприємст вом безпосередньо чи за участю науково-проектних установ на основі патентів і ліцензій. До впровадження у виробництво проект технологічного регламенту розглядається на вченій раді наукового закладу чи технічній раді підприємства, після чого затверджується особисто керівниками цих установ і підприємств. На виробництво продукції розробляються державні стандарти. Будь-які корисні зміни діючого технологічного регламенту ще до їх впровадження у виробництво треба затвердити в тих самих інстанціях.
Кожний технологічний регламент починається з титульного листа, де зазначено назву технологічного процесу, назву підприємства, поставлено підпис керівника і печатку підприємства, підписи і назви посад відповідальних за розробку технологічного процесу осіб.
За титульним листом уміщують перелік розділів технологічного регламенту, зокрема:
1. Загальна характеристика виробництва.
2. Характеристика продукції, вихідної сировини і допоміжних матеріалів.
3. Рецептура і матеріально-енергетичні розрахунки.
4. Схема матеріальних потоків.
5. Опис операцій технологічного процесу.
6. Технологічна схема.
7. Норми робочого часу.
8. Можливі порушення процесу і способи їх усунення.
9. Характеристика відходів виробництва.
10. Матеріальний баланс операцій і всього технологічного процесу.
11. Метрологічне забезпечення технологічного процесу, перелік контрольно-вимірювальних приладів і засобів автоматизації.
12. Охорона праці і санітарія.
13. Засоби для додержання екологічних норм виробництва.
14. Специфікація (перелік і характеристика) технологічного устаткування.
15. Специфікація контрольно-вимірювальних приладів і засобів автоматизації технологічного процесу.
16. Перелік обов’язкових інструкцій.
Економісту чи екологу починати вивчати конкретне виробництво треба з вивчення технологічного регламенту, дані якого є основною базою для техніко-економічного й екологічного аналізу.
Як приклад наведемо фрагменти технологічного регламенту вітчизняного виробництва найпростішого продукту — солі (Слов’янсь кий солеварний завод на Донеччині)*.
У розділі «Характеристика продукту, його призначення і сировина» подано такі дані.
Продукти виробництва — хлорид натрію (NaCl). Товарна назва продукту — кухонна сіль «Екстра».
Призначення продукту — застосовується як смакова приправа у харчовій промисловості та побуті, а також як сировина в інших виробництвах, наприклад, у виробництві кальцинованої соди, медичних препаратів та ін.
Вимоги до якості продукту визначаються державним стандартом ГОСТ 13830–84 сіль «Екстра» за такими параметрами:
Температура плавлення t = 800(C.
Температура початку розтріскування за нагрівання t = 78(C.
Фракційний склад часток — 0,18…0,2.
Густина кристалів — 2,16 г/см3.
Розчинність у воді за 20(С — 317 г/літр (317 кг/м3).
Вихідна сировина — насичений розчин природної кам’яної солі (ропа).
Вміст складових розсолу:
кг/м3
% (за масою)
NaCl
300
25,1
CaSO4
6
0,5
MgCl2
0,6
0,005
CaCl2
0,45
0,037
домішки
0,05
Густина ропи ( — 1195 кг/м3.
У розділі «Стадії технологічного процесу» названі такі операції і характеристики проміжних напівпродуктів (рис. 41).
Стадія 1. Видобування сировини. Насичений розчин NaCl одержують вилужуванням* підземних природних покладів кам’яної солі і транспортують його по свердловинах на поверхню до виробничого цеху очистки.
Стадія 2. Очистка сирої ропи методом обробки содою (Na2CO3) і вапняком (Сa(OH)2), що спричинює зв’язування іонів Са2+ та іонів Mg2+, розчинених у ропі CaSO4, MgSO4 в карбонати і випадання їх в осад за реакціями:
CaSO4 + Na2CO3 ( CaCO3( + Na2SO4;
MgCl2 + Ca(OH)2 ( Mg(OH)2( + CaCl2;
CaCl2 + Na2CO3 ( CaCO3( + 2NaCl.
