Thiết kế phân xưởng sản xuất PVC công suất 1000 tấn/năm

g được chế tạo bằng thép CT3 bằng cách hàn dọc thân. Tra bảng 17.1 tại [12 – 486] ta có các thông số sau về vỏ bọc: Dt Dp D H h h1 a s S1 mm 2600 2800 220 2895 80 160 40 8 10 Dt: Đường kính trong nồi phản ứng. Dp: Đường kính trong của vỏ. H: Chiều cao phần vỏ. h: Khoảng cách từ vỏ tới bích. s: Chiều dày của vỏ thân hình trụ. S1: Chiều dày của vỏ ở đáy. 1.6.Chiều dầy lớp bảo ôn. Lớp bảo ôn có tác dụng làm giảm bớt sự truyền nhiệt ra ngoài môi trường từ bề mặt thiết bị phản ứng. Do vậy, nó có tác dụng làm giảm nhiệt mất mát ra ngoài và làm giảm lượng hơi nước cần thiết để đun nóng thiết bị. Ở đây, ta sử dụng bông thủy tinh làm lớp vỏ bảo ôn với thông số ρ = 200 kg/m3; λc = 0,125 W/m.độ [11 – 148] Trong đó: t1 : Nhiệt độ của chất tải nhiệt. : Nhiệt độ bề mặt lớp bảo ôn giáp với không khí. St : Chiều dày của tấm thép. Sbo : Chiều dày lớp bảo ôn. : Hệ số truyền nhiệt của thép. : Hệ số truyền nhiệt của lớp bảo ôn. Ta coi quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt ra môi trường là truyền nhiệt đẳng nhiệt và ổn định. Như vậy nhiệt tải riêng đến thành thiết bị (q1), nhiệt tải riêng do dẫn nhiệt qua thành (q3), và nhiệt tải riêng do bức xạ từ thành thiết bị vào không khí (q3) sẽ bằng nhau: q1 = q2 = q3 [13 – 214] Quốc Tuấn – Tạp chí Ta có: q1 = α1.Δt1 [13 – 214] Với α1 : Hệ số cấp nhiệt của hơi nước đun nóng (W/m2.độ). Δt1: Hiệu số giữa nhiệt độ của hơi nước và thành trong thiết bị (°C). Δt2: Chênh lệch nhiệt giữa thành trong và thành ngoài. Σr : Tổng nhiệt trở thành. Ta có: (W/m2) [13 – 212] Trong đó: rc: Nhiệt trở cặn. Sbo, St : Chiều dày lớp bảo ôn, lớp thép. Nhiệt tải riêng về phía không khí: Trong đó: αk: Hệ số cấp nhiệt về phía không khí. [10] Do Vậy chiều dày lớp bảo ôn: Chọn vật liệu bảo ôn là bông thuỷ tinh bên ngoài bọc lớp vải thuỷ tinh có: W/m.độ Hệ số dẫn nhiệt của thép làm vỏ áo CT3 là: λt = 50,2 W/m.độ Ở đây, ta dùng hơi nước bão hoà ở 2 at. Do đó = 119,6°C [11– 378] Nhiệt độ môi trường: t2 = 25 °C. Giả thiết nhiệt độ mặt ngoài của lớp bảo ôn là: °C Bề dày của vỏ áo: Tính α1 : Tra các thông số của hơi nước bão hoà: Khối lượng riêng: ρ = 1,107 kg/m3 [11 – 377] Hệ số dẫn nhiệt: λ = 2,59.10-2W/m.độ [11 – 133] Nhiệt dung riêng: Cp = 2,1.103 kJ/kg.độ [11 – 196] Độ nhớt: μ = 133.10-7 Ns/m2 [11 – 140] Khi đun nóng hơi nước chuyển động trong khoảng không gian giữa vỏ áo và thân thiết bị (thiết diện của khoảng không gian hình vành khăn) Chuẩn số Nu được xác định theo công thức Nu = 0,23 Re0,8Pr0,4(dtn/dnt)0,45 [14 – 223] dtn: đường kính trong của ống ngoài. dnt: đường kính ngoài của ống trong. dtn = 2,8 m; dnt = 2,616 m [14 – 35] : vận tốc hơi nước ( lấy = 25 m/s) Re = 3,512.105 [14 – 218] Thay số (W/m2.độ) Chiều dầy lớp bảo ôn 1.7.Mặt bích , bu lông , đệm Bích liền được chế tạo bằng thép CT3 có khối lượng riêng ρ = 7850 kg/m3 Từ đường kính ngoài nồi tra bảng số liệu tại [10 – 424] ta có bảng sau: Dt Kích thước nối Kiểu bích D Db D1 D0 Bu lông 1 db Z h mm cái mm 2600 2830 2760 2700 2616 M42 48 56 Trong đó: D: Đường kính ngoài của bích. Db: Đường kính đến tâm bulông. Do: Đường kính ngoài thiết bị. Dt: Đường kính trong thiết bị. Dl: Đường kính tính đến giữa mép gờ. M30: Đường kính bulông. Z: Số bulông. + Chọn đệm: Đệm được chọn theo bảng XIII.31 [10 – 433] dựa theo đường kính trong của thiết bị. Dy D1 D2 D3 D4 D5 h Mm 2600 2810 2654 2656 2630 2628 43 1.8. Chon tai treo Tai treo được chọn theo khối lượng của thiết bị chính do đó để chọn được tai treo ta cần phải tính được khối lượng của thiết bị chính. Tải trọng cực đại là tải trọng khi thử thuỷ lực (tải trọng khi đổ đầy nước). Gtbcmax = Gthân + Gđáy + Gnắp + Gbích + Gvỏ + Gbảo ôn + GH2O + Gkhác + Tính khối lượng thân thiết bị: Gthân = Vthân.ρthân = π.h.(Dn2 – Dt2).ρ = 3,14.2,6.( 2,6162 – 2,62 ).7700 = 751,66 kg + Tính khối lượng đáy và nắp.tra bang Gđáy + Gnắp = 2.340 = 680 kg + Tính khối lượng bích. Gbích = Vbích.ρbích Trong đó Vbích = h.π.(D2 – D02)/4 = 0,056.3,14.(2,8302 – 2,6162)/4 = 0,0437m3 ρbích = 7850 kg/m3 Do đó Gbích = 7850.0,0437 = 343 kg + Tính khối lượng nước thử: GH2O = Vtb.ρH2O = 19,1664.1000 =19166,4 kg + Tính khối lượng bông thuỷ tinh. Gbo = Vbo.ρbo = 21.0,057.200 = 239,4 kg + Tính khối lượng vỏ áo thiết bị. Gv = Vv.ρv = 38,458.0.006.7850 = 1811,4 kg Khối lượng mô tơ cánh khuấy, khối lượng bulông, khối lượng tai treo... lấy gần đúng là Gkhác = 300 kg Vậy khối lượng của toàn thiết bị phản ứng là: Gmax = 23291,86 kg = 228493,14 N Dùng 4 tai treo chế tạo bằng thép CT3 khi đó tải trọng trên mỗi tai treo:5,71233.104N Dựa vào bảng XIII – 36, [12 – 438] ta có các thông số về tai treo như sau: Tải trọng cho phép trên một tai treo .104N Bề mặt đỡ 10-4 m2 Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ 106N/m2 L B B1 H S l a d Khối lượng một tai treo, kg mm 6,0 451 1,33 230 200 205 350 12 100 25 34 13,2 2. Thiết bị phụ 2.1. Bơm 2.1.1. Bơm nước cất Dùng một bơm ly tâm để bơm nước cất từ bể chứa lên thùng lường dùng vào việc pha dung dịch chất ổn định huyền phù, dung dịch chất khơi mào và cho trực tiếp vào thiết bị phản ứng. Lượng nước cần bơm trong một mẻ là: 33,3095356 tấn = 33,3 m3 Thời gian bơm tiến hành trong 60 phút. Chiều cao hút của bơm: Hh = 0 m Chiều dài ống hút của bơm: Lh = 5 m Chiều cao ống đẩy: Hd = 16 m Áp suất ở đầu ống hút bằng áp suất đầu ống đẩy và bằng áp suất khí quyển, 1at. Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy, bằng 0,1 m. Ống được thiết kế gồm: 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90°. Ta có khối lượng riêng của nước và độ nhớt của nước lấy ở 250C là: ρ = 1000 kg μ = 0,76.10-3 Ns/m2 Lưu lượng chất lỏng chảy trong ống: Q = V/τ V – Thể tích cần bơm, m3 τ – Thời gian bơm, s Q = 33,3/60.60 =9,2526.10-3 m3/s Tốc độ chảy trong ống: ω = Q/S , m/s S – Thiết diện ống, m2 m/s Công suất của bơm được tính theo công thức: N = kW [11 – 17] Trong đó: V – Lưu lượng thể tích, m3/s ∆P – Áp suất do bơm tạo ra, N/m2 η – Hiệu suất bơm g – Gia tốc trọng trường, m/s2 Áp suất ∆P được tính theo công thức: ΔP = ∆Pw + ∆Pm + ∆Ptr + ∆Ph + ∆Pp N/m2 Trong đó: ∆Pw – Áp suất tạo ra vận tốc dòng chảy. ∆Pm – Áp suất để thắng trở lực ma sát. ∆Ptr – Áp suất để thắng trở lực cụ bộ. ∆Ph – Áp suất thắng chênh lệch chiều cao H. ∆Pp – Áp suất chênh lệch giữa đầu hút và đầu đẩy, trong trường hợp này ∆Pp = 0 + Tính ∆Pw: (N/m2) ρ – Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3 ω – Vận tốc của lưu thể, m/s ∆Pw = 1,1782.1000/2 = 693,842 N/m2 + Tính ∆Pm: ∆Pm = N/m2 λ – Hệ số ma sát l – Chiều dài ống, m d – Đường kính tương đương của ống, m Hệ số ma sát λ phụ thuộc vào chế độ chảy của chất lỏng và vào độ nhám của thành ống. muốn xác định chế độ chảy ta phải xác định chuẩn số Re: μ – Độ nhớt của chất lỏng, N.s/m2 > 10.104 do đó chế độ chảy của dòng thuộc khu vực 3 của khu vực chảy xoáy. Theo công thức Ixaep: (1/λ)1/2 = – 1,8.lg[6,8/Re + e] [11 – 68] Trong đó: e =(n/3,7.d)1,11 n = ε/r độ nhám tương đối r – bán kính đường ống, lấy bằng 0,05 m ε - chiều sâu rãnh, lấy bằng 0,1 mm Thay vào công thức trên ta có: (1/λ)1/2 = – 1,8.lg[6,8/ + (0,1/7,4.502)1,11] = 7,82 Suy ra λ = 0,0175 ∆Pm = (0,01635.21/0,1).(693,84) = 2382,676 N/m2 + Tính ∆Ptr: Trở lực cục bộ gồm có 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90°: ∆Ptr = ∑ξ.ω2.ρ/2 (N/m2) ∑ξ – Tổng trở lực cục bộ ∑ξ = ξkhuỷu + ξvan + ξvào + ξra Tra bảng : ξkhuỷu = 1,26 [15 – 70] ξvan = 4,5 [15 – 72] ξvào = 0,06 , ξra = 1 [15 – 69] ∑ξ = 1,26 .4 + 4,5.2 + 0,06 + 1 = 15,1 Do đó ∆Ptr = 15,1.693,84 = 10476,984 (N/m2) + Tính ∆Ph: ∆Ph = ρ.g.H = 1000.9,81.16 = 156960 N/m2 Vậy tổng trở lực mà bơm phải đạt được trên đường ống là: ∆P = 693,84 +2382,767 + 10470,984 + 156960 = 170513,59 N/m2 η – Hiệu suất chung của bơm ly tâm η = ηo.ηtl.ηck Tra bảng II – 32 [11 – 536] ηo – Hiệu suất thể tích của bơm, lấy ηo = 0,9 ηtl – Hiệu suất thuỷ lực của bơm, lấy ηtl = 0,85 ηck – Hiệu suất cơ khi của bơm, lấy ηck = 0,95 η = 0,9.0,95.0,85 = 0,727 Thay vào công thức tính công suất bơm ta được: N = Công suất động cơ điện: Ndc = N/ηtd.ηdc ηtd – Hiệu suất truyền động khớp nối, lấy bằng 1 ηdc – hiệu suất động cơ điện, lấy bằng 0,75 Ndc = 2,17/0,75 = 2,89 kW Thông thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán (lượng dự trữ dựa vào khả năng quá tải). Ndcc = β.Ndc β – Hệ số dự trữ công suất tra bảng II – 33 Ta có β = 1,17 [11 – 537] Ndcc = 1,17.2,89 =3,385 kW 2.1.2. Bơm vinyl clorua VC là chất dễ cháy nổ, do đó ta dùng một bơm pittông để bơm VC lên thùng lường và thêm một bơm dự trữ. Lượng VC cần bơm là lượng VC cần cho một mẻ sản xuất. MVC = 4891,066 kg Khối lượng riêng của VC lỏng ở – 12,96 °C là 969,2 kg/m3, độ nhớt là μ = 0,26.10-3 Ns/m2. Thể tích VC là: V = 4891,066/969,2 = 5,0465 m3 Chiều cao hút hh = 0 m Chiều cao đẩy hd = 16 m Chiều dài ống hút lh = 5m Áp suất cửa hút bằng áp suất cửa đẩy bằng 1at, Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy bằng 0,1 m, Thời gian bơm VC được tiến hành trong 20 phút, Lưu lượng chất lỏng trong ống Q = V/τ = 5,0465/60.20 = 0,004205 m3/s Tốc độ chảy trong ống ω = Q/S = 4.Q/π.d2 = 4. 0,004205 /3,14.0,12 = 0,563 m/s Tính áp suất toàn phần để khắc phục tất cả các trở lực trên đường ống. Tính tương tự như với bơm nước cất: ∆Pw = ω2.ρ/2 = 0,5632 .969,2/2 = 99,9 N/m2 ∆Pm = N/m2 = 483,15N/m2 ∆Ptr = ∑ξ.ω2.ρ/2, N/m2 = 2102 N/m2 ∆Ph = ρ.g.H = 152125,6 N/m2 Vậy tổng trở lực trên đường ống mà bơm cần phải thắng là: ∆P = 99,9 + 483,15 + 2102 + 152125,6 = 154810,56 N/m2 Công suất của bơm: N = , kW = 0,004205. 154810,56 /1000.0,727 = 0,895 kW Công suất của động cơ điện. Ndc = 0,895/0,75 =1,195 kW Thực tế chọn: Ndcc = 1,4 kW 2.1.3. Bơm nước làm mát Nước làm mát được bơm lên trên một thùng chứa cao 16m và từ đây nước sẽ chảy vào vỏ bọc để làm lạnh khi thiết bị phản ứng vượt quá nhiệt độ cho phép. Lượng nước làm mát cần thiết dùng trong một mẻ 3 nồi phản ứng được lấy từ phần tính cân bằng nhiệt của giai đoạn giữ nhiệt độ phản ứng ở 70 °C cho đến khi đạt độ trùng hợp yêu cầu. Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ. Lượng nước cần bơm: V = 45 m3 Thời gian bơm: t = 60 phút Lưu lượng nước của bơm: Q = V/t = 0,0125 m3/s Tốc độ chảy của nước trong đường ống đường kính d = 0,1 m là: ω = Q/S = 1,592 m/s + Tính toán tương tự như với bơm nước cất ta có: ∆P = 182160,3 N/m2 Nb = 3,13 kW Ndc = 4,18 kW Lấy hệ số dự trữ β = 1,5 Vậy Ndcc = 6,3 kW 2.1.4. Bơm nước rửa nhựa. Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ để bơm nước rửa nhựa. Lượng nước rửa nhựa được bơm theo mẻ lên một thiết bị chứa phía trên với độ cao h = 16 m với đường kính ống là 0,2 m. Lượng nước cần bơm: V = 25,9659 m3 Thời gian bơm là: t = 60 phút Lưu lượng nước: Q = V/t =7,2127.10-3 m3/s Tốc độ nước chảy trong đường ống đường kính d = 0,2 m: ω = Q/S =7,2127.10-3/3,14.0,22 = 0,574 m/s Tính toán tương tự như bơm nước cất ta có: ∆P = 159519,4 N/m2 N = 16,76.10-3.159519,4/1000.0,727 = 3,678 kW Ndc = 3,678/0,75 = 4,9 kW Ndcc = 4,9.1,3 = 6,4 kW 2.2 Thiết bị chứ 2.2.1Thùng chứa nước cất Thùng chứa có dung tích sao cho lượng chất cần chứa dùng được cho 5 mẻ. Lượng nước cất dùng cho một mẻ: Vmẻ = Vtrùng hợp + Vrửa nhựa = 33,3095356 tấn » 34 m3 Thể tích thùng chứa: V = 2.Vmẻ = 68 m3 Thùng chứa nước cất dạng hình trụ có chiều dài L = 6 m. Đường kính thùng chứa được tính theo công thức: D = m Quy chuẩn D = 3,8 m. 2.2.2Thùng chứa VC Lượng VC lỏng dùng cho một mẻ là Vmẻ = 4,891066/970 = 5,0423 m3 Thể tích thùng chứa là V = 6.Vmẻ = 6.5,0423 = 30,254 m3 Chiều dài thùng chứa chọn là L = 5 m Đường kính thùng chứa: D = m Quy chuẩn D = 2,8 m 2.2.3Thùng lường nuớc cất Thùng lường nước cất có dạng hình trụ. Lượng nước cất cần thiết mà thùng lường chứa là lượng nước cất dùng một mẻ. Vnước cất = 7,336599 m3 Thùng lường với hệ số làm đầy η = 0,7 do đó thể tích thùng lường là: Vlường = 7,336599/0,7 = 10,5 m3 Nếu chọn H = 2.D (chiều cao thiết bị gấp hai lần đường kính) Ta có Vlường = π.R2.H = π.D3/2 Suy ra D = (2.V/π )1/3 = ( 2.10,5/3,14)1/3 = 1,883 m Quy chuẩn D = 2 m H = 2.D = 2.2 = 4 m 2.2.4 Thùng lường VC Lượng VC cần cho một mẻ là VVC = 5,0423 m3 Thùng lường với hệ số làm đầy là η = 0,7, tính tương tự như với thùng lường nước cất ta có Vlường = VVC/0,7 = 7,2 m3 Dlường = 1,8 m H = 3,6 m 2.2.5 Thùng khuấy trộn Dùng một thùng khuấy trộn để tạo một dung dịch gồm các chất sau: chất ổn định huyền phù, chất