Принципы выделения и организации производств, цехов и участков на химическом предприятии

Рис. 4. Карты гидроизопьез турон-маастрихтского (а) и юрско-нижнесеноманского (б) водоносных горизонтов в условиях работы водозаборов г. Гомель. 1 — гидроизопьезы; 2 — водозаборные скважины; 3 — территория, не входящая в расчетную область.

Модельные оценки, достаточно хорошо согласующиеся с результатами режимных наблюдений, показывают, что в эксплуатируемых палеогеновом, турон-маастрихтском и юрско-нижнесеноманском водоносных горизонтах сформировались обширные воронки депрессии (рис. 4). В питающих грунтовом и нижне-среднеплейстоценовом водоносных горизонтах воронки депрессии просматриваются менее отчетливо из-за сильного влияния верхней гидродинамической границы. Модельные понижения УГВ достигают 5.5 м. По результатам режимных наблюдений снижение УГВ в зоне влияния водозаборов Гомеля не превышает 1.0−2.0 м. Более того, на отдельных участках уровни грунтовых вод не только не снижаются, но даже наблюдается их подъем, в том числе на территории ГХЗ. Очевидно, что в процессе эксплуатации водозаборов происходит существенное увеличение площадного питания подземных вод как за счет сокращения испарения с уровненной поверхности, так и за счет роста интенсивности инфильтрационного питания в процессе формирования воронки депрессии в грунтовом водоносном горизонте и соответствующего роста емкости зоны аэрации. Этот фактор не учитывался нами при решении задач массопереноса с целью увеличения «жесткости» расчетной схемы миграции загрязнений в потоке подземных вод.

Для обоснования инженерной защиты сооружений и подземных коммуникаций ГХЗ от под-топления и оценки гидрогеологической эффективности различных вариантов защиты подземных вод от загрязнения на базе программных средств ЗАО «Геолинк» (г. Москва) созданы геофильтрационная и геомиграционная модели под-земных вод зоны влияния Гомельского химзавода (модели «GXZ-H» и «GXZ-C»). При обосновании моделей учитывалось, чтобы размеры моделируемой области в плане были больше радиуса влияния проектируемых инженерных сооружений. Моделируемая территория разбита на 85 блоков по оси X и 67 блоков по оси Y. Размеры блоков изменяются от 500×500 м на периферии до 62.5×62.5 м на промплощадке завода и на участке складирования фосфогипса. Столь детальная разбивка обусловлена высокой плотностью застройки территории завода. Площадь моделируе-мой области без внешних граничных блоков равна 155 км². Модель «GXZ-H» согласована по дис-кретизации с моделью «REGION» (центры блоков всех моделей в сходственных точках совпадают). Соотношение моделей в плане показано на рис. 4.

Водопроводимость грунтового, нижне-средне-плейстоценового и палеогенового водоносных горизонтов в центральной части моделируемой области задана по материалам детальных изысканий, выполненных институтом «Белводоканалпроект» (1989 и 1993 гг.) на территории ГХЗ, а на периферии (включая турон-маастрихтский и юрско-нижнесеноманский водоносные горизонты) — по материалам инженерно-геологической и гидрогеологической съемки для целей мелиорации и разведочных работ на воду.

На боковых границах всех водоносных горизонтов геофильтрационной модели «GXZ-H» заданы значения напоров, снятые в сходственных узловых точках модели «REGION» после воспроизведения на ней работы водозаборов Гомеля. На модели «GXZ-H» оставлены только те водозаборные скважины, которые попали в ее внутреннюю (рабочую) область.

Калибрация исходной модели выполнена путем согласования модельных и фактических напоров подземных вод и уточнения проницаемости днепровской морены и пылеватых супесей палеогена, разделяющих грунтовый, нижне-средне-плейстоценовый и палеогеновый водоносные горизонты, по методике, изложенной в работе [2]. Для расчетов использованы карты гидроизогипс и гидроизопьез нижне-среднеплейстоценового и палеогенового водоносных горизонтов, построенные на период летне-осенней межени по данным длительных режимных наблюдений [2, 3].

В процессе своего развития модель «GXZ-H» существенно изменялась с учетом новых данных и сути решаемых задач. В частности, уточнялись границы «гидрогеологических окон» в пылеватых супесях палеогена и водопроводимость палеогенового водоносного горизонта на различных участках, карта гидроизогипс и интенсивность инфильтрационного питания.

Для решения геомиграционных задач использована постоянно действующая модель переноса загрязнений подземными водами в районе Го-мельского химзавода «GXZ-C», созданная на базе вычислительной программы «MTS» (Mass Trans-port Simulation — моделирование массопереноса в подземных водах; разработчик ЗАО «Геолинк»). Программа MTS предназначена для моделирования переноса в воде химического компонента и расчета распределения концентрации в пространстве и времени. Моделирование осуществляется на основе численного решения классического уравнения конвективной диффузии [5].

