Н. Г. Сычев Производственные технологии Ответы на экзаменационные вопросы
| Вид материала | Экзаменационные вопросы |
- Н. Э. Баумана Москва | 2007 Производственные наукоемкие технологии Ответы на экзаменационные, 470.81kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы по истории России 11 класс, 4049.18kb.
- Ответы на экзаменационные билеты по истории России (9 класс), 1163.56kb.
- Экзаменационные вопросы. Учкекен 2005 Составитель к э. н. Кумыкова А. М. Настоящее, 1733.51kb.
- Елина Елена Валентиновна, гбоу нпо «Профессиональный лицей №12» Элементы проникающей, 62.09kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): Основы, 251.67kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): Алгоритмические, 158.13kb.
- Л. Н. Гумилева отдел международных образовательных программ экзаменационные вопросы, 38.83kb.
- Л. Н. Гумилева отдел международных образовательных программ экзаменационные вопросы, 37.32kb.
- Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 154. Введение, 283.97kb.
4.1. Выбор варианта технологического процесса. Оптимальный вариант ТП определяется в следующей последовательности: 1) выполняется анализ возможных ТП для данного случая на предмет установления наилучшего варианта по обеспечению наивысшего качества производимых с его помощью работ; 2)определяются затраты всех ресурсов (материалов, энергоресурсов, трудовых затрат, инструмента, амортизационных отчислений и т.д.) при реализации нескольких вариантов ТП; 3)анализируются условия труда; 4)оценивается возможность и при необходимости рассчитывается величина загрязнения окружающей среды при реализации выбранного ТП; 5)оценивается возможность обеспечения выбранного ТП новым технологическим оборудованием; 6)анализ и оценка альтернативных вариантов ТП подкрепляются расчетами, которые для трех наиболее приемлемых выполняются детально. Окончательное решение принимается после объективной оценки рассматриваемых вариантов.
Выбранный вариант технологического процесса должен быть рентабельным для заданных условий работы производства и обеспечивать конкурентоспособность выпускаемой продукции.
4.2. Технологическая подготовка производства.
Важнейшей составляющей непрерывного совершенствования средств и предметов труда является технологическая подготовка производства. Она включает в себя всю совокупность мероприятий по созданию новых и совершенствованию уже выпускаемых изделий, внедрению новых технологических процессов и оснащению производства современным инструментом и оборудованием.
Технологическая подготовка включает в себя в самом общем виде следующее:
1) проектирование новых и совершенствование ранее освоенных видов продукции и обеспечение изготовителей всей необходимой документацией по этой продукции;
2) проектирование (разработка) новых и совершенствование уже освоенных технологических процессов;
3) опытная проверка и внедрение новых усовершенствованных технологических процессов непосредственно в цеховых условиях, на рабочих местах;
4) проектирование и изготовление технологической оснастки, включающей в себя приспособления, все виды рабочего и измерительного инструмента, модели, штампы и пресс-формы;
5) разработка технически обоснованных норм и нормативов для определения трудоемкости и материалоемкости продукции, потребности в оборудовании, оснастке, производственных и вспомогательных площадях, технологическом топливе, энергии, расчеты по определению самой потребности в указанных ресурсах;
6) проектирование и изготовление нестандартного оборудования, разработка планов приобретения недостающего и модернизация имеющегося оборудования;
7) размещение и рациональная расстановка оборудования по производственным подразделениям;
8) подготовка кадров исполнителей по новым профессиям;
9) организационная перестройка отдельных производственных подразделений, разработка и внедрение новых систем планирования и управления ходом производственного процесса.
4.3. Конструкторская подготовка производства и ее стадии. Конструкторская подготовка производства проводится в несколько этапов. Первый этап – разработка технического задания (ТЗ) – осуществляется либо организацией-заказчиком, либо организацией-разработчиком. В задании устанавливается целевое назначение, основные технико-эксплуатационные характеристики разрабатываемого изделия. Во всех случаях ТЗ согласовывается между всеми заинтересованными сторонами (заказчик, разработчик, изготовитель).
