Предприятия химической промышленности и их особенности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СЕВЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Федерального бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра ФТУ

Предприятия химической промышленности и их особенности.

Курсовая по дисциплине «Организация производства на предприятиях химической промышленности»

Студент гр. Д-310

_________ Ольховская А.Е.

«____»___________ 2012 г.

Преподаватель

профессор

_________ Кобзарь Ю.Ф.

«____»_________ 2012 г.

Северск – 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Предприятия, их структура и основные задачи………………………….5
2. Основные химические производства и их научные принципы………..11
3. Значение химической промышленности………………………………...16
4. Структура отрасли………………………………………………………...18
5. Современное состояние и тенденции развития химического комплекса……………………………………………………….…………21

Заключение……………………………………………………………………….26

Список использованной литературы…………………………………………...28

Введение

Химическая  промышленность - вторая после электронной ведущая отрасль индустрии, которая наиболее быстро обеспечивает внедрение достижений научно-технического прогресса во все сферы хозяйства и способствует ускорению развития производительных сил в каждой стране. Особенность современной химической промышленности - ориентация главных наукоемких производств (фармацевтического, полимерных материалов, реагентов и особо чистых веществ), а также продукции парфюмерно-косметической, бытовой химии и т.д. на обеспечение повседневных нужд человека и его здоровья.

Развитие химической промышленности обусловило процесс  химизации народного хозяйства. Он предполагает повсеместное широкое  использование продукции отрасли, всемерное внедрение химических процессов в разные отрасли хозяйства. Такие отрасли промышленности, как нефтепереработка, тепловая энергетика (кроме АЭС), целлюлозно-бумажная, черная и цветная металлургия, получение строительных материалов (цемент, кирпич и т.д.), а также многие производства пищевой промышленности основаны на использовании химических процессов изменения структур исходного вещества. При этом они зачастую нуждаются в продукции самой химической промышленности, т.е. тем самым стимулируют ее ускоренное развитие.

Особенность химической промышленности - очень широкая, разнообразная по составу сырьевая база. Она включает горно-химическую промышленность (добычу серы, фосфоритов, калийных солей, поваренной соли и т.д.). Ее обычно в большинстве стран мира (кроме России) относят к добывающей. Важнейшими поставщиками сырья являются также отрасли, которые не входят в состав самой химической промышленности (нефтехимическая, коксохимическая, газохимическая, лесохимическая, сланцехимическая). Они поставляют не только сырье (чаще всего углеводородное, серу и т.д.), но и полупродукты (серную кислоту, спирты и т.д.). Важнейший результат НТП во второй половине XX в. - повсеместный и широкий переход химической промышленности на использование продуктов переработки нефти, попутного и природного газа: из них получают подавляющую часть продукции отрасли.

Специфические особенности химической промышленности, влияющие на ее размещение, следующие:

1) очень высокая  энергоемкость (в первую очередь  теплоемкость) в отраслях, связанных  со структурной перестройкой  вещества (полу-чение полимерных материалов, продукция органического синтеза, электрохимические процессы и др.);

2) высокая водоемкость  производств (охлаждение агрегатов,  технологические процессы);

3) невысокая  трудоемкость большинства производств  отрасли;

4) очень высокая капиталоемкость;

5) большие объемы  используемого сырья и многих  видов готовой продукции;

6) экологические  проблемы, обусловленные производством  и потреблением ряда химических  продуктов.

1 Предприятия, их структура и основные задачи

Предприятие – центральное звено экономики.

Под общим названием «предприятие» в хозяйственной практике подразумевается организация, преследующая в качестве основной цели, извлечение прибыли за вложенный труд и капитал.

Производственное  предприятие – это обособленная специализированная организация, основанием которой является профессионально организованный трудовой коллектив, способный с помощью имеющихся в его распоряжении средств производства изготавливать нужную потребителям продукцию (выполнять работы, оказывать услуги) соответствующего назначения, профиля и ассортимента.

Важнейшие задачи предприятия:

• возмещение затрат и получение дохода;
• недопущение сбоев в работе предприятия, в том числе срыв поставок и выпуск бракованной продукции, резкое сокращение объема производства и дохода предприятия;
• обеспечение потребителей продукцией предприятия в соответствии с договорами и рыночным спросом;
• обеспечение выплаты заработной платы персоналу, нормальных условий труда и возможности профессионального роста работников;
• создание рабочих мест для населения, живущего в окрестностях предприятия;
• охрана окружающей среды (земли, воздушного и водного бассейнов);
• стабильное наращивание темпов роста объема производства и дохода предприятия.

