Đề tài Thiết kế phân xưởng isome hóa

Pa). Ttb = (oK). Mtb = 0,0038.78+ 0,0101.84+ 0,1861.78,209+ 0,8.2=17,299. Chọn Z = 1. G =149881,47 (kg/h). Vậy thay số vào ta có: VG= (m3/s). ỉDiện tích lưới tại ống trung tâm được tính như sau: Trong đó: -D1: Đường kính lưới, m. -H1: Chiều cao lưới, m. Đường kính của lò phản ứng được chọn là 2,5 m; đường kính lưới là 0,6 m. Chiều cao của lưới xúc tác: H1 = Hxt – 0,4 Hxt : Chiều cao của lớp xúc tác trong lò phản ứng, m. 0,4: Chiều cao của ống trung tâm không đục lỗ. Hxt =Vxt/F. Vxt: Thể tích xúc tác trong lò, m3. F: Tiết diện vòng giữa của các ống lọc. Trong đó: -D: Đường kính của lò phản ứng, m. -D1: Đường kính lưới, m. -: Khoảng cách trong thân lò và vỏ lò, m. =0,1 m. -2.0,02: là tổng chiều dày của thân và vỏ ống trung tâm. Vậy: Hxt= 28,875/3,7268= 7,7478(m). Vậy: H1 =7,7478 - 0,4 = 7,3478(m). FC = 3,14. 0,6. 7,3478= 13,8433(m2). Do đó: = VG/FC = 5,167/13,8433= 0,37325 (m/s). +Khối lượng riêng của hỗn hợp phản ứng: Trong đó: -: khối lượng riêng của cấu tử i, kg/m3. -yi: phần mol của cấu tử i. (kg/m3). +Tính độ nhớt động học của hỗn hợp theo công thức sau: Trong đó: -yi : Phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp. - : Độ nhớt động học của cấu tử i tại nhiệt độ phản ứng, m2/s. Bảng 25: Độ nhớt động học của các cấu tử ở 230oC Cấu tử yi .106, m2/s yi/(.106) P5 0,1036 6,716 0,015426 P6 0,0825 5,352 0,015415 CnH2n 0,0101 0,265 0,038113 CnH2n-6 0,0038 0,277 0,013718 H2 0,8000 295 0,002712 0,085384 Từ kết quả tính toán ta được: . Thay vào (*) ta được: =92174,4979 Pa/m. Chiều dày của lớp xúc tác: H1 = (m). = 0,83.92174,4974= 0,765.105 (Pa). Ta thấy: < [] = 0,79.105, Pa. Do đó: D = 2,5 (m) là thoả mãn. Khi đó, chiều cao là: H = Hxt + 0,2 + ( h + hb) +0,225 + ( h + hb) + 0,425 hb = 0,25. D = 0,625 h = 0,08 ; Hxt = 7,3478 H = 7,3478+0,2 +(0,08 + 0,625) + 0,225 + (0,08 + 0,625) +0,425 H = 9,6074(m). Qui chuẩn thành 9,6 (m). Vậy lò phản ứng 1 có D = 2,5 (m) và chiều cao H = 9,6 (m). II.2. Tính toán cho lò phản ứng thứ hai ở lò này thực hiện ở nhiệt độ cao hơn lò 1 và sẽ xảy ra các phản ứng isome hoá và phản ứng cracking. Nhiệt độ phản ứng trong lò là 230oC. Độ tụt áp giữa các lò thường là: 0,15-0,35 at. II.2.1. Tính cân bằng vật chất lò hai Bảng 26: Thành phần nguyên liệu vào lò 2: Cấu tử ni (kmol/h) yi Mi Gi=Mi.ni (kg/h) N 120,5204 0,0141 84 10123,714 P5 897,1874 0,1048 72 64597,4928 P6 715,0646 0,0835 86 61495,5556 H2 6832,054 0,7976 2 13664,108 8564,8264 1,0000 149880,870 Ta chọn độ tụt áp ở lò thứ 2 là: 0,3 at. Khi đó áp chung của hỗn hợp khí nguyên liệu vào lò thứ 2 là: P2= 20 - 0,3 = 19,7 at = 19,7 . 105 Pa Bảng27: Thành phần áp suất nguyên liệu và khí tuần hoàn vào lò 2 Cấu tử ni (kmol/h) yi Mi Pi=19,7.105.yi(Pa) Gi=Mi.ni (kg/h) N 120,5204 0,0141 84 0,27777.105 10123,714 P 1612,17 0,1883 78,209 3,70951.105 126093,0434 H2 6832,054 0,7976 2 15,71272.105 13664,108 8564,8264 1,0000 19,7.105 149880,870 † Hằng số tốc độ của phản ứng Hydrocracking Naphten. Từ Tv = 563oK đ 1000/Tv = 1,776 theo đồ thị (3.15) ta có : k5 = 0,002647 (kmol/h.kgxtác). Sự giảm hàm lượng naphten tương đối do phản ứng (5) là: . Mặt khác => - DNN = 0,0000373.VR2 = 0,0000373.6,06845 = 0,0002264 (kmol/h). Vậy hàm lượng naphten tham gia phản ứng cracking là: (kmol/h). Do đó hàm lượng naphten còn lại sau phản ứng (5) là: nN = nN tổng - nN(5) = 120,5204 - 0,39232 = 120,128 (kmol/h). Lượng H2 tham gia phản ứng (5) : H2(5) = nN(5) = 1,92.0,39232= 0,7846 (kmol/h). † Hằng số tốc độ của phản ứng hydrocracking Parafin. Theo đồ thị (3.15) ta có k6 = 0,002647 (kmol/h.kg). - Sự giảm tương đối parafin phản ứng (6) là: -DNP(6) = 4,9843.10-4.VR2 = 4,9843.10-4.6,06845 = 0,0030247 (kmol/h). Lượng parafin bị cracking là: nP(6) = DNP(6).nc =0,0030247.1732,859 =5,24138 (kmol/h). Lượng H2 tham gia phản ứng (6) : H2(6) = nP(6) = 5,24138.=4,2691 (kmol/h). Bảng 28: Thành phần các cấu tử trong nguyên liệu vào lò 2 Cấu tử ni (kmol/h) yi Mi N 120,5204 0,0696 84 n-C5 520,7669 0,3003 72 i- C5 377,1071 0,2176 72 i-C6 328,2147 0,1897 86 n- C6 386,8499 0,2232 86 1732,859 1,0000 † Tính lượng n-C5 chuyển hóa trong phản ứng (1). Theo đồ thị(3.16). Ta có nồng độ % mol ở trạng thái cân bằng ở nhiệt độ 503oK. % n-C5 = 18%. % i-C5 = 82%. Trong phân đoạn C5 nồng độ phần mol của i-C5 chiếm 42%, còn n-C5 là 58%. Như vậy, tại trạng thái cân bằng thì n-C5 trong phân đoạn C5 chuyển hoá là: 58 - 18 = 40 %. Do đó, phần mol n-C5 chuyển hóa là: Lượng n-C5 đã chuyển hoá sau phản ứng (1) là: (kmol/h). => Lượng i-C5 tạo thành là: (kmol/h). Lượng n-C5 còn lại được tách cho tuần hoàn là: (kmol/h). † Tính lượng n-C6 chuyển hoá trong phản ứng (2). Theo đồ thị (3.17), nồng độ phần mol của n-C6 ở trạng thái cân bằng tại nhiệt độ 503oK là : %n-C6 =20 % . %i-C6 = 80 %. Nồng độ n-C6, i-C6 trong phân đoạn C6 theo bảng 12 của nguyên liệu là: n-C6 = 45,9%. i-C6 = 54,1%. Như vậy: % n-C6 đã chuyển hoá ở trạng thái cân bằng đối với C6- parafin: Phần mol n-C6 đã chuyển hoá so với hỗn hợp nguyên liệu: Vậy lượng n-C6 chuyển hoá sau một lần phản ứng: (kmol/h). Lượng i-C6 tạo thành là: (kmol/h). Lượng n-C6 tách tuần hoàn: (kmol/h). †Tính lượng H2 tuần hoàn. H2(th) = SH2(nguyên liệu) - H2(5) - H2(6). Thay số ta có: H2(th) = 6832,054 - 0,78464 - 4,2691 = 6827,000 (kmol/h). †Lượng