Разнообразие механизмов переноса и рассеяния вещества в водонасыщенных горных породах, сложность форм нахождения загрязняющих веществ в подземных водах, отсутствие надежных данных по основным миграционным параметрам водонасыщенных горных пород и грунтов в зоне аэрации, сложная пространственная структура геофильтрационного потока исследуемого объекта предопределяют необходимость выполнения прогнозных оценок качественного состояния подземных вод на основе двух подходов:

1) использование наиболее жесткой расчетной схемы, гарантирующей определенный инженерный запас в расчетах;

2) уточнение прогнозных оценок путем более полного учета в расчетных схемах пространственной изменчивости геофильтрационных и геомиграционных параметров, форм переноса вещества и физико-химических взаимодействий между раствором и породой.

При решении геомиграционных задач приняты следующие условия.

1. В качестве мигранта принимается сульфат-ион — наиболее консервативный из элементов-загрязнителей в районе Гомельского химзавода. Его поступление в грунтовые воды происходит с загрязненными атмосферными осадками и сточными водами с концентрацией, равной содержанию сульфатов в грунтовых водах под отвалами фосфогипса и на промплощадке завода. Задаваясь таким условием, мы исходили из предпосылки, что процесс миграции сульфатов в системе поверхностные воды — зона аэрации — грунтовый водоносный горизонт быстро стабилизируется, поэтому можно считать, что концентрации за-грязняющих слабосорбируемых веществ в инфильтрующихся с поверхности земли и в грунтовых водах близки между собой. Концентрации S04 в грунтовом, подморенном и палеогеновом водоносных горизонтах приняты по состоянию на 01.

01.2006 г. по результатам мониторинговых исследований Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины (рис. 4). За пределами изученной территории содержание сульфатов в рассматриваемых водоносных горизонтах и в по-верхностных водоисточниках задано фоновой концентрацией — 25 мг/дм3. Фоновые значения приняты также в турон-маастрихтском и юрско-нижнесеноманском водоносных горизонтах.

2. Перенос загрязняющих веществ в потоке подземных вод происходит конвективным путем; процессы дисперсии и сорбции не учитываются.

3. Наиболее характерные для моделируемого объекта значения мощностей и активной пористости водоносных горизонтов и разделяющих слоев приняты по материалам полевых работ и литературным источникам.

Результаты решения фильтрационной задачи (поле скоростей подземных вод при стационарном режиме фильтрации), полученные на модели «GXZ-H», являются основой для решения задач массопереноса на модели «GXZ-C». При этом схема разбивки исследуемого объекта на блоки сохраняется.

Для выработки объективных подходов к оценке степени опасности существующего загрязнения подземных вод в районе Гомельского химзавода необходимы прогнозы развития процесса загрязнения в пространстве и во времени в двух основных вариантах: 1) инженерные мероприятия по локализации или ликвидации очагов загрязнения не применяются; 2) для управления со-стоянием подземных вод используются контроль-но-профилактические мероприятия.

В результате решения миграционных задач без мероприятий инженерной защиты подземных вод от загрязнения было установлено, что в течение ближайших 50 лет существенного негативного влияния на подземные источники питьевого назначения за пределами собственной территории Гомельский химзавод не окажет [1, 2]. В соответствии с этим следует полагать, что произошедшее загрязнение подземных вод на данный момент времени не является экологически опасным, поэтому нет необходимости принимать экстренные меры по ликвидации источника загрязнения.

Очевидно, что отношение к имеющему место загрязнению подземных вод у общественности, специалистов и лиц, принимающих управляющие решения, будет значительно различаться в зависимости от того, каким объемом информации они располагают. Объективным это отношение может быть лишь при полном объеме информации. Отсюда вытекает важность решения на моделях задач управления. Прежде чем принять решение о строительстве инженерных сооружений по защите отдельных компонентов геологической среды, необходимо оценить эффективность этих сооружений. Задача решается путем проведения многократных модельных экспериментов, показывающих различные сценарии развития исследуемого процесса после принятия защитных мероприятий.

Заключение

В настоящее время происходит формирование технологически и экологически прогрессивной, конкурентоспособной химической промышленности, ориентированной на обеспечение высокой глубины переработки нефти, выпуск сырья для химической и нефтехимической промышленности региона, производство нефтеи химпродуктов, имеющих потенциал сбыта на российском и мировом рынках с учетом перспективных требований к качеству. Эти установки конкретизированы в системе задач:

— строительство опережающими темпами современных, основанных на использовании прогрессивных технологий мирового уровня химических производств;

— участие в создании отечественных передовых технологий по переработке химматериалов с обеспечением в дальнейшем технологического лидерства в этой области (с созданием в регионе соответствующих инновационных, инжиниринговых организаций, производителей оборудования и сопутствующей химпродукции — катализаторов и проч.);

— ориентация новых производств на достижение мировых стандартов качества химмпродуктов;

— встраивание отрасли в региональные и межрегиональные территориально-отраслевые кластеры, ориентированные на комплексную переработку природного сырья с выпуском конечной импортозамещающей и экспортоспособной продукции;

