Глава 3. Экономическая эффективность является важнейшим критерием хими­чес­кого производства

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Экономическая эффективность является важнейшим критерием хими­чес­кого производства. Она зависит от мощности технологических установок, от научного и технического уровня, на котором осуществляется производ­ственный процесс, и других факторов.

3.1. Технико-экономические показатели (ТЭП)

Совокупность технико-экономических показателей определяет уровень химического производства. К ним относятся расходные коэффициенты сы­рья, энергии, выход целевой продукции и степень превращения сырья, селек­тивность процесса, производительность, интенсивность работы установки, качество товарного продукта, производительность труда и себестоимость продукции.

ТЭП зависит от ряда факторов, определяющих состояние производства. Среди них необходимо отметить возраст промышленной установки, опреде­ляющий физический и моральный износ; техническое состояние оборудо­вания, уровень автоматизации производства, квалификацию кадров, уровень организации труда, прогрессивность используемых технологий.

ТЭП отражают возможность производства выпускать продукцию, удов-ле­творяющую требования стандарта и заказчика, и в заданном объеме. ТЭП яв­ляются критериями, позволяющими оценить экономическую целесо­об­раз­ность организации данного производства и его рентабельность, а также срав­нивать эффективность различных производств одного профиля. ТЭП исполь­зуют для текущей оценки состояния производства, его планирования и тех-ни­чес­кого совершенствования.

Расходным коэффициентом (РК) называют количество сырья или энер­­гии каждого вида, затрачиваемое на производство единицы массы или объема данной продукции. По сырью РК выражают в т / т, нм³ / т, нм³ / нм³, по энергии – соответственно в кВт · ч / т или кВт ^. ч / м³.

Степень превращения Х_A(конверсия) – это доля исходного реагента А, вступившего в реакцию:

Х_A= , (3.1)

где _{А, а} – количество реагента, не вступившего в реакцию; т _{А, 0} – количество реагента, поданного в реакцию.

Выход готового продукта – это отношение реально полученного количества n_p к максимально возможному его количеству n_max, которое могло быть получено при данных условиях осуществления химического процесса. Для простого одностадийного процесса, протекающего по схеме А В, выход

(3.2)

Если химическая реакция протекает в несколько стадий, например, по схеме А В С, то общий выход равен произведению выходов на каждой стадии:

= . (3.3)

Если в основе технологического процесса лежит необратимая химичес­кая реакция, то выход определяется как отношение количества вещества, по­лу­ченного практически n_n, к теоретически (максимально) возможному количеству n_m:

. (3.4)

Для простых необратимых реакций выход продукта и степень превращения сырья совпадают. Но для других типов химических реакций эти критерии эффективности производства отличаются.

Выход продуктов и степень превращения сырья измеряют либо в процентах, либо в долях единицы.

Селективностью (полной селективностью) называют отношение количества исходного реагента т_ц, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству исходного реагента т_{ц + п}, пошедшего на все реакции (целевую и побочные) за время .

S = т_ц / Σ т_{ц + п} . (3.5)

Селективность, также как выход и конверсию, измеряют в относительных единицах или в процентах.

Выход продукта, степень превращения и селективность характеризуют глубину протекания химико-технологического процесса, его полноту и на­пра­в­ленность в сторону образования целевого продукта. Между ними существует простая связь:

= S ^. X_А. (3.6)

Следовательно, выход целевого продукта пропорционален селективности процесса и конверсии реагента.

Равенство (3.6) справедливо для параллельных практически необратимых реакций, например:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O; (3.7)

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O. (3.8)

Здесь целевым продуктом является оксид азота NO.

Для параллельных обратимых реакций уравнение (3.6) приобретает следующий вид:

= S ^. X_А/Х_{А, с} , (3.9)

где Х_{А, с} – равновесная степень превращения реагента А.

Производительность – это количество произведенного целевого про­дук­та или переработанного для его получения сырья в единицу времени:

П = , (3.10)

где п – количество продукта (сырья), произведенного (переработанного) за время .

Производительность относят к отдельному аппарату, потоку, техноло­ги­­ческой линии, цеху, производству и предприятию в целом. Максимально воз­можная производительность по данной технологии называется мощно­стью. Производительность и мощность выражают в кг / ч; т / ч; нм³ / сутки; т / год и т. д.,
в зависимости от масштабов производства.

Интенсивностью аппарата (реактора) называют его производитель­­ность П, отнесенную к единице величины, характеризующей размеры рабочего пространства аппарата – реакционного объема V или площади сечения S:

I = (3.11) или

I = . (3.12)

Интенсивность – это критерий эффективности работы аппарата. Она позволяет сравнивать по эффективности аппараты различной мощности. Выражается в кг / м³ (т / м³) и кг / м²(т / м²).

