Химическая отрасль

1. Характеристика отраслевой технологии химического производства

       1.1. Общие сведения об отраслевой технологии 

       Понятие "Технология" – трактуется в практике общения людей неоднозначно и имеет различное толкование. В переводе с греческого ("технос") технология определяется как искусство, мастерство, умение, плюс логика, иначе совокупность приемов и способов обработки и переработки различных сред.

       Дисциплина, изучающая эти явления, также  получила название "Технология" и  представляет собой совокупность приемов  получения новых знаний о процессах обработки (переработки) различных сред. Общность подхода к предмету исследования в технологии, предопределило и расширение видов обрабатываемых (перерабатываемых) сред, к которым стали относить не только материальные ресурсы (металл, химические вещества, растительную продукцию, в том числе дерево, пластмассы, стекло, минеральное сырье, продукты переработки сельскохозяйственного производства), но и нематериальные ресурсы (информацию, проектные и научные разработки, зрелища, искусство, законотворчество, управление, финансовые и страховые услуги и т. п.).

       Задачей технологии, является выявление физических, химических, механических, коммерческих, социальных, экологических и прочих закономерностей о природе превращения  обрабатываемых сред из одного вида в другой с целью определения и использования в широкой практике наиболее эффективных производственных процессов. Отражение их временных тенденций позволяет осуществлять прогнозирование направлений и темпов развития технологий и производства. Это направление в науке получило название – технодинамика.

       Технологией также называют сами операции добычи, переработки, транспортирования, складирования, сбережения, передачи прав владения, продажи и т. п., которые являются частью производственного процесса.

       Понятие технология обычно рассматривается в связи с конкретной отраслью производства. Различают:

• технологию строительства;
• технологию химическую;
• технологию получения конкретного продукта (например связанного азота, аммиачной селитры, серной кислоты);
• технологию проектирования и конструирования;
• технологию социальную;
• технологию обработки информации;
• технологию штамповки металла;
• технологию печатания денег;
• технологию банковского и страхового дела;
• технологию продвижения и власти.

       1.2. Общие сведения о химической промышленности 

       Химическая  промышленность – это совокупность предприятий и производств, применяющих преимущественно химические технологии переработки сред и выпускающих химические продукты. Развитие химической промышленности создает базу для химизации общественного производства экономии дефицитных материалов и повышения качества изделий, что обеспечивает рост потребительского спроса в смежных отраслях. В машиностроении, например, реализуется до 40% пластмасс, до 35% лаков и красок, до 25% химических волокон.

       Значительная  часть химических продуктов вырабатывается на предприятиях металлургической, нефтеперерабатывающей, деревообрабатывающей, пищевой и  других отраслей промышленности. В  России предприятия нехимических отраслей производят серной кислоты 35-45%, минеральных удобрений 10-15%, каустической соды 5-8%, лакокрасочных материалов 30-36%. Поэтому возникло понятие "чистая отрасль", то есть совокупность однородных производств, независимо от того в составе каких предприятий они находятся и независимо от форм их административно-хозяйственного ведения. Аналогичное "смешение" технологий характерно и для других отраслей, точнее практически во всех отраслях хозяйства, что делает деление технологий по отраслевому признаку в некоторой степени относительным.

       Отрасль технологий производства химических продуктов  в России насчитывает сотни предприятий, развитие которых сравнительно с  другими отраслями осуществлялось ускоренными темпами. Химические производства, с точки зрения их создания и эксплуатации, относятся к наиболее тяжелым, характеризуются применением сложных химических технологий, уникального крупнотоннажного оборудования, массовым типом производства и наличием химико-технологических процессов непрерывного действия, высокой степенью комбинирования технологий и продуктовой специализации. Каждое второе предприятие азотной промышленности, например, имеет в своей структуре производство аммиака, слабой азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида, сложных удобрений (нитрофоски) и серной кислоты.

       Технология  химических производств – изучают процессы, протекающие с изменением химического состава исходного сырья, а также проблемы создания конструкций аппаратов, в которых они протекают.