Второй этап – разработка технического предложения (ТП). На основе анализа ТЗ организацией-разработчиком определяется наиболее вероятный вариант решения поставленной задачи и производится уточнение как целевого назначения нового вида продукции, так и основных его характеристик и условий использования; проводится начальное технико-экономическое обоснование целесообразности дальнейшей разработки технической документации.
Третий этап – эскизное проектирование. На этом этапе обосновывается техническая возможность осуществления требований, сформулированных в ТЗ и ТП, и выбор наилучшего принципиального варианта решения поставленной задачи. Документация включает чертежи, ориентировочные расчеты технико-эксплуатационных характеристик изделия, себестоимости его изготовления и эксплуатационных расходов, ожидаемого экономического эффекта.
Четвертый этап – техническое проектирование.
Пятый этап – рабочее проектирование. Завершающий этап, на котором разрабатывается вся необходимая окончательная документация на изделие.
4.4. Этапы работы по организации технологической подготовки производства. Технологическая подготовка производства разбивается на четыре основных этапа. Первый этап – технологический контроль чертежей (нормоконтроль). При контроле проверяется разработанная конструкция на технологичность. Осуществляется технологами как на этапе рабочего и даже технического проектирования, так и при выполнении опытных работ. Второй этап – проектирование технологических процессов. Третий этап – проектирование и изготовление спецоснастки и нестандартного оборудования. Это самый дорогой и трудоемкий этап, затраты на который достигают 70 % от всех затрат на технологическую подготовку. Четвертый этап – отладка и внедрение разработанных техпроцессов.
Экономические расчеты на стадии технологической подготовки производства направлены на определение такого варианта технологического процесса, который требует для своей реализации минимума затрат при обеспечении неуклонного соблюдения всех технических требований и условий, указанных в конструкторской документации. Поскольку уровень развития технологии позволяет изготавливать одну и ту же продукцию рядом различных методов, то технолог, проектируя технологический процесс, каждый раз с той или иной степенью достоверности решает задачу определения наиболее оптимального, эффективного варианта.
Наиболее важным критерием оптимальности техпроцесса может быть экономия как живого, так и овеществленного труда, затраченного на изготовление данного изделия, которая отражается в снижении себестоимости. Для определения экономически эффективного варианта техпроцесса приходится вести разработку нескольких вариантов и затем, рассчитав затраты, выбрать из них наиболее целесообразный.
Раздел 5. химические технологические процессы
5.1. Роль химической технологии в народном хозяйстве, изделия, полученные с помощью химических технологий. Химические технологии заметно изменили качество жизни человечества в последнее столетие. Химическая промышленность Республики Беларусь выпускает огромное количество товаров, изготовленных с применением химических технологических процессов, это – топливо и масла для автомобилей и тракторов, полимеры, резина, полиуретан, фторопласт, лаки, краски, растворители, искусственные нити и ткани, стеклоизделия, мыло, лекарства, минеральные удобрения, соли, серная и соляная кислота, пластмассовые изделия. Предметы бытовой химии и многое другое. Доля товаров химической промышленности в ВВП страны составляет около 60% и с течением времени стабильно возрастает.
Нефтеперерабатывающие предприятия в г. Новополоцке и г. Мозыре перерабатывают ежегодно свыше 20млн.т. нефти. Глубина переработки нефти на этих предприятиях свыше 80%, продукция отличается высоким качеством и пользуется спросом во многих странах мира. Лавсан, полиэфирные нити производит один из крупнейших в Европе предприятий Могилевский комбинат синтетических волокон. Хорошо известны в мире Светлогорский завод искусственного волокна и Новополоцкое ПО «Полимир», выпускающий полиэтилен и нитрон (заменитель натуральной шерсти). Гродненское ПО «Азот» выпускает минеральные удобрения, а также сырье для синтетических смол и капронового волокна. Гомельский химический завод производит удобрения, серную кислоту и др.; Жлобинский комбинат искусственного меха, Бабруйский шинный комбинат и завод резинотехнических изделий выпускают продукцию, которая также идет в другие страны. В каждом областном городе имеются предприятия по производству медпрепоратов, лаков, растворителей и красок. Большинство предприятий химической промышленности используют закрытые технологические процессы и практически работают без отходов. Благодаря химической промышленности постоянно на рынке появляются новые уникальные товары, применение которых в различных отраслях народного хозяйства производит революционные изменения (различного назначения высокоэффективные клеи, краски, моющие средства, полиуретан, эпоксидный клей и на его основе краски, тефлон или фторопласт и многое другое).
