Коксохимическое производство — это фундаментальное звено всего металлургического цикла, где происходит глубокая переработка каменного угля. В специальных печах при температуре 1000-1200°C без доступа воздуха уголь превращается в кокс, который необходим для выплавки чугуна. Однако в этом процессе образуется и ценнейший побочный продукт — коксовый газ. Это не отход, а важное энергетическое и химическое сырье. Проблема заключается в том, что сырой газ содержит множество вредных примесей, и одна из самых агрессивных — сероводород (H₂S). Его присутствие вызывает коррозию оборудования, отравляет катализаторы на последующих этапах переработки и наносит серьезный вред окружающей среде. Поэтому эффективная и надежная сероочистка — это не просто экологическая норма, а критическое технологическое требование, определяющее стабильность и рентабельность всего производства. Именно разбору такого проекта и посвящена данная работа.
Общая часть, где закладывается фундамент исследования
Любой серьезный инженерный проект начинается с четкого обоснования его необходимости. В дипломной работе этот этап формирует раздел «Выбор и обоснование необходимости реконструкции цеха сероочистки». Здесь автор должен выступить в роли аналитика и доказать, что существующее положение дел не может продолжаться. На примере конкретного предприятия, такого как КГМК «Криворожсталь», проводится аудит текущего состояния оборудования цеха.
Как правило, аргументация строится на нескольких китах:
- Физический и моральный износ: Оборудование, установленное десятилетия назад, выработало свой ресурс, что приводит к частым простоям и снижению надежности.
- Низкая эффективность: Устаревшие технологии не обеспечивают требуемой степени очистки газа, что приводит к нарушению технологических регламентов на следующих переделах.
- Ужесточение экологических норм: Выбросы сероводорода в атмосферу, которые были допустимы 20 лет назад, сегодня могут приводить к огромным штрафам и остановке производства.
Таким образом, автор дипломной работы должен убедительно показать, что дальнейшая эксплуатация цеха без коренной модернизации нецелесообразна ни с технической, ни с экономической, ни с экологической точки зрения. Это и есть главная цель общей части — заложить прочный фундамент для всего последующего исследования.
Специальная часть, где технология становится главным аргументом
После того как необходимость реконструкции доказана, наступает самый ответственный этап — выбор и обоснование технологической схемы. Это сердце дипломной работы, где инженерное мышление проявляется в полной мере. Недостаточно просто предложить одно решение; нужно доказать, что оно является оптимальным среди существующих альтернатив. Для этого проводится сравнительный анализ различных методов сероочистки, которые применяются в мировой практике.
Обычно рассматриваются несколько ключевых групп технологий:
- Аминоспиртовые методы: Используют растворы аминов для поглощения H₂S. Эффективны, но требуют сложных схем регенерации раствора.
- Сорбционные методы: Основаны на поглощении сероводорода твердыми поглотителями (например, оксидом цинка). Отличаются высокой степенью очистки, но могут быть дорогими.
- Окислительные методы: Превращают сероводород в элементную серу, что позволяет получить товарный продукт.
В рамках дипломной работы, после анализа преимуществ и недостатков каждого метода применительно к условиям конкретного предприятия, автор делает аргументированный выбор. Например, может быть выбрана технология мокрой очистки с использованием щелочного раствора (NaOH) в скруббере. Этот выбор обосновывается такими факторами, как простота аппаратурного оформления, надежность и относительно невысокие капитальные затраты. Завершается раздел разработкой детальной технологической схемы, где показана вся последовательность операций: подача газа, его контакт с раствором в скруббере, отвод очищенного газа и утилизация отработанного раствора.
Когда технологическая схема выбрана и обоснована, абстрактная теория должна получить свое материальное воплощение. Стратегическое решение принято, и теперь его необходимо доказать на языке цифр, чертежей и конкретных технических параметров. Следующим логическим шагом становится инженерный расчет ключевого аппарата, который является сердцем всей выбранной технологии — скруббера для мокрой очистки газа.
Инженерный расчет скруббера как ключевое доказательство работоспособности
Раздел, посвященный расчету основного технологического оборудования, является кульминацией инженерной части работы. Здесь автор должен продемонстрировать, что предложенная им схема не просто красивая картинка, а полностью работоспособная система. На примере расчета скруббера для улавливания сероводорода это выглядит как строгая последовательность вычислений, основанная на фундаментальных законах гидравлики и массообмена.
