Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin trên xúc tác bạc

cho đoạn I của tháp hấp thụ ta có: = 7775765,761 + 2702558,468 + 1066627,108 + 313618,804 - (944829,301 + 2494418,898) =8419321,942(KJ/h). Bảng 19: Bảng cân bằng nhiệt lượng ở đoạn I của thiết bị hấp thụ Nhiệt mang vào Nhiệt mang ra Tên Q (KJ/h) Tên Q (KJ/h) 7775765,761 Qdd 944829,301 2702558,468 QK 2494418,898 1066627,108 8419321,942 Ql 313618,804 Tổng 11858570,14 Tổng 11858570,14 IV. tính toán thiết bị chính Phản ứng oxy hoá tiến hành ở nhiệt độ cao, dư không khí, tỏa nhiệt mạnh lên phản ứng phụ tạo thành khí CO, CO2, CH4 và H2O rất dễ phát triển, cũng như quá trình tạo ra axit formic Formandehyde trong dung dịch ở tháp hấp phụ thuộc vào điều kiện công nghệ cũng dễ bị oxy hoá khử tham gia phản ứng canizaro: 2CH2O + H2O = CH3OH + HCOOH Các axit hữu cơ như axit formic, CO2 trong hơi nước là những chất ăn mòn, gây rỉ rất mạnh lên thép cacbon chất lượng cao (CT3) sẽ bị phá huỷ trong môi trường này, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy, chọn vật liệu để chế tạo các thiết bị chính, thiết bị bay hơi Metanol, các thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống tháp hấp thụ, đường ống và các thiết bị khác phải dùng vật liệu bằng thép không rỉ phải chịu nhiệt. Chọn loại thép X18 H10T là thích hợp nhất. Thiết bị phản ứng gồn hai phần: + Thiết bị làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau phản ứng; + Thiết bị phản ứng; IV.1. Tính phần thiết bị làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau khi phản ứng Công dụng: Làm lạnh hỗn hợp khí sau khi phản ứng nhằm ngăn chặn quá trình chuyển hóa CH2O thành các sản phẩm phụ trong thiết bị phản ứng, một phần để tận dụng nhiệt phản ứng, tạo hơi nước dùng trong phân xưởng. Thiết bị làm lạnh hỗn hợp là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, loại đứng, với hỗn hợp khí sản phẩm đi trong ống và nước đi ngoài ống. Các số liệu ban đầu: Nhiệt độ nước đi vào thiết bị là 25oC Nhiệt độ hơi nước đi ra thiết bị là 100oC Nhiệt độ khí đi vào thiết bị là 700oC Nhiệt độ khí sản phẩm đi ra khỏi thiết bị là 300oC Chọn ống truyền nhiệt của thiết bị là d =40.2,5(mm). Chiều cao phần làm lạnh nhanh: H1 =8(m). * Tính bề mặt truyền nhiệt của thiết bị Nhiệt độ trung bình của thiết bị được xác định theo công thức: Trong đó: rt1= 700-300 = 400oC rt2= 100- 25 = 75oC rttb = 189,50C Hệ số truyền nhiệt K được xác định: K = 60 (W/m2.độ) Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị được tính theo công thức: Trong đó: Q: Nhiệt lượng cần lấy ra từ hỗn hợp khí sau khi phản ứng. Q = 10143009,19 KJ/h. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị là: Số ống của thiết bị là: (ống) Quy chuẩn n=271 (ống) Cách sắp xếp ống theo hình lục giác(sáu cạnh), có số ống trên đường chéo qua tâm của hình 6 cạnh là b = 19 ống. Số ống trên một cạnh ngoài cùng của hình lục giác là 10 ống. Đường kính của phần làm lạnh của thiết bị phản ứng: D = t.(b -1) + 4.d trong đó: d: đưòng kính ngoài của ống d = 40 + 2.2,5 = 45(mm) = 0,045(m) t: bước ống lấy từ 1,2á1,5.d đ t = 1,4.d = 0,063(m) b: số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh ,b =19. Thay vào phương trình: Dd = 0,063.(19-1) + 4.0,045 =1,314(m). Quy chuẩn: Dd = 1,4(m). IV.2. Tính đường kính, thể tích xúc tác, chiều cao phần phản ứng *Thể tích của hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng. Trong đó: G: lượng khí đi qua thiết bị trong 1 giờ(Kg/h). j: khối lượng riêng của khí,(Kg/m3). Với M là khối lượng mol của khí,(Kg/mol). T là nhiệt độ tuyệt đối của khí,( oK). T = 150+ 273 = 423 oK P,Po là áp suất của khí trong thiết bị và ở điều kiện chuẩn. Giả thiết rằng P = Po = 1at ã Thể tích của CH3OH đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của N2 đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của O2 đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của H2O đi vào thiết bị phản ứng: ỉ Tổng thể tích của hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng: Vhh = = = 3540,131+42431,286+9870,185+31,629 =55873,23(m3/h) * Xác định đường kính phần trên của thiết bị: Công thức liên hệ giữa thể tích của hỗn hợp với đường kính của thiết bị: Vt=w.s.3600 Trong đó: Suy ra: Quy chuẩn: Dt = 2,4(m) Chọn tỷ lệ nguyên liệu/xúc tác:40,7 Khối lượng xúc tác ứng với năng suất 6377,55(Kg/h): Thể tích lớp xúc tác: Chiều cao lớp xúc tác: Chiều cao phần phản ứng: Quy chuẩn: H2 = 3,5(m). IV.3. Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng Đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng: Trong đó: d : là đường kính ống dẫn,(m). w: là tốc độ trung bình của khí đi trong ống dẫn nguyên liệu, m/s. Chọn w =30(m/s). V : là lưu lượng thể tích hơi vào thiết bị. Vậy đường kính trong ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị là: Quy chuẩn d = 700(mm) Chọn bích cho ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị: Dt = 700(mm); D = 840(mm); Db =790(mm); DI = 750(mm); Do = 711(mm); h = 20(mm); bu lông: db = M20; Z = 20(cái) ;  IV.4. Tính đường kính ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng Đường kính của ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng: Trong đó: d là đường kính ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị, (m). wSp là tốc độ trung bình của khí đi trong ống dẫn sản phẩm, (m/s). Chọn wSp = 35(m/s). V là lưu lượng thể tích hơi ra khỏi thiết bị,(m3/h). Sản phẩm phản ứng đi ra khỏi thiết bị bao gồm CH2O, HCOOH, CH3OH, H2O, N2, O2, CO2, CO ở nhiệt độ 300oC hay 573oK. ã Thể tích của CH2O ra khỏi thiết bị CH2O tạo thành: = 2582,008(Kg/h). ã Thể tích của HCOOH ra khỏi thiết bị HCOOH: ã Thể tích của CH3OH ra khỏi thiết bị Lượng CH3OH dư: ã Thể tích của N2 ra khỏi thiết bị N2: ã Thể tích của O2 ra khỏi thiết bị O2: ã Thể tích của CO ra khỏi thiết bị CO: ã Thể tích của CO2 ra khỏi thiết bị CO2: ã Thể tích của H2O ra khỏi thiết bị = 2113,53(Kg/h) ỉ Tổng thể tích của hỗn hợp sản phẩm đi ra khỏi thiết bị phản ứng: VSp = = 4047,034 + 0,652 + 24,086 + 57434,417 + 10643,768 + 5518,356 + 562,393+89,526 = 78320,232(m3/h) = 21,76(m3/s). Quy chuẩn d = 900(mm) ử Chọn bích cho ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị: Dt = 900(mm); D = 1040(mm); Db = 990(mm); DI = 950(mm); Do = 911(mm); h = 20(mm); bu lông: db = M20 ; Z = 20(cái); IV.5. Chọn