5.2. Технологические процессы переработки топлива. Топливом называются горючие вещества, являющиеся источником тепловой энергии а также сырьем для химической промышленности. Все топлива по агрегатному состоянию делятся на твердые, жидкие и газообразные; по происхождению – на естественные и искусственные. Искусственные топлива получают в результате переработки естественных топлив.
Классификация видов топлива
| Агрегатное состояние топлива | Топливо | |
| | естественное | искусственное |
| Твердое | Древесина, торф, уголь, сланцы | Кокс, полукокс, древесный уголь |
| Жидкое | Нефть | Бензин, керосин, лигроин, мазут и др. |
| Газообразное | Природный газ Попутные газы | Коксовый газ, генераторные газы, газы нефтепереработки |
В результате химической переработки различных топлив получают большое количество углеводородного сырья для производства пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, лаков, красителей, растворителей и т.п. Например, при коксовании углей получают: бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин, антрацит, водород, метан, этилен и другие продукты. В качестве сырья используются газы, выделяемые при добыче нефти и ее переработке (крекинге, пиролизе, риформинге). Эти газы содержат метан, этан, пропан, бутан, этилен, пропилен и др.
Одним из важнейших видов химического сырья является природный газ, содержащий до 98 % метана. Древесина является источником получения целлюлозы, этилового спирта, уксусной кислоты и других продуктов. Из сланцев и торфа производят горючие газы, сырье для производства масел, моторных топлив, высокомолекулярных соединений и т.п. Все виды твердого топлива могут быть превращены в газообразное состояние, которое в использовании более технологично. Для Республики Беларусь весьма актуальным является превращение низкокалорийных углей и сланцев, залегающих под землей в Гомельской и Минской области, в газ и последующей его откачки в магистральные газопроводы.
Сжигание топлива обеспечивает энергией тепловые электростанции, промышленные предприятия, транспорт, быт. Растет значение топлива как химического сырья. Развитие угольной и ядерной энергетики даст в будущем возможность прекратить потребление нефти и природного газа в энергетических целях и полностью передать эти виды топлива в сферу промышленности как сырье для химической промышленности, а также для синтеза белков и жиров.
Существуют следующие методы переработки твердого топлива: пиролиз (сухая перегонка), газификация и гидрирование.
Пиролиз осуществляется при нагревании топлива без доступа воздуха. В результате протекают физические процессы (испарение влаги) и химические процессы – превращение компонентов топлива с получением ряда химических продуктов. Характер протекания процессов зависит от вида перерабатываемого топлива. В основном все они требуют подвода тепла извне. Нагрев реакционных аппаратов производится горячими дымовыми газами, которые передают тепло топливу через стенку аппарата или же при непосредственном соприкосновении с топливом.
Газификация – процесс переработки топлива, при котором органическая часть его превращается в горючие газы в присутствии воздуха, водяного пара, кислорода и других газов. Этот процесс экзотермический. Температура газификации составляет 900–1100 оС.
Гидрирование – переработка твердого топлива, при которой под влиянием высокой температуры при действии водорода и в присутствии катализаторов происходят химические реакции, приводящие к образованию продуктов, более богатых водородом, чем исходное сырье. Качество и количество продуктов, полученных при гидрировании, зависит от вида перерабатываемого топлива, от условий проведения процесса и ряда других факторов.
Методы переработки жидкого топлива (нефти) делят на две группы: физические и химические.
Физические методы переработки основаны на использовании физических свойств фракций, входящих в состав нефти. Химические реакции при этих методах переработки не протекают. Наиболее распространенным физическим методом переработки нефти является ее перегонка, при которой нефть разделяют на фракции.
Химические методы переработки основаны на том, что под влиянием высоких температур и давления в присутствии катализаторов углеводороды, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах, претерпевают химические превращения, в результате которых образуются новые вещества. Это термический и каталитический крекинги.