Предприятие химической промышленности в настоящее время имеет высокопроизводительные, полностью механизированные и автоматизированные производства.

Современное химическое предприятие – это сложный комплекс машин и оборудования, в который входят аппараты и машины химического производства, предназначенные для химических и физико-химических процессов; емкостное оборудование для хранения жидкостей и газов, трубопроводы; машины и насосы для перемещения жидкостей и газов; машины для транспортирования твердых материалов, расфасовки и затаривания сыпучих продуктов; КИПиА; электрооборудования, на некоторых предприятиях внедрена АСУТП (автоматическая система управления технологическим процессом). Хотя все эти виды имеют важное значение, основными из них считаются химические аппараты и машины.

При их конструировании и изготовлении нужно стремиться:

• максимально интенсифицировать технологические процессы путем развития рабочей поверхности, поверхности теплообмена, фильтрации, контакта фаз и др., а также путем интенсификации тепло – и массообмена. И главное – разработки процессов на принципиально новой физико-химической основе, позволяющей в десятки и сотни раз увеличить производительность;
• увеличить размеры аппаратов в тех случаях, когда возможности интенсификации процесса исчерпаны;
• повысить надежность машин и аппаратов. Частые причины выхода из строя – коррозия и повреждение наиболее ответственных узлов.

       Химическая промышленность – комплексная отрасль, определяющая, наряду с машиностроением, уровень НТП, обеспечивающая все отрасли народного хозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе новыми, прогрессивными и производящая товары массового народного потребления.

       Химическая промышленность представляет  собой одну из ведущих отраслей  тяжелой индустрии, является научно-технической  и материальной базой химизации народного хозяйства и играет исключительно важную роль в развитии производительных сил, укреплению обороноспособности государства и в обеспечении жизненных потребностей общества. Она объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладают химические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья, материалов), позволяет решить технические, технологические и экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, заменять металл в строительстве, машиностроении, повышать производительность и экономить затраты общественного труда. Химическая промышленность включает производство нескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.

       Значение химической промышленности выражается в прогрессивной химизации всего народнохозяйственного комплекса: расширяется производство ценных промышленных продуктов; происходит замена дорогого и дефицитного сырья более дешевым и распространенным; производится комплексное использование сырья; улавливаются и утилизируются многие производственные отходы, в том числе вредные в экологическом отношении. На базе комплексного использования разнообразного сырья и утилизации производственных отходов химическая индустрия образует сложную систему связей со многими отраслями промышленности и комбинируется с переработкой нефти, газа, угля, с черной и цветной металлургией, лесной промышленностью. Из таких сочетаний складываются целые промышленные комплексы.

       В основе производственного процесса в химической промышленности чаще всего лежит преобразование молекулярной структуры вещества. Продукцию этой отрасли народного хозяйства можно подразделить на предметы производственного назначения и предметы длительного или кратковременного личного пользования. 

       Потребители  продукции химической промышленности  находятся во всех сферах народного  хозяйства. Машиностроение нуждается  в пластических массах, лаках,  красках; сельское хозяйство –  в минеральных удобрениях, препаратах для борьбы с вредителями растений, в кормовых добавках (животноводство); транспорт – в моторном топливе, смазочных материалах, синтетическом каучуке. Химическая и нефтехимическая промышленность становится источником сырья для производства товаров широкого потребления, особенно химических волокон и пластмасс. Современное самолетостроение, реактивная техника, радиолокация, космическая техника, ракетостроение немыслимы без использования синтетических материалов и новых видов синтетического горючего.

Химическая промышленность объединяет множество специализированных отраслей, разнородных по сырью и назначению выпускаемой продукции, но сходных по технологии производства.

        В состав современной химической  промышленности России входят  следующие отрасли и подотрасли.

Отрасли химической промышленности:

1. горно-химическая (добыча и обогащение химического минерального сырья – фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серного колчедана);
2. основная (неорганическая) химия (производство неорганических кислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств, хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды);
3. органическая химия:

• производство синтетических красителей (выработка органических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);

• производство синтетических смол и пластических масс;
• производство искусственных и синтетических волокон и нитей;

4. производство химических реактивов, особо чистых веществ и катализаторов;

• фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других фотоматериалов);

5. лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей и т.п.);

6. химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и препаратов);

• производство химических средств защиты растений;

7.   производство товаров бытовой химии;

• производство пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов, стеклопластиков и изделий из них.

