Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất dicloetan

HCl từ thùng chứa (10) được bơm qua thiết bị đun nóng (11) để gia nhiệt rồi vào thiết bị chưng luyện (12) có hồi lưu đỉnh và hồi lưu đáy. Tại thiết bị (12) nhiệt độ được duy trì ở 75 á 800C. Hỗn hợp đẳng phí của DCE với nước đi ra khỏi đỉnh tháp được ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có hồi lưu (13) và một phần cho tuần hoàn lại tháp (12), phần còn lại qua thiết bị phân li (15) để tách hơi nước và DCE tinh khiết quay trở lại thùng chứa (10). Sảnphẩm đáy được bơm qua thiết bị chưng luyện (16), ở đây DCE là phần cất được tách ra ở đỉnh tháp, qua làm lạnh bằng nước muối ở thiết bị (18) rồi cho vào bể chứa sản phẩm. Còn đáy tháp là các sản phẩm nặng được đưa vào bể chứa sản phẩm phụ (21). Phần ii:tính toán Chương i: tính cân bằng vật chất của quá trình clo hoá trực tiếp etylen ở nhiệt độ thấp *Các số liệu ban đầu: - Thiết kế phân xưởng sản xuất DCE từ nguyên liệu là etylen và clo, với năng suất 60.000 tấn/ năm. -Etylen kỹ thuật ( theo thể tích): 92% C2H4 5% C2H6 3% C3H6 -Clo kỹ thuật (%thể tích): 85% Cl2 10,4% N2 3% O2 1,6% CO2 -Lượng etylen lấy dư 10%. -Lượng DCE tổn thất 3%. -Lượng tricloetan tạo thành chiếm 4,6% lượng DCE. -Trong DCE hòa tan 50% khí HCl tạo thành trong phản ứng thế. -Hiệu suất chung của quá trình: 95%. *Khi sục nguyên liệu etylen và clo vào thiết bị phản ứng clo hoá có chứa xúc tác FeCl3 trong môi trường DCE lỏng, sản phẩm chính là DCE và sản phẩm phụ như tricloetan (TCE), Diclopropan (DCP), Các phản ứng xảy ra trong thiết bị clo hoá: CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl - CH2Cl (1) DCE CH2=CH2 + 2Cl2 CH2Cl - CHCl2 + HCl (2) TCE CH2=CH-CH3 + Cl2 CH2Cl-CHCl-CH3 (3) DCP *Giả sử dây chuyyền sản xuất hoạt động liên tục 24 giờ/ ngày. Trong 1 năm chọn 25 ngày ngừng hoạt động để sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị và nghỉ lễ, tết. Số giờ làm việc trong năm là: (365- 25)x24 = 8160 giờ/năm Năng suất công nghệ tính theo giờ: kg/h Lượng DCE tổn thất là3% nên lượng DCE thực tế tạo thành: kg/ h Lượng TCE tạo thành chiếm 4,6% lượng DCE nên lượng TCE tạo thành: kg/h I.Tính cân bằng vật chất ở thiết bị clo hoá: 1.Tính lượng chất đi vào thiết bị clo hóa: Các chất đi vào thiết bị gồm: -Etylen kỹ thuật: etylen, etan, propylen. -Clo kỹ thuật: clo, nitơ, oxy, cacbondioxit. a.Tính lượng etylen kỹ thuật đi vào thiết bị: Theo phản ứng (1) Cứ 28 kg C2H4 tạo thành 99 kg DCE GE1 kg/h C2H4 tạo thành 7573,529 kg/h DCE Suy ra: GE1 = kg/h Theo phản ứng (2) Cứ 28 kg C2H4 tạo thành 133,5 kg TCE GE2 kg/h C2H4 tạo thành 348,382 kg/h TCE Suy ra: GE2= kg/h Vậy tổng lượng C2H4 tiêu tốn cho 2 phản ứng: kg/h Hiệu suất chung của quá trình là 95% nên lượng C2H4 thực tế tham gia phản ứng: kg/h Trong thực tế etylen được lấy dư 10%, do đó lượng etylen vào thiết bị là: kg/h Trong etylen kỹ thuật có 92% C2H4 nên ta có lượng etylen kỹ thuật vào thiết bị: kg/h Lượng etan chiếm 5% trong etylen kỹ thuật nên lượng etan vào thiết bị: 2787,854 5% = 139,393 kg/h Lượng propylen chiếm 3% trong etylen kỹ thuật nên lượng propylen vào thiết bị: 2787,854 x 3% = 83,636 kg/h Nhưng hiệu suất quá trình 95% nên lượng propylen tham gia phản ứng: 83,636 x 95% = 79,454 kg/h b.Tính lượng clo kỹ thuật vào thiết bị chính: Theo phản ứng (1) Cứ 28 kg C2H4 tác dụng hết 71 kg clo 2142,008 kg/h C2H4 tác dụng hết GClo,1 kg/h clo Suy ra: GClo,1 = kg/h Theo phản ứng (2) Cứ 28 kg C2H4 tác dụng hết 142 kg clo 73,069 kg/h C2H tác dụng hết GClo,2 kg/h clo Suy ra: GClo,2 = kg/h Theo phản ứng (3) Cứ 42 kg C3H6 tác dụng hết 71 kg clo 79,454 kg/h C3H6 tác dụng hết GClo,3 kg/h clo Suy ra: GClo,3= kg/h Vậy tổng lượng clo cần thiết dùng cho 3 phản ứng trên là: GClo,1 + GClo,2 + GClo,3 =5431,520 + 370,564 + 134,315 = 5936,399 kg/h Trong clo kỹ thuật có 85% Cl2, do đó lượng clo kỹ thuật vào thiết bị: kg/h Lượng N2 có trong clo kỹ thuật là: 6983,999 10,4 %= 726,336 kg/h Lượng O2 có trong clo kỹ thuật là: 6983,999 3% = 209,519 kg/h Lượng CO2 có trong clo kỹ thuật là: 6983,99 1,6 5 = 111,744 kg/h 2.Tính lượng chất đi ra thiết bị clo hóa: Các chất đi ra bao gồm: DCE, TCE, DCP, etylen dư, etan, propylen dư, nitơ, oxy, HCl, cacbondioxit. a.Lượng etylen ra khỏi thiết bị: Lượng etylen vào thiết bị là 2564,826 kg/h Lượng etylen tham gia phản ứng là 2215,077 Suy ra, lượng etylen ra khỏi thiết bị là: 2564,826 - 2215,077 = 349,749 kg/h b.Lượng propylen dư: 83,636 - 79,454 = 4,182 kg/h c.Lượng DCP tạo thành theo phản ứng (3): Theo phản ứng (3) Cứ 42 kg C3H6 thì tạo thành 113 kg DCP 79,454 kg/h C3H6 thì tạo thành GDCP kg/h DCP Suy ra: GDCP= kg/h d.Lượng HCl tạo thành theo phản ứng (2): Theo phản ứng (2) Cứ 28 kg C2H4 tạo thành 36,5 kg HCl 73,069 kg/h C2H4 tạo thành GHCl kg/h HCl Suy ra: GHCl kg/h Trong đó, có 50% HCl hòa tan trong sản phẩm lỏng DCE nên lượng khí HCl hoà tan trong DCE là: 95,251 50% = 47,625 kg/h Từ kết quả tính toán ta có bảng số liệu sau: Bảng 6: Cân bằng vật chất của các cấu tử đi vào và cấu tử đi ra thiết bị chính: Lượng chất đi vào Lượng chất đi ra Thành phần Lượng vào(kg/h) Thành phần Lượng ra (kg/h) -Etylen kỹ thuật C2H4 C2H6 C3H6 - Clo kỹ thuật Cl2 N2 O2 CO2 2787,854 2564,826 139,393 83,636 6983,999 5936,399 726,336 209,519 111,744 - Pha lỏng DCE TCE DCP HCl - Khí ra C2H4 dư C2H6 C3H6 N2 O2 CO2 HCl 7573,529 348,382 213,769 47,625 349,749 139,393 4,182 726,336 209,519 111,744 47,625 Tổng vào = 9771,853 Tổng ra = 9771,854 II.Tính cân bằng vật chất của cả hệ thống làm lạnh để tách khí thải: Lượng vật chất đi vào hệ thống làm lạnh bằng lượng vật chất đi ra thiết bị phản ứng chính.Trong hệ thống này, các chất DCE, TCE, DCP sẽ bị ngưng tụ, còn các chất còn lại thì không ngưng tụ. Giả sử hiệu suất thiết bị đạt 99%. Lượng DCE được ngưng tụ và được đưa về bề chứa: kg/h Lượng DCE không ngưng tụ và theo khí thoát ra ngoài: 7573,529 - 7497,794 = 75,735 kg/h Lượng TCE được ngưng tụ và được đưa về bề chứa: kg/h Lượng TCE không ngưng tụ và theo khí thoát ra ngoài: 348,382 - 344,898 = 3,484 kg/h Lượng DCP được ngưng tụ và được đưa về bề chứa: kg/h Lượng DCP không ngưng tụ và theo khí thoát ra ngoài: 213,769 - 211,631 = 2,138 kg/h HCl sinh ra ở phản ứng (2) hoà tan 50%trong DCE, còn 50% theo khí thải ra ngoài. Từ kết quả tính toán ta có cân bằng vật chất của hệ thống khí thải. Bảng 7: Cân bằng vật chất của hệ thống khí thải: Thành phần vào Lượng vào (kg/h) Thành phần ra Lượng ra (kg/h) C2H4 349,749 C2H4 349,749 C2H6 139,393 C2H6 139,393 C3H6 4,182 C3H6 4,182 N2 726,336 N2 726,336 O2 209,519 O2 209,519 CO2 111,744 CO2 111,744 HCl 95,251 HCl theo khí thải 47,625 DCE 7573,529 HCl hoà tan trong DCE 47,625 TCE 348,382 DCE ngưng tụ 7497,794 DCP 213,769 DCE không ngưng tụ 75,735 TCE ngưng tụ 344,898 TCE không ngưng tụ 3,484 DCP ngưng tụ 211,631 DCP không ngưng tụ 2,138 Tổng lượng vào 9771,854 Tổng lượng ra 9771,854 III.Cân bằng vật chất của thiết bị trung hoà: *Lượng vật chất vào thiết bị bằng lượng NaOH trung hoà và phần lỏng sau khi được tách khí. Giả sử ta dùng NaOH vừa đủ để trung hoà HCl. Phản ứng: HCl + NaOH = NaCl + H2O (4) Cứ 36,5 kg HCl cần 40 kg NaOH để trung hoà 47,625 kg/h HCl cần x kg/h NaOH để trung hoà Suy ra: x = kg/h *Lượng vật chất ra khỏi thiết bị: Ra khỏi thiết bị gồm các chất: DCE, TCE, DCP, NaCl, H2O Theo phản ứng (4): Cứ 36,5 kg HCl thì tạo ra 18 kg H2O 47,625 kg/h HCl thì tạo ra y kg/h H2O Suy ra: y = kg/h Cứ 36,5 kg HCl thì tạo ra 58,5 kg NaCl 47,625 kg/h HCl thì tạo ra GNaCl kg/h NaCl Suy ra: GNaCl = kg/h Từ kết quả tính toán ta có bảng số liệu sau: Bảng 8: Cân bằng vật chất của thiết bị trung hoà. Thành phần Lượng vào (kg/h) Lượng ra (kg/h) HCl 47,625 - DCE 7497,794 7497,794 TCE 344,898 344,898 DCP 211,631 211,631 NaOH 52,192 - NaCl - 76,330 H2O - 23,486 Tổng 8154,14 8154,139 IV.Tính cân bằng vật chất tại hệ thống tháp chưng: 1.Tháp chưng tách hơi nước (12): Lượng chất vào và ra khỏi tháp gồm có các thành phần: DCE, TCE, DCP, H2O. Chọn hiệu suất là 98%. Lượng nước được tách ra ngoài là: kg/h Lượng nước còn lại lẫn vào hỗn hợp đi vào tháp chưng tách sản phẩm: 23,846 - 23,016 = 0,470 kg/h Bảng 9: Cân bằng vật chất của thiết bị chưng tách nước: Thành phần vào Lượng vào, kg/h Thành phần ra Lượng ra, kg/h DCE 7497,794 DCE 7497,794 TCE 344,898 TCE 344,898 DCP 211,631 DCP 211,631 H2O 23,486 H2O đã tách 23,016 H2O còn lại 0,47 Tổng vào 8077,809 Tổng ra 8077,809 2.Tháp chưng tách DCE: Lượng vật chất vào tháp chưng tách DCE = Lượng vật chất ra tháp chưng tách H2O. Giả sử DCE trước khi vào tháp chưng bị thất thoát trên đường ống còn lại 99,56% tính cho hiệu suất. Lượng DCE vào tháp chưng: kg/h Chọn hiệu suất 98,5%. Lượng DCE thu được trên đỉnh tháp: kg/h Lượng DCE lẫn trong sản phẩm đáy: 7464,914 - 7352,94 = 111,974 kg/h Lượng H2O thu được ở đỉnh tháp: 0,47 x 98,5% = 0,463 kg/h Lượng H2O lẫn trong sản phẩm đáy: 0,47 - 0,463 = 0,007 kg/h Bảng 10: Cân bằng vật chất của tháp chưng tách DCE: Thành phần vào Lượng vào, kg/h Thành phần ra Lượng ra, kg/h DCE 7464,914 DCE ra ở đỉnh 7352,94 H2O 0,47 DCE ra ở đáy 111,974 TCE 344,898 H2O ra ở đỉnh 0,463 DCP 211,631 H2O ra ở đáy 0,007 TCE 344,898 DCP 211,631 Tổng vào 8021,9113 Tổng ra 8021,9113 Chương II: tính toán cân bằng nhiệt lượng I.Tính cân bằng nhiệt lượng ở thiết bị clo hoá: Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị chính: Qnl + Qpư = Qspra + Qtt + Qtn , [9-196] Trong đó, Qnl là nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào, Kcal/h Qpư là nhiệt lượng do phản ứng clo hoá sinh ra, Kcal/h Qspra là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra, Kcal/h Qtt là nhiệt lượng do tổn thất ra môi trường xung quanh, Kcal/h Qtn là nhiệt lượng do chất tải nhiệt mang vào hoặc lấy ra,Kcal/h 1.Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: a.Nhiệt lượng do etylen kỹ thuật mang vào: ,Kcal/h với Qi = Gi.ci.t Trong đó: Gi – lượng hỗn hợp đầu, kg/h. Ci – nhiệt dung riêng của hỗn hợp, kcal/kg.độ t - nhiệt độ đầu của hỗn hợp, 0C. Trong quá trình này ta chọn t = 25 0C. Bảng11: Nhiệt lượng etylen kỹ thuật mang vào: Thành phần: C2H4 C2H6 C3H6 G(kg/h) 2564,826 139,393 83,636 C(kcal/kg.độ) 0,38 0,39 0,364 Q =G.c.t 24365,847 1359,082 761,088 Vậy tổng nhiệt lượng do etylen kỹ thuật mang vào: Q1 = 24365,847 + 1359,082 + 761,088 = 26486,017 kcal/h b.Nhiệt lượng do clo kỹ thuật mang vào: kcal/h với Q=Gi.ci.t Trong quá trình này chọn t = 25 0C Bảng 12: Nhiệt lượng clo kỹ thuật mang vào: Thành phần: Cl2 N2 O2 CO2 G (kg/h) 5936,399 726,336 209,519 111,744 C(kcal/kg.độ) 0,115 0,25 0,24 0,21 Q=G.c.t 17067,147 4539,6 1257,114 586,656 Vậy tổng nhiệt lượng do clo kỹ thuật mang vào: Q2 = 17067,147 + 4539,6 + 1257,114 + 586,656 = 23450,517 kcal/h Do đó, tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qnl = Q1 + Q2 = 26486,017 + 23450,517 = 49936,534 , kcal/h 2.Nhiệt lượng do các phản ứng clo hóa tạo thành: a.Nhiệt lượng do phản ứng (1) tạo thành: CH2 = CH2 + Cl2 ClCH2 – CH2Cl , Q3 = n Trong đó, n là số mol của etylen tham gia phản ứng là hiệu ứng nhiệt của phản ứng (1) mol/h = - 220 kj/mol = -52,544 kcal/mol Q3 = kcal/h b.Nhiệt lượng do phản ứng (2) tạo thành: CH2 = CH2 + 2Cl2 ClCH2 – CHCl2 + HCl , – hiệu ứng nhiệt do phản ứng (2) tạo thành và được xác định theo công thức: ni, nj là số liên kết của chất tham gia, chất tạo thành ci, cj là năng lượng liên kết của chất tham gia và chất tạo thành, kcal/mol Biết năng lượng liên kết: 101,2 kcal/mol 62,8 kcal/mol 85,6 kcal/mol 57,8 kcal/mol 70 kcal/mol 102,1 kcal/mol thay các giá trị trên vào ta được: =101,2 + 485,6 + 257,8 - 62,8 - 385,6 - 370 - 102,1= -72,5 Số mol của etylen tham gia phản ứng (2): mol/h Do đó, nhiệt do phản ứng (1) tạo thành: Q2 = kcal/h c.Nhiệt lượng do phản ứng (3) tạo thành: CH2 = CH – CH3 + Cl2 ClCH2 – CHCl – CH3 , Số mol của propylen tham gia phản ứng (3): mol/h Hiệu ứng nhiệt của phản ứng (3): = C[c=c] + 6C[c-H] + C[c-c] + C[Cl-Cl] - 2 C[c-c] – 2C[c-Cl] – 6C[c-H] = C[c=c] + C[Cl-Cl] - C[c-c] – 2C[c-Cl] = 101,2 + 57,8 – 62,8 – 2x70 = - 43,8 kcal/mol Do đó, nhiệt do phản ứng (3) tạo thành: Q5 = kcal/h Tổng nhiệt lượng tạo thành của 3 phản ứng: Qpu = Q3+ Q4 + Q5 =4019631,028 + 189196,518 + 82859,176 = 4291686,722 Kcal/h 3.Nhiệt lượng do Dicloetan lỏng tuần hoàn trở lại ở nhiệt độ 250C: Cp = 0,28 kcal/kgđộ. Qth = Gth.Cp.t , với Gth là lượng DCE tuần hoàn. Qth = Gth.0,28.25 = 7 Gth Vậy tổng nhiệt vào: Qvào = Qnl + Qpư + Qth = = 49936,534 + 4291686,722 + 7Gth = 4341623,256 + 7Gth kcal/h 4.Nhiệt lượng do các sản phẩm mang ra khỏi thiết bị: Chọn nhiệt độ là 85 0C. Theo [8- 230]: MC = n1c1+n2c2+n3c3+ Trong đó: M là khối lượng mol của hợp chất C là nhiệt dung riêng của hợp chất n1, n2, n3, là số nguyên tố của nguyên tử trong hợp chất c1, c2, c3, là nhiệt dung riêng của các nguyên tố trong hợp chất Theo [8-180]: c[C] = 11700 j/kg nguyên tử độ = 2,794 kcal/ kg nguyên tử độ c[H] = 18000 j/kg nguyên tử độ = 4,3 kcal/ kg nguyên tử độ c[Cl] = 33500 j/kg nguyên tử độ = 8 kcal/ kg nguyên tử độ (1 kcal/ kg độ = 4,1868.103 j/kg độ ) *Suy ra: kcal/ kg độ GDCE = 7573,52 + Gth kg/h Nhiệt hoá hơi của DCE là rhh= 77,329 kcal/kg Hàm nhiệt hoá hơi i= Cp. T + rhh = 0,392 . 85 + 77,329 = 110,649 kcal/kg QDCE= GDCE. i = (7573,52 + Gth). 110,649 = 838002,415 + 110,649Gth kcal/h *QDCP: kcal/ kg độ Nhiệt hoá hơi của DCP là rhh= 152,18 kcal/kg Hàm nhiệt hoá hơi i= Cp. T + rhh = 0,444 . 85 + 152,18 = 189,92 kcal/kg GDCP = 213,769 kg/h QDCP = GDCP . i= 213,769 . 189,92 = 40599,008 kcal/h *QTCE: kcal/ kg độ Nhiệt hoá hơi của TCE là rhh= 15,053 kcal/kg Hàm nhiệt hoá hơi i= Cp. T + rhh = 0,318 . 85 + 15,053 = 42,083 kcal/kg GTCE= 348,382 kg/h QTCE= GTCE . i =348,382 . 42,083 = 14660,959 kcal/h *QHCl: kcal/ kg độ GHCl= 47,625 kg/h QHCl= GHCl . CHCl . t= 47,625 . 0,337 . 85 = 1364,992 kcal/h Bảng 13: Nhiệt lượng các sản phẩm khí mang ra: Thành phần C2H4 dư C2H6 HClk C3H6 G(kg/h) 349,749 139,393 47,625 4,182 C(kcal/kg.độ) 0,38 0,39 0,337 0,364 Q=G.c.t 217,9054 4620,878 1364,992 129,391 Bảng 13: Nhiệt lượng các sản phẩm khí mang ra (tiếp theo): Thành phần N2 O2 CO2 G(kg/h) 726,336 209,519 111,744 C(kcal/kg.độ) 0,25 0,24 0,21 Q=G.c.t 15434,64 4274,188 1994,630 Tổng nhiệt lượng sản phẩm mang ra: Q= 838002,415 + 110,649Gth +14660,959 + 40599,008 +1364,992 +1364,992+ + 1994,630 + 15434,64 + 4274,188 +217,9054 + 4620,878 + 129,391 =922663,998 + 110,649 Gth Q= 922663,998 + 110,649 Gth kcal/h 5.Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Lấy bằng 5% nhiệt lượng đưa vào. Qtt = (4341623,256 + 7Gth).5% = 217081,163 + 0,35 Gth kcal/h 6.Lượng nhiệt DCE tuần hoàn: Qvào= Qsp + Qtt 4341623,256 +7Gth = 922663,998 + 110,649 Gth +217081,163 + 0,35 Gth kg/h Qth = 7Gth = 215513,098 kcal/h QDCE= 838002,415 + 110,649Gth = 4244617,908 kcal/h Qsp = 922663,998 + 110,649 Gth =4329279,491 kcal/h Qtt = 217081,163 + 0,35 Gth = 227856,818 kcal/h Bảng 14: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị clo hoá: Thành phần vào Nhiệt vào, kcal/h Thành phần ra Nhiệt ra, kcal/h C2H4 24365,847 DCE 4244617,908 C2H6 1359,082 DCP 40599,008 C3H6 761,088 TCE 14660,959 Etylen kỹ thuật 26486,017 HCl 1364,992 Cl2 17067,147 C2H4 217,9054 N2 4539,6 C2H6 4620,878 O2 1257,114 C3H6 129,391 CO2 586,656 HCl 1364,992 Clo kỹ thuật 23450,517 N2 15434,64 Phản ứng 1 4019631,028 O2 4274,188 Phản ứng 2 189196,518 CO2 1994,630 Phản ứng 3 82859,176 Nhiệt sản phẩm 4329279,491 Nhiệt tuần hoàn 215513,098 Nhiệt tổn thất 227856,818 Tổng nhiệt vào 4557136,354 Tổng nhiệt ra 4557136,309 Chương iii: tính toán thiết bị chính I.Tính thể tích của thiết bị phản ứng: Chọn quá trình clo hóa trực tiếp etylen để sản xuất DCE xảy ra ở nhiệt độ t=250C, áp suất P = 4 at. Hỗn hợp khí vào thiết bị phản ứng chính gồm: C2H4, C2H6, C3H6, Cl2, N2, O2, CO2. Gọi Vvao là thể tích hỗn hợp các cấu tử đi vào thiết bị, m3/h Thể tích của các chất được xác định theo công thức: , m3/h Với: mi – khối lượng của cấu tử i, kg/h. - khối lượng riêng của cấu tử i, kg/m3. Bảng 15: Khối lượng, khối lượng riêng và thể tích của các cấu tử : Cấu tử Khối lượng (kg/h) Khối lượng riêng (kg/m3) Thể tích (m3/h) C2H4 2564,826 1261,4 2,033 C2H6 139,393 1356,7 0,103 C3H6 83,636 510 0,164 Cl2 5936,399 3220,4 1,843 N2 726,336 1250,7 0,581 O2 209,519 1428,9 0,147 CO2 111,744 1976,8 0,057 Tổng vào 4,928 Vậy tổng thể tích vào thiết bị là 4,928 m3/h. Trong thiết bị phản ứng chính, nếu sục trực tiếp dòng nguyên liệu clo và etylen vào thiết bị chính sẽ dễ tạo hỗn hợp nổ. Cho nên người ta thường cho một lượng DCE vào làm môi trường để tránh hiện tượng đun nóng cục bộ và giải được nhiệt phản ứng, vì vậy thiết bị làm việc được an toàn hơn. Lượng DCE đưa vào thiết bị thường lấy với thể tích 50% so với thể tích dòng nguyên liệu vào. Vậy tổng thể tích các chất cần đưa vào thiết bị chính là: Vlviệc = 4,928 + (4,928 x 50%) = 7,392 m3/h Để đảm bảo năng suất làm việc và đảm bảo tuyệt đối về vấn đề an toàn khi làm việc, người ta thường lấy thể tích làm việc của thiết bị chiếm 70 80% thể tích thực của thiết bị.Chọn thể tích làm việc của thiết bị bằng 75% thể tích thực thiết bị. Vthiet bi = m3/h II.Tính đường kính thiết bị: Gọi Dt là đường kính thiết bị. Chọn đường kính và chiều cao của thiết bị có tỉ lệ 1:4, nghĩa là H = 4.Dt, suy ra H = 8.R , hay Mà ta có thể tích V = S . H Trong đó: H – chiều cao của thiết bị, m. R – bán kính thiết bị, m S – diện tích bề mặt cắt ngang của thiết bị, m2 Với S được xác định theo công thức: Suy ra: V = S . H = p. R2.H = m m III.Tính chiều cao thiết bị: Chiều cao thiết bị = chiều cao thân + chiều cao đáy + chiều cao nắp Gọi chiều cao thiết bị là Htb Chiều cao thân là Hth Chiều cao đáy là Hđ Chiều cao nắp là Hn Chọn Hđ = Hn = Ht Ta có: Htb = Hth + 2. Ht Theo bảng [9] ta có nếu Dt = 1500 mm thì Ht = 375 mm Suy ra: Htb = 5,9 + 2. 