Введение к работе
Актуальность работы. До настоящего времени наиболее распространенным
способом производства соды кальцинированной является аммиачный способ Сольве, на долю которого приходится до 70% мирового ее производства. Базирующееся на использовании весьма дешевого и доступного сырья (поваренной соли и известняка) производство соды по аммиачному способу имеет высокий уровень организации технологических процессов (непрерывность, комплексная автоматизация) и сравнительно высокую экономическую эффективность. В то же время технология получения соды аммиачным способом весьма несовершенна по степени использования сырья, наличию значительного количества жидких, твердых и газообразных отходов, а также потерь тепловой энергии. Для получения 1 тонны кальцинированной соды (т.е.) расходуется 1,5 т хлорида натрия и столько же
карбоната кальция. При этом в качестве отхода образуется 10 м /т.е. так называемой дистиллерной жидкости, выводимой из процесса при температуре около 100 С и содержащей в растворе около 1500 кг хлоридов кальция и натрия и около 250 кг твердых взвесей. Со сбросами теряется около 30% сырья (30% натрия и весь хлор). Поэтому перед содовой промышленностью стоят серьезные задачи по повышению ее эффективности.
К тому же современные химические технологии оказывают ощутимое негативное техногенное воздействие на природную среду (ПС). Так, в США даже закрывались заводы, работавшие по методу Сольве, из-за их неспособности выполнить выдвигаемые законами требования по вопросам охраны окружающей ПС, для выполнения которых необходимы значительные затраты. За последние годы и в России принято много постановлений и законодательных актов о мерах по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов. В связи с этим, а также в связи с необходимостью общего повышения эффективности содового производства возникает потребность в разработке новых более совершенных технологий получения соды, обеспечивающих комплексное использование сырья и эффективную утилизацию промышленных отходов, то есть совершенствование технологии производства соды на основе экологических требований с учетом экономических показателей.
Вместе с тем, отрицательные последствия воздействия хозяйственной деятельности на ПС не являются неизбежными при планомерном учете возможных воздействий и своевременной и эффективной их компенсации. В условиях, когда не обеспечивается полной компенсации воздействия на ПС, разрешается некоторый ограниченный и контролируемый уровень их наличия, не приводящий к
необратимым последствиям. Природоохранные отношения в Российской Федерации регулируются нормативными актами, устанавливающими степень и меру ответственности хозяйствующих субъектов за воздействие на ПС. Для корректного применения норм этих актов необходима актуальная, полная и достоверная информация о хозяйственной деятельности и технологии предприятия. В связи с этим в корпоративном менеджменте предприятий содовой промышленности возрастает значимость экологического контроллинга, или эко-контроллинга (ЭК), представляющего собой комплекс специальных средств, обеспечивающих планомерное получение, анализ и обобщение информации о состоянии технологического оборудования (ТО) и ПС.
Исследованию процессов и аппаратов содового производства посвящены работы Асеева Г.Г., Гольдштейна А.Р., Зайцева И.Д., Зеликина М.Б., Зозули А.Ф., Зубахиной З.К., Крашенникова С.А., Микулина Г.И., Ткача Г.А. и др.; промышленной безопасности, включая вопросы экологической безопасности, посвящены работы Б.В. Гидаспова, С. Гуаро, А.Ф. Егорова, В.В. Кафарова, В.Ф. Корнюшко, Р.Е. Кузина, X. Кумамото, В.В. Куприянова, В. Маршалла, Н.В. Пахомовой, К. Рихтера, Э. Хенли, Д. Химмельблау, В.Д. Шапиро, А. Эндреса, Г.А. Ярыгина и др.; вопросам системного моделирования производства и процессов управления посвящены работы Т.А. Гавриловой, О.В. Голосова, Е.З. Зиндера, В.А. Ивлева, Г.Н. Калянова, А.В. Кострова, Г.Г. Куликова, О.В. Логиновского, К. Мак-Гоуэна, Д. Марки, Е.Г. Ойхмана, Э.В. Попова, Ю.Ф. Тельнова,Тимофеева B.C., М. Хаммера, Дж. Чампи, СВ. Черемных и др. Вместе с тем, непосредственное применение результатов известных работ в условиях конкретного предприятия не всегда эффективно и даже невозможно.