Термический крекинг – химический метод переработки нефти, суть которого заключается в расщеплении длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в высококипящие фракции, на более короткие молекулы легких, низкокипящих продуктов. Термический крекинг протекает при высоких температурах (450–500 оС) и повышенном давлении. Термический крекинг, проводимый при температуре 670–1200 оС и при атмосферном давлении, называется пиролизом.
Каталитический крекинг основан на применении катализатора, который позволяет снизить температуру крекинга и не только увеличить количество получаемых продуктов, но и улучшить их качество. Катализаторами служат глины типа бокситов, а также синтетические алюмосиликаты. Температура крекинга – 450–500 оС. Процесс идет при повышенном давлении.
Разновидностью каталитического крекинга является риформинг. Катализатором служит платина, нанесенная на окись алюминия.
Вышеописанные методы переработки естественных топлив позволяют получать искусственные топлива и различные нефтепродукты.
В результате коксования углей получают следующие продукты:
1. Кокс – продукт темно-серого цвета, пористость которого составляет 45–55 %, содержит 97–98 % углерода. В зависимости от назначения делится на:
а) доменный кокс (диаметр более 40 мм);
б) литейный кокс (диаметр от 25 мм);
в) коксовый орешек (диаметр 10–25 мм) применяется для производства ферросплавов;
г) коксовая мелочь (диаметр менее 10 мм) применяется для агломерации;
д) кокс, не пригодный для технических нужд из-за содержания золы, серы и низких механических свойств и используется только в качестве топлива.
2. Обратный коксовый газ содержит 60 % водорода и 25 % метана, остальное – азот, окись углерода, углекислый газ, кислород, непредельные углеводороды. Применяется для подогрева воздушного дутья в доменных печах, для обогрева сталеплавильных, коксовых и других печей; служит также сырьем для производства водорода и аммиака.
3. Сырой бензол состоит из бензола, толуола, ксилола, сероуглерода, фенолов и др. Вещества, входящие в состав сырого бензола, широко используются в производстве полимеров, красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ, ядохимикатов и др.
4. Каменноугольная смола является смесью ароматических углеводородов. Ее используют для производства красителей, химических волокон, пластических масс, в фармацевтической промышленности, а также для производства различных технических масел.
В результате прямой перегонки нефти получают продукты, разделяемые на три группы: топливные фракции, масляные дистилляты и гудрон.
Топливные фракции (температура кипения от 150 до 400 оС) – это бензины, лигроины, керосины, газойль и мазут. Масляные дистилляты – это фракции с температурой кипения от 350 до 550 оС; применяются для получения смазочных и специальных масел. Гудрон – полупродукт для получения битумов и кокса.
При крекинге получают: крекинг-бензины, крекинг-газы и крекинг-остаток (смолистые и асфальтовые вещества).
Технико-экономические показатели нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности: производительность и мощность оборудования; интенсивность процесса; производительность труда; себестоимость продукции;
капитальные затраты.
Коксохимическая и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности характеризуются высокой материало- и энергоемкостью. Затраты на сырье составляют 50–75 %. Следовательно, основным фактором, влияющим на себестоимость, является снижение затрат на тонну выпускаемой продукции, которое можно осуществить совершенствованием технологических процессов переработки нефти и кокса, применением каталитических процессов, более совершенных аппаратов и комплексной автоматизации, что ведет к сокращению капитальных затрат, затрат на энергию и пар, повышение производительности труда.
5.3. Технологические процессы производства полимерных материалов и пластмасс.
Полимерами называются продукты химического соединения одинаковых молекул в виде многократно повторяющихся звеньев. Молекулы полимеров состоят из десятков и сотен тысяч атомов. К полимерам относятся: целлюлоза, каучуки, пластмассы, химические волокна, лаки, клеи, пленки, различные смолы и др.
По своему происхождению полимерные материалы делятся на природные и синтетические. К природным полимерам относятся: крахмал, канифоли, белки, натуральный каучук и др. Основную массу полимерных материалов, применяемых в современной промышленности, составляют синтетические полимеры. Они получаются с помощью реакций полимеризации (без образования побочных продуктов), например, получение полиэтилена, и поликонденсации (с образованием побочных продуктов), например, получение фенолформальдегидных смол.