0,375 = 6,65 m IV.Tính chiều dày thiết bị: Chiều dày thân hình trụ làm việc chịu áp suất trong P được xác định theo công thức: , m [9] Trong đó: +Dt - đường kính thiết bị, m +j - hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, j = 0,95 +C – hệ số bổ sung do ăn mòn, chọn C = 3 mm +P - áp suất trong thiết bị ,N/m2 P = Ptt + Plv , với Ptt là áp suất thủy tĩnh của thiết bị Plv là áp suất làm việc của thiết bị Plv =4 at = 3,92.105 N/m2 Ptt = g. r1. H1 N/m2 Với g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 H1 là chiều cao cột chất lỏng , m chọn H1 = 80%Htb = 0,8. 6,65 = 5,32 m r1 là khối lượng riêng của chất lỏng , kg/m3 Khối lượng riêng r1 của sản phẩm DCE khi phản ứng xảy ra ở t = 250C. Tra bảng [9] ta có r1= 1231,5 kg/m3 Nên ta có Ptt = 9,81. 1231,5. 5,32 = 0,64.105 N/m2 Vậy áp suất trong thiết bị: P = 0,64.105 + 3,92.105 = 4,56. 105 N/m2 Với thiết bị có áp suất làm việc 3,92.105 N/m2 thì chọn thép có độ chống gỉ cao. Chọn thép CT3, đây là loại thép chống gỉ tốt, tránh được ăn mòn của clo ẩm. Ngoài ra, thép CT3 là loại vật liệu được sử dụng nhiều trong công nghiệp hóa chất và nó có giá thành cũng hợp lý. +[s] là ứng suất cho phép. ứng suất cho phép theo giới hạn bền của thép CT3 được xác định theo công thức [9] ta có: [sk] = N/m2 với nk là hệ số an toàn giới hạn bền từ bảng [9] ta có nk = 2,6 h là hệ số điều chỉnh từ bảng [9] ta có h =1 sk là giới hạn bền, sk = 380.106 N/m2 [sk] = N/m2 ứng suất cho phép theo giới hạn chảy của thép CT3 được xác định theo công thức [9] ta có: [sc] = N/m2 với nc là hệ số an toàn giới hạn chảy từ bảng [9] ta có nc = 1,5 h là hệ số điều chỉnh từ bảng [9] ta có h =1 sc là giới hạn chảy, sc = 240.106 N/m2 [sc] = Để độ bền tốt nhất ta chọn kết quả bé nhất. [s] = [sk] = 146.106 N/m2 Mặt khác, ta có >50 , ta có thể bỏ qua P ở mẫu. Vậy m S = 5,47 mm Qui chuẩn S = 6 mm *Kiểm tra ứng suất: Theo [9] ta có: N/m2 Theo [9]: P0 = 1,5.P = 1,5. 0,456.106 = 0,684. 106 N/m2 N/m2 Mặt khác,ta có N/m2 Suy ra s < , thoả mãn điều kiện.Vậy chiều dày thân thiết bị S = 6 mm. Chọn đáy và nắp thiết bị chính dạng elip có gờ, với chiều dày bằng chiều dày thiết bị , S = 6 mm. V.Chọn bích lắp đáy, nắp với thân thiết bị: Dt = 1,5 m P = 4 at = 0,392.106 N/m2 . Qui chuẩn P = 0,6.106 N/m2 Theo [9] ta có bảng số liệu sau: Bảng 16: Bích lắp đáy, nắp với thân thiết bị P.10-6 N/m2 Dt mm Kích thước nối Kiểu bích 1 h mm D mm Db mm D1 mm D0 mm Bulông db z 0,6 1500 1640 1600 1560 1515 M24 40 40 VI.Tính đường kính các ống dẫn: ,m Mà , m3/s Trong đó: d là đường kính ống dẫn, m V là lưu lượng thể tích , m3/s w là tốc độ trung bình ,m/s G là lưu lượng chất , kg/h r là khối lượng riêng của các chất, kg/m3 với kg/m3 M là khối lượng phân tử chất 1.Đường kính ống dẫn nguyên liệu vào: a.Đường kính ống dẫn etylen kỹ thuật vào d1: Bảng 17: Lưu lượng thể tích Cấu tử M r , kg/m3 G , kg/h V , m3/s C2H4 28 1,25 2564,826 0,569 C2H6 30 1,339 139,393 0,029 C3H6 42 1,875 83,636 0,012 Tổng lưu lượng thể tích 0,61 Lưu lượng thể tích của etylen kỹ thuật là V1 = 0,61 m3/s Chọn w = 25 m/s m hay d1 = 176 mm Qui chuẩn d1 = 200 mm Theo [9] chiều dài ống nối l = 130 mm P = 4 at = 0,392.106 N/m2 . Qui chuẩn P = 0,6.106 N/m2 Theo [9] ta có bảng số liệu sau: Bảng 18: Bích nối thiết bị với ống dẫn etylen kỹ thuật vào P.10-6 N/m2 d mm Kích thước nối Kiểu bích 1 h mm Dn mm D mm Dd mm D1 mm Bulông db z 0,6 200 219 290 255 232 M16 8 22 b.Đường kính ống dẫn clo kỹ thuật vào d2: Bảng 19: Lưu lượng thể tích Cấu tử M r , kg/m3 G , kg/h V , m3/s Cl2 71 3,17 5936,399 0,520 O2 32 1,429 209,519 0,041 N2 24 1,071 726,336 0,188 CO2 44 1,964 111,744 0,016 Tổng lưu lượng thể tích 0,765 Lưu lượng thể tích của clo kỹ thuật là V2= 0, 765 m3/s Chọn w = 25 m/s m hay d2 = 197 mm Qui chuẩn d1 = 200 mm Theo [9] chiều dài ống nối l = 130 mm P = 4 at = 0,392.106 N/m2 . Qui chuẩn P = 0,6.106 N/m2 Theo [9] ta có bảng số liệu sau: Bảng 20: Bích nối thiết bị với ống dẫn clo kỹ thuật vào P.10-6 N/m2 d mm Kích thước nối Kiểu bích 1 h mm Dn mm D mm Dd mm D1 mm Bulông db z 0,6 200 219 290 255 232 M16 8 22 2.Đường kính ống dẫn sản phẩm: Bảng 21: Lưu lượng thể tích Cấu tử M r , kg/m3 G , kg/h V , m3/s DCE 99 4,419 7573,529 0,476 TCE 133,5 5,959 348,382 0,016 DCP 113 5,045 213,769 0,012 HCl 36,5 16,295 47,625 0,0008 C2H4 dư 28 1,25 349,749 0,078 C2H6 30 1,339 139,393 0,029 C3H6 dư 42 1,875 4,182 0,0006 N2 24 1,071 726,336 0,188 O2 32 1,429 209,519 0,041 CO2 44 1,964 111,744 0,016 HCl 36,5 1,629 47,625 0,008 Tổng lưu lượng thể tích 0,865 Lưu lượng thể tích của sản phẩm ra là V= 0, 865 m3/s Chọn w = 10 m/s m hay d2 = 332 mm Qui chuẩn d = 350 mm Theo [9] chiều dài ống nối l = 150 mm P = 4 at = 0,392.106 N/m2 . Qui chuẩn P = 0,6.106 N/m2 Theo [9] ta có bảng số liệu sau: Bảng 22: Bích nối thiết bị với ống dẫn sản phẩm ra P.10-6 N/m2 d mm Kích thước nối Kiểu bích 1 h mm Dn mm D mm Dd mm D1 mm Bulông db z 0,6 350 377 485 445 415 M20 12 26 3.Đường kính ống dẫn lỏng hồi lưu: Thể tích lỏng hồi lưu bằng 50% thể tích khí đi vào. Thể tích khí đi vào: Vvao = V1 + V2 = 0,61 + 0,765 = 1,375 m3/s Thể tích lỏng hồi lưu Vlong = 50%. 1,375 = 0,6875 m3/s Chọn w = 10 m/s Đường kính ống dẫn lỏng hồi lưu m Hay d3 = 296 mm Qui chuẩn d3 = 300 mm Theo [9] chọn l = 140 mm P = 4 at = 0,392.106 N/m2 . Qui chuẩn P = 0,6.106 N/m2 Theo [9] ta có bảng số liệu sau: Bảng 23: Bích nối thiết bị với ống dẫn lỏng hồi lưu P.10-6 N/m2 d mm Kích thước nối Kiểu bích 1 h mm Dn mm D mm Dd mm D1 mm Bulông db z 0,6 300 325 440 400 370 M20 12 24 Phần iii: xây dựng 1.Nhiệm vụ và yêu cầu: a.Nhiệm vụ: Thiết kế xây xựng là phần rất quan trọng. Nhiệm vụ của nó là nghiên cứu, phân tích tổng hợp mọi số liệu của dự án để đưa ra cách bố trí trên một khu đất cụ thể đã lựa chọn. b.Yêu cầu: Phải phù hợp với dây chuyền công nghệ sản xuất, phù hợp với quy hoạch của nhà máy, đảm bảo khả năng phát triển của nhà máy tạo điều kiện cho sản xuất của các phân xưởng khác trong tương lai. Bố trí giao thông trong và ngoài nhà máy sao cho thuận tiện. Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp và thuận lợi trong xây dựng. 2.