Гранулирование

Сопоставление различных схем гранулирования, метод выбора структуры и производительности линии

Продукцию заданного качества можно получить альтерна­тивными путями, сопоставительная оценка которых в оптималь­ных условиях и позволяет выбрать схему производства. Для примера сопоставим качество функционирования систем полу­чения гранулированного аммофоса по различным технологичес­ким схемам. Вначале рассмотрим сопоставляющую прибыли — себестоимость переработки в узле сушки и гранулирования. В табл. 10.2 приведены сравниваемые элементы затрат, входя­щие в себестоимость аммофоса (при прочих равных затратах), гранулированного в различных аппаратах [170].

Как видно из данных таблицы, технологические затраты (без учета за­трат иа обслуживание) на получение аммофоса минимальны в аммонизато - ре-грануляторе (АГ). Гранулирование в окаточном барабане (ОБ) несколько дороже в результате увеличения расходов топлива и амортизационных от­числений, несмотря на уменьшение затрат энергии при снижении ретурности процесса. Затраты на гранулирование в грануляторах БГС и с псевдоожи­женным слоем (ПС) примерно одинаковы, хотя составляющие себестоимос­ти различны. В первом случае выше амортизационные отчисления, во вто ром — больше расходы на топливо. Прессование — энергоемкий метод, что существенно сказывается на себестоимости продукта.

Таким образом, в процессе гранулирования минимальная се­бестоимость у аммофоса, получаемого в аппарате АГ, а макси­мальная— в аппаратах БГС и ПС. Однако высокая себестои­мость гранулирования объясняется не столько конструктивны-

Таблица 10.2. Составляющие затрат на 1 т продукта
на гранулирование аммофоса

ми особенностями аппаратов, сколько качеством поступающего на переработку сырья. В ПС удаляется основное количество влаги, тогда как в ОБ, АГ и пресс-гранулятор полупродукты по­ступают в виде концентрированной пульпы или порошка. По­этому при сравнении работы этих аппаратов следует учитывать также и себестоимость переработки экстракционной фосфорной кислоты в полупродукт, поступающий на гранулирование. По­вышенная себестоимость сырья частично компенсируется умень­шением затрат на очистку стоков и газовых выбросов.

В целом по промышленным технологическим линиям произ­водства аммофоса средние показатели эффективности и надеж­ности приведены в табл. 10.3. Как было показано выше, состав­ляющие эффективности зависят от надежности, с увеличением которой уменьшается себестоимость и возрастает эффективный фонд рабочего времени, а также оптимальная производитель­ность, т. е. в конечном итоге — прибыль.

Наименьшая себестоимость и наибольшие надежность, про­изводительность, прибыль соответствуют схеме с применением АГ. Это объясняется использованием, хотя и более дорогого, но более технологичного сырья — высококонцентрированной фосфорной кислоты. Наихудшие показатели — у схемы с нри - менением ОБ, несмотря на сравнительно низкие технологичес­кие затраты на гранулирование. Это лишний раз подтверждает необходимость комплексного подхода при оценке и совершенст­вовании технологических линий получения гранулированных продуктов. Иногда следует поступиться эффективностью процес­са гранулирования, получив при этом максимальную эффектив­ность всей линии.

Принимая во внимание целесообразность обесфторивания фосфорной кислоты упариванием, лучшим способом для даль­нейшей ее переработки в аммофос следует признать схему с АГ. В случае невозможности глубокого упаривания кислоты из-за увеличения ее вязкости целесообразно применять аппараты БГС. Без упаривания пульпы, полученной из слабой кислоты, для гранулирования аммофоса можно применять пресс или ап­парат с псевдоожиженным слоем и подачей жидкости на слой (аппарат Р&СГ).

Схема с прессованием включает производство порошка в распылительных сушилках, подготовку его для прессования и последующие операции по получению гранул. Из-за многоста дийности процесса, неудовлетворительного качества порошка, трудности соблюдения санитарных норм по запыленности в це­хе, отсутствия прессов на большую производительность этот способ не может быть рекомендован для новых цехов аммофо­са. Хотя в небольших объемах (например, при выпуске про дукции в качестве товаров народного потребления) прессование в закрытых матрицах (таблетнрование) как однокомпонент­ных, так и многокомпонентных смесей вполне конкурентоспособ­но в сравнении с другими методами.

Для пульп высокой влажности наиболее эффективен спо­соб гранулирования в РКСГ, позволяющий в одном компактном аппарате частично упаривать пульпу, получать и высушивать гранулы.

Таким образом, сопоставление эффективности работы линий по прибыли от выпускаемой продукции с учетом надежности позволяет решить вопрос о выборе аппаратурно-технологичес­кой схемы производства. Дальнейшее повышение эффективнос­ти технологической линии выбранной структуры достигается из­менением ее производительности.

Из анализа уравнения (10.2) видно, что эффективность про­порциональна производительности. Если для ее увеличения ис­пользуют одинаковые технические решения, изменяя лишь гео­метрические размеры оборудования, то составляющие себестои­мости, зависящие от расходов сырья и энергии, не изменяются. При достаточной степени механизации трудозатраты на экс­плуатацию (зарплата основных производственных рабочих) также не зависят от производительности. Удельные капиталь­ные вложения растут медленнее производительности. Следова­тельно, в результате снижения удельных капитальных затрат при неизменных зарплате и удельных расходах сырья и энер­гии с увеличением производительности линии себестоимость продукции падает, а прибыль растет.