Процесс расчета начинается с определения исходных данных:
- Объем коксового газа, который необходимо очистить (м³/ч).
- Начальная и конечная концентрация сероводорода (H₂S).
- Температура и давление газа.
Далее вычисления проводятся в несколько этапов, каждый из которых определяет ключевой параметр будущего аппарата:
- Определение диаметра скруббера: Рассчитывается исходя из скорости газа, чтобы избежать избыточного гидравлического сопротивления и уноса капель жидкости.
- Расчет высоты аппарата: Зависит от необходимого времени контакта газа с промывочной жидкостью для достижения нужной степени очистки. Это напрямую связано с площадью контактирования фаз.
- Определение расхода промывочной жидкости: Вычисляется на основе стехиометрического соотношения для химической реакции поглощения H₂S щелочным раствором.
- Выбор и расчет форсунок: Подбирается тип, количество и диаметр форсунок, которые обеспечат равномерное орошение всего сечения аппарата и создание максимальной поверхности контакта.
Итогом этого раздела становятся не просто цифры, а конкретные технические характеристики скруббера, готовые для внесения в проектную документацию и последующего заказа на заводе-изготовителе. Это и есть главное доказательство технической состоятельности проекта.
Организация производства и экономика, или почему реконструкция выгодна
Любое, даже самое блестящее инженерное решение, остается на бумаге, если оно не подкреплено организационным и экономическим обоснованием. Поэтому в дипломной работе обязательно присутствует раздел, доказывающий, что реконструкция не только технически возможна, но и операционно целесообразна и финансово выгодна. Здесь проект рассматривается через призму реальной производственной деятельности.
В части организации производства разрабатывается режим работы персонала реконструируемого цеха сероочистки. Определяется необходимое количество смен, составляется штатное расписание — от начальника цеха до аппаратчиков и слесарей-ремонтников. На основе этого рассчитывается фонд оплаты труда с учетом всех налогов и отчислений. Это показывает, какими человеческими ресурсами будет обслуживаться новая установка.
Экономический блок отвечает на главный вопрос инвестора: «Когда проект окупится?». Для этого проводится расчет капитальных затрат (стоимость оборудования, строительно-монтажные работы) и будущих эксплуатационных расходов (сырье, электроэнергия, зарплата, ремонт). Сравнивая экономические показатели до и после реконструкции, можно рассчитать чистую прибыль и определить срок окупаемости проекта. Успешный проект должен быть эффективен не только технологически, но и экономически.
Охрана труда и защита окружающей среды как неотъемлемая часть проекта
Технически совершенный и экономически выгодный проект не имеет права на существование, если он небезопасен для человека и природы. Раздел по охране труда и защите окружающей среды — это обязательная и одна из важнейших частей дипломной работы, демонстрирующая ответственность инженера. Здесь проводится скрупулезный анализ потенциальных рисков и разрабатываются меры по их предотвращению.
В рамках этого раздела детально анализируются вредные и опасные производственные факторы, такие как:
- Возможность утечки токсичного сероводорода.
- Работа с едкими щелочными растворами.
- Шум от работающего насосного оборудования.
- Опасность поражения электрическим током.
Для каждого фактора предлагаются конкретные технические и организационные мероприятия: проектирование систем приточно-вытяжной вентиляции, установка датчиков загазованности и сигнализации, подбор правильных средств индивидуальной защиты (СИЗ) для персонала. Отдельно рассматриваются вопросы защиты окружающей среды, включая методы утилизации отработанных растворов и технологии минимизации выбросов в атмосферу, что доказывает полное соответствие проекта современным экологическим стандартам.
Пройдя полный цикл от первоначальной идеи до анализа всех аспектов безопасности, мы подходим к логическому завершению, где все полученные результаты необходимо собрать воедино и сформулировать четкие, лаконичные выводы, замыкающие круг нашего инженерного доказательства.
Формулирование итоговых выводов
Заключение или выводы — это не просто краткий пересказ содержания работы, а ее квинтэссенция. Здесь автор должен еще раз, но уже в сжатой и тезисной форме, представить итоги своего исследования, демонстрируя, что все цели, поставленные в начале, были достигнуты. Правильная структура выводов, как правило, зеркально отражает задачи, сформулированные во введении.
