Đề tài Xây dựng được dây chuyền sản xuất Formalin

°C) ã H2O:= 7,2 + 2,7.10-3.323 = 8,0721(Cal/mol.°C) = = 33,7963(KJ/Kmol.°C) ã CH2O:= 4,498 + 13,953.10-3.323 - 3,73.10-6.3232 = = 8,6157(Cal/mol.°C) = 36,0721(KJ/Kmol.°C) Tổng số mol khí từ đoạn I lên đoạn II: GK =2787,75+590,04+27,27 +6,81+326,671+112,37= = 3850,911(Kmol/h). Thành phần phần mol của các cấu tử trong không khí từ đoạn I lên đoạn II: CH2O: N2: CO2: O2: H2O: CO: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí ở 323oK: = 29,2635.0,7239 + 32,58013.0,1532 + 29,0356.7,083.10-3 + 47,0918.1,769.10-3 + 33,7963.0,0848 + 36,0721.0,0292 = 30,3834(KJ/KmoloC) Nhiệt do pha khí mang từ đoạn I lên đoạn II: QK = GK . . t = 3850,911 . 30,3834 . 50 = 5850188,464(KJ/h). e. Nhiệt do khí thải mang ra khỏi thiết bị ở nhiệt độ 30oC,( Qkt). Khối lượng của khí thải: Gkt = 2787,75+590,04+27,27+6,81+326,671=3738,541(Kmol/h). Nhiệt dung riêng của các cấu tử trong hỗn hợp khí thải ở 30°C hay 303°K: ã N2: = 6,66 + 1,02.10-3.303 = 6,9691(Cal/mol.°C) = = 29,1781(KJ/Kmol.°C) ã O2: = 7,52 + 0,81.10-3.303 = 7,7654(Cal/mol.°C) = = 32,5123 (KJ/Kmol.°C) ã CO: = 6,342 + 1,836.10-3.303 = 6,8983(Cal/mol.°C) = = 28,8818(KJ/Kmol.°C) ã CO2: = 10,55 + 2,16.10-3.303 = 11,2045(Cal/mol.°C) = = 46,9109(KJ/Kmol.°C) ã H2O:= 7,2 + 2,7.10-3.303 = 8,0181(Cal/mol.°C) = = 33,5702(KJ/Kmol.°C) Thành phần phần mol của các cấu tử khí trong hỗn hợp khí thải: N2: CO2: O2: H2O: CO: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí thải ở 303°K = 29,1781.0,7457 + 32,5123.0,1578 + 28,8818.7,296.10-3 + + 46,9109.1,822. 10-3 + 33,5702.0,0874 =30,1188(KJ/Kmol.°C) Nhiệt do khí thải mang ra khỏi thiết bị: Qkt = Gkt . . t = 3798,541. 30,1188 . 30 = 3378011,06(KJ/h). f. Nhiệt do phần lỏng mang từ đoạn II xuống đoạn I,( Ql). Thành phần hỗn hợp lỏng xuống gồm formalin, nước ngưng tụ trong giai đoạn II và lượng nước thêm vào để hấp thụ formalin ở 50°C. Gl =326,671 + 112,37 = 439,041(Kmol/h). Thành phần phần mol của các cấu tử trong hỗn hợp lỏng mang từ đoạn II xuống đoạn I: H2O: CH2O: Nhiệt dung riêng của các cấu tử trong hỗn hợp lỏng ở 50°C hay 323°K ã H2O: = 7,2 + 2,7.10-3.323 = 8,0721(Cal/mol.°C) = = 8,0721.4,1868 =33,7963(KJ/Kmol.°C) ã CH2O: = 4,498 + 13,953.10-3.323 - 3,73.10-6.3232 = = 8,6157(Cal/mol.°C) = 36,0721(KJ/Kmol.°C) Nhiệt dung riêng của phần lỏng mang từ đoạn II xuống đoạn I: = 33,7963. 0,744 + 36,0721.0,256 = 34,379(KJ/Kmol.°C). Nhiệt do phần lỏng mang từ đoạn II xuống đoạn I: Ql = Gl . .t = 439,041. 34,379.50 = 754689,527(KJ/h). g. Nhiệt cần làm lạnh ở đoạn II,( ). = = 335618,07+7057660,74+784990,573+5850188,464 – - 3378000,06-754689,527=9895157,26(KJ/h). Bảng 18: cân bằng nhiệt lượng ở đoạn II của thiết bị hấp thụ. Nhiệt mang vào Nhiệt mang ra Tên Q (KJ/h) Tên Q (KJ/h) 335618,67 Qkt 3378011,06 7057060,74 Ql 754689,527 784990,573 9895157,26 QK 5850188,464 Tổng 14027857,85 Tổng 14027857,85 IV.2. Cân bằng nhiệt lượng đoạn I tháp hấp thụ. Phương trình cân bằng nhiệt ở đoạn I tháp hấp thụ: (12) Trong đó: : Nhiệt lượng do sản phẩm mang vào,(KJ/h). : Nhiệt hoà tan của formalin trong nước ở đoạn I,(KJ/h). : Nhiệt ngưng tụ của nước ở đoạn I,(KJ/h). Ql : Nhiệt do phần lỏng mang từ đoạn II xuống đoạn I,(KJ/h). Qdd : Nhiệt do dung dịch formalin mang ra,(KJ/h). : Nhiệt cần làm lạnh ở đoạn I,(KJ/h). a. Nhiệt lượng do sản phẩm mang vào,( ). Nhiệt độ của sản phẩm hơi đi vào thiết bị hấp thụ là 120oC hay 393oK. Khối lượng sản phẩm hơi đi vào thiết bị hấp thụ: GSp = 3936,572(Kmol/h). ã Nhiệt dung riêng của các cấu tử trong hỗn hợp hơi sản phẩm ở nhiệt độ t=393°C. N2: = 6,66 + 1,02.10-3.393 = 7,0609(Cal/mol.°C) = = 29,5624(KJ/Kmol.°C) O2: = (7,52 + 0,81.10-3.393).4,1868 = 32,8175(KJ/Kmol.°C) CO: = (6,342 + 1,836.10-3.393).4,1868 = 29,5737(KJ/Kmol.°C) CO2: = (10,55 + 2,16.10-3.393).4,1868 = 47,7248(KJ/Kmol.°C) H2O: = (7,2 + 2,7.10-3393).4,1868= 34,5876(KJ/Kmol.°C) CH2O: = (4,498 + 13,953.10-3393 -3,73.10-6.3932 ).4,1868 = = 39,3787(KJ/Kmol.°C) CH3OH: = (4,88 + 24,78.10-3.393 -5,889.10-6.3932 ).4,1868 = = 57,3968(KJ/Kmol.°C) HCOOH: = (7,33 + 21,32.10-3.393 - 8,255.10-6.3932 ).4,1868 = = 60,4314(KJ/Kmol.°C) Thành phần phần mol của sản phẩm hơi đi vào thiết bị hấp thụ: CH2O: N2: HCOOH: O2: CH3OH: CO2: H2O: CO: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp hơi sản phẩm vào tháp hấp thụ ở 393°K. (393) = 0,057.39,3787 + 2,953.10-5. 60,4314 + 0,7082 . 29,5624 + 0,1499.32,8175 + 6,93.10-3.29,5737 + 1,731.10-3.47,7248 + 0,076.34,5876 + 4,32.10-4 .57,3968 = 31,0428 (KJ/Kmol.°C) Nhiệt lượng do sản phẩm vào thiết bị hấp thụ: QSp = GSp .. tSp =3936,572.31,0428.120 = 14664266,07(KJ/h). b. Nhiệt hoà tan của formalin trong nước ở đoạn I,( ). Lượng formalin vào thiết bị hấp thụ: CH2O : Theo giả thiết formalin bị hấp thụ vào thiết bị ở đoạn I là 50% = 224,74.0,5 = 112,37(Kmol/h). = 62802(KJ/kmol), (đă được tính ở phần trên). = . = 112,37. 62802 = 7057060,74(KJ/h). c. Nhiệt ngưng tụ của nước ở đoạn I,( ). Lượng nước theo hơi sản phẩm vào thiết bị: = 5324,31+42,34 = 5366,65(Kg/h) = 298,147(Kmol/h). Lượng nước theo pha khí ra khỏi đoạn I: 326,671(Kmol/h). Lượng nước đã ngưng tụ trong đoạn I 326,671-298,147=28,524(Kmol/h) = 513,432(Kg/h). Nhiệt ngưng tụ của nước ở 70oC [6-254] rnt = - rhh = 569(Kcal/Kg) = 2382,2892(KJ/Kg). Nhiệt ngưng tụ của nước ở đoạn I: = . rnt = 513,432. 2382,2892 = 1223143,509(KJ/h). Nhiệt lượng do phần lỏng mang từ đoạn II xuống đọan I đã được tính ở trên: Ql =754689,527(KJ/h). d. Nhiệt do dung dịch formalin mang ra ở nhiệt độ 90oC hay 363oK,( Qdd). GHCHO = 18221,57(Kg/h) = 607,39(Kmol/h). Nhiệt dung riêng của dung dịch formalin:[6-152] = ồCi.ai (13) Trong đó: Ci : Nhiệt dung riêng của cấu tử thứ i, (KJ/KgoK). ai : Thành phần khối lượng của cấu tử thứ i: Thành phần khối lượng của các cấu tử trong sản phẩm: = 0,6237 = 0,37 = 0,006 = 0,0003 ã Nhiệt dung riêng của các cấu tử trong sản phẩm ở nhiệt độ 90oC hay 363oK: H2O: = (7,2 + 2,7.10-3363).4,1868 = 34,2484(KJ/Kmol.°C) = 1,9027(KJ/Kg.°C) CH2O: = (4,498 + 13,953.10-3363 -3,73.10-6.3632 ).4,1868 = = 37,9803(KJ/Kmol.°C) = 1,266(KJ/Kg.°C) CH3OH: = (4,88 + 24,78.10-3.363 -5,889.10-6.3632 ).4,1868 = = 54,8435(KJ/Kmol.°C) = 1,7139(KJ/Kg.°C) HCOOH: = (7,33 + 21,32.10-3.363 - 8,255.10-6.3632 ).4,1868 = = 58,5374(KJ/Kmol.°C) = 1,2726(KJ/Kg.°C) = 0,6237. 1,9027 + 0,37 . 1,266 + 0,006. 1,7139 + 0,0003 . 1,2726 =1,6658(KJ/Kg.°C). Nhiệt do dung dịch formalin mang ra: Qdd = GHCHO . .tdd = 18221,57. 1,6658.90 = 2731814,218(KJ/h) e. Nhiệt cần làm lạnh ở đoạn I,( ). Từ phương trình cân bằng nhiệt (12) cho đoạn I của tháp hấp thụ ta có: = 14664266,87+705706,74+1223143,509+754689,527 - 2731844,218-5850188,464=15117157,16(KJ/h) Bảng 19: Bảng cân bằng nhiệt lượng ở đoạn I của thiết bị hấp thụ. Nhiệt mang vào Nhiệt mang ra Tên Q (KJ/h) Tên Q (KJ/h) 14664266,07 Qdd 2731814,218 7057060,74 QK 5850188,464 1223143,509 15117157,16 Ql 754689,527 Tổng 23699159,85 Tổng 23699159,85 Chương IX tính toán thiết bị chính Phản ứng oxy hoá tiến hành ở nhiệt đọ cao, dư không khí, toả nhiệt mạnh lên phản ứng phụ tạo thành khí CO, CO2, CH4 và H2O rất dễ phát triển, cũng như quá trình tạo ra axit focmic Formandehyde trong dung dịch ở tháp hấp phụ thuộc vào điều kiện công nghệ cũng dễ bị oxy hoá khử tham gia phản ứng canizaro: 2CH2O + H2O = CH3OH + HCOOH Các axit hữu cơ như axit focmic, CO2 trong hơi nước là những chất ăn mòn, gây rỉ rất mạnh lên thép các bon thường (CT3) sẽ bị phá huỷ trong môi trường này, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vì vậy chọn vật liệu để chế tạo các thiết bị chính như: thiết bị phản ứng oxy hoá loại ống chùm, các ống xúc tác, các thiết bị trao đổi nhiệt và hệ thống tháp háp thụ, đường ống đi từ thiết bị phản ứng đến tháp hấp thụ phải dùng vật liệu bằng thép không rỉ phải chịu nhiệt Theo [10-310] ta chọn loại thép X18 H10T Thiết bị oxi hoá là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, xúc tác được đặt cố định trong ống. Quá trình oxi hoá methanol thành formaldehit xảy ra trong ống ở nhiệt độ 300°C. Để đảm bảo chế độ nhiệt và hoạt tính xúc tác ta chọn thiết bị là thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có đường kính tương đối bé 40x2,5(mm) và dầu gia nhiệt loại X-65 ( loại dầu có nhiệt độ bay hơi trên 350oC) đi tuần hoàn trong ống, lấy nhiệt của phản ứng toả ra. Hiệu suất sản phẩm nhận được bởi thiết bị loại này cao, nên dễ khống chế các điều kiện nhiệt động. Cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản, giá thành đầu tư chế tạo rẻ. Hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng bao gồm Methanol, không khí và hơi nước ở nhiệt độ 182oC. I. Thể tích của hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng. Chọn tốc độ của hỗn hợp hơi đi trong các ống xúc tác là 4(m/s). (14). Trong đó: G: lượng khí đi qua thiết bị trong 1 giờ(Kg/h). j: khối lượng riêng của khí,(Kg/m3). Với M là khối lượng mol của khí,(Kg/mol). T là nhiệt độ tuyệt đối của khí,( oK). T = 182 + 273 = 455 oK P,Po là áp suất của khí trong thiết bị và ở điều kiện chuẩn. Giả thiết rằng P = Po = 1at ã Thể tích của CH3OH đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của N2 đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của O2 đi vào thiết bị phản ứng: ã Thể tích của H2O đi vào thiết bị phản ứng: ỉ Tổng thể tích của hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng: Vhh = = = 9833,699+104075,947+27683,466+87,84=141680,952(m3/h) II. tính đường kính của thiết bị phản ứng. Bề mặt riêng của phản ứng được tính theo công thức: (15) Thiết diện ngang của một ống được tính như sau: S = p´r2 r = 20(mm) = 0,02(m). Với thể tích của hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng là rất lớn nên ta chia hỗn hợp khí đi vào thiết bị thành sáu thiết bị giống nhau. Vậy thể tích khí đưa vào của một thiết bị là: Gọi n là số ống trong thiết bị ta có phương trình sau: (16) Thay các số liệu vào phương trình (15) ta có: Thay các số liệu vào phương trình (16) ta có: (ống) Quy chuẩn: n = 1261 (ống). Theo [10-48] ta chọn cách sắp xếp ống theo hình lục giác(sáu cạnh), ta có số ống trên đường chéo qua tâm của hình 6 cạnh là b = 37 ống. Số ống trên một cạnh ngoài cùng của hình lục giác là : n = 3.a.(a -1) + 1 (17) a: số ống trên 1 cạnh của hình 6 cạnh n: tổng số ống xếp theo hình 6 cạnh thay các số liệu vào phương trình (17) ta có: 3.a2 – 3.a + 1 = 1027 đ a = 19(ống) Đường kính của thiết bị phản ứng tính theo công thức: D = t.(b -1) + 4.d [10 - 49] (18) trong đó: d: đưòng kính ngoài của ống d = 40 + 2.2,5 = 45(mm) = 0,045(m) t: bước ống lấy từ 1,2á1,5.d đ t = 1,4.d = 0,063(m) b: số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh . Thay vào phương trình (18) ta có: D = 0,063.(41 -1) + 4.0,045 = 2,7(m). Quy chuẩn: D = 2,8(m) III. Tính đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng. Đường kính của ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng: [9-369] (19). Trong đó: d : là đường kính ống dẫn,(m). w : là tốc độ trung bình của khí đi trong ống dẫn nguyên liệu,(m/s). Chọn w = 25(m/s). V : là lưu lượng thể tích hơi vào thiết bị. Vậy đường kính trong ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị là: Quy chuẩn d = 600(mm) Chọn bích cho ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị, theo [10-418] Dt = 600(mm) D = 740(mm) Db = 690(mm) DI = 650(mm) Do = 611(mm) h = 20(mm) bu lông: db = M20 Z = 20(cái) IV. Tính đường kính của ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng. Đường kính của ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng: [9-369] (19). Trong đó: d là đường kính ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị, (m). wSp là tốc độ trung bình của khí đi trong ống dẫn sản phẩm, (m/s). Chọn wSp = 25(m/s). V là lưu lượng thể tích hơi ra khỏi thiết bị,(m3/h). Sản phẩm phản ứng đi ra khỏi thiết bị bao gồm CH2O, HCOOH, CH3OH, H2O, N2, O2, CO2, CO ở nhiệt độ 300oC hay 573oK. ã Thể tích của CH2O ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) CH2O tạo thành: = 6742,13+81,78=6823,91(Kg/h). ã Thể tích của HCOOH ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) HCOOH: ã Thể tích của CH3OH ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) Lượng CH3OH dư: ã Thể tích của N2 ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) N2: ã Thể tích của O2 ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) O2: ã Thể tích của CO ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) CO: ã Thể tích của CO2 ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) CO2: ã Thể tích của H2O ra khỏi thiết bị (1 phần 6 lượng sản phẩm) = 5324,31+42,34=5366,65(Kg/h) ỉ Tổng thể tích của hỗn hợp sản phẩm đi ra khỏi thiết bị phản ứng (1 phần 6 lượng sản phẩm): VSp = = = 1782,63+0,912+13,282+21828,009+4620,945+2335,357 +213,523+53351=30848,00(m3/h) = 8,5689(m3/s). Quy chuẩn d = 700(mm) ử Chọn bích cho ống dẫn sản phẩm ra khỏi thiết bị, theo [10 - 418] Dt = 700(mm) D = 830(mm) Db = 780(mm) DI = 750(mm) Do = 711(mm) h = 20(mm) bu lông: db = M20 Z = 24(cái) V. Chọn đáy và nắp thiết bị. Chọn đáy và nắp thiết bị là loại elip có gờ, được lắp gép với thân bằng các mặt bích. Chọn vật liệu cùng với vật liệu làm thân thiết bị là thép không gỉ. Theo [10-382] ta chọn đáy và nắp thiết bị dựa vào thông số của đường kính. Với đường kính thiết bị đã tính được ở trên ta chọn được: đường kính trong của thiết bị: Dt = 2800 (mm) Chiều cao phần lồi của đáy: hb= 700 (mm) Chiều cao gờ: h = 40 (mm) Độ dày: s =6(mm) Nắp thiết bị có gờ và góc ở đỉnh là 90o, được hàn liền với ống hình trụ đường kính 1400mm. Trên thành ống có lỗ dẫn sản phẩm vào d = 600(mm), ống cao 1300(mm), phía trên có màng phòng nổ. Chiều cao phần lồi của nắp: hb = 1300 + (2800/2 – 1400/2) = 2000(mm). ử Chọn bích cho đáy và nắp thiết bị: theo [10 - 424] Dt = 2800(mm) D = 2970(mm) Db = 2910(mm) DI = 2870(mm) Do = 2819(mm) h = 60(mm) bu lông: db = M27 Z = 40(cái) VI. Tính chiều cao của thiết bị phản ứng. Chiều cao của thiết bị phản ứng được tính theo công thức: Htb = Lxt + Hđáy và nắp Thời gian tiếp xúc của chất lỏng với lớp xúc tác khoảng 2s. Chiều dài của ống xúc tác là: Lxt = w.t = 2,5.2= 5(m) = 5000(mm) Chiều dài thực của ống xúc tác là: Lxt = 5000 + 2´10 = 5020(mm) Vậy chiều cao của thiết bị là Htb = 5020 + 700 + 40 + 2000 + 40 = 7800(mm) VII. Tính chiều dày của thiết bị. Thân thiếtt bị hình trụ làm việc ở áp suất thường. Chiều dày của thân thiết bị được áp dụng theo công thức: [10 -360] Trong đó: D: đường kính trong của thiết bị,(m). s: ứng suất kéo nén. (N/m2). j: hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, chọn j = 0,95 P: áp suất trong của thiết bị, (N/m2) C: Hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày,(m). áp suất trong thiết bị. P = Pt + Pmt Pmt là áp suất hơi(khí), Pmt = 1,03.105(N/m2) Pt là áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng Pt = g.r.H1 H1: là chiều cao lớn nhất của cột chất lỏng r: là khối lượng riêng đ Pt = g.r.H1 = 9,81.1000.7,8 = 0,765.105(N/m2) Vậy áp suất trong thiết bị là: P = 0,765.105 + 1,03.105 = 1,795.105(N/m2) Hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày C = C1+ C2 + C3 ,(m). [10-363] Trong đó: C1 : Hệ số bổ sung do ăn mòn của môi trường C2 : Hệ số bổ sung do bào mòn. C3 : Đại lượng bổ sung do dung sai âm của chiều dày Ta chọn vật liệu là thép không gỉ X18H10T Ta có C1 =1.10-3(m) C2 = 0, do nguyên liệu không chứa các hạt rắn chuyển động, lớp xúc tác là tĩnh C3 = 0,8.10-3(m) đ C = 1,8.10-3(m). ứng suất cho phép giới hạn kéo của vật liệu thép không gỉ X18H10T [10-367] Ta có ứng suất giới hạn kéo: sK = 550.106 N/m2 [10-310] Hệ số an toàn theo giới hạn kéo: nK = 2,6 [10-356] Hệ số điều chỉnh: h = 1 ứng suất cho phép giới hạn chảy bền của vật liệu thép không gỉ X18H10T [10-367] Ta có ứng suất giới hạn chảy bền: sC = 220.106 N/m2 [10-310] Hệ số an toàn theo giới hạn chảy bền: nC = 1,5 [10-356] Hệ số điều chỉnh: h = 1 Thay số vào ta có: Để đảm bảo độ bền cho thành thiết bị ta chọn giá trị ứng suất nhỏ trong hai ứng suất trên: []= 146,7.106(N/m2). Độ dày của thân thiết bị là: Quy chuẩn: S = 6(mm) [10-364] Kiểm tra ứng suất của thiết bị theo áp suất thuỷ lực: Po = Ptl + Pt , (N/m2) [10-366] Ptl = 1,5.Pmt = 1,5.1,03.105 = 1,546.105(N/m2) Po = 1,545.105 + 0,75.105 = 2,295.105(N/m2) Thay vào công thức trên ta tính được: Ta thấy s = 80,527.106(N/m2) < sc/1,2 = 183,333. 106(N/m2) Vậy ta chọn chiều dày của thân thiết bị là s = 6(mm) là phù hợp. ử Tổng kết : đường kính: Dt = 2,8(m). Chiều cao: H = 7,8(m). Chiều dày: S = 6(mm). Số ống xúc tác: n = 1261(ống). Số ống trên đường chéo qua tâm của hình 6 cạnh là b = 41(ống). Số ống trên một cạnh ngoài cùng của hình lục giác là: a = 20(ống). PHầN III : thiết kế xây dựng Chương X Thiết kế xây dựng Trong tự nhiên, Formandehyde có mặt khắp nơi, được thải vào không khí nhờ quá trình oxy hoá, quang hoá và cháy không hoàn toàn các hydrocarbon, trong cuộc sống Formandehyde có rất nhiều trong thành phần khí thải ôtô, máy bay, các phân xưởng nhiệt, lò đốt… Lượng Formandehyde trong khí quyển do các nguồn sau: ã Khí thải từ các phương tiện giao thông và máy bay 52% á 63%. ã Các phóng xạ nhiệt lò đốt 13% á 15% ã Từ các nhà máy lọc dầu 1% á 2%. ã Từ nhà máy sản xuất Formandehyde 1% Biện pháp xử lý tốt nhất chống lại sự tích tụ Formandehyde trong phòng là thông gió thích hợp. Mùi của Formandehyde mạnh có thể giúp ta phát hiện ra sự có mặt của nó. I. chọn địa điểm xây dựng I.1. Các yêu cầu chung. a. Về quy hoạch. Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công ngiệp, đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của phân xưởng và khả năng hợp tác sản xuất của nó với các nhà máy lân cận. b. Về điều kiện tổ chức sản xuất. Địa điểm xây dựng phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và gần nơi tiêu thụ sản phẩm, gần các nguồn cung cấp năng lượng, nhiên liệu như: điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu … Như vậy sẽ hạn chế được tối đa chi phí, hạ giá thành sản phẩm, góp phần thúc đẩy sự phát triển của phân xưởng. c. Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật. Địa điểm xây dựng phải bảo đảm được sự hoạt động liên tục của phân xưởng do vậy cần chú ý các yếu tố sau: ã Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống quốc gia bao gồm đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển, kể cả đường hàng không. ã Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác. d. Về điều kiện xây lắp và vận hành phân xưởng. điều kiện xây lắp và vận hành được chọn cần lưu ý các điều kiện sau: ã Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng. Để giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng cơ bản của phân xưởng, hạn chế tối đa lượng vận chuyển vật tư xây dựng từ nơi xa đến. ã Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng phân xưởng cũng như vận hành phân xưởng sau này. Do vậy, trong quá trình thiết kế cần chú ý xác định số công nhân của nhà máy và khả năng cung cấp nhân công ở địa phương, ngoài ra cần tính tới khả năng cung cấp nhân công ở các địa phương lân cận trong quá trình đô thị hoá. I.2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng. a. Về địa hình. Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như cho việc mở rộng phân xởng trong tương lai. Kích thước, hình dạng và quy mô diện tích của khu đất nếu không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế bố trí dây chuyền công nghệ, cũng như việc bố trí các hạng mục công trình trên mặt bằng khu đất đó. Do vậy, khu đất được lựa chọn cần đáp ứng các nhu cầu sau: ã Khu đất phải cao ráo tránh ngập lụt trong mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiên tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt dễ dàng. ã Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc thoát nước tốt nhất là i = 0,5% á 1% để hạn chế tối đa kinh phí cho san lấp mặt bằng. b. Về địa chất. Khu đất được lựa chọn cần lưu ý các yêu cầu sau: ã Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định (như có hiện tượng động đất, xói mòn đất, hiện tượng cát chảy). ã Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 á 2,5(kg/cm2). Nên xây dựng trên nền đất sét, đất sét pha cát, đất đá ong, đất đồi ... để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình nhất là các hạng mục công trình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn. I.3. Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp. Khi địa điểm xây dựng được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Điều đó không tránh khỏi là trong quá trình sản xuất các phân xưởng thường thải ra các chất độc hại như: khí độc, nước bẩn gây ô nhiễm, khói bụi, tiếng ồn ... các yếu tố bất lợi khác như dễ cháy, nổ và ô nhiễm môi trường ... Nên cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: a. Đảm bảo các khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp. địa điểm xây dựng phải thoả mãn các yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp. Chú ý khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp, tuyệt đối không được xây dựng các công trình công cộng hoặc công viên, phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên. b. Vị trí xây dựng phân xưởng. Vị trí xây dựng thường ở cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải của nhà máy đã được xử lý phải ở hạ lưu và cách bể dùng nước của khu dân cư tối thiểu là 500(m). [11] Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng phân xưởng hợp lý phải căn cứ vào các yêu câu trên. Nhưng trong thực tế rất khó khăn chi lựa chọn được địa điểm thoả mãn các yêu cầu trên. Do vậy, sau chi đã nghiên cứu cân nhắc kỹ lưỡng các yêu cầu, ưu tiên đặc điểm sản xuất riêng của phân xưởng. Em thấy có thể chọn địa điểm xây dựng phân xưởng sản xuất Formalin ở một số nơi như: Vĩnh Phúc, Đồng nai, Vũng tàu, Sài gòn. I.4. Giải pháp thiết kế xây dựng tổng quan mặt bằng phân xưởng. I.4.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng. Trong đồ án này em thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng theo nguyên tắc phân vùng. a. Vùng trước phân xưởng. Nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô xe đạp ... đối với các phân xưởng có quy mô nhỏ hoặc mức độ hợp khối lớn, vùng trước nhà máy hầu như được dành diện tích cho bãi đỗ xe (xe ôtô, xe gắn máy, xe đạp), cổng bảo vệ, bảng tin và cây xanh cảnh quan. Diện tích vùng này tuỳ theo đặc điểm sản xuất, quy mô của phân xưởng có diện tích từ 4% á 20% diện tích toàn phân xưởng. b. Vùng sản xuất. Nơi bố trí phân xưởng và dây chuyền sản xuất chính của phân xưởng, như các xưởng sản xuất chính, sản xuất phụ trợ ... Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô của phân xưởng mà diện tích vùng này chiếm từ 22% á 52% diện tích của toàn phân xưởng. Đây là vùng quan trọng nhất của nhà máy nên khi bố trí cần phải lưu ý một số điểm sau đây: ã Khu đất được ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất cũng như về hướng. ã Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ sản xuất có nhiều công nhân nên bố trí gần phía cổng hoặc gần phía trục giao thông chính của phân xưởng và đặc biệt ưu tiên về hướng. ã Các nhà xưởng trong quá trình sản xuất gây ra các tác động xấu như tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải ra nhiều hoặc dễ có sự cố (dễ cháy, dễ nổ hoặc rò rỉ các hoá chất độc hại) nên đặt ở cuối hướng gió và tuân thủ chặt chẽ vấn đề an toàn vệ sinh công nghiệp. c. Vùng các công trình phụ. Nơi đặt các nhà và công trình cung cấp năng lượng bao gồm các công trình cung cấp điện, hơi, nước, xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác. Tuỳ theo mức độ của công nghệ yêu cầu vùng này có diện tích 14% á 28% diện tích phân xưởng nên khi bố trí các công trình trên vùng này người thiết kế cần lưu ý một số điểm sau đây: ã Hạn chế tối đa chiều dài của hệ thống cung cấp kỹ thuật bằng cách bố trí hợp lý giữa nơi cung cấp và nơi tiêu thụ năng lượng (khai thác tối đa hệ thống cung cấp ở trên không và ngầm dưới mặt đất). ã Tận dụng các khu không lợi về hướng hoặc giao thông để bố trí các công trình phụ. ã Các công trình có nhiều bụi hoặc chất thải bất lợi đều phải chú ý bố trí cuối hướng gió chủ đạo. d. Vùng kho tàng và phục vụ giao thông. Trên đó, bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga nhà máy ... Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô của nhà xưởng vùng này thường chiếm từ 23% á 37% diện tích phân xưởng. Khi bố trí vùng này người thiết kế cần lưu ý một số điểm sau: ã Cho phép bố trí các công trình trên vùng đất không ưu tiên về hướng. Nhưng phải phù hợp với các nơi tập kết nguyên liệu và sản phẩm của nhà xưởng dễ dàng thuận tiện cho việc nhập và xuất hàng của phân xưởng. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp do đặc điểm và yêu cầu của dây chuyền công nghệ hệ thống kho tàng có thể bố trí gắn liền trực tiếp với bộ phận sản xuất. Vì vậy , người thiết kế có thể bố trí một phần hệ thống kho tàng nằm ngay trong khu vực sản xuất. I.4.2. Các hạng mục công trình. Bảng 20: Các hạng mục công trình của phân xưởng. STT Tên các hạng mục công trình Số lượng Diện tích (m2) Dài x Rộng (m xm) 1 Nhà hành chính 1 324 36 x9 2 Hội trường 1 324 36 x 9 3 Nhà ăn (Căng tin) 1 324 36 x 9 4 Nhà sản xuất chính 1 864 48 x 18 5 Nhà sản xuất phụ trợ 1 216 24 x 9 6 Phòng bảo vệ 3 36 6 x 6 7 nhà chứa nguyên liệu 1 648 36 x 18 8 Trạm cấp nước sạch và xử lý nước sạch 1 648 36 x 18 9 Nhà kho 1 648 36 x 18 10 Nhà chứa sản phẩm 1 648 36 x 18 11 Trạm biến thế điện 1 108 12 x 9 12 Phòng thí nghiệm 1 216 24 x 9 13 Nhà sửa chữa cơ khí 1 216 24 x 9 14 Nhà vệ sinh và thay quần áo 1 216 24 x 9 15 Nhà để xe đạp – xe máy 1 324 36 x 9 16 Gara Ôtô 1 324 36 x 9 17 Nhà cứu hoả 1 108 12 x 9 Tổng diện tích 6156 Tổng số công nhân của phân xưởng khoảng 55 người, phân xưởng hoạt động liên tục 24/24 giờ. Phân xưởng sản xuất Formalin đi từ nguyên liệu là Methanol và không khí với công suất là 150000 tấn/năm. Diện tích mặt bằng phân xưởng là : 6156 x 4 = 24624 (m2). Hệ số xây dựng: Hệ số sử dụng : K = 65% I.5. mặt bằng nhà máy. a. Giải pháp thiết kế xây dựng tổng mặt bằng nhà sản xuất. Nhà sản xuất có tên là: '' Phân xưởng sản xuất formalin ''. Phân xưởng hoạt động liên tục 24/24 giờ. b. Kết cấu chịu lực nhà sản xuất. Sử dụng bê tông cốt thép toàn khối. Cột bê tông cốt thép nhà không có cần trục kích thước tiết diện là 400x400mm. Móng trục bê tông cốt thép đổ toàn khối tại chỗ theo kích thước cột. Dầm móng đặt trên nền móng có kích thước 250x400mm, l=5950mm. Dầm sàn bê tông cốt thép đổ toàn khối, có kích thước dầm chính 400x600mm. Dầm phụ 250x400mm Mái che bằng bê tông cốt thép lắp ghép , có độ dốc i =1:1,2 Nền và sàn chịu axit và cháy nổ. c. Mặt bằng nhà sản xuất. Do yêu cầu của dây chuyền công nghệ các thiết bị được bố trí ở giữa phân xưởng sản xuất. Để dây chuyền đảm bảo sản xuất một cách liên tục thuận lợi em bố trí các chi tiết theo quy tắc sau: ã Khoảng cách giao thông bố trí là 2m mỗi bên. ã Khoảng cách an toàn để lắp đặt là 2m. ã Khoảng cách giao thông ở giữa là 3m. ã Chiều dài nhà sản xuất xác định theo kích thước thiết bị bố trí dọc nhà . ã Chiều dài nhà là 48m. ã Nhịp nhà cần thiết là 18m. ã Chọn lưới cột là 9x6 m Bảng 21: Đường kính và chiều cao của các thiết bị trong phân xưởng sản xuất formalin Tên thiết bị DxH (m2) Tên thiết bị DxH (m2) Thùng chứa methanol 2 x4 Thiết bị lọc không khí 1,5 x3 Bơm metanol - Thiết bị bão hoà hơi nước 2 x9 Thiết bị lọc metanol 2 x5 Máy nén 2 x4 Bơm tuy- e - Thiết bị làm mềm nước 1,5 x8 Thiết bị bay hơi metanol 2 x5 Thùng chứa nước mềm 2 x4 Thiết bị phản ứng 2,4 x7,6 Bơm nước mềm - Thiết bị hấp thụ 2 x10 Thiết bị hoá hơi nước 1,5 x3 Bơm formalin - Thiết bị trao đổi ion 1,5 x3 Thiết bị trao đổi ion 1,5 x3 Thùng chứa dầu 1,5 x3 Thùng chứa formalin 2 x4 Bơm dầu - Thùng cao vị chứa nước 1,5 x3 I.6. Mặt cắt nhà sản xuất Về độ cao nhà thì căn cứ các điểm sau: ã Căn cứ vào độ thông gió chiếu sáng, phân xưởng khi sản xuất có phát sinh rất nhiều nhiệt, khí độc nên đòi hỏi phải có thông gió, chiếu sáng tự nhiên. * Và thiết kế phân xưởng 1 tầng, chiều cao 13,7 m. ã Căn cứ vào chiều cao thông gió và chiếu sáng tự nhiên cho phân xưởng, em thiết kế cửa ra vào có kích thước là 3 x3m và cửa sổ có kích thước là 1,2 x3m II. Kết luận về thiết kế xây dựng. Qua các phần trên em đã thiết kế nhà xưởng với kích thước và kết cấu nhà phù hợp với dây chuyền công nghệ. đảm bảo tốt về điều kiện khí hậu, tận dụng tối đa thông gió và chiếu sáng tự nhiên. khoảng cách thiết bị đủ cho công nhân thao tác, đi lại và điều hành dễ dàng. Về điều kiện xây dựng chọn hình dáng kích thước nhà hợp lý, hệ thống cột tương đối đơn giản nhưng vẫn tuân theo những quy định thống nhất trong xây dựng. Tuy vậy ta có thể thay thế phương pháp đổ bê tông toàn khối bằng phương pháp lắp ghép để tiết kiệm thời gian và giá thành nếu như yêu cầu kỹ thuật cho phép. PHầN IV : an toàn lao động Chương XI An toàn lao động I. Khái quát chung. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy hoá chất nói chung và nhà máy lọc dầu nói riêng thì vấn đề an toàn lao động và bảo vệ môi trường là hết sức quan trọng. Chi phí dành cho công tác này chiếm đến 40% chi phí vận hành. Một trong những vấn đề cần được quan tâm nhất là: an toàn cháy, nổ. Tất nhiên là còn có những nguyên nhân gây tai nạn khác. Có thể phân chia những nguyên nhân gây tại nạn thành 3 nhóm: I.1. Nguyên nhân do kỹ thuật. Nguyên nhân này phụ thuộc vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống, nơi làm việc bao gồm: ã Sự hư hỏng máy móc chính và dụng cụ, phụ tùng. ã Sự hư hỏng các đường ống. ã Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh. ã Không bảo đảm khoảng cách an toàn giữa các máy móc. ã Thiếu rào chắn, ngăn che. I.2. Nguyên nhân do tổ chức. Nguyên nhân này phụ thuộc vào việc tổ chức hoặc giao nhận công việc không đúng quy định bao gồm: ã Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật. ã Tổ chức lao động, chỗ làm việc không đúng yêu cầu. ã Giám sát kỹ thuật không đầy đủ. ã Vi phạm chế độ làm việc. ã Sử dụng lao động không đúng ngành nghề, chuyên môn. ã Người lao động chưa nắm vững được quy tắc an toàn trong lao động. I.3. Nguyên nhân do vệ sinh. ã Môi trường không khí ô nhiễm. ã Điều kiện khí hậu không thích nghi. ã Công tác chiếu sáng và thông gió không được tốt. ã Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân. II. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ. Như chúng ta đã biết trong phân xưởng sản xuất formalin, các hoá chất đều dễ bị cháy nổ. Vì vậy vấn đề cần quan tâm là công tác đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ và vệ sinh lao động. II.1. Phòng chống cháy. Để phòng chống cháy ta thực hiện những biện pháp sau đây: ã Ngăn ngừa khả năng tạo ra môi trường cháy. ã Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy trong môi trường cháy. ã Duy trì nhiệt độ môi trường thấp hơn nhiệt độ cho phép lớn nhất có thể cháy được. ã Duy trì áp suất của môi trường thấp hơn áp suất cho phép lớn nhất có thể cháy được. II.2. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy. Để ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy trong môi trường cháy phải tuân theo những quy tắc về: ã Nồng độ cho phép của những chất cháy ở dạng khí hoặc dạng lơ lửng trong không khí. Nói cách khác là phải tiến hành ngoài giới hạn cháy nổ của hỗn hợp Hydrocacbon với không khí và oxy ã Nồng độ cần thiết của các chất giảm độ nhạy trong chất cháy ở dạng khí hoặc hơi lỏng. ã Tính dễ cháy của các chất, vật liệu, thiết bị và kết cấu. II.3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy. ã Tuân theo những quy định về sử dụng , vận hành và bảo vệ máy móc, thiết bị cũng như vật liệu và các sản phẩm khác có thể là nguồn cháy trong môi trường cháy. ã Sử dụng thiết bị điện phù hợp với loại gian phòng sử dụng điện và các thiết bị điện bên ngoài phù hợp với nhóm và hạng của các hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ. ã áp dụng quy trình công nghệ và sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện. ã Có hệ thống chống sét cho nhà xưởng, thiết bị. ã Quy định nhiệt độ nung nóng cho phép lớn nhất của bề mặt thiết bị, sản phẩm và vật liệu tiếp xúc với môi trường cháy. ã Sử dụng những thiết bị không phát ra tia lửa điện khi làm việc với chức năng chất dễ cháy nổ. ã Loại trừ những điều kiện có thể dẫn đến tự cháy do nhiệt độ, do chất xúc tác dụng hoá học và do sinh vật với các vật liệu và kết cấu của cơ sở sản xuất. III. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ. Những biện pháp an toàn cháy nổ cần thực hiện những biện pháp sau đây: ã Trước khi giao việc phải tổ chức cho công nhân và những người liên quan học tập về công tác an toàn cháy nổ. Đối với những môi trường làm việc đặc biệt nguy hiểm về cháy nổ thì cán bộ và công nhân cần được cấp giấy chứng nhận và định kỳ kiểm tra lại. ã Mỗi phân xưởng, xí nghiệp cần phải xây dựng các tiêu chuẩn quy phạm, nội quy an toàn và chữa cháy thích hợp. ã Mỗi phân xưởng, xí nghiệp cần thực hiện các quy định về phòng cháy, chữa cháy và bảo quản các phương tiện phòng, chữa cháy. ã Trang thiết bị phương tiện và chữa cháy, sắp xếp cho cán bộ công nhân có thời gian tập dượt. ã Xây dựng các phương án chữa cháy với các nguồn gây cháy. Với các nguồn gây cháy phải được thực hiện bằng các biện pháp sau đây: ã Cơ khí hoá, tự động hoá các quá trình công nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển những chất dễ cháy. ã Đặc biệt các thiết bị sản xuất, bao bì kín cho những chất dễ cháy nổ ã Sử dụng những ngăn, khoan, buồng cách ly cho những quá trình để cháy nổ. ử Bên cạnh những tai nạn có thể xảy ra do cháy nổ thì còn một vấn đề cần được quan tâm đó là "Độc tính của các hoá chất và cách phòng chống". Như chúng ta đã biết hầu hết những hoá chất trong những điều kiện nhất định đều có thể gây tác hại đến con người. Có thể phân chia những hoá chất như sau: ã Nhóm 1: Gồm những chất có làm cháy hoặc chủ yếu kích thích lên da và niêm mạc như: amoniac, vôi,... ã Nhóm 2: Gồm những hoá chất kích thích chức năng hô hấp Những chất tan trong nước: NH3, Cl2, SO2,... Những chất không tan trong nước như: NO3, NO2,... ã Nhóm 3: Những chất gây độc hại cho người, làm biến đổi động mạch, tuỷ xương. Làm giảm quá trình sinh bạch cầu như: Benzen, Toluen, Xylen,... Những chất làm biến đổi hồng cầu thành những sắc tố không bình thường như: các amin, CO, C6H5NO2,... ã Nhóm 4: Các chất độc hại đối với hệ thần kinh như: xăng, H2S, CS...anilin, benzen.... ử Qua quá trình nghiên cứu người ta đề ra các phương pháp phòng tránh sau: ã Trong quá trình sản xuất phải chú ý bảo đảm an toàn cho các khâu đặc biệt là tháo, nạp sản phẩm, lọc, sấy, nghiền là những khâu mà công nhân thường phải tiếp xúc trực tiếp. ã Duy trì độ chân không trong sản xuất. ã Thay những chất độc dùng trong quá trình bằng những chất ít độc hại hơn nếu có thể. ã Tự động hoá, bán tự động hoá những quá trình sử dụng nhiều hoá chất độc hại. ã Bên cạnh những biện pháp kỹ thuật thì người lao động cần phải học tập về an toàn lao động và có ý thức tự giác cao. PHầN V : tính toán kinh tế Chương XII tính toán kinh tế I. Mục đích của việc tính toán kinh tế. Giá thành formalin phụ thuộc chủ yếu vào giá thành của nguyên liệu sản xuất Methanol. Trước đây Methanol chủ yếu được sản xuất từ khí tổng hợp (CO và H2 ) nên giá thành tương đối cao. Gần đây Methanol được sản xuất từ Metan có sẵn trong công nghiệp khai thác dầu mỏ và giá thành rẻ nên gía thành Formalin cũng giảm. Hiện nay ngành công nghiệp khai thác dầu mỏ đã phát triển nên ngành công nghiệp hoá học cũng phát triển theo. Một số công trình nghiên cứu đã được áp dụng vào sản xuất formalin thành công. Vì vậy, với đề tài này em hy vọng sẽ được áp dụng vào thực tế sản xuất, góp phần phát triển ngành công nghiệp hoá chất ở nước ta. Điều kiện đầu tiên nghĩ đến khi xây dựng phân xưởng sản xuất Formalin năng suất 150.000 tấn/năm đó là lợi ích kinh tế. Để thấy tổng giá trị của dự án ta phải tính toán kinh tế, từ đó xét được tính ưu, nhược điểm cũng như cơ cấu hoạt động của dự án. Yếu tố kinh tế sẽ tác động đến sự điều chỉnh cân bằng của các thành phần lập nên dự án sao cho hợp lý như: tổ chức kế hoạch sản xuất, tổ chức quản lý, vốn đầu tư, giá thành của nguyên vật liệu và giá thành của sản phẩm. Qua đó sẽ xác định được hiệu quả kinh tế của dự án và quyết định dự án có thực hiện hay không. Nếu vậy nhà quản lý kinh tế phải hiểu rõ tính kinh tế và đồng thời phải cộng tác với các nhà kinh tế khác để thực hiện dự án của mình sao cho đạt hiệu quả nhất. Do yêu cầu thời gian có hạn nên trong đồ án này em chỉ đề cập đến vần đề cơ bản của tính toán kinh tế như: Đầu tư cơ bản ban đầu (mặt bằng xây dựng, dây chuyền sản xuất…), chi phí sản xuất, lợi nhuận của nhà máy, thời gian thu hồi vốn của dự án… II. Nội dung của dự án. II.1. Chế độ công tác của phân xưởng. Phân xưởng sản xuất formalin đi từ nguyên liệu Methanol với năng suất 150000 (tấn/năm). Dây chuyền sản xuất làm việc liên tục 24/24 giờ, số ngày làm việc là 350 ngày, số ngày nghỉ là 15 ngày, mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ. II.2. Nguyên liệu và năng lượng. a. Lượng nguyên vật liệu cho một tấn sản phẩm formalin. Phần tính toán thiết bị phản ứng ta đã tính được: Chiều dài ống xúc tác: L = 5(m). Diện tích bề mặt riêng: F = 1,64(m2). Lượng xúc tác nạp vào thiết bị chính trong 1h được tính theo công thức: Gxt = rxt´Vxt Trong đó: Gxt : khối lượng xúc tác nạp vào thiết bị,(Kg). rxt : khối lượng riêng của chất xúc tác, (Kg/m3). rxt = 1,15.103(Kg/m3). Vxt : thể tích xúc tác chiếm chỗ. Vxt = 5´1,64 = 6,56(m3). Vậy Gxt = rxt´Vxt = 1,15.103 ´ 8,2 = 9430(Kg/h). Năng suất của quá trình: 18221,57(Kg/h). Lượng Methanol nguyên liệu: 8482,51 (Kg/h). Lượng nước mềm: 5998,44(Kg/h). Lượng dầu X – 65: 1360(Kg/h). Lượng xúc tác: 9430(Kg/h). Nguyên liệu tiêu hao cho một tấn sản phẩm: Hệ số tiêu hao Methanol: 8482,51/18221,57=0,4655 Hệ số tiêu hao dầu: 1360/18221,57 = 0,0746 Hệ số tiêu hao của nước mềm: 5998,44/18221,57=0,3292 Hệ số tiêu hao của hơi nước: 42,34/18221,57=0,0023 Hệ số tiêu hao của xúc tác : 9430/18221,57=0,5175 Bảng 22: Nhu cầu về nguyên liệu. Tên nguyên liệu đơn vị Hệ số tiêu hao Nhu cầu trong năm Methanol Tấn 0,4655 69825 Dầu X – 65 Tấn 0,0746 11190 Nước mềm Tấn 0,3292. 49380 Hơi nước Tấn 0,0023 345 Xúc tác Tấn 0,5175 77625 b. Năng lượng tiêu thụ. điện dùng cho máy công nghệ được tính theo công thức: Trong đó: W : Điện năng tiêu thụ trong một năm,(kw). Pi : Công suất động cơ loại i,(kw/h). n : Số động cơ loại i,(cái). k1 : hệ số phụ tải, lấy k1 = 0,75. k2 : Hệ số tổn thất, lấy k2 = 1,05. Ti : Thời gian sử dụng trong năm, 350.24 = 8400(giờ). Bảng 23: Tổng chi phí điện năng của phân xưởng. Tên thiết bị n Pi k1 k2 Ti W Bơm Methanol 1 3 0,75 1,05 8400 19845 Bơm Formalin 1 3 0,75 1,05 8400 39690 Máy nén 1 2000 0,75 1,05 8400 13230000 Bơm nước mềm 1 4 0,75 1,05 8400 26460 Bơm dầu 1 5 0,75 1,05 8400 33075 Tổng cộng 13349070 Điện dùng thắp sáng cho phân xưởng của hai ca chiều và đêm (16/24h). Trong đó: Ws : Điện năng tiêu thụ trong một năm,(kw). Pi : Công suất bóng đèn loại i,(kw/h). n : Số bóng đèn loại i,(cái). Ti : Thời gian sử dụng trong năm, 350.16 = 5600(giờ). Bảng 24: Tổng chi phí cho điện thắp sáng của phân xưởng. Tên công trình Loại bóng (w-v) n Ti Ws Nhà sản xuất 150-220 48 5600 40320 Nhà chứa sản phẩm 150-220 16 5600 13440 Nhà vệ sinh và thay ca 75-220 8 5600 3360 Trạm phòng cháy chữa cháy 75-220 2 5600 840 Trạm biến thế 100-220 1 5600 560 Trạm cung cấp nước 100-220 2 5600 1120 Phòng thường trực 100-220 3 5600 1680 Nhà để xe ôtô 150-220 8 5600 6720 Nhà để xe máy, xe đạp 150-220 8 5600 6720 Nhà nghỉ ca 75-220 6 5600 2520 Tổng cộng 77280 Lượng điện tiêu thụ trong cả năm của phân xưởng: 13349070 + 77280 = 13426350(KW/h). Lượng điện chi phí cho một tấn sản phẩm: 13426350/150000 = 89,509(KW/h). Bảng 25: Tổng chi phí nguyên nhiên vật liệu, năng lượng cho một năm. Nguyên nhiên liệu đơn vị Lượng dùng trong năm Đơn giá Thành tiền Methanol Tấn 69825 12.106 837900.106 Dầu X – 65 Tấn 11190 1.105 1119.106 Nước mềm Tấn 49380 4000 197,52.106 Hơi nước Tấn 345 50000 17,25.106 Xúc tác Tấn 77625 3.106 232875.106 Điện Kw/h 13426350 1500 20139,525.106 Tổng cộng 1092248,295. 106 Sản phẩm phụ axit formic thu hồi được: 5,35.350.24 = 44940(Kg/năm) = 44,94(tấn/năm). Doanh thu từ sản phẩm phụ: 44,94.107 = 449,4.106(đồng/năm). Chi phí nguyên vật liệu của phân xưởng trong một năm sau khi khấu trừ sản phẩm thu hồi được: 1099248,295. 106 – 443,4.106 = 1091888,775.106(đồng/năm). Chi phí nguyên vật liệu chính cho một tấn sản phẩm: 1891888,775.106/150000 = 7,2793.106(đồng/tấn). II.3. vốn đầu tư cố định, Vđt. a. Tính vốn đầu tư xây dựng, Vxd. Đơn giá xây dựng nhà lộ thiên, bê tông cốt thép toàn khối, kết cấu bao che nhẹ: 800000(đồng/m2). Tổng diện tích xây dựng: 10000(m2) (dự kiến) Vxd = 10000.800000 = 8000.106(đồng). Bảng 26: Tổng chi phí đầu tư cho thiết bị. STT Tên thiết bị Số lượng Đơn giá(VNĐ) Thành tiền(VNĐ) 1 Thùng chứa Methanol 1 3.106 3.106 2 Bơm Methanol 1 1.106 1.106 3 Thiết bị lọc Methanol 1 5.106 5.106 4 Bơm Tuy - E 1 1.106 1.106 5 Thiết bị bay hơi Methanol 1 10.106 10.106 6 Thiết bị phản ứng 1 250.106 250.106 7 Thiết bị hấp thụ 1 100.106 100.106 8 Bơm formalin 2 1.106 2.106 9 Thiết bị trao đổi ion 1 32.106 32.106 10 Thùng chứa formalin 1 5.106 5.106 11 Thiết bị lọc không khí 1 5.106 5.106 12 Thiết bị bão hòa hơi nước 1 10.106 10.106 13 Máy nén 1 5.106 5.106 14 Thiết bị làm mềm nước 2 30.106 60.106 15 Thùng chứa nước mềm 1 4.106 4.106 16 Bơm nước mềm 2 1.106 2.106 17 Thiết bị hóa hơi nước 1 10.106 10.106 18 Thiết bị trao đổi nhiệt 3 30.106 90.106 19 Thùng chứa dầu 1 3.106 3.106 20 Bơm dầu 1 1.106 1.106 21 Thùng cao vị chứa nước 2 2.106 4.106 Tổng cộng 603.106 Chi phí lắp dặt : 10%.Vtb; Chi phí dụng cụ : 20%.Vtb; Chi phí vận chuyển : 10%.Vtb; Tổng cộng : 40%.Vtb = 0,4.603.106 = 1447,2.106(đồng). Tổng vốn đầu tư cho thiết bị : Vtb = 603.106 + 241,2.106 = 844,2.106(đồng). b. Các vốn đầu tư khác. Gồm những chi phí vận chuyển, khảo sát thiết kế, đào tạo cán bộ chiếm khoảng 10% tổng số vốn đầu tư cố định: Vđt = Vxd + Vtb + Vk = Vxd + Vtb + 10%.Vđt Vđt = (Vxd + Vtb) / 0,9 = 9826,89.106(đồng). Vậy tổng số vốn đầu tư xây dựng được tính là: Vđt = 9826,89.106(đồng). II.4. Nhu cầu về lao động. Do đặc điểm sản xuất là liên tục, được tiến hành trong thiết bị kín, tự động hóa trong sản xuất nên nhiệm vụ chủ yếu của công nhân là kiểm tra máy móc thiết bị, và chất lượng sản phẩm, quan sát chế độ làm việc của máy để điều chỉnh chế độ làm việc cho thích hợp. Sau đây là bảng phân bố số lượng công nhân trực tiếp sản xuất. Bảng 27: Bố trí công nhân nơi sản xuất. Nơi làm việc Số lượng thiết bị Số công nhân trong một ca Tổng số công nhân trong một ngày Bộ phận phản ứng 1 1 3 Bộ phận lọc không khí 1 1 3 Bộ phận làm mềm nước 2 2 6 Bộ phận hóa hơi nước 1 1 3 Bộ phận hóa hơi Methanol 1 1 3 Bộ phận bão hòa hơi nước 1 1 3 Tháp hấp thụ 1 1 3 Bộ phận trao đổi nhiệt 3 3 9 Máy nén, Bơm, Điện 4 2 9 Bộ phận sản phẩm 1 1 3 Tổng cộng 45 Số cán bộ công nhân viên: Cán bộ kỹ thuật : 3 người(1 quản đốc, 2 phó quản đốc) Thư ký văn phòng : 1 người. Hành chính : 2 người. Bảo vệ : 4 người. Vậy tổng số người làm việc trong phân xưởng là : 55 người. Bảng 28: Bảng thống kê quỹ lương công nhân. Nghành nghề Số người Hệ số Lương tháng (đồng/người) Lương tháng (đồng) Lương cả năm (đồng) Công nhân trực tiếp 45 1 1,5.106 67,5.106 810.106 Tổ trưởng 3 1,2 1,8.106 5,4.106 64,8.106 Quản đốc 1 1,5 2,25.106 2,25.106 27.106 Phó quản đốc 2 1,4 2,1.106 4,2.106 50,4.106 Thư ký văn phòng 1 1,3 1,95.106 1,95.106 23,4.106 Hành chính 2 1,1 1,65.106 3,3.106 39,6.106 Bảo vệ 4 1 1.106 4.106 48.106 Tổng cộng 55 88,6.106 1063,2.106 Tiền bồi dưỡng ca đêm: 2%.(810.106 + 64,8.106) = 17,496.106(đồng). Tiền bồi dưỡng độc hại: 1%.5070.106 = 50,7.106(đồng). Tổng quỹ lương cả năm: 1063,2.106 + 17,496.106 + 10,63.106 = 1091,328.106(đồng). Qũy bảo hiểm xã hội, 10% quỹ lương: 10%.1091,328.106 =1091,328.106(đồng). Tổng quỹ lương và quỹ bảo hiểm xã hội trong một năm : 1091,328.106 + 109,1328.106 = 2182,656.106(đồng/năm). II.5. Khấu hao tài sản và phương tiện sản xuất. Khấu hao tài sản cố định là sự chuyển dần giá trị của nó vào giá thành sản phẩm do nó làm ra nhằm mục đích tích lũy tiền để khôi phục hoàn toàn giá trị sử dụng của chúng khi thời gian khấu hao đã hết. Các khoản khấu hao là khác nhau với các khoản đầu tư khác nhau. Khấu hao của nhà xưởng: Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, mức khấu hao là: 8000.106/ 20 = 400.106(đồng/năm). Thiết bị máy móc lấy thời gian khấu hao là 6 năm, mức khấu hao là: 844,2.106/ 6 = 140,7.106(đồng/năm). Tổng mức khấu hao của toàn bộ phân xưởng là: 400,16.106 + 140,7.106 = 540,7.106(đồng/năm). Khấu hao sửa chữa lấy bằng 40% khấu hao cơ bản: 40% . 540,7.106 = 216,28.106(đồng/năm). Tổng mức khấu hao cho toàn bộ phân xưởng trong cả năm là: 540,7.106 + 216,28.106 = 756,98.106(đồng/năm). Mức khấu hao tính trên một đơn vị sản phẩm: 756,98.106 / 150000 = 5046,53(đồng/tấn). II.6. Các khoản chi khác. Chi phí phân xưởng Zpx: Thường lấy 5%á6% tổng chi phí(Z). Chi phí chung: Dùng cho chiếu sáng, làm mát … thường lấy 10%á15% lương công nhân. Chi phí chung = 10%.1091,328.106 =1091,328.106(đồng/năm). Tổng cộng các chi phí, Z: Z =(1092248,295.106+2182,656.106 + 756,98.106 +109,1328.106)+5%.Z Z = 1150061,917.106(đồng/năm). Zpx = 57503,09585.106(đồng/năm). Chi phí quản lý doanh nghiệp, Zdn bằng 5% chi phí toàn phân xưởng: Zdn = 0,05.( 2020654,773.106 + 101032,7387.106) = = 106084,3756.106(đồng/năm). Chi phí bán hàng, Zbh : lấy 1% giá thành toàn bộ,(Ztb) Ztb = (60378,2506.106 + 1150061,917.106 + 57503,0959.106) + 0,01.Ztb Ztb = 1280622,696.106(đồng/năm). Zbh = 12806,22696.106(đồng/năm). II.7. Doanh thu do phương án kỹ thuật đem lại. DT = SP.GB Trong đó: DT: Doanh thu trong một năm,(đồng). GB: Giá bán,(đồng). SP: Lượng sản phẩm thu được trong một năm, SP = 150000(tấn). Giá bán sản phẩm được tính như sau: GB = GT + TVAT + LĐM Trong đó: GT: Giá thành một tấn sản phẩm,(đồng/tấn sp). GT = 1280622,696.106/150000 = 8,5375.106(đồng/tấn). TVAT : Thuế giá trị gia tăng, 10%GB, (đồng/tấn sp). LĐM : Lãi định mức, 5%GB, (đồng/tấn sp). Vậy GB = 8,5375.106 + 0,1GB + 0,05GB = 10,0441.106(đồng/tấn). TVAT = 1,0044.106(đồng/tấn). LĐM = 0,5022.106(đồng/tấn). DT = 150000.10,044.106 = 1506615.106(đồng/năm). II.8. Lợi nhuận. LN = DT – CP Trong đó: CP: Tổng chi phí phân xưởng trong năm, (đồng). CP = SP.(GT + TVAT) = 150000.( 8,5375.106 + 1,0044.106) = = 1431285.106(đồng) Lợi nhuận của phân xưởng: LN = DT – CP =1506615.106 - 1431285.106 = 132204.106(đồng/năm). II.9. Hiệu quả kinh tế. Ehq = DT/CP = 2647200.106/ 2514996.106 = 1,0526. Doanh lợi của vốn đầu tư: DL=LN/(Vxd+Vtb).100% =75330.106/(8000.106 +844,2.106) = 8,522% Thời gian hoàn vốn, THV, (năm). THV = (Vxd + Vtb)/(LN + MKH) = 5(năm). kết luận Qua bốn tháng sưu tầm tài liệu và nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu, Bộ môn XDCN, Bộ môn Kinh tế và các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành bản đồ án này với các nội dung sau: Phần tổng quan đã lựa chọn phương pháp và dây chuyền sản xuất Formalin cho năng suất 150.000(tấn/năm), phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta. Vẽ dây chuyền sản xuất và thiết bị phản ứng chính . Phần tính toán đã tính được cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt và tính được kích thước cơ bản của thiết bị phản ứng. Phần thiết kế đã chọn được địa điểm xây dựng được dây chuyền sản xuất Formalin, vẽ được tổng mặt bằng của nhà máy. Ngoài ra còn tính được phần an toàn lao động và phần tính toán kinh tế của phân xưởng. Mặc dầu rất cố gắng tìm hiểu kỹ càng và hoàn thiện kiến thức về công nghệ sản xuất Formalin. Nhưng trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, do hạn chế về nhiều mặt như thời gian, tài liệu, số liệu…nên bản đồ án tốt nghiệp của em chỉ có thể dừng lại ở đây. Hy vọng là sẽ có một dịp nào đó có thể tiếp cận sâu hơn công nghệ sản xuất Formalin, đặc biệt là có thể làm chủ được công nghệ này để góp phần phát triển nền công nghiệp nước ta. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đào văn tường và các thầy cô giáo trong bộ môn đã quan tâm giúp đỡ em hoàn thành tốt bản đồ án này. TàI LIệU THAM KHảO [1]- Đỗ Văn Chín. Tổng hợp chất xúc tác oxit Fe-Mo để oxy hoá methanol thành formaldehyt và nghiên cứu biến đổi hoạt tính xúc tác của hệ. Luận án PTS, Hà Nội, 1986. [2]- Nguyễn Quang Huỳnh, Lê Thanh Cẩm, Đỗ Văn Chín. Hội nghị hoá học toàn quốc lần thứ nhất. ''Nghiên cứu xúc tác oxy hoá methanol thành formadehyt'', Viện khoa học VN, Hà Nội, 1981. Trang 84. [3]- Vũ Thế Chí. Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng formalin ở Việt Nam. Luận án PTS. viện hoá học công nghiệp. Hà Nội, 1995. [4]- Trần Công Khanh. Thiết bị phản ứng trong sản xuất các hợp chất hữu cơ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1986.Trang 48, 49. [5]- Giáo trình Kỹ thuật tổng hợp hữu cơ. Bộ môn tổng hợp hữu cơ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1976. [6]- Tạp chí hoá học. Tập 18, số 3, Viện KHKT, 1980. [7]- Cơ sở Hoá học - Hữu cơ. Tập 2. Nhà xuất bản ĐH và TH chuyên nghiệp, 1980. Trang 131. [8]- Bộ môn Hoá lý. Sổ tay tóm tắt các đại lượng hoá lý. Khoa ĐH tại chức. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1972. [9]- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 1. Nhà xuất bản KHKT,1978. [10]- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 2. Nhà xuất bản KHKT,1978. [11]- Bộ môn Xây dựng công nghiệp. Nguyên lý thiết kế xây dựng nhà máy hoá chất. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1974. [12]- Bộ môn Hoá công. Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 1,2. Trờng Đại học Bách khoa Hà nội, 1974. [13]- Ullmann's Encyclopedia of industrial Chemistry, Vol A11, 1988.(619-647). [14]- Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemq2istry, Vol A16, 1988.(465-469). [15]- Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A18, 1988 (329-339) [16]- Kirk-Othmer. Encyclopedia of Chemistry Technology, Vol 10, 1966(77-98) [17]- Adkins H and Petterson W.R.-J.Am.Chem.Soc.,53,1931.1512.