C1 á C5 sinh ra trong quá trình phản ứng: Theo phương trình phản ứng (5) và (6) ta có thể tính được tương đối lượng C1 á C5 sinh ra: P*= = 2,06917 (kmol/h). *Cân bằng vật chất của lò phản ứng 2 được mô tả ở bảng sau: Bảng 29: Cân bằng vật chất của lò 2 Cấu tử nC-i (kmol/h) yi Mi Gi=Mi.ni (kg/h) Đầu vào N 120,5204 0,0141 84 10123,714 P 1612,17 0,1883 78,209 126093,0484 H2 6832,054 0,7976 2 13664,108 8564,8264 1,0000 149880,870 Đầu ra A 0,0000 - - 0,00 N 120,1280 0,01403 84 10090,752 n-C5 161,5025 0,01894 72 11628,1771 n-C6 143,0302 0,01690 86 12300,5972 i -C5 735,2771 0,08588 72 52939,9543 i -C6 571,8146 0,06678 86 49176,0537 P* 2,06917 0,00022 44 91,04348 H2 6827,0003 0,79754 2 13654,0006 8558,7828 1,00000 149880,577 Bảng 30: Lượng sản phẩm Cấu tử nC-i, kmol/h i-C5 735,2771 i-C6 571,8145 N 120,5204 P* 2,06917 1429,7037 Bảng 31: Lượng tuần hoàn Cấu tử nC-i, kmol/h H2 6827,0006 n- C5 161,5025 n- C6 143,0302 7131,5333 II.2.2. Tính cân bằng nhiệt lượng lò hai Ta có phương trình cân bằng nhiệt: Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 Q1 : Nhiệt lượng mang vào bởi sản phẩm và khí tuần hoàn sau lò 1. Q2 : Nhiệt lượng của thiết bị trao đổi nhiệt thu được để giảm nhiệt độ của sản phẩm và khí tuần hoàn sau lò phản ứng 1 từ 250oC đến 230oC. Q3 : Nhiệt lượng mang ra khỏi lò phản ứng do các sản phẩm phản ứng và khí tuần hoàn. Q4 : Nhiệt phản ứng. Q5 : Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh. Lượng nhiệt được tính theo công thức: Qi= nC-i.Ci.ti (KJ/h) Trong đó : nC-I : Lưu lượng của từng cấu tử i (kmol/h). Ci : Nhiệt dung riêng của cấu tử i (J/mol.độ). ti : Nhiệt độ cấu tử i 0C. Cc=ồ nci. Ci (kJ/h.độ) Trong đó ni: là các thành phần phần khối của cấu tử thứ i. Nhiệt dung riêng của một chất được tính theo: Cp = a0+a1.T+a2.T2+ a-2.T-2 Trong đó các giá trị a0 ;a1 ;a2 ;a-2 : là các hằng số thực nghiệm. T : Nhiệt độ tuyệt đối 0k. Bảng 32: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp nguyên liệu và hydro tuần hoàn vào lò 2 ở 2300C Cấu tử nci,(kmol/h) Ci 2300C j/mol.độ Ci.nci 2300C kj/h.độ P 1612,17 isopentan 376,8968 199,17 75066,5357 n- pentan 520,3776 198,31 103196,0819 2,2-dimetylbutan 6,4116 239,43 1535,1294 2,3-đimetylbutan 35,6969 236,39 8546,9088 Metylpentan 346,6657 238,38 82638,1696 n-hexan 328,2035 235,73 77367,4111 N 120,5204 Metylxyclopentan 67,4082 207,77 14005,4017 Xyclohexan 53,1988 212,28 11293,0413 A Benzen 0 - - H2 6832,054 29,30 200179,1822 8564,744 573827,8617 a, Tính Q1: Lượng nhiệt cần cung cấp của lò đốt để nâng nhiệt độ của sản phẩm lò 1 lên 230oC để làm nguyên liệu cho lò 2: Q1 = (ni.Ci ).t1 = 573827,8617 . 230 = 131980408,2 Bảng 33: Giá trị hiệu ứng nhiệt của từng phản ứng Phản ứng Q, kcal/mol 1 2 2 2 3 27 4 50 5 20 6 11 b, Tính Q2: Lượng nhiệt sinh ra do quá trình phản ứng. ở thiết bị phản ứng 2 xảy ra các phản ứng (1), (2), (5) và phản ứng (6). Vậy: Q2 = Ta có các giá trị cho trong bảng sau:Bảng 34 TT kmol/h kcal/mol kcal/h 1 358,8751 2 717750,2 2 185,1733 2 370346,6 5 0,39232 20 7846,4 6 5,24138 11 57655,18 1153598,38 Vậy Q2 =1153598,38 . 4,1868 = 4829885,7 (kj/h) c, Tính Q3: Chọn nhiệt lượng mất mát ra khỏi môi trường phản ứng = 5% nhiệt lượng của sản phẩm mang ra: Q4 = 0,05 . Q3 Vậy tổng lượng nhiệt của đầu ra là : Q3 + 0,05 . Q3 = 1,05 .Q3 1,05 . Q3 = Q1- Q2 ( Q2 < 0 vì phản ứng toả nhiệt) Mà ta có các phản ứng là toả nhiệt do đó: 1,05 . Q3 = 131980408,2 + 4829885,7 =136810293,9 (kj/h) Q3 =130295518 (kj/h) Q4 = 6514775,9 (kj/h) Bảng 35: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng 2 Dòng Lượng Kmol/h Nhiệt lượng Kj/h Đầu vào Q1 131980408,2 Q2 4829885,7 8564,8264 136810293,9 Đầu ra Q3 130295518 Q5 6514775,9 8558,7828 136810293,9 II.2.3. Tính toán kích thước chính của lò phản ứng 2 Lò phản ứng là loại lò xuyên tâm. Việc lựa chọn đường kính của lò phải thoả mãn sao cho tổn thất áp suất [] tại lớp xúc tác không vượt quá giá trị cho phép. Theo một số tài liệu thì tổn thất áp suất này được tính theo công thức: [] = (Pa) Trong đó: nP = 1 là số lò phản ứng. [] = 0,5 . 0,158 . 106 = 0,79.105 (Pa) (*) Trong đó: - H1: chiều dày của lớp xúc tác. - : Tổn thất áp suất trên 1m chiều dày của lớp xúc tác (Pa/m). - : Độ rỗng của lớp xúc tác, m3/m3. - : Vận tốc của dòng hơi qua lớp xúc tác, m/s. - : Khối lượng riêng của hỗn hợp khí, kg/m3. - : Độ nhớt động học của hỗn hợp khí, m2/s. - : Đường kính tương đương của hạt xúc tác, m. *Công thức tính các giá trị trên như sau: ỉTính : Trong đó: VC: Thể tích hạt chất xúc tác hình cầu tương đương với thể tích một hạt xúc tác hình trụ, m3. VTT: Thể tích hình lập phương ngoại tiếp hình cầu của hạt chất xúc tác. Nếu chọn đường kính hình trụ d = 0,003 (m), và chiều cao H=0,005 (m) thì: , m3 Đường kính tương đương của hạt xúc tác , m Do đó: = = 0,524 (m3/m3) ỉTính : Vận tốc theo phương bán kính của hỗn hợp khí ở thiết diện nhỏ nhất tại lưới của ống trung tâm được tính: Trong đó: VG: Thể tích hỗn hợp khí đi qua tiết diện tự do trong 1 giây, m3/s. FC: là tiết diện của lưới ống, m2. *Tính VG: Trong đó: G: Hỗn hợp khí ở trong lò, kg/h. Ttb: Nhiệt độ trung bình trong lò phản ứng, oK. Z: Hệ số nén của hỗn hợp khí. Mtb: Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí, kg/kmol. Ptb: áp suất trunh bình trong lò phản ứng, Pa. (Pa). Ttb = (oK). Mtb = 0,0038.78+ 0,0101.84+ 0,1861.78,209+ 0,8.2=17,299. Chọn Z = 1. G = 149881,47 (kg/h). Vậy thay số vào ta có: VG= (m3/s). ỉDiện tích lưới tại ống trung tâm được tính như sau: Trong đó: -D1: Đường kính lưới, m. -H1: Chiều cao lưới, m. Đường kính của lò phản ứng được chọn là 3 m, đường kính lưới là 0,6 m. Chiều cao của lưới xúc tác: H1 = Hx t- 0,4 Hxt : Chiều cao của lớp xúc tác trong lò phản ứng, m. 0,4: Chiều cao của ống trung tâm không đục lỗ. Hxt =Vxt/F. Vxt: Thể tích xúc tác trong lò, m3. F: Tiết diện vòng giữa của các ống lọc. Trong đó: -D: Đường kính của lò phản ứng, m. -D1: Đường kính lưới, m. -: Khoảng cách trong thân lò và vỏ lò, m. =0,1 m. -2.0,02: là tổng chiều dày của thân và vỏ ống trung tâm. Vậy: Hxt= = 15,204 (m). Vậy: H1 = 15,204 - 0,4 = 14,804 (m). FC = 3,14. 0,6. 14,804 = 27,8907 (m2). Do đó: = = = 0,1853 (m/s). + Khối lượng riêng của hỗn hợp phản ứng: Trong đó: -: khối lượng riêng của cấu tử i, kg/m3. -yi: phần mol của cấu tử i. (kg/m3). +Tính độ nhớt động học của hỗn hợp theo công thức sau: Trong đó: -yi : Phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp. - : Độ nhớt động học của cấu tử i tại nhiệt độ phản ứng, m2/s. Bảng 36: Độ nhớt động học của các cấu tử ở 230oC Cấu tử yi .106, m2/s yi/(.106) P5 0,1048 6,716 0,015606 P6 0,0835 5,352 0,015602 CnH2n 0,0141 0,265 0,053208 H2 0,7976 295 0,002704 0,087191 Từ kết quả tính toán ta được: . Thay vào (*) ta được: =28814,998 Pa/m. Chiều dày của lớp xúc tác: H1 = (m). = 1,08.28814,998 = 31120,198 = 0,31.105 (Pa). Ta thấy: < [] = 0,79.105, Pa. Do đó: D = 3 (m) là thoả mãn. Khi đó chiều cao là: H = Hxt + 0,2 + (h + hc) + 0,225 + (h + hc) + 0,425 Chọn : h = 0,08 m hb= 0,25.D =0,25.3 = 0,75 H = 15,204 + 0,2 + (0,08+0,75) + 0,225 + (0,08+0,75) + 0,425 H = 17,714(m). Qui chuẩn thành 18 (m). Vậy lò phản ứng 2 có D = 3 (m) và chiều cao H = 18 (m). III. Tóm tắt phần tính toán + Thiết bị phản ứng thứ nhất: Đường kính thiết bị: D=2,5(m); Chiều cao: H=9,6(m) + Thiết bị phản ứng thứ hai: Đường kính thiết bị: D=3(m); Chiều cao: H=18(m) Phần III xây dựng I. Giới thiệu chung Phân xưởng sản xuất là phân xưởng isome hoá, năng suất là: 1,11tệu tấn/năm. Đặc điểm của phân xưởng là có nhiều chất gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sinh thái và ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Do đó việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy cần phải được tính toán cân nhắc cẩn thận để đảm bảo yêu cầu là giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường và sức khoẻ của người lao động trực tiếp cũng như dân trong vùng lân cận nhà máy. Ngoài ra việc xác định địa điểm xây dựng hợp lý sẽ tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, là cơ sở phát triển sản xuất, kinh doanh của nhà máy, vốn đầu tư cũng như giá thành sản phẩm của nhà máy, trước mắt cũng như lâu dài. II. Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy Phân xưởng isome hoá với năng xuất 1,11 Triệu tấn/năm được đặt tại Dung Quất- Quãng Ngãi. II.1. Địa điểm xây dựng Địa điểm xây dựng tại Dung Quất- Quãng Ngãi. là nơi được chính phủ phê duyệt xây dựng khu công nghiệp. Đối với địa điểm này có nhiều yếu tố thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy như: Mạng lưới giao thông: Hướng đông cách khoảng 4 km là biển, với độ sâu rộng rất thuận tiện cho tàu trọng tải lớn cập bến và có thể nhiều tàu cập bến một lần. Hướng tây nam là mạng lưới giao thông quốc gia cả đường bộ và đường sắt. Do đó về vấn đề giao thông là hết sức thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu cũng như việc xuất sản phẩm ra khỏi nhà máy. Về vấn đề xây dựng thì nguyên vật liệu xây dựng được cung cấp ngay trong nội tỉnh, nguồn nhân công dồi dào, đây là một yếu tố rất thuận lợi cho quá trình xây dựng cũng như vận hành nhà máy. Với địa hình nhà máy là hướng đông giáp biển và hướng gió chủ đạo là gió tây nam vì vậy các chất khí, bụi của nhà máy sẽ ít hoặc không ảnh hưởng đến khu dân cư. II.2. Khu đất xây dựng Với kích thước và hình dạng của khu đất rất thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như việc mở rộng nhà máy sau này. Khu đất cao ráo, không bị ngập lụt, độ dốc tự nhiên của khu đất khoảng 1% với nền đất sét kết hợp với đất đá ong nên đảm bảo tính chịu tải trọng lớn. Khu đất được kiểm tra trước khi được chính phủ quy hoạch làm khu công nghiệp, dưới lòng đất không có mỏ khoáng sản . Diện tích khu đất đã được tính toán thoả mãn mọi yêu cầu đòi hỏi của dây chuyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình. Khu đất nằm trong khu công nghiệp do đó nó đảm bảo tốt mối quan hệ với các nhà máy lân cận trong việc sử dụng chung các công trình đảm bảo kỹ thuật, xử lý nước thải chống ô nhiễm môi trường và các công trình phục vụ công cộng khác. II.3. Bảo vệ môi trường Với địa hình địa lý như trình bày ở trên cho thấy nhà máy khi hoạt động đảm bảo vệ sinh môi trường rất tốt. Vấn đề nước thải hay khí thải được xét đến một cách cẩn thận và có quy hoạch đồng bộ theo phương pháp phân khu và bố trí hướng hợp lý. III. Phân tích thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng isome hóa III.1. Nguyên tắc phân vùng Tuỳ theo đặc thù sản xuất của nhà máy mà người thiết kế sẽ vận dụng nguyên tắc phân vùng cho hợp lý. Trong thực tiễn thiết kế thì biện pháp