Очищена ропа містить:
NaCl — 300 g/l; Na2CO3 не більше 6 g/l; Na2SO4 — 5 g/l; NaOH — 0,1 g/l. Усього — 311 грамів солей в одному літрі ропи.
Стадія 3. Концентрування (перенасичення) розчину NaCl методом вакуумного випаровування води.
У процесі випаровування води концентрація розсолу підвищується до граничної межі, і надлишок солі випадає в осад.
Стадія 4. Відділення солі (NaCl), яка випала в осад, від її насиченого розчину (300 kg/m3) методом центрифугування.
Стадія 5. Сушіння кухонної солі.
Стадія 6. Розсівання (за фракціями зерен 0,18…0,2 mm).
Стадія 7. Видалення із солі механічних домішок (металічних часток, окалини).
Стадія 8. Фасування і затарювання солі на автоматах у поліетиленові пакети масою 200 g i 1 kg, паперові мішки — 20 kg.
У розділі «Специфікація і характеристика устаткування» описано будову, параметри устаткування і принципи режиму його функціонування.
Буріння свердловин на глибину 200…300 m (у пласт солі) здійснюють спеціальною буровою установкою. Над свердловиною споруджують систему трубопроводів, якими воду закачують до пласту солі. Вилужування NaCl із пласта солі відбувається протягом двох-трьох років, після чого з допомогою глибоконасосної установки ропу викачують на поверхню і трубопроводами подають до цеху очистки.
На стадії 2 застосовуються відцентрові насоси і реакційні ємкості з механічними мішалками для розчинів. Після відстоювання розчини відокремлюються від твердих домішок способом декантації.
На стадії 3 застосовуються вакуумно-випарювальні апарати (ВВА), з’єднані в батарею із двох чи трьох апаратів, принципову схему яких показано на рис. 42.
ВВА — це сталеві вертикально встановлені циліндричні ємкості об’ємом близько 50 m3, з конічним днищем і трубчастим теплообмінником. Апарат заповнюється ропою вище за рівень теплообмінника. У міжтрубний простір першого апарата подається з котельні пара під тиском до 4 атм.*, конденсат якої повертається до котельні. Вторинна пара, утворена за випарювання ропи в першому апараті, переходить до міжтрубного простору теплообмінника другого апарата батареї, де конденсується, завдяки чому над ропою першого ВВА постійно підтримується розрядження.
У свою чергу, вторинна пара другого апарата використовується як теплоносій для упарювання ропи в третьому апараті батареї. З останнього ВВА пара надходить до барометричного конденсатора, звідки засолений конденсат надходить до каналізації. Отже, у наведеному процесі бачимо приклад раціонального використання енергії первинної пари у замкнутому циклі: вода — пара — конденсат (вода) — пара та тепла вторинної пари 1-го ВВА для випаровування ропи 2-го і 3-го ВВА. За випарювання води з ропи концентрація
Рис. 42. Схема батареї вакуумно-випарних апаратів у технології виробництва кухонної солі
хлориду натрію (NaCl) підвищується до межі розчинності, надлишкова сіль кристалізується і випадає в осад у нижній частині апарата. Періодично її випускають в апарат вилучення солі, звідки надлишкова ропа повертається знову на випарювання.
На стадію 4 сіль надходить як концентрована пульпа* спеціальним трубопроводом. На цій стадії на великих горизонтальних центрифугах періодичної дії діаметром 1,2 м за частоти обертання 1200 об/хв сіль відокремлюється від маточної рідини, що збагачується натомість сульфатами і карбонатами магнію та кальцію, які майже не випадають в осад. Цю рідину як непридатну до дальшого випарювання скидають в «озеро» за межами заводу.
Вивантажену з центрифуг вологу сіль (до 4 % Н2О) стрічковий конвеєр подає на стадію 5, де вона висихає (за інтенсивного переміщування) у газовому потоці з температурою 120(C, утвореному від спалювання природного газу з 30-кратним надлишком повітря, до залишкової вологості 0,3–0,4 %. Розсівання солі за фракціями здійснюється на барабанних ситах, а вилучення металевих часток і окалини — на магнітних сепараторах.
