Đồ án Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenolfomandehit dạng novolac theo phương pháp gián đoạn với năng suất 300 tấn/năm

t2). Trong đó: ồr = rc:Nhiệt trở do cặn của hơi nước, rc = 5800 (w/m2.độ). dt : Chiều dầy lớp vỏ áo, lấy dt = 3mm. lt : Hệ số dẫn nhiệt của thép làm vỏ áo lt = 46(w/m2.độ). lbo: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu bảo ôn. a1: Hệ số cấp nhiệt của hơi nước. a2: Hệ số cấp nhiệt ra môi trường. tT1 = t1 – q1/a1. tT2 = tT3 + . q.ồr = t1 - . ồr = dbo = . Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị phản ứng ra môi trường xung quanh xác định theo công thức: a2 = 9,3 + 0,058.tT3 (w/m2.độ). [7, Tr. 41] Giả thiết: tT3 = 40oC. a2= 9,3 + 0,058.40 = 11,62 (W/m2.độ ). Hệ số cấp nhiệt của hơi nước a1: Hơi nước đi trong tiết diện hình vành khăn giữa vỏ áo và thân thiết bị. Chuẩn số Nuxen xác định như sau : Nu = 0,23.Re0,8.Pr0,4.()0,45. [7, Tr. 198] da : Đường kính ngoài của ống trong . db: Đường kính trong của ống ngoài Re = ; Pr = w : Tốc độ của hơi (m/s), lấy w = 25 (m/s). dtd: Đường kính tương đương, dtd = (m). r: Khối lượng riêng của hơi nước r = 1,1199 (kg/m3). Cp: Nhiệt dung riêng của hơi nước, Cp= 2,114.103 (J/kg.độ) m: Độ nhớt của hơi, m = 138,85.10-7 (N.s/m) Re = . Pr = Nu = a1 = Tính ồr : ồr = lt : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm vỏ áo. Chọn vật liệu bảo ôn là bông thuỷ tinh bọc vải thuỷ tinh có: lbo = 0,133(w/m.độ). dbo = lấy dbo = 60 mm. Kiểm tra nhiệt độ bảo ôn: Hệ số truyền nhiệt: K = =(w/m.độ). tbo = t2 + oC. ttb : Nhiệt độ trung bình của hơi, ttb= oC. Với giả thiết 40oC thì sai số ~5% nên kết quả trên là chấp nhận được. 2.2.5.Tính thiết bị đỡ. [10, Tr. 434 – 439] Quá trình làm việc thiết bị phản ứng chịu nhiều tác động khác nhau: áp suất làm việc, trọng lượng hỗn hợp phản ứng, ứng suất và những rung động trong quá trình làm việc. Do vậy cần có hệ thống đỡ thiết bị phản ứng. Hệ thống đỡ có thể là chân đỡ hoặc tai treo, trong đó tai treo được sử dụng nhiều hơn cả do kích thước gọn, không tốn diện tích, phân bố tải trọng đều. để chọn loại tai treo phù hợp cần xác định trọng lượng tải trọng của toàn bộ thiết bị phản ứng. Khối lượng toàn bộ thiết bị phản ứng: M= mtb + md +mn +mvo +mk +mbo +mnl + mbs mtb: Khối lượng thiết bị phản ứng. md, mn : Khối lượng đáy và nắp thiết bị phản ứng. mvo, mbo : Khối lượng vỏ áo và khối lượng lớp bảo ôn. mk: Khối lượng cánh khuấy. mnl : Khối lợng nguyên liệu. mbs: Khối lượng bổ sung. mtb = =(kg). Khối lượng đáy và nắp thiết bị được tra theo đường kính và chiều cao gờ, được kết quả sau: md = mn = 64,2 (kg). [10, Tr. 384] Khối lượng vỏ áo, vỏ áo làm bằng thép cacbon: mvo =. rvo : Khối lượng riêng của thép cácbon, rvo=7,85.103(kg/m3) mvo=(kg). mbo = h: Chiều cao lớp vỏ bảo ôn, bằng chiều cao hỗn hợp chất lỏng. rbo =200 kg/m3 mbo= (kg). mk: Khối lượng cánh khuấy và hệ dẫn động. mk= 629 + 50 = 679 kg. mnl: Khối lượng nguyên liệu một mẻ, mnl =1015,45 kg. Tổng khối lượng toàn tháp là: M = 224,5 + 64,2.2 + 144,53 + 45 + 679 + 1015,45 = 2236,88 kg. Chọn tai treo loại bốn tai, tải trọng mỗi tai treo là (N) Chọn tai treo chịu tải trọng là 104 (N), tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ là 1,12.106 (N). Các kích thước chính của tai treo là: L = 110 B =85 B1 = 90 H =170. a = 15 d = 23 S = 8 L =45 . 2.3.Tính thiết bị phụ. 2.3.1.Thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ nước và các cấu tử dễ bay hơi, các chất ngưng tụ này sẽ quay trở lại thiết bị phản ứng tiếp tục phản ứng cho hiệu suất cao hơn, phản ứng triệt để hơn. Chọn thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm sử dụng tác nhân làm lạnh là nước đi bên ngoài ống và hơi đi trong ống. Hai lưu thể chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình biến đổi nhiệt độ trong hai lưu thể như sau: Nước lạnh : 25oC 40oC. Hơi nước : 100oC 100oC. Hiệu số nhiệt độ trung bình của hai lưu thể; Dtl =100 – 25 =75oC. Dtb =100 – 40 =60oC. Dttb = oC. Nhiệt độ trung bình của nước: oC. Tính nhiệt trao đổi và lượng nước cần dùng: Lượng nhiệt do hơi nước cấp là: Q = m.r. m: Lưu lượng hơi nước (kg/s). r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước, r = 2264.103(J/kg) ở đây giả thiết m = 0,02(kg/s). Q = 0,02.2264.103 =45200(J/s). Mặt khác nhiệt lượng nước nhận vào là: Q = m1 .Cp .Dt. m1: Khối lượng nước dùng(kg/s). Cp: Nhiệt dung riêng của nước, Cp = 4,22.103(J/kg.độ). m1=(kg/s). Tính hệ số cấp nhiệt của từng lưu thể. Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước xác định theo công thức: [15, Tr.332] A: Hệ số phụ thuộc nhiệt độ, tại 100oC , A = 179. H: Chiều cao của ống truyền nhiệt, lấy H = 0,5m. R : Nhiệt ngưng tụ của hơi nước tính bằng Kcal/kg, r = 539,4(Kcal/kg). Giả thiết nước chảy xoáy. Chuẩn số Nuxen xác định theo công thức: Nu = [10, Tr.14] Pr : Chuẩn số Pran ở nhiệt độ trung bình của nước , tại 32,5oC, Pr = 5,1425. Prt : Chuẩn số Pran tại nhiệt độ tT2. Nu = Hệ số cấp nhiệt ở hai lưu thể phụ thuộc nhiệt độ tường. Vì vậy giả thiết từng bước để tiếp cận kết quả đúng. Số liệu tính toán như bảng sau dây: Số lần Dt1 a1 q1 a2 q2 1 32 879,87 28155,87 3651,93 62813,25 2 35 866,38 30113,25 3558,35 44301,47 3 38 842,87 32029,06 3462,2 26520,6 4 37 848,5 31399,8 3519,35 32527,09 Vậy kết quả nhận được q1 = q2 = qtb =31963,45. Bề mặt truyền nhiệt là: F = (m2). Số ống truyền nhiệt : n = Quy chuẩn số ống truyền nhiệt , n = 37 ống. [10, Tr. 48] Đường kính thiết bị : D = t(n-1) + 4.dn. t : Bước ống , t = 1,3.dn = 1,3.0,025 = 0,0325. D = 0,0325.