А сейчас мы хотим
обратить ваше внимание на экономику. Дело в том,
что уровень всех затрат на химическую технологию
практически целиком зависит от конверсии и
селективности. Почему так получается, легко
понять, если вспомнить, что же такое затраты? Они,
как известно, бывают двух видов: капитальные и
текущие. Капитальные - это
единовременные затраты на сооружение данной
технологической установки. Текущие же затраты
включают в себя стоимость сырья, реагентов,
катализаторов и энергетических средств, то есть
топлива, электроэнергии, пара, холода и так далее.
Кроме перечисленных прямых затрат,
существуют еще и так называемые косвенные или
накладные. Сюда относятся амортизационные
отчисления, затраты на ремонт, содержание и
обслуживание оборудования, зарплата персонала.
Эти затраты впрямую не зависят от количества
выпускаемой продукции. В самом деле, работает
установка или простаивает, оборудование все
равно стареет, и зарплату служащим тоже надо
платить...
В нефтехимии мы сталкиваемся с весьма
своеобразной структурой затрат. Если принять
себестоимость продукции за 100%, то стоимость
сырья составит 50 - 60%, затраты на энергию 20 - 30% и
накладные расходы еще 10 - 20%. При этом большая
часть накладных расходов приходится на
содержание оборудования. На зарплату же
нефтехимикам расходуется всего 1 - 2% суммарных затрат.
С такой спецификой обязательно
приходится считаться при создании новой
технологии или производства.
А теперь давайте посмотрим, где же и
как формируются затраты. Типичная
нефтехимическая технология, как правило, может
быть представлена тремя блоками: реакторным
узлом, системой разделения продуктов реакции с
получением целевых и побочных веществ, и,
наконец, блоком машин - компрессоров, насосов и
так далее.
Как правило, в блоке реакторов
энергетические затраты невелики. На нагрев сырья
или его охлаждение, перемещение сырья и
продуктов реакции насосами и компрессорами
расходуется не так уж много энергии. Эти затраты
весьма тесно связаны с селективностью и
конверсией, так как прямо зависят от того,
сколько сырья приходится возвращать на
повторную переработку. При конверсии 100% все
сырье пропускается через реактор один раз, при 50%
часть его приходится возвращать на исходные
позиции еще и еще раз.
Далее продукты реакции из реактора
попадают в блок разделения. И здесь затраты также
во многом зависят от селективности и конверсии.
Если мы имеем 100-процентную конверсию при столь
же высокой селективности, то затраты на
разделение вообще будут равны нулю. Если же
процесс идет с селективностью 100%, но при
конверсии 80%, то затраты на разделение уже
возрастают. Но они все еще будут не очень
большими, поскольку в катализате будут только
два вещества - исходный и конечный продукт.
Разделить их, как правило, несложно, в
особенности, если один из продуктов - жидкость, а
другой - газ.
Но дело заметно осложняется, если и
селективность реакции оказывается не так уж
высока, допустим 80%. В катализате образуются уже
десятки различных химических соединений! И для
их разделения потребуется немало разнообразного
оборудования, многочисленные циклы нагрев - охлаждение,
испарение - конденсация...
Следовательно, придется израсходовать много
энергии, а значит, и средств.
Все это мы рассказали так подробно с
одной-единственной целью: чтобы вы поняли, каким
образом нефтехимики и экономисты, зная законы
конверсии и селективности, могут выбрать лучшую
не только из реально существующих технологий, но
и заранее определить эффективность тех, которые
еще только разрабатываются.
Все дело в том, что и селективность, и
конверсия опять-таки подчиняются строгим
законам, а именно - законам химической
термодинамики и кинетики.
Термодинамика характеризует
энергетические особенности реакций: экзо- или
эндотермические они, как зависят их равновесные
концентрации от давлений и температур.
Кинетика же - это наука о механизме и
скоростях реакций.
Так вот, если знать термодинамические
и кинетические характеристики нужной нам
реакции, то по ним можно рассчитать и ожидаемые
затраты на технологию, которая основывается на
данной реакции. Ведь в основе всякой
промышленной технологии лежит в конце концов
конкретная целевая реакция - окисления ли,
восстановления, конденсации или
дегидрирования...
Правда, определить будущие затраты вот
так сразу не удается. Проще сначала определить
затраты на так называемую предельно эффективную
технологию. Рассчитывая ее, исходят из
предположения, что все идет точно по теории: и
расход сырья по стехиометрии, и конверсия такая,
какая допустима по законам термодинамики, и
разделение продуктов реакции идет в точности
так, как это описано в учебнике...
Но такая идеальная технология,
понятно, служит лишь расчетной моделью. Чтобы
приблизить ее к условиям практики, вводят
понятие реально достижимой технологии. Для этого
в первоначальный' теоретический расчет вносят
поправки с учетом всех лучших показателей,
которые уже достигнуты где-либо на лучшем
оборудовании.
Теперь уже довольно легко определить
показатели предельно эффективной технологии, то
есть такие, какими они были бы при предельных
значениях селективности и конверсии. А дальше
уже определяют отношения затрат предельной
технологии и реальной - по сырью, электроэнергии
и так далее. В результате получается цепочка
значений. Обычно все они меньше единицы, и это
понятно: идеала достичь никому не удается. Они
оставляют примерно 0,9 по сырью, 0,5 по
электроэнергии, 0,3 по пару... И
могут быть использованы для характеристики
эффективности данного процесса примерно так же,
как КПД показывает нам совершенство двигателя
или установки.
Располагая этими значениями, можно
подобрать из реально существующих процессов
наиболее подходящий и на его основе прояснить
для себя, насколько будет проста или сложна
данная технология?.. Словом, стоит ли ею вообще
заниматься?