       Технологическая операция – это элемент производственной технологии, характеризуемый завершенностью качественного этапа преобразования продукта. Совокупность всех технологических операций от исходного сырья до целевого продукта представляет собой способ производства, а вместе с аппаратурным оформлением эта совокупность переходит в понятие "технологическая система". В комплексе с процессом обеспечения технологической схемы энергией различных видов, очистными сооружениями, вспомогательными службами, рассмотренную совокупность техники и технологии называют "производственно-технологическая система".  

       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.).

            Вывод: химическая промышленность развита как отрасль специализации во всех районах, кроме окраинных, удаленных, не обладающих достаточно мощным социально-экономическим фактором – нет большого количества населения, квалифицированных трудовых ресурсов и потребителя (Северный, Восточно-Сибирский, Дальневосточный). Исключением здесь является Западно-Сибирский район, специализация которого на химии органического синтеза обусловлена большими объемами добычи углеводородного сырья в основной нефтегазоносной провинции страны и строительством здесь новых перерабатывающих заводов. Наиболее крупными узлами химической промышленности в России являются города: Нижнекамск, Тольятти, Москва, Уфа, 
Стерлитамак, Дзержинск, Санкт-Петербург.

       1.4. Характеристика и структура отраслевой технологии химического производства 

        Структура химической промышленности Кузбасса и ее производственно- технический потенциал.

        Химический комплекс Кемеровской области – один из крупнейших в Сибири, сложный по структуре, включающий промышленность органического синтеза, химических волокон, производство минеральных удобрений, синтетических смол, пластических масс и т.д.

         Зарождение химической отрасли в Кузбассе связано с началом строительства в 1915г. в г. Кемерово коксохимического завода. Этим было положено начало развития углехимии на базе использования коксового газа, получаемого в процессе спекания углей в коксовых батареях.

        Сегодня химическую промышленность Кузбасса представляют 15 крупных и средних промышленных предприятий, из них 8 расположены в г. Кемерово.

        Основная часть  химической продукции производится на таких крупных предприятиях, как  АООТ «Азот», АК «Химволокно», ПО «Спектр», АФ «Токем», ПО «Прогресс» и ПО «Органика» (г. Новокузнецк), АО «Пурин» (г. Анжеро- Судженск). Ремонтно-строительная база – АП «Сибхимремонт», научно- исследовательские центры – проектный институт ГИАП, инженерно-научный центр АФ «Токем», научно-исследовательский институт ПО «Органика», кафедры, проблемные лаборатории, факультеты вузов области. Уровень монополизации в химической промышленности в середине 90-х годов составлял 82-83%.

        Отрасль производит около 300 видов химической продукции. Доля кузбасской химии в производстве химической продукции в составе Российской Федерации: синтетический аммиак – 9%, синтетические смолы и пластмассы – 7%, синтетические красители – 5%, капроллактам - 100%, химические волокна – 8,5%, в составе стран-членов СНГ: доля капролактама – 25%, пресс-порошков – 45%, химикатов для каучука и резины - 50%, антрахиноновых покрытий – 100%. 

               Экспортируются химические продукты из Кузбасса в районы Сибири: по минеральным удобрениям поставляется 55,8% от их производства, по химическим волокнам и нитям – 16,1, по синтетическим смолам и пластическим массам – 36,1, по каустической соде – 22,7%. Соответственно эти показатели по РФ – 69,6; 92,2; 74,1; 61,8. Полиамидная кордная ткань поставляется в Омск, Красноярск, Барнаул; полиамидные текстильные нити – в Новосибирск, Канск, Красноярск, Черемхово.

         Химическая промышленность Кузбасса поставляет свою продукцию, в том числе и в США, Великобританию, Китай.