Получение полимеров по реакции полимеризации осуществляется следующим процессом. В реакцию полимеризации вступают органические вещества, содержащие в молекуле двойные связи (например, этилен CH2 = CH2). Под воздействием света, тепла, давления или в присутствии катализаторов молекулы веществ за счет раскрытия двойных связей соединяются друг с другом, образуя полимер, химический состав которого, в случае полимеризации этилена, может быть выражен формулой: (– CH2 – CH2)n, где n – степень полимеризации, т.е. число, показывающее, сколько молекул мономера объединилось при полимеризации в молекулы полимера.
При получении полимеров по реакции поликонденсации в реакцию вступают два мономерных продукта с образованием полимера и образованием побочного продукта.
Среди полимерных материалов особое место принадлежит пластмассам. Это материал, в состав которого в качестве основного компонента входят высокомолекулярные синтетические смолы. Их получают путем химического синтеза простейших веществ, извлекаемых из столь доступного сырья, как уголь, известь, воздух, нефть, природные газы.
Главное преимущество использования пластмасс по сравнению с другими материалами – это простота переработки их в изделия. Присущие им пластические свойства позволяют с помощью пресс-автоматов, автоматов для литья и др. изготавливать детали сложных конфигураций. При этом расход материалов минимальный (практически нет отходов), уменьшается количество станков и обслуживающего персонала, сокращается расход электроэнергии. Ввиду этого требуется значительно меньше капиталовложений в организацию производства изделий из пластмасс.
Все вышеперечисленные достоинства пластмасс определили высокую технико-экономическую эффективность их использования и способствовали тому, чтобы в современном производстве эти материалы стали не только заменителями дорогостоящих металлов и сплавов, но и самостоятельными уникальными конструкционными материалами.
Пластмассы широко применяются в народном хозяйстве: в машиностроении, приборостроении, электро- и радиотехнике, быту и т.п. Они сочетают в себе ряд ценных свойств: являются хорошими диэлектриками, теплоизоляционными материалами, могут быть оптически- и радиопрозрачными, упругими или эластичными. Они имеют низкую плотность, высокую коррозионную стойкость, легко формуются в изделия, могут заменять металлы и сплавы, имеют невысокую стоимость.
Методы переработки пластмасс и изготовления пластмассовых изделий зависят от отношения пластмасс к температуре. Выделяют эластомеры (резины), термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты) пластмассы. К ним относят натуральный каучук, бутил-каучук, полиуритан и т. д. Эластомеры – это такие полимеры, у которых молекулярная структура допускает значительные и обратимые упругие деформации растяжения и сжатия.
К термореактивным относятся пластмассы, которые при нагревании до определенной температуры размягчаются, а затем переходят необратимо в неплавкое и нерастворимое состояние. Этот переход обусловлен химическими превращениями, происходящими в пластмассе при нагревании. Термореактивные пластмассы после отвердевания не могут быть переработаны повторно и поэтому называются необратимыми. Примером термореактивных пластмасс могут служить фенопласты.
Изделия из термореактивной пластмассы получают методом прессования на механических или гидравлических прессах в специальных пресс-формах. Последние имеют внутреннюю полость, соответствующую форме и размерам будущего изделия, и обычно состоят из двух разъемных частей – матрицы и пуансона. Матрица укрепляется на нижней плите пресса, пуансон – на подвижном ползуне пресса. Отмеренное количество пресс-порошка, нагретого до 90–120 оС, подается в матрицу, имеющую температуру, необходимую для прессования. Под воздействием тепла от нагретой матрицы полимер размягчается и приобретает необходимую пластичность. Под действием пуансона размягченный материал заполняет полость пресс-формы. При этом в термореактивной смоле проходят сложные химические превращения, приводящие к образованию неплавкого материала. Затвердевание изделия происходит в форме, находящейся под давлением. После определенной выдержки изделие извлекается из пресс-формы. Температура, давление и время прессования определяются свойствами прессуемых материалов. Кроме того, для переработки термореактивных пластмасс применяют и метод выдавливания, или экструзию. Этим методом получают изделия плоской (листы, пленки) или цилиндрической (стержни, трубы) формы.