Поскольку для совершенствования производства соды необходимо согласованное решение многих разнородных задач, требуется комплексное исследование, учитывающее по возможности все разнородные факторы; эффективной основой таких исследований является системный анализ (СА). Таким образом, целенаправленные исследования в области совершенствования производства кальцинированной соды на основе системного подхода являются актуальными и необходимыми.
Объектом исследования является химическая технология производства кальцинированной соды с позиций системного подхода.
Предметом исследования являются направления совершенствования технологии производства кальцинированной соды с учетом особенностей отечественной промышленности.
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является совершенствование производства кальцинированной соды как сложной системы, с учетом экономических условий, требований экологии, обоснованием теоретических и методических основ технологии производства соды, а также ее аппаратурного оформления в условиях промышленного предприятия. Целью диссертации являются системный подход к совершенствованию производства кальцинированной соды с учетом экономических условий и требований экологии, разработка и обоснование теоретических и методических основ технологии производства соды. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.
Исследование технологических особенностей, условий и характеристик различных способов производства кальцинированной соды в качестве системных факторов и направлений совершенствования технологии производства соды на основе системного подхода применительно к условиям осуществления основных технологических процессов.
Формирование математических моделей основных стадий технологии циклического производства кальцинированной соды и обоснование их характеристик.
Разработка с позиций системного подхода системы эко-контроллинга применительно к условиям промышленного предприятия.
Выявление направлений совершенствования технологий производства соды на основе системного подхода применительно к условиям осуществления основных технологических процессов.
Исследование физико-химических основ основных стадий технологии производства соды, являющихся основными системными факторами.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем.
Сформирована обобщенная системная модель циклического производства кальцинированной соды в виде рециркуляционной системы, замкнутой по жидкости, на основе которой разработан и запатентован способ производства в целом и по отдельным этапам.
Выявлены, исследованы и систематизированы условия для всех основных стадий циклического способа производства кальцинированной соды. Разработана архитектура системы эко-контроллинга на основе организационной структуры управления в промышленном предприятии.
Разработана методика технико-экономического обоснования циклического способа производства в условиях промышленного предприятия.
Теоретическая значимость результатов работы состоит в том, что они вносят определенный вклад в развитие научно-методических и технологических основ производства кальцинированной соды, имеющих характер типовой химико-технологической системы.
Практическая значимость работы заключаются в том, что с использованием ее результатов при участии автора разработаны и освоены в промышленных масштабах предложенный циклический способ производства кальцинированной соды и основные этапы технологического процесса по предложенному способу; разработано технико-экономическое обоснование рекомендуемого способа производства и основных составляющих производства кальцинированной соды на ОАО «Березниковский содовый завод»; разработан и принят к использованию комплекс методических материалов экологического контроллинга и создана система ЭК на ОАО «Березниковский содовый завод» (БСЗ).
Теоретические положения и практические результаты диссертации вошли в содержание специальных дисциплин, читаемых для студентов и магистрантов по кафедре информационных технологий МИТХТ.
Результаты работы могут также непосредственно использоваться в научно-исследовательских работах в этой области и оказании консультационных услуг по данному профилю.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технической конференции Крымского и Всероссийского химического общества им. Д. И. Менделеева «Пути решения экологических проблем химических предприятий региона» (Красноперекопск, 1992); международной научно-технической конференции «Развитие технической химии на Украине» (Харьков, 1995); семинара «Информационные технологии» в Международной Академии информатизации (Минск, 2005); семинара «Информационные технологии» МИТХТ (2007); межвузовской научно-практической конференции «Социально-экономические системы и процессы: методы изучения и проблемы развития» (Владимир, 2006); международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства» (Вологда, 2006).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 14 печатных работах, в их числе 1 статья в издании, включенном в перечень ВАК, и 6 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 4 главы, заключение, список литературы (86 наименований) и 2 приложения. Основной текст изложен на 128 страницах и содержит 35 таблиц и 21 рисунок.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии содового производства на основе системного подхода