khởi đầu, chất điều chỉnh pH. Hệ số làm đầy η = 0,7. Lượng nước dùng để tạo dung dịch chất khởi đầu và chất ổn định dùng trong một mẻ là Vn = 15/1000 = 0,015 m3. Lượng chất khởi đầu và chất ổn định chất điều chỉnh pH cần dùng trong một mẻ là: Vkd + Vod +VH3PO4 = 3,91285/973 + 7,722736/984 + 1,965426/1836 = 0,013 m3 Thể tích hỗn hợp vào một nồi trong một mẻ là: Vhh = 0,013 m3 Do đó: Vtb = Vhh/0,7 = 0,0186 m3 Dkt = 0,25 m Hkt = 0,5 m 2.2.6 Thùng xử lý kiềm Lượng hỗn hợp vào thiết bị xử lý kiềm trong 1 mẻ sản xuất 15051,724 kg. Thể tích nguyên liệu: V = 36,635,346/1400 + 15051,724/1164 = 39,62 m3 Dùng 2 thiết bị xử lý kiềm với năng suất làm việc của thiết bị là 20 m3/mẻ Lấy V = 20 m3 Tính tương tự như thiết bị chính có đầu tư D = 2,4 m; H = 4,8 m. Cánh khuấy Sử dụng loại cánh khuấy mái chèo có tốc độ quay 60 – 300 vòng/phút Cánh khuấy có cấu tạo dM = D/1,4 ¸ 1,7 b = 0,1 dM hM = (0,1 ¸ 0,3)dM [17] do đó dM = 1600 mm b = 0,1.1600 = 160 mm 2.2.7 Thùng chứa bột nhão PVC Lượng PVC huyền phù của một mẻ là: Vhp = (GPVC/ρPVC + GPOB/ρPOB + GPVA/ρPVA + GH3PO4/ρH3P04 + GH2O/ρH2O) = (4310,3448/1400 + 3,91285 /973 + 7,722736 /984 + 1,936862/1836 + 7336,599/1000) = 10,428m3 Hệ số điền đầy của thùng là η = 0,7 do đó thể tích thùng chứa là: Vtb = Vhp/0,7 = 10,428/0,7 = 14,89 m3 Đường kính thùng chứa là: Vtb =.π.Dtc3 /2 Suy ra Dtc = 2,117 m Quy chuẩn Dtc = 2,2 m, H = 4,4 m 2.3 Thiết bị rửa ly tâm Năng suất của thiết bị ly tâm: Vl = 3600.V/∑τ , m3/h [11 – 703] Trong đó: V – Lượng huyền phù vào trong thời gian τ, m3 ∑τ – Tổng thời gian (mở máy, hãm máy, lọc, tháo bã, rửa), s Thể tích hỗn hợp vào thiết bị trong một mẻ là: Vhh = 33309,5356/1000 + 4310,3448/1400 = 36 m3 Thời gian tiến hành ly tâm một mẻ: + Thời gian mở máy 5 phút + Thời gian hãm máy 5 phút + Thời giam lọc và rửa 90 phút + Thời gian tháo bã 30 phút + Tổng thời gian 120phút Số mẻ rửa được trong một ngày là: N = 24.60/120 = 12 mẻ Dùng hai thiết bị làm việc song song Thể tích hỗn hợp vào thiết bị rửa trong một mẻ là: V = Vhh /2= 18 m3 Thay số liệu vào công thức trên ta tính được: Vl = 3600.18/120.60 = 9 m3/h Ta chọn máy ly tâm theo tiêu chuẩn của Liên Xô [11 – 712]: Kí hiệu Đường kính trong của rôto, mm Dung tích, lít Tải trọng giới hạn, kg Số vòng quay, v/ph Yếu tố phân ly lớn nhất Công suất động cơ điện, kW Loại nằm ngang cạo bã tự động AГ-1800-3 1800 850 1000 720 520 55 2.4 Thiết bị sấy Để sấy nhựa sử dụng một máy sấy tầng sôi nhiều bậc dạng hình trụ, tác nhân sấy là không khí nóng nhiệt độ 115 °C để điều chỉnh nhiệt độ ở mỗi tầng cho thích hợp ta sử dụng thiết bị gia nhiệt thêm dạng ruột gà, sao cho nhiệt độ trong các tầng sôi 35 – 65 °C. Máy sấy tầng sôi nhiều bậc có ưu điểm là có thể điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy ở các bậc, nên rất thích hợp với các vật liệu dễ bị phân huỷ do nhiệt. + Tính cân bằng vật liệu của máy sấy. Lượng ẩm W bay hơi trong quá trình sấy được tính theo công thức: W = G1.(W1 – W2)/(100 – W2) [15 – 187] Trong đó: W - lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, kg G1 - lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy, kg W1, W2 - độ ẩm ban đầu và độ ẩm ban cuối của vật liệu,% Lượng PVC trước khi vào thiết bị sấy tầng sôi có độ ẩm W1 = 20%. Lượng PVC ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm W2 = 0,3%. Lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy G1 = 4310,3448/0,8 = 5387,93 kg Thay vào công thức trên ta có: W =5387,93.(20 – 0,3)/(100 – 0,3) = 1064,61 kg Lượng không khí khô tiêu tốn chung. L = W/(x2 – x0) [15 – 187] Trong đó L – Lượng không khí khô tiêu tốn chung, kg x0, x2 – Hàm ẩm không khí vào và sau khi ra khỏi thiết bị sấy, kg ẩm/kg KKK + Chọn các thông số trạng thái của khí sấy: Nhiệt độ của không khí trước khi vào caloriphe t0 = 23,40C, Tra bảng VII – 1 [12 – 97] được φ0 = 83% Dựa vào đồ thị I – x ta tìm được x0 = 0,0143 + Chọn các thông số trạng thái của không khí khi vào buồng sấy. Nhiệt độ không khí khi vào buồng sấy t1 = 1150C + Chọn các thông số trạng thái của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy Nhiệt độ không khí khi ra khỏi thiết bị sấy t2 = 450C Dựa vào đồ thị I – x ta tìm các thông số của không khí trong trạng thái này như sau: Từ x0 kẻ đường thẳng vuông góc với trục x đường này cắt đường t1 = 1500C, từ giao điểm này kẻ theo I1 = const cắt đường t2 = 450C từ giao điềm này hạ đương thẳng vuông góc với trục x ta xác định được x2 = 0,0567, φ2 = 90%. Thay các số liệu đã tìm được vào phương trình tính L ta được: L = W/(x2 – x0) = 1064,61/(0,0567 – 0,0143) = 25108,726 (kg) Lưu lượng khí trong máy sấy là: Qv = L/τ.ρkk Trong đó: τ – Thời gian khí đi trong máy sấy, 24 h ρ – Khối lượng riêng của không khí khô ở nhiệt độ t = 23,4 °C, ρ = 1,189 kg/m3 [11 – 16] Thay số vào ta được: Qv = 25108,726 /1,189.24 = 879,89 m3/h = 0,2444 m3/s + Tính đường kính ống sấy: D = 1,13. Trong đó: Vk – tốc độ động lực sấy, m/s (Vk = 20 m/s). Do đó D = 1,13.m + Tính chiều dài ống sấy: L = 4V0/π.D2 V0 = W/gw W – Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, gw – Cường độ bốc hơi thể tích, 36 kg/m3.h Suy ra L = 4.29,57/3,14.0,1252 = 2411 mm = 2,4 m 2.5 Sàng Lượng PVC phải sàng trong mẻ là 4310,3448 thời gian sàng là 1 giờ. Năng suất sàng phải đạt: QG =G/τ = 4310,3448/1 = 4310,3448 kg/h hay QV = QG/ρ = 4310,3448/1400 = 3,0788 m3/h có QV = F.q.K1.K2.K3.K4 [17] Trong đó: F: Diện tích làm việc cảu sàng, m2 q: Khả năng vật liệu lọt qua 1 m2 sàng trong 1 giờ với sàng No. 14 thì q = 0,5 K1: Hệ số chú ý hàm lượng phần trăm trọng lượng dưới sàng trong vật liệu ban đầu, K1 = 1,5 K2: Hệ số chú ý đến độ ẩm vật liệu, với vật liệu khô K = 1 K3: Hệ số chú ý đến phương pháp sàng, với vật liệu khô K3 = 1 K4: Hệ số chú ý đến hình dạng hạt, K4 = 0,8 Vậy: m2 Lấy chiều rộng sàng 2 m; chiều dài sàng 3 m. Chọn sàng lọc: No. 14 Góc nghiêng của khung: 2 – 4 độ; Số dao động trong 1 phút: 450 lần Năng suất: 4 m3/h Công suất động cơ: 6 kW 3. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 3.1. CÁC GIẢ THIẾT BAN ĐẦU Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khí quyển: p = 1at, t = 200C thì nhiệt độ sôi của VC tS = - 13,80C. Khi trùng hợp VC phải ở trạng thái lỏng Nhiệt độ của nước đưa vào nồi: = 200C Hệ gồm 2 cấu tử là VC và nước Nhiệt độ của VC đưa vào nồi: tvc = - 200C. 3.1.1. Tính lượng nhiệt cấp vào để tăng nhiệt đến nhiệt độ trùng hợp Qc = Trong đó: : khối lượng riêng của huyền phù VR: thể tích chứa của thiết bị Chh: nhiệt dung riêng của huyền phù tth: nhiệt độ trùng hợp tđ: nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp - Xác định nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp Giả thiết nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp: tđ = 130C, nhiệt độ trung bình của VC. Nhiệt độ trung bình của nước Theo [6] ta tra được nhiệt dung riêng trung bình của nước. = 4,174 (kJ/kg độ). Nhiệt dung riêng trung bình của VC Cvc = 1,438 (kJ/kg độ) Ta có phương tình cân bằng nhiệt Qvc = mvc. Cvc (t0 - tvc) Ta có nhiệt lượng mà VC nhận vào sẽ bằng lượng nhiệt của nước toả ra. Qvc = = Ta nhận thấy: tđ » t0. Vậy nhiệt độ đầu của hỗn hợp ta chọn là: tđ = 130C. Ta có nhiệt độ trùng hợp 400C. Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp ttb = * Khối lượng riêng của hỗn hợp. VC: H2O: Ta có: xvc: nồng độ phần khối lượng của VC : nồng độ phần khối lượng của nước : khối lượng riêng của VC : khối lượng riêng của H2O. Theo bài Þ Þ * Nhiệt dung riêng Theo công thức Ta có Trong đó: xvc: Nồng độ phần khối lượng của VC xvc = 0,4 Cvc: nhiệt dung riêng của VC Cvc = 1,983 : nhiệt dung riêng của nước = 4,174 (kJ/kg độ) : khối lượng riêng của VC : khối lượng riêng của nước = = 3,2 (kg/kg độ) Vậy Qc = = 933,12.12,3918.3,2.(40 - 13) = 999046,34 = 9,9904634.105 (KJ) 3.1.2. Tính lưu lượng nước cần đun nóng Thiết bị trùng hợp ở đây là thiết bị 2 vỏ, chất tải nhiệt được chọn là hơi nước bão hoà và đi ở phần không gian giữa 2 vỏ. - Chọn điều kiện sôi của nước ở điều kiện thường t = tra = 1000C. - Nhiệt độ vào của hơi nước đun nóng tv = 1380C - Thời gian đun nóng t = 1(h) Suy ra lượng nhiệt cấp để đun nóng là (KJ) Lượng nhiệt mà nước đun nóng cấp cho hỗn hợp chính bằng lượng nhiệt hỗn hợp nhận vào Lượng nhiệt hỗn hợp nhận vào Qn = Þ Qt = Qn Þ Qt = ® Nhiệt độ trung bình của hơi nước Ứng với nhiệt độ này tra bảng [1.5] của [6] ta có Khối lượng riêng của nước: 943,4 (kg/m3) Nhiệt dung riêng của nước: = 1,014 (Kcal/kg độ) = 4,245 (KJ/kg độ) Þ Qt = Qt = Qn = 6,56 (m3/h) Vậy lưu lượng nước cần đun nóng là: V = 6,56 (m3/h) a. Diện tích bề mặt truyền nhiệt cho giai đoạn 1. Ta có phương trình truyền nhiệt Trong đó: Dttb: hiệu nhiệt độ trung bình của hỗn hợp F: diện tích bề mặt truyền nhiệt K: hệ số truyền nhiệt (W/m2 độ). Trong đó a1: hệ số cấp nhiệt từ nước đến thành thiết bị a2: hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến môi trường khuấy d: chiều dày thành thiết bị l: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm thiết bị + Tính a1: theo công thức (4-54) Trong đó: Cs, f: các hệ số. HT: Chiều cao phần trụ vỏ bọc. lN: hệ số dẫn nhiệt của nước pr: chuẩn số Prandk Gt: chuẩn số Grashoff Ta có chiều cao phần ngập hỗn hợp phản ứng. Hhh = 3,26 (m) Chọn Ht = 3,4 (m) Tra bảng (1.29) của [6] ta có hệ số dẫn nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ 1190C. lN = 59,0.10-2 ((Kcal/kg độ) = 68,5 (W/mđộ) Với nhiệt độ t = 1190C tra bảng (I - 249) của [6] ta có Pr = 1,47 Theo công thức Gr = Trong đó: G: gia tốc trọng trường (m/s) bN: hệ số giãn nở nhiệt thể tích của nước Tra bảng (I - 249) của [6] ta có bN = 38,64.10-4 (độ-1) tt: nhiệt độ thành thiết bị chọn tt = 1000C. tNtb = 1140C. VN: độ nhớt động học của nước Ta có: VN = 0,252.10-6 (m/s2) Þ Gr = g. = = 0,9898. 1012 Þ Gr. Pr = 0,9898 . 1012 . 1,47 = 1,4551.1012 > 2.107 Tra bảng (4.3) ta có Cs = 0,135 f = 0,33 Þ = 0,135. 68,5. 10-2 (1,4551.1012)0,33. 3,4-1 = 280,7 (W/m2K) + Tính a2: Xác định giá trị a2 theo công thức: Trong đó: a2 = 0,2037. a3 = 0,93. a1: hệ số được tính theo công thức a1 = C: nhiệt dung riêng C = 3,34.103(KJ/Kg độ) l: hệ số dẫn nhiệt của huyền phù l = 0,509 Vậy a1 = : khối lượng riêng của nước. = 943,4 (kg/m3) h: độ nhớt động học Trong đó: x: nồng đô pha phân tán tính bằng phần thể tích h0: độ nhớt của môi trường 0,4688.10-3 (NS/m2) hp: độ nhớt của pha phân tán hp = hvc = 2,64.10-6 (NS/m2) = = 2,1.10-3 (Ns/m2+)) 2) Þ a2 = 0,2037. a1. = 0,2037. 9,31. = 2813,62 Þ a3 = 0,93. a1. = 0,93. 9,31. = 447,70 N: Công suất khuấy trộn D: Đường kính trong của thiết bị D = 2,2 (m) Þ (da lam ) = 2813,62. (13,36)0,29 0,29. (2,2)-0,71 + 447,70.(13,36)0,18. (2,2)0,82 = 5469,75 (W/m2K) Vậy: = 506.93 (W/m2K) = 1454,87 (KJ/m2 0K) Hiệu nhiệt độ trung bình của hỗn hợp: tth = 450C Nhiệt độ vào của nước tv = 1380C. Nhiệt độ ra của nước tr = 1000C. Hiệu số nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của môi trường khuấy và chất mang nhiệt. Þ 138 - 40 = 980C. 100 - 40 = 600C. Vậy F1 = 2,8886 (m2) Þ Qtđ1 = K. F. Dttb =1454,87.2,8886. 79 =3,32.105 (KJ) b. Diện tích bề mặt truyền nhiệt cho giai đoạn 2. Vì phản ứng chia làm 2 giai đoạn nên ở mỗi giai đoạn sẽ có chế độ truyền nhiệt khác nhau nhưng nếu diện tích bề mặt truyền nhiệt ở mỗi giai đoạn mà khác nhau thì kết cấu thiết bị cực kỳ phức tạp do đó chọn cả 2 giai đoạn diện tích bề mặt truyền nhiệt không thay đổi, mà chỉ thay đổi các thông số vật lý. K2 = a1: hệ số cấp nhiệt từ môi trường khuấy đến thành thiết bị a1 = 595 (W/m2K) a2: hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến nước làm mát Nhiệt độ trung bình của nước làm mát: t = 39,050C Nên = 992,5 (kg/m3) CN = 4,18 (KJ/Kg độ) Theo bảng (I. 299) của [6] ta được Pr = 4,31 Hệ số giãn nở thể tích: (độ-1) Độ nhớt động học: V = 0,659.10-6 (m/s22 2) Hệ số dẫn nhiệt l = 68,5. 10-2 (W/m độ) Ta có: Trong đó: Gr = g tT = Þ Gr = 9,81.33. 3,87.10-4(39,525 - 39,05). (0,65.10-6)-2 = 2,12.1012 Þ Gr. Pr = 2,12.1012. 4,31 = 9,10.1012 > 2.107 Chọn Cs = 0,135 f = 0,33 Þ = 218,98 (W/m2K) Þ K = = 156,4 (W/m2K) 3.2. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO TỪNG GIAI ĐOẠN 3.2.1. Giai đoạn 1. Khi độ chuyển hoá U £ 0,72 Với hệ chỉ gồm một phản ứng hoá học ta có phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị khuấy lý tưởng làm việc gián đoạn Trong đó: Q = Qtd: lượng nhiệt trao đổi (KJ/m3h) m: hệ số phản ứng m = 1 ri: vận tốc phản ứng (Kmol/m3h) DHR: nhiệt toả ra trong khi phản ứng DHR = -43,125.103 (KJ/Kmol) Ta có ở giai đoạn 1 Trong đó: : nồng độ ban đầu của cấu tử VC : số mol phân tử của VC ban đầu mvc: khối lượng VC đưa vào mvc = 4891,066 (kg) V = Vr: thể tích của hỗn hợp phản ứng V = 12,3918 m3 Þ (Kmol/m3h) Vvc: hệ số tỉ lượng của phân tử VC Vvc = 1 Þ 6,32. 0,18 = 1,138 (K mol) Vậy = 1,138. 43,125.103 = 49.103 (KJ/m3h) 3.2.2. Giai đoạn 2 Khi 0,72 £ U £ 0,9 Ta có lượng nhiệt trao đổi ở giai đoạn này QTĐ2 = Kdm. Cvc (-DHR) = Kdm. Cvc Trong đó: Cvc: nồng độ của cấu tử VC ở thời điểm độ chuyển hoá Uvc = 0,72 Cvc = : nồng độ của cấu tử VC ở thời điểm ban đầu = 6,32 (Kmol/m3) Þ Cvc = = 6,32. (Kmol/m3) Kdm = 6,6.10-4 (phút-1) QGĐ2 = 6,6. 10-4 . 1,771 (1 - 0,9). (43,125.103) = 5,040 (KJ/m3 phút) = 302,4 (KJ/m3h) Vậy lượng nhiệt trao đổi ứng với toàn bộ thể tích là - Giai đoạn 1: QTĐ = QGĐ1. Vr = 49,1.103. 117,20 = 5,754.106 (KJ/h) - Giai đoạn 2: QTĐ = QGĐ2. Vr = 302,4. 117,20 = 35,446.103 (KJ/h) 3.3. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC LÀM MÁT 3.3.1. Giai đoạn 1. Chọn nhiệt độ của nước để làm mát là tv = 200C Nhiệt độ nước lấy ra sau khi làm mát tr = 300C Theo phương tình cân bàng nhiệt lượng lượng nhiệt lấy đi bằng nhiệt lượng trao đổi: QL = QTĐ1 QL = Trong đó: VL: lưu lượng nước làm mát DtL = tr - tv = 30 - 20 = 100C Ứng với nhiệt độ này tra bảng (I.5) của [6] ta có khối lượng riêng của nước là: (kg/m3) theo bảng (I.197) của [6] ta có nhiệt dung riêng CPL = 4,18 (Kj/Kg độ) Ta có QL = QTĐ1 nên Þ QTĐ1 = rN. VL. CPL. Dt Þ VL = (m3/h) Vậy lượng nước làm mát ở giai đoạn 1 là VL = 138,05 (m3/h) 3.3.2. Giai đoạn 2. Chọn nhiệt độ của nước để làm mát là tv = 390C Nhiệt độ nước lấy ra sau khi làm mát tr = 39,50C Ta có phương tình cân bằng nhiệt lượng: QL = QTĐ2 Þ QTĐ2 = Þ VL = trong đó DtL == tr - tv = 39,5 - 39 = 0,50C Nhiệt độ này tra bảng (I.5) và (I.147) của [6] ta có: (kg/m3) CPL = 4,18 (Kj/Kg độ) Þ VR = (m3/h) Vậy lượng nước làm mát ở giai đoạn 2 là VL = 17,08 (m3/h) PHẦN IV: AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG 1. MỤC ĐÍCH Trong lao động sản xuất con người là vốn quý nhất cho nên việc đảm bảo tính mạng và sức khỏe cho người lao động phải đặt lên hàng đầu. 2. CÔNG TÁC ĐẢM BẢO AN TOÀN LAO ĐỘNG 2.1. Công tác giáo dục tư tưởng Công tác bảo hộ lao động mang tính chất quần chúng vì vậy công tác này phần lớn phải do công nhân lao động phải tự giác thực hiện. Phải thường xuyên giáo dục để mọi người thực hiện đúng nội quy của nhà máy về công tác bảo hộ lao động, đồng thời thường xuyên kiểm tra thực hiện quy định, an toàn khi thao tác, kịp thời giải quyết các sự cố khi xảy ra. 2.2. Trang bị phòng hộ lao động. Phải đầy đủ các trang thiết bị về an toàn lao động như quần áo, giầy, mũ, găng tay, khẩu trang, để ngăn ngừa xảy ra các tai nạn lao động và các bệnh nghề nghiệp. 2.3. Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn Thực hiện nghiêm chỉnh chế độ bảo dưỡng máy móc đúng định kỳ Trang thiết bị đầy đủ, các công cụ sản xuất đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Các dụng cụ thiết bị điện phải che chắn đúng kỹ thuật, đảm bảo an toàn. Các hệ thống chuyển động phải được che chắn Kiểm tra thường xuyên vật liệu trước khi đưa vào sản xuất Thường xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm Tuyệt đối tuân theo các yêu cầu công nghệ Sử dụng các hóa chất dễ cháy nổ gây bỏng phải tuyệt đối cẩn thận 2.4. Công tác vệ sinh Cần làm tốt vệ sinh lao động để tránh những bệnh nghề nghiệp a. Hệ thống thông gió Trong quá trình vận hành máy móc có quá trình gia nhiệt, phát sinh nhiệt và có các khí độc hại do đó phải có biện pháp thông gió cho từng công đoạn, ngoài thông gió tự nhiên cần bố trí hệ thống hút gió. b. Hệ thống chiếu sáng Cần đảm bảo yếu tố sáng tự nhiên và nhân tạo để tạo điều kiện cho công nhân làm việc được thoải mái và năng suất cao chính xác. Nhận xét. Để nâng cao năng suất lao động đem lại hiệu quả kinh tế cho xã hội cần phải chăm lo đến cuộc sống sức khỏe và nhu cầu của người lao động. Điều kiện làm việc thoải mái sức khỏe đảm bảo sẽ giúp cho mọi người hăng hái trong lao động sản xuất. PHẦN V ĐIỆN NƯỚC 1.Điện Điện trong phân xưởng được dùng vào hai mục đích chính: - Dùng cho sản xuất. - Dùng cho chiếu sáng 1. Tính điện chiếu sáng: Phân xưởng làm việc được thiết kế để tận dụng tốt ánh sáng tự nhiên ban ngày, ánh sáng tự nhiên nhận được từ mặt trời có ảnh hưởng tốt đến sinh lý con người và đồng thời có tác dụng tiết kiệm điện năng. Trong xây dựng công nghiệp thường chú trọng đến ánh sáng tự nhiên được tận dụng bằng các cửa sổ. Khi dùng đèn chiếu sáng cho phân xưởng, trong phân xưởng không có chất dễ cháy nên bộ phận sản xuất cũng như các bộ phận khác chỉ dùng đèn chiếu sáng bình thường. a, Đèn cho khu vực sản xuất được tính theo công thức: [20] Hình thức chiếu sáng: chiếu sáng trực tiếp. Đèn chiếu sáng là loại đèn dây tóc có công suất 1000W điện thế 220V. F – Quang thông mỗi bóng F = 1050 lumen. hc – Chiều cao treo đèn trung bình hc = 4 m, E – Độ chiếu sáng cần thiết E = 30, η – Hệ số lợi dụng quang thông, η = 0,38. Chỉ số hình phòng Trong đó: Sp: Diện tích phân xưởng. Cp: Chu vi phân xưởng. Ta có: Hệ số phản xạ của trần: ρ = 70 Hệ số phản xạ của tường: ρ = 50 Hệ số dự trữ của phân xưởng có bụi: K = 1,3 Hệ số độ chiếu sáng cần thiết, chiếu sáng đều: z = 1,2 Diện tích cần chiếu sáng: s - Tính diện tích nơi chiếu sáng tầng 1: Diện tích chung: 30.12 = 360 m2 Diện tích cầu thang: 36 m2 Diện tích kho: 36 m2 Diện tích phòng: 36 m2 Diện tích sản xuất tầng 1: 360 – 3.36 = 252 m2 - Tính diện tích nơi chiếu sáng tầng 2: Diện tích chung: 30.12 = 320 m2 Diện tích cầu thang: 36 m2 Diện tích phòng: 36 m2 Diện tích sản xuất tầng 2: 360 – 2.36 = 288 m2 - Diện tích sản xuất dàn phụ: 4.18 = 72 m2 Từ đó ta tính số đèn cần thiết: Số đèn nơi sản xuất tầng 1: cái (Diện tích chiếu sáng lấy bằng 80% diện tích phần còn lại) - Số đèn nơi sản xuất tầng 2: cái - Số đèn nơi sản xuất dàn phụ: cái Vậy số đèn cần dùng cho khu vực sản xuất: Bộ phận Số bóng đèn (cái) Công suất 1 đèn (W) Nơi sản xuất tầng 1 24 1000 Nơi sản xuất tầng 2 27 1000 Nơi sản xuất dàn phụ 7 1000 b, Tính đèn cho các bộ phận khác: Bộ phận Số bóng đèn (cái) Công suất 1 đèn (W) Kho 2 75 Cầu thang 4 75 Phòng thí nghiệm 2 100 Phòng quản đốc 2 75 Phòng vệ sinh 4 75 Đèn bảo vệ 14 100 c, Tính điện năng chiếu sáng: Trong đó: ni: Số bóng đèn loại i, pi: Công suất bóng đèn loại i, ti: Thời gian chiếu sáng (12 giờ/ngày). Thời gian chiếu sáng trong 1 năm: 290.12 = 3480 giờ - Đèn sản xuất tầng 1: kWh - Đèn sản xuất tầng 2: kWh - Đèn sản xuất tầng dàn phụ: kWh - Đèn các bộ phận khác: kWh Vậy tổng điện năng cho chiếu sáng trong 1 năm là: SW = 8352 + 9396 + 2436 + 8700 = 28884 kWh 2. Tính điện năng tiêu tốn cho sản xuất: Lượng điện được tính theo công thức: Trong đó: K1: Hệ số phụ tải (cosφ = 0,75) K2: Hệ số tổn thất trên đường dây, K2 = 1,05 ni: Công suất động cơ điện thứ i, ti: Thời gian sử dụng trong 1 năm, h. Bảng điện năng tiêu tốn cho sản xuất: Tên thiết bị Số lượng K1 K2 Thời gian sử dụng, h Công suất, kW Tiêu thụ, kWh 1 ngày 1 năm Mô tơ trùng hợp Mô tơ khuấy trộn Mô tơ xử lý nước Bơm nước cất Bơm VC Bơm nước lạnh Bơm dd NaOH Bơm nước rửa Máy ly tâm Quạt Vít tải Calorife Sàng 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,17 0,27 0,17 0,17 0,17 0,7 0,8 0,7 0,9 0,7 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 18 0,4 12 1,75 0,17 18 1,5 3,0 18 18 18 15 15 5130 114 3420 498,7 45,6 5130 427,5 855 5130 5130 5130 4275 4275 17,8 4,74 1,82 8,5 7,5 4,5 4,5 20,5 25 1,7 1,5 29 2,7 67115,8 397,165 4575 756,7 97 4120,7 343,3 3128,6 94263,75 7325,64 5655,83 117156,38 8483,7 Tổng: 320638,3 kWh Điện dùng cho phòng hoá nghiệm Mô tơ hơi độc: 0,8 kW Quạt hơi độc: 0,2 kW Bếp điện: 2 kW Lò nung: 1,8 kW Tủ sấy: 1,2 kW Các thiết bị khác: 0,5 kW Tổng : 6,5 kW Thời gian sử dụng trong một ngày là 8 giờ và một năm là: 15080 kWh Vậy tổng lượng điện năng cần dùng trong một năm là: W = Wchiếu sáng + Wsản xuất + Whóa nghiệm = 349528,8 kWh 2.Nước Nước dùng cho sản xuất: đã được tính ở phần cân băng vật chất và cân bằng nhiệt lượng. Trong một ngày đêm lượng nước cần dùng như sau: Lượng nước trùng hợp: 3160,053kg Lượng nước xử lý kiềm: 4307,476kg Lượng nước rửa nhựa: 16575kg Tổng nước cất: 24042,526kg Lượng nước làm mát: 5588,25 kg Nước dùng cho sinh hoạt: Tổng số cán bộ và công nhân viên của phân xưởng là: 64 người Theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp mỗi người 1 ngày cần 75 lít nước Lượng nước dùng cho sinh hoạt là: 64.75 = 4800 kg Vậy tổng lượng nước cần dùng cho một ngày đêm là: G = Gsx + Gsh =24042,526+ 5588,25 + 4800 = 10610,77 kg Nhu cầu nước cho một năm sản xuất là: V = 106.290 = 30740 m3 PHẦN VI: THIẾT KẾ XÂY DỰNG 1. Chọn địa điểm xây dựng 1.1. Yêu cầu chung a. Địa điểm phải phù hợp quy hoạch của nhà máy để đảm bảo sự phát triển của nhà máy tạo điều kiện sản xuất với các phân xưởng khác. b. Yêu cầu nơi cung cấp năng lượng để quá trình sản xuất được thuận tiện kinh tế. c. Gần nơi cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm tránh được vận chuyển xa tạo điều kiện cho sản xuất được thuận lợi, giảm bớt chi phí chuyên chở góp phần hạ giá thành sản phẩm để cạnh tranh. d. Việc thoát nước được dễ dàng, không ảnh hưởng đến nguồn nước sạch của các khu dân cư xung quanh. e. Đảm bảo gần đường giao thông chính để việc vận tải chuyên chở thuận tiện đảm bảo sự hoạt động của phân xưởng. f. Đảm bảo nguồn nhân lực trong sản xuất 2. Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng 2.1. Địa hình. Khu đất phải có kích thứơc và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Khu đất được lựa chọn phải đáp ứng những nhu cầu sau: Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt trong mùa mưa. Khu đất phải tương đối bằng phẳng để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng 2.2. Địa chất - Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định. - Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 - 2,5 kg/cm2. Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong… để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình nhất là các hạng mục công tình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn. 2.3. Các yêu cầu về môi trường và vệ sinh công nghiệp Khi địa điểm xây dựng nhà máy được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Địa điểm xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu quy định về bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp. Khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp tuyệt đối không được xây dựng các công tình công cộng hoặc công viên, phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên. Vị trí xây dựng nhà máy thường cuối hướng gió chủ đạo. 3. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 3.1. Vùng trước nhà máy Nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, nhà phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào gara ô tô, nhà gửi xe đạp. Diện tích vùng này có thể chiếm từ 4 đến 20% diện tích toàn nhà máy. 3.2. Vùng sản xuất Nơi bố trí các nhà và dây chuyền sản xuất chính của nhà máy như các xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ… tuỳ theo đặc điểm sản xuất của nhà máy và quy mô diện tích của nhà máy mà khu này có thể chiếm từ 22¸25% diện tích của nhà máy. Đây là vùng quan trọng nhất của nhà máy nên khi bố trí cần lưu ý đến một số điểm như: - Khu đất được ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất cũng như về hướng. - Phải bố trí gần phía cổng hoặc trục giao thông chính của nhà máy. 3.3. Các công trình phụ Nơi đặt các nhà và công trình cung cấp điện, nước, xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác. Tuỳ theo mức độ của công nghệ yêu cầu vùng ngày có diện tích bằng 14 ¸ 28% diện tích nhà máy. 3.4. Vùng kho tàng phục vụ giao thông 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 vùng này thường chiếm từ 23 ¸ 37% diện tích toàn nhà máy. Khi bố trí cần chú ý sao cho thuận lợi cho việc đi lại, xuất, nhập nguyên liệu và sản phẩm. Đồng thời hệ thống kho tàng gắn liền với các bộ phận sản xuất. Bảng: Các hạng mục công trình của nhà máy. TT Tên các hạng mục công trình Số lượng Dài x rộng Diện tích Nhà hành chính 1 30 x 12 360 Nhà ăn 1 18 x 6 108 Nhà để xe 1 18 x 12 216 Phòng gửi đồ 1 6 x 6 36 Kho chứa nguyên liệu 1 24 x 12 228 Nhà sản xuất chính 1 36 x 18 648 Kho chứa sản phẩm 1 18 x 12 216 Trạm xử lý nước thải 1 12 x 6 72 Trạm cung cấp nước 1 12 x 6 72 Trạm điện 1 6x6 36 Phòng bảo vệ 2 4x4 32 Tổng diện tích 2024 Diện tích tổng mặt bằng nhà máy 5040 (m2) Hệ số xây dựng Hệ số sử dụng = 67% PHẦN VII KINH TẾ 1.Giơí thiệu chung về dự án đầu tư . Sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế trong nhưng năm gần đây kéo theo sự phát triển của các nghành công nghiệp nói chung cũng như nghành công nghiệp vật liệu nói riêng. Nhu cầu về nhựa nguyên liệu của việt năm rất lớn, hầu hết phải nhập từ nước ngoài . Trong đó lượng nhựa PVC trong nước sản xuất chưa đáp ưng đủ nhu cầu .(phải nhập khẩu 90%) cho lên dự án xây dựng một nhà máy sản xuất nhựa PVC công suất 1000 tấn / năm tại khu công nghiệp ĐẠI AN HẢI DƯƠNG là rất cần thiết để cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy khu vưc phía bắc . Dự tính giá bán trên thị trường này là 29 nghìn VNĐ/ kg. Khi máy đi vào hoạt động thì giải quyết việc làm cho lao đông ở Hải Dương đồng thời góp phần phát triển công nghiệp và xã hội ở đây. 2. Xác lập tổng vốn đầu tư và nguồn vốn tài trợ. 2.1 Vốn cố định. a. Chi phí mua máy móc thiết bị. STT Tên thiết bị Đặc điểm Số lượng Đơn giá (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Thiết bị trùng hợp Bơm ly tâm Bơm ly tâm Bơm ly tâm Bơm pitông Quạt Môtơ Thùng khuấy Thùng lường VC Thùng lường nước Thùng pha NaOH Máy ly tâm Cánh khuấy Calorife Thiết bị sấy tầng sôi Xyclôn Sàng Môtơ Bơm chân không Lọc không khí Cân bàn Thùng chứa PVC Thiết bị xử lý Ф2400 4Hπ AP - 60 AP - 100 Фr.2 Ф700 Ф700 Ф700 Ф700 AГ-1800-3 UKK5 No.14 17,87 kW 25 kW 1 2 2 2 2 3 6 1 1 1 1 1 2 3 1 1 1 3 2 1 1 1 1 14,2.106 5. 106 4.106 10.106 25.106 8.106 1,2.106 4,5.106 3,5. 106 5,8. 106 15,4. 106 5. 106 1,5. 106 2. 106 1,5. 106 4. 106 6. 106 7,5. 106 2,5. 106 4. 106 1. 106 1,5. 106 1,5. 106 14,2. 106 10. 106 8. 106 20. 106 50. 106 249. 106 7,2. 106 4,5 106 3,5. 106 5,8. 106 15,4. 106 5. 106 3. 106 6. 106 1,5. 106 4. 106 6. 106 22,5. 106 2,5. 106 4. 106 1. 106 5,6. 106 1,5. 106 Tổng 219,6. 106 + Chi phí lắp đặt bằng 20% chi phí mua thiết bị. 219,6.0,2 = 43,92.106 (đồng) + Chi phí vận chuyển bằng 10% chi phí mua thiết bị. 219,6.0,1 = 21,96.106 (đồng) + Chi phí cho hệ thống ồng dẫn, dụng cụ đo lường 20% chi phí mua thiết bị: 219,6.0,2 = 43,92.106 (đồng) Tổng chi phí lắp đặt, vận chuyển, hệ thống ống dẫn =109,8.106 (đồng) Vậy tổng số vốn đầu tư cho máy móc thiết bị: VCĐ = (109,8 + 219,6).106 = 328,8.106 (đồng) Giả sử khấu hao máy móc lấy bằng 10%, khi đó chi phí cho máy móc trong một năm sẽ là: 328,8.106.0,1 = 32,88 .106 (đồng) b. Chi phí xây dựng nhà xưởng. 1 Danh mục Diện tích (m2) Đơn giá(đ/m2) Thành tiền 2 Nhà sản xuất 216 2 432 3 Trạm biến thế 36 1,5 54 4 Trạm cấp nước 24 1,5 36 5 Kho nguyên liệu 32 1,5 48 6 Kho thành phẩm 32 1,5 48 7 Nhà năng lượng 24 1,5 36 8 Phòng thí nghiệm 24 1,5 36 9 Phòng hành chính 72 2 144 10 Phòng nghỉ 24 1,5 36 11 Phòng vệ sinh 24 1,5 36 12 Nhà thường trực 24 1,5 36 13 Nhà ăn ca 48 1,5 72 14 Nhà xử lí nước thải 24 1,5 36 15 Nhà để xe 48 1,5 72  16 Tổng 1122 Tông số vốn xây dựng là : 1122 Giả sử khấu hao nhà xưởng là xA = 5% khi đó chi phí cho nhà xưởng trong một năm là: 1122.106.0,05 =56,1.106 (đồng) Tổng vốn cố định là: VCĐ = VTB + VXD + Vkhác (Vkhác = 0,1 VCĐ) 0,9 VCĐ =328,8.106 + 1122.106 VCĐ =1450,8.106 (đồng) 2.2Vốn lưu động Bao gồm chi phí mua nguyên liệu, lương công nhân, các dịch vụ mua ngoài... Đối với mỗi doanh nghiệp sản xuất kinh doanh vốn lưu động chiếm từ 10% đến 30% doanh thu. Đề thuận tiện ta coi vốn lưu động bằng 25% doanh thu hàng năm của doanh nghiệp. Doanh thu dự kiến là : DT = Giá . Năng suất Giá một tấn đã bao gồm thuế VAT: 14,5.000.000 đồng / tấn Năng suất 1000 tấn / năm Vậy DT = 145.000.000x1000 = 14500.106 đồng Thuế thu nhập doanh nghiệp = 32% doanh thu = 4640.106 đồng DT thuần = 14500.106 – 5%.14500.106 - 4640.106 = 9135.106 đồng Do đó: Vốn lưu động của nhà máy là VLĐ = 25% . DT = 25% . 9135.106 = 3654.106 đồng Vốn đầu tư của công ty là : V=VCĐ + VLĐ = 1450,8.106 + 3654.106 = 5104,8.106 đồng Vốn vay từ ngân hàng công thường Việt Nam, vay tín dụng 1% tháng. 3 .Xác định kết quả kinh doanh hàng năm. 3.1. Chi phí nhu cầu lao động Xác định số nhân công cần có mặt hàng ngày. Tên thiết bị Số lượng người/máy Số công nhân một ngày Nồi trùng hợp Thiết bị xử lý Rửa ly tâm Sấy Sàng Đóng bao 1 1 3 2 2 2 3 2 2 2 2 3 Tổng 11 15 b. Xác định số công nhân biên chế. Các chỉ tiêu Công nhân sản xuất chính Công nhân sản xuất phụ Thời gian theo lịch Thời gian không làm việc + Chủ nhật, ngày lễ + Nghỉ phép + Nghỉ ốm + Lý do khác 365 60 12 5 9 365 60 12 5 9 Thời gian làm việc bình quân trong năm 279 279 c. Cán bộ công nhân viên gián tiếp. Cán bộ kỹ sư 2 Cán bộ quản lý 2 Thống kê 1 Trưởng ca 3 Hóa nghiệm 1 Tổng 9 Tính quỹ lương trả cho công nhân Lương cơ bản hiện nay: 350.000 Quỹ lương bao gồm Hệ số cấp bậc Phụ cấp Ăn ca 360.000đ/người.tháng Độc hại 360.000đ/người.tháng Số lượng Bậc lương Hệ số Quỹ lương Cấp bậc Phụ cấp Ăn ca + Độc hại Tổng 6 4 1,92 672.000 82.000 180.000 934.000 1151.000 1256.000 14 5 2,54 889.000 82.000 180.000 4 6 2,84 994.000 82.000 180.000 Vậy lương chi trả cho công nhân trong 1 tháng sản xuất: 6.934000+14.1151000+4.1256000=26742000 đồng Tính quỹ lương trả cho công nhân gián tiếp Lương cơ bản hiện nay: 350.000 Quỹ lương bao gồm Hệ số cấp bậc Phụ cấp Phụ cấp Trách nhiệm Ăn ca 360.000đ/người.tháng Độc hại 360.000đ/người.tháng Chức vụ Số lượng Bậc lương Trách nhiệm Phụ cấp Hệ số lương Tổng Quản đốc 1 7 0,2 0,5 2,94 1536.000 Phó quản đốc 2 6 0,2 0,4 2,84 1466.000 Kỹ sư 4 5 0,4 2,54 1291.000 Hành chính 4 4 0,2 2,44 1186.000 Bảo vệ 3 4 0,2 1,92 934.000 Tổng là 17.178.000 Vậy tổng số lương trả toàn phần xưởng trong 1 năm là: (26742000+17178000)12=527,04.106 đồng Chi phí khấu hao Chi phí khấu hao bao gồm: Khấu hao máy móc thiết bị, khấu hao tài sản...