В то же время с ростом объемов аппаратуры снижается на­дежность ее работы, т. е. увеличиваются простои в ремонте, уменьшается эффективный фонд рабочего времени и в резуль­тате недовыработки продукции прибыль падает. Оценим недопо­лученную от простоев оборудования прибыль как разность меж­ду прибылью от выпуска продукции при работе без остановок, что возможно, например, при наличии резервной линии, и ре­альной прибылью. Эта разность прибылей, отнесенная к едини - це реально выпущенной за год продукции, определяется из уравнения:

У= (l/fcT) (ІІ — Сі) — (Ц — СР), (10.4)

где Сі и Ср — себестоимость продукции при работе линии с kT=l и k? — реальным.

Итак, с увеличением производительности линии уменьшает­ся себестоимость, но возрастает недополученная от простоев прибыль. Сумма этих двух величин, названная нами условными расходами (Р), и является критерием выбора производитель­ности линии (Qnp)- При заданном уровне надежности QnP должна быть такой, чтобы

Р=Ср+У-»-тіп. (10.5)

Оптимальное значение Qnp определяется из графика Р = =f(QпР), построенного по уравнениям (10.4) и (10.5), исходя из заданного для нескольких производительностей kT. При отсут­ствии экспериментальных значений kT для проектируемой ли­нии в первом приближении можно использовать зависимость надежности аппаратов от их размеров [171]. Приведенная к условиям линии, она имеет вид:

*Т<?ПР2 *= (^<?DP1)m, О0-6)

где /n=Qnp2/Qnpl; Qnp2,i — производительности линий.

Рассмотрим, например, производство аммофоса по схеме с АГ [172]. Задаваясь различными значениями kT при произво­дительности 40 т/ч, рассчитаем kT при других производительно­стях по уравнению (10.6) и по уравнениям (10.4) и (10.5) по­строим график (рис. 10.1), из которого видно, что кривые за­висимости P=/(Qnp) экстремальны, причем чем меньше надеж­ность, тем резче выражен экстремум. С увеличением надежнос­ти системы возрастает оптимальная производительность. Так, при существующих нормах ремонта, ценах на аммофос и ре­ально достигнутом при Qnp=30 т/ч £т=0,81 оптимальна произ­водительность 20 т/ч. Увеличение kT до 0,92 позволяет повы­сить оптимум до 35—40 т/ч.

Таким образом, зная надежность действующих систем, мож­но рассчитать оптимальную для заданных надежности и цены продукта производительность. Цех, производительность которо­го по технико-экономическим соображениям (наличие сырья, рабочей силы, транспорта, потребности в продукте, требования экологии и т. д.) должна превышать оптимальную, целесооб­разно составлять из нескольких технологических линий.

При выпуске в одном цехе продукции переменного ассорти­мента, т. е. при необходимости периодической переналадки ре­жима работы линии на выпуск другого продукта, расчет числа линий производят из следующих соображений. При постоянном объеме выпуска готовой продукции Q„p за период рабочего вре­мени тр с изменением числа линий в цехе себестоимость будет

Рис. 10.1. Зависимость условных расходов Р на производство аммофоса от производи­тельности линии Qnp при различных коэф­фициентах технического использования kT

170

меняться за счет составляющих, связанных с затратами на эксплуа­тацию и амортизацию оборудова - ния. Они возрастают с увеличением числа линий ввиду повышения ме­таллоемкости и одновременно уменьшаются в результате повыше - Ш ния надежности. С учетом этого 0 40 Qnpjh

и малой доли амортизационных от­числений в себестоимости (около 1%) при ее расчете этот по­казатель принят независимым от числа линий. Тогда себестои­мость продукции, полученной на т линиях, равна:

Ст=С+(/я — 1)аС, (10.7>

где а — доля себестоимости, включающая затраты на содержание и эксплуа­тацию оборудования и заработную плату основных рабочих; С — минималь­ная себестоимость продукции, выпускаемой иа одной линии.

Недополученная от простоев прибыль равна:

У = (Ц — Ст) ггп/ (тхр — гтп), (10.8)

где г — число переходов за один цикл выпуска; тп — время одного перехода на продукцию другого качества, причем тп=6тр; b — соотношение между вре­менем перехода и рабочим временем.

Принимая цену неизменной и равной (Рс+1)СЬ где Рс — рентабельность, а объемы выпуска всех видов продукции дан­ного производства одинаковыми, получим:

Р=Сі [ (1 - f am — а) + (Рс — ат+а) ЬгЦт — Ьг) ], (10.9)

причем г=П — НОД,

где п — число выпускаемых цехом продуктов; нод — наибольший общий де­литель чисел пит.

По промышленным данным для производства комплексных, полностью растворимых в воде удобрений по схеме с АГ в на­стоящее время а = 0,07, Рс = 0,4. Используя полученное уравне­ние, можно рассчитать зависимость относительных условных расходов от числа линий для различного числа продуктов. На рис. 10.2 приведены эти данные для 6 = 0,07 и 6 = 0,15, что для условий работы схемы с АГ соответствует емкости склада гото­вой продукции, рассчитанного на пяти - и двухсуточный цикл работы. Чем длительнее цикл работы и меньше число продук­тов, тем ниже условные расходы на их выпуск.

Увеличение числа линий целесообразно уже при выпуске 3 видов продукции; при удлинении цикла переход на две линии обоснован только для выпуска 6—-7 видов удобрений.