Для получения изделий из термопластичной пластмассы применяют следующие способы: литье под давлением, экструзию (выдавливание) и формование из листа. Их применение обусловлено термопластичностью материала.
Наиболее применимый способ переработки термопластичных пластмасс – литье под давлением. Выполняется на специальных литьевых машинах. Порошкообразный или гранулированный полимер подается в обогреваемый цилиндр литьевой машины, где и расплавляется. Образовавшаяся жидкая масса под давлением поршня через небольшое отверстие-литник выдавливается из цилиндра в полость сомкнутой пресс-формы, охлаждаемой водой. При охлаждении термопластичный полимер застывает и приобретает вид детали. Этим методом могут быть получены изделия сложной формы, высокой степени чистоты и точности.
Также при переработке пластмасс в изделия применяют формовку, штамповку, механическую обработку резанием, выдувание пустотелых изделий. Все способы характеризуются коротким технологическим циклом, небольшими затратами труда и легкостью автоматизации.
Химические волокна – это полимерные материалы, имеющие форму тел, длина которых во много раз превышает размеры их поперечного сечения. Делятся на две группы – искусственные и синтетические. Искусственные получают из природных высокомолекулярных соединений – целлюлозы, козеина и др., синтетические – из высокомолекулярных соединений, полученных путем химических реакций из мономеров. Химические волокна превосходят натуральные по прочности, они легче по весу, не подвержены гниению. Их себестоимость значительно ниже, чем натуральных.
Основным сырьем для производства искусственных волокон служит целлюлоза – природный полимер, входящий в состав растительных клеток и образующий твердый остов растений. В сухой древесине содержится 45–55 % целлюлозы. Наиболее ценные ее сорта получают из хвойных деревьев. Путем химической обработки целлюлозы получают такие волокна, как вискозное и ацетатное, применяемые для производства тканей. Кроме прочего, ацетатное волокно обладает диэлектрическими свойствами.
Синтетические волокна получают из синтетических высокомолекулярных смол. Большую группу составляют полиамидные волокна – капрон, нейлон, энант. Они характеризуются высокой прочностью, эластичностью, стойкостью к действию щелочи, электроизоляционной стойкостью. К группе полиэфирных волокон относится лавсан. Он используется для производства тканей, трикотажных изделий, электроизоляционных материалов. Отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к действию повышенных температур.
Технологический процесс получения химических волокон включает следующие стадии: 1) получение исходного материала; 2) приготовление прядильной массы; 3) формование волокна; 4) отделка.
Для получения исходного материала используют традиционные методы синтеза высокомолекулярных смол. Применяются очень чистые смолы, способные растворяться в растворителях или плавиться. Для очистки исходное сырье подвергается фильтрованию.
Приготовление прядильной массы состоит в растворении полимера в растворителе или его расплавлении. На этой стадии добавляются красители для получения нужного цвета.
Формование волокна производится на специальном оборудовании путем продавливания прядильной массы через фильеры – мельчайшие отверстия диаметром 0,04 мм. Образующиеся тонкие струйки раствора или расплава отверждают путем охлаждения или химическим способом с использованием специальных отвердителей. Образующиеся нити сматывают на приемные катушки. Отделка волокна состоит в его обработке различными реагентами, сушке, кручении, отбелке, вытягивании, термообработке, перемотке, сортировке.
Каучук – характерный представитель высокомолекулярных (полимерных) соединений. Он является основной составной частью резины, бывает растительного происхождения (натуральный) и синтетический. Наиболее широкое применение в промышленности получил синтетический каучук. Его химический состав и строение, а также физические свойства могут быть весьма разнообразны и сильно отличаться от свойств натурального каучука, в чем и заключается преимущество синтетических каучуков.
Основным сырьем для производства синтетических каучуков являются попутные газы нефтепереработки, этиловый спирт и ацетилен. Основные методы получения – полимеризация и поликонденсация. При переработке каучуки превращают в резину. Она характеризуется высокой эластичностью, сопротивлением к истиранию, изгибам, обладает газо- и водонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами, стойкостью к агрессивным средам.