Đặc điểm xây dựng nhà máy: ă Khu đất xây dựng nhà máy phải có hình dáng phù hợp, ở đây chọn khu đất hình chữ nhật, khu đất này phải đủ diện tích cho sản xuất ở hiện tại và có khả năng mở rộng trong tương lai. Qui mô của khu đất phải phù hợp cho việc bố trí các thiết bị, tổ chức giao thông trong và ngoài nhà máy, phải đảm bảo khoảng cách cho khu dân cư, đảm bảo vệ sinh môi trường. ă Trong nhà máy phải có sự liên hợp của các phân xưởng với nhau, sản phẩm của phân xưởng này là nguyên liệu của phân xưởng kia. Các phân xưởng đều có khoảng cách bảo đảm an toàn và thuận tiện cho quá trình lưu thông của nguyên liệu, sản phẩm, hóa chất phụ trợ, trang thiết bị và các phương tiện khác. Vì thế nhà máy chiếm một diện tích rộng. ă Điều kiện làm việc trong nhà máy có những công đoạn đòi hỏi sự khắc khe về nhiệt độ, áp suất. Nguyên liệu và sản phẩm của nhiều quá trình đều là những chất dễ cháy nổ, do đó cần chú ý bảo đảm an toàn chống cháy nổ. ă Là một nhà máy hóa chất nên cần phải chú ý tránh gây độc hại cho người, cho môi trường xung quanh. Vấn đề này phải được quan tâm đặc biệt. Nghĩa là chất thải phải được xử lý, trồng cây cảnh, bồn hoa trong khu vực nhà máy. ă Vấn đề cung cấp nguyên liệu cho nhà máy và vận chuyển sản phẩm ra khỏi nhà máy đi thiêu thụ phải được đảm bảo để giải quyết được công ăn việc làm cho nguồn lao động tại địa phương. ă Trong xây dựng cần chú ý đến hướng nhà, hướng gió chủ đạo. Bên trong nhà máy phải đủ ánh sáng, thoáng mát. Ngoài ra cần chú ý đến việc chống rét, chống bão lũ, 3.Địa điểm xây dựng: Lựa chọn địa điểm xây dựng tại Dung Quất – Quảng Ngãi, ở đây thuận tiện cho nguồn nguyên liệu, nhiên liệu, nguồn nhân lực và thuận tiện cho quá trình vận chuyển, tiêu thụ sản phẩm phù hợp theo quy cách của nhà nước. Khu công nghiệp này là khu đất cao, khó bị ngập lụt. Nơi đây có nhà máy lọc dầu sắp đi và hoạt động sẽ thuận tiện cho việc hoạt động của nhà máy cả về nguyên vật liệu, sản phẩm và nhân lực. Mạng lưới giao thông: hướng đông cách biển 6 km thuận tiện cho tàu cập cảng để vận chuyển hàng, hướng nam là mạng lưới giao thông quốc gia cả đường bộ và đường sắt, hướng bắc giáp khu kinh tế mở Chu Lai- Quảng Nam. Với vị trí như vậy rất thuận tiện cho việc vận chuyển của nhà máy. Hướng gió chủ đạo ở đây là hướng gió Tây Nam nên khí thải của nhà máy rất ít ảnh hưởng đến người dân xung quanh. 4.Một số khu vực và công trình trong nhà máy: stt Tên công trình D, m R, m H, m DT, m2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Nhà bảo vệ Nhà để xe đạp, xe máy và ôtô Nhà nghỉ và nhà vệ sinh nhà tắm Nhà ăn Hội trường Nhà hành chính Xưởng cơ khí Trạm cung cấp điện Nhà cứu hỏa Nhà chứa sản phẩm phụ Nhà chứa sản phẩm chính Khu vực xử lý khí thải Khu vực xử lý nước thải Khu vực đặt thùng chứa, trạm bơm Khu vực sản xuất chính Kho chứa nguyên liệu Khu đất dự trử 4 24 24 18 30 60 18 12 12 18 30 18 18 24 90 24 120 4 6 6 6 6 6 9 12 12 12 12 9 9 12 30 18 30 3 4,2 4,2 4,8 4,8 7,2 4,8 3,6 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 3,6 12 4,8 16 144 144 108 180 360 162 144 144 216 360 162 162 288 2700 432 3600 Chọn diện tích F = 240 x 150 = 36000 m2 5.Thiết kế mặt bằng: a.Yêu cầu khi thiết kế: Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy phải đáp ứng được dây chuyền sản xuất, đảm bảo mối liên hệ mật thiết giữa các hạng mục với hệ thống giao thông. Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được phân thành các khu vực chức năng hợp lý tạo điều kiện tốt nhất cho việc quản lý vận hành của các khu vực chức năng. Đảm bảo các yêu cầu mỹ quan của từng công trình, của tổng thể nhà máy. b.Nguyên tắc trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy: Trong thiết kế tổng mặt bằng nhà máy cần tuân theo các nguyên tắc cơ bản để đạt hiệu quả cao nhất. Các nguyên tắc này có tính định hướng ban đầu để có thể đi đến giải pháp qui hoạch tổng mặt bằng nhà máy một cách hợp lý. Thực chất của các nguyên tắc này là phân chia các bộ phận chức năng của nhà máy thành các nhóm. Những nhóm chức năng này sẽ được bố trí trên các khu đất của nhà máy trong mối quan hệ của công nghệ sản xuất cũng như các yêu cầu về quy phạm sự cố và vệ sinh công nghiệp. Trên cơ sở đó người ta đưa ra các biện pháp phân chia khu đất xây dựng của nhà máy thành các vùng chức năng: Nguyên tắc phân vùng: Đây là nguyên tắc được sử dụng trong thực tiễn thiết kế, biện pháp này chia khu đất thành các vùng theo đặc điểm sử dụng. Nhưng tùy theo đặc thù của nhà máy mà ta có cách bố trí các công trình trong nhà máy. Phân chia khu đất thành 4 vùng chính: *Vùng trước nhà máy: Đây là nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô xe máy xe đạpVùng này chiếm diện tích từ 4-20% diện tích nhà máy. Vùng trước nhà máy được phân bố ở trước hướng gió chủ đạo. *Vùng sản xuất: Nơi bố trí các nhà và công trình nằm trong dây chuyền sản xuất chính của nhà máy. Đây là vùng quan trọng nhất, chiếm diện tích lớn khoảng 22-25%tổng diện tích nhà máy. ở vùng này cần ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất. Mặt khác, trong quá trình sản xuất gây ra tiếng ồn lớn, bụi thải nhiều và dễ có sự cố cháy nổ nên đặt cuối hướng gió chủ đạo. *Vùng các công trình phụ trợ: Nơi đặt các công trình cung cấp năng lượng và các công trình bảo quản khác. Vùng này chiếm diện tích từ 14-28% tổng diện tích nhà máy. Đây là nơi có rất nhiều khả năng gây cháy nổ. Đặt nó sau các vùng khác và cuối hướng gió chủ đạo. *Vùng kho tàng và phục vụ giao thông: Cho phép các công trình trên vùng này không ưu tiên về hướng nhưng phải phù hợp với nơi tập kết nguyên liệu và sản phẩm để thuận tiện cho việc xuất nhập hàng của nhà máy. Vùng này chiếm diện tích khoảng 23-37% tổng diện tích nhà máy. Như vậy, phân vùng như trên sẽ dễ dàng quản lý theo ngành, theo các xưởng, theo các công đoạn của quá trình sản xuất và đảm bảo được yêu cầu vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các vấn đề phát sinh trong quá trình sản xuất.Tuy nhiên, với cách phân chia này thì dây chuyền phải kéo dài, hệ thống các đường ống kỹ thuật và mạng lưới giao thông tăng. Do đó trong quá trình thiết kế cần chú ý đến việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Phần IV: tính toán kinh tế I.Mục đích, ý nghĩa: Kỹ thuật và kinh tế là hai mặt thống nhất của quá trình sản xuất, quan hệ mật thiết nhau. Tiến bộ kỹ thuật góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, hiệu quả kinh tế quyết định đến việc lựa chọn những phương pháp sản xuất, công nghệ sản xuất, máy móc thiết bị và nhà xưởng. Từ năng suất và yêu cầu của sản phẩm ta phải xem xét vấn đề kinh tế có phù hợp không. Nghĩa là tính toán sơ lược để đưa ra dự trù vốn đầu tư, thời gian thu hồi vốn, lợi nhuận đảm bảo thuận lợi cho một chu kỳ sản xuất của nhà máy. Từ đó có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật hợp lý cho quá trình sản xuất, nâng cao được chế độ quản lý, thúc đẩy quá trình sản xuất. II.Nội dung tính toán: 1.Chi phí nguyên liệu: Bảng 24: Tiêu hao nguyên liệu chính Nguyên liệu Lượng tiêu hao trong một giờ (kg/h) Lượng tiêu hao trong một năm (kg) Đơn giá (đồng) Thành tiền (triệu đồng) Etylen kỹ thuật 2787,854 22748888,64 7000 159242,221 Clo kỹ thuật 6983,999 56989439,18 3000 170968,318 Vậy chi phí cho nguyên liệu là: 159242,221 + 170968,318 = 330210,539 triệu đồng 2.Chi phí năng lượng: *Điện dùng cho chạy máy công nghiệp được tính theo công thức: W1 = K1 x K2 x x t KW Trong đó: W1 là lượng điện năng dùng trong 1 năm ni là công suất động cơ thứ i N là số động cơ đã dùng t là thời gian sử dụng trong năm K1 là hệ số phụ tải , thường lấy K1 = 0,75 K2 là hệ số tổn thất, thường lấy K2 = 1,05 Bảng 25: Công suất của một số động cơ STT Tên thiết bị Công suất, KW Số lượng Tổng công suất 1 Bơm nước 6,8 6 40,8 2 Bơm nước muối 5,4 2 10,4 3 Thiết bị phân li 1,7 3 5,1 4 Máy nén 2000 2 4000 5 Bơm NaOH 5,4 1 5,4 6 Máy khuấy 11 1 11 7 Bơm sản phẩm 5,4 4 21,6 Tổng công suất, KW 4094,7 Vậy W1 = 0,75 x 1,05 x 4094,7 x 8160 = 26312542,2 KWh Giá điện dùng trong công nghiệp là 1000 VNĐ/KWh *Điện dùng thắp sáng được tính theo công thức: W2 =P x t2 x KW Trong đó: P là công suất đèn ,KW t2 thời gian sử dụng trong năm, h ni là số bóng đèn Bảng 26: Nhu cầu sử dụng bóng đèn stt Tên công trình Số bóng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Nhà bảo vệ Nhà để xe đạp, xe máy và ôtô Nhà nghỉ và nhà vệ sinh nhà tắm Nhà ăn Hội trường Nhà hành chính Xưởng cơ khí Trạm cung cấp điện Nhà cứu hỏa Nhà chứa sản phẩm phụ Nhà chứa sản phẩm chính Khu vực xử lý khí thải Khu vực xử lý nước thải Khu vực đặt thùng chứa, trạm bơm Khu vực sản xuất chính Kho chứa nguyên liệu Đường giao thông 4 2 6 8 10 30 12 5 8 15 20 6 6 12 40 15 20 Tổng 219 Sử dụng bóng có công suất P = 60 W Giả sử điện dùng thắp sáng16h/ngày nên t2 = 16 x (365-25) = 5440 h/năm Vậy W2 = 60 x 5440 x 219 = 71481600 Wh = 71481,6 KWh Giá điện dùng thắp sáng là 500 VNĐ/ KWh Vậy chi phí năng lượng: (26312542,2 x 1000) + (71481,6 x 500) = 26348,283.106 VNĐ =26348,283 triệu đồng 3.Chi phí nhân công: Nhà máy sản xuất DCE gồm các thành phần lao động sau: Giám đốc.1 Phó giám đốc 2 Kỹ sư công nghệ 5 Thợ điện ..3 Thợ cơ khí ..3 Công nhân .50 Nhân viên bảo vệ 8 Kế toán tài chính 6 Phòng kinh doanh ..6 Lái xe .5 Tạp vụ .4 Marketing 8 Tổng số lao động101 Mức lương trung bình là 2,5 triệu đồng/1 người trong một tháng. Suy ra, tổng quỹ lương 101 x 2,5 x 12 = 3030 triệu đồng/ năm. 4.Chi phí theo lương: Chi bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế, hoạt động công đoàn. Chi phí theo lương chiếm 20% tổng chi phí cho nhân công. Chi phí theo lương = 20% x 3030 = 606 triệu đồng/ năm. 5.Chi phí chung cho nhà máy: *Vốn đầu tư xây dựng: Vxd = gxd . F Trong đó: Vxd : vốn đầu tư xây dựng gxd : đơn giá xây dựng cho 1 m2 nhà xưởng và công trình F : diện tích mặt bằng xây dựng Ta có: F = 9658 m2 gxd = 2 triệu đồng/ m2 Suy ra, chi phí xây dựng cho nhà xưởng là Vxd = gxd . F = 2 x 9658 = 19316 triệu đồng Ngoài ra, chi phí cho các công trình khác như đường giao thông, tườngchiếm 8% tổng vốn đầu tư xây dựng. Chi phí khác = 8% x 19316 = 1545,28 triệu đồng Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng là: 19316 + 1545,28 = 20861,28 triệu đồng *Vốn đầu tư thiết bị: Vtbị = [Cms + Clđ + Cvc + Cđ/o + Cpk] Trong đó: Cms là chi phí mua sắm thiết bị Clđ là chi phí lắp đặt máy , Clđ = 10% Cms Cvc là chi phí vận chuyển thiết bị , Cvc = 5% Cms Cđ/o là chi phí lắp đặt đường ống, cáp điện, Cđ/o = 15% Cms Cpk là chi phí phát sinh khác , Cpk = 6% Cms Dây chuyền thiết bị sản xuất 1,2 DCE mua khoảng 40000 triệu đồng Clđ = 10% Cms = 10% x 40000 = 4000 triệu đồng Cvc = 5% Cms = 5% x 40000 = 2000 triệu đồng Cđ/o = 15% Cms = 15% x 40000 = 6000 triệu đồng Cpk = 6% Cms = 6% x 40000 = 2400 triệu đồng Vậy Vtbị = 40000 + 4000 + 2000 + 6000 +2400 = 54400 triệu đồng *Chi phí thuê đất để lắp đặt máy: Vt/đ = 10% (Vtbị + Vxd) = 10% x (54400 + 20861,28) = 7526,13 triệu đồng Vậy tổng vốn đầu tư là Vtbị + Vxd + Vt/đ = 54400 + 20861,28+ 7526,13 = 82787,41 triệu đồng 6.Khấu hao cơ bản và sửa chữa: *Khấu hao nhà xưởng trong 10 năm: triệu đồng Chi phí cho sửa chữa 50% khấu hao: 0,5x 2838,74 = 1419,37 triệu đồng Khấu hao cho toàn bộ nhà xưởng: 2838,74 +1419,37 =4258,11 triệu đồng *Khấu hao máy móc thiết bị trong 10 năm: triệu đồng Khấu hao cho sửa chữa máy móc thiết bị bằng 50%: 0,5 x 5440 = 2720 Khấu hao cho toàn bộ máy móc: 5440 + 2720 = 8160 triệu đồng Vậy tổng khấu hao là: 4258,11 + 8160 = 12418,11 triệu đồng Vậy tổng chi phí của cả nhà máy gồm: + Chi phí nguyên liệu : 330210,539 triệu đồng/ năm +Chi phí năng lượng : 26348,283 triệu đồng/ năm + Chi phí nhân công : 3030 triệu đồng/ năm + Chi phí theo lương : 606 triệu đồng/ năm +Chi phí chung =tổng vốn đầu tư + khấu hao = 82787,41 + 12418,11 =95205,52 triệu đồng/ năm Suy ra, tổng chi phí toàn bộ nhà máy là: 330210,539 + 26348,283 + 3030+ 606+95205,52 = 455400,34 triệu đồng/ năm 7.Chi phí quản lý doanh nghiệp: Chi phí sản xuất là 92%, chi phí doanh nghiệp là 8% Chi phí doanh nghiệp = 8% x 455400,34 = 36432,03 triệu đồng/ năm Giá thành công xưởng = tổng chi phí sản xuất + chi phí quản lý = 455400,34 + 36432,03 = 491832,37 triệu đồng/ năm Chi phí bán hàng 7% giá thành công xưởng: 491832,37 x 7% = 34428,27 triệu đồng/ năm Vậy giá toàn bộ là 491832,37 + 34428,27 = 526260,64 triệu đồng/ năm 8.Lợi nhuận: Năng suất của cả dây chuyền là 60000 tấn/năm mà giá bán của DCE khoảng 12 triệu đồng/tấn. Vậy trong một năm bán được :12 x 60000 = 720000 triệu đồng/ năm Thuế VAT = 5%(tổng doanh thu – chi phí nguyên liệu) VAT = 0,05(720000 - 330210,539) = 19489,47 triệu đồng/ năm Doanh thu sau thuế = tổng doanh thu – VAT =720000 - 19489,47 = 700510,53 triệu đồng/ năm Lợi nhuận = doanh thu sau thuế - giá thành toàn bộ =700510,53 - 526260,64 = 174249,89 triệu đồng/ năm III.