đáy và nắp thiết bị Chọn đáy và nắp thiết bị là loại elip có gờ, được lắp ghép với thân bằng các mặt bích. Chọn vật liệu cùng với vật liệu làm thân thiết bị là thép không gỉ. Chọn đáy và nắp thiết bị dựa vào thông số của đường kính. Với đường kính phần trên thiết bị đã tính: Dt =2400(mm). Chiều cao phần lồi của đáy: hb= 600 (mm) Chiều cao gờ: h = 40 (mm) đường kính phần dưới của thiết bị: Dd = 1400(mm) Chiều cao phần lồi của đáy: hb= 350 (mm) Chiều cao gờ: h = 40 (mm) Độ dày: S =6(mm) ử Chọn bích cho nắp thiết bị: Dt = 2400(mm); D =2550(mm); Db = 2500(mm); Dt = 2460(mm); Do = 2413(mm); h = 56(mm); bu lông: db = M24 ; Z = 35(cái); ử Chọn bích cho đáy thiết bị: Dt = 1400(mm); D = 1550(mm); Db = 1500(mm); DI = 1460(mm); Do = 1413(mm); h = 32(mm); bu lông: db = M20 ; Z = 25(cái); IV.6. Tính chiều cao của thiết bị phản ứng Chiều cao toàn thiết bị: H = H1+ H2 + H3 + H4 + H5 Trong đó: H: Chiều cao thiết bị (m). H1: Chiều cao phần dưới của thiết bị (m); H1= 8(m). H2: Chiều cao phần trên của thiết bị (m); H2= 3,5(m). H3: Chiều cao phần nắp, màng phòng nổ của thiết bị (m); H3= 1,5(m). H4: Chiều cao phần đáy của thiết bị (m); H4= 0,39(m). H5: Chiều cao giữa phần dưới và phần trên của thiết bị (m); H5=0,4(m). Vậy chiều cao của toàn thiết bị: H = 8 + 3,5 +15 + 0,39 + 0,4 = 13,79(m). Quy chuẩn: H =14(m). IV.7. Tính chiều dày của thiết bị Thân thiết bị hình trụ làm việc ở áp suất thường. Chiều dày của thân thiết bị được áp dụng theo công thức: Trong đó: D: đường kính trong của thiết bị,(m). s: ứng suất kéo nén. (N/m2). j: hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, chọn j = 0,95 P: áp suất trong của thiết bị, (N/m2) C: Hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày,(m). áp suất trong thiết bị. P = Pt + Pmt Pmt là áp suất hơi(khí), Pmt = 1,03.105(N/m2) Pt là áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng Pt = g.r.H1 H1: là chiều cao lớn nhất của cột chất lỏng r: là khối lượng riêng đ Pt = g.r.H1 = 9,81.1000.14 = 1,37.105(N/m2) Vậy áp suất trong thiết bị là: P = 1,37.105 + 1,03.105 = 2,4.105(N/m2) Hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày C = C1+ C2 + C3 ,(m). Trong đó: C1 : Hệ số bổ sung do ăn mòn của môi trường C2 : Hệ số bổ sung do bào mòn. C3 : Đại lượng bổ sung do dung sai âm của chiều dày Ta chọn vật liệu là thép không gỉ X18H10T Ta có C1 =1.10-3(m) C2 = 0, do nguyên liệu không chứa các hạt rắn chuyển động, lớp xúc tác là tĩnh. C3 = 0,8.10-3(m) đ C = 1,8.10-3(m). ứng suất cho phép giới hạn kéo của vật liệu thép không gỉ X18H10T Ta có ứng suất giới hạn kéo: sK = 550.106 N/m2 Hệ số an toàn theo giới hạn kéo: nK = 2,6 Hệ số điều chỉnh: h = 1 ứng suất cho phép giới hạn chảy bền của vật liệu: Ta có ứng suất giới hạn chảy bền: sC = 220.106 N/m2. Hệ số an toàn theo giới hạn chảy bền: nC = 1,5. Hệ số điều chỉnh: h = 1 Thay số vào ta có: Để đảm bảo độ bền cho thành thiết bị ta chọn giá trị ứng suất nhỏ trong hai ứng suất trên: []= 146,7.106(N/m2). Độ dày của thân thiết bị là: Quy chuẩn: S = 6(mm) Kiểm tra ứng suất của thiết bị theo áp suất thuỷ lực: Po = Ptl + Pt , (N/m2) Ptl = 1,5.Pmt = 1,5.1,03.105 = 1,545.105(N/m2) Po = 1,545.105 + 1,37.105 = 2,915.105(N/m2) Thay vào công thức trên ta tính được: Ta thấy s = 87,7.106(N/m2) < sc/1,2 = 183,333. 106(N/m2) Vậy ta chọn chiều dày của thân thiết bị là S = 6(mm) là phù hợp. PHầN III : thiết kế xây dựng Chương VI Thiết kế xây dựng Trong tự nhiên, formandehyde có mặt khắp nơi, được thải vào không khí nhờ quá trình oxy hoá, quang hoá và cháy không hoàn toàn các hydrocarbon, trong cuộc sống formandehyde có rất nhiều trong thành phần khí thải ôtô, máy bay, các phân xưởng nhiệt, lò đốt Lượng formandehyde trong khí quyển do các nguồn sau: ã Khí thải từ các phương tiện giao thông và máy bay 52% á 63%. ã Các phóng xạ nhiệt lò đốt 13% á 15% ã Từ các nhà máy lọc dầu 1% á 2%. ã Từ nhà máy sản xuất formandehyde 1% Biện pháp xử lý tốt nhất chống lại sự tích tụ formandehyde trong phòng là thông gió thích hợp. Mùi của formandehyde mạnh có thể giúp ta phát hiện ra sự có mặt của nó. I. chọn địa điểm xây dựng I.1. Các yêu cầu chung a. Về quy hoạch Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công ngiệp, đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của phân xưởng và khả năng hợp tác sản xuất của nó với các nhà máy lân cận. b. Về điều kiện tổ chức sản xuất Địa điểm xây dựng phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và gần nơi tiêu thụ sản phẩm, gần các nguồn cung cấp năng lượng, nhiên liệu như: điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu Như vậy sẽ hạn chế được tối đa chi phí, hạ giá thành sản phẩm, góp phần thúc đẩy sự phát triển của phân xưởng. c. Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật Địa điểm xây dựng phải bảo đảm được sự hoạt động liên tục của phân xưởng do vậy cần chú ý các yếu tố sau: ã Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống quốc gia bao gồm đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển, kể cả đường hàng không. ã Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác. d. Về điều kiện xây lắp và vận hành phân xưởng điều kiện xây lắp và vận hành được chọn cần lưu ý các điều kiện sau: ã Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng. Để giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng cơ bản của phân xưởng, hạn chế tối đa lượng vận chuyển vật tư xây dựng từ nơi xa đến. ã Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng phân xưởng cũng như vận hành phân xưởng sau này. Do vậy, trong quá trình thiết kế cần chú ý xác định số công nhân của nhà máy và khả năng cung cấp nhân công ở địa phương, ngoài ra cần tính tới khả năng cung cấp nhân công ở các địa phương lân cận trong quá trình đô thị hoá. I.2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng a. Về địa hình Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như cho việc mở rộng phân xởng trong tương lai. Kích thước, hình dạng và quy mô diện tích của khu đất nếu không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế bố trí dây chuyền công nghệ, cũng như việc bố trí các hạng mục công trình trên mặt bằng khu đất đó. Do vậy, khu đất được lựa chọn cần đáp ứng các nhu cầu sau: ã Khu đất phải cao ráo tránh ngập lụt trong mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiên tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt dễ dàng. ã Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc thoát nước tốt nhất là i = 0,5% á 1% để hạn chế tối đa kinh phí cho san lấp mặt bằng. b. Về địa chất Khu đất được lựa chọn cần lưu ý các yêu cầu sau: ã Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định (như có hiện tượng động đất, xói mòn đất, hiện tượng cát chảy). ã Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 á 2,5(kg/cm2). Nên xây dựng trên nền đất sét, đất sét pha cát, đất đá ong, đất đồi ... để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình nhất là các hạng mục công trình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn. I.3. Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp Khi địa điểm xây dựng được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Điều đó không tránh khỏi là trong quá trình sản xuất các phân xưởng thường thải ra các chất độc hại như: khí độc, nước bẩn gây ô nhiễm, khói bụi, tiếng ồn ... các yếu tố bất lợi khác như dễ cháy, nổ và ô nhiễm môi trường ... Nên cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: a. Đảm bảo các khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp địa điểm xây dựng phải thoả mãn các yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp. Chú ý khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp, tuyệt đối không được xây dựng các công trình công cộng hoặc công viên, phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên. b. Vị trí xây dựng phân xưởng Vị trí xây dựng thường ở cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải của nhà máy đã được xử lý phải ở hạ lưu và cách bể dùng nước của khu dân cư tối thiểu là 500(m). Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng phân xưởng hợp lý phải căn cứ vào các yêu câu trên. Nhưng trong thực tế rất khó khăn chi lựa chọn được địa điểm thoả mãn các yêu cầu trên. Do vậy, sau chi đã nghiên cứu cân nhắc kỹ lưỡng các yêu cầu, ưu tiên đặc điểm sản xuất riêng của phân xưởng. Em thấy có thể chọn địa điểm xây dựng phân xưởng sản xuất Formalin ở một số nơi như: Vĩnh Phúc, Quảng Ngãi, Đồng nai, Vũng tàu, Sài gòn. I.4. Giải pháp thiết kế xây dựng tổng quan mặt bằng phân xưởng I.4.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng Trong đồ án này em thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng theo nguyên tắc phân vùng. a. Vùng trước phân xưởng Nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô xe đạp ... đối với các phân xưởng có quy mô nhỏ hoặc mức độ hợp khối lớn, vùng trước nhà máy hầu như được dành diện tích cho bãi đỗ xe (xe ôtô, xe gắn máy, xe đạp), cổng bảo vệ, bảng tin và cây xanh cảnh quan. Diện tích vùng này tuỳ theo đặc điểm sản xuất, quy mô của phân xưởng có diện tích từ 4% á 20% diện tích toàn phân xưởng. b. Vùng sản xuất Nơi bố trí phân xưởng và dây chuyền sản xuất chính của phân xưởng, như các xưởng sản xuất chính, sản xuất phụ trợ ... Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô của phân xưởng mà diện tích vùng này chiếm từ 22% á 52% diện tích của toàn phân xưởng. Đây là vùng quan trọng nhất của nhà máy nên khi bố trí cần phải lưu ý một số điểm sau đây: ã Khu đất được ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất cũng như về hướng. ã Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ sản xuất có nhiều công nhân nên bố trí gần phía cổng hoặc gần phía trục giao thông chính của phân xưởng và đặc biệt ưu tiên về hướng. ã Các nhà xưởng trong quá trình sản xuất gây ra các tác động xấu như tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải ra nhiều hoặc dễ có sự cố (dễ cháy, dễ nổ hoặc rò rỉ các hoá chất độc hại) nên đặt ở cuối hướng gió và tuân thủ chặt chẽ vấn đề an toàn vệ sinh công nghiệp. c. Vùng các công trình phụ Nơi đặt các nhà và công trình cung cấp năng lượng bao gồm các công trình cung cấp điện, hơi, nước, xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác. Tuỳ theo mức độ của công nghệ yêu cầu vùng này có diện tích 14% á 28% diện tích phân xưởng nên khi bố trí các công trình trên vùng này người thiết kế cần lưu ý một số điểm sau đây: ã Hạn chế tối đa chiều dài của hệ thống cung cấp kỹ thuật bằng cách bố trí hợp lý giữa nơi cung cấp và nơi tiêu thụ năng lượng (khai thác tối đa hệ thống cung cấp ở trên không và ngầm dưới mặt đất). ã Tận dụng các khu không lợi về hướng hoặc giao thông để bố trí các công trình phụ. ã Các công trình có nhiều bụi hoặc chất thải bất lợi đều phải chú ý bố trí cuối hướng gió chủ đạo. d. Vùng kho tàng và phục vụ giao thông Trên đó, bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga nhà máy ... Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô của nhà xưởng vùng này thường chiếm từ 23% á 37% diện tích phân xưởng. Khi bố trí vùng này người thiết kế cần lưu ý một số điểm sau: Cho phép bố trí các công trình trên vùng đất không ưu tiên về hướng. Nhưng phải phù hợp với các nơi tập kết nguyên liệu và sản phẩm của nhà xưởng dễ dàng thuận tiện cho việc nhập và xuất hàng của phân xưởng. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp do đặc điểm và yêu cầu của dây chuyền công nghệ hệ thống kho tàng có thể bố trí gắn liền trực tiếp với bộ phận sản xuất. Vì vậy , người thiết kế có thể bố trí một phần hệ thống kho tàng nằm ngay trong khu vực sản xuất. I.4.2. Các hạng mục công trình Bảng 20: Các hạng mục công trình của phân xưởng STT Tên các hạng mục công trình Số tầng Diện tích (m2) Dài x Rộng (m2) 1 Phòng bảo vệ(4 phòng) 1 144 6x6 2 Gara ô tô 1 324 36x9 3 Nhà để xe đạp, xe máy 1 324 36x9 4 Hội trường 1 432 24x18 5 Nhà hành chính 3 432 24x18 6 Căng tin 2 324 18x18 7 Nhà điều khiển trung tâm 2 648 36x18 8 Nhà sản xuất phụ trợ 1 216 24x9 9 Nhà sản xuất chính 3 864 48x18 10 Nhà vệ sinh và thay quần áo 1 216 24x9 11 Nhà sửa chữa cơ khí 1 216 24x9 12 Phòng thí nghiệm 1 216 24x9 13 Trạm biến thế 1 108 12x9 14 Nhà cứu hỏa 1 36 6x6 15 Trạm cấp nước sạch 1 324 18x18 16 Khu đất dự trữ 1152 48x24 17 Nhà chứa nguyên liệu 1 648 36x18 18 Nhà chứa sản phẩm chính 1 864 48x18 Tổng diện tích 7488 Tổng số công nhân của phân xưởng khoảng 200 người, phân xưởng hoạt động liên tục 24/24 giờ, chia 3 ca có khoảng 70 người làm việc. Phân xưởng sản xuất Formalin đi từ nguyên liệu là Methanol và không khí với công suất là 50000 tấn/năm. Tổng diện tích mặt bằng phân xưởng