phân chia khu đất thành các vùng theo đặc điểm sử dụng phổ biến nhất. Tổng mặt bằng nhà máy được chia ra làm 4 vùng chính: + Vùng trước nhà máy. + Vùng sản xuất. + Vùng phụ trợ phục vụ sản xuất. + Vùng kho tàng và phục vụ giao thông. -Vùng trước nhà máy bao gồm các nhà hành chính quản lý, hội trường, nhà ăn, gara để xe đạp, xe máy, ôtô, nhà y tế, cổng ra vào và phòng bảo vệ, nhà hoá nghiệm, tuỳ theo diện tích nhà máy, quy mô sản xuất mà vùng này chiếm từ 4-20% diện tích nhà máy. -Vùng sản xuất bao gồm phân xưởng sản xuất, phòng điều khiển trung tâm, các công trình thuộc dây truyền sản xuất. Vùng này thường chiếm từ 22-25% diện tích nhà máy. -Vùng phụ trợ sản xuất bao gồm xưởng cơ điện, lò đốt, khu thiết bị trao đổi nhiệt, nhà cứu hoả, hệ thống bơm, thiết bị tạo hơi nước, khu thiết bị ngưng tụ và làm lạnh, khu làm sạch nước thải. -Vùng kho tàng và đường giao thông bao gồm kho chứa nguyên liệu, kho chứa sản phẩm, hệ thống đường giao thông. Đường ôtô là hệ thống đường bê tông, 2 làn xe chạy mỗi làn 2,5 m, vỉa hè đi bộ chiều rộng 1 m. Diện tích phù hợp thường chiếm từ 23-37%. Các hạng mục công trình .Bảng 37 TT Tên công trình Số lượng Kích thước Diện tích (m2) dài(m) rộng(m) 1 Thiết bị sấy khí 2 24 12 288 2 Thiết bị phản ứng 2 24 12 288 3 Máy nén và bơm 1 12 12 144 4 Thiết bị tách 1 24 12 288 5 Tháp ổn định 1 24 12 288 6 Cột hấp phụ và van quay 1 24 12 288 7 Tháp chưng cất 1 24 12 288 8 Lò đốt và thiết bị nồi hơi 1 12 9 108 9 Cột Rafinat 1 24 12 288 10 Nhà điều khiển 1 12 9 108 11 Bể chứa nước 1 24 12 288 12 Nhà sản xuất nước 1 12 9 108 13 Trạm điện 1 12 12 144 14 Nhà cứu hoả 1 12 9 108 15 Nhà cơ khí 1 24 12 144 16 Phòng hoá nghiệm 1 12 9 108 17 Nhà để xe 1 24 12 288 18 Nhà hành chính 1 24 12 288 19 Nhà ăn 1 24 12 288 20 Hội trường 1 24 12 288 21 Bể chứa nguyên liệu 10 12 12 1440 22 Bể chứa xăng 6 12 12 864 23 Thiết bị chứa Hyđro 4 6 6 144 24 Bể chứa khí nhiên liệu 4 6 6 144 25 Bể chứa khí nhẹ 4 6 6 144 26 Phòng bảo vệ 4 6 6 144 27 Đất dự trữ 1900 28 Trạm nhập nguyên liệu 1 12 9 108 29 Trạm xuất sản phẩm 1 12 9 108 Tổng 9424 III.2. Ưu, nhược điểm của nguyên tắc phân vùng + Ưu điểm: - Dễ dàng quản lý theo ngành, theo các xưởng, theo các công đoạn của quá trình sản xuất. Thích hợp với các nhà máy có những xưởng, những công đoạn có đặc điểm sản xuất khác nhau. Đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, dễ dàng sử lý các bộ phận phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như khí độc, bụi, cháy nổ. Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông bên trong nhà máy. Thuận lợi cho quá trình mở rộng nhà máy. Phù hợp với đặc điểm khí hậu ở việt Nam + Nhược điểm: Dây truyền sản xuất phải kéo dài, hệ thống mạng lưới kỹ thuật và mạng lưới giao thông tăng, hệ số xây dựng, hệ số sử dụng thấp. IV.3. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Để đánh giá lựa chọn phương án thiết kế tổng mặt bằng nhà máy người ta dựa vào một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Diện tích nhà máy: 38000 m2 Diện tích xây dựng: 9424 m2 Diện tích sử dụng: 24700 m2 Hệ số xây dựng: KXD = Hệ số sử dụng: Trong đó: F: Diện tích toàn phân xưởng A: Diện tích chiếm đất của nhà và công trình B: Diện tích kho bãi lộ thiên C: Diện tích chiếm đất của đường bộ, sắt, ống kỹ thuật, rãnh thoát nước. Theo số liệu trên ta tính được: Hệ số xây dựng: Hệ số sử dụng: Vậy: KXD=24,8%. Ksd=65%. IV.Các nguyên tắc và thông số kỹ thuật trong xây dựng IV.1 Các nguyên tắc khi xây dựng Việc xây dựng cần phải tuân theo những nguyên tắc sau : Cần bố trí các hạng mục chính trong dây chuyền một cách hợp lý để đảm bảo các hạng mục đó hoạt động thuận tiện và hợp lý nhất. Các hạng mục công trình cần được thiết kế gọn gàng, hợp lý và tiết kiệm diện tích nhất Triệt để việc bố trí mặt bằng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo xả cặn và sản phẩm cũng như tiết kiệm năng lượng. Khi bố trí các công trình trên mặt bằng cần phải dự kiến trước các hạng mục sẽ xây dựng ở giai đoạn sau tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất. Các công trình phụ trợ cần phải đặt gần các công trình chính để giảm chi phí vận chuyển. Các công trình gây nhiễm bẩn, độc hại nên bố trí riêng biệt xa công trình chính, cuối hướng gió và ít người qua lại. Trạm biến thế nên đặt gần nơi sử dụng nhiều nhất như máy bơm, máy nén và gần đường bộ. Đường giao thông nội bộ cần bố trí hợp lý đến từng công trình với chiều rộng đủ lớn để xe ôtô có thể ra vào được. Đảm bảo mỹ quan nhà máy. IV.2 Thông số kỹ thuật trong xây dựng * Nhà hành chính, nhà nghỉ, sinh hoạt, nhà bảo vệ, y tế, nhà vệ sinh, nhà điều khiển trung tâm, nhà để bơm quạt. -Giằng móng bê tông cốt thép. -Nền vữa xi măng 30 mm, lát gạch đá hoa. -Tường gạch bao quanh 220mm, tường ngăn 110mm. -Kết cấu mái bằng, mái đổ bê tông cốt thép dày 9mm. * Nhà để xe đạp , xe máy và ôtô -Tường gạch 100mm. -Dầm mái bằng bê tông cốt thép, dầm dốc về hai phía, kết cấu mái bằng tôn thép, xà gồ bằng thép. -Nền bê tông xi măng cát sỏi. -Cột bằng bê tông cốt thép, kích thước 300.400mm. * Nhà kho, nhà sửa chữa -Móng giằng bê tông cốt thép. -Cột phần trên vai cột 300.400mm, phần dưới vai cột 400.600mm. Chọn cột một thân nhà có cầu trục nhỏ hơn 30 tấn. -Dầm mái bằng bê tông cốt thép, nghiêng về hai phía, mái bằng fibrô ximăng, xà gồ bằng thép. -Nền kết cấu bằng bê tông xi măng cát sỏi. -Tường gạch 200 mm trát vữa xi măng. * Bể chứa - Bể chứa là các tháp được làm bằng vật liệu CT3 và có bảo ôn. * Giao thông trong phân xưởng Đường giao thông trong phân xưởng được trải nhựa, có chiều rộng 6m gồm 2 cổng vào phân xưởng: cổng chính và cổng phụ. Cổng chính được nối liền với đường quốc lộ. Đường được bố trí thuận lợi cho việc đi lại và vận chuyển các thiết bị khi lắp đặt cũng như khi sửa chữa. Hai bên đường trồng cây cảnh và các vườn hoa đảm bảo cảnh quan cho môi trường nhà máy. Các đường ống chính trong nhà máy như đường ống thoát nước phục vụ sản xuất, sinh hoạt, đường ống nước thải, nước mưa. IV.3 Bố trí mặt bằng Diện tích cần sử dụng cho phân xưởng là 1430 m2. Trong đó hệ số sử dụng là 65%. Do yêu cầu của dây chuyền công nghệ các thiết bị được bố trí trong nhà sản xuất được bố trí giữa phân xưởng. Để phù hợp với dây chuyền công nghệ ta bố trí các thiết bị sao cho bảo đảm sản xuất một cách liên tục thuận lợi. Công trình được bố trị lộ thiên, cho nên cần đảm bảo che chắn cục bộ tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân khi làm việc. V. Tự Động hoá V.1. Mục đích 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. V.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. V.3. 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 Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức tác động có định hướng điều khiển tự động. ĐT CB SS BĐ CCCH BKĐ N + Dạng động điều chỉnh: 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 .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 Đại 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. V.4. 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 TI thực Hơi tác nhân mang nhiệt Dòng vào Dòng ra Dòng tác nhân ra V.5. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến V.5.1. 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 p p Bộ cảm ứng suất kiểu màng kiểu piston p F p Cảm biến kiểu hộp xếp Cảm biến kiểu cung tròn V.5.2. 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 V.5.3. 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 p 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 IV tính toán kinh tế I. Mục đích và nhiệm vụ của việc tính toán kinh tế Sau khi thiết kế phương án về kỹ thuật và công nghệ sản xuất cho phân xưởng isome hoá công suất 1,11Triệu tấn/năm công việc kế tiếp là phải tính toán kinh tế. Tính toán kinh tế là một phần quan trọng trong đồ án thiết kế nó quyết định xem trong phương án thiết kế có tính khả thi hay không. Một phương án thiết kế tốt đảm bảo về trình độ kỹ thuật sản xuất, chất lượng sản phẩm đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà sản xuất. Với 3 nhiệm vụ chính: Xác định chi phí cho phương án sản xuất Xác định giá bán sản phẩm Xác định hiệu quả kinh tế của phương án kỹ thuật để đánh giá được tính khả thi về mặt kinh tế của phương án kỹ thuật. II. Các loại chi phí II.1. Chi phí đầu tư xây dựng cơ bản Chi phí xây dựng nhà xưởng: 9424 (m2) . 3 (triệu đồng) = 28272 (triệu đồng). Chi phí xây dựng công trình phụ trợ (cầu cống, đường xá, khu chứa) 15276(m2) * 1 (triệu đồng) = 15276(triệu đồng). Chi phí khảo sát và thiết kế xây dựng được tính bằng 1% chi phí xây dựng: 1% (28272 + 15272) = 435,48 (triệu đồng). Tổng chi phí xây dựng: 28272 + 15272 + 435,48 = 43983,48 (triệu đồng). II.2. Chi phí cho mua máy móc thiết bị Mua máy móc thiết bị của hãng UOP (đổi theo tỉ giá 1$ = 15860 đồng (Mua máy móc thiết bị theo giá được tính cả chi phí vận chuyển, lắp đặt). Dây chuyền công nghệ mua của hãng UOP với giá : 391604 triệu đồng. II.3. Các loại chi phí khác Chi phí chuyển giao công nghệ 19608 triệu đồng. Chi phí chạy thử = 100 triệu đồng. Chi phí khác (chi phí đàm phán, chi phí hải quan) = 100 triệu đồng. II.4. Tính khấu hao Nhà xưởng và các công trình phụ trợ khấu hao trong 20 năm. Khấu hao trong 1 năm của nhà xưởng và các công trình phụ trợ là: =2177,4 triệu đồng. Chi phí khảo sát và thiết kế được khấu hao ngay trong đầu = 30,3 triệu đồng. Vậy khấu hao cho đầu tư xây dựng cơ bản là: 2177,4+ 30,3 = 2207,7 triệu đồng. Thiết bị phản ứng, thiết bị gia nhiệt, tháp tách được tính khấu hao trong 20 năm: = 16922,85 Thùng chứa khấu hao trong 5 năm: =265 triệu đồng. Bơm khấu hao trong 2 năm: = 344 triệu đồng Vậy chi phí dài hạn là: Bảng 38: Các loại chi phí dài hạn Chi phí Thành tiền, triệu đồng Khấu hao, triệu đồng Đầu tư xây dựng cơ bản 43983,48 2207,7 Mua máy móc thiết bị 391604 17426,85 Chi phí khác 19808 100 Tổng 455395,48 19734,55 III. Chi phí lưu động III.1. Chi phí mua nguyên vật liệu Phân xưởng hoạt động 24h/ngày, 340 ngày/năm Do đó nguyên liệu cần dùng là: 1,11Triệu tấn/năm Xúc tác làm việc trong 2 năm mới phải tái sinh và có thể thay thế mới mà không cần tái sinh Bảng 39: Chi phí mua nguyên vật liệu TT Số lượng, T Đơn giá, triệu đồng/T Thành tiền, triệu đồng Xúc tác 69,300 70.5 4885,67 Nguyên liệu 1110000 4,0 4440000 Tổng 4444885,67 Bảng 40: Chi phí nhiên liệu TT Lượng tiêu thụ Đơn giá, triệu đồng Thành tiền, triệu đồng Nhiên liệu 16142 tấn 0.5 8071 Điện 4000000Kw 0,0018 7200 Nước 900000 m3 0,0008 720 Tổng 15991 III.2. Nhân công sản xuất trực tiếp Bảng 41: Số nhân công và tiền công TT Lượng tiêu thụ Đơn giá, triệu đồng Thành tiền, triệu đồng Quản đốc 1 4 4 Phó quản đốc 1 3,5 3,5 Kỹ sư 10 3,5 3,5 Thợ điện 5 3 15 Thợ cơ khí 10 3 30 Công nhân 70 2,0 140 Tổng 227,5 Chi trả lương công nhân tổng 1 năm là: 227,5.12 = 2730 triệu đồng Bảo hiểm xã hội 17%, phúc lợi xã hội 10% lương. 2730 (17% + 10%) = 737,1 triệu đồng Tổng chi phí cho nhân công sản xuất trực tiếp là: 1379,22 triệu đồng. Bảng 42: Chi phí biến đổi Chi phí Thành tiền, triệu đồng Nguyên liệu, xúc tác 4444885,67 Nhiên liệu 15991 Nhân công 3467,1 Tổng 4464343,77 III.3. Các chi phí chung Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa máy hàng năm 100 triệu đồng. Chi phí văn phòng: Chi phí điện thoại 50 triệu/năm. Bảo vệ 162 triệu đồng Quản lý hành chính 150 triệu đồng Lãi vay để đầu tư. áp dụng lãi vay dài hạn của ngân hàng để đầu tư và phát triển là 8,4% Lãi = lãi suất ∙vốn đầu tư ban đầu. Vốn đầu tư ban đầu = chi phí cố định + chi phí biến đổi. Vậy vốn đầu tư ban đầu: Bảng 43: Tổng vốn đầu tư cần Vốn Tiền, triệu đồng Cố định 455395,48 Nguyên vật liệu 4444885,67 Nhiên liệu 15991 Nhân công 3467,1 Quản lý chung 150 Tổng 4919889,25 Vốn lưu động: 4919885,29 - 455395,48 = 4464493,77 triệu đồng. (Ta xem toàn bộ vốn lưu động là đi vay) Lãi phải trả trong 1 năm = 4464493,77 x 8,4% = 375017,47 triệu đồng Ngoài ra trong quá trình sản xuất còn có phế phẩm, do sự cố lãng phí nguyên liệu = 5% chi phí biến đổi = 5% x 4464493,77 = 223224,69 triệu đồng. Bảng 44. Chi phí sản xuất của 1110000 tấn sản phẩm Chi phí Thành tiền, triệu đồng Khấu hao 19734,55 Chi phí biến đổi 4464343,77 Chi phí quản lý chung 150 Lãi 375017,47 Phế phẩm 223224,69 Tổng 5082470,48 Giá thành của 1 đơn vị sản phẩm tại nơi sản xuất: GT = = 4,5788 Triệu đồng/tấn Giá thành sản phẩm = giá thành sản xuất + chi phí bán hàng + thuế + lãi. Trong đó: Chi phí bán hàng = 10% giá bán. Lãi dự kiến là 5% giá bán GB = GT + (5% + 10% + 5%)GB GB = 4,5788+ (0,05 + 0,1) 4,5788= 5,26 triệu đồng/tấn IV. Xác định hiệu quả kinh tế Xác định điểm hoà vốn. Q0 là sản lượng hòa vốn. Q0 x GB = V0 + C1 + Q0 x c c: chi phí biến đổi cho 1 đơn vị sản phẩm 3,76 triệu đồng. C1: chi phí chung. C1 = 5082470,48 triệu đồng. V0 khấu hao tài sản cố định trong 1 năm. V0 = 19734,55 triệu đồng. Q0 = = = 7490025 Vậy thời gian thu hồi vốn là: năm. Lợi nhuận thu được trong một năm: Ln = (GB - GT).1110000 = (5,26- 4,5788).1110000 = 756132 triệu đồng/năm E = LN/vốn = 756132/5082470,48 = 0,149 = 14,9% Phương án được coi là khả thi nếu thời gian hoà vốn nhỏ hơn thời gian khấu hao. Trên đây ta đã tính khấu hao trong 20 năm. Vậy thời gian hoà vốn là 6,75 năm hoàn toàn khả thi và có thể thực hiện được. Phần V An Toàn Lao Động Và Bảo Vệ Môi Trường I. Khái quát 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 có thể 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 tai nạn thành ba nhóm: I.1. Nguyên nhân do kỹ thuật Nguyên nhân này phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bị đường ống, nơi làm việc bao gồm: +Sự hư hỏng các máy móc chính và các dụng cụ, phụ tùng. +Sự hư hỏng các đường ống. +Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh. +Không đảm bảo khoảng cách an toàn giữa các máy móc. +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: +Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật. +Tổ chức lao động, chỗ làm việc không đúng yêu cầu. +Giám sát kỹ thuật không đầy đủ. +Phạm vi chế độ làm việc. + Sử dụng lao động không đúng ngành nghề, chuyên môn. +Người lao động chưa nắm vững được điều lệ, quy tắc an toàn trong lao động. I.3. Nguyên nhân do vệ sinh +Môi trường không khí bị ô nhiễm +Điều kiện khí hậu không thích nghi +Công tác chiếu sáng và thông gió không được tốt. +Tiếng ồn và chấn động mạnh +Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ Như chúng ta đã biết nguyên liệu cũng như sản phẩm của quá trình isome hoá đều dễ bị cháy nổ. Vì vậy vấn đề quan tâm là phòng chống cháy nổ. Dưới đây là những yêu cầu về cháy nổ. II.1. Phòng chống cháy Để phòng chống cháy phải thực hiện các biện pháp sau đây: +Ngăn ngừa những khả năng tạo ra môi trường cháy. +Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện những nguồn cháy trong môi trường có thể cháy được. +Duy trì nhiệt độ của môi trường thấp hơn nhiệt độ cho phép lớn nhất có thể cháy được. +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 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy trong môi trường cháy phải tuân theo những quy tắc về: +Nồng độ cho phép của các chất cháy ở dạng khí, hơi hoặc dạng lơ lửng trong không khí. Nói cách khác là phải tiến hành quá trình ngoài giới hạn cháy nổ của hỗn hợp hydrocacbon với không khí và oxy. +Nồng độ cần thiết của các chất giảm độ nhạy trong chất cháy ở dạng khí, hơi hoặc lỏng. +Tính dễ cháy của các chất, vật liệu, thiết bị và kết cấu. II.3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy +Tuân theo những quy định về sử dụng, vận hành và bảo quản máy móc, thiết bị cũng như vật liệu và các sản phẩm khác có thể là nguồn cháy trong môi trường cháy. + Sử dụng thiết bị phù hợp với loại gian phòng sử dụng và các thiết bị bên ngoài phù hợp với nhóm và hạng của các hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ. + áp dụng quy trình công nghệ và sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh ra tia lửa điện . + Có biện