        Экспорт химической продукции Кузбасса в страны дольнего и ближнего зарубежья на 1995г. (% от общего объема производства): 

        Виды  химической продукции для стран: ближнего(1) и дальнего востока(2):

        Краткая характеристика основных химических производств  Кузбасса:

        АООТ  «Азот» - крупнейшее химическое предприятие в регионе. На его долю приходится около половины основных фондов, работников, продукции отрасли региона. Это предприятие имеет современные высокорентабельные производства и осуществляет непрерывное совершенствование технологий с целью повышения эффективности производства и уменьшения экологического ущерба. Производит: аммиак, капролактам, минеральные удобрения, ионообменные смолы, катализаторы и химикаты для резины и каучуков, шины для легковых автомобилей.

        Кемеровская АК «Химволокно» - одно из крупных предприятий в 
Российской Федерации по производству полиамидных кордных, технических и текстильных нитей, волокон и гранулята (нейлон-6). Применяемое сырье – капролактам, поставляемый АООТ «Азот». Основная продукция – полиамидная кордная ткань, выпуск которой составляет до 60% от всего объема продукции. Шины из Кузбасского корда большей частью выпускаются на шинных предприятиях Сибири.

        Полиамидные текстильные  нити широко используются для производства чулочно-носочных, трикотажных изделий и различных тканей.

         АК «Химволокно» является крупнейшим поставщиком полиамида первичного и вторичного разных марок как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

        На предприятии  разработана программа технического развития, совершенствования производства и освоения новых видов продукции. 
Планируется выпуск высокопрочных марок кордной полиамидной ткани, а также организация на свободных площадях производства анодного корда, обладающего рядом специфических свойств, позволяющих использовать его для выпуска шин: авиационных, сверхкрупногабаритных и специального назначения. Ведутся работы по расширению ассортимента и повышению качества текстильных полиамидных нитей за счет выпуска модифицированных, антистатичных, более тонких нитей различной цветовой гаммы. Для обеспечения потребностей предприятий Сибири в стеклонаполненном полиамиде разрабатывается организация производства композиционных материалов на основе полиамида за счет наполнителей мелкодисперсной и волокнистой структуры.

        АФ  «Токем» - крупнейший в России производитель полимерных материалов. Основные виды продукции: твердые и жидкие фенольные смолы, литьевые и прессованные феноплаты, в том числе малофенольные, ионообменные смолы, формалин, текстолит и декоративный слоистый пластик, изделия бытового и технического назначения из пластмасс.

        АО  «Спектр» – предприятие с современными технологиями и конкурентоспособной продукцией – выпускает антрахиновые красители для шерсти, растительных и искусственных волокон.

        ПО  «Прогресс» – предприятие ВПК России, которое на протяжении 55 лет занималось производством пироксилиновых порохов и боеприпасов. Процесс конверсии начался в 1988 г. На первом этапе конверсии – наращивание выпуска уже освоенной продукции товаров народного потребления. С 1993 г. началось освоение выпуска микроцеллюлозы, стабилизированного эфира, декоративных пленок на основе ПВХ и линолеума (полоплена), водно-дисперсных красок, матирующего нитролака, клеев бытового и общетехнического назначения. 

        Проблемы  развития химической промышленности Кузбасса:

        В советское время  химический комплекс Кемеровской области  имел сильные позиции. В структуре  промышленного производства Кузбасса до 1989 г. химический комплекс составлял примерно 17,8%, численность работающих превышала 60 тыс. человек. Из отраслей промышленности химия была третьей – после угольной отрасли и металлургии.

        Сегодня химическая промышленность переживает комплекс проблем, связанных с изменением всей экономической структуры России и Кузбасса в частности. Основные проблемы – неплатежи, отсутствие инвестиций, невыплата заработной платы, необходимость модернизации многих производств, разрушение межотраслевых связей, экологические проблемы.

        Задачи компании: разработка и реализация мер по выходу из кризиса; координация работы предприятий, связанных единством производственного  процесса с законченным технологическим  циклом и имеющих общие интересы в производстве и реализации продукции; интеграция предприятий; повышение эффективности производств и конкурентоспособности продукции; консолидация финансовых и производственных ресурсов.

