книги из ГПНТБ / Шах, А. Д. Вопросы экономики автоматизации химического производства учеб. пособие

ѳ

кация страны, химизация народного хозяйства, механизация тяже­ лых и трудоемких работ и интенсификация производственных процес­ сов.

В условиях современной научно-технической революции возникли новые направления технического прогресса, одним из которых явля­ ется автоматизация производства.

Выявились не только большие возможности, но и обязательность использования автоматических средств и вычислительной техники для управления производством, предприятиями и различными сфера­ ми деятельности людей.

вце в годы первой пятилетки стали возникать элементы автома­ тических систем.

Движение новаторов, многостаночное /миогоаппаратное/ обслу­ живание, совмещение профессий вызвало к жизни целый ряд усовер­ шенствований, приспособлений, автоматизирующих ряд функций, со­ действовало организации непрерывных поточных производств.

Следует отметить, что 35 лет тому назад, т.е. в 1935г. 16-22

мая состоялась в Москве первая Всесоюзная конференция по автома­ тике, телемеханике и диспетчеризации, а с 1936г. АН СССР издает­ ся журнал "Автоматика и телемеханика".

В химической промышленности - в производстве аммиака и сла­ бой азотной кислоты, синтетического каучука в те годы были соз­ даны отделы и лаборатории по автоматизации химических процессов,

по разработке КИП, а на предприятиях заложены основы цехов КИП.

К началу Отечественной войны параллельно с автоматизацией контроля химических процессов начались работы по автоматическому

9

пигулировшшю -• стабилизации отдельных параметров технологичес­

кого процесса^ и были созданы образцы автоматических регуляторов

ианализаторов состава непрерывного действия.

Витоге довоенных и послевоенных работ в начале 50-х годов в химической промышленности были созданы системы автоматической ста­

билизации режимов технологических процессов с централизацией кон­ троля и управления всем производством. Первые системы были созда­ ны в производствах аммиачной селитры, суперфосфата, азотной кисло­ ты, кальцинированной соды, серной кислоты и ряде производств син­ тетического каучука,

В 60-х годах начался этап создания автоматических систем опти­ мального управления производствами н производственными комплекса­ ми.

Высокий уровень автоматической стабилизации технологических параметров не обеспечивает устойчивости экономических показателей,

которые сильно колеблются во времени.

Положение усугубляется тем, что непрерывно увеличиваются мощ­ ности предприятий, единичная производительность агрегатов, уста­ новок, сложность технологического процесса.

Увеличение единичной мощности аппаратуры возможно проиллюстри­ ровать па следующих примерах.

Мощность установок для получения этилена увеличивается до

300 тыс.т/год.

Для дегидрирования бутана проектируются установки в 80-100 тыс.

т/год.

Для получения ароматических углеводородов каталитическим рифор­ мингом создаются установки мощностью до I млн.т.

io-

Создаются автоматические установки для получения каустичес­ кой соды мощностью 300-500 тыс.т в год, а для кальцинированной соды проектируются элементы адсорбции - дистилляции производи­ тельностью до 1000 т/сутки и соответственно другая аппаратура.

Для производства аммиака должны внедряться агрегаты мощностью

в1500 тые^утки.

Всернокислотном производстве проектируются технологические линии мощностью 360 ТЫС.Т./пй

Для полиэтилена высокого давления избраны агрегаты полимери­ зации до 100 тыс.т/год.

Эти примеры возможно было бы увеличить во много раз.

Только оптимизация управления производством на основе авто­ матизации может ооесііечи'гь достижение и устойчивость заданных экономических показателей, минимизирующих затраты на производ­ ство продукции.

Промышленность органического синтеза является одной из наи­ более быстро развивающихся областей отечественной химической промышленности. Она включает следующие самостоятельные отрасли:

производство пластических масс и синтетических смол, синтетичес­ ких и искусственных волокон, синтётического каучука, синтетичес­ ких моющих веществ, органических красителей /3/.

Благодаря огромному народно-хозяйственному значению синтети­ ческих материалов, их производство в текущем пятилетии /1971- -І975гг/ продолжает развиваться высокими темпами. Так, выпуск пластических масс и синтетических смол должен увеличиться в 2 ра­ за, каучуков - в 1,7 разя. При этом удельный зес синтетических

- I I -

каучуков составит 65-60% общего объема производства каучука,

огнтетические волокна долганы составить 38-40% общего выпуска хи­ мических волокон ■йі

Обеспечение столь высоких темпов развития производства и по­ вышение его эффективности может быть достигнуто лишь при условии постоянного технического прогресса, в том числе осуществлении одного из основных его направлений - автоматизации производст­ венных процессов.