8.   микробиологическая отрасль.

Отрасли нефтехимической промышленности:

• производство синтетического каучука;
• производство продуктов основного органического синтеза, включая нефтепродукты и технический углерод;
• резиноасбестовая (производство резинотехнических, асбестовых изделий).

        Кроме того, на базе отходящих  газов и побочных продуктов   определенная часть химической  продукции вырабатывается в коксохимической промышленности, цветной металлургии, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей (лесохимия) и  других отраслях. По технологическому признаку к химической промышленности можно отнести производство цемента и других вяжущих, керамики, фарфора, стекла, ряда продуктов пищевой, а также микробиологической  промышленности (белково-витаминные концентраты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.).

        Химизация народного хозяйства – один из решающих рычагов повышения эффективности производства и качества работы во всех сферах деятельности человека.

       Важнейшим преимуществом применения  химических процессов и материалов  является возможность создания  материалов с заранее заданными  свойствами, обладающими необходимой  легкостью и прочностью, антикоррозийными и диэлектрическими свойствами, способностью работать в экстремальных условиях.

      Применение  искусственных и синтетических  материалов обеспечивает значительное, часто  решающее, повышение производительности  труда, снижение себестоимости  выпускаемой продукции, улучшение ее качества, облегчает условия и повышает культуру производства, высвобождает трудовые и материальные ресурсы.

      Полимерные материалы вызвали  подлинную революцию почти во  всех отраслях экономики. Применение  пластмасс, резины, лакокрасочных материалов и химических волокон облегчает массу самолетов, кораблей, автомобилей, увеличивает их скорости, сберегает значительное количество дорогих и дефицитных материалов, продлевает жизнь машин и оборудования, повышает их производительность.

       Особенно широко используются  в машиностроении пластмассы  и синтетические смолы, синтетический  каучук и резины, химические волокна  и изделия из них, краски  и лаки.

       В сельском хозяйстве основная  часть прироста урожая достигается   за счет применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений.

       В некоторых случаях, особенно  для новых отраслей техники,  химические продукты оказываются  незаменимыми (в микроэлектронике, приборостроении, атомной и ракетной  технике).

       Внедрение в производство продуктов химии приводит к громадному народнохозяйственному эффекту в виде экономии дефицитных  и дорогостоящих природных материалов.

2. Основные химические производства и их научные принципы

Современная химическая промышленность выпускает десятки тысяч продуктов. Все многообразие химико-технологических процессов можно свести к пяти основным группам: механические, гидродинамические, тепловые, диффузионные (массообменные) и химические.

Механические  процессы – это, процессы дробления, измельчения, агломерации, транспортирования твердых материалов, гранулирования и т. п. Гидродинамические процессы – это процессы перемещения жидкостей и газов по трубопроводам, перемешивания, псевдосжижения, очистка газов от пыли и тумана и др.

Тепловые  процессы – это процессы нагревания, охлаждения, конденсации, выпаривания и т. д.

Диффузионные (массообменные) процессы – это процессы абсорбции, ректификации растворения, кристаллизации, сушки и т.д.

Наиболее важна  и многообразна группа химических процессов, связанных с изменением химического состава и свойств веществ. К ним относятся: процессы горения – сжигание топлива, серы, пирита и других веществ; пирогенные процессы – коксование углей, крекинг нефти, сухая перегонка дерева;

электрохимические процессы – электролиз растворов и расплавов солей, электроосаждение металлов;

электротермические  процессы – получение карбида кальция, электровозгонка фосфора, плавка стали;

процессы  восстановления – получение железа и других металлов из руд и химических соединений;

термическая диссоциация – получение извести и глинозема;

обжиг, спекание – высокотемпературный синтез силикатов, получение цемента и керамики;

синтез  неорганических соединений – получение кислот, щелочей, солей, металлических сплавов и других неорганических веществ;

гидрирование – синтез аммиака, метанола, гидрогенизация жиров;

основной  органический синтез веществ на основе оксида углерода (II), олефинов, ацетилена и других органических соединений;

полимеризация и поликонденсация – получение высокомолекулярных органических соединений и на их основе синтетических каучуков, резин, пластмасс и т. д.

Каждое химическое производство состоит из трех взаимосвязанных  стадий:

1) подготовка  сырья и подвод реагирующих  компонентов в зону реакции;

2) химическое превращение;

3) отвод продуктов  и непрореагировавших веществ  из зоны реакции, выделение  целевого продукта

Схематически химико-технологический  процесс изображается следующей  схемой:

Где А – реагент, R – целевой продукт, S – побочный продукт.