         За последнее время в Кузбассе львиная доля химических предприятий попала под топор банкротства. Так, за 5 месяцев 1999 года энергетики выставили химикам и нефтехимикам 245,6 млн. рублей платежей.

        Потребители уплатили чуть более пятой части деньгами - 50 млн. рублей. А общая сумма расчетов даже превысила текущие платежи, на семь миллионов рублей и составила 252,6 миллиона. На 1 июня 1999г. химики задолжали энергетикам немало – около 118 миллионов рублей (не считая сотен миллионов рублей замороженной задолженности по решениям арбитражного суда при объявлении предприятий отрасли банкротами). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       2. Анализ производственной  структуры предприятия 

        Производственную  структуру химического предприятия  рассмотрим на примере ОАО  «Волжское  Химволокно».

        Схема  производственной  структуры  предприятия  включает  три группы: основные цеха, вспомогательные цеха и непроизводственная группа. 

        Характеристика  цехов ОАО «Волжское Химволокно»

        1.  Химический  цех  -  подготовка   сырья   и   добавок,   проведение         полиамидирования капролактама, получение гранулята поликапроамида.

        2. Прядильный цех  -  формирование  кордных,  технических,  текстильных         полиамидных нитей из расплава поликапроамида.

        3. Цех горячей  вытяжки корда -  вытягивание   свежесформированной  нити         для кордной ткани и техизделий  для   обеспечения   необходимой         прочности нити.

        4.  Крутильно-ткаций  цех  -  кручение  нити  для   кордной   ткани   и         техизделий, ткачество кордной ткани.

        5. Цех текстильных  нитей  -  вытягивание,  текстурирование,  кручение,         трощение,  перемотка текстильных нитей,  сортировка  и   упаковка         готовой продукции.

        6. ВХТС -  обеспечение   производства  водой,  паром,  холодом,  сжатым         воздухом, азотом, обеспечение климата в технологических цехах.

        7.   Цех   ЭлКИПиА   —   обеспечение   производства   электроэнергией,         обслуживание оборудования.

        8. Ремонтно-механический  цех - техническое обслуживание  оборудования.

        9.  Транспортный  цех  -   транспортное   обслуживание   производства,         осуществление внутризаводских и внешних перевозок. 

        Особенности производства

        Сырьем для производства капроновых  кордных,  технических,  текстильных нитей и волокон является капролактам, который  поступает  на  предприятие  в жидком или кристаллическом виде.

        Основными поставщиками капролактама являются:

             - Кемеровское  АО «АЗОТ»;

             - Толяттинское  АО «Куйбышевазот»;

             - ОАО  «Шекиназот»;

             - ГПО  «АЗОТ» г. Гордно.

        Жидкий капролактам  со  склада  насосом  подается  в  бак-мешалку,  куда производятся добавки активатора и регулятора молекулярного веса.

        В качестве активатора используется дистиллированная вода, а в  качестве регулятора молекулярного веса - уксусная кислота.

        Затем капролактам  с добавками тщательно перемешивается в течение  15-20 минут и отбирается на анализ . После положительного  анализа  капролактам  с добавками передается на полиамилирование. На потоке  кордных  и  технических нитей производится добавка термостабилизатора и масса перемешивается  еще  в течение  1  часа.  При  производстве  матированного  гранулята  производится дозировка  суспензии  двуокиси  титана.  После   перемешивания   капролактам передается на полиамидиррвание.  В  результате  полиамидирования  образуется термоустойчивое  соединение  со  степенью  полимеризации  в  зависимости  от назначения    поликапроамида.     Обогрев     аппаратов     полиамидирования осуществляется с помощью  динила  в  химическом  цехе  и  масла  АМТ-ЗООТ  в химическом цехе.

        Из  нижней   части   аппаратов   полиамидирования   сплав   с   помощью шестеренчатых насосов типа НШ-150 и НШ-250 продавливается  через  фильеры  в ванны   формования,   заполненные   умягченной   водой,   где   охлаждается, кристаллизуется и через водосьемники  поступает  в  виде  жилок  на  тянущие вальцы и рубильный станок.