Что почем,
или какая технология выгоднее?
А сейчас мы хотим
обратить ваше внимание на экономику. Дело в том,
что уровень всех затрат на химическую технологию
практически целиком зависит от конверсии и
селективности. Почему так получается, легко
понять, если вспомнить, что же такое затраты? Они,
как известно, бывают двух видов: капитальные и
текущие. Капитальные - это
единовременные затраты на сооружение данной
технологической установки. Текущие же затраты
включают в себя стоимость сырья, реагентов,
катализаторов и энергетических средств, то есть
топлива, электроэнергии, пара, холода и так далее.
Кроме перечисленных прямых затрат,
существуют еще и так называемые косвенные или
накладные. Сюда относятся амортизационные
отчисления, затраты на ремонт, содержание и
обслуживание оборудования, зарплата персонала.
Эти затраты впрямую не зависят от количества
выпускаемой продукции. В самом деле, работает
установка или простаивает, оборудование все
равно стареет, и зарплату служащим тоже надо
платить...
В нефтехимии мы сталкиваемся с весьма
своеобразной структурой затрат. Если принять
себестоимость продукции за 100%, то стоимость
сырья составит 50 - 60%, затраты на энергию 20 - 30% и
накладные расходы еще 10 - 20%. При этом большая
часть накладных расходов приходится на
содержание оборудования. На зарплату же
нефтехимикам расходуется всего 1 - 2% суммарных затрат.
С такой спецификой обязательно
приходится считаться при создании новой
технологии или производства.
А теперь давайте посмотрим, где же и
как формируются затраты. Типичная
нефтехимическая технология, как правило, может
быть представлена тремя блоками: реакторным
узлом, системой разделения продуктов реакции с
получением целевых и побочных веществ, и,
наконец, блоком машин - компрессоров, насосов и
так далее.
Как правило, в блоке реакторов
энергетические затраты невелики. На нагрев сырья
или его охлаждение, перемещение сырья и
продуктов реакции насосами и компрессорами
расходуется не так уж много энергии. Эти затраты
весьма тесно связаны с селективностью и
конверсией, так как прямо зависят от того,
сколько сырья приходится возвращать на
повторную переработку. При конверсии 100% все
сырье пропускается через реактор один раз, при 50%
часть его приходится возвращать на исходные
позиции еще и еще раз.
Далее продукты реакции из реактора
попадают в блок разделения. И здесь затраты также
во многом зависят от селективности и конверсии.
Если мы имеем 100-процентную конверсию при столь
же высокой селективности, то затраты на
разделение вообще будут равны нулю. Если же
процесс идет с селективностью 100%, но при
конверсии 80%, то затраты на разделение уже
возрастают. Но они все еще будут не очень
большими, поскольку в катализате будут только
два вещества - исходный и конечный продукт.
Разделить их, как правило, несложно, в
особенности, если один из продуктов - жидкость, а
другой - газ.
Но дело заметно осложняется, если и
селективность реакции оказывается не так уж
высока, допустим 80%. В катализате образуются уже
десятки различных химических соединений! И для
их разделения потребуется немало разнообразного
оборудования, многочисленные циклы нагрев - охлаждение,
испарение - конденсация...
Следовательно, придется израсходовать много
энергии, а значит, и средств.
Все это мы рассказали так подробно с
одной-единственной целью: чтобы вы поняли, каким
образом нефтехимики и экономисты, зная законы
конверсии и селективности, могут выбрать лучшую
не только из реально существующих технологий, но
и заранее определить эффективность тех, которые
еще только разрабатываются.
Все дело в том, что и селективность, и
конверсия опять-таки подчиняются строгим
законам, а именно - законам химической
термодинамики и кинетики.
Термодинамика характеризует
энергетические особенности реакций: экзо- или
эндотермические они, как зависят их равновесные
концентрации от давлений и температур.
Кинетика же - это наука о механизме и
скоростях реакций.
Так вот, если знать термодинамические
и кинетические характеристики нужной нам
реакции, то по ним можно рассчитать и ожидаемые
затраты на технологию, которая основывается на
данной реакции. Ведь в основе всякой
промышленной технологии лежит в конце концов
конкретная целевая реакция - окисления ли,
восстановления, конденсации или
дегидрирования...
Правда, определить будущие затраты вот
так сразу не удается. Проще сначала определить
затраты на так называемую предельно эффективную
технологию. Рассчитывая ее, исходят из
предположения, что все идет точно по теории: и
расход сырья по стехиометрии, и конверсия такая,
какая допустима по законам термодинамики, и
разделение продуктов реакции идет в точности
так, как это описано в учебнике...
Но такая идеальная технология,
понятно, служит лишь расчетной моделью. Чтобы
приблизить ее к условиям практики, вводят
понятие реально достижимой технологии. Для этого
в первоначальный' теоретический расчет вносят
поправки с учетом всех лучших показателей,
которые уже достигнуты где-либо на лучшем
оборудовании.
Теперь уже довольно легко определить
показатели предельно эффективной технологии, то
есть такие, какими они были бы при предельных
значениях селективности и конверсии. А дальше
уже определяют отношения затрат предельной
технологии и реальной - по сырью, электроэнергии
и так далее. В результате получается цепочка
значений. Обычно все они меньше единицы, и это
понятно: идеала достичь никому не удается. Они
оставляют примерно 0,9 по сырью, 0,5 по
электроэнергии, 0,3 по пару... И
могут быть использованы для характеристики
эффективности данного процесса примерно так же,
как КПД показывает нам совершенство двигателя
или установки.
Располагая этими значениями, можно
подобрать из реально существующих процессов
наиболее подходящий и на его основе прояснить
для себя, насколько будет проста или сложна
данная технология?.. Словом, стоит ли ею вообще
заниматься?