Фасування солі забезпечують об’ємно-дозуючі автомати безперервної дії вітчизняного та фінського виробництва безпосередньо на конвеєрі. На схемі рис. 36 показано приклади матеріальних потоків на стадії очищення ропи.
Побіжний аналіз розглянутого технологічного процесу переконує, що навіть у такому простому виробництві, де готовий продукт лише вилучається з природних покладів, не обходиться без негативних екологічних наслідків. По-перше, буріння багатьох свердловин призводить до порушення природної міграції грунтових вод, їх насичення солями ропи, що негативно впливає на рослинний світ регіону. По-друге, великі об’єми дефіцитної в цьому регіоні прісної води витрачаються на вилужування хлориду натрію, що водночас призводить до утворення підземних порожнин. Останні стають причиною просідання та обвалів верхніх шарів грунту на території міста. У місті є кілька соляних озер природного походження, але є й такі, що утворилися на місцях перших соляних заводів. Великі площі довкола міст, через які протікала колись «солона річка», перенасичена сульфатами і хлоридами заводських відходів, сьогодні є справжньою мертвою пустелею. Але і це ще не все. Як правило, в регіоні соляних заводів, за наявності поблизу покладів вапняку, як, наприклад, у Слов’янську, будують потужні содові заводи, що використовують сіль як сировину за так званої аміачно-хлоридної технології.
Вапняк добувають у кар’єрі на березі річки Сіверський Донець (руйнуючи прекрасний реліктовий пейзаж).
Опалюванням вапняку за t = 900(C отримують діоксид вуглецю
СаСО3 = СаО + СО2(, (1)
який пропускають (барботують) через концентрований водний розчин хлориду натрію, насиченого аміаком. При цьому послідовно в розчині відбуваються дві реакції:
утворення гідрокарбонату амонію
NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 (2)
і утворення гідрокарбонату натрію і хлориду амонію
NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl (3)
Гідрокарбонат натрію слабко розчиняється в холодній воді і випадає в осад, який відфільтровують і прожарюють, отримуючи кальциновану соду.
2NaHCO3 = Na2CO3 ( + CO2 + H2O (4)
Кальцинована сода не містить кристалізаційної води і є готовим товар ним продуктом, а діоксид вуглецю знов повертають у виробництво. Витрачений аміак (реакція 2) також повертається у виробництво через нагрівання розчину (реакція 3), що залишився після відфільтровування гідрокарбонату, разом зі стехіометричною кількістю доданого гашеного вапна.
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NН3( + CaCl2 + 2H2O (5)
Як бачимо, технологія отримання кальцинованої соди передбачає раціональне використання сировини: СО2 і NH3 залишаються у замкненому виробничому циклі. Але і тут підтверджується теза: справді безвідходних технологій практично не існує. У сучасному індустріальному виробництві вони б були економічно збиткові.
Сьогодні біля содових заводів, як і у Слов’янську, утворились величезні «білі моря» — відходи суспензії (СаCl2, NaCl), обнесені земляними дамбами заввишки до 20 m. Щороку такий завод поглинає додатково 3—4 га нової земельної площі. В інших містах такі відходи скидають у вироблені шахти чи нафтові і газові свердловини, що становить небезпеку для навколишнього середовища, наслідки якої є непередбачуваними. Спроби знайти для таких відходів якесь промислове застосування не мали успіху.
Розглянутий конкретний виробничий комплекс (сіль—сода) у м. Слов’янську, в якому, крім цього, ще побудовано понад два десятки промислових підприємств, наочно ілюструє згубні наслідки індустріалізації економіки. Колись зелене курортне місто північного Донбасу, розміщене поблизу унікального за красою району Слобожанщини в басейні річки Донець з гористими крейдяними берегами і реліктовими соснами «української Швейцарії» чи не назавжди втра тило колишні рекреаційні властивості. Можливо, що в майбутньому, коли економіка ноосфери замінить індустріальну, такі регіони почнуть відроджуватися до життя.
Література
Колотило Д. М. К 61 Екологія і економіка: Навч. посібник. — К.: КНЕУ, 1999.
01.04.2013 00:04-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора