Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất pvc bằng phương pháp huyền phù năng suất 1.200 tấn/năm

– 0,181 = 0,82 lg(μ) = 0,18.lg(0,432.10-3) + 0,84.lg(1,005.10-3) = – 3,064 μ = 0,860.10-3 Ns/m Tính ReM: ReM = ρ.n.d2/μ = 984,20.8,33.0,62/0,8611.10-3 = 3,424.106 > 104 Do đó chế độ chảy của chất lỏng trong thiết bị khuấy là chế độ chảy xoáy, khi ReM > 50 thì ξM = 0,845.ReM-0,05 = 0,398. Vậy EU = f(ReM) = 0,403 Nm = 17,87 kW. C«ng suÊt tiªu tèn cho qu¸ tr×nh lµm viÖc (c«ng suÊt m« t¬ c¸nh khuÊy: 17,87 kW). C«ng suÊt më m¸y Nc = Ng + Nm = 3 Nm = 51,61 kW. C«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn N®c = Nc / : hiÖu suÊt (kh¶ n¨ng truyÒn lùc tõ ®éng c¬ sang c¸nh khuÊy) chän = 0,65 N®c = 82,5 kW i. Chọn cánh khuấy Ta chọn cánh khuấy chân vịt có d = 0,25¸0,33D Chọn d = 0,33D, tra bảng 31.12 trong [14 – 719] ta có các thông số của cánh khuấy như sau: dm d dc h bx d + t1 s0 s10 m mm kg 600 100 155 130 28 110,4 13,5 5,5 25 k. Chọn tai treo Tai treo được chọn theo khối lượng của thiết bị chính do đó để chọn được tai treo ta cần phải tính được khối lượng của thiết bị chính. Tải trọng cực đại là tải trọng khi thử thuỷ lực (tải trọng khi đổ đầy nước). Gtbcmax = Gthân + Gđáy + Gnắp + Gbích + Gvỏ + Gbảo ôn + GH2O + Gkhác + Tính khối lượng thân thiết bị: Gthân = Vthân.ρthân = π.h.(Rn2 – Rt2).ρ = 3,14.1,8.( 1,0082 – 1,02 ).7700 = 699 kg + Tính khối lượng đáy và nắp. Gđáy + Gnắp = 2.283= 566 kg + Tính khối lượng bích. Gbích = Vbích.ρbích Trong đó Vbích = h.π.(D2 – D02)/4 = 0,056.3,14.(2,0102 – 1,8452)/4 = 0,0028m3 ρbích = 7850 kg/m3 Do đó Gbích = 7850.0,028 = 220 kg + Tính khối lượng nước thử: GH2O = Vtb.ρH2O = 7,5.1000 = 7500 kg + Tính khối lượng bông thuỷ tinh. Gbo = Vbo.ρbo = 21.0,057.200 = 239,4 kg + Tính khối lượng vỏ áo thiết bị. Gv = Vv.ρv = 15.0.006.7850 = 706,5 kg Khối lượng mô tơ cánh khuấy, khối lượng bulông, khối lượng tai treo... lấy gần đúng là Gkhác = 100 kg Vậy khối lượng của toàn thiết bị phản ứng là: Gmax = 10413,7 kg = 102158,4 N Dùng 4 tai treo chế tạo bằng thép CT3 khi đó tải trọng trên mỗi tai treo: 2,55.104N Dựa vào bảng XIII – 36, [12 – 438] ta có các thông số về tai treo như sau: Tải trọng cho phép trên một tai treo .104N Bề mặt đỡ 10-4 m2 Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ 106N/m2 L B B1 H S l a d Khối lượng một tai treo, kg mm 4,0 297 1,34 190 160 170 280 10 80 25 34 7,35 2. Thiết bị phụ 2.1. Bơm a. Bơm nước cất Dùng một bơm ly tâm để bơm nước cất từ bể chứa lên thùng lường dùng vào việc pha dung dịch chất ổn định huyền phù, dung dịch chất khơi mào và cho trực tiếp vào thiết bị phản ứng. Lượng nước cần bơm trong một ngày là: 30945,957 kg = 31 m3 Thời gian bơm tiến hành trong 30 phút. Chiều cao hút của bơm: Hh = 0 m Chiều dài ống hút của bơm: Lh = 5 m Chiều cao ống đẩy: Hd = 16 m Áp suất ở đầu ống hút bằng áp suất đầu ống đẩy và bằng áp suất khí quyển, 1at. Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy, bằng 0,1 m. Ống được thiết kế gồm: 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90°. Ta có khối lượng riêng của nước và độ nhớt của nước lấy ở 250C là: ρ = 1000 kg μ = 0,76.10-3 Ns/m2 Lưu lượng chất lỏng chảy trong ống: Q = V/τ V – Thể tích cần bơm, m3 τ – Thời gian bơm, s Q = 31/30.60 = 17,222.10-3 m3/s Tốc độ chảy trong ống: ω = Q/S , m/s S – Thiết diện ống, m2 m/s Công suất của bơm được tính theo công thức: N = kW [11 – 17] Trong đó: V – Lưu lượng thể tích, m3/s ∆P – Áp suất do bơm tạo ra, N/m2 η – Hiệu suất bơm g – Gia tốc trọng trường, m/s2 Áp suất ∆P được tính theo công thức: ΔP = ∆Pw + ∆Pm + ∆Ptr + ∆Ph + ∆Pp N/m2 Trong đó: ∆Pw – Áp suất tạo ra vận tốc dòng chảy. ∆Pm – Áp suất để thắng trở lực ma sát. ∆Ptr – Áp suất để thắng trở lực cụ bộ. ∆Ph – Áp suất thắng chênh lệch chiều cao H. ∆Pp – Áp suất chênh lệch giữa đầu hút và đầu đẩy, trong trường hợp này ∆Pp = 0 + Tính ∆Pw: (N/m2) ρ – Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3 ω – Vận tốc của lưu thể, m/s ∆Pw = 2,1932.1000/2 = 2404,625 N/m2 + Tính ∆Pm: ∆Pm = N/m2 λ – Hệ số ma sát l – Chiều dài ống, m d – Đường kính tương đương của ống, m Hệ số ma sát λ phụ thuộc vào chế độ chảy của chất lỏng và vào độ nhám của thành ống. muốn xác định chế độ chảy ta phải xác định chuẩn số Re: μ – Độ nhớt của chất lỏng, N.s/m2 > 10.104 do đó chế độ chảy của dòng thuộc khu vực 3 của khu vực chảy xoáy. Theo công thức Ixaep: (1/λ)1/2 = – 1,8.lg[6,8/Re + e] [11 – 68] Trong đó: e =(n/3,7.d)1,11 n = ε/r độ nhám tương đối r – bán kính đường ống, lấy bằng 0,05 m ε - chiều sâu rãnh, lấy bằng 0,1 mm Thay vào công thức trên ta có: (1/λ)1/2 = – 1,8.lg[6,8/28,8.104 + (0,1/7,4.502)1,11] = 8,283 Suy ra λ = 0,0175 ∆Pm = (0,0175.21/0,1).(2404,625) = 8844,149 N/m2 + Tính ∆Ptr: Trở lực cục bộ gồm có 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90°: ∆Ptr = ∑ξ.ω2.ρ/2 (N/m2) ∑ξ – Tổng trở lực cục bộ ∑ξ = ξkhuỷu + ξvan + ξvào + ξra Tra bảng : ξkhuỷu = 1,26 [15 – 70] ξvan = 4,5 [15 – 72] ξvào = 0,06 , ξra = 1 [15 – 69] ∑ξ = 1,26 .4 + 4,5.2 + 0,06 + 1 = 15,1 Do đó ∆Ptr = 15,1.2404,625 = 36340,09 (N/m2) + Tính ∆Ph: ∆Ph = ρ.g.H = 1000.9,81.16 = 156960 N/m2 Vậy tổng trở lực mà bơm phải đạt được trên đường ống là: ∆P = 2404,625 + 7372,580 + 36310,245 + 156960 = 204550,9 N/m2 η – Hiệu suất chung của bơm ly tâm η = ηo.ηtl.ηck Tra bảng II – 32 [11 – 536] ηo – Hiệu suất thể tích của bơm, lấy ηo = 0,9 ηtl – Hiệu suất thuỷ lực của bơm, lấy ηtl = 0,85 ηck – Hiệu suất cơ khi của bơm, lấy ηck = 0,95 η = 0,9.0,95.0,85 = 0,727 Thay vào công thức tính công suất bơm ta được: N = Công suất động cơ điện: Ndc = N/ηtd.ηdc ηtd – Hiệu suất truyền động khớp nối, lấy bằng 1 ηdc – hiệu suất động cơ điện, lấy bằng 0,75 Ndc = 4,81/0,75 = 6,46 kW Thông thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán (lượng dự trữ dựa vào khả năng quá tải). Ndcc = β.Ndc β – Hệ số dự trữ công suất tra bảng II – 33 Ta có β = 1,17 [11 – 537] Ndcc = 1,17.6,46 = 7,6 kW b. Bơm vinyl clorua VC là chất dễ cháy nổ, do đó ta dùng một bơm pittông để bơm VC lên thùng lường và thêm một bơm dự trữ. Lượng VC cần bơm là lượng VC cần cho một ngày sản xuất. MVC = 20630,122 kg Khối lượng riêng của VC lỏng ở – 12,96 °C là 969,2 kg/m3, độ nhớt là μ = 0,26.10-3 Ns/m2. Thể tích VC là: V = 20630,122/969,2 = 21,29 m3 Chiều cao hút hh = 0 m Chiều cao đẩy hd = 16 m Chiều dài ống hút lh = 5m Áp suất cửa hút bằng áp suất cửa đẩy bằng 1at, Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy bằng 0,1 m, Thời gian bơm VC được tiến hành trong 20 phút, Lưu lượng chất lỏng trong ống Q = V/τ = 21,29/60.20 = 0,01774 m3/s Tốc độ chảy trong ống ω = Q/S = 4.Q/π.d2 = 4.0,01774/3,14.0,12 = 2,26 m/s Tính áp suất toàn phần để khắc phục tất cả các trở lực trên đường ống. Tính tương tự như với bơm nước cất: ∆Pw = ω2.ρ/2 = 2475,329 N/m2 ∆Pm = N/m2 = 8589,533 N/m2 ∆Ptr = ∑ξ.ω2.ρ/2, N/m2 = 37377,47 N/m2 ∆Ph = ρ.g.H = 152125,6 N/m2 Vậy tổng trở lực trên đường ống mà bơm cần phải thắng là: ∆P = 200568 N/m2 Công suất của bơm: N = , kW = 0,01774.200568/1000.0,727 = 4,9 kW Công suất của động cơ điện. Ndc = 4,9/0,75 = 6,53 kW Thực tế chọn: Ndcc = 7,6 kW c. Bơm nước làm mát Nước làm mát được bơm lên trên một thùng chứa cao 16m và từ đây nước sẽ chảy vào vỏ bọc để làm lạnh khi thiết bị phản ứng vượt quá nhiệt độ cho phép. Lượng nước làm mát cần thiết dùng trong một mẻ 3 nồi phản ứng được lấy từ phần tính cân bằng nhiệt của giai đoạn giữ nhiệt độ phản ứng ở 70 °C cho đến khi đạt độ trùng hợp yêu cầu. Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ. Lượng nước cần bơm: V = 45 m3 Thời gian bơm: t = 60 phút Lưu lượng nước của bơm: Q = V/t = 0,0125 m3/s Tốc độ chảy của nước trong đường ống đường kính d = 0,1 m là: ω = Q/S = 1,592 m/s + Tính toán tương tự như với bơm nước cất ta có: ∆P = 182160,3 N/m2 Nb = 3,13 kW Ndc = 4,18 kW Lấy hệ số dự trữ β = 1,5 Vậy Ndcc = 6,3 kW d. Bơm nước rửa nhựa Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ để bơm nước rửa nhựa. Lượng nước rửa nhựa được bơm theo mẻ lên một thiết bị chứa phía trên với độ cao h = 16 m với đường kính ống là 0,2 m. Lượng nước cần bơm: V = 20116,840.3/1000 = 60,35 m3 Thời gian bơm là: t = 60 phút Lưu lượng nước: Q = V/t = 16,76.10-3 m3/s Tốc độ nước chảy trong đường ống đường kính d = 0,2 m: ω = Q/S = 4.16,76.10-3/3,14.0,22 = 0,534 m/s Tính toán tương tự như bơm nước cất ta có: ∆P = 159519,4 N/m2 N = 16,76.10-3.159519,4/1000.0,727 = 3,678 kW Ndc = 3,678/0,75 = 4,9 kW Ndcc = 4,9.1,3 = 6,4 kW 2.2. Thiết bị lường chứa a. Thùng chứa nước cất Thùng chứa có dung tích sao cho lượng chất cần chứa dùng được cho 5 mẻ. Lượng nước cất dùng cho một mẻ: Vmẻ = Vtrùng hợp + Vrửa nhựa = 5,2+ 20,1 = 25,3 m3 Thể tích thùng chứa: V = 5.Vmẻ = 126 m3 Do thể tích cần chứa lớn nên ta dùng 2 thiết bị chứa thể tích mỗi thiết bị là 63 m3 Thùng chứa nước cất dạng hình trụ có chiều dài L = 6 m. Đường kính thùng chứa được tính theo công thức: D = m Quy chuẩn D = 3,8 m. b. Thùng chứa VC lỏng Lượng VC lỏng dùng cho một mẻ là Vmẻ = 3.3438,354/970 = 10,63 m3 Thể tích thùng chứa là V = 6.Vmẻ = 5.10,63 = 54 m3 Chiều dài thùng chứa chọn là L = 6 m Đường kính thùng chứa: D = m Quy chuẩn D = 3,4 m c. Thùng lường nước cất Thùng lường nước cất có dạng hình trụ. Lượng nước cất cần thiết mà thùng lường chứa là lượng nước cất dùng một mẻ. Vnước cất = 5157,660/1000 = 5,16 m3 Thùng lường với hệ số làm đầy η = 0,7 do đó thể tích thùng lường là: Vlường = 5,16/0,7 = 7,37 m3 Nếu chọn H = 2.D (chiều cao thiết bị gấp hai lần đường kính) Ta có Vlường = π.R2.H = π.D3/2 Suy ra D = (2.V/π )1/3 = ( 2.7,37/3,14)1/3 = 1,67 m Quy chuẩn D = 1,8 m H = 2.D = 2.1,8 = 3,6 m d. Thùng lường VC Lượng VC cần cho một mẻ là VVC = 3,44 m3 Thùng lường với hệ số làm đầy là η = 0,7, tính tương tự như với thùng lường nước cất ta có Vlường = VVC/0,7 = 4,9 m3 Dlường = 1,5 m H = 3 m e. Thùng khuấy trộn Dùng một thùng khuấy trộn để tạo một dung dịch gồm các chất sau: chất ổn định huyền phù, chất khởi đầu, chất điều chỉnh pH. Hệ số làm đầy η = 0,7. Lượng nước dùng để tạo dung dịch chất khởi đầu và chất ổn định dùng trong một mẻ là Vn = 15/1000 = 0,015 m3. Lượng chất khởi đầu và chất ổn định chất điều chỉnh pH cần dùng trong một mẻ là: Vkd + Vod = 0,595/973 + 1,191/973 + 0,476/1836 = 0,002 m3 Thể tích hỗn hợp vào một nồi trong một mẻ là: Vhh = 0,017 m3 Do đó: Vtb = Vhh/0,7 = 0,0243 m3 Dkt = 0,25 m Hkt = 0,5 m f. Thïng pha dung dÞch xót 15% L­îng dung dÞch NaOH 15% cÇn cho 1 ngµy 10496,97 kg t­¬ng øng víi l­îng thÓ tÝch 92,43 m3. HÖ sè ®Çy h = 0,7 VTB 132 m3 TÝnh t­¬ng tù ®Çu t­ = 4,4 m; h = 8,8 m Sö dông c¸nh khuÊy ch©n vÞt tèc ®é quay n = 200 – 270 vßng/phót. Víi Nhµ m¸y = 25,24 kW; Nc = 75,72 kW; Ndc = 108 kW g. ThiÕt bÞ xö lý kiÒm L­îng hçn hîp vµo thiÕt bÞ xö lý kiÒm trong 1 ngµy s¶n xuÊt 10496,97 kg. ThÓ tÝch nguyªn liÖu: V = 4232,529/1400 + 104969,70/1164 = 93,2 m3 Dïng 2 thiÕt bÞ xö lý kiÒm víi n¨ng suÊt lµm viÖc cña mçi thiÕt bÞ lµ 48,52 m3/ngµy. N¨ng suÊt thiÕt bÞ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc N = V.h24/t t: Thêi gian xö lý 1 mÎ: NhËp liÖu 15’; xö lý 90’; th¸o s¶n phÈm 15’. V = N . t/h.24 = 5,78 m3 LÊy V = 5,8 m3 TÝnh t­¬ng tù nh­ thiÕt bÞ chÝnh cã ®Çu t­ = 1,8 m; H = 3 m. C¸nh khuÊy Sö dông lo¹i c¸nh khuÊy m¸i chÌo cã tèc ®é quay 60 – 300 vßng/phót C¸nh khuÊy cã cÊu t¹o dM = D/1,4 ¸ 1,7 b = 0,1 dM hM = (0,1 ¸ 0,3)dM [17] do ®ã dM = 1200 mm b = 0,1.1,2 = 120 mm h. Thùng chứa bột nhão PVC sau khi trùng hợp Lượng PVC huyền phù của một mẻ là: Vhp = 3.(GPVC/ρPVC + GPOB/ρPOB + GPVA/ρPVA + GNa2P3O7/ρNa2P3O7 + GH2O/ρH2O) = 3.(2908,06/1400 + 3,564/973 + 1,801/973 + 1,441/1836 + 5131,871/1000) = 21,646 m3 Hệ số điền đầy của thùng là η = 0,7 do đó thể tích thùng chứa là: Vtb = Vhp/0,7 = 21,646/0,7 = 31 m3 Đường kính thùng chứa là: Vtb = 0,3175.π.Dtc3 Suy ra Dtc = 3,14 m Quy chuẩn Dtc = 3,2 m, H = 3,2 m 2.3. Thiết bị rửa – ly tâm Năng suất của thiết bị ly tâm: Vl = 3600.V/∑τ , m3/h [11 – 703] Trong đó: V – Lượng huyền phù vào trong thời gian τ, m3 ∑τ – Tổng thời gian (mở máy, hãm máy, lọc, tháo bã, rửa), s Thể tích hỗn hợp vào thiết bị trong một ngày là: Vhh = (30791,228 + 120701,042)/1000 + 17448,359/1400 = 164 m3 Thời gian tiến hành ly tâm một mẻ: + Thời gian mở máy 5 phút + Thời gian hãm máy 5 phút + Thời giam lọc và rửa 120 phút + Thời gian tháo bã 30 phút + Tổng thời gian 160phút Số mẻ rửa được trong một ngày là: N = 24.60/160 = 9 mẻ Thể tích hỗn hợp vào thiết bị rửa trong một mẻ là: V = Vhh/9 = 18,22 m3 Thay số liệu vào công thức trên ta tính được: Vl = 3600.18,22/160.60 = 6,83 m3/h Ta chọn máy ly tâm theo tiêu chuẩn của Liên Xô [11 – 712]: Kí hiệu Đường kính trong của rôto, mm Dung tích, lít Tải trọng giới hạn, kg Số vòng quay, v/ph Yếu tố phân ly lớn nhất Công suất động cơ điện, kW Loại nằm ngang cạo bã tự động AГ-1800-3 1800 850 1000 720 520 55 2.4. Thiết bị sấy Để sấy nhựa sử dụng một máy sấy tầng sôi nhiều bậc dạng hình trụ, tác nhân sấy là không khí nóng nhiệt độ 115 °C để điều chỉnh nhiệt độ ở mỗi tầng cho thích hợp ta sử dụng thiết bị gia nhiệt thêm dạng ruột gà, sao cho nhiệt độ trong các tầng sôi 35 – 65 °C. Máy sấy tầng sôi nhiều bậc có ưu điểm là có thể điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy ở các bậc, nên rất thích hợp với các vật liệu dễ bị phân huỷ do nhiệt. + Tính cân bằng vật liệu của máy sấy. Lượng ẩm W bay hơi trong quá trình sấy được tính theo công thức: W = G1.(W1 – W2)/(100 – W2) [15 – 187] Trong đó: W - lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, kg G1 - lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy, kg W1, W2 - độ ẩm ban đầu và độ ẩm ban cuối của vật liệu,% Lượng PVC trước khi vào thiết bị sấy tầng sôi có độ ẩm W1 = 20%. Lượng PVC ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm W2 = 0,3%. Lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy G1 = 20730,724 kg Thay vào công thức trên ta có: W = 20730,724.(20 – 0,3).(100 – 0,3) = 4096,24 kg = 170,677 kg/h Lượng không khí khô tiêu tốn chung. L = W/(x2 – x0) [15 – 187] Trong đó L – Lượng không khí khô tiêu tốn chung, kg x0, x2 – Hàm ẩm không khí vào và sau khi ra khỏi thiết bị sấy, kg ẩm/kg KKK + Chọn các thông số trạng thái của khí sấy: Nhiệt độ của không khí trước khi vào caloriphe t0 = 23,40C, Tra bảng VII – 1 [12 – 97] được φ0 = 83% Dựa vào đồ thị I – x ta tìm được x0 = 0,0143 + Chọn các thông số trạng thái của không khí khi vào buồng sấy. Nhiệt độ không khí khi vào buồng sấy t1 = 1150C + Chọn các thông số trạng thái của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy Nhiệt độ không khí khi ra khỏi thiết bị sấy t2 = 450C Dựa vào đồ thị I – x ta tìm các thông số của không khí trong trạng thái này như sau: Từ x0 kẻ đường thẳng vuông góc với trục x đường này cắt đường t1 = 1500C, từ giao điểm này kẻ theo I1 = const cắt đường t2 = 450C từ giao điềm này hạ đương thẳng vuông góc với trục x ta xác định được x2 = 0,0567, φ2 = 90%. Thay các số liệu đã tìm được vào phương trình tính L ta được: L = W/(x2 – x0) = 4096,24/(0,0567 – 0,0143) = 96609,434 kg Lưu lượng khí trong máy sấy là: Qv = L/τ.ρkk Trong đó: τ – Thời gian khí đi trong máy sấy, 24 h ρ – Khối lượng riêng của không khí khô ở nhiệt độ t = 23,4 °C, ρ = 1,189 kg/m3 [11 – 16] Thay số vào ta được: Qv = 96609,434 /1,189.24 = 3385,53 m3/h = 0,94 m3/s + Tính đường kính ống sấy: D = 1,13. Trong đó: Vk – tốc độ động lực sấy, m/s (Vk = 20 m/s). Do đó D = 1,13.m + Tính chiều dài ống sấy: L = 4V0/π.D2 V0 = W/gw W – Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, gw – Cường độ bốc hơi thể tích, 36 kg/m3.h Suy ra L = 4.107,677/3,14.36.0,2452 = 1,88 m 2.5. Sàng Lượng PVC phải sàng trong ngày là 17257,603, thời gian sàng là 15 giờ. Năng suất sàng phải đạt: QG =G/τ = 17257,603/15 = 1150,507 kg/h hay QV = QG/ρ = 1150,507/1400 = 0,822 m3/h có QV = F.q.K1.K2.K3.K4 [17] Trong đó: F: Diện tích làm việc cảu sàng, m2 q: Khả năng vật liệu lọt qua 1 m2 sàng trong 1 giờ với sàng No. 14 thì q = 0,5 K1: Hệ số chú ý hàm lượng phần trăm trọng lượng dưới sàng trong vật liệu ban đầu, K1 = 1,5 K2: Hệ số chú ý đến độ ẩm vật liệu, với vật liệu khô K = 1 K3: Hệ số chú ý đến phương pháp sàng, với vật liệu khô K3 = 1 K4: Hệ số chú ý đến hình dạng hạt, K4 = 0,8 Vậy: m2 Lấy chiều rộng sàng 1 m; chiều dài sàng 1,5 m. Chọn sàng lọc: No. 14 Góc nghiêng của khung: 2 – 4 độ; Số dao động trong 1 phút: 450 lần Năng suất: 0,822 m3/h Công suất động cơ: 4 kW 3. Cân bằng nhiệt lượng Chọn các thông số Sử dụng hơi nước bão hoà ở áp suất P = 2 at, t° = 119,6 °C để đun nóng hỗn hợp phản ứng. Nhiệt lượng riêng của hơi nước i = 2710 kJ/kg [11 – 377] Nước ngưng tụ ra khỏi vỏ bọc có nhiệt độ t° =100 °C Nhiệt dung riêng của nước ngưng: Cnn = 4,229 kJ/kg.độ [11 – 196] Nhiệt độ hỗn hợp đầu t = 25 °C Nhiệt dung riêng của hỗn hợp dung dịch được xác định theo công thức: Chh = a1.C1 + a2.C2 + a3.C3 + ... [11 – 189] Trong đó: C1,C2 ,C3 – Nhiệt dung riêng của các cấu tử, kJ/kg.độ a1, a2 ,a3 – Thành phần của các cấu tử, phần khối lượng, Như đã tính từ phần trước ta có: aVC = 0,4; aH2O = 0,6; aPOB = 0,000416; aPVA = 0,00021; aNa4P3O7 = 0,000168. Nhiệt dung riêng của các cấu tử: CVC = 1590 J/kg.độ CH2O = 4180 J/kg.độ CPOB = 1237,5 J/kg.độ CPVA = 1166,6 J/kg.độ CNa4P3O7 = 1355,9 J/kg.độ Do đó: Chh = 634,41 + 2508 + 0,495 + 0,233 + 0,231 = 3142,895 J/kg.độ + Các giả thiết về nhiệt độ của thiết bị như sau: Nhiệt độ bề mặt trong của thiết bị phần không bảo ôn t = 32 °C Nhiệt độ bệ mặt ngoài của thiết bị phần không bảo ôn t = 31 °C + Kiểm tra lại. Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp phản ứng: ttb = (25 + 70)/2 = 47,5 °C Hệ số cấp nhiệt của hỗn hợp được tính theo công thức: α = m., kcal/m2.h.độ Trong đó: m – Hệ số phụ thuộc sự sự đối lưu bề mặt ngoài so với thể tự nhiên, m = 2,8 t1 , t2 – Nhiệt độ của bề mặt và môi trường, °C Hệ số cấp nhiệt của hỗn hợp tới bề mặt thiết bị không có bảo ôn. α1 = 2,8.(47,5 – 31)1/4 = 5,63 kcal/m2.h. độ = 6,46 W/m2. độ Hệ số cấp nhiệt của bề mặt thiết bị phần không bảo ôn về phía không khí. α2 = 9,3 + 0,058.tkbo = 9,3 + 0,058.32 = 11,16 Hệ số truyền nhiệt K. = 1/(1/6,46 + 0,008/12,5 + 1/11,16) = 4,082 Nhiệt độ thành trong của thiết bị phần không bảo ôn. ttt = ttb – K.(ttb – tkk)/α1 = 47,5 - 4,082.(47,5 – 23,4)/6,46 = 32,27 °C Sai số (0,27/32).100 = 0,8% < 5% do đó ta chấp nhận giả thiết trên. Nhiệt độ thành ngoài của thiết bị phần không bảo ôn. ttn = tkk + K.( ttb – tkk )/α2 = 23,4 + 4,082.(47,5 – 23,4)/11,16 = 32,22 °C Sai số (1,22/31).100 = 3,9% < 5% do đó giả thiết được chấp nhận 3.1. Tính toán nhiệt cho giai đoạn đun nóng hỗn hợp từ nhiệt độ đầu 25 °C lên nhiệt độ trùng hợp 70 °C Phương trình cân bằng nhiệt cho quá trình này là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 Trong đó: Q – Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào, Q = D.λ = D.(r + θ.C), J Trong đó: λ – Nhiệt lượng riêng của hơi, J/kg D – Lượng hơi đốt, kg r – Ẩn nhiệt hoá hơi, J/kg, r = 2208 kJ/kg [11 – 378] θ – Nhiệt độ nước ngưng, °C, θ = 100 °C C – Nhiệt dung riêng của nước ngưng, J/kg.độ, C = 4220 J/kg.độ Q1 – Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 70 °C, Q2 – Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng nồi phản ứng, Q3 – Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng vỏ bọc thiết bị, Q4 – Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng cánh khuấy, Q5 – Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng lớp bảo ôn, Q6 – Nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh. Sơ đồ cân bằng nhiệt: Tính Q1 Q1 = G1.Chh.(tc – td) , J G – Khối lượng của hỗn hợp phản ứng (của một nồi trong một mẻ). G = 8602,852 kg td, tc – Nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của hỗn hợp, Chh – Nhiệt dung riêng của hỗn hợp, Chh = 3142,895, J/kg.độ Từ đó ta có: Q1 = 8602,852.3142,895.(70 – 25) = 1216,7.103 kJ Tính Q2 Q2 = Gt.Ct.(ttc – ttd) Gt – Khối lượng nồi phản ứng, kg Gt = 2.Gđáy + Gthân = 519.2 + 2,4.2,4.78,4 = 1489,584 kg Ct – Nhiệt dung riêng của thép, Ct = 0,5 kJ/kg.độ [11 – 191] ttc,ttd – Nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của vỏ thiết bị, °C Q2 = 1489,584.0,5.(70 – 25) = 33515,64 kJ Tính Q3 Q3 = Gv.Cv.(tvc – tvd) Gv – Khối lượng của vỏ bọc, 2261 kg Cv – Nhiệt dung riêng của thép, 0,5 kJ/kg.độ tvc,tvd – Nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của vỏ bọc, °C. Q3 = 2261.0,5.(119,6 – 25) = 106945,3 kJ Tính Q4 Q4 = Gk.Ck.(tkc – tkd) Gk – Khối lượng của cánh khuấy, 25 kg Ck – Nhiệt dung riêng của thép, 0,5 kJ/kg.độ tkc,tkd – Nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của cánh khuấy, °C. Q4 = 25.0,5.(70 – 20) = 625 kJ Tính Q5 Q5 = Gbo.Cbo.(tboc – tbod) Gbo – Khối lượng của bảo ôn, 432 kg Cbo – Nhiệt dung riêng của bông thuỷ tinh, 0,84 kJ/kg.độ tboc,tbod – Nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của của bảo ôn, °C Q5 = 432.0,84.(42 – 23,4) = 6749,568 kJ Tính Q6 Q6 = Qbx + Qdl Trong đó: Qbx – Nhiệt mất mát do bức xạ, Qdl – Nhiệt mất mát do đối lưu. Ở đây chia làm hai phần để tính: + Mất nhiệt ở phần bảo ôn + Mất nhiệt ở phần không bảo ôn a. Tính nhiệt lượng mất mát ở phần không có bảo ôn Phần không bảo ôn gồm nắp phía trên và phần thân thiết bị không có áo bọc. Diện tích của các phần được tính như sau: Diện tích phần nắp phía trên đã được tính từ phần trước, F1 = 6,56 m2 Diện tích phần thân thiết bị không có áo bọc. F2 = 2.π.R.h Trong đó: R – Bán kính trong của thiết bị (1,2 m) h – Chiều cao tính từ áo đến mặt bích ( h = h1 = 0,8 m ) F2 = 2.3,14.1,2.0,8 = 6,03 m2 Do đó diện tích phần không bảo ôn là: Fkbo = 6,56 + 6,03 = 12,59 m2 + Nhiệt bức xạ ở phần không bảo ôn: Nhiệt bức xạ được tính theo công thức: Qbx = C0.F( T14 – T24 ).τ , J Trong đó: Co – Hệ số bức xạ đối với vật đen tuyệt đối Co = 20,72.10-5 J/m2. h T1 – Nhiệt độ ở vỏ thiết bị, °K τ – Thời gian, giờ T2 – Nhiệt độ của môi trường xung quanh (23,4 +273 =296,4 °K) Đối với các bề mặt không phải vật đen tuyệt đối thì C = Co.P Với sắt thép: P = 0,9 Với nước: P = 0,7 Với bông thuỷ tinh: P = 0,9 Nhiệt độ ở nắp thiết bị là 32 °C tương đương với 305 °K. Vậy nhiệt bức xạ ở phần không bảo ôn trong 1 giờ là: Qbxobo = 20,72.10-5.12,59.0,9.(3054 – 296,44).1 = 2016,37 kJ + Nhiệt đối lưu ở phần không bảo ôn được tính theo công thức cấp nhiệt: Qdlobo = αkbo.Fkbo.(tkbo – tkk).τ, W.h Trong đó: αkbo – Hệ số cấp nhiệt của vỏ thiết bị phần không bảo ôn về phía không khí, αkbo = α2 = 11,16 tkbo – Nhiệt độ của phần không bảo ôn, tkbo = 32 °C tkk – Nhiệt độ không khí, tkk = 23,4 °C τ – Thời gian, giờ Thay số tính được: Qdlobo = 11,16.12,59.(32 – 23,4).1 = 1208,338 W.h = 4350,016 kJ b. Tính nhiệt lượng mất mát ở phần có bảo ôn Phần có bảo ôn bao gồm toàn bộ phần vỏ áo thiết bị (phần thân và phần đáy). Diện tích phần này tính tương tự phần trên (Fbo = 18,624 m2). + Nhiệt bức xạ của phần bảo ôn tính tương tự như trên. Nhiệt độ bề mặt ngoài của bảo ôn tiếp giáp với không khí là 42 °C, 3150K Qbxbo = 20,72.10-5.0,9.18,624.(3154 – 296,44).1 = 7388,669 kJ + Nhiệt đối lưu của phần bảo ôn: Qdlbo = αbo.Fbo.(tbo – tkk).τ = 11,74.18,624.(42 – 23,4).1 = 4066,811 W.h = 14640,52 kJ Như vậy tổng nhiệt đối lưu và tổng nhiệt bức xạ của thiết bị phản ứng chính là: Qdl = Qdlobo + Qdlbo = 4350,016 + 14640,52 = 18990,536 kJ Qbx = Qbxobo + Qbxbo = 2016,37 + 7388,669 = 9405,039 kJ Tổng nhiệt mất mát là: Q6 = Qdl + Qbx = 28395,575 kJ Vậy Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 = 1392931,083 kJ Mặt khác: Q = D.(r + θ.C) Suy ra D = Q/(r + θ.C) = 1392931,083/(2208 + 100.4,220) = 515,519 kg Tổng lượng hơi đốt cần dùng cho một mẻ ứng với 3 nồi phản ứng là: D = 3.515,519 = 1546,556 kg 3.2. Giai đoạn giữ nhiệt phản ứng 70 °C. Gọi Q là nhiệt của phản ứng toả ra ta có: Q = Qpu.GVC , J Dựa vào [29] ta tra được nhiệt phản ứng tính cho một kg VC: Qpu = 1466, kJ/kg GVC – Lượng VC tham gia phản ứng trong một mẻ (GVC = 3438,354 kg) Do đó Q = 1466.3438,354 = 5040627 kJ So sánh với nhiệt mất mát của giai đoạn trên ta thấy nhiệt của phản ứng tạo ra lớn hơn rất nhiều. Vì vậy ở đây ta phải dùng nước làm mát để duy trì nhiệt độ phản ứng ở 70 °C. Gọi Qn – Là nhiệt do nước làm mát nhận được, Qm – Nhiệt do mất mát ra môi trường xung quanh. Ta có phương trình cân bằng nhiệt trong giai đoạn này như sau: Q = Qn + Qm Nhiệt mất mát ra môi trường được tính tương tự như giai đoạn gia nhiệt: Q = Qbx + Qdl Nước làm lạnh vào có nhiệt độ lấy t1 = 20 °C Nước ra có nhiệt độ t2 = 70 °C Giả thiết nhiệt độ của bề mặt bảo ôn tiếp giáp với không khí tbo = 28 °C Trong khi nhiệt độ của các bề mặt khác vẫn giống như phần trên do nhiệt độ trong thiết bị phản ứng không đổi. + Kiểm tra lại nhiệt độ bề mặt bảo ôn. Hệ số cấp nhiệt của bề mặt bảo ôn về phía không khí là: α2 = 9,3 + 0,058.30 = 11,04 Hệ số cấp nhiệt từ nước làm mát tới bề mặt vỏ áo được tính theo công thức: Nhiệt độ trung bình của nước làm mát là ttb = (20 + 70)/2 = 45 °C Tra các thông số: λ – Hệ số dẫn nhiệt của nước ở nhiệt độ trung bình λ = 0,55 kcal/m.h.độ = 0,64 W/m.độ [11 – 155] ω – Vận tốc của nước đi trong vỏ bọc ω = 0,2 m/s ρ – Khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ trung bình ρ = 990,25 kg/m3 [11 – 14] μ – Độ nhớt của nước ở nhiệt độ trung bình μ = 0,5988.10-3 N.s/m2 [11 – 105] Cp – Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình Cp = 4,18 kJ/kg.độ [11 – 195] Thay vào tính được: α1 = 8903,335 W/m2.độ Hệ số truyền nhiệt K. Khi đó nhiệt độ thành bảo ôn là: tbo = tkk + K.(ttb – tkk)/α2 = 26,83 °C Sai số là (1,17/28).100 = 4,2% < 5%. Do đó giả thiết được chấp nhận. a. Tính cho phần bảo ôn + Nhiệt bức xạ: Qbxbo = Co.Fbo(T14 – T24) , W Trong đó T1 = 28 + 273 = 301 °K, T2 = 23,4 + 273 = 296,4 °K Thay số vào ta được: Qbxbo = 20,72.10-5.0,9.18,624.(3014 – 296,44) = 1703,156 kJ + Nhiệt đối lưu: Qdlbo = αbo.Fbo.(tbo – tkk) = 11,74.18,624.(28 – 23,4) = 1005,77 kJ b. Tính cho phần không bảo ôn Do nhiệt độ thành trong và thành ngoài của lớp không bảo ôn không thay đổi so với trường hợp trên nên tông nhiệt mất mát trong trường hợp này bằng với trường hợp trên. Vậy tổng lượng nhiệt mất mát trong giai đoạn này là: Qm = 1703,156 + 1005,77 + 2016,37 + 4350,016 = 9075,312 kJ Thay vào phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qn = Q – Qm = 5040627 – 9075,312 = 5031551,688 kJ Mà Qn = Gn.Cn.(tnc – tnd) Trong đó: Gn – Lượng nước dùng trong một mẻ, kg Cn – Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4,18 kJ/kg.độ tnc, tnd – Nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của nước làm mát, °C Lượng nước làm mát trong một mẻ là: Gn = Lượng nước cần dùng cho toàn bộ 3 nồi phản ứng là: G = 3. = 80250 kg (80,25 m3) PHẦN THỨ NĂM: AN TOÀN LAO ĐỘNG Dưới chế độ xã hội chủ nghĩa, con người là vốn quí do vậy việc đảm bảo an toàn lao động cho con người trong sản xuất là một vấn đề quan trọng. đảm bảo an toàn lao động là đảm bảo tính mạng sức khoẻ cho con người sản xuất. Do đó, nó góp phần nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Đồng thời đảm bảo an toàn lao động còn hạn chế được thiệt hại về người và tài sản của tập thể vào nhà nước. Phân xưởng sản xuất PVC là một bộ phận trong xí nghiệp công nghiệp hoá chất. Nó kết hợp đặc điểm của phân xưởng xí nghiệp và nghành. Nội dung an toàn lao động gồm những vấn đề chính sau: 1. Tổ chức đảm bảo an toàn lao động ở nhà máy: Nhà máy cần có nội quy về an toàn lao động, trong đó phải nêu lên được một cách đầy đủ và đầy đủ những nội dung cần phải thực hiện (sẽ được nêu ở phần các biện pháp dảm bảo an toàn lao động). Để đảm bảo an toàn lao động trong sản xuất, bất cứ ai, cán bộ hay công nhân viên nhà máy cũng như khách đến công tác, khi vào nhà máy cần được phổ biến một cách nghiêm túc về an toàn lao động. - Ở các bộ phận sản xuất đều phải có những qui định cụ thể về an toàn lao động để công nhân thao tác và làm việc ở đó tuân theo. - Chính quyền phải tường xuyên theo dõi và kiểm tra việc thực hiện an toàn lao động. - Chính quyền và các đoàn thể phải thường xuyên giáo dục cán bộ công nhân viên thực hiện an toàn lao động một cách nghiêm túc và triệt để, tự giác. - Có hình thức khen thưởng kịp thời những cá nhân, những bộ phận thực hiện tốt an toàn lao động đồng thời có những kỉ luật thích đáng với những cá nhân, bộ phận vi phạm cũng như gây ra mất an toàn lao động. 2. Những nguyên nhân gây ra mất an toàn lao động và bệnh nghề nghiệp: Những đặc điểm của phân xưởng sản xuất PVC và đặc điểm chung của xí nghiệp hoá chất có thể gây ra tai nạn và bệnh nghề nghiệp: - Phân xưởng dùng nhiều loại thiết bị bố trí xen kẽ nhau trên mặt bằng (thiết bị điện, thiết bị cơ khí, đường ống…). Do đó dễ gây nhầm lẫn, va chạm trong thao tác gây tai nạn. - Phân xưởng có nhiều hoá chất dễ gây cháy nổ, độc hại ảnh hưởng đến người sản xuất. Trong quá trình sản xuất sản sinh ra nhiều bụi, nhiều quá trình nhiệt ảnh hưởng tới sức khoẻ của công nhân. Những vấn đề chung như: vệ sinh công cộng, nơi nghỉ ngơi, vấn đề cải tạo môi trường nếu không thực hiện tốt đều có thể ảnh hưởng xấu đến người lao động. 3. Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động: - Đối với thiết bị điện: Bố trí thiết bị điện tránh những nơi ẩm ướt, các dây điện không được để hở, đóng ngắt cầu dao phải theo đúng qui định, không sử dụng điện làm việc riêng. Khi sửa chữa các thiết bị điện, hệ thống dây dẫn, đèn chiếu sáng phải do thợ điện của nhà máy và phải được bảo hộ tốt. - Đối với thiết bị cơ khí: Thường xuyên thực hiện chế độ kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa có vật che chắn, vận hành thiết bị đúng qui trình. - Thực hiện tốt chế độ bàn giao giữa các ca về tiến độ sản xuất, tình trạng máy móc, thiết bị và các vấn đề liên quan. - Chiếu sáng: cần bố trí chiếu sáng đủ cho công nhân làm việc và đi lại trong phân xưởng sản xuất. - Chống nổ: Trong phân xưởng PVC, giai đoạn nguy hiểm có thể gây nổ là giai đoạn phản ứng trùng hợp xảy ra, áp suất trong thiết bị phản ứng trùng hợp tăng cao. Do đó việc làm sạch và duy trì nhiệt độ, áp suất phải tiến hành đúng qui trình. Nếu áp suất vượt quá áp suất cho phép (lớn hơn 10 at) thì phải tiến hành phóng không. - Chống cháy: Trong sản xuất dùng các chất khởi đầu, chất đệm, chất ổn định là các hoá chất dễ phân huỷ, hoặc dễ bay hơi nên khi gặp tia lửa điện hoặc tàn lửa thì dễ bắt cháy nên cần cấm hút thuốc lá ở phân xưởng sản xuất, tránh không để phát sinh tia lửa điện. Các dụng cụ chứa đựng và thiết bị phản ứng phải kín, mỗi một bộ phận sản xuất đều phai trang bị bình chữa cháy. - Chống độc: tại phân xưởng sản xuất thì VC là chất độc, hơi VC có tác dụng gây mê, chóng mặt, rối loạn cảm giác, mất phương hướng. Do đó nồng độ giới hạn cho phép của VC trong không khí ở phân xưởng sản xuất là 0,03 mg/l. Cần phải bảo ôn cẩn thận và kiểm tra thường xuyên hệ thống bảo ôn để có thể bảo quản VC ở trạnh thái lỏng. Các thiết bị chứa, bơm, ống dẫn phải đảm bảo kín, nhất là ở thiết bị trùng hợp. - Chống nóng: Do có những bộ phận sử dụng hơi đốt và khí nóng nên cần có những biện pháp chống nóng như các lớp bảo ôn, hệ thống thông gió đảm bảo yêu cầu. - Chống bụi: Bụi trong phân xưởng chủ yếu là bụi PVC. Nồng độ PVC giới hạn cho phép ở nơi làm việc phải nhở hơn 10 mg PVC/1 lít không khí. Có biện pháp bao che kín thiết bị có chứa PVC như máy sấy, sàng, đóng bao, có thể bố trí hệ thống hút bụi cho phân xưởng. Ngoài những vấn đề trên cần bố trí hợp lý các công trình vệ sinh công cộng, nơi nghỉ ngơi, nơi làm vệ sinh cá nhân cho công nhân. PHẦN THỨ SÁU: ĐIỆN NƯỚC A. Điện Điện trong phân xưởng được dùng vào hai mục đích chính: - Dùng cho sản xuất. - Dùng cho chiếu sáng 1. Tính điện chiếu sáng: Phân xưởng làm việc 3 ca, nhà xưởng được thiết kế để tận dụng tốt ánh sáng tự nhiên ban ngày, ánh sáng tự nhiên nhận được từ mặt trời có ảnh hưởng tốt đến sinh lý con người và đồng thời có tác dụng tiết kiệm điện năng. Trong xây dựng công nghiệp thường chú trọng đến ánh sáng tự nhiên được tận dụng bằng các cửa sổ. Khi dùng đèn chiếu sáng cho phân xưởng, trong phân xưởng không có chất dễ cháy nên bộ phận sản xuất cũng như các bộ phận khác chỉ dùng đèn chiếu sáng bình thường. a, Đèn cho khu vực sản xuất được tính theo công thức: [20] Hình thức chiếu sáng: chiếu sáng trực tiếp. Đèn chiếu sáng là loại đèn dây tóc có công suất 1000W điện thế 220V. F – Quang thông mỗi bóng F = 1050 lumen. hc – Chiều cao treo đèn trung bình hc = 4 m, E – Độ chiếu sáng cần thiết E = 30, η – Hệ số lợi dụng quang thông, η = 0,38. Chỉ số hình phòng Trong đó: Sp: Diện tích phân xưởng. Cp: Chu vi phân xưởng. Ta có: Hệ số phản xạ của trần: ρ = 70 Hệ số phản xạ của tường: ρ = 50 Hệ số dự trữ của phân xưởng có bụi: K = 1,3 Hệ số độ chiếu sáng cần thiết, chiếu sáng đều: z = 1,2 Diện tích cần chiếu sáng: s - Tính diện tích nơi chiếu sáng tầng 1: Diện tích chung: 30.12 = 360 m2 Diện tích cầu thang: 36 m2 Diện tích kho: 36 m2 Diện tích phòng: 36 m2 Diện tích sản xuất tầng 1: 360 – 3.36 = 252 m2 - Tính diện tích nơi chiếu sáng tầng 2: Diện tích chung: 30.12 = 320 m2 Diện tích cầu thang: 36 m2 Diện tích phòng: 36 m2 Diện tích sản xuất tầng 2: 360 – 2.36 = 288 m2 - Diện tích sản xuất dàn phụ: 4.18 = 72 m2 Từ đó ta tính số đèn cần thiết: Số đèn nơi sản xuất tầng 1: cái (Diện tích chiếu sáng lấy bằng 80% diện tích phần còn lại) - Số đèn nơi sản xuất tầng 2: cái - Số đèn nơi sản xuất dàn phụ: cái Vậy số đèn cần dùng cho khu vực sản xuất: Bộ phận Số bóng đèn (cái) Công suất 1 đèn (W) Nơi sản xuất tầng 1 24 1000 Nơi sản xuất tầng 2 27 1000 Nơi sản xuất dàn phụ 7 1000 b, Tính đèn cho các bộ phận khác: Bộ phận Số bóng đèn (cái) Công suất 1 đèn (W) Kho 2 75 Cầu thang 4 75 Phòng thí nghiệm 2 100 Phòng quản đốc 2 75 Phòng vệ sinh 4 75 Đèn bảo vệ 14 100 c, Tính điện năng chiếu sáng: Trong đó: ni: Số bóng đèn loại i, pi: Công suất bóng đèn loại i, ti: Thời gian chiếu sáng (12 giờ/ngày). Thời gian chiếu sáng trong 1 năm: 290.12 = 3480 giờ - Đèn sản xuất tầng 1: kWh - Đèn sản xuất tầng 2: kWh - Đèn sản xuất tầng dàn phụ: kWh - Đèn các bộ phận khác: kWh Vậy tổng điện năng cho chiếu sáng trong 1 năm là: SW = 8352 + 9396 + 2436 + 8700 = 28884 kWh 2. Tính điện năng tiêu tốn cho sản xuất: Lượng điện được tính theo công thức: Trong đó: K1: Hệ số phụ tải (cosφ = 0,75) K2: Hệ số tổn thất trên đường dây, K2 = 1,05 ni: Công suất động cơ điện thứ i, ti: Thời gian sử dụng trong 1 năm, h. Bảng điện năng tiêu tốn cho sản xuất: Tên thiết bị Số lượng K1 K2 Thời gian sử dụng, h Công suất, kW Tiêu thụ, kWh 1 ngày 1 năm Mô tơ trùng hợp Mô tơ khuấy trộn Mô tơ xử lý nước Bơm nước cất Bơm VC Bơm nước lạnh B¬m dd NaOH Bơm nước rửa Máy ly tâm Quạt Vít tải Calorife Sàng 3 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,17 0,27 0,17 0,17 0,17 0,7 0,8 0,7 0,9 0,7 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 1,05 18 0,4 12 1,75 0,17 18 1,5 3,0 18 18 18 15 15 5130 114 3420 498,7 45,6 5130 427,5 855 5130 5130 5130 4275 4275 17,8 4,74 1,82 8,5 7,5 4,5 4,5 20,5 25 1,7 1,5 29 2,7 67115,8 397,165 4575 756,7 97 4120,7 343,3 3128,6 94263,75 7325,64 5655,83 117156,38 8483,7 Tổng: 320638,3 kWh Điện dùng cho phòng hoá nghiệm Mô tơ hơi độc: 0,8 kW Quạt hơi độc: 0,2 kW Bếp điện: 2 kW Lò nung: 1,8 kW Tủ sấy: 1,2 kW Các thiết bị khác: 0,5 kW Tổng : 6,5 kW Thời gian sử dụng trong một ngày là 8 giờ và một năm là: 15080 kWh Vậy tổng lượng điện năng cần dùng trong một năm là: W = Wchiếu sáng + Wsản xuất + Whóa nghiệm = 349528,8 kWh B. Nước Nước dùng cho sản xuất: đã được tính ở phần cân băng vật chất và cân bằng nhiệt lượng. Trong một ngày đêm lượng nước cần dùng như sau: Lượng nước trùng hợp: 5674,056 kg L­îng n­íc xö lý kiÒm: 59482,86 Lượng nước rửa nhựa: 30557m692 kg Tổng nước cất: 95714,608kg Lượng nước làm mát: 5588,25 kg Nước dùng cho sinh hoạt: Tổng số cán bộ và công nhân viên của phân xưởng là: 64 người Theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp mỗi người 1 ngày cần 75 lít nước Lượng nước dùng cho sinh hoạt là: 64.75 = 4800 kg Vậy tổng lượng nước cần dùng cho một ngày đêm là: G = Gsx + Gsh = 95714 + 5588,25 + 4800 = 10610,25 kg Nhu cầu nước cho một năm sản xuất là: V = 106.290 = 30740 m3 PHẦN THỨ BẨY: KINH TẾ I. Mục đích. Tính toán phần kinh tế cho dự án giúp ta biết được tính khả thi của dự án từ đó mới đưa ra phương án đầu tư cho dự án mà ở đây là đầu tư cho phân xưởng sản xuất PVC. Qui trình tính toán một dự án bao gồm các bước sau: 1. Xác định nhu cầu đầu tư: nhu cầu sản phẩm trên thị trường, khả năng cung của doanh nghiệp.Từ đó dự báo nhu cầu thị trường và xác định được năng suất của nhà máy. 2. Lựa chọn phương án công nghệ: máy móc thiết bị, nơi cung cấp, giá. Từ đó xác định được vốn đầu tư cho tài sản cố định. 3. Huy động vốn: vốn tự có, vốn vay, cổ phần... 4. Dự kiến chi phí sản xuất: + Giá thành sản xuất: nguyên vật liệu, nhân công, chi phí sản xuất chung (khấu hao: do nhà nước qui định bao gồm khấu hao nhà xưởng, máy móc thiết bị). + Chi phí quản lý (xác định theo phần trăm giá thành sản xuất: do doanh nghiệp đề ra sao cho phù hợp nhưng ≤ 2,4%). + Chi phí tiêu thụ ≤ 7% giá thành sản xuất. Từ đó tính được chi phí toàn bộ Ztb = Zsx + Zql + Ztt Suy ra giá thành đơn vị sản phầm z = Ztb/năng suất. Dự kiến doanh thu: xác định giá bán dự kiến sao cho thích hợp với giá thị trường (g) Tính hiệu quả đầu tư. LN = (g – z).SL Nếu LN > 0 khi đó dự án gọi là khả thi. II. Nội dung phần kinh tế. II.1. Xác định chi phí nguyên vật liệu(bao gồm: điện, nước,nguyên liệu). II.1.1. Chi phí điện – nước. a. Chi phí cho nhu cầu điện năng. 349528.500 = 174,764.106 (đồng). b. Chi phí cho nhu cầu nước. Loại nước Lượng dùng trong một ngày (kg) Lượng dùng trong 1 năm (tấn) Giá mua một đơn vị (đ/t) Chi phí (đồng) Nước cất 95714,608 277570,60 0,8.106 21254.106 Nước làm mát 5588,25 16205,9 1500 1,358.106 Hơi nước 1100 319,0 26.103 27,4.106 Nước sinh hoạt 4800 1392,0 1500 10,0.106 Tổng 21292.106 II.1.2. Chi phí mua nguyên liệu. Tên nguyên liệu Lượng dùng trong năm (tấn) Giá mua một đơn vị (tấn) Chi phí (VNĐ) VC POB PVA NaOH H3PO4 1272,0 1,056 2,0 3044,808 0,574 14.106 15.106 12.106 4,2.106 6.106 1780,8.106 15,84.106 24,0.106 1278,8.106 3,4.106 Tổng 4320,448 3102.,84.106 a. Chi phí vận chuyển nguyên vật liệu: Đường vận chuyển trung bình dài 20km, đơn giá vận chuyển 2500đ/km.tấn: 4320,448.2500.25 = 27.106 (đồng) b. Chi phí bốc dỡ, bảo quản lấy bằng 2% chi phí nguyên vật liệu. 0,02.3102,84.106 = 62.106 (đồng) Tổng chi phí cho nguyên liệu là: (3102,84 + 27 + 62).106 = 319,184.106 Vậy chi phí cho nguyên vật liệu là: Z1 = Zđiện + Znước + Znguyên liệu = (174,0 + 212,9 + 319,2).106 = 706.106 II.2. Chi phí sản xuất chung. a. Chi phí mua máy móc thiết bị. STT Tên thiết bị Đặc điểm Số lượng Đơn giá (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Thiết bị trùng hợp Bơm ly tâm Bơm ly tâm Bơm ly tâm Bơm pitông Quạt Môtơ Thùng khuấy Thùng lường VC Thùng lường nước Thïng pha NaOH Máy ly tâm Cánh khuấy Calorife Thiết bị sấy tầng sôi Xyclôn Sàng Môtơ Bơm chân không Lọc không khí Cân bàn Thùng chứa PVC Thiết bị xử lý Ф2400 4Hπ AP - 60 AP - 100 Фr.2 Ф700 Ф700 Ф700 Ф700 AГ-1800-3 UKK5 No.14 17,87 kW 25 kW 3 2 2 2 2 3 6 1 1 1 1 1 2 3 1 1 1 3 2 1 1 1 1 11,4.106 5. 106 4.106 10.106 25.106 8.106 1,2.106 4,5.106 3,5. 106 5,8. 106 15,4. 106 5. 106 1,5. 106 2. 106 1,5. 106 4. 106 6. 106 7,5. 106 2,5. 106 4. 106 1. 106 1,5. 106 1,5. 106 34,2. 106 10. 106 8. 106 20. 106 50. 106 249. 106 7,2. 106 4,5 106 3,5. 106 5,8. 106 15,4. 106 5. 106 3. 106 6. 106 1,5. 106 4. 106 6. 106 22,5. 106 2,5. 106 4. 106 1. 106 5,6. 106 1,5. 106 Tổng 239,6. 106 + Chi phí lắp đặt bằng 20% chi phí mua thiết bị. 239,6.0,2 = 47,92.106 (đồng) + Chi phí vận chuyển bằng 10% chi phí mua thiết bị. 239,6.0,1 = 239,6.106 (đồng) + Chi phí cho hệ thống ồng dẫn, dụng cụ đo lường 20% chi phí mua thiết bị: 239,6.0,2 = 47,92.106 (đồng) Tổng chi phí lắp đặt, vận chuyển, hệ thống ống dẫn = 426,05.106 (đồng) Vậy tổng số vốn đầu tư cho máy móc thiết bị: (119,8 + 239,6).106 = 359,4.106 (đồng) Giả sử khấu hao máy móc lấy bằng 7%, khi đó chi phí cho máy móc trong một năm sẽ là: 359,4.106.0,07 = 25,16.106 (đồng) b. Chi phí xây dựng nhà xưởng. Danh mục Đặc điểm Diện tích (m2) Đơn giá(đ/m2) Thành tiền (đồng) 1. Nhà xưởng 2. Hầm lạnh 2 tầng ngầm 720 30 16.000.000 16.500.000 1152.106 4950.106 Tổng 16102.106 a. Giả sử khấu hao nhà xưởng là 3% khi đó chi phí cho nhà xưởng trong một năm là: 16102.106.0,05 = 483,0.106 (đồng) b. KhÊu hao thiÕt bÞ m¸y mãc lÊy b»ng 9% gi¸ trÞ thiÕt bÞ m¸y mãc 483.106.0,09 = 43,480. 106 (®ång) VËy khÊu hao tµi s¶n cè ®Þnh hµng n¨m lµ: 483. 106 + 43,48. 106 = 526,48. 106 (®ång) II.3. Chi phí nhân công. II.3.1. Tính nhu cầu lao động. a. Xác định số nhân công cần có mặt hàng ngày. Tên thiết bị Số lượng người/máy Số công nhân 1 ca Số công nhân một ngày Nồi trùng hợp Thiết bị xử lý Rửa ly tâm Sấy Sàng Đóng bao 3 2 4 3 2 2 4 2 3 3 3 3 12 4 12 9 6 6 Tổng 49 b. Xác định số công nhân biên chế. Các chỉ tiêu Công nhân sản xuất chính Công nhân sản xuất phụ Thời gian theo lịch Thời gian không làm việc + Chủ nhật, ngày lễ + Nghỉ phép + Nghỉ ốm + Lý do khác 365 60 12 5 9 365 60 12 5 9 Thời gian làm việc bình quân trong năm 279 279 Tính hệ số điền khuyết. K = Số công nhân trong biên chế. 49.1,04 = 51 người c. Cán bộ công nhân viên gián tiếp. Cán bộ kỹ sư 2 Cán bộ quản lý 2 Thống kê 1 Trưởng ca 3 Hóa nghiệm 1 Tổng 9 Vậy tổng số cán bộ công nhân viên biên chế trong phân xưởng là: 63 người. II.3.2. Chi phí quản lý. Chi phí quản lý lấy bằng 2% giá thành sản xuất: ZQL = 1349,7.106.0,02 = 26,994.106 II.4. Chi phí tiêu thụ. Chi phí tiêu thụ lấy bằng 6% giá thành sản xuất: ZTT = 1349,7.106.0,06 = 80,98.106 Chi phí toàn bộ cho quá trình sản xuất tính được là: ZTB = ZQL + ZTT + ZSX = 1457,674.106 Giá thành một đơn vị sản phẩm: đ/tấn PHẦN THỨ TÁM: XÂY DỰNG 1. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy. Ngày nay nhờ sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh vực công nghiệp nói riêng. Nó đòi hỏi các chuyên gia đặc biệt quan tâm đến vấn đề chuyên môn hoá trong sản xuất, quan tâm đến mọi mối quan hệ, hợp tác giữa các xí nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất của nền kinh tế quốc dân. Đối với một nước mới phát triển cũng như đã có một nền công nghiệp từ lâu thì vấn đề sắp xếp các khu công nghiệp, lựa chọn đất đai xây dựng nhà máy có một ý nghĩa quan trọng. Vấn đề quy hoạch khu công nghiệp có ý nghĩa lớn cả về mặt kinh tế, kĩ thuật cũng như ảnh hưởng của nó đến các nghành khác (chính trị, văn hoá, xã hội, giao thông, thương mại…) Trong công cuộc xây dụng chủ nghĩa xã hội đòi hỏi sắp xếp hợp lý các khu công nghiệp nhằm đảm bảo tiết kiệm về sức lao động, vốn đầu tư, và tạo điều kiện cho sự quản lý chuyên môn hoá được tốt. Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là một công tác rất quan trọng và phức tạp, nó là một vấn đề tổng hợp kiến thức của rất nhiều nghành và nó nằm trong quy hoạch tổng thể công nghiệp của quốc gia, vì vậy đòi hỏi phải có sự cộng tác của rất nhiều cán bộ các ngành như: kiến trúc, địa chất, xây dựng, kinh tế, giao thông, công nghệ… Khi lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy đầu tiên ta phải tiến hành điều tra cơ bản mà trong giai đoạn đó lấy số liệu cảu tất cả các mặt: tài nguyên, khoáng vật, đất đai, dân số, nguồn nguyên liệu, nhiên liệu, thuỷ văn, giao thông… Về mặt xây dựng chúng ta cần chú ý các yêu cầu sau: + Yêu cầu chung: a. Gần nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho sản xuất, xem xét tài nguyên có trữ lượng tốt, có đủ dung cấp cho nhà máy tồn tại lâu dài. b. Gần các nguồn cung cấp năng lượng (than, điện, khí…). c. Vấn đề cấp thoát nước: Chọn địa điểm cho nhà máy hoá chất. Gần nơi có nhiều nước và thoát nước dễ dàng, không ảnh hưởng đến vệ sinh công nghiệp. d. Đảm bảo giao thông vận tải thuận tiện, đây là một vấn đề quan trọng, nó đảm bảo hoạt động liên tục của nhà máy. Chọn nơi gần đường giao thông chính của quốc gia như đường sông, đường biển, đường sắt, đường bộ… c. Đảm bảo nguồn cung cấp vật liệu xây dựng, để giảm vốn đầu tư cho xây dựng cơ bản. g. Đảm bảo điều kiện hợp tác giữa các xí nghiệp. k. Đảm bảo yêu cầu quốc phòng, phòng không. + Yêu cầu về địa chất: Các xí nghiệp hoá chất cũng như các xí nghiệp công nghiệp khác yêu cầu phải xây dựng trên những lớp đất tốt có cường độ chịu lực từ 2,105 – 2,5.105 N/m2 trở lên. Nên xây dựng trên những lớp đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đá đồi. Khi khảo sát phải thận trọng tránh nơi có khoáng sản ở dưới. + Yêu cầu bề mặt địa hình: Địa điểm xây dựng của nhà máy, phân xưởng phù hợp với quy hoạch của nhà nước, của vùng. Nó đảm bảo cho sự phát triển của nhà máy, tạo điều kiện hợp tác với các nhà máy xí nghiệp khác, địa điểm xây dựng nhà máy cao ráo không ngập lụt vào mùa mưa, bằng phẳng, độ dốc của khu đất không quá 1%. + Yêu cầu về mặt vệ sinh công nghiệp. Do đa phần các nhà máy hoá chất thải các chất độc nên khi thiết kế chọn địa điểm phải chú ý đảm bảo sức khoẻ của người lao động và các khu dân cư khu vực xung quanh nhà máy và nên đặt ở gần sông vì các nhà máy hoá chất cần rất nhiều nước, tuy nhiên nên đặt ở vùng hạ lưu của sông cách vùng dân cư từ 500 m trở lên. Nói tóm lại việc lựa chọn địa điểm xây dựng hợp lý là vấn đề rất quan trọng, nó không những góp phần làm tăng hiệu quả kinh tế, hạ giá thành sản phẩm mà còn đảm bảo an ninh quốc phòng và xã hội. Trong thực tế không có địa điểm nào thoả mản được toàn bộ các yêu cầu trên nên phải phân tích xem vấn đề nào là quan trọng chủ yếu, căn bản để chiếu cố một cách thích đáng, vấn đề nào chủ yếu có thể khắc phục được. Để có thể lựa chọn được một phương án tối ưu. Trong khuôn khổ đồ án này ta chọn địa điểm xây dựng ở khu công nghiệp Việt Trì tỉnh Phú Thọ. Địa hình: khu vực phân xưởng nằm ở phía tả ngọn sông hồng trong nhà máy hoá chất Việt Trì phía Bắc là vùng đồi núi, phía Tây là đường quốc lộ 2, đường sắt Hà Nội – Lào Cai. Độ cao của khu đất so với mặt biển là 25 m, cường độ chịu lực của đất là 2,5 kg/cm2. Phân xưởng quay về hướng Đông Nam đón gió mát nhiều nhất và tránh gió mùa Đông Bắc. Giao thông vận tải: Nhà máy rất thuận lợi về giao thông vận tải do gần các trục đường sắt, đường bộ và đường sông. Nhân công: Phú Thọ giáp giới trung du đồng bằng nằm trên triền sông Hồng dân cư đông đúc, nhân lực dồi dào, cung cấp lương thực thực phẩm thuận lợi. Đặc điểm khí hậu: Phú Thọ thuộc vùng khí hậu II có hướng gió thổi nhiều nhất là hướng Đông Nam. Lượng mưa trung bình 1500 mm/năm. Lượng mưa cực đại 1 ngày đêm 200 – 250 mm. Nhiệt độ trung bình mùa đông 8 – 10 °C. Nhiệt độ trung bình mùa hè 34 °C. Tốc độ gió rét tương đối lớn, đặc biệt là độ ẩm tương đối lớn, nhất là tuần tháng 2 và tháng 3 thường ngưng tụ hơi nước, do đó cần chú ý đến vật liệu khi thiết kế kết cấu bao che công trình. 2. Thuyết minh thiết kế mặt bằng, mặt cắt phân xưởng. Phân xưởng sản xuất nhựa PVC là một phân xưởng có sử dụng các hóa chất độc, dễ bay hơi, dễ cháy nổ…Do đó cần bảm bảo thông gió tốt, cần loại trừ phát sinh tĩnh điện và tránh sử dụng ngọn lửa hở. Phân xưởng có một số bộ phận nóng cần được thông gió tốt và làm mát. 2.1. Chọn hướng nhà. Do đặc điểm kĩ thuật của phân xưởng và khí hậu mùa hè nóng mùa đông tốc độ gió rét tương đối cao phải chọn hướng nhà đón được gió mát nhiều nhất và tránh được gió rét, ở đây chọn hướng nhà Đông Nam, cửa sổ nhiều tầng. 2.2. Thiết kế nhà. Dựa theo đặc điểm của dây chuyền sản xuất và năng suất của phân xưởng, chọn phương án thiết kế phân xưởng dùng khung thép lắp ghép Zamil Steel gồm: + Một nhà 2 tầng. + Chiều cao nhà 16,8 m, trong đó tầng 1 cao 8,4 m, tầng 2 cao 8,4 m. + Chiều rộng nhà: 18 m. + Chiều dài nhà: 30 m. + Bước cột 6 m. + Lưới cột tầng 1: 6x6 m + Lưới cột tầng 2: 6x18 m Tổng diện tích phân xưởng. S = 30.18 = 540 m2. 2.3. Bố trí thiết bị. a. Mặt bằng: Tầng 1: Bố trí thiết bị và các phòng chức năng như sau: Từ trái sang phải: Bước cột thứ 1: Khu vực cầu thang 25 m2, kho nguyên liệu 36 m2. Bước cột thứ 2, 3, 4, 5: Thùng chứa PVC khô, thùng chứa nước, thùng chứa sút, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị ly tâm, vít tải, caloriphe, quạt. Bước cột thứ 6: Khu vực vệ sinh, cửa ra vào. Tầng 2: Bố trí thiết bị và các phòng chức năng như sau: Từ trái sang phải: Bước cột thứ 1: Khu vực cầu thang 25 m2, phòng hoá nghiệm, phòng quản đốc. Bước cột thứ 2, 3, 4, 5: thùng chứa PVC khô, các thiết bị trùng hợp, dàn phụ đặt các thùng lường và thùng cao vị, thùng chứa sút, thiết bị khuấy trộn. Bước cột thứ 6: Khu vực mở rộng. Điều kiện làm việc trong phân xưởng tốt, chiếu sáng, thông gió tự nhiên thải độc. Khu vực mở rộng lớn, rộng rãi, dễ dàng đi lại cho công nhân, khi cần thiết có thể lắp thêm các thiết bị mới. b. Mặt cắt: Sử dụng thiết bị nâng chuyển cầu trục theo tiêu chuẩn của Zamil Steel, đảm bảo thuận tiện trong nâng chuyển vật liệu nặng. Cửa sổ kính xoay đảm bảo chiếu sáng và thông gió tự nhiên. Có lắp đầy đủ đèn để phục vụ cho ca đêm. Mái có rãnh thoát nước mưa bằng thép. Chiều cao cửa sổ: 3 m, có cửa sổ phụ 0,9 m. 2.4. Các giải pháp kết cấu nhà. Nhà khung thép tường gạch dày 220mm. + Mái nhà: Lợp bằng tôn, xà gồ bằng thép, trên mái có hệ thống thoát nước và có đặt hệ thống thu lôi. + Sàn nhà: Sàn tầng 2 làm bằng bê tông theo phương pháp đổ toàn khối vì ở đây cần chịu lực, có lỗ trên sàn để treo thiết bị phản ứng có 4 tai treo đặt trực tiếp lên sàn nhà, trên sàn có lớp vữa xi măng chịu axít dày 20 mm. + Cửa sổ: Làm bằng kính quay, cửa lớn làm bằng thép. + Cầu thang: Làm bằng sắt có 2 vế, chiều rộng bậc thang 250mm,chiều cao bậc thang 150mm, tay vịn và lan can làm bằng chắn song thép. + Nền nhà: Chịu được axít và dễ rửa, được lót 1 lớp gạch chịu axít dày 15 mm, lớp dưới là bê tông chịu axít dày 100 mm. + Tường: Bảo vệ khung nhà không chịu tác động trực tiếp của môi trường bên ngoài, bảo vệ máy móc trong nhà không bị nắng mưa. Tường bao: 220 mm Tường ngăn: 110 mm + Thang thoát hiểm: ngoài trời, chạy dọc hiên nhà.