        На рубильном станке производится резка жилки  на  кусочки  определенной длинны в виде гранул (крошки). Крошка подвергается обработке  горячей  водой с целью удаления  низкомолекулярных  соединений.  Затем  необходимо  удалить влагу из крошки,  что  осуществляется  в  сушках  при  температуре  150°С.

        Готовая крошка поликапроамида из химического цеха подается на  формование  в прядильный цех в токе азота.

        В прядильном цехе имеется 2 полимеризационно - прядильные установки ППУ- 10, где производится  формование  технической нити  через расплав.  Чтобы придать нити, полученной на прядильной машине, комплекс  физико-механических свойств, ее подвергают вытягиванию, в результате чего повышается  прочность, эластичность,   уменьшается    удлинение.    Вытягивание    происходит    на крутильновытяжной машине. Из цеха  горячей  вытяжки  корда  капроновая  нить поступает  для  дальнейшей  переработки   в   крутильно-ткацкий   цех,   где осуществляется трощение и кручение нити и ткачество кордной ткани  марок  23 КНТС , 232 КНТС , 25 КНТС, 252 КНТС на ткацких станках. Затем кордная  ткань упаковывается и реализуется на шинные  заводы.

        Все нити технические  и  текстильные  подлежат  сортировке  и  упаковке соответственно - технические нити  в блок-пакеты  (металлический поддон  с крышкой), текстильные - в ящики из  гофрированного  картона.  ОАО  «Волжское Химволокно» производит технические нити: 187  текс,  230  текс;  текстильные нити: 15,6 текс; 3,4. текс; 5 текс; 8 текс; 5 текс х 2; 2,3 текс; 3,4  текс; 4,4 текс.

        Производство  полиамидного  волокна  1  текс;  0,48  текс;  0,68   текс производится  на  штапельных  агрегатах   путем   вытягивания,   гофрировки, термофиксации, резки  и  упаковки  невытянутых  нитей  с  прядильных  машин. Полиамидное волокно упаковывается в кипы весом 140-180 кг. 

        Характеристика  оборудования, уровень, состояние

        Оборудование   химического    цеха    предназначено    для    получения поликапроамидного   гранулята   из    Е-капролактама.    Если    капролактам используется в кристаллическом  виде,  то  его расплавляют на  установке централизованного  плавления  УЦП-22.  Процесс  полимеризации  проводится  в аппаратах непрерывной полимеризации АНП-5,5,  АНП-10  или  линии  каскадного полиамидирования ЛКП-20. Сушка крошки осуществляется в сушилках НЭС-20, НЭС- 28, УНЭС-12, СНД-28, СНД-40, СНД-20М.

        В  прядильном  цехе   производится   формование   нитей   из   расплава поликапроамида на следующем оборудовании :

            а) на  потоке корда

             - полимеризационно-прядильная установка ППУ-10,

             - формовочно-приемные  машины НФ-1-1000-КР18, АФП-1000-КТ18;

            б) на  потоке шелка

             - плавильно-прядильная  машина ПП-600-И,

             - формовочная  машина «Тексима-2060»,

             - высокоскоростная  установка совмещенного формования-вытягивания SW-1-

               S900/4.

        Далее сформованная нить подвергается вытягиванию в  цехе горячей вытяжки корда на крутильно-вытяжных машинах КВ-III-250 КА и кручению  на  крутильных машинах КО-228-И, КОЭ-315-И.

        Кордная и техническая  ткань из нитей производится  на  ткацких  станках СТБ-2-175 МК.

        Текстильные нити перерабатываются, в зависимости  от  ассортимента,  на следующем текстильном оборудовании :

             - крутильно-вытяжные  машины КВ-150И4; «Тексима 3008», NS;

             - текстурирующие  машины ТК-600, ТК-603;

             -  машины  совмещенного  вытягивания-текстурирования  FK  6S-12  фирмы

               «Бармаг» и RFR;