Резину получают добавлением к каучуку ряда компонентов (ингредиентов) и полученную смесь подвергают вулканизации. Вулканизация заключается в образовании мостиков между линейными молекулами каучука и получении трехмерной пространственной молекулярной структуры. Такая структура приводит к повышению термической стойкости и прочности материала, к уменьшению его растворимости и увеличению химической стойкости. Наиболее распространенным вулканизатором является сера, она же определяет и твердость резины. Также вводятся различные наполнители как для улучшения свойств (сажа, цинковые белила, каолин, противостарители), так и для удешевления (мел, тальк).
Резиновые изделия изготавливают: методом шприцевания, штамповкой, литьем под давлением, окунанием моделей в латекс и др. Разделяют резиновые изделия по назначению и условиям эксплуатации.
Экономика производства синтетических каучуков и резины в значительной степени определяется стоимостью исходного сырья. Так, стоимость сырья в производстве синтетических каучуков составляет около 75 %, в производстве резиновых изделий – 80 %, в шинном производстве – 87 % себестоимости продукции. Доля электроэнергии и топлива составляет 11–12 %. Следовательно, сокращение объемов потребления сырья и материалов, а также их удешевление имеет решающее значение для повышения экономической эффективности производства синтетического каучука и резины.
В целом для оценки экономической эффективности процессов в химической промышленности используют ряд показателей:
степень превращения Х – показатель, характеризующий полноту использования исходного сырья и степень его превращения в готовый продукт:
Х = Р/Ро ,
где Р – количество взятого в процессе исходного продукта; Ро – количество этого продукта, прореагировавшего в ходе химического процесса;
выход продукта Ф – это отношение количества полученного вещества Р к максимально возможному Рmax, рассчитанному по уравнению химической реакции: Ф = Р/Рmax.
Производительность П, т.е. количество продукта, выработанного в единицу времени: П = А/Т,
где А – количество выработанного продукта; Т – время работы.
Интенсивность U – это производительность, отнесенная к объему или площади поперечного сечения аппарата:
U = П/S или U = П/V,
где П – производительность; S – площадь сечения аппарата; V – объем аппарата;
Цеховая себестоимость представляет собой затраты цеха, связанные с производством продукции, и во многом зависит от уровня применяемого технологического процесса, его организации и эффективности использования оборудования. Производственная себестоимость, помимо затрат цехов, включает общезаводские расходы. Полная себестоимость складывается из производственной себестоимости и непроизводственных расходов, включающих в основном расходы, связанные с реализацией продукции.
В химической промышленности наибольшие расходы приходятся на сырье и составляют в среднем 60–70 % себестоимости, а на топливо и энергию – около 10 %. Амортизационные отчисления составляют 3–4 %, заработная плата основных производственных рабочих колеблется от 3 до 20 % себестоимости продукции и зависит от типа производства.
5.4. Основные направления технологического прогресса в химической промышленности:
1. Увеличение масштабов аппаратов. Обеспечивает повышение производительности.
2. Интенсификация работы аппаратов. Необходима для совершенствования и улучшения режимов работы аппаратов. Связана с модернизацией и реконструкцией.
3. Механизация трудоемких процессов.
4. Автоматизация и дистанционное управление процессами.
5. Замена периодических процессов непрерывными. Это аналогично применению конвейеров в механической технологии. Переход к непрерывным процессам повышает производительность труда, улучшает качество продукции и условий труда.
6. Использование теплоты реакции.
7. Создание безотходных производств. Решает комплексно-экологическую проблему и снижение себестоимости продукции благодаря полному использованию всех компонентов сырья.
8. Применение прогрессивных химико-технологических процессов. К ним относятся плазмохимические процессы, фотохимические реакции, радиационно-химические процессы и биотехнологии. Особое место занимает биохимическая технология, поскольку живая клетка обладает высокоактивными, тонкоселективными биологическими катализаторами, по своей эффективности при низких (нормальных природных) температурах несравненно превышающими катализаторы, используемые в химических производствах.