Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất Nitrobenzen

h đi vào thiết bị ở 25oC. Nhiệt làm lạnh được tính theo công thức : Q2 = GN.CN.tc (kcal/h) = 25,25 . GN * Nhiệt do hỗn hợp sản phẩm mang ra : Thường trong công nghiệp hỗn hợp sản phẩm thu được, thường được làm lạnh đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ thường. Do đó chọn nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm ra là 30oC. Lượng nhiệt do hỗn hợp này được tính theo công thức : Q3 = Gsp.Csp.tsp (kcal/h) Thành phần của hỗn hợp sản phẩm giống như đã trình bày ở phần 1 - Nhiệt dung riêng của các cấu tử trong hỗn hợp sản phẩm ở 30oC lần lượt là: = 0,35(kcal/kgđộ) =0,42 (kcal/kgđộ) =0,98 (kcal/kgđộ) =0,7 (kcal/kgđộ) =1,01 (kcal/kgđộ) Vậy ta áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp lỏng ta có: C = 0,35 x 0,436 + 0,42 x 0,0114 + 0,98 x 0,0045 + 0,7x 0,4273 + 1,01x0,1208 = 0,583 (kcal/kgđộ) Vậy nhiệt do hỗn hợp sản phẩm nitro hoá mang ra khỏi thiết bị làm lạnh là : Q3 = 0,583 x 30 x 14427,307 = 252333,600 (kcal/h) * Nhiệt độ nước mang ra: Nhiệt độ của nước mang ra được xác định gần đúng bằng trung bình cộng của nhiệt độ sản phẩm nitro hóa vào và ra : Q4 = GN.CN .tN = GN . 1,01 x 40 = 40,4 .GN (kcal/h) * Nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh : Q5 = 0,05 . (Q4 – Q2) (kcal/h) Từ phương trình cân bằng nhiệt : Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 Q4 - Q2 + Q5 = Q1 – Q3 Suy ra : ( Q4 - Q2) + 0,05( Q4 - Q2) = Q1 - Q3 Lượng nhiệt cần trao đổi với tác nhân lạnh là : Mà Q4 – Q2 = G N (40,4 – 25,25) Suy ra Thể tích nước cần dùng là : Vậy : Q2 = 25,25 x 9758,782 = 246409,245 (kcal/h) Q4 = 40,4 x 9758,782 = 394254,783 (kcal/h) Q5 = 0,05 x 147845,547= 7392,277 (kcal/h) Bảng 10: Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh sau: Lượng nhiệt vào (kcal/h) Nhiệt do hỗn hợp sản phẩm nitro hoá mang vào Q1 Nhiệt do nước làm mát mang vào Q2 407571,423 246409,245 Tổng 653980,660 Lượng nhiệt ra (kcal/h) Lượng nhiệt do hỗn hợp sản phẩm mang ra Q3 Lượng nhiệt do nước làm lạnh mang ra Q4 Lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh Q5 252333,600 394254,783 7392,277 Tổng 653980,660 Chương III:Tính toán thiết bị chính Tính đường kính và chiều cao của thiết bị chính: Thiết bị nitro hoá làm việc trong môi trường axit, có nồng độ tương đối cao nên ta dùng loại thép chịu axit để làm thiết bị, ở đây chọn loại thép OX21H6M2T (có độ ăn mòn 0,117 mm/năm) Thời gian lưu của hỗn hợp phản ứng trong thiết bị nitro hoá là một giờ. Do đó thể tích của nguyên liệu trong thiết bị nitro hoá được tính theo lượng nguyên liệu vào trong một giờ: Lượng nguyên liệu vào thiết bị nitro hoá như sau : + Khối lượng benzen : 4070,3978 (kg/h) + Khối lượng HNO3 : 3287,629 (kg/h) + Khối lượng H2SO4 : 6164,304 (kg/h) + Khối lượng H2O : 821,907 (kg/h) + Khối lượng của tạp chất : 83,0693 (kg/h) Tỉ trọng của các cấu tử ở 25oC : + Tỉ trọng HNO3 : 1,3841 + Tỉ trọng H2SO4 : 1,8305 + Tỉ trọng H2O : 1 + Tỉ trọng benzen : 0,875 + Tỉ trọng tạp chất : 0,875 - Từ công thức tính thể tích ta tính được thể tích của các cấu tử : Suy ra Là thể tích của nguyên liệu vào, do vậy ta chọn thể tích của thiết bị là 15 (m3) với hệ số đầy 0,75 thì ta chọn đường kính thiết bị D = 2,4 (m). Suy ra chiều cao của thiết bị là : Tính bề dày thân thiết bị nitro hoá: Bề dày thân thiết bị được tính theo công thức sau : Với đường kính trong của thiết bị D = 2,4 (m) Hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, trong trường hợp thành kín hay có lỗ được gia cố hoàn toàn thì ta chọn Trong đó : : ứng suất cho phép (N/m2) P : áp suất trong thiết bị (N/m2) C : hệ số bổ sung do ăn mòn, do dung sai về chiều dày (m) * Tính ứng suất cho phép : ứng suất cho phép được tính theo công thức sau: Với : giới hạn bền cho phép của thép OX21H6M2T là 600.106 (N/m2) Hệ số điều chỉnh : Hệ số an toàn theo giới bền :=1,5 Vậy : Tính áp suất trong thiết