là : 30.000 (m2). Diện tích đất chiếm trên mặt bằng của các đường ống kỹ thuật, của các khu đất trồng cây xanh và đường đi trong tổng mặt bằng là:14.528(m2). Hệ số xây dựng: Hệ số sử dụng : I.5. mặt bằng nhà máy a. Giải pháp thiết kế xây dựng tổng mặt bằng nhà sản xuất Nhà sản xuất có tên là: '' Phân xưởng sản xuất formalin ''. Phân xưởng hoạt động liên tục 24/24 giờ, chia làm 3 ca, mỗi ca khoảng 70 người làm việc. b. Kết cấu chịu lực nhà sản xuất Sử dụng bê tông cốt thép toàn khối. Cột bê tông cốt thép nhà không có cần trục kích thước tiết diện là 400x400mm. Móng trục bê tông cốt thép đổ toàn khối tại chỗ theo kích thước cột. Dầm móng đặt trên nền móng có kích thước 250x400mm, l=5950mm. Dầm sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối, có kích thước dầm chính 400x600mm. Dầm phụ 250x400mm Mái che bằng bê tông cốt thép lắp ghép , có độ dốc i =1:1,2 Nền và sàn chịu axit và cháy nổ. c. Mặt bằng nhà sản xuất Do yêu cầu của dây chuyền công nghệ các thiết bị được bố trí ở giữa phân xưởng sản xuất. Để dây chuyền đảm bảo sản xuất một cách liên tục thuận lợi em bố trí các chi tiết theo quy tắc sau: ã Khoảng cách giao thông bố trí là 2m mỗi bên. ã Khoảng cách an toàn để lắp đặt là 2m. ã Khoảng cách giao thông ở giữa là 3m. ã Chiều dài nhà sản xuất xác định theo kích thước thiết bị bố trí dọc nhà ã Chiều dài nhà là 48m, nhịp nhà cần thiết là 18m, chọn lưới cột là 9x6 m Nhà sản xuất có 3tầng, gồm 1 nhịp nhà. Hầu hết các thiết bị đợc đặt ở tầng 1 trừ có thùng cao vị chứa nớc mềm là đặt trên tầng 2. Nhờ có 3 tầng nên nhiều thiết bị cao hơn 6 m sẽ đợc bảo đảm chắc chắn hơn, không những thế công nhân sẽ thao tác thuận lợi hơn. Bảng 21: Đường kính và chiều cao của các thiết bị trong phân xưởng sản xuất formalin Tên thiết bị DxH (m2) Tên thiết bị DxH (m2) Thùng chứa methanol 2 x4 Thiết bị lọc không khí 1,5 x3 Bơm metanol - Thiết bị bão hoà hơi nước 2 x9 Thiết bị lọc metanol 2 x5 Máy nén 2 x4 Thiết bị bay hơi metanol 2 x5 Thùng chứa nước mềm 2 x4 Thiết bị phản ứng 2,4 x14 Bơm nước mềm - Thiết bị hấp thụ 2 x10 Thiết bị hoá hơi nước 1,5 x3 Bơm formalin - Thiết bị trao đổi ion 1,5 x3 Thùng chứa formalin 2 x4 Thiết bị làm mềm nước 1,5 x8 Thùng cao vị chứa nước 1,5 x3 II. Kết luận về thiết kế xây dựng Qua các phần trên em đã thiết kế nhà xưởng với kích thước và kết cấu nhà phù hợp với dây chuyền công nghệ. đảm bảo tốt về điều kiện khí hậu, tận dụng tối đa thông gió và chiếu sáng tự nhiên. khoảng cách thiết bị đủ cho công nhân thao tác, đi lại và điều hành dễ dàng. Về điều kiện xây dựng chọn hình dáng kích thước nhà hợp lý, hệ thống cột tương đối đơn giản nhưng vẫn tuân theo những quy định thống nhất trong xây dựng. Tuy vậy ta có thể thay thế phương pháp đổ bê tông toàn khối bằng phương pháp lắp ghép để tiết kiệm thời gian và giá thành nếu như yêu cầu kỹ thuật cho phép. PHầN IV : an toàn lao động Chương VII An toàn lao động I. Khái quát chung Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy hoá chất nói chung và nhà máy lọc dầu nói riêng thì vấn đề an toàn lao động và bảo vệ môi trường là hết sức quan trọng. Chi phí dành cho công tác này chiếm đến 40% chi phí vận hành. Một trong những vấn đề cần được quan tâm nhất là: an toàn cháy, nổ. Tất nhiên là còn có những nguyên nhân gây tai nạn khác. Có thể phân chia những nguyên nhân gây tại nạn thành 3 nhóm: I.1. Nguyên nhân do kỹ thuật Nguyên nhân này phụ thuộc vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống, nơi làm việc bao gồm: ã Sự hư hỏng máy móc chính và dụng cụ, phụ tùng. ã Sự hư hỏng các đường ống. ã Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh. ã Không bảo đảm khoảng cách an toàn giữa các máy móc. ã Thiếu rào chắn, ngăn che. I.2. Nguyên nhân do tổ chức Nguyên nhân này phụ thuộc vào việc tổ chức hoặc giao nhận công việc không đúng quy định bao gồm: ã Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật. ã Tổ chức lao động, chỗ làm việc không đúng yêu cầu. ã Giám sát kỹ thuật không đầy đủ. ã Vi phạm chế độ làm việc. ã Sử dụng lao động không đúng ngành nghề, chuyên môn. ã Người lao động chưa nắm vững được quy tắc an toàn trong lao động. I.3. Nguyên nhân do vệ sinh ã Môi trường không khí ô nhiễm. ã Điều kiện khí hậu không thích nghi. ã Công tác chiếu sáng và thông gió không được tốt. ã Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân. II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ Như chúng ta đã biết trong phân xưởng sản xuất formalin, các hoá chất đều dễ bị cháy nổ. Vì vậy vấn đề cần quan tâm là công tác đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ và vệ sinh lao động. II.1. Phòng chống cháy Để phòng chống cháy ta thực hiện những biện pháp sau đây: ã Ngăn ngừa khả năng tạo ra môi trường cháy. ã Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy trong môi trường cháy. ã Duy trì nhiệt độ môi trường thấp hơn nhiệt độ cho phép lớn nhất có thể cháy được. ã Duy trì áp suất của môi trường thấp hơn áp suất cho phép lớn nhất có thể cháy được. II.2. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy Để ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy trong môi trường cháy phải tuân theo những quy tắc về: ã Nồng độ cho phép của những chất cháy ở dạng khí hoặc dạng lơ lửng trong không khí. Nói cách khác là phải tiến hành ngoài giới hạn cháy nổ của hỗn hợp Hydrocacbon với không khí và oxy ã Nồng độ cần thiết của các chất giảm độ nhạy trong chất cháy ở dạng khí hoặc hơi lỏng. ã Tính dễ cháy của các chất, vật liệu, thiết bị và kết cấu. II.3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy ã Tuân theo những quy định về sử dụng , vận hành và bảo vệ máy móc, thiết bị cũng như vật liệu và các sản phẩm khác có thể là nguồn cháy trong môi trường cháy. ã Sử dụng thiết bị điện phù hợp với loại gian phòng sử dụng điện và các thiết bị điện bên ngoài phù hợp với nhóm và hạng của các hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ. ã áp dụng quy trình công nghệ và sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện. ã Có hệ thống chống sét cho nhà xưởng, thiết bị. ã Quy định nhiệt độ nung nóng cho phép lớn nhất của bề mặt thiết bị, sản phẩm và vật liệu tiếp xúc với môi trường cháy. ã Sử dụng những thiết bị không phát ra tia lửa điện khi làm việc với chức năng chất dễ cháy nổ. ã Loại trừ những điều kiện có thể dẫn đến tự cháy do nhiệt độ, do chất xúc tác dụng hoá học và do sinh vật với các vật liệu và kết cấu của cơ sở sản xuất. III. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ Những biện pháp an toàn cháy nổ cần thực hiện những biện pháp sau đây: ã Trước khi giao việc phải tổ chức cho công nhân và những người liên quan học tập về công tác an toàn cháy nổ. Đối với những môi trường làm việc đặc biệt nguy hiểm về cháy nổ thì cán bộ và công nhân cần được cấp giấy chứng nhận và định kỳ kiểm tra lại. ã Mỗi phân xưởng, xí nghiệp cần phải xây dựng các tiêu chuẩn quy phạm, nội quy an toàn và chữa cháy thích hợp. ã Mỗi phân xưởng, xí nghiệp cần thực hiện các quy định về phòng cháy, chữa cháy và bảo quản các phương tiện phòng, chữa cháy. ã Trang thiết bị phương tiện và chữa cháy, sắp xếp cho cán bộ công nhân có thời gian tập dượt. ã Xây dựng các phương án chữa cháy với các nguồn gây cháy. Với các nguồn gây cháy phải được thực hiện bằng các biện pháp sau đây: ã Cơ khí hoá, tự động hoá các quá trình công nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển những chất dễ cháy. ã Đặc biệt các thiết bị sản xuất, bao bì kín cho những chất dễ cháy nổ ã Sử dụng những ngăn, khoan, buồng cách ly cho những quá trình để cháy nổ. ử Bên cạnh những tai nạn có thể xảy ra do cháy nổ thì còn một vấn đề cần được quan tâm đó là:Độc tính của các hoá chất và cách phòng chống. Như chúng ta đã biết hầu hết những hoá chất trong những điều kiện nhất định đều có thể gây tác hại đến con người. Có thể phân chia những hoá chất như sau: ã Nhóm 1: Gồm những chất có làm cháy hoặc chủ yếu kích thích lên da và niêm mạc như: amoniac, vôi,... ã Nhóm 2: Gồm những hoá chất kích thích chức năng hô hấp Những chất tan trong nước: NH3, Cl2, SO2,... Những chất không tan trong nước như: NO3, NO2,... ã Nhóm 3: Những chất gây độc hại cho người, làm biến đổi động mạch, tuỷ xương. Làm giảm quá trình sinh bạch cầu như: Benzen, Toluen, Xylen,... Những chất làm biến đổi hồng cầu thành những sắc tố không bình thường như: các amin, CO, C6H5NO2,... ã Nhóm 4: Các chất độc hại đối với hệ thần kinh như: xăng, H2S, CS...anilin, benzen.... ử Qua quá trình nghiên cứu người ta đề ra các phương pháp phòng tránh sau: ã Trong quá trình sản xuất phải chú ý bảo đảm an toàn cho các khâu đặc biệt là tháo, nạp sản phẩm, lọc, sấy, nghiền là những khâu mà công nhân thường phải tiếp xúc trực tiếp. ã Duy trì độ chân không trong sản xuất. ã Thay những chất độc dùng trong quá trình bằng những chất ít độc hại hơn nếu có thể. ã Tự động hoá, bán tự động hoá những quá trình sử dụng nhiều hoá chất độc hại. ã Bên cạnh những biện pháp kỹ thuật thì người lao động cần phải học tập về an toàn lao động và có ý thức tự giác cao. Phần v. Tự Động hoá Chương VIII Tự Động hoá trong phân xưởng 1. Mục đích và ý nghĩa Tự động điều chỉnh là quá trình ứng dụng các dụng cụ, các thiết bị và các máy móc tự động điều khiển vào quá trình công nghệ. Những phương tiện này cho phép thực hiện các quá trình công nghệ theo một chương trình tiêu chuẩn đã được tạo dựng phù hợp với công nghệ, đảm bảo cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hoá không chỉ làm đơn giản các thao tác trong sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao động và cho phép giảm số lượng công nhân và còn là biện pháp hữu hiệu trong an toàn lao động. Để đảm bảo các yêu cầu trên thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các biện pháp tự động hoá trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính chất bắt buộc đối với công nghệ này. Trong khi hoạt động chỉ một thiết bị không ổn định thì chế độ công nghệ của cả dây chuyền bị phá vỡ, trong nhiều trường hợp phải ngừng hoạt động của cả dây chuyền để sửa chữa cho dù chỉ một thiết bị. Như vậy từ các đặc điểm đã cho thấy đo lường tự động hoá và tự động hoá trong dây chuyền công nghệ là một vấn đề hết sức quan trọng. Nó không chỉ tăng năng suất của công nghệ, công suất của thiết bị mà là cơ sở để vận hành công nghệ tối ưu nhất, tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm đồng thời giảm đáng kể các chi phí khác, đảm bảo an toàn cho nhà máy sản xuất, nhờ có tự động hoá mà những nơi có thể xảy ra các hiện tượng cháy nổ hay rò rỉ hơi sản phẩm độc hại ra ngoài được điều khiển tự động, tự động kiểm tra tránh được việc sử dụng công nhân. Tự động hoá đảm bảo các thao tác điều khiển các thiết bị công nghệ một cách chính xác, tránh được các sự cố xảy ra trong thao tác điều khiển, tự động báo động khi có sự cố xảy ra. 2. Hệ thống điều khiển tự động Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) và bộ điều chỉnh (BĐC). Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuyếch đại. Bộ cảm biến dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá trị cho trước và biến đổi thành tín hiệu. Bộ khuyếch đại làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu của bộ cảm biến giá trị có thể điều khiển (CQĐK), cơ quan này tác động lên đối tượng nhằm xoá đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. Mạch điều chỉnh được khép kín nhờ quan hệ ngược. Quan hệ này được gọi là hồi tiếp chính. 3. Một số kí hiệu thường dùng trong tự động hóa - Dụng cụ đo nhiệt to - Dụng cụ đo áp suất - Dung cụ đo lưu lượng ư - Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh van Pcz - Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo đọng khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển LRA - Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển PIR Cơ cấu điều chỉnh Cơ cấu chấp hành ¯ Tự động mở khi mất tín hiệu ư Tự động đóng khi mất tín hiệu ¯ Giữ nguyên ¯ 4. Các dạng điều khiển tự động + Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ: Tự động kiểm tra các thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ,) kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không? Nếu có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó, truyền tín hiệu tác động điều chỉnh đến đối tượng. đt CB BKĐ N C CT G PL 3 2 1 5.1 5.2 5 5.3 1 3 5.4 4 Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như trên: 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu. 5. Cơ cấu chấp hành 5.1. Cảnh cáo 5.2. Chỉ thị bằng kim hoặc bằng số 5.3. Ghi lại sự thay đổi 5.4. Phân loại + Dạng tự động điều khiển: Sơ đồ cấu trúc như sau: ĐT CB BKĐ BĐ N 4 1 2 3 5 1. Đối tượng điều khiển 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu 5. Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức tác động có định hướng điều khiển tự động. + Dạng động điều chỉnh: ĐT CB SS BĐ CCCH BKĐ N Sơ đồ cấu trúc: 1 2 6 5 7 3 4 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu 5. Bộ đặc 6. Bộ so sánh 7. Cơ cấu chấp hành Trong tất cả các dạng tự động điều khiển thường được sử dụng nhất là kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín). Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trên sự khác nhau giữa các giá trị đo được của biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn. Sơ đồ được mô tả như sau: N Đại lượng đặt Đai lượng ra x Y XĐC DX XCB phản hồi Sơ đồ mạch điều khiển phản hồi Y : Đại lượng đặt ĐT : Phần tử đặt trị X : Đại lượng ra ĐC : Phần tử điều chỉnh N : Tác nhân nhiễu XCB : Gía trị cảm biến O : Đối tượng điều chỉnh XĐT : Gía trị đặt trị XPH: Tín hiệu phản hồi DX ( trị số ) = XĐT - XCB CB : Cảm biến SS : Phần tử so sánh - Phần tử cảm biến: là phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X và dịch chuyển nó ra một dạng thông số khác cho phù hợp với thiết bị điều chỉnh. - Phần tử đặt trị: là bộ phận ấn định các thông số cần duy trì hoặc giá trị phạm vi các thông số cần duy trì (XĐT). Khi thông số vận hành lệch ra khỏi giá trị đó thì thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại các thông số cho phù hợp (thường trên bộ đặt trị có thiết kế các vít hoặc công tắc để người điều chỉnh dễ dàng thay đổi các giá trị (đặt các thông số điều chỉnh) cho phù hợp khi vận hành. - Phần tử so sánh: là cơ cấu tiếp nhận giá trị của phần tử định trị qui định (XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận được từ phần tử cảm biến XCB, xác định sai lệch của hai thông số DX = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cơ cấu điều chỉnh. - Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến các tín hiệu đã nhận về sai lệch DX để gây ra tác động điều chỉnh trực tiếp. Giá trị điều chỉnh được thay đổi liên tục tương ứng với sự thay đổi liên tục của cơ cấu điều chỉnh. 5. Hệ điều khiển phản hồi Sơ đồ điều khiển nồng độ Dụng cụ đo Thiết bị Bộ điều khiển LC Van điều chỉnh Dòng ra Trong sơ đồ này biến được điều khiển là nồng độ, tốc độ dòng chảy là biến thao tác. Tín hiệu được điều khiển sinh ra bằng cách so sánh các giá trị của biến được điều khiển (nồng độ) với giá trị mong muốn (giá trị cài đặt). Sự sai khác giữa hai tín hiệu này được gọi là tín hiệu sai khác, hệ thống điều khiển thông tin luôn là hàm của các tín hiệu sai khác. Tín hiệu điều khiển thường được dùng bằng hơi nước hoặc được dùng bằng điện. Tín hiệu điều khiển được gửi qua van điều khiển đến các vị trí đặc biệt hoặc đóng, mở. Bất kỳ một sự thay đổi nào đó trong các tín hiệu điều khiển dẫn đến các thay đổi có thể tính trước trong tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi ra khỏi thiết bị. Như vậy về nguyên tắc thì nguyên lý điều khiển của hệ thống như trên hầu như là giống nhau cho tất cả các hệ thống. Hệ thống điều khiển thiết bị gia nhiệt không cần thiết tại sao giá trị nhiệt độ tại đầu ra của dòng được gia nhiệt lại thay đổi nhưng tốc độ của dòng tác nhân vẫn có thể thay đổi được một cách đơn giản để cho nhiệt độ đầu ra của dòng được gia nhiệt được tương thích với giá trị nhiệt độ được cài đặt. TC Nhiệt độ mong muốn TC Hơi tác nhân TI Nhiệt độ thực mang nhiệt Dòng vào Dòng ra Dòng tác nhân ra 6. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến a. Bộ cảm biến áp suất Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp, Piston, ống cong đàn hồi, việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc cảm ứng và độ chính xác theo yêu cầu. p p Bộ cảm ứng suất kiểu màng Kiểu piston p F p Cảm biến kiểu hộp xếp Cảm biến kiểu cung tròn b. Bộ cảm ứng nhiệt độ Hoạt động của cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lí giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín, dựa trên nguyên lí nhiệt điện trở. Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng. Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp. Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở c. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng Mức các chất lỏng có thể đo bằng nhiều cách khác nhau nhưng phương pháp đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Kiểu phao Kiểu màng d. Bộ cảm biến lưu lượng Bộ cảm biến lưu lượng được xây dựng trên sự phụ thuộc Q = f.V f: Diện tích của đường ống dẫn V: Tốc độ chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli Với S: Tỷ trọng của chất lỏng; : Độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỷ trọng không đổi thì lưu lượng thể tích phụ thuộc vào hai thông số là tiết diện f và độ chênh lệch áp suất Ta có hai cách đo lưu lượng: + Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng bằng độ chênh lệch áp suất trước và sau thiết bị có ống hẹp. + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện của ống dẫn xác định được lưu lượng của dòng chảy. PHầN VI : tính toán kinh tế Chương IX tính toán kinh tế I. Mục đích của vịêc tính toán kinh tế Giá thành formalin phụ thuộc chủ yếu vào giá thành của nguyên liệu sản xuất methanol. Trước đây methanol chủ yếu được sản xuất từ khí tổng hợp (CO và H2 ) nên giá thành tương đối cao. Gần đây methanol được sản xuất từ metan có sẵn trong công nghiệp khai thác dầu mỏ và giá thành rẻ nên gía thành formalin cũng giảm. Hiện nay, ngành công nghiệp khai thác dầu mỏ đã phát triển nên ngành công nghiệp hoá học cũng phát triển theo. Một số công trình nghiên cứu đã được áp dụng vào sản xuất formalin thành công. Vì vậy, với đề tài này em hy vọng sẽ được áp dụng vào thực tế sản xuất, góp phần phát triển ngành công nghiệp hoá chất ở nước ta. Điều kiện đầu tiên nghĩ đến khi xây dựng phân xưởng sản xuất formalin năng suất 50.000 tấn/năm đó là lợi ích kinh tế. Để thấy tổng giá trị của dự án ta phải tính toán kinh tế, từ đó xét được tính ưu, nhược điểm cũng như cơ cấu hoạt động của dự án. Yếu tố kinh tế sẽ tác động đến sự điều chỉnh cân bằng của các thành phần lập nên dự án sao cho hợp lý như: tổ chức kế hoạch sản xuất, tổ chức quản lý, vốn đầu tư, giá thành của nguyên vật liệu và giá thành của sản phẩm. Qua đó sẽ xác định được hiệu quả kinh tế của dự án và quyết