Đánh giá hiệu quả đầu tư: 1.Vốn đầu tư: *Vốn lưu động: Bảng 25: Vốn lưu động: Vốn lưu động Chi phí (triệu đồng/ năm) Nguyên liệu 330210,539 Năng lượng 26348,283 Nhân công 3030 Theo lương 606 Chi phí quản lý 36432,03 Bán hàng 34428,27 Khấu hao 12418,11 Chi phí khác 15000 Tổng 458473,23 Vốn lưu động là 458473,23triệu đồng/ năm *Vốn cố định: 82787,41 triệu đồng/ năm Tổng vốn đầu tư = vốn lưu động + vốn cố định = 458473,23+ 82787,41 = 541260,64 triệu đồng/ năm 541260,64 = Tổng vốn đầu tư Khấu hao + lợi nhuận = Tth/v 2,89 2.Thời gian thu hồi vốn: 12418,11 +174249,89 = Vậy thời gian hoàn vốn của nhà máy là khoảng 3 năm. 3.Đánh giá kết quả: Kết quả tính toán ở trên phù hợp về mặt kinh tế, phương án thiết kế nhà máy sản xuất DCE năng suất 60000 tấn/năm. Phần v: an toàn lao động và bảo vệ môi trường I.Khái quát: Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy hóa chất nói chung và nhà máy sản xuất DCE nói riêng thì vấn đề an toàn lao động và bảo vệ môi trường là hết sức quan trọng. Chi phí dành cho công tác này chiếm đến 40% chi phí vận hành. Một trong những vấn đề cần được quan tâm nhất là an toàn cháy, nổ và ô nhiễm môi trường. Có rất nhiều nguyên nhân gây nên nhưng ta có thể phân chia thành các nguyên nhân chính sau: 1.Nguyên nhân do kỹ thuật: Nguyên nhân này phụ thuộc vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống. Bao gồm: +Sự hư hỏng máy móc, thiết bị chính và dụng cụ phụ tùng. +Sự hư hỏng các đường ống. +Khoảng cách an toàn giữa các thiết bị chưa được đảm bảo. +Thiếu hàng rào chắn. 2.Nguyên nhân do tổ chức: Nguyên nhân này phụ thuộc vào việc tổ chức hoặc giao nhận công việc không đúng qui định, bao gồm: +Vi phạm quy tắc của quy trình kỹ thuật. +Tổ chức lao động, chỗ làm việc không đúng yêu cầu. +Giám sát kỹ thuật chưa đầy đủ. +Vi phạm chế độ làm việc. +Sử dụng lao động không đúng ngành nghề, chuyên môn. +Người lao động chưa nắm vững được quy tắc an toàn trong lao động. 3.Nguyên nhân do vệ sinh: +Môi trường không khí ô nhiễm. +Điều kiện khí hậu không hợp lý. +Công tác chiếu sáng và thông gió không được tốt. +Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân. II.Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ: Như chúng ta đã biết, nguyên liệu và sản phẩm đều là hỗn hợp dễ cháy nổ. Vì vậy, phòng chống cháy nổ là vấn đề cần được quan tâm. Để phòng chống cháy, nổ ta thực hiện những biện pháp sau: +Ngăn ngừa khả năng tạo ra môi trường cháy nổ. +Duy trì nhiệt độ môi trường nằm ngoài giới hạn cháy nổ. +Tuân theo những quy định về sử dụng, vận hành và bảo vệ máy móc, thiết bị có thể là nguồn cháy. +Sử dụng thiết bị điện phải hợp lý. +áp dụng quy trình công nghệ và sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện. +Có biện pháp chống sét cho thiết bị, nhà xưởng. +Loại trừ những điều kiện có thể dẫn đến tự cháy, nổ do nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác. III.An toàn về trang thiết bị trong nhà máy hóa chất từ khâu thiết kế đến khâu vận hành: 1.Khi thiết kế tổng mặt bằng và sự bố trí xây dựng trên đó: Sự an toàn trong xí nghiệp phụ thuộc 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, 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. Trong nhà máy chế biến phải có đầy đủ trang thiết bị phòng chống cháy nổ, bao gồm: chăn cứu hỏa, bình bọt, xe cứu hỏa, máy cứu hỏa, cát và hệ thống nước đủ để cứu hỏa bất kỳ lúc nào. Tất cả các trang thiết bị này phải được bố trí hợp lý và kiểm tra thường xuyên để khi có sự cố xảy ra thì thao tác kịp thời. Bố trí kết cấu, màu sắc các bộ phận, dụng cụ đo để đảm bảo dễ thao tác, không nhầm lẫn khi vận hành. Xây dựng các khu phân xưởng dễ cháy nổ bằng vật liệu bền, chịu nhiệt, bố trí nhiều cửa ra vào và vị trí của nó phải cách ly với các khu khác và cuối hướng gió chủ đạo. 2.An toàn đối với trang thiết bị: Thiết bị trong nhà máy phải kín, không rò rỉ. Các bể chứa nguyên liệu phải được nối đất bằng dây tiếp điện để 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 khu vực khác. Khi hoạt động, mỗi loại thiết bị có một nhiệm vụ riêng và yêu cầu một chế độ công nghệ khác nhau nên cần vật liệu chế tạo, cách bảo quản, cách vận hành khác nhau. 3.An toàn về điện: An toàn về điện là một vấn đề quan trọng của công tác an toàn. Phải tuân theo quy tắc về kỹ thuật tránh gây tai nạn điện. Dây điện phải được cải tiến bằng vỏ cao su và có thể lồng vào ống kim loại để tránh bị dập. 