Каждый вывод должен быть четким, измеримым и являться прямым следствием проделанной работы. Идеальная структура заключения может выглядеть так:
- Проанализировано текущее состояние цеха сероочистки на КХП «Криворожсталь», доказана необходимость его реконструкции из-за износа оборудования и низкой эффективности.
- Выбрана и обоснована оптимальная технологическая схема мокрой щелочной очистки коксового газа как наиболее надежная и экономически целесообразная в заданных условиях.
- Произведен инженерный расчет основного аппарата — скруббера, определены его ключевые конструктивные параметры: диаметр — X м, высота — Y м.
- Рассчитан экономический эффект от внедрения проекта; срок окупаемости капитальных вложений составит N лет.
- Разработаны комплексные мероприятия по охране труда и защите окружающей среды, обеспечивающие полную безопасность эксплуатации нового цеха.
Такой подход позволяет окончательно замкнуть логический круг доказательств, представив всю проделанную работу как единое, цельное и завершенное исследование.
Завершающий штрих, который подчеркивает академическую добросовестность
Последними, но не по значимости, разделами дипломной работы являются список литературы и приложения. Они служат важным показателем академической честности и глубины проработки темы. Раздел «Литература» должен содержать полный перечень всех использованных источников: государственных стандартов (ГОСТов), учебников, монографий, научных статей и патентов. Корректное оформление ссылок показывает, на какой научный фундамент опирался автор.
Приложения, в свою очередь, выполняют важную функцию — они позволяют разгрузить основной текст работы, сохранив его читаемость и логическую стройность. Сюда обычно выносят материалы, которые слишком громоздки для основного изложения: полные таблицы с результатами расчетов, технологические схемы и чертежи оборудования большого формата, копии нормативных документов. Таким образом, эти финальные разделы придают работе законченный и профессиональный вид.
Список использованной литературы
- Б.И. Мениович, Р.Е. Лейбович: «Аппаратчик коксохимического производства». М. Металлургия, 1987 г., 407 с.
- Р.Е. Лейбович, Е.Я. Яковлева, А.Б. Филатов: «Технология коксохимического производства». М. Металлургия, 1982 г., 359 с.
- Л.Я. Коляндр: «Улавливание и переработка химических продуктов коксования». Х. Металлург издат. 1962 г., 466 с.
- В.Н. Егоров, А.Э. Грабовский: «Кокс и химия». 1993 г., № 8, 23 – 25 с.
- А.Г. Амелин, Е.В. Яшке: «Производство серной кислоты». М. Высшая школа, 1980 г., 245 с.
- О.С. Балабеков, Л.Ш. Балтабаев: «Очистка газа в химической промышленности». М. Химия, 1991 г., 251 с.
- Е.Т. Ковалев, И.М. Давиденко: «Кокс и химия». 1993 г., № 6, 36 – 42 с.
- М.В. Лурье, Л.Ф. Мараховский и др.: «Кокс и химия». 1986 г., № 11, 29 – 32 с.
- В.Н. Чиушев, В.Е. Кононенко, А.Я. Лазаренко: «Кокс и химия». 1986 г., № 8, 26 – 29 с.
- В.Н. Редин, Э.А. Гончарова и др.: «Кокс и химия». 1992 г., № 11, 32 – 34 с.
- Ю.В. Линник: «Методы наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений». М. Физматгиз, 1962 г., 167 с.
- Под редакцией А.К. Шелкова: «Справочник коксохимика». М. Металлургия, 1966 г., том 3. 391 с.
- КХП. Технологический регламент.
- С.Н. Лазорин, Г.И. Папков, В.И. Литвиненко: «Обезвреживание отходов коксохимических заводов». М. Металлургия, 1977 г., 239 с.
- А.С. Кваша, М.Г. Райгородский и др.: «Справочник коксохимика». М. Металлургия, 1966 г., том 4. 391 с.
- В.С. Медведева: «Охрана труда и противопожарная защита в химической промышленности». М. Химия, 1989 г., 287 с.
- Г.Б. Макаров, И.Л. Стрельчук: «Охрана труда в химической промышленности». М. Химия, 1977, 566 с.
- Б.В. Виноградов: «Безопасность труда и производственная санитария». М. Машгиз, 1963 г., 263 с.
- Л.И. Улицкий: «Экономика коксохимического предприятия». М. Металлургия, 1975 г., 246 с.