(7-1) +4.0,025 = 0,295. Làm tròn D = 300mm.. Vậy thiết bị ngưng tụ có các thông số như sau : N = 37. d =25x2 mm. D =300 mm. H = 500 mm. 2.3.2. Thùng chứa, thùng lường. Thùng chứa nguyên liệu gồm có thùng chứa phenol, thùng chứa focmalin, thùng chứa HCl và một số chất phụ trợ khác. Trong phân xưởng sản xuất focmalin chứa trong thùng đủ sử dụng cho một ngày sản xuất, thùng chứa HCl cũng tương tự như vậy.Riêng với phenol trong phân xưởng được đưa vào với lượng đủ dùng cho một mẻ và được đun nóng chảy ngay trong thiết bị chứa, sau đó nhờ bơm bơm lên thùng lường qua đường ống có bảo ôn. 2.3.2.1.Thùng chứa focmalin. Dung dịch focmalin có tính chất như một rượu đa chức, vì vậy một số vật liệu bền với môi trường này như thép không gỉ, ở đây ta chọn thép X18H10T. Độ bền của loại vật liệu này như sau: sk = 540.106 (N/m2) ; sc = 300.106 (N/m2) [10, Tr. 310] Khối lượng focmalin sử dụng trong một ngày là 832 kg. Quá trình sản xuất thường lấy nhiều hơn 10%. Do vậy khối lượng focmalin là: 832 + 83,2 = 915 kg. Thể tích focmalin là: V2 = r2 : Khối lượng riêng focmalin ở điều kiện thường (25oC). V2= (m3). Thể tích thùng chứa focmalin : V = (m3). Lấy thể tích thùng chứa focmalin là 1,2 m3. Chọn đường kính thùng chứa 1m, chiều dài thùng chứa là : L2 = Lấy L2 = 1,6 m. Tính chiều dày thùng chứa: S = . [10, Tr. 360] Dt : Đường kính trong của thùng chứa. P : áp suất trong của thùng chứa (N/m2). j : Hệ số phụ thuộc loại thiết bị phản ứng, thiết bị hàn j = 0,9. [s] : Giới hạn bền của vật liệu (N/m2). C: Hệ số bổ sung. P = Pmt + P1 = 105 + 11409,81. [s] : Độ bền của vật liệu. Độ bền kéo [sk] = ; Độ bền chảy [sc] = nk, nc : Hệ số an toàn giới hạn bền h : Hệ số diều chỉnh, chọn h =0,9 sk , sc : Giới hạn bền khi kéo và khi chảy. Với thép không gỉ X18H10T: nk =2,6 nc =1,5 sk =540.106 sc = 300.106 [sk] = (N/m2) [sc] = (N/m2) Chọn [s] theo giá trị độ bền nhỏ [s] =180.106. C = C1 + C2 + C3. Tương tự như tính chiều dày thiết bị phản ứng: C1 = 10-3 C2 = 0 C3 = 0,22. C = 1,22.10-3(m). Mặt khác có: Bỏ P ở mẫu của biểu thức tính S. S =(m). Lấy S = 3 mm. Kiểm tra ứng suất của thành theo ứng suất thử: áp suất thử : Po =Pth+ P1 Pth: áp suất thử thuỷ lực. Với P <0,5.106 thì : Pth =1,5P =1,5.111397 =167095,5095,5 (N/m2) P1: áp suất thuỷ tĩnh của nước với chiều cao tương ứng. Po =167095,5 + 9,81.970.1,02 =176793,03 (N/m2) d = Vậy S =3 mm thoả mãn điều kiện bền của vật liệu. Kích thước thùng chứa focmalin như sau : D = 1000, L = 1600, S = 3. 2.3.2.2.Thùng chứa HCl HCl là loại axit mạnh,có tính ăn mòn nên chọn vật liệu làm thùng chứa cùng loại với vật liệu làm thiết bị phản ứng. Khối lượng axit sử dụng trong một ngày là: 11,4 + 1,14 = 12,54 kg. Thể tích axit ; (m3). Thể tích thùng chứa: (m3). Vậy thể tích thùng chứa axit là : 20 (l). Chọn d = 200, chiều dài thùng chứa là : (m3). Vậy kích thức thùng chứa HCl là : D = 200, L = 150, V = 20 (l). 2.3.2.3. Thùng lường của focmalin. Khối lượng focmalin trong một mẻ là: 416 kg. Thể tích focmalin trong một mẻ là: (m3). Thể tích thùng lường : (m3). Chọn đường kính thùng lường là 0,8 m. Chiều cao thùng lường: (m). Tương tự ta tính chiều dày thùng lường là 3 mm. 2.3.2.4. Thùng lường và thùng chứa phenol. Khối lượng phenol trong một mẻ là: 594kg. Thể tích phenol : Thể tích thùng lường phenol : (m3). Chọn đường kính thùng lường là 1m, chiều cao thùng lường là : (m). Lấy chiều cao thùng lường là :1,2 m. Tính tương tự ta được chiều dày thùng lường và thùng chứa là 3mm. Đồng nhất các kích thước của thùng chứa và thùng lường: Đường kính 1m, chiều cao (chiều dài) 1,2m. Riêng thùng chứa focmalin đường kính 1,2m, chiều dài 1,5m. 2.3.3. Tính bơm chất lỏng. Mục đích của việc tính bơm là lựa chọn loại bơm thích hợp nhất, tốn ít năng lượng nhất để đưa thùng chứa từ thùng chứa lên thùng lường nguyên liệu. Chọn vị trí đặt bơm sao cho chất lỏng tự chảy vào (Hh =0), chọn Hđ = 10 m. Giả thiết đường ống tổng cộng là 30 m, trên đường ống có một van tiêu chuẩn, hai khửu vuông góc, chất lỏng chuyển động với vận tốc 2 m/s. áp suất cần thiết của bơm cần tạo ra là: H = .9, [Tr. 438] P1, P2 : áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy và không gian hút. Ho : Chiều cao nâng. Hm: Chiều cao áp suất để thắng trở lực. DP = DPđ + DPm + DPc + DPH + DPt + DPk [9, Tr. 440] DPđ : áp suất động lực học DPđ = (N/m2). DPm : áp suất khắc phục trở lực ma sát. DPm = l: Hệ số ma sát. L : Chiều dài ống dẫn. dtđ : Đường kính tương đương của ống. DPc : áp suất để thắng trở lực cục bộ. DPc = x.DPđ . x : Hệ số trở lực cục bộ. DPH: áp suất khắc phục áp suất thuỷ tĩnh của chất lỏng trong ống. DPt : áp suất khắc phục trở lực trong thiết bị. DPk : áp suất bổ sung cuối đường ống. ở đây ta bỏ qua DPk , DPt, DPH (trong đường ống không có chất lỏng nào khác). Vậy : DP = DPđ + DPm + DPc . Chọn bơm để bơm phenol: DPđ = =(N/m2). DPm = . dtđ = 100 mm, L = 30 m. ở đây hệ số trở lực cục bộ phụ thuộc chuẩn số Reynol: Re = w : Vận tốc chuyển động của chất lỏng (m/s). r : Khối lượng riêng của chất lỏng. m : Độ nhớt của phenol ở 42oC, m = 4,77.10-3(N.s/m2). Re = Re >104 ị Chất lỏng chảy xoáy, l xác định theo công thức sau: [9, Tr. 380] ị l =0,775 DPm = 0,775.(N/m2). DPC = x.DPđ . Van tiêu chuẩn D = 100 đ xđ = 4,1. Khửu vuông góc Re < 2.105 đ x = 1,1. DPC = (4,1 +3.1,1).2116 = 15658,4(N/m2). Vậy : DP = 15658,4 + 491970 + 2116 = 509744,4(N/m2). đ hm = (m). H = 49,11 + 10 = 59,11 (m). Công suất của bơm: N = Q: Năng suất của bơm (m3/h), lấy Q = 5 m3/h. h : Hiệu suất chung của bơm , lấy h = 0,8. N = (kw). Công suất động cơ điện : Nđc = hđc : Hiệu suất động cơ điện, hđc = 0,8. htr : Hiệu suất truyền động, htr = 0,8. Công suất động cơ điện thường được chọn lớn hơn công suất động cơ tính toán. Nđcc =b.Nđc. b : Hệ số dự trữ công suất, lấy b = 1,4. Nđc = Nđcc = 1,4.1,66 = 2,33 (kw). Vậy ta chọn bơm loại X ( bơm ly tâm) thoả mãn các yêu cầu sau: H = 98 Q = 5m3/h. Quy chuẩn : [9, Tr. 447] Q = 3 đ 288 m3/h. H = 10 đ 143 m. N = 1450đ2900 v/ph. Hh = 2,8 m. Chọn bơm để nâng focmalin: Tương tự như phần trên : DP = DPđ + DPm + DPc . DPđ = 1140.(N/m2). DPm = . Tính l Re = = ị l = 0,7745 DPm = (N/m2). DPc = 4,1.2280 + 3.1,1.2280 = 16872 (N/m2). DP = 529758 + 16872 + 2280 = 548910 (N/m2). Hm = (m2). H = 49 + 10 = 59 (m). Vậy bơm được chọn phải thoả mãn : Hh = 0 Hđ =10 m h = 98,3 m Q = 5 m3/h. Vậy ở đây ta cũng chọn bơm loại X có các thông số như trên. 2.3.4.Tính cân bằng nhiệt lượng. Chọn chất cấp nhiệt nóng là hơi nước áp suât 2 at, nhiệt độ sôi là 120oC. Chất mang nhiệt là nước lạnh có các thông số như sau: Nhiệt độ đầu là 25oC, nhiệt dung riêng CP = 4178(J/kg.độ). Nhiệt độ các cấu tử ban đầu là: phenol 42oC, focmalin và HCl là 25oC. Các giai đoạn xảy ra trong thiết bị phản ứng như sau: + Đun nóng hỗn hợp lên 70oC. + Hỗn hợp phản ứng tự tăng nhiệt độ do phản ứng toả nhiệt. + Duy trì hỗn hợp sôi trong thời gian phản ứng. + Tiến hành sấy nhựa ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của hỗn hợp. Nhiệt dung riêng của các hợp chất hoá học được tính theo công thức sau: M.C = n1.C1 +n2.C2 + …. nn.Cn [9, Tr. 152] M: Khối lượng mol của hợp chất. n1, n2, … nn :íố mol nguyên tố trong hợp chất. C1 , C2 , …Cn: Nhiệt dung của các nguyên tố. Cụ thể như sau: Tên nguyên tố Nhiệt dung (J/kg.