2. Автоматизация промышленности органического синтеза в СССР и основные тенденции ее развития

Автоматизация производства характеризуется передачей функций управления производственными процессами автоматическим устройст­ вам, осуществляющим получение, преобразование, передачу и исполь­ зование информации.

Особая роль автоматизации в химической и нефтехимической про­ мышленности обусловлена спецификой технологических процессов в этих отраслях. Они наиболее подготовлены к автоматизации, обес­ печивавшей в связи с этим высокий экономический эффект. Автомати­ зация химии и нефтехимии является необходимым условием не только совершенствования,технологии, но и осуществления целого ряда вы-

сокоинтенсивных процессов /неполного окисления углеводородов на

- 12 -

основе использования природного газа, контактирования на пыле­ видном псевдоожиженном катализаторе и др/, недоступных для уп­ равления оператором, а также процессов с токсичными и взрыво­ опасными реагентами.■

Подобные особенности химических производств в наибольшей сте­ пени характерны для промышленности органического синтеза. Авто­ матизации этой отрасли промышленности способствуют два взаимо­ действующих фактора: техническая необходимость и экономическая целесообразность.

Техническая необходимость автоматизации определяется герметич­ ностью аппаратуры, исключающей возможность визуального яаблюде- '

дия за ходом процесса, агрессивностью и взрывоопасностью продук­ тов, иногда высокими давлениями и температурами, высокими ско­ ростями, повышенными требованиями к чистоте продуктов.

К особенностям химических производств, которые делают автома­ тизацию экономически .целесообразной, относятся: непрерывность технологических процессов, крупные масштабы производства, воз­ можность достижения оптимальных рокимов в условиях меняющихся характеристик оборудования /коэффициент теплопередачи, диффузии,

трения, активность катализатора и т.д,/ и параметров процесса,

увеличивающаяся потребность народного хозяйства в продуктах ор­ ганического синтеза. Удельный вес затрат на автоматизацию в оте­ чественной промышленности органического синтеза составляет око­ ло 15%, что совпадает со средними показателями по зарубежной хи­ мической и нёгЬтехимической промышленности за тот же период /2/.

- 13 -

Экономичная ритмичная работа нефтехимических комплексов воз мокла лишь при условии автоматического сбора и переработки ин­ формация, централизованного автоматического управления. Благода ря автоматизации возможно снижение капитальных и эксплуатацион­ ных затрат за счет;.....

I. Укрупнения пооизводств, увеличения единичной мощности аг­ регатов и отдельных видов важнейшего технологического оборудова ния, в том числе применений мощных компрессорных и холодильных агрегатов.

Возможная экономия капитальных вложений в результате укрупне ния новых производств дивинила из бутана и увеличения мощности установок за период І965-І970гг' определялась, например, в 150 млн.руб; экономия от укрупнения мощности комплексов цехов

переработки изопрена-мономера за тот же период - соответственно в 30 млн.руб.

Проводится укрупнение отдельных видов оборудования, з част­ ности, агрегатов дегидрирования, компрессорного и холодильного оборудования, применение мощных турбокомпрессоров, укрупненных пароперегревательных печей в производстве мономеров. Экономия за счет укрупнения пароперегревательных печей и некоторых усо­ вершенствований их кенструшши составит 35-40 млн.руб. Увеличе­ ние мощности установок делает особенно ответственным контроль и управление их работой, что возможно только при автоматизации.

Установка меньшего числа агрегатов за счет увеличения мощности последних учекьгаает затраты на пзтоматаэапию.

2.Объединения отдельных производственных цехов и установок

вобщие комплексные сооружения о соответствующим увеличением ко­

эффициента застройки и, следовательно, сокращением инженерных сетей и т.д. Это осуществлено в производстве нолибутадиенового,

пслиизопрѳнового, хлоропренового, а также этиленпропиленового каучука, где объединены цехи полимеризации и выделения каучука,

В производстве бутилкаучука в состав объединенного цеха включе­ ны полимеризация, выделение каучука, а такте система глубокого

охлаждения и регенерации растворителя, В производстве дивинила и изопрена объединены цехи дегидрирования для обеих стадий про­ цесса, а также установки компрессии, конденсации, ректификации

продуктов дегидрирования обеих стадий дегидирования с оборудова­ нием экстрактивной дистилляции и холодильными установками, -Объе­ динение цехов удешевляет автоматизацию. Создаются предпосылки для организации общих помещений для щитовых, уменьшения длин трасс коммуникаций контрольно-измерительных приборов, облегча­ ется обслуживание средств автоматизации.