định dự án có thực hiện hay không. Nếu vậy nhà quản lý kinh tế phải hiểu rõ tính kinh tế và đồng thời phải cộng tác với các nhà kinh tế khác để thực hiện dự án của mình sao cho đạt hiệu quả nhất. Do yêu cầu thời gian có hạn nên trong đồ án này em chỉ đề cập đến vần đề cơ bản của tính toán kinh tế như: Đầu tư cơ bản ban đầu (mặt bằng xây dựng, dây chuyền sản xuất), chi phí sản xuất, lợi nhuận của nhà máy, thời gian thu hồi vốn của dự án II. Nội dung của dự án II.1. Chế độ công tác của phân xưởng Phân xưởng sản xuất formalin đi từ nguyên liệu methanol với năng suất 50000(tấn/năm). Dây chuyền sản xuất làm việc liên tục 24/24 giờ, ngày làm việc là 330 ngày, ngày nghỉ là 35 ngày, mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ. II.2. Nguyên liệu và năng lượng a. Nhu cầu về nguyên vật liệu cho một tấn sản phẩm formalin Năng suất của quá trình: 6377,55(Kg/h). Lượng Methanol nguyên liệu:3280,57(Kg/h). Lượng nước: 1695,285(Kg/h). Lượng hơi nước: 16,403(Kg/h). Lượng xúc tác: 156,696(Kg/h). Nguyên liệu tiêu hao cho một tấn sản phẩm: Hệ số tiêu hao Methanol: 3280,57/6377,55 = 0,514 Hệ số tiêu hao của nước mềm: 1695,285/6377,55 = 0,266 Hệ số tiêu hao của hơi nước: 16,403/6377,55 = 0,0026 Hệ số tiêu hao của xúc tác : 156,696/6377,55 = 0,025 Bảng 22: Nhu cầu về nguyên liệu Tên nguyên liệu đơn vị Hệ số tiêu hao Nhu cầu trong năm Methanol Tấn 0,514 25700 Nước mềm Tấn 0,266 13300 Hơi nước Tấn 0,0026 130 Xúc tác Tấn 0,025 1250 b. Năng lượng tiêu thụ điện dùng cho máy công nghệ được tính theo công thức: Trong đó: W : Điện năng tiêu thụ trong một năm,(kw). Pi : Công suất động cơ loại i,(kw/h). n : Số động cơ loại i,(cái). k1 : hệ số phụ tải, lấy k1 = 0,75. k2 : Hệ số tổn thất, lấy k2 = 1,05. Ti : Thời gian sử dụng trong năm, 330.24 = 7920(giờ). Bảng 23: Tổng chi phí điện năng của phân xưởng Tên thiết bị n Pi k1 k2 Ti W Bơm methanol 1 5,4 0,75 1,05 7920 33679,8 Bơm formalin 2 5,4 0,75 1,05 7920 67359,6 Máy nén 3 2000 0,75 1,05 7920 37422000 Bơm nước mềm 2 8,6 0,75 1,05 7920 107276,4 Tổng cộng 38236552,2 Điện dùng thắp sáng cho phân xưởng của hai ca chiều và đêm (16/24h). Trong đó: Ws : Điện năng tiêu thụ trong một năm,(kw). Pi : Công suất bóng đèn loại i,(kw/h). n : Số bóng đèn loại i,(cái). Ti : Thời gian sử dụng trong năm, 330.16 = 5280(giờ). Bảng 24: Tổng chi phí cho điện thắp sáng của phân xưởng Tên công trình Loại bóng (w-v) n Ti Ws Nhà sản xuất 150-220 48 5280 253440 Các nhà còn lại 150-220 16 5280 84480 Tổng cộng 337920 Để sản xuất ra một tấn sản phẩm tiêu tốn một lượng điện năng:74(KW/h) Lượng điện tiêu thụ trong một năm: 74x50000 = 3700000(KW/h). Lượng điện tiêu thụ trong cả năm của toàn phân xưởng: 337920 + 38236552,2 +3700000= 42274472,2(KW/h). Lượng điện chi phí cho một tấn sản phẩm: 42274472,2/50000 = 845,5(KW/h). Bảng 25: Tổng chi phí nguyên nhiên vật liệu, năng lượng cho một năm. Nguyên nhiên liệu đơn vị Lượng dùng trong năm Đơn giá Thành tiền Methanol Tấn 25700 4.106 102800.106 Nước mềm Tấn 13300 2000 26600.106 Hơi nước Tấn 130 50000 6,5.106 Xúc tác Tấn 1250 30.106 37500.106 Điện Kw/h 42274472,2 1000 63411,7.106 Tổng cộng 230318,2. 106 Sản phẩm phụ axit formic thu hồi được: 0,638.330.24 = 5052,96(Kg/năm) = 5,053(tấn/năm). Doanh thu từ sản phẩm phụ: 5,053.107 = 50,53.106(đồng/năm). Chi phí nguyên vật liệu của phân xưởng trong một năm sau khi khấu trừ sản phẩm thu hồi được: 230318,2. 106 – 50,53.106 = 230267,67.106(đồng/năm). Chi phí nguyên vật liệu chính cho một tấn sản phẩm: 230267,67.106/50000 = 4,6.106(đồng/tấn). II.3. vốn đầu tư cố định, Vđt a. Tính vốn đầu tư xây dựng, Vxd Đơn giá xây dựng nhà lộ thiên, bê tông cốt thép toàn khối, kết cấu bao che nhẹ: 1600000(đồng/m2).Tổng diện tích xây dựng: 7488(m2). Vxd = 7488.1600000 = 11980,8.106(đồng). Bảng 26: Tổng chi phí đầu tư cho thiết bị. STT Tên thiết bị Số lượng Đơn giá(VNĐ) Thành tiền(VNĐ) 1 Thiết bị phản ứng 1 250.106 250.106 2 Thiết bị trao đổi nhiệt 5 30.106 150.106 3 Thiết bị lọc không khí 1 10.106 10.106 4 Thiết bị hóa hơi nước 1 40.106 40.106 5 Thiết bị làm lạnh 5 20.106 100.106 6 Thiết bị hấp thụ 1 100.106 100.106 7 Thùng cao vị 2 2.106 4.106 8 Thùng chứa Methanol 4 3.106 12.106 9 Thùng chứa nước mềm 1 4.106 4.106 10 Thùng chứa formalin 4 5.106 20.106 11 Máy nén 2 5.106 10.106 12 Bơm 5 5.106 25.106 13 Tổng 725.106 Chi phí lắp dặt : 10%.Vtb; Chi phí dụng cụ : 20%.Vtb; Chi phí vận chuyển : 10%.Vtb; Tổng cộng : 40%.Vtb = 0,4.725.106 = 290.106(đồng). Tổng vốn đầu tư cho thiết bị :Vtb = 725.106 + 290.106 = 1015.106(đồng). b. Các vốn đầu tư khác. Gồm những chi phí vận chuyển, khảo sát thiết kế, đào tạo cán bộ chiếm khoảng 10% tổng số vốn đầu tư cố định: Vđt = Vxd + Vtb + Vk = Vxd + Vtb + 10%.Vđt Vđt = (Vxd + Vtb) / 0,9 = (11980,8.106+1015.106)/0,9 = 14439,78.106(đồng). Vậy tổng số vốn đầu tư xây dựng là: Vđt = 14439,78.106(đồng). II.4. Nhu cầu về lao động. Do đặc điểm sản xuất là liên tục, được tiến hành trong thiết bị kín, tự động hóa trong sản xuất nên nhiệm vụ chủ yếu của công nhân là kiểm tra máy móc thiết bị, và chất lượng sản phẩm, quan sát chế độ làm việc của máy để điều chỉnh chế độ làm việc cho thích hợp. Sau đây là bảng phân bố số lượng công nhân trực tiếp sản xuất. Bảng 27: Bố trí công nhân nơi sản xuất. Nơi làm việc Số lượng thiết bị Số công nhân trong một ca Tổng số công nhân trong một ngày Bộ phận phản ứng 1 3 9 Bộ phận lọc không khí 1 1 3 Bộ phận làm mềm nước 2 2 6 Bộ phận hóa hơi nước 1 1 3 Bộ phận hóa hơi Methanol 1 1 3 Bộ phận bão hòa hơi nước 1 1 3 Tháp hấp thụ 1 1 3 Bộ phận trao đổi nhiệt 5 1 3 Máy nén, Bơm, Điện 8 2 6 Bộ phận sản phẩm 1 2 6 Tổng 15 45 Số cán bộ công nhân viên: Cán bộ kỹ thuật : 2 người(1 quản đốc, 1 phó quản đốc) Thư ký văn phòng : 1 người. Hành chính : 2 người. Bảo vệ : 8 người. Vệ sinh : 2 người. Đầu bếp : 4 người. Vậy tổng số người làm việc trong phân xưởng là : 64 người. Bảng 28: Bảng thống kê quỹ lương công nhân. Nghành nghề Số người Hệ số Lương tháng (đồng/người) Lương tháng (đồng) Lương cả năm (đồng) Công nhân trực tiếp 47 1 2.106 94.106 1128.106 Tổ trưởng 4 1,2 2,4.106 9,9.106 118,8.106 Quản đốc 1 1,5 3.106 3.106 36.106 Phó quản đốc 1 1,4 2,8.106 2,8.106 33,6.106 Thư ký văn phòng 1 1,3 2,6.106 2,6.106 31,2.106 Hành chính 2 1,1 2,2.106 4,4.106 52,8.106 Bảo vệ 8 1 2.106 16.106 192.106 Tổng cộng 64 132,7.106 1592,4.106 Tiền bồi dưỡng ca đêm: 2%.