độ) C 11700 H 18000 O 25100 Cl2 33500 Tính theo công thức trên ta được kết quả như sau: CP = 2162,76(J/kg.độ) CF = 2426,66(J/kg.độ). CHCl =1410,96(J/kg.độ) Cthép = 23,526(J/kg.độ). 2.3.4.1.Cân bằng nhiệt lượng khi cho phenol nóng chảy vào thiết bị phản ứng. Nhiệt do phenol mang vào làm tăng nhiệt độ hỗn hợp lên ttb. Phương trình cân bằng nhiệt như sau: QP = QF + QHCl + QTB. QP = GP.CP.( 42 – ttb ). QTB =GTB.CTB.( ttb - 25). QF =GF.CF.( ttb - 25). QHCl =GHCl CHCl.(ttb -25). GP.CP.( 42 – ttb ) = (GP.CP + GF.CF + GHCl.CHCl).( ttb –25). Tính được ttb = 34,5oC. 2.3.4.2.Cân bằng nhiệt cho giai đoạn cấp nhiệt từ 34,5oC đến 70oC. Phương trình cân bằng nhiệt: Qv + Qh = QR + Qm. Qv , QR : Nhiệt của hỗn hợp ở 34,oC và 70oC. Qv = Gv.CPv.ttb. Chh = C1.x1 + C2.x2 + C3.x3 . Ci : Nhiệt dung từng cấu tử. Xi : Thành phần cấu tử theo khối lượng. Chh = 0,58.2162,76 + 0,41.2426,66 + 0,01.1410,96 = 2266,65(J/kg.độ). Qv = 2266,65.1015,45.34,5 = 79407606,12(J). QR = 2266,65.1015,45.70 = 161116882 (J). Qm : Nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh. Qm = Qm1 + Qm2 + Qm3 . Qm1 : Nhiệt mất mát để đốt nóng thiết bị phản ứng và cánh khuấy. Qm1 = GHCl CHCl.(70-34,5) Qm1 = 402,4.23,562.(70 – 34,5 ) = 336587,88 (J). Qm2 : Nhiệt mất do phần có bảo ôn. Qm2 = K1.F1.Dt.t (J) K1 : Hệ số truyền nhiệt từ thiết bị phản ứng ra môi trường xung quanh. K1 = a1: Hệ số cấp nhiệt của hơi nước. dt : Chiều dầy lớp vỏ áo, lấy dt = 3mm. lt : Hệ số dẫn nhiệt của thép làm vỏ áo lt = 46(w/m2.độ). lbo: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu bảo ôn. dbo: Chiều dày lớp vỏ bảo ôn. a2: Hệ số cấp nhiệt ra môi trường. Theo tính toán phần bảo ôn thiết bị có K1 = 1,85 (w/m.độ). F1: Diện tích bề mặt thiét bị có bảo ôn (gồm thân và và đáy thiết bị). F1 = 1,2.3,14.0,9 + 1,66 = 5,0512(m2) Dt: Hiệu số nhiệt độ giữa hơi nước và môi trường. Dt = 120 – 25 = 95oC. Qm2 = 1,85.5,0512.95.t = 887,77.t (J). Qm3: Nhiệt mất do phần không bảo ôn. Qm3 = = K2.F2.Dt.t (J) K2 = a1: Hệ số cấp nhiệt của hỗn hợp sôi. a1 = 1,98. ; Dt1 = tTB – tTT. tTB : Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp, tTB = (34,5 + 70):2 = 52,25oC. tTT: Nhiệt độ thành trong của thiết bị phản ứng, giả so tTT = 45oC. tTN: Nhiệt độ thành ngoài của thiết bị phản ứng, giả sử tTN = 43oC. Dt1 = 52,25 – 45 = 7,25oC. a1 = (w/m.đô). a2 : Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị ra môi trường. a2 = 9,3 + 0,058.tTN = 9,3 + 0,058.43 = 11,794 (w/m.độ). K2 = (w/m.độ). Dt: Hiệu số nhiệt độ giữa môi trường phản ứng và môi trường xung quanh: Dt = oC. F2: Diện tích thiết bị phần không có bảo ôn (m2). F2 = 3,14.1,2.0,4 + 1,66 = 3,1672 (m2). Qm3 = 2,55.3,1672.21,5.t = 173,64 (m2). Qm = 336587,88 + 887,77.t + 173,64.t = 336587,88 + 1061,41.t (J). Qhơi = QR + Qm - QV = 161116882 + 336587,88 + 1061.t - 79407606,12 = 82045863 + 1061.t (J). Giả thiết thời gian cấp nhiệt là 30 phút. Vậy lượng nhiệt do hơi cấp là: Qhơi = 82045863 + 1061.30.60 = 83955663 (J). Lượng hơi cần dùng là: mhơi = (kg). 2.3.4.3.Hỗn hợp phản ứng tự tăng nhiệt độ do phản ứng toả nhiệt. Gọi t là thời gian hỗn hợp tự tăng nhiệt độ tới 98oC. Phương trình cân bằng nhiệt: Qv + QPƯ = QR + Qm . Qv , QR : Nhiệt của hỗn hợp phản ứng ở 70oC và ở 98oC. QPƯ : Nhiệt do phản ứng toả ra. QPƯ = q.n ; Với n : Lượng phenol phản ứng. [6, Tr. 51] q = 140kcal/kg phenol = 586,152.103 J/kg phenol. Hàm lượng phenol tự do trong nhựa là 5%. Lượng phenol tham gia phản ứng là: n = 594 – 594.0,05 = 564,3 (kg). Giả thiết rằng phenol đa tụ trong thời gian là 1,5 giờ hay 90 phút, lượng nhệt toả ra trong một đơn vị thời gian là như nhau. QV(70) = 161116992 (J). QR(98) = 225563634,8 (J). Qm = Qm1 + Qm2 + Qm3 Qm1 = 402,4.23,562.(98 – 70) = 265477,77 (J). Qm2 = K1.F1.Dt.t (J). = 1,85.95.5,0512.t = 887,536.t (J). Qm3 = K2.F2.Dt.t (J) K2 = a1 xác định tương tự như phần trên tại nhiệt độ tTB = (w/m.độ). K2 = Q3 = 3,57.3,1672.32.t = 361,63.t (J). Qm = 265477,77 + 887,53.t + 361,63. t = 265477,77 + 1249,15.t . Vậy : 60003,73.t = 64712230,57 t = 1078,47(s) = 18 (phút). Vậy thời gian hỗn hợp phản ứng tự tăng nhiệt độ lên 98oC là 18 phút. 2.3.4.4.Duy trì hỗn hợp phản ứng trong một giờ. QPƯ = 61252,9.3600 (J). Qm = Qm2 + Qm3 . Qm3 = K2.F2.Dt.t (J) a1 = 1,98. (w/m.độ). a2 = 9,3 +0,058.50 = 12,2 (w/m.độ). K2 = (w/m.độ). Qm3 = 3,58.3,1672.34.t = 385,51.t (J) Qm = 887,53 + 385,51).3600 = 4582949,7 (J). Nhiệt do nước nhận vào là: QN = QPƯ - Qm = 215927432,7 (J). Khối lượng nước cần dùng là: Trong đó : CP : Nhiệt dung riêng của nước. CP = 4178 (J/kg.độ); Dt = 50 –25 = 25oC mN =2067,3(kg). 2.3.4.5.Giai đoạn sấy nhựa. Sau thời gian duy trì vận tốc phản ứng sảy ra rất chậm, để tăng vận tốc phản ứng và nâng cao hiệu suất cần tăng nhiệt độ hỗn hợp lên khoảng 110oC. Phương trình cân bằng nhiệt như sau: QH + QV = QR + Qm QH = QR + Qm - QV . = 1015,45.2266,65.(110 – 98) + Qm. Qm =Qm1 + Qm2 + Qm3 . Qm1 = 402,4.23,562.(110 – 98) = 113776,18 (J). Qm2 = 887,53.t Qm3 = K2.F2.Dt.t (J) K2 = a1 =1,98. a2 = 9,3 + 0,058.50 = 12,2 (w/m.độ). K2 = (w/m.độ). Qm3 = 3,586.3,1672.34,5.t = 391,84.t (J). Giả sử thời gia tăng nhiệt độ là 15 phút. Lượng nhiệt dùng là: QH = 2760036,91 – 1265205,58 = 26354831,33(J). Lượng hơi đã dùng: mH = (kg). Duy trì hỗn hợp phản ứng ở 110oC trong thời gian một giờ, lượng hơi cần dùng là: QH = Qm = Qm1 + Qm2. = (887,53 + 419,93).3600 = 4706864,85 (J). mH = (kg). Vậy: Lượng hơi cần dùng trong một mẻ là: 2,1 + 11,64 + 36,32 = 50,06 (kg). Lượng nước cần dùng trong một mẻ là: 2067,3kg. Lượng hơi và nước cần dùng trong một ngày sản xuất là: 4134,6 kg nước và 100,12 kg hơi. Lượng hơi và nước cần dùng trong một năm sản xuất là: Lượng nước : 4134,6.240= 992304 (kg). Lượng hơi : 100,12.240= 24029 (kg). Chương 3 Xây dựng Thực tế cho thấy cồng nghệ đóng vai trò rất quan trọng tạo nên cơ sở vật chất và kĩ thuật cho xã hội, thể hiện trình độ phát triển chung của một quốc gia. Chính vì vậy bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của xây dựng dân dụng, hiện nay xây dựng công nghiệp cũng được quan tâm rất lớn trong chương trình phát triển kinh tế chung. Những xu hướng mới trong xây dựng dân dụng hiện nay. Một trong những vấn đề quan trọng của quy hoạch sản xuất công nghiệp ở mỗi nước là xác định vị trí của