áp dụng hình thức khấu hao đều hàng năm với mức khấu hao theo quy định của Bộ Công Nghiệp. Tổng vốn đầu tư xây dựng là: 1122.000.000 đồng Khấu hao nhà xưởng là 5% khi đó chi phí cho nhà xưởng trong một năm là: KHNX = 1122.106.0,05 = 56,1.106 đồng Tổng số vốn đầu tư cho máy móc thiết bị là: (109,8 + 219,6).106 = 328,8.106 (đồng) Giả sử khấu hao máy móc lấy bằng 10%, khi đó chi phí cho máy móc trong một năm sẽ là: 328,8.106.0,1 = 32,88 .106 (đồng) Tổng khấu hao vốn đầu tư: KHVĐT = 32,88 .106 + 56,1.106 =88,98.106 đồng 3.2 Xác định chi phí nguyên vật liệu (bao gồm: điện, nước,nguyên liệu). Đối với phân xưởn đòi hỏi nhu cầu về điện nước cho sản xuất và sinh hoạt. Hơi đốt và khí nén được cung cấp trực tiếp từ nhà máy bằng các thiết bị đầu tư ban đầu để chủ động về nguồn năng lượng phục vụ sản xuất. 3.2.1. Chi phí điện – nước. a. Chi phí cho nhu cầu điện năng. 349528.500 = 174,764.106 (đồng). b. Chi phí cho nhu cầu nước. Loại nước Lượng dùng trong một ngày (kg) Lượng dùng trong 1 năm (tấn) Giá mua một đơn vị (đ/t) Chi phí (đồng) Nước cất 95714,608 277570,60 0,8.106 2125.106 Nước làm mát 5588,25 16205,9 1500 1,358.106 Hơi nước 1100 319,0 26.103 27,4.106 Nước sinh hoạt 4800 1392,0 1500 10,0.106 Tổng 2129.106 3.2.2.Chi phí nguyên vật liệu. Tên nguyên liệu Lượng dùng trong năm (tấn) Giá mua một đơn vị (tấn) Chi phí (VNĐ) VC POB PVA NaOH H3PO4 1272,0 1,056 2,0 3044,808 0,574 14.106 15.106 12.106 4,2.106 6.106 1780,8.106 15,84.106 24,0.106 1278,8.106 3,4.106 Tổng 4320,448 3102,84.106 a. Chi phí vận chuyển nguyên vật liệu: Đường vận chuyển trung bình dài 20km, đơn giá vận chuyển 2500đ/km.tấn: 4320,448.2500.25 = 27.106 (đồng) b. Chi phí bốc dỡ, bảo quản lấy bằng 2% chi phí nguyên vật liệu. 0,02.3102,84.106 = 62.106 (đồng) Tổng chi phí cho nguyên liệu là: (3102,84 + 27 + 62).106 = 319,184.106 Vậy chi phí cho nguyên vật liệu là: Z1 = Zđiện + Znước + Znguyên liệu = (174,0 + 212,9 + 319,2).106 = 706.106 Chi phí dịch vụ phải mua hoạc thuê ngoài như điện thoại, fax,... là 5% tổng khấu hao và bằng 4,45.106 đồng/năm Tổng chi phí chung phân xưởng trong một năm bao gồm Chi phí nguyên vật liệu sản xuất : 706.106 đồng/năm Chi phí công nhân: 527,04.106 đồng/năm Tổng khấu hao vốn đầu tư: 88,98.106 đồng/năm Chi phí cho dịch vụ: 4,45.106 đồng/năm Chi phí cho năng lượng và nhiên liệu: 2129.106 đồng/năm Tổng chi phí là: 2261,47.106 đồng/năm Chi phí quản lý doanh nghiệp. Tổng chi phí sản xuất chiếm khoảng 97% giá thành sản xuất, còn lại chi phí quản lý doanh nghiệp. Ta có chi phí quản lý doanh nghiệp là: 2261,47.106 . 3% = 67,855.106 đồng/năm Tổng chi phí sản phẩm xuất xưởng gồm: Chi phí quản lý doanh nghiệp Tổng chi phí sản xuất Chi phí sản phẩm xuất xưởng là 2389,78.106 đồng/năm Chi phí khác Chi phí bán hàng bằng 3% tổng chi phí giá thành sản phẩm xuất xưởng: 2389,78.106 . 3% = 71,69.106 đồng/năm Ngoài ra công ty còn phải trả lãi cho khoản vốn đầu tư ban đầu. Lãi suất do vốn vay ngân hàng 5104,8.106 .1% = 510,48.106 đồng Dự toán tổng chi phí cho 1 năm sản xuất Chi phí sản phẩm xuất xưởng là 2389,78.106 đồng/năm Chi phí bán hàng 71,69.106 đồng/năm Lãi suất do vốn vay ngân hàng 510,48.106 đồng/năm Tổng chi phí trong 1 năm sản xuất: 2512,26.106 đồng/năm 3.3.Xác định kết quả kinh doanh. Giá bán sản phẩm trên thị trườnglà:14.5.106 đồng/tấn(đã tính VAT) Doanh thu hàng năm của công ty: 1000.14,5.106 = 14500.106 đồng/năm Tính lợi nhuận: Lợi nhuận(trước thuế) = Doanh thu – chi phí. LN = 14500.106 - 2512,26.106 = 11287,74.106 đồng/năm DTthuần = LN – thuế = 11287,74.106 – (5%+32%) 11287,74.106 = 2551.106 đồng Thời gian thu hồi vốn TTH = Tổng vốn đầu tư/(Khấu hao + lợi nhuận) = 5104,8.106 / (88,98.106 + 2551.106) = 3,5 năm Nếu nhà đàu tư đem tiền gửi ngân hàng thì lợi nhuận thu đựơc là 5104,8.106 .0.8%.12=489,8.106 đồng/năm Vậy đầu tư tiền vào dự án sinh lợi nhuận cao hơn. KẾT LUẬN Sau một thời gian học tập tại trường em đã cố gắng học tập và trau dồi kiến thức. Em đã được giao nhiệm vụ thiết kế phân xưởng sản xuất PVC năng suất 1.000tấn/năm. Vận dụng những kiến thức đã được học và sự hướng dẫn tận tình của thầy TS.Ngô Mạnh Long em đã hoàn thành được các nhiệm vụ chính: - Tổng quan của quá trình sản xuất PVC. - Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng. - Tính toán thiết bị phản ứng chính D = 2,6 (m) ; H = 3,9 (m) - An toàn lao động. - Thiết kế xây dựng: Tổng diện tích 5040 m2. Mặc dù em đã cố gắng rất nhiều song do còn thiếu những kinh nghiệm thực tế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định. Em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS.Ngô Mạnh Long và các thầy cô trong toàn khoa và bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành quyển đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật sản xuất chất dẻo - Tập 1 - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi, 1970. Hoá học Polyme - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi, 1982. Vương Đình Nhân (dịch). Sổ tay kỹ sư hoá chất 1987, Nhà xuất bản giáo dục. Bộ môn Công nghệ Hữu Cơ Hoá dầu - Hoá học Dầu mỏ - Đinh Thị Ngọ. Kỹ thuật sản xuất chất dẻo. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi - 1974. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập I. Bộ môn Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hoá chất. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi -1999. Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hoá chất tập II. Bộ Môn Quá trình Và thiết bị công nghệ hoá chất. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi -1999. Tạp chí Công nghiệp hoá chất - "PVC đón đầu công nghiệp hoá dầu". Tổng công ty hoá chất Việt Nam - Số7 - 1997 Tạp chí công nghiệp hoá chất -"PVC - vẫn là chất dẻo của thế kỷ 21". Tổng công ty hoá chất Việt Nam. Số 8 - 1998. 10. Tạp chí công nghiệp hoá chất 5 -2002. 11. Trần Công Khanh. Thiết bị phản ứng trong sản xuất các hợp chất hữu cơ. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội(1982). 12. Ngô Bình. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp Bộ Xây dựng cộng nghiệp. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1975) 13. Hồ Lê Viên. Thiết kế tính toán các chi tiết thiết bị máy hoá chất. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1976) 14. Ullma's Encyclo pedia of Industrial chemistry. Vol A21 VCH Publishers, Inc 1992 15. GS.TSKH Nguyễn Bin . Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học (tập 2). Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - 1999. MỤC LỤC Trang