Каждая стадия осуществляется комбинацией различных типовых процессов на основе общих принципов и закономерностей химической технологии.

Научную основу химической промышленности составляет химическая технологя – наука о методах и средствах массовой химической переработки сырья в предметы потребления и средства производства.

Химическая технология является своеобразным мостом, соединяющим химию  с производством. Самые грандиозные научные открытия остаются нереализованными в практическом плане, покуда на основе этих открытий не будет разработана и внедрена в производство приемлемая технология. Иначе говоря, химия становится производительной силой только через технологию. Других путей нет.

Длительное  время считали, что основу химической технологии составляют сырье, энергия и аппаратура. В настоящее время выделяют по меньшей мере 10 элементов химической технологии. К ним относятся:

1) физико-химия  процесса и поиски оптимальных  физико-химических условий его осуществления;

2) сырье, основные  и побочные продукты, отходы производства;

3) энергетика  процесса, условия максимального  полезного действия энергии;

4) аппаратура, среди  которой наиболее важные химические  реакторы, аппараты для осуществления  химико-технологических процессов;

5) материалы  аппаратуры и средства их защиты от коррозии, создание новых материалов;

6) аналитический  контроль и управление процессом (включая автоматизацию и управление ЭВМ);

7) организация  и охрана труда;

8) защита окружающей  среды и создание экотехнологии, т.е. технологии, при использовании которой химическое производство не наносит ущерба окружающей среде;

9) экономика  производства, включая капиталовложения, производительность труда и себестоимость  продукции;

10) развитие  принципиально новых химико-технологических  процессор, в том числе с  использованием экстремальных воздействий  (космическая технология, радиационные, плазмохимические, криохимические процессы).

В современных  химических производствах широко используются общие технологические принципы: непрерывность процесса, противоток, утилизация теплоты реакции (благодаря теплообмену), комплексное использование сырья и отходов производства.

Процессы бывают непрерывные, периодические и циркуляционные. В непрерывных процессах исходное сырье непрерывно подается в реакционный аппарат. Принцип непрерывности используется в производстве чугуна, при обжиге извести в контактном способе производства серной кислоты, при синтезе аммиака и в производстве водяного газа.

В периодическом (прерывном) процессе стадии смешивания реагирующих веществ, химического взаимодействия и выделения продуктов реакции, составляющие цикл, следуют друг за другом и периодически повторяются через определенные промежутки времени. В каждом цикле условия протекания реакции непрерывно изменяются, так как с течением времени концентрация исходных веществ уменьшается, что ведет к снижению скорости реакции, изменению температуры и т.д. Вследствие этого периодические процессы менее производительны. Их используют в производстве стали, кокса, многих органических красителей, взрывчатых веществ, соляной кислоты и других химических продуктов.

В современной  химической промышленности стремятся (там, где это возможно) перейти от периодических к непрерывным способам производства. Например, периодический способ получения анилина путем восстановления нитробензола чугунной стружкой с соляной кислотой в настоящее время заменен непрерывным методом – каталитическим гидрированием нитробензола водородом.

Некоторые процессы производства осуществляются полунепрерывным путем. Например, в коксохимическом производстве коксование – периодический процесс, а переработка коксового газа – непрерывный.

В циркуляционном (циклическом) процессе реакционная смесь покидающая реактор, разделяется. Непрореагировавшие исходные смеси после обогащения реагентами снова направляют в аппарат. Применение циркуляционного принципа способствует более полному использованию сырья и позволяет значительно повысить производительность процесса.

В химической технологии осуществляются следующие принципы.

Принцип противотока. Противотоком называется противоположно направленное движение взаимодействующих веществ.

Движение веществ в  одном и тот же направлении  носит название прямотока (схема а):

Противоток (схема б) применяют для реализации оптимальных условий массо- и теплообмена (проведение химических реакций, поглощение газов, растворение твердых тел, охлаждение продуктов реакций, нагревание исходных веществ и т. д.).

Принцип кипящего слоя, или псевдоожижения. Для организации кипящего слоя, или псевдоожижения, газообразные реагенты продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. Этот принцип получил широкое распространение в химической промышленности для интенсификации гетерогенных процессов, т.е. химического или физического взаимодействия веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях (обжиг пирита в производстве серной кислоты, каталитический крекинг нефтепродуктов, сушка влажных материалов, сорбция из газовых смесей и растворов и т. д.).