các xí nghiệp công nghiệp, các khu công nghiệp để có thể đảm bảo tốt hiệu quả kinh doanh. Thông thường việc thiết kế các khu công nghiệp, nhóm xí nghiệp các xí nghiệp riêng lẻ hay từng toà nhà công trình,… đều phải thoả mãn cao nhất cơ cấu tổ chức sản xuất chung, công nghệ sản xuất, yêu cầu tổ chức lao động, thẩm mĩ kiến trúc, đồng thời tạo điều kiện để thoả mãn khả năng sử dụng các biện pháp xây dựng công nghiệp tiên tiến, nhờ đó nâng cao tốc độ xây dựng và đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất. Trong những thập kỷ gần đây, do nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất xã hội, do có hiệu quả kinh tế trong xây dựng và trong sản xuất, người ta đẫ nghiên cứu xây dựng các xí nghiệp hiện đại với các toà nhà có tính linh hoạt và vạn năng cao có thể thoả mãn nhu cầu thường xuyên thay đổi công nghệ sản xuất và hiện đại hoá thiết bị do sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật. Có nhiều xu hướng mới trong xây dựng công nghiệp hiện nay, song thực tế cho thấy các xu hướng chính sau: + Cải tiến công tác làm kế hoạch và chuẩn bị đầu tư: nội dung chủ yếu của nó là tập chung giải quyết vấn đề nghiên cứu các chương trình đầu tư lãnh thổ hợp lý, nghiên cứu cải tạo nâng cấp các khu công nghiệp cũ. + Xây dựng hợp khối, liên hợp và hợp tác: trong sản xuất xây dựng nhà công nghiệp kiểu vạn năng nhằm mục đính đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất trong sản xuất. Tạo điều kiện tốt nhất cho người lao động và đạt được hiệu quả cao trong đầu tư xây dựng tăng năng suất lao động, tiết kiệm đất đai xây dựng và đầu tư các công trình. + Xây dựng bằng kết cấu kim loại nhẹ và nhịp lớn: đó là mức độ phát triển cao nhất trong lĩnh vực vật liệu và kết cấu vì chúng có nhiều ưu điểm như có trọng lượng riêng nhỏ hơn bê tông cốt thép, đáp ứng tốt công nghiếp hoá xây dựng. 3.1.Yêu cầu về lựa chọn địa điểm xây dựng 3.3.1.Yêu cầu chung. Phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu vật liệu cho sản xuất: nhà mấy đặt gần nguồn nguyên liệu giảm được chi phí vận chuyển, giảm giá thành sản phẩm. Cần phải khảo sát khả năng cung cấp nguyên liệu trong thời gian bao lâu. Giảm các nguồn cung cấp năng lượng (điện, than, khí): trong các nhà máy hoá chất vấn đề năng lượng rất quan trọng, đặc biệt xưởng sản xuất các sản phẩm tổng hợp hữu cơ, vật liệu polyme, cao su,…phải xem xét vấn đề sử dụng năng lượng chung như khí ga, hơi nước,… Vấn đề cấp thoát nước: phải được xem xét sử dụng nguồn cung cấp nước của thành phố, khu công nghiệp,…chọn địa điểm nhà máy hoá chất gần nguồn nước, thoát nước dễ dàng không ảnh hưởng đến vệ sinh công nghiệp. Đảm bảo giao thông vận tải thuận tiện: đây là yếu tố đảm bảo hoạt động liên tục của nhà máy, thường chọn địa điểm xây dựng gần đường giao thông quốc gia. Đảm bảo nguồn cung cấp vật liệi xây dựng: nguồn cung cấp vật liệu xây dựng càng gần làm giảm vốn đầu tư xây dựng cơ bản. Nghiên cứu khả năng cung cấp nguyên vật liệu xây dựng của địa phương trong thời gian dài. Đảm bảo điều kiện hợp tác với các xí nghiệp: yêu cầu này nhằm mục đích giảm chi phí thấp nhất, giảm giá thành sản phẩm. 3.1.2.Yêu cầu về khu đất Yêu cầu về mặt địa chất: Các xí nghiệp công nghiệp nói chung đều phải xây dựng trên nền đất tốt. Tránh các nơi mực nước ngầm cao, cát chảy, ngập nước, …lớp đất có sức chịu <105 N/m2. Lớp đất có lớp đá cứng trên mặt thì không nên sử dụng. Thường xây dựng trên lớp đất chịu lực từ 2.106 – 2,5.105 N/m2. Yêu cầu về mặt địa hình: Sau khi xác định các yêu cầu ở trên để bố trí nhà máy thì việc tiến hành khảo sát cụ thể chỗ đất xây dựng rất quan trọng. Trước hết phải xem xét khu đất có đủ diên tích, hình dạng có phù hợp với cách bố trí nhà máy không. Độ bằng phẳng của khu đất làm giảm tri phí nền tốt nhất là khu đất có độ nghiêng là 1% để dễ dàng thoát nước khi mưa. Khu đất phải cao dáo, tránh ngập lụt trong mùa mưa. 3.1.3.Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp. Khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải xem xét đến sự liên hệ giữa khu dân cư và khu nhà máy. Trong quá trình sản xuất nhà máy thải ra khói bụi, hơi độc hại, nước bẩn , phát sinh tiếng ồn hoặc gây nguy hiểm về hoả hoạn. Vì vậy phải có khu cách ly theo tiêu chuẩn. Nếu nhà máy thải nhiều hơi độc, bụi,..qua hệ thống thông gió hoặc ống khói phải chọn khu đất ở phía cuối gió so với khu dân cư và phải có vùng cây xanh bảo vệ. Tóm lại việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy là một vấn đề rất phức tạp, cần phải cân nhắc nhiều mặt, nhiều lĩnh vực để so sánh. Các phương án trong thực tế không có địa điểm nào thoả mãn được toàn bộ các yêu cầu trên mà phải phân tích, cân nhắc xem yêu cầu nào là chủ yếu. 3.2.Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 3.2.1.Yêu cầu chung. Để có được phướng pháp tối ưu khi thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy phải thoả mãn các yêu cầu sau: + Đáp ứng được yêu cầu dây chuyền công nghệ là ngắn nhất, không trùng nặp lộn xộn, hạn chế tối đa sự giao nhau. Đảm bảo sự liên hệ các bộ phận bên trong nhà máy và liên hệ giữa bên trong và bên ngoài nhà máy. + Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được tiến hành theo các khu vực chức năng, theo đặc điểm sản xuất, yêu cầu vệ sinh,.. tạo điều kiện tốt cho việc quản lý vận hành của các khu vực chức năng. + Diện tích khu vực xây dựng được tính toán thoả mãn yêu cầu đòi hỏi của dây chuyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình, tăng cường vận dụng các khả năng hợp khối nâng tầng sử dụng tối đa các diện tích không xây dựng để chồng cây xanh tổ chức môi trường công nghiệp và định hướng phát triển mở rộng nhà máy trong tương lai. + Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển phù hợp với dây chuyền công nghệ, đặc tính hàng hoá, luồng người, luồng hàng,…ngoài ra còn chú ý khai thác phù hợp mạng lưới giao thông quốc gia. + Thoả mãn các yêu cầu vệ sinh công nghiệp, bố trí hướng nhà hợp lý theo hướng gió chủ đạo, khoảng cách các hạng mục công trình phải tuân theo qui phạm thiết kế tạo điều kiện cho việc thông thoáng tự nhiên, hạn chế bức xạ nhiệt vào nhà. + Khai thác triệt để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa phương. + Đảm bảo sự liên hệ mật thiết với các nhà máy lân cẩn trong khu công nghiệp nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao, hạn