pháp chống sét, nối đất cho nhà xưởng, thiết bị . + Quy định nhiệt độ đun nóng cho phép lớn nhất của bề mặt thiết bị, sản phẩm, vật liệu tiếp xúc với môi trường cháy. + Sử dụng những thiết bị không phát ra tia lửa điện khi làm việc với những chất dễ cháy nổ. + Loại trừ những điều kiện có thể dẫn đến tự cháy do nhiệt độ, do tác dụng hoá học và do vi sinh vật đối với các vật liệu và kết cấu của cơ sở sản xuất. III. An toàn về trang thiết bị trong nhà máy hoá chất từ khâu thiết kế đến khâu vận hành III.1. Khi thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp Sự an toàn trong xí nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào khu đất và bố trí xây dựng trên đó. Khu đất phải tương đối bằng phẳng, có độ dốc đủ để tiêu thoát nước, thấm nước, có mực nước ngầm thấp hơn chiều sâu tầng hầm. Khi quy hoạch phải nghiên cứu các biện pháp tránh chất độc hại thải ra, tránh tàn lửa bởi xăng dầu rất dễ cháy nổ. Trong nhà máy chế biến phải có đầy đủ trang thiết bị phòng chống cháy, nổ bao gồm: Chăn cứu hoả, bình bọt, xe cứu hoả, máy cứu hoả, cát và hệ thống nước đủ để cứu hoả bất kỳ núc nào và với thời gian dài đủ để dập tắt hẳn đám cháy. Tất cả các trang thiết bị này phải được bố trí một cách hợp lý để khi sự cố xảy ra thì với trang thiết bị phải thao tác kịp thời. Đường đi trong nhà máy phải đảm bảo cho xe cứu hoả đi lại thuận tiện, các thiết bị chữa cháy phải được đặt tại nơi dễ thấy, dễ lấy và phải được kiểm tra thường xuyên. Thiết bị trong nhà máy phải kín, không rò rỉ, các bể chứa nguyên liệu phải được nối đất bằng dây tiếp điện dề phòng xăng dầu khi bơm chuyển tích điện sẽ phóng điện, sét đánh gây cháy nổ, xung quanh khu bể chứa phải được xây tường ngăn cách với các khu vực khác. Bố trí kết cấu, màu sắc, các bộ phận, dụng cụ đo để đảm bảo dễ thao tác không nhầm lẫn khi vận hành. Bố trí đặt các nguồn điện, trang thiết bị điện, các loại cầu dao ngắt điện phù hợp với môi trường, đảm bảo an toàn. xây dựng các khu phân xưởng dễ cháy nổ ở vị trí cách ly với các khu vực khác, sử dụng vật liệu xây dựng bền, chịu nhiệt, nhẹ, bố trí nhiều cửa ra vào, đảm bảo quy chế an toàn. III.2. Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy trong công nghiệp Do đặc thù của ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ: sản phẩm của quá trình là những chất dễ cháy nổ. Chính vì vậy vấn đề phòng chống cháy nổ được đặt lên hàng đầu khi nói đến an toàn trong một nhà máy nói chung và một phân xưởng nói riêng. bao gồm an toàn với trang thiết bị kỹ thuật của các quá trình sản xuất, an toàn với các điều kiện làm việc của công nhân, an toàn môi trường. An toàn với thiết bị nhiệt (Nồi hơi, thiết bị trao đổi nhiệt, sử dụng nhiệt). Để đun nóng nguyên liệu dễ cháy nổ như dầu mỏ và dễ sinh ra cháy cục bộ khi có cặn đồng vào thành thì người ta không dùng phương pháp đun bằng ngọn lửa mà dùng “áo bọc” chứa chất mang nhiệt bền (difenil, difenil oxit). Các vật liệu dùng làm nồi hơi và nồi phải làm bằng thép đúc (ống không hàn). đối với loại áp suất cao dùng thép chất lượng cao chứa Si, Mo và Cr. Gang đúc dùng cho thiết bị đun nóng không quá 300oC và áp suất nhỏ, đường kính không lớn, có thể dùng gang có thêm Mo để đun nóng trên 3500C. Nồi hơi cần phải có van an toàn, áp kế, ống thông, van đóng và van xả nước 1 chiều, van đóng và van xả hơi, van an toàn. Đặc biệt van an toàn thì nồi hơi phải có hai van, tác dụng độc lập hẳn với nhau. Nồi hơi phải được đặt trên nền móng riêng, không liên hệ với tường nhà, đặt ở các gian nhà một tầng, có tường và có mái không cháy. Trước khi sử dụng nồi hơi phải được kiểm tra kỹ thuật để xác định tình trạng nồi hơi. Trong thời gian sử dụng cứ 3 năm phải xem xét bên trong một lần, thuỷ lực ít nhất 6 năm một lần. An toàn đối với máy nén, đường ống dẫn và bể chứa khí. Khi nén khí do áp suất, nhiệt độ tăng cao và do có những quá trình hoá học do vậy có thể xảy ra cháy nổ gây tai nạn. Để hệ thống máy nén làm việc an toàn thì cần làm lạnh liên tục, máy nén áp suất thấp và năng suất thấp thì có thể làm lạnh bằng không khí. Do hiện tượng giảm nhiệt độ cháy bùng của dầu bôi trơn liên quan tới sự tăng áp suất nên nhiệt độ của máy nén không được quá 1600C ở trong máy nén 1 xy lanh và không quá 1400C ở trong máy nén nhiều xi lanh. Với máy nén 4-6 cấp nếu cần nén cao hơn thì phải có máy làm lạnh trung gian đặt ở ngoài và giữa mỗi cấp nén. Đường ống dẫn dùng vận chuyển chất lỏng nguy hiểm, chịu áp suất cần phải đảm bảo yêu cầu chịu áp suất, đường ống chế tạo từ các ống kéo liền không hàn, nối mặt bích tiến hành chỉ trong trường hợp cần thiết để lắp ráp và sửa chữa. ống dẫn sản phẩm đun nóng cần phải đặt cách xa đường ống dẫn khí hoá lỏng một khoảng 0,5 m và phải được bảo ôn. Đề phòng hỏng hóc thiết bị dùng van chỉnh lưu, để giảm áp suất quá lớn của hơi, khí và khí không nén. Sau van chỉnh lưu ta đặt van an toàn để điều chỉnh áp suất sau khi van chỉnh lưu đã điều chỉnh. Tất cả các đường ống khi lắp ráp phải chú ý đến hiện tượng biến dạng và nứt do ứng suất nhiệt khi thay đổi nhiệt độ. + Không được đặt ống ngay trên nền nhà hoặc mặt đất. + Đường ống cần sơn màu khác nhau để dễ phân biệt III.3. An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng nói riêng Tất cả các chất lỏng cháy đều có khả năng bốc hơi và cháy chỉ xảy ra