(1128.106 + 118,8.106) = 24,936.106(đồng). Tiền bồi dưỡng độc hại: 1%.1592,4.106 = 15,924.106(đồng). Tổng quỹ lương cả năm: 1592,4.106 + 24,936.106 + 15,924.106 = 1633,26.106(đồng). Qũy bảo hiểm xã hội, 10% quỹ lương: 10%.1633,26.106 =163,326.106(đồng). Tổng quỹ lương và quỹ bảo hiểm xã hội trong một năm : 1633,26.106 + 163,326.106 = 1796,586.106(đồng/năm). II.5. Khấu hao tài sản và phương tiện sản xuất. Khấu hao tài sản cố định là sự chuyển dần giá trị của nó vào giá thành sản phẩm do nó làm ra nhằm mục đích tích lũy tiền để khôi phục hoàn toàn giá trị sử dụng của chúng khi thời gian khấu hao đã hết. Các khoản khấu hao là khác nhau với các khoản đầu tư khác nhau. Khấu hao của nhà xưởng: Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, mức khấu hao là: 11980,8.106/ 20 = 599,04.106(đồng/năm). Thiết bị máy móc lấy thời gian khấu hao là 6 năm, mức khấu hao là: 1015.106/ 6 = 169,17.106(đồng/năm). Tổng mức khấu hao của toàn bộ phân xưởng là: 559,04.106 + 169,17.106 = 728,21.106(đồng/năm). Khấu hao sửa chữa lấy bằng 40% khấu hao cơ bản: 40% . 728,21.106 = 291,28.106(đồng/năm). Tổng mức khấu hao cho toàn bộ phân xưởng trong cả năm là: 728,21.106 + 291,28.106 = 1019,49.106(đồng/năm). Mức khấu hao tính trên một đơn vị sản phẩm: 1019,49.106 / 50000 = 20389(đồng/tấn). II.6. Các khoản chi khác. Chi phí phân xưởng Zpx: Thường lấy 5%á6% tổng chi phí(Z). Chi phí chung: Dùng cho chiếu sáng, làm mát thường lấy 10%á15% lương công nhân. Chi phí chung = 10%.1633,26.106 =163,326.106(đồng/năm). Tổng cộng các chi phí, Z: Z =(1796,586.106 + 1019,49.106 + 230267,67.106 +163,326.106)+5%.Z Z = 245523,23.106(đồng/năm). Zpx = 12276,16.106(đồng/năm). Chi phí quản lý doanh nghiệp, Zdn bằng 5% chi phí toàn phân xưởng: Zdn = 0,05.( 245523,23.106 + 12276,16.106) = 12889,97.106(đồng/năm). Chi phí bán hàng, Zbh : lấy 1% giá thành toàn bộ,(Ztb) Ztb = (12889,97.106 + 245523,23.106 + 12276,16.106) + 0,01.Ztb Ztb = 273423,596.106(đồng/năm). Zbh = 2734,24.106(đồng/năm). II.7. Doanh thu do phương án kỹ thuật đem lại. DT = SP.GB Trong đó: DT: Doanh thu trong một năm,(đồng). GB: Giá bán,(đồng). SP: Lượng sản phẩm thu được trong một năm, SP = 50000(tấn). Giá bán sản phẩm được tính như sau: GB = GT + TVAT + LĐM Trong đó: GT: Giá thành một tấn sản phẩm,(đồng/tấn sp). GT = 273423,596.106/50000 = 5,5.106(đồng/tấn). TVAT : Thuế giá trị gia tăng, 10%GB, (đồng/tấn sp). LĐM : Lãi định mức, 5%GB, (đồng/tấn sp). Vậy GB = 5,5.106 + 0,1GB + 0,05GB GB = 6,5.106(đồng/tấn). TVAT = 0,65.106(đồng/tấn). LĐM = 0,33.106(đồng/tấn). DT = 50000.6,5.106 = 325000.106(đồng/năm). II.8. Lợi nhuận. LN = DT – CP Trong đó: CP: Tổng chi phí phân xưởng trong năm, (đồng). CP = SP.(GT + TVAT) = 50000.( 5,5.106 + 0,65.106) = = 307500.106(đồng) Lợi nhuận của phân xưởng: LN = DT – CP =325000.106 - 307500.106 = 17500.106(đồng/năm). II.9. Hiệu quả kinh tế. Ehq = DT/CP = 325000.106/ 307500.106 = 1,057. Doanh lợi của vốn đầu tư: DL=LN/(Vxd+Vtb).100% =17500.106/(11980,8.106 + 1015.106) = 1,35% Thời gian hoàn vốn, THV, (năm). THV = (Vxd + Vtb)/(LN + MKH) = 5(năm). Tóm lại: Qua việc tính toán kinh tế đã giúp em hiểu được những bước cơ bản của việc đầu tư cho một doanh nghiệp. Với đồ án thiết kế này hoàn toàn đáp ứng về mặt kinh tế với thời gian thu hồi vốn là 5 năm. Là một sinh viên kỹ thuật nên độ tin cậy của phép tính kinh tế chưa cao. Rất mong quý thầy, cô xem xét bỏ qua những sai sót. Em xin chân thành cám ơn. kết luận Qua gần bốn tháng sưu tầm tài liệu và nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu và các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành bản đồ án này với các nội dung sau: Phần tổng quan đã lựa chọn phương pháp và dây chuyền sản xuất Formalin cho năng suất 50.000(tấn/năm), phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta. Vẽ dây chuyền sản xuất và thiết bị phản ứng chính . Phần tính toán đã tính được cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt và tính được kích thước cơ bản của thiết bị phản ứng. Phần thiết kế đã chọn được địa điểm xây dựng được dây chuyền sản xuất Formalin, vẽ được tổng mặt bằng của nhà máy. Ngoài ra còn tính được phần an toàn lao động và phần tính toán kinh tế, tự động hoá của phân xưởng. Mặc dầu rất cố gắng tìm hiểu kỹ càng và hoàn thiện kiến thức về công nghệ sản xuất formalin. Nhưng trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, do hạn chế về nhiều mặt thời gian, tài liệu, số liệunên bản đồ án tốt nghiệp của em chỉ có thể dừng lại ở đây. Hy vọng là sẽ có một dịp nào đó có thể tiếp cận sâu hơn công nghệ sản xuất formalin, đặc biệt là có thể làm chủ được công nghệ này để góp phần phát triển nền công nghiệp nước ta. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo gs-ts. Đào Văn Tường và các thầy cô giáo trong bộ môn đã quan tâm giúp đỡ em hoàn thành tốt bản đồ án này. Hà Nội, ngày 5 tháng 6 năm 2006 Sinh viên thực hiện. Nguyễn thị Hằng TàI LIệU THAM KHảO [1]- Vũ Thế Chí. Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng formalin ở Việt Nam. Luận án PTS. viện hoá học công nghiệp. Hà Nội, 1995. [2]- Trần Công Khanh. Thiết bị phản ứng trong sản xuất các hợp chất hữu cơ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1986.Trang 48, 49. [3]- Giáo trình Kỹ thuật tổng hợp hữu cơ. Bộ môn tổng hợp hữu cơ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1976. [4]- Cơ sở Hoá học - Hữu cơ. Tập 2. Nhà xuất bản ĐH và TH chuyên nghiệp, 1980. Trang 131. [5]- Bộ môn Hoá lý. Sổ tay tóm tắt các đại lượng hoá lý. Khoa ĐH tại chức. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1972. [6]- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 1. Nhà xuất bản KHKT,1999. [7]- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 2. Nhà xuất bản KHKT,1999. [8]- Bộ môn Xây dựng công nghiệp. Nguyên lý thiết kế xây dựng nhà máy hoá chất. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1974. [9]- Bộ môn Hoá công. Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 1,2. Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 1999. [10]- Ullmann's Encyclopedia of industrial Chemistry, Vol A11, 1988.(619-647). [11]- Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16, 1988.(465-469). [12]- Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A18, 1988 (329-339).