chế vốn đầu tư xây dựng nhà máy và tiết kiệm diện tích xây dựng. + Phân chia thời kì xây dựng hợp lý, tạo điều kiện thi công nhanh , sớm đưa nhà máy vào sản xuất ổn định , rút ngắn thời gian hoàn vốn đầu tư,.. + Đảm bảo yều cầu thẩm mỹ của từng công trình, tổng thể nhà máy, hoà nhập đóng góp cảnh quan xung quanh tạo thành khung cảnh kiến trúc công nghiệp đô thị. 3.2.2.Nguyên tắc phân vùng. Phương pháp phân vùng chia nhà máy thành bốn vùng chính: + Vùng trước nhà máy: Là khu bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, gara ôtô, xe máy, xe đạp,…diện tích vùng này tuỳ theo đặc điểm sản xuất, quy mô của nhà máy, vùng này chiếm từ 4 – 20% diện tích toàn nhà máy. + Vùng sản xuất: Nơi bố trí các nhà và công trình nằm trong dây chuyền sản xuất chính của nhà máy, vùng này chiếm 22 – 25% diện tích toàn nhà máy. Đây là vùng quan trọng khi bố trí cần chú ý: Ưu tiên điều kiện địa hình. Nhà sản xuất chính bố trí thuận lợi giao thông, ưu tiên về hướng. Phân xưởng bụi,ồn,…bố trí ở cuối hướng gió, tuân thủ chặt chẽ qui phạm an toàn vệ sinh công nghiệp. + Công trình phụ: Nơi để các công trình cung cấp năng lượng và các công trình bảo quản kĩ thuật khác. Vùng này chiếm 14 – 28% diện tích toàn nhà máy. + Vùng kho tàng phục vụ giao thông: Bố trí hệ thống kho tàng,bến bãi các cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga nhà máy. Vùng này chiếm 23 – 27% diện tích toàn nhà máy. 3.2.3.Ưu nhược điểm của nguyên tắc phân vùng. Ưu điểm: + Dễ dàng quản lý theo nghành, theo các xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất. + Thích hợp cho các nhà máy có những phân xưởng, những công đoạn có đặc điểm và công đoạn sản xuất khác nhau. + Đảm bảo được các yều cầu vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các bộ phận phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như khí độc, bụi, cháy nổ,… + Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông trong nhà máy + Thuận lợi trong quá trình phát triển mở rộng nhà máy. + Phù hợp với đặc điểm khí hậu ở nước ta. Nhược điểm: + Dây chuyền sản xuất phải kéo dài. + Hệ thống đường ống kĩ thuật và hệ thống giao thông tăng. + Hệ số xây dựng và hệ số sử dụng thấp. 3.2.4.Những căn cứ để thiết kế phân xưởng. - Dây chuyền công nghệ: + Dây chuyền sản xuất gián đoạn. + Thiết bị chính được bố trí ở trên cao phù hợp với đặc điểm sản xuất. - Đặc điểm sản xuất của phân xưởng: Sản phẩm là nhựa Novolac, kết quả của quá trình ngưng tụ phenol và focmalin. Do vậy khi thiết kế cần lưu ý đến yêu cầu thông gió vì hơi phenol rất độc đối với sức khoẻ con người. Bên cạnh đó nước thải công nghiệp của phân xưởng vẫn còn lẫn phenol nên cần có hệ thống xử lý nước thải. - Điều kiện thực tế về kinh tế và kĩ thuật: với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật của nước ta hiện nay có thể đảm bảo cho một nhà máy hoá chất nói chung và một phân xưởng sản xuất Novolac nói riêng. 3.2.5.Lựa chọn quy mô cơ cấu và kích thước của các công trình trong nhà máy. Do đặc điểm kĩ thuật, công nghệ và yêu cầu diện tích lắp đặt, sửa chữa, thao tác.Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa Novolac là nhà một tầng, có sàn thao tác. Với năng suất 300 tấn/năm thì nhà máy có yêu cầu về phân xưởng và các công trình phụ trợ như sau: + Phân xưởng sản xuất nhựa Novolac: Nhà một tầng cao 7,2m, có sàn thao tác. Kích thước cụ thể như sau: Chiều dài: 24 m. Chiều rộng: 12 m. Chiều cao: 7,2 m. Kích thước sàn thao tác: Chiều dài: 3 m. Chiều rộng: 3 m. Chiều cao: 3 m. Các công trình phụ trợ khác: + Công trình cung cấp năng lượng: - Trạm biến thế điện: L = 6 m B = 6 m. H = 4,8 m. - Nhà cấp hơi: L = 12 m. B = 6 m. H = 4,8 m. - Nhà cấp nước sản xuất: L = 6 m. B = 6 m. H = 4,8 m. Nhà kho nguyên liệu: L = 12 m. B = 6 m. H = 4,8 m. - Nhà kho thành phẩm: L = 12 m. B = 6 m. H = 4,8 m. - Khu nhà sinh hoạt, hành chính và phục vụ: Các công trình cấp nước: gồm trạm bơm, bể lắng, lọc, đường ống,.. Các công trình cấp nước: gồm trạm xử lý nước bẩn,, trạm xử lý nước thải, hệ thống rãnh thoát nước,… Các công trình giao thông vận tải: đảm bảo vận chuyển nguyên liệu vào cũng như sản phẩm ra tại kho. Trong phạm vi đồ án chỉ đi sâu thiết kế phân xưởng sản xuất chính. 3.3.Giải pháp cấu tạo nhà sản xuất. Do yêu cấu sản xuất và những đặc điểm nêu trên lựu chọn phương pháp xây dựng nhà bê tông cốt thép lắp ghép. Móng: là kết cấu dưới cột, nhận trực tiếp tải trọng từ cột xuống và truyền xuống nền móng. Cột: chọn cột có tiết diện 400x600. Tường: có tác dụng ngăn và bảo vệ khung nhà không bị tác động trực tiếp của môi trường bên ngoài, bảo vệ máy móc thiết bị không bị mưa nắng,…Tường bao chọn kích thước 220mm, tường ngăn chọn kích thước 110mm. Mái: mái dạng bê tông cốt thép lắp ghép. Cầu thang: số lượng công nhân làm việc không nhiều nên chọn kích thước cầu thang như sau: bậc 200x300, chiều cao 3 m, chiều rộng 800mm. 3.4.Giải pháp thông gió. Đối với nước ta khí hậu nóng ẩm, chủ yếu thoát nhiệt ra ngoài vào mùa hè nên kết cấu bao che cần thoáng, hở, mỏng, gọn nhẹ và triệt để thông gió tự nhiên. Trong các nhà máy hoá chất thường có sự ăn mòn rất lớn nên việc sử dụng hệ thống nhân tạo rất đắt vì phải bảo vệ bơm và đường ống, Đặc điểm của công nghệ sản xuất Novolac có nguyên liệu đầu là phenol, dễ bay hơi và gây độc cho người lao động do vậy phân xưởng phải được thông thoáng giảm lượng phenol trong không khí thấp hơn mức cho phép. Để tạo độ thông thoáng trong phân xưởng chủ yếu dùng giải pháp thông gió tự nhiên. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài nhà sẽ gây nên sự chuyển động của không khí gọi là hiện tượng đối lưu. Nếu nhiệt độ trong nhà lớn không khí bị nung nóng, sẽ bốc cao lên qua cửa mái và cửa sổ ở trên cao, không khí lạnh qua cửa thấp tạo thành dòng đối lưu. Ngoài hiện tượng đối lưu của không khí phân xưởng còn được thông gió nhờ gió thổi. Muốn lợi dụng được gió ta phải đặt công trình đúng hướng gió. Chương 4 Tính toán điện nước 4.1.Điện dùng trong sản xuât. Quá trình sản xuất ngoài việc tận dụng ánh sáng tự nhiên cần phải bố trí thêm hệ thống chiếu sáng bằng bóng đèn để đảm bảo cho quá trench sản xuất. Trong các phân xưởng sản xuất công nghiệp bóng đèn chiếu sáng thường dùng loại bóng một dây có chụp bảo vệ chống cháy nổ. Số bóng cần bố trí trong nhà công nghiệp thường được tính theo công thức sau: Với : L”: Chiều dài cần mắc bóng. L : Khoảng cách từ tường đến bóng. L’: Khoảng cách giữa các bóng. Vậy : Số bóng mắc theo chiều dài nhà sản xuất là: (bóng) Số bóng mắc theo chiều rộng nhá sản xuất là: (bóng). Số bóng dùng trong toàn bộ nhà sản xuất là : 3.6 = 18 bóng. Các phóng khác được bố trí bóng đèn tương tự như trên. Cụ thể số bóng mắc trong các phòng như sau: Tên phòng Công suất(w) Số lượng Tổng công suất(w) Nhà sản xuất 150 10 2700 Phòng thí nghiệm 100 2 200 Phòng quản đốc 100 2 200 Công trình phụ 75 2 150 Tổng 3450 Điện năng tiêu dùng cho các thiết bị sản xuất khác như sau: Tên thiết bị Công suất (w) Số lượng Thời gian (phút) Tổng công suất (kw) Bơm ly tâm 1,5 2 15 0,75 Bơm nước 1 1 120 2 động cơ khuấy 10 1 480 80 Băng tải 3 1 120 6 Thiết bị làm lạnh 3 1 120 6 Tổng 94,75 Điện năng tiêu thụ trong toàn phân xưởng bằng tổng điện năng tiêu thụ để chiếu sáng và sản xuất. Điện năng tiêu thụ dùng để chiếu sáng trong một năm : ACS = k.PCS.t (kw). k : Hệ số đồng thời, k = 0,9. PCS : Công suất tiêu thụ để chiếu sáng t : Thời gian tiêu thụ điện . ACS = 0,9.3,45.240.8 = 5961,6 (kw). Điện năng dùng trong sản xuất: ASX = kC.PSX.t kC : Hệ số tiêu dùng, kC = 0,5. PSX : Công suất tiêu dùng trong sản xuất. ASX = 0,5.94,75.240 = 11370 (kw). Điện năng tiêu dùng trong toàn phân xưởng sản xuất: A = km.(ASX + ACS). km : Hệ số tổn hao điện áp, km = 1,03. A = 1.03.(11370 + 5961,6) = 17851,55 (kw). 4.2.Nước dùng trong quá trình sản xuất. Nước dùng trong phân xưởng gồm nước dùng trong sản xuất và nước dùng trong sinh hoạt. Nước dùng trong sinh hoạt: Nước dùng trong sinh hoạt với mỗi người lao động là 75l/người. Số công nhân trong phân xưởng là16 người, nước sinh hoạt dùng trong một ngày là: 75.16 = 1200 (lít/ngày). Nước dùng trong thiết bị ngưng tụ và trong quá ttrình làm lạnh: 0,715.3600.8 + 4134,6 = 24726,6(kg). Lượng nước trung bình dùng để rửa thiết bị phản ứng trong một ngày là 1000kg. Vậy tổng lượng nước dùng trong một ngày là: 1000 + 24726,6 = 26926,6 (kg). Lượng nước dùng trong một năm sản xuất là : 26926,6.240 = 6462384(kg), tương đương 6462,4 m3. Chương 5 Tính toán kinh tế 5.1.Tóm tắt dự án. Với mỗi kế hoạch sản xuất hay kinh doanh việc thiết lập một dự án kinh tế tối ưu là hết sức quan trọng. Thông qua dự án đó phản ánh cơ cấu tổ chức của doanh nghiệp, vốn đầu tư của doanh nghiệp về xây dựng, mấy móc thiết bị, các loại chi phí đầu vào để từ đó quyết định giá thành của sản phẩm.Để lập được một dự án kinh tế hợp lý có hiệu quả cao cần phải tiến hành lựa chọn và đánh giá qua nhiều dự án khác nhau, lựu chọn dự án tối ưu nhất. Bằng viếc thiết lập dự án kinh tế cho thấy các khoản mục của doanh nghiệp trong việc đầu tư sản xuất từ đó đưa ra những phương hướng điều chỉnh phù hợp với mục đích và yêu cầu sản xuất. Tính khả thi của dự án được đánh giá cao qua việc phân tích nhu cầu của thị trường về mặt hàng, hiệu quả về kinh tế và xã hội của việc đầu tư sản xuất kinh doanh. 5.2.Thị trường và kế hoạch sản xuất. 5.2.1.Thị trường. Như đã nhắc đến ở phần đầu, nhu cầu tiêu thụ về loại nhựa phenolic không ngừng tăng lên trên thế giới, các lĩnh vực ứng dụng loại nhựa này ngày càng được mở rộng như : công nghệ sơn, công nghệ vật liệu kết dính, vật liệu cách nhiệt, cách điện,…Mặt khác đối với nước ta hiện nay phần lớn loại nhựa này đều phải nhập ngoại, giá thành tương đối cao, chí phí vận chuyển lớn và quá trình sản xuất không được chủ động do nhiều nguyên nhân khác nhau. Các nghành sản xuất kinh doanh và chế biến sử dụng loại nhựa này khá nhiều do vậy việc đưa vào sản xuất loại nhựa này có tính khả thi do giá thành sản phẩm sẽ giảm xuống, tận dụng nguồn nguyên liệu trong nước và tạo việc làm cho người lao động. 5.2.2.Kế hoạch sản xuất. Với việc xác định nhu cầu thị trường về loại nhựa này là rất lớn nên việc thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa novolac với năng xuất 300tấn/năm là hoàn toàn hợp lý góp phần vào việc hiện đại hoá đất nước, tạo việc làm cho người lao động,… Quá trình sản xuất giai đoạn đầu có thể gặp nhiều khó khăn do chưa có kinh nghiệm, uy tín đối với khách hàng chưa cao,…Vì vậy cần đưa ra những kế hoạch phát triển thị trường cụ thể, từng bước phát triển quy mô sản xuất. 5.3.Tính toán kinh tế. 5.3.1.Chi phí tài sản cố định. Chí phí xây dựng gồm có: Tên công trình Diện tích (m2) Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) Nhà sản xuất 288 2.106 576.106 Phòng thí nghiệm 18 1,5.106 27.106 Phòng quản đốc 18 1,5.106 27.106 Phòng nghỉ 24 1,5.106 36.106 Phòng vệ sinh 12 1,0.106 12.106 Tổng 678. 106 Khấu hoa xây dựng lấy bằng 3% vốn đầu tư xây dựng: 678.106.0,03 = 20,34.106 (đ). Chi phí đầu tư thiết bị máy móc: Trong dây chuyền sản xuất gồm rất nhiều thiết bị khác nhau vì vậy ta cần tính toán cụ thể cho từng loại máy, thiết bị. Thiết bị phản ứng chính: đây là thiết bị có dạng trụ tròn, đáy và nắp dạng vòm được làm bằng thép không rỉ. Khối lượng thép không rỉ dùng để sản xuất thân thiết bị: 224 kg. Khối lượng thép không rỉ dùng để sản xuất đấy và nắp thết bị: 2.64,2 = 128,4 kg. Khối lượng thép lấy dư so với lượng cần thiết là 10%. Tổng lượng thép không rỉ là: 224 + 128,4 + 0,1.(128,4 + 224) = 387,64 kg. Khối lượng thép CT3 cần dừng để làm vỏ áo của thiết bị: 144,53 + 0,1.144,53 = 159 kg. Khối lượng bông thuỷ tinh cần dùng là: 50 + 5 = 55 kg. Chi phí nguyên vật liệu dùng để làm thiết bị phản ứng : 387,64.35.103 + 159.9.103 + 55.20.10.103 = 16,098.106 (đ). Chi phí nhân công làm thiết bị phản ứng: 6.106 (đ). Chi phí sản xuất chung gồm chi phí năng lượng, chi phí nguyên vật liệu phụ, máy móc thiết bị trong quá trình gia công: 12.106 (đ). Tổng chi phí sản xuất thiết bị phản ứng: 16,098.106 + 6.10 .106 + 12.10.106 = 34,098.106 (đ). Tính tương tự như trên cho các loại máy và thiết bị khác ta được kết quả như sau: Tên thiết bị Số lượng Đơn giá(đ) Thành tiền (đ) TB phản ứng 1 34.106 34.106 Cánh khuấy 1 3.106 3.106 Bơm ly tâm 4 4.106 16.106 động cơ khuấy 1 10.106 10.106 Thiết bị lọc 1 5.106 5.106 TB ngưng tụ 1 3.106 3.106 Thùng chứa 5 2.106 10.106 Băng truyền 1 30.106 30.106 TB làm lạnh 1 20.106 20.106 TB nghiền 1 20.106 20.106 Quạt khí 1 2.106 2.106 Hệ thống điện 54.106 Tổng 227.106 Chi phí lắp đặt dây chuyền sản xuất tính bằng 20% chi phí đầu tư thiết bị mấy móc. Chi phí thiết bị hỗ trợ sản xuất và hệ thống ống dẫn tính bằng 10% chi phí đầu tư thiết bị máy móc. Chi phí khấu hao tài sản cố định tính bằng 10% nguyên giá thiết bị. Vậy tổng chi phí máy và thiết bị là: 227.106 + 0,4.227.106 = 317,7.106 (đ). Tổng chi phí tài sản cố định trong một năm (xây dựng và thiết bị) là : 317,7.106 + 678.106 + 20,34.106 = 1016,14.106 (đ). 