Принцип утилизации теплоты реакции. Утилизация теплоты реакции, т.е. использование выделяющейся при химических взаимодействиях теплоты для подогрева исходного сырья или дальнейшей тепловой обработки образующихся продуктов позволяет резко снижать производственные энергетические затраты. Например, в производстве чугуна в домну подают воздух, нагретый за счет теплоты происходящих реакций.

Принцип использования производственных отходов (комплексное использование сырья, безотходная технология). Превращение отходов в побочные продукты производства позволяет полнее использовать сырье, что в свою очередь снижает стоимость продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. Например, из полиметаллических сульфидных руд при комплексной переработке получают цветные металлы, серу, серную кислоту и оксид железа (III) для выплавки чугуна. Комплексное использование сырья служит основой комбинирования предприятий. При этом возникают новые производства, перерабатывающие отходы основного предприятия, что дает высокий экономический эффект и является важнейшим элементом химизации народного хозяйства.

Организация химического  производства процесс чрезвычайно  трудоемкий. Необходимо решить много  проблем, связанных с выбором сырья и способов его подготовки, определить оптимальные физико-химические параметры ведения химико-технологического процесса (температура, давление, применение катализатора и т. д.). Современное химическое предприятие характеризуется высокой степенью автоматизации.

3. Значение химической промышленности

Химическая  и атомная промышленность - прогрессивная, быстро развивающаяся отрасль.

Место химической индустрии в развитии экономики  страны определяется ее важной ролью  как одного из крупных базовых комплексов народного хозяйства России, который обеспечивает многие отрасли промышленности и сельское хозяйство сырьем, социально-ориентированной продукцией, способствует формированию прогрессивной структуры производства и потребления, развитию новейших отраслей и направлений, обеспечивает экономию и сохранение жизненно важных ресурсов, повышение производительности труда в смежных отраслях. Все большее значение приобретает использование химических технологий и методов при очистке и обезвреживании жидких и газообразных сред в различных отраслях, переработке и утилизации отходов.

В состав химической промышленности входит много отраслей, которые производят десятки тысяч  видов продукции. Уровень их развития сильно различается. По производству серной кислоты Россия занимает второе место в мире, по выпуску минеральных удобрений - пятое, синтетических смол - четырнадцатое.

Химическая  промышленность, наряду с машиностроением  и электроэнергетикой, влияет на развитие НТР в стране путём химизации  её хозяйства. Химизация - широкое применение химических технологий и материалов во всех хозяйственных отраслях. Значение химизации определяется рядом особенностей химической промышленности, которые влияют и на размещение её предприятий.

Во-первых, она  создаёт новые материалы, которых нет в природе. По своим качествам они часто превосходят натуральные продукты. Их применение экономит труд людей и сырьё. Поэтому предприятия хим. промышленности часто создают в уже сложившихся районах, центрах производства и потребления традиционных конструкционных материалов (машиностроительных центрах, металлургических базах).

Во-вторых, у  химической промышленности почти неограниченная сырьевая база: нефть, газ, древесина, вода, воздух и т.д. При этом очень часто  один и тот же продукт можно  получать из разных видов сырья. Например, азотные удобрения можно производить на основе коксования угля, электролиза воды, переработки нефти и природного газа. Поэтому теоретически предприятия химической промышленности можно создать повсеместно. Но на сегодняшний день в основном используются продукты нефте- и газопереработки, т.е. специально подготовленное сырьё. В результате современная химия в значительной мере тяготеет к районам добычи и переработки этих видов сырья.

В-третьих, химические технологии очень разнообразны. Это открывает огромные возможности для комплексной переработки сырья. Так, например, из нефти получают сотни видов продукции. Поэтому и в самой химической промышленности, и при её взаимодействии с другими отраслями широко развито комбинирование. Оно способствует формированию разнообразных комбинатов: химических, коксохимических, нефтехимических, лесохимических и др.

В связи с  глубоким общим экономическим кризисом в стране в химической промышленности снижаются производительность труда, фондоотдача, ухудшаются экологическая ситуация, отраслевая структура, пропорции воспроизводственного процесса; наблюдается усиление внутри- и межотраслевых диспропорций по сырью, топливу, электроэнергии, оборудованию и запасным частям; повсеместно ощущается значительный дефицит химической продукции.

4 Структура  отрасли

Отрасль химии  и нефтехимии (как и машиностроение) характеризуется широким спектром видов выпускаемой продукции, которая  используется практически во всех отраслях народного хозяйства и в повседневном быту.