Индивидуальная  работа по дисциплине: «Производственные  технологии»

  «Экономическое обоснование

и расчет материального баланса производства»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МИНСК

2010 

  Расчет материального баланса и определения

коэффициентов расхода сырья 

     Как при разработке технологических  процессов, так и при их технико-экономическом  анализе, используется материальный и  энергетический балансы. К ним следует отнести определение выхода основного и побочных продуктов, расходных коэффициентов по сырью, производственным потерям. Только определив материальные потоки, можно произвести не только конструктивные расчеты производственного оборудования, но и оценить экономическую эффективность и целесообразность процесса.

     Основой материального баланса является закон сохранения массы вещества, согласно которому во всякой замкнутой системе масса вещества вступившего во взаимодействие равна массе вещества, образовавшегося в результате взаимодействия. Это означает, что масса вещества поступившего на технологическую операцию (приход) равна массе полученного вещества (расход). Расход включает не только массу получаемых продуктов, но и производственные потери. Практически материальный баланс учитывает состав исходного сырья и готовой продукции, степень превращения, потери сырья и готового продукта. В химической промышленности теоретически материальный баланс рассчитывается на основании стехиометрического уравнения реакции (см. пример расчета материального баланса получения аммиачной селитры).

       Необходимо учитывать, что для  любой промышленной технологии, особое значение имеет расчет  расхода сырья, поскольку 60-70% себестоимости приходится на сырье. Расход различных видов продукции характеризуется расходными коэффициентами. Для расчета расходных коэффициентов необходимо знать все стадии производства, в результате осуществления которых происходит превращение исходного сырья в готовый продукт. Теоретические расходные коэффициенты учитывают стехиометрические соотношения, по которым происходит это превращение. Практические расходные коэффициенты, учитывают еще и производственные потери на всех стадиях технологического процесс, а также возможные побочные реакции.

     По  значению расходных коэффициентов  при выборе сырья, можно сделать  предварительную экономическую  оценку целесообразности использования данного вида сырья. Ниже приведены примеры расчета материального баланса.

     Пример  расчета производства керамического кирпича.

     Выпуска 20 млн. шт. условного кирпича в  год

     Состав  исходной массы и ее характеристика: глина легкоплавкая (карьер "Гайдуковка" Молодечненский р-н).; карьерная влажность  – 20%. Содержание в массе - 80%. Песок (карьер Заславль Минский р-н); карьерная  влажность – 5%. Содержание в массе - 20%. Исходные данные по массе кирпича (см. таблицу 1.). Общие пооперационные потери (ПП) с учетом удаления влаги, потери при припаливании, транспортировке  и др. составляет 15%.  
 
 
 
 

     Таблица 1.

     Исходные  данные для расчета материального  баланса в керамическом производстве.

       

     1) Определим массу обожженного готового кирпича:

m =  0,0028×20×10⁶ = 5,6×10⁴ г.

     2) С учетом общих потерь и  (ПП) необходимое количество исходной  массы составит: 

m₁ = m × 100 / (100-ПП) = 5,6×10⁴×100 / 100 - 15 =6,5×10⁴ т.

     Общие потери 65000 - 56000 = 9000 т.

     3) Количество сухой глины и песка  в массе составит: 

     m₂  = m₁×100 / 80 = 6,5×10⁴×100 /80 = 5,2×10⁴ т.  

     Количество  сухого песка: 

     m₃  = m₁×100 / 20 = 6,5×10⁴×100 /20 = 1,3×10⁴ т.  

     4) С учетом карьерной влажности  глины и песка: 

     m₄ глины = 5,2×10⁴×100 / 100-20 = 6,5×10⁴ т.

     Количество  влаги 6,5×10⁴ - 5,2×10⁴ = 1,3×10⁴ т. 

     m₅ песка = 1,3×10⁴×100 / 100-5 = 1,37×10⁴ т.

     Количество  влаги 1,37×10⁴ - 1,3×10⁴ = 0,7×10⁴ т.

     Общее количество влаги 13000 + 700 = 13700 т. 
 

     5) Общее количество сырьевых материалов: 

     mоб_. = m₄ + m₅ = 6,5×10⁴ +  1,37×10⁴ = 7,87×10⁴ = 78700 т.  

     6) Коэффициент расхода сырья (Кр) составит: 

     Кр = mобщ. / m  = 78700/56000 = 1,4 т/т 

     или на 1000 шт. кирпича Кр = 78700/20000 = 3,935 т.

     При расчете на м³ сырья необходимо массу разделить на плотность (ρ)  

     m общ. = 78700 / 2,6 = 30269,2 м³  

     или на 1000 шт. кирпича 

       Кр = 30269,2 / 20000 = 1,51 м³ 

     Результаты  расчета приведена в таблице 2.

     Таблица 2.

     Материальный  баланс производства кирпича 

       

     Анализ  производства: фактически приход и  расход совпадают (78700 тонн). Основной агрегат  в производстве кирпича - тунельная  печь. Необходимо по справочнику ("Справочник производства строительной керамики") выбрать тунельную печь с производительностью выше, чем дано в задании.

     Например. Производительность тунельной печи (ПР) равна 25 млн. штук кирпича в год. Тогда производственная мощность предприятия (М) составит:

     М = ПР×n, где

     n- количество единиц оборудования 

     М = 25×1 = 25 млн.

     Коэффициент использования производственной мощности: 

     К = Q/M ×100,

     где Q - выпуск изделий в соответствии с заданием (20 млн. шт.) 

     К = 20 млн./25 млн. = 0,8

     С учетом возможных простоев, ремонта  тунельной печи коэффициент использования  может быть повышен до 0,95%. Выпуск продукции может быть увеличен за счет повышения коэффициента использования  оборудования, а эффективность за счет снижения пооперационных потерь. Аналогичным образом можно рассчитать материальный баланс и для других видов продукции, приведенных в таблице 1.

     При расчете массы  керамической плитки необходимо, исходя из таблицы 1 определить массу 1 кв. м. плитки и умножить на заданную в соответствии с производительностью индивидуального задания.

     Пример. Производительность поточно-конвейерной  линии по производству облицовочной плитки размером 200х150х8 мм составляет 500 тыс.кв.м. Определить расход исходных сырьевых материалов с учетом их влажности и пооперационных потерь, составить материальный баланс, рассчитать расходные коэффициенты. 

       

     1) Определим массу. Исходя из  размеров в кв. м. входит 33 плитки. Масса одной плитки 0,36 кг., а 1 кв. м. 33х0,36 = 11,88 кг. = 0,01188 т. Следовательно, 500×10³ кв. м. имеет массу 0,01188×500×10³ = 5940 т. Абсолютно сухой массы, исходя из шихтового состава потребуется:

     глина - 5940×30 / 100 = 1782 т.

     каолин - 5940×17 / 100 = 1009,8