5.3.2.Chi phí tài sản lưu động. Chi phí nguyên vật liệu: Tên nguyên vật liệu Định mức cho một tấn SP Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) Phenol 950 13.000 12,35.103 Focmalin 666 7.000 4,662103. HCl 9,12 5.000 0,456.103 Tổng 17.106 Chi phí nguyên vật liệu cho một năm sản xuất: 17.106 .300 = 5100.106 (đ). Chi phí vận chuyển nguyên vật liệu tính bằng 5% chi phí nguyên vật liệu. Tổng chi phí nguyên vật liệu: 5100.106 + 5100.106.0,05 = 5355.106 (đ). Chi phí nguyên vật liệu phụ và năng lượng: Lượng nước dùng trong sản xuất đã tính được là 6462,4 kg. Lượng nước cần dùng để tạo ra 12515 kg hơi là:89790,4 kg. Tổng lượng nước cần dùng là: 89790 + 6464,4 = 96252,5 kg. Chi phí về nước: 96252,5.4000 = 385.106 (đ). Chi phí năng lượng để tạo ra hơi là: 12515.30.000 = 376.106 (đ). Tổng chi phí tài sản lưu động là: 385.106 + 376106 = 761.106 (đ). 5.3.3.Tính nhu cầu lao động. Tổ chức sản xuất trong phân xưởng được tiến hành như sau: Số công nhân trong phân xưởng được phân làm hai tổ, mỗi tổ gồm 5 công nhân đảm nhận một mẻ sản xuất khép kín từ khâu chuẩn bi nguyên liệu đến khi đóng gói sản phẩm để đảm bảo cho mỗi công nhân đều lao động như nhau. Cơ cấu tổ chức quản lý sản xuất và gián tiếp sản xuất như sau: Quản đốc phân xưởng: 1 người. Phó quản đốc phân xưởng: 1 người. Kĩ sư công nghệ: 2 người. Kĩ sư cơ khí: 2 người. Nhân viên hành chính: 1 nguời. Tổng số là 7 người. Lương trả cho công nhân trực tiếp như sau: Lương cơ bản là: 290.000 đ/tháng. Lương của người lao động phụ thuộc vào cấp bậc, mức độ công việc có thể có phụ cấp và các khoản phụ trợ khác. Phụ cấp thường được tính bằng 20% lương, ăn ca 4000đ/người/ca, độc hại 4000đ/người/công. Bảng tổng kết lương trả cho công nhân trực tiếp như sau: Số lượng Phụ cấp (nghìn) Lương (nghìn) ăn ca (nghìn) Lương 1 CN ( nghìn) Tổng (nghìn) 3 146 557 88 791 2372 2 146 500 88 727 1454 4 146 6752 88 904 3616 1 146 824 88 1052 1052 Tổng 8495.103  Bảng tổng kết lương trả công nhân gián tiếp. Chức vụ Lương (nghìn) Trách nhiệm ( nghìn) ăn ca + phụ khác (nghìn) Lương/người (nghìn) Tổng Quảnđốc 943 190 176 1234 1234 P.quản đốc 859 172 176 1150 1150 Kĩ sư 725 176 959 3836 Hành chính 696 176 696 696 Tổng 7151.103 Tổng lương trả công nhân gián tiếp 7151.000 (đ). Tổng tiền lương phải trả là: 8495.000 + 7151.000 = 15.646.000(đ). Bảo hiểm xã hội phải trả tính bằng 15% lương phải trả: 15100.000 x 0,19 = 2973.000 (đ). Tổng chi phí phải trả trong một năm : (2973.000 + 15646.000) x 12 = 223.425.000(đ). 5.3.3.Tính giá thành sản phẩm. Khấu hao tài sản cố định hàng năm gồm: Khấu hao thiết bị máy móc và khấu hao nhà xưởng: 20370.000 + 22700.000 = 43.170.000(đ). Bảng các loại chi phí sản xuất: Tên chi phí Thành tiền (đ) Nguyên vật liệu 5.355.000.000 Lương và bảo hiểm 223452.000 Khấu hao tài sản cố định 43.170.000 Chi phí bảo dưỡng 30.000.000 Tổng 5.651595.000 Giá thành toàn bộ : (Gtb) . Tỷ lệ phần trăm các chi phí bao gồm: Chi phí phân xưởng chiếm 10% giá thành sản phẩm. Chi phí quản lý sản xuất chiếm 6% giá thành sản phẩm. Chi phí ngoài sản xuất chiếm 4% giá thành sản phẩm . (đ). Chi phí phân xưởng: Ppx = 0.1Gtb. Ppx = 0,1 x 7.064.500.000 = 706.450.000(đ). Chi phí quản lí xí nghiệp: Pxn = 0,06 x 7.064.500.000 = 423.387.000(đ). Chi phí sản xuất: Psx = 0,04 x 7.064.500.000 = 282.580.000 (đ). Giá thành phân xưởng : Gpx = Chi phí chủ yếu + Ppx Gpx = 5.651595.000 + 706.450.000 = 6.358.045.000(đ). Giá thành xí nghiệp: Gxn = (Pxn +Ppx). Gxn = 423.870.000 + 706.450.000 = 1.130.320.000(đ). Giá thành một đơn vị sản phẩm: (đ/tấn). 5.3.4.Lãi và thời gian thu hồi vốn. Lãi hàng năm L = S.(B – Gtp). L: Lãi hàng năm. S: Sản lượng hàng năm. Gtp: Giá bán ra một đơn vị sản phẩm, Gtp = 24.500.000(đ/tấn) B: Giá một đơn vị sản phẩm. L = 300( 25.000.000 – 23.600.000 ) = 420.000.000(đ). Tỷ suất lãi: (đ). Thời gian thu hồi vốn: . V: Vốn đầu tư thiết bị nhà xưởng. A: Khấu hao tài sản cố định hàng năm. A = 22.700.000 + 20.370.000 = 43.170.000(đ). V = 227.000.000 + 678.000.000 = 906.000.000(đ). T = 2,89 ~ 3(năm). Chương 6 an toàn lao động An toàn cho người lao động là một vấn đề được qua tâm hàng đầu trong sản xuất. Hiện nay an toàn cho người lao động được các tổ chức đứng ra bảo vệ và có những quy định cụ thể cho các nghành sản xuất khác nhau. Đối với công nghệ hoá học có những đặc chưng riêng như độ độc hại của hoá chất, ảnh hưởng của chúng tới sức khoẻ con người. Mức độ ảnh hưởng của các loại hoá chất tuỳ thuộc liều lượng, thời gian tác dụng,…Để đảm bảo sức khoẻ cho người lao động góp phần nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Đảm bảo an toàn xã hội, hạn chế thiệt hại về tài sản cho cá nhân và cho nhà nước ngoài ra còn tránh được ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Nội dung của vấn đề an toàn lao động bao gồm các vấn đề chính sau. 6.1.An toàn lao động trong nhà máy. Tổ chức hành chính của nhà máy phải có ban an toàn lao động, có nhiệm vụ nghiên cứu soạn thảo nội quy về an toàn lao động. Nôi quy an toàn lao động bao gồm những yêu cầu chung của nghành và những yêu cầu riêng của nhà máy, xí nghiệp. Để đảm bảo an toàn trong sản xuất cán bộ công nhân viên của nhà máy phải học tập nội quy về an toàn lao động của nhà máy. Từng bộ phận cụ thể trong nhà máy có những yêu cầu riêng về an toàn lao động, an toàn khi vận hành máy móc thiết bị. Ban an toàn lao động của nhà mấy có trách nhiệm thường xuyên theo dõi kiểm tra việc thực hiện nội quy an toàn lao động. Theo định kì có tổ chức lớp học an toàn lao động cho toàn bộ cán bộ công nhân viên nhà máy, có hình thức khen thưởng kịp thời các cá nhân, các bộ phận thực hiện tốt an toàn lao động đồng thời có hình thức kỉ luật đích đáng đối với các cá nhân, đơn vị vi phạm nội quy an toàn lao động cũng như gây mất an toàn lao động. 6.2.Nguyên nhân gây mất an toàn lao động và bệnh nghề nghiệp. Do đặc điểm của nghành công nghệ hoá chất mà có thể gây ra tai nạn hoặc các bệnh nghề nghiệp chủ yếu do các nguyên nhân sau: + Thiết bị để hở do các công đoạn thao tác thủ công như lấy mẫu và