— рациональное размещение новых производств, обеспечивающее сокращение транспортных и прочих инфраструктурных затрат, одновременно ориентация на использование только тех технологий, которые обеспечат минимизацию экологического ущерба в местах базирования объектов химпереработки;

— формирование и поддержка региональных форм территориальной организации бизнеса и инновационной деятельности — технопарков, бизнес-инкубаторов, образовательных кластеров, являющихся поставщиками новых технологий и кадров для отрасли;

— участие в создании альтернативных технологий топлива в целях диверсификации деятельности, минимизации рисков в случае перехода мирового сообщества после 2030 г. на альтернативные топливные технологии, а также в интересах синергетического воздействия на другие сферы региональной экономики (которое, например, дает организация производства биоэтанола).

Проведенные исследования функционирования сложной природно-технической системы «геологическая среда — водозаборы подземных вод — Гомельский химзавод» позволяют сделать вывод о том, что выбор оптимального в технико-экономическом отношении способа управления состоянием ПТС должен базироваться на результатах моделирования различных сценариев режима ее работы.

Моделирование различных вариантов инженерной защиты геологической среды территории химзавода от проявления негативных техногенных процессов показало, что наиболее реальным решением данной проблемы следует рассматривать понижение уровней подземных вод и локализацию загрязнения с помощью гидравлической завесы в виде нескольких дренажных скважин, способной осуществлять управление фильтрационным потоком подземных вод и промышленными стоками.

Список литературы

Фатхутдинов Р. Организация производства. Серия: Высшее образование. — М.: Инфра-М, 2011. — 544 с.

Афанасьева, Т. А. Надежность химико-технологических производств / Т. А. Афанасьева, В. Н. Блиничев. — Иваново: Изд-во Иван. гос. хим.-технол. ун-та, 2007. — 199 с.

1 СН 227−82. Инструкция по типовому проектированию. — Государственный комитет СССР по делам строительства, 1982. — 82 с.

Организация производства и управление предприятием: Учебник / Туровец О. Г., Бухалков М. И., Родинов В. Б. и др.; Под ред. О. Г. Туровца.- 2-е изд.- М.: ИНФРА-М, 2005. — 544 с.

Кононова, Г. Н. Сафонов В.В. Химико-технологические системы. Учебное пособие / Г. Н. Кононова. В. В. Сафонов; - ИПЦ МИТХТ имени М. В. Ломоносова, 2005. — 66 с.

Ящура А. Система технического обслуживания и ремонта оборудования химической промышленности. — М: НЦ ЭНАС, 2013. — 516 С.

Кузнецова И., Харлампиди Х., Иванов В., Чиркунов Э. Общая химическая технология. Основные концепции проектирования химико-технологических систем.

М.: Лань, 2014. — 384 с.

Производственный менеджмент: Учебник / Под ред. В. А. Козловского.

М.: ИНФРАМ, 2006. — 574 с.

Интеллектуализация предприятий нефтегазохимического комплекса: экономика, менеджмент, технология, инновации, образование / Под общ. ред. И. А. Садчикова, В. Е. Сомова. — СПб.: СПбГИЭУ, 2006. — 762 с.

Титов В. И. Экономика предприятия: Учебник / В. И. Титов.

М.: Эксмо, 2007. 416 с.

Организация, планирование и управление производством. Практикум курсовое проектирование): учебное пособие / Н. И. Новицкий, Л. Ч. Горностай. А. А. Горюшкин; под ред. Н. И. Новицкого.

М.:КНОРУС, 2006. 320 с.

Глоссарий Цехи химического предприятия обычно делятся на участка или отделения, где сосредоточены выпуск однородной продукции или выполнение технологически однородных операций. От принципа специализации (выделения) участка зависит его построение и техническое оснащение.

В цехах химических предприятий, особенно в тех, в которых это необходимо по условиям технологического процесса производства, следует устраивать кондиционирование воздуха. Кондиционирование воздуха рекомендуется также для постов управления, в помещениях контрольно-измерительных приборов.

Производственный режим цехов химических предприятий не допускает (из-за возможности пылеотложения и плохой циркуляции воздуха) усложненной конфигурации зданий и всякого рода выступов, особенно на кровле. Строительные габариты таких цехов (по заданию технолога) должны быть простыми, чтобы не затруднять типизацию и унификацию конструкций.

В настоящее время в цехах химических предприятий работает огромное число измерительных установок. Они осуществляют круглосуточный контроль за протеканием технологических процессов непосредственно в потоках со скоростями, которые соизмеримы со скоростями химических реакций; через систему вспомогательных устройств и механизмов регулируют эти процессы и являются основой оптимизации производства в саморегулирующихся процессах с применением счетно-решающих и управляющих устройств; заменяют собой целую армию химиков-аналитиков, что приводит к значительному повышению производительности труда; служат базой для совершенствования производственных процессов, что позволяет существенно улучшать технико-экономические показатели работы химических предприятий.