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 và môi trường: Công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao tác về phòng cháy chữa cháy, nắm vững kiến thức về độc hại và bảo vệ môi trường. Trong công nghiệp đòi hỏi công nhân phải có tay nghề để tránh sự cố dẫn đến cháy nổ gây thiệt hại đến tính mạng và tài sản. Trong nhà máy người công nhân phải nghiêm chỉnh chấp hành mọi quy tắc, nội quy trong nhà máy. Phần VI: tự động hóa I.Mục đích và ý nghĩa: Tự động điều chỉnh là quá trình ứng dụng các dụng cụ, các thiết bị và các máy móc tự động điều khiển vào quá trình công nghệ. Những phương tiện kỹ thuật này cho phép thực hiện những 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 hóa không chỉ làm đơn giản các thao tác sản xuất, tránh nhầm lẫn, tăng năng suất lao động, cho phép giảm số lượng công nhân mà còn có 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 hóa trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính chất bắt buộc đối với công nghệ này. Trong quá trình hoạt động chỉ cần có một thiết bị hoạt động 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. Như vậy cho thấy đo lường tự động hóa 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 hóa 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 hóa 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. II.Các ký hiệu thường dùng trong tự động hóa: t0 Bảng 26 : Các ký hiệu thường dùng trong tự động hóa: Dụng cụ đo nhiệt độ Dụng cụ đo áp suất ư Dụng cụ đo lưu lượng Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển 2 Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa tại trung tâm điều khiển pcz tt Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh( van an toàn) Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển LR Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển PI Cơ cấu điều chỉnh lrA Cơ cấu chấp hành Tự động mở khi mất tín hiệu Tự động đóng khi mất tín hiệu Giữ nguyên Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh và bộ điều chỉnh. Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuếch 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 khuếch đại làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu của bộ cảm biến đến giá trị có thể điều chỉnh cơ quan điều khiển, cơ quan này tác động lên đối tượng nhằm xóa đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. III.Một số dạng 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. Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như sau: DT CB bđk ct pl c n g 1 2 3 5.1 5.2 5.3 5.4 4 5 1.Đối tượng điều chỉnh 5.Cơ cấp chấp hành 2.Cảm biến đối tượng 5.1.Cảnh báo 3.Bộ khuếch đại 5.2.Chỉ thị bằng kim loại hoặc bằng số 4.Nguồn cung cấp năng lượng 5.3.Ghi lại sự thay đổi 5.4.Phân loại *Dạng tự động điều khiển: đt cb ss Bđ n 1 2 3 5 4 Sơ đồ cấu trúc: Trong đó: 1.Đối tượng điều chỉnh 2.Cảm biến đối tượng 3.Bộ khuếch đại 4.Nguồn cung cấp năng lượng 5.Bộ đặc *Dạng tự động điều chỉnh: đt cb ss bđ ccch n Bkđ 1 2 6 5 3 4 7 Sơ đồ cấu trúc: Trong đó: 1.Đối tượng điều chỉnh 2.Cảm biến đối tượng 3.Bộ khuếch đại 4.Nguồn cung cấp năng lượng 5.Bộ đặc 6.Bộ so sánh 7.Cơ cấu chấp hành IV.Cấu tạo của một số thiết bị tự động: 1.Bộ cảm biến áp suất: DZ DZ Kiểu hộp xếp 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 điều chỉnh và độ chính xác theo yêu cầu. z P Kiểu màng 2.Bộ cảm ứng nhiệt độ: Hoạt động của bộ cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hòa của nó trong hệ kín dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở. Dz Kiểu hộp xếp Dz Kiểu thanh lưỡng kim giãn nở 3.Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng: Mức các chất lỏng có thể đo được bằng nhiều cách khác nhau nhưng phương pháp đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Dz Kiểu phao kết luận Sau một thời gian nghiên cứu thiết kế với sự tận tình giúp đỡ của GS.TS Đào Duy Tường, tôi đã hoàn thành bản đồ án với đề tài thiết kế phân xưởng sản xuất Dicloetan, năng suất 60000 tấn/năm. Trong bản thiết kế này bao gồm các nội dung chính sau: đã trình bày tính chất hóa lý của nguyên vật liệu, sản phẩm; phương pháp sản xuất và dây chuyền sản xuất; đã tính toán cân bằng vật chất, nhiệt lượng; tính toán thiết bị chính và đồng thời tính toán kinh tế cho phân xưởng. Qua quá trình thiết kế, tính toán đồ án giúp em hiểu thêm về việc thiết kế một phân xưởng sản xuất, từ việc lựa chọn nguồn nguyên liệu ban đầu, đến việc lựa chọn sơ đồ công nghệ sản xuất. Đặc điểm của các quá trình tổng hợp hữu cơ là các phản ứng hóa học xảy ra theo nhiều hướng khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện nhiệt động của quá trình, mà sản phẩm thu được có chất lượng khác nhau. Vì vậy để tổng hợp một hợp chất hữu cơ đòi hỏi chúng ta phải biết những tính chất hóa lý của nguyên liệu và sản phẩm, tìm ra cơ chế phản ứng, xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, độ chọn lọc. Từ đó tìm cách tác động thúc đẩy quá trình theo hướng có lợi, hạn chế sự tạo thành các sản phẩm phụ không mong muốn, lựa chọn thiết bị công nghệ cho phù hợp với quá trình sản xuất. Tuy nhiên do thời gian thiết kế có hạn cũng như lần đầu tiên thiết kế một phân xưởng sản xuất nên chắc chắn trong đồ án không thể tránh khỏi những thiếu xót. Nên em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn GS.TS Đào Duy Tường đã hướng dẫn em nhiệt tình trong thời gian qua, cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành được bản đồ án này. Tài liệu tham khảo Phan Minh Tân. Tổng hợp hữu cơ & hóa dầu. NXB Trường ĐH Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, T2,1994. PGS.TSKH. Phan Đình Châu. Các quá trình cơ bản tổng hợp hữu cơ. NXB KH & KT, Hà Nội,2005. Trần Quốc Sơn. Một số phản ứng của hợp chất hữu cơ. NXB giáo dục, 2003. Tập thể tác giả, chủ biên Hoàng Trọng Yêm. Hóa học hữu cơ, T2. NXB KH & KT, Hà Nội,2002. Hoàng Nhâm. Hóa học vô cơ, T2, NXB giáo dục,2003. Bộ môn tổng hợp hữu cơ. Hóa học và kỹ thuật tổng hợp hữu cơ. NXB Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 1974. Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Như Tại. Cơ sở hóa học hưũ cơ, T1. NXB đại học và trung học chuyên nghiệp,1980. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, T1. NXB KH & KT Hà Nội 2004. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, T2. NXB KH & KT Hà Nội 2004. Bộ môn hóa lý. Sổ tay tóm tắt các đại lượng hóa lý. Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 1963. La Văn Bình. Nhiệt động học trong hóa kỹ thuật. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 1992. Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry. VCH verlasgesell schaft mBh, vol 6, FRG,1990. Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry. VCH verlasgesell schaft mBh, vol 10, FRG,1990. Alain Chauvel, Gilles Lefebvre. Petrochemical processes, vol2. Gulf Publishing company,1989.