Иногда применяют термин «интенсивность работы катализатора», которую определяют как отношение производительности реактора П к единице объема катализатора V_кат:

I = . (3.13)

Качеством продукции называют совокупность технических, эксплуата­ционных, экономических и других свойств, обусловливающих её пригод­ность в соответствии с его наз­на­чением для удовлетворения потребностей заказчика. Качество продукции измеряется системой показателей, охватыва­ющих различные области использования продукции: надежностью, долговеч­ностью, назначением, эргономичностью и др. Эти условия задаются Государ­ственными стандартами (ГОСТ) или техническими условиями (ТУ).

3.2. Структура экономики химического производства

Важнейшее значение для оценки экономической эффективности произ­водства имеют такие показатели (кроме уже перечисленных) как капиталь­ные затраты, себестоимость продукции и производительность труда. Они связаны между собой и зависят от структуры экономики химичес­кого производства, в частности от удельного веса в ней основных и обо­ротных фондов и фонда заработной платы.

Основные фонды представляют собой часть средств производства, которая целиком участвует в процессе производства, но потребляется не едино­временно, а в течение многих производственных циклов, перенося свою сто­имость на готовую продукцию по частям. Они делятся на основные произ­водственные и основные непроизводственные фонды.

Основные производственные фонды – это здания и сооружения произ­водственного и вспомогательного назначения, электро- и теплосети, газо-, водо- и паропроводы, аппараты (реакторы, колонны, печи, фильтры, холо­диль­ники и подогреватели и т.д.), машины и оборудование, в т.ч. генераторы, компрессоры, электродвигатели и другие, средства контроля и регулирования технологическим процессом, транспортные средства, производственный и хозяйственный инвентарь.

Основные непроизводственные фонды – этообъекты, предназначен­ные для обслуживания населения и непроизводственной деятельности пред­приятия, в т.ч. жилые дома, больницы, школы, зоны отдыха и т.д.

Оборотные производственные фонды – это предметы труда, обраща­ющиеся в сфере производства. К ним относятся сырье, основные и вспомогательные мате­риалы, энергетические затраты, вода, топливо.

Фонды обращения – это средства, функционирующие в сфере обра­ще­ния. К ним относятся продукция, готовая к реализации; товары, находящиеся на пути к потребителю и на складах; задолженность; средства расчета.

Заработная плата – мера национального дохода, выплачиваемая в де­нежном эквиваленте работникам производства в соответствии с количеством и качеством их труда. В химическом производстве доля зарплаты в себес­тоимости продукции составляет в России в среднем 4 %, иногда повышаясь на отдельных производствах до 20 % и более. Это зависит в основном от уровня технологии, механизации и автоматизации конкретного производства.

Финансовые средства, предназначенные для простого и расширенного производства, характеризуются капитальными затратами.

Капитальные затраты – это сумма всех средств, затраченных на строи-тельство данного цеха, установки или предприятия в целом. Они вклю­чают затраты на приобретение аппаратов, машин, механизмов (активная часть) и на строительство и монтаж объектов (пассивная часть). Эффектив­ность отда­чи капитальных затрат зависит от доли активной части и оценива­ется кри-терием «удельные капитальные затраты», т.е. годовые затраты на единицу выпускаемой продукции, руб./т:

Р = , (3.14)

где К_з – капитальные затраты, руб.;

m – годовая мощность установки, цеха, предприятия, т.

Удельные капитальные затраты снижаются с увеличением мощности установок в соответствии с зависимостью:

Р = a · m ^{- 0, 4}. (3.15)

где а – коэффициент, зависящий от типа данного производства.

Например, если единичная мощность установки одного и того же производства возрастает в два раза (т₂ = 2 т₁), то отношение капитальных затрат первого и второго вариантов составит:

0, 5^{–0, 4} = 0, 76,

откуда следует, что удельные капитальные затраты должны в этом случае снизиться в два раза.

Себестоимость продукции – это сумма всех затрат на производство и реализацию единицы производимой предприятием продукции в денежном выражении. Пример структуры себестоимости продукции в химическом производстве, принятой на отечественных предприятиях приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Как следует из таблицы 3.1, себестоимость товарной химической продукции зависит от многих факторов. Здесь следует добавить, что на величину себестоимости продукции влияет также величина единичной мощности производства в соответствии с зави­симостью

S = a · m^b. (3.16)

где S – себестоимость продукции, руб./т;

m – мощность агрегата (цеха, установки), т;

a, b – коэффициенты, причем b = (–0, 2) – (–0, 3).

При этом следует отметить, что смысл символов в формулах (3.15) и (3.16) одинаков.

Предположим, что мощность реактора второго поколения больше мощности реактора первого поколения в два раза. Тогда в соответствии с формулой (3.16) следует:

= 0, 5^{-0, 2} = 0, 87,

откуда следует, что в этом случае себестоимость может снизиться на 13 %.

Производительность труда – это количество продукции, производи­мой предприятием на одного работника в единицу времени. Для измерения производительности труда используют критерий нормативной трудоемко­сти, под которой понимают затраты труда промышленно-производственного персонала на производство единицы продукции.