kiểm tra sản phẩm. + Do việc che, bít các đầu thiết bị, các hệ thống truyền tải kém, gioăng các đầu nối bơm, ống nối thiết bị,.. + Do mở cửa, mở nắp các đường ống để đo mức cột liệu tạo nên lỗ hở,.. + Thiết bị, đường ống bị hoá chất ăn mòn gây ra rò rỉ. Để khắc phục những nguyên nhân trên phải nắp đặt thiết bị thật kín, tự động hoá công nghệ, tình trạng thoát hơi, khí độc trong điều kiện áp suất dương khắc phục bằng cách chuyển sang làm việc trong chân không. Ngoài ra trong phân xưởng còn bố trí nhiều loại thiết bị xen kẽ nhau trên mặt bằng phân xưởng: thiết bị điện, đường ống, bể chứa,…do đó dễ gây va chạm, nhầm lẫn gây tai nạn lao động. Bởi vậy thiết bị phải tuân theo quy định chung của nghành và có biển báo ở những nơi quan trọng, khoảng cách giữa các thiết bị đúng tiêu chuẩn. Với những phân xưởng có hoá chất dễ bay hơi, dễ ăn mòn, gây bỏng,..có thể dẫn đến tai nạn, ngộ độc, bệnh nghề nghiệp cho người lao động. Thiết bị phản ứng có gia nhiệt trong quá trình sản xuất làm tăng nhiệt độ trong phân xưởng gây ảnh hưởng đến điều kiện làm việc. Vì vậy cần có các biện pháp khắc phục, phòng chống các tác hại của hoá chất cải thiện điều kiện làm việc. 6.3.Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động. Đặc điểm của nguyên liệu trong phân xưởng: Phenol: Có khả năng bay hơi ở nhiệt độ thường, dễ bị bốc hơi, ngưng tụ nên rất dễ gây nhiễm độc. Phenol là chất kích ứng và ăn da, thường gây những vết loét bỏng trên da, tiếp xúc lâu có tác hại đến hệ thần kinh. Trong trường hợp bị bỏng phenol phải rửa bằng rượu metylic sau đó trung hoà bằng nước vôi hoặc dung dịch sữa của oxit magie (MgO). Giới hạn nồng độ hơi cho phép trong nhà sản xuất là 0,005mg/l. do vậy chống ngộ độc phải bố trí hệ thống thông gió phù hợp cho nhà sản xuất, tránh để phenol trong các thùng chứa hở, đường ống tránh rò rỉ. Focmalin: nồng độ cho phép trong môi trường là 0,001mg/l. HCl: là axit gây ăn mòn rất mạnh, nguy hiểm đến tính mạng và sức khoẻ con người. Thiết bị và đường ống phải được làm bằng vật liệu chịu axit và đặc biệt là phải kín. Các phương pháp đẩm bảo điều kiện môi trường làm việc: + Cường độ bức xạ nhiệt 0,25 _1,0Kcal/cm2.giây. + Tốc độ chuyển động của không khí 0,3m/s thông gió chung 0,7- 2,0 m/s thông gió bộ phận. + Nhiệt độ thích hợp của không khí 20- 25oC. + Độ ẩm tương dối không quá 80%. + Thiết bị điện: thiết bị điện bố trí ở vị trí ít người qua lại nhưng thuận tiện khi có sự cố xảy ra, tránh những nơi ẩm ướt, dây điện phải được kiểm tra thường xuyên tránh hiện tượng rò rỉ. Đóng cắt nguồn điện đúng quy định không sử dụng làm việc riêng. Khi sửa chữa các thiết bị điện, hệ thống dây dẫn, đèn chiếu sáng phải do thợ điện của nhà máy có trang bị bảo hộ lao động đảm nhận. + Hệ thống chiếu sáng: cần bố trí một cách khoa học, đủ ánh sáng trong quá trình thao tác và đi lại trong nơi sản xuất, tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiện. + Thông gió: là một khâu quan trong trọng để tạo khí hậu bình thường trong phân xưởng, là biện pháp cơ bản giảm nhiệt độ nơi làm việc. Hai biện pháp thông gió là: thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo. Biện pháp thông gió ngài tác dụng làm giảm nhiệt độ trong phân xưởng còn có tác dụng làm giảm nồng độ hoá chất tạo không khí trong sạch hợn. Kêt luận Trên cơ sở lý thuyết về tổng hợp nhựa Phenolfocmandehyt kết hợp với khảo sát thị trường sản xuất và tiêu thụ trong nước, thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa Novolac là hoàn toàn hợp lý. Với năng suất ban đầu là 300 tấn/năm là có thể tiêu thụ được. Trong phạm vi đồ án này đẫ tính toán và xác định các thông số kĩ thuật về thiết bị và máy móc. Phần tính toán xây dựng công nghiệp đã xác định được kích thước nhà xưởng và bố trí thiết bị trong nhà sản xuất chính. Phần tính toán kính tế đã tính được vốn đầu tư cần thiết toàn nhà máy, giá thành phân xưởng sản xuất, giá thành một đơn vị sản phẩm. Trong quá trình tính toán được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Hoàng Nam, thầy giáo Nguyễn Mạnh Hậu và thầy giáo Trần Trọng Phúc. Mặc dù đã có cố gắng hoàn thành tốt đồ án nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu xót rất mong sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn ! Tài liệu tham khảo 1.Ullman Vol.A.19.Phenolic reins 2.N.T.J Megson, M.SC, F.R.I.C.,F.P.O Phenolic resin chemistry London, Butter worths scientific publcation, 1958 3.A.A.K.White house, M.A.,F.I.C., F.P.I., E.G.K.Pritchett Phenolic resin London, ILIFFE book LTP, 1967 4.Nguyễn Công Xinh, Nguyên Thị Thanh, Vũ Đào Thắng, Dương Văn Tuệ Giáo trình hoá hữu cơ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1998 5.T.S.Carswell Phenolplast V.7.Thir structure, properties and chemical technology Intierscense publichers, Inc, New York, 1947 6.Bộ môn hoá kĩ thuật hữu cơ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Giáo trình hoá học chất dẻo- Tập 2 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, xuất bản năm 1971. 7. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa. Hiệu đính Trần Quang Thảo. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học, tập 1 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội , xuất bản 1999. 8. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Ngọc Toản, Đỗ Ngọc Cử. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học, tập 2 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội , xuất bản 1999. 9.Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hoá học tập 1. Nhà xuất bản khao học kĩ thuật – Hà Nội 1992. 10. Hiệu đính Pts Trần Xoa, Pts Nguyễn Trọng Khuông, Pts Phạm Xuân Toản Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hoá học tập 2. Nhà xuất bản khao học kĩ thuật – Hà Nội 1999. 11. Plastics Materials 12. Bộ môn xây dựng công nghiệp Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội – 1997. 13.Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Khoa kinh tế và quản lý Chủ biên Pts Ngô Trần ánh. Kinh tế và quản lý doanh nghiệp. Nhà xuất bản thống kê - 2000. 14. Bộ môn quá trình thiết bị và công nghệ hoá học Bài tập và ví dụ về quá trình thiết bị và công nghệ hoá học Trường đại học Bách Khoa Hà Nội – 1970. 15.Gs, Ts Nguyễn Bin Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hoá học và thực phẩm tập1 Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật 1999.