Экономическая часть. 
Производство азотной кислоты

Технико — экономическая показатели азотной кислоты

Фактическая себестоимость и энергоемкость азотной кислоты самые низкие по сравнению с другими агрегатами. Фактические технико-экономические показатели агрегата:

Выработка кислоты в пересчете на 100% ННО₃ — 397т/сут.

Расходные коэффициенты на 1 т азотной кислоты:

Аммиак, кг -290.

Природный газ, м3 -108.

Электроэнергия, МДж — 150.

Степень конверсии аммиака -95%;

Степень абсорбции оксидов азота -99%;

Концентрация продукционной кислоты — 58.8%;

Рассмотренные различные способы производства азотной кислоты и встречающиеся при этом альтернативные решения позволяют сделать вывод, что основным критерием для выбора того или иного способа производства должна являться его экономическая оценка.

Основным экономическим показателем производства азотной кислоты является себестоимость единицы продукции, т. е. 1 т 100% - ной азотной кислоты. Составляющими себестоимости азотной кислоты являются стоимость исходного сырья, энергетических ресурсов, зарплата обслуживающего персонала, амортизационные отчисления, затраты на ремонт оборудования и сооружений. затраты на содержание управленческого аппарата предприятия. Для определения себестоимости кислоты из сумммы перечисленных затрат вычитают стоимость сопутствующей продукции (пар, электроэнергия и т. д).

Стоимость исходного сырья и материалов обычно включает: стоимость аммиака; стоимость платиноидного катализатора, безвозвратно теряемого в процессе производства; стоимость переработки платиноидного катализатора после исчерпания его активности и механической прочности (так называемые затраты на аффинаж); стоимость заменяемых фильтровальных элементов; стоимость реагентов для регенерации платиновых сеток.

Стоимость энергетических ресурсов может включать стоимости потребляемых электроэнергии, пара, химически очищенной и деминерализованной воды, парового конденсата, водорода для розжига катализаторных сеток, природного газа, оборотной охлаждающей воды, холода.

Удельные амортизационные отчисления в составе себестоимости азотной кислоты рассчитают как отношение годовых амортизационных отчислений к годовой производительности цеха.

Затраты на ремонт оборудования и сооружений, так называемые цеховые расходы, определяются как отношение суммы годового фонда зарплаты ремонтного персонала и затрата на поредение ремонтов оборудования к годовой производительности цеха. В свою очередь затраты на проведение оборудования цеха на нормативный коэффициент, принимаемый равным 0, 02.

Для производства азотной кислоты считается что эффективный срок окупаемости составляет 7 лет, а коэффициент эффективности капитальных вложений составляет 0, 15.

Экономические соображения определяют и оптимальную производительность технологической линии азотной кислоты. Однако в этом случае оценка оптимальности нередко сопряжена с необходимостью учета не только технико — экономических показателей самой установки азотной кислоты, но и возможностей машиностроительной промышленности, наличия необходимых конструкционных материалов, применения оборудования разумных геометрических размеров, мощности смежных предприятий по производству аммиака и минеральных удобрений, на котором будет размещена установка. Кроме того, с увеличением производительности линии резко повышаются требования к надежности всех систем.

Значительный рост производства азотной кислоты, его концентрация на сравнительно небольшом числе заводов потребовали совершенствования технологий и увеличения мощности отдельной технологической линии.

Укрупнение технологической линии позволяет так же несколько сократить удельные затраты на внутрицеховые трубопроводы и межцеховые коммуникации, что может быть показано на следующем простом примере.

Предположим, что требуется создать агрегат вдвое большей — мощности по сравнению с существующим при полном сохранении параметров процесса. При этом, естественно, должно соблюдаться равенство газодинамических и гидравлических сопротивлений во всех трубопроводах.

Преобразованной уравнение Бернулли для сопротивления прямого участка трубопровода имеет вид:

(3. 1).

где — падение давления на участке трубопровода; - коэффициент, определяющей качество внутренней поверхности трубопровода; - длина участка трубопровода; - диаметр трубопровода; - скорость среды в трубопроводе; р — плотность среды.

Скорость среды может быть определена по формуле:

(3.2).

где Vрасход среды (объемная скорость).

подставляя уравнение (3.2) в уравнение (3.1), получаем.

(3.3).

где — величина, не зависящая от расхода среды и диаметра трубопровода.

Следовательно.

(3.4).

Для установок с малым V₁ и вдвое большим расходом V₂ = 2V₁выражение (3.4) можно записать в виде.

и (3.5).

Отсюда получаем.

D₁/D₂ = (¼)^0.2 = 0.758 (3.6).

При условии одинаковой прочности трубопроводов обеих установок отношение толщине стенок труб: S₁:S₂ также равно.

S₁/S₂ = (¼)^0.2 = 0.758 (3.7).

Полагая, что масса трубы приблизительно составляет.

G = рDSLс_T (3.8).

где с_T— плотность материала трубопровода.

С учетом уравнений (3.5) и (3.6) имеем:

G₁/G₂ = (¼)^0.4 = 0.574 (3.9).

Таким образом при удвоении мощности агрегата и сохранении постоянными перепадов давления в трубопроводах удельные затраты металла на трубопроводы сокращаются примерно на 15% (0,574: 0,5) = 1,15.

Приняв, что доля стоимости трубопроводов в общей стоимости установки составляет 10−15%, при удвоении мощности можно ожидать снижения удельных капитальных вложений на 1,5 — 2,5%.

Стоимость средств автоматики составляет около 0,5% полной стоимости установки, поэтому при удвоении мощности можно ожидать снижения удельных капитальных затрат по этой образом от удешевления (в удельном выражении) строительной части, средств вентиляции и т. п. можно ожидать снижения удельных капиталовложений на 5 — 7%. В сумме укрупнение агрегата в 2 раза должно дать экономию капитальных затрат на 1 т продукции в пределах 7 — 10%.

Используемые агрегаты производства азотной кислоты имеют следующие экономические показатели:

Таблица № 1.

Расходные коэффициенты в процессах производства концентрированной азотной кислоты

В табл. 5 приведены расходные коэффициенты (РК) в расчете на 1 т азотной кислоты для процессов концентрирования с помощью серной кислоты и прямого синтеза.

Из данных табл. 5 следует, что экономически более выгодным остается метод концентрирования разбавленной азотной кислоты.

Промышленность выпускает три сорта разбавленной и два сорта концентрированной азотных кислот. Согласно ГОСТ-701 они должны удовлетворять следующим условиям (табл. 6).