trong pha hơi. Trên bề mặt của chất lỏng, ở bất cứ nhiệt độ nào đều có hơi của nó, lượng hơi phụ thuộc vào thành phần chất lỏng và nhiệt độ của nó. Để đảm bảo tránh được cháy và nổ khi tiến hành các quá trình kỹ thuật cần có các biện pháp sau: + Thay thế các khâu sản xuất nguy hiểm bằng các khâu ít nguy hiểm hơn. + Cơ khí hoá tự động hoá liên tục các quá trình sản xuất. + Thiết bị đảm bảo kín, hạn chế hơi, khí cháy bay ra khu vực sản xuất. + Dùng các chất phụ gia trơ, các chất ức chế, các chất chống cháy nổ để giảm tính cháy nổ của hỗn hợp. + Loại trừ mọi khả năng phát sinh mồi lửa tại những nơi có liên quan đến chất cháy nổ. + Tránh mọi khả năng tạo ra nồng độ nguy hiểm của các chất chống cháy nổ. + Trước khi ngừng sửa chữa hoặc cho thiết bị hoạt động trở lại phải thổi khí trơ, hơi nước vào thiết bị đó. III.4. An toàn về điện An toàn về điện là một trong những vấn đề quan trọng của công tác an toàn. Phải tuân theo nguyên tắc về kỹ thuật tránh gây ra tai nạn điện. + Dây điện phải được cải tiến bằng vỏ cao su và có thể lồng vào ống kim loại để tránh bị dật. + Cầu dao được lắp đặt sao cho dễ điều khiển nhưng cũng không quá thấp và phải để nơi khô ráo và an toàn đối với người điều khiển. IV. An toàn lao động và phòng chống độc hại với công nhân, môi trường Công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao tác về phòng cháy chữa cháy, nắm được kiến thức về độc hại và bảo vệ môi trường. Trong công việc đòi hỏi công nhân phải có tay nghề để tránh hiện tượng xảy ra rơi vãi, gây sự cố dẫn đến cháy nổ thiệt hại đến tính mạng và tài sản. Trong nhà máy người công nhân phải nghiêm chỉnh chấp hành mọi qui tắc, nội quy trong nhà máy như: trong nhà máy cấm mọi hình thức dùng lửa, cấm va trạm gây ra tia lửa điện. Khi sửa chữa không dùng điện 220V mà chỉ dùng điện 120 V thắp sáng. Cấm dùng búa sắt, giày có đinh đi lại làm việc trong khu vực sản xuất. Trong công tác bảo quản bể chứa đòi hỏi phải đuổi hết hơi xăng dầu ra khỏi bể mới được vào trong. Công nhân làm việc trực tiếp phải được trang bị dụng cụ bảo hộ lao động như: ủng, mũ áo, găng tay,trong nhà máy chế biến dầu phải được tự động hoá để đảm bảo an toàn phòng chống cháy, tránh độc hại cho con người. Trong nhà máy bơm xăng dầu nên trang bị các thiết bị phòng cháy tự động. xăng dầu là các hợp chất bay hơi nên cần phải cần xử lý hơi xăng dầu nhằm đảm bảo sức khoẻ cho người lao động. Người lao động cần phải được khám sức khoẻ định kỳ và phải có chế độ bồi dưỡng độc hại thích hợp với công việc. Nguồn nước thải trong nhà máy phải được xử lý sạch các hợp chất có hại bằng các hệ thống sử lý nước thải rồi mới được thải ra ngoài tránh ô nhiễm môi trường và nguồn nước của dân cư lân cận nhà máy. Phần kết luận Quá trình isome hoá tuy hiện nay chưa được đề cập đến trong kế hoạch xây dựng những nhà máy lọc dầu đầu tiên ở Việt Nam. Song nếu nhìn nhận xa hơn trong tương lai, với mức độ sử dụng nhiên liệu xăng như hiện nay, nhu cầu về xăng chất lượng cao, xăng không chì, thì ngoài Reforming xúc tác, Cracking xúc tác là hai quá trình chế biến cơ bản, quá trình isome hoá vẫn là một phương án đầy triển vọng. Cùng với những bước đi đầu của ngành công nghệ chế biến dầu nước nhà, tích luỹ kiến thức, nghiên cứu những quá trình chế biến công nghiệp, hy vọng chúng ta sẽ xây dựng nên một ngành công nghiệp mũi nhọn thực sự cho đất nước. Qua một thời gian miệt mài nghiên cứu, thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: Ts.Nguyễn Hữu Trịnh, nên em đã hoàn thành đồ án. Thiết kế phân xưởng isome hoá. Tuy còn nhiều sai sót, hạn chế song về cơ bản em đã nắm được những lý thuyết cốt lõi của quy trình, nắm được những nguyên tắc quan trọng trong thiết kế của một người kỹ sư hoá dầu. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của quý thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 8 tháng 6 năm 2006. Sinh viên thực hiện Tô Văn Nam Tài liệu tham khảo 1. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ. Hóa học dầu mỏ và khí. NXB Khoa học và kỹ thuật 2005. 2. TS. Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu mỏ. NXB Khoa học kỹ và thuật 2001. 3. Bộ môn nhiên liệu. Công nghệ chế biến dầu mỏ và khí ĐHBK 1983. 4. Bộ môn nhiên liệu. Tính toán các công nghệ chế biến dầu mỏ ĐHBK 1973. 5. Kiều Đình Kiểm – Các sản phẩm dầu mỏ và hoá dầu, 1999. 6. Khuất Minh Tú – Bài giảng an toàn lao động và bảo vệ môi trường. 7. ĐHBKHN, Sổ tay tóm tắt các đại lượng hoá lý, NXB ĐHBKHN , 1963 8. Hiệu đính: PTS. Trần Xoa. PTS. Nguyễn Trọng Khuông, KS. Lê Viên – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (tập 1). NXB KHKT - HN 1992. 9. Hiệu đính: PTS. Trần Xoa. PTS. Nguyễn Trọng Khuông, PTS. Phạm Xuân Toản - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (tập 2). NXB KHKT - HN 1982. 10. PGS. Ngô Bình - Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp - ĐHBKHN - Bộ môn xây dựng công nghiệp - HN 1997. 11. Robert.A.Meyers - Hanbook of petroleum refining processes, second edition. 1986. 12. IFP - Hydrocacbon processing, November 1998. 13. Hydrocacbon processing, November 2000 14. Hydrocacborn Processing . November/2000 .trang 131-134 15. ApPlied CtalysisA .Vol 147 .1996 trang 145-147 16. Japan. Energy Research Center Co., Ltd,3-17-35 Niizo-Minami, Toda-Shi, Saitama 335-8502 Japan.