3. Дальнейшего внедрения прогрессивных решений в компановке основного технологического оборудования. Размещение технологи­ ческого оборудования на открытых площадках уже применяется в те­ чение ряда лет. Дальнейшим развитием этого принципа является размещение на наружной установке компрессорного и насосного обо­ рудования для незамерзающих жидкостей и углеводородов, что осо­ бенно важно с точки зрения техники безопасности. Утепленные по­ мещения включаются в общий комплекс наружных этажерок вместо строительства отдельных сооружеаай, как это было ранее. По этому

" 15 “

принципу запроектирован ряд основных цехов заводов иК, в том числе цехи компрессии и экстрактивной дистилляции в производстве изопрена, выделения и очистки изопрена, концентрирования и очист­ ки дивинила на Куйбышевском, Стерлитамакском, ійфремовсісом и Яро­ славском заводах. То же сделано и в производстве полиэтилена вы­ сокого давления. Вынос оборудования на наружную установку пред­ полагает обязатсль”ость автоматического контроля за ходом процес­ са и в тоже время предъявляет к средствам автоматизации повышен­ ные требования по надежности.

.автоматизация имеет первостепенное значение для снижения эксплу атационных затрат на производство, увеличения объема производства,

стабилизации качества выпускаемой продукции, повышения производи­ тельности труда. Так, по расчетам Повокуйбышевского филиала Гип-

рокаучука на Воронежском заводе С'Л в результате автоматизации и механизации трудоемкость I тн синтетического каучука снизится на

34,4/', что соответствует росту производительности труда в 1,5 ра­ за .

Автоматизация производственных процессов осуществляет функции контроля, регулирования и управления.

Автоматическое управление - это осуществление совокупности воздействий, направленных на поддержание или улучшение функциони­ рования управляемого объекта в соответствии с целью управления на основе программы и определенной информации.

Регулирование является разновидностью автоматического управле­ ния и состоит в поддержании постоянства некоторой заданной вели-

- 1 6

чины, характеризующей технологический процесс3или же изменение

еепо заданному закону /4/.

Развитие функций средств автоматизации от контроля параметров,

до управления было вызвано нуждами производства и обеспечивало совершенствование его технического уровня.

Анализ развития автоматизации в промышленности органическое.,

синтеза позволяет выделить с известной условностью неоколько ста­ дий этого процесса.

Первая стадия характеризуется установкой приборов непосредст­ венно у мест отбора импульса, преоОладанием контрольно-измеритель­ ных приборов, автоматической стабилизацией некоторых параметров.

Вторая стадия характеризуется автоматической стабилизацией всех основных технологических процессов /например, контактирова­ ния, ректификации, абсорбации, отгонки и т.д./, а также централи­ зацией управления технологическими агрегатами, т.е. выносом кон­

трольно-измерительных и регулирующих приборов на щиты, расположен­ ные у соответствующих агрегатов.

Третья стадия характеризуется централизацией управления агре­ гатами и цехами в помещении КИП с дистанционной передачей инфор­ мации от датчиков и управляющих воздействий, одновременно вводит­ ся сигнализация выхода параметров за пределы режимов, установлен­ ных технологическим регламентом, и автоблокировка.

На всех трех стадиях регулирование процесса осуществлялось в основном по теплотехническим параметрам, косвенно характеризую­ щим качество производимых продуктов, поскольку анализирующие при­ боры не выпускались промышленностью. Контроль качества продукта

- 1 7

продлился путем лабораторных анализов, па основании которых кор­ ректировались задания регуляторов. Так, на Ефремовском заводе СК из общего числа 230 анализов в оутки о помощью автоматических анализаторов /хроматографов ХТ-2М/ к 1965г. осуществлялись только

54 анализа /5/, Остальные анализы, т.ѳ. 77,5$ от общего числа,

проводились в лаборатории. Примерно такое же положение и в других химических производствах. Например, на Лисичанском химичѳоком ком бинате иэ общего числа точек, в которых проводился анализ, авто­ матическими анализаторами было оборудовано 13/ /6/.

Автоматизация в пределах описанных 3 стадий сопровождалась улучшением технико-экономических показателей работы цехов, что можно видеть на примере автоматизации цеха выделения и очистки дивинила Ефремовского завода СК /рис. I./.

График показывает непрерывный рост производительности труда аппаратчиков и уменьшение потерь спирта и дивинила при увеличения

числа автоматически регулируемых параметров процесса.

В отечественной промышленности органического синтеза третья

стадия автоматизации завершена полностью.

На действующих производствах регулирование осуществляется ло­

кальными стабилизирующими системами, как одноконтурными, так и каскадными /двух- и трехконтурными/. Вторичные приборы и регуля­ торы, как правило, расположены на щитах в помещении КИП.

Система приборов, используемая в производствах органического