bị : được tính theo công thức sau : P = Pmt + P1 (N/m2) Với áp suất môi trường làm việc : Pmt = 105 (N/m2) áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng được tính theo công thức sau :[360-13] trong đó : gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) chiều cao của cột chất lỏng chọn H1 = 3,1 (m) Khối lượng riêng của chất lỏng được tính theo : Với X1, X2, X3, X4, X5 lần lượt nồng độ của các cấu tử : Ta tra từ thì đượckhối lượng riêng của các cấu tử ở 25oC như sau ( coi khối lượng riêng của tạp chất bằng khối lượng riêng benzen) Suy ra : Tính hệ số ăn mòn C : Tính theo công thức sau : C = C1 + C2 + C3 (mm) Với C1 : là hệ số ăn mòn do môi trường làm việc là axit nên chọn C1 =4 (mm) (theo thời gian làm việclà 15 đến 20 năm) C2 : hệ số bổ sung do bào mòn, do hạt rắn chuyển động C2 = 0 C3 : hệ số bổ sung do dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày tấm thép C3 =0,8 (mm) Vậy C = 0,8 + 4 = 4,8 (mm) Bề dày thân thiết bị được tính theo công thức : Chọn S = 7 (mm) Kiểm tra ứng suất cho phép của thành tháp được tính theo công thức sau : + áp suất tính toán Po được tính theo công thức : Po = Pth + P1 áp suất thử thủy lực : Pth = 1,5 x 1,3807 .105 = 2,07.105 (N/m2) Suy ra : Vậy : với : vậy bề dày của thân thiết bị nitro hoá lá S = 7(mm) là phù hợp . Tính bề dày của đáy và nắp : Bề dày của đáy và nắp được tính theo công thức : Đường kính trong của thiết bị Dt = 2,4 (m) ứng suất bền : chọn chiều cao của phần đáy hb = 0,6(m) hệ số không thứ nguyên (k) đối với đáy có lỗ được tăng cứng hoàn toàn thì k= 1. áp suất làm việc của thiết bị P = 1,3872 . 105 (N/m2) hệ số bền : hệ số bổ sung do dung sai, do ăn mòn C nên ta phải cộng thêm vào hệ số bổ sung do ăn mòn là 2 (mm), tức là C1= 4+2 = 6 (mm) với C = C1 + C2 + C3 = 6 + 0,8 = 6,8 (mm) S = 6,8 + 0,46 = 7,26 (mm) Chọn S = 10(mm) Kiểm tra ứng suất được tính theo công thức sau : Vậy bề dày của đáy : S = 10 (mm) là phù hợp . Chọn đáy và nắp là như nhau nên : + Chiều cao của nắp là hb = 600 (mm) + Bề dày của nắp là S = 10 (mm) Tính chọn chân đỡ cho thiết bị nitro hoá : Tính khối lượng của thân thiết bị nitro hoá : Chiều cao của thân thiết bị là H = 3,3 (m) Đường kính của thân thiết bị là D = 2,4 (m) Chu vi của thân thiết bị được tính: Diện tích của thân thiết bị được tính : F = L x H = 7,536 x 3,3 = 24,8688 (m) Chiều dày thân thiết bị là : S = 7.10-3(m) Khối lượng riêng của thép OX21H6M2T làm thiết bị là : Vậy khối lượng của thân thiết bị là: Tính khối lượng của nắp và đáy : Chiều cao của nắp bằng chiều cao của của đáy : hn = hđ = 0,6.103 (m) Bề mặt bên trong của nắp bằng bề mặt bên trong của đáy . Ta tra bảng ta được Vậy khối lượng của nắp bằng khối lượng của đáy c. Chọn kim loại của mặt bích, máy khuấy, ống dẫn, vỏ bọc ngoài, ống định hướng, bu lonbằng 1/2 phần khối lượng của thân thiết bị. Tức là bằng : 1/2 x 10340,43 = 1608,516 (kg). d. Tính khối lượng của dung dịch trong thiết bị nitro hoá : Do khối lượng của dung dịch H2SO4 tương đối lớn, mặt khác khối lượng của dung dịch H2SO4 cũng rất cao trong các chất trong dung dịch. Nên coi như thiết bị chứa đầy dung dịch H2SO4. Do đó khối lượng của dung dịch trong thiết bị nitro hóa là : Vậy khối lượng của toàn thiết bị nitro hoá là : 1340,43 + 20700,96 +2 x 505,12 + 1608,516 = 24660,148 (kg) Do đó tải trọng của toàn bộ thiết bị nitro hoá là : Ptb = 24660,148 x 9,81 = 241916,03 (N) Chọn 4 chân đỡ cho thiết bị nitro hoá, khi đó mỗi chân dỡ có tải trọng là: 241916,03/4 = 60479 (N) Vì tải trọng của mỗi chân đỡ lớn hơn 4.104 (m). Cho nên ta tra theo bảng: Ta có Tính đường kính các ống dẫn: Đường kính của các ống dẫn được tính bằng công thức sau : Trong đó : w : Vận tốc trung bình của lưu thể đi trong ống (m/s). Chọn w = 1,5 m/s V : lưu lượng thể tích của lưu thể (m3/s) G : lưu lượng của dòng pha (kg/m3) : khối lượng riêng trung bình của dòng pha đó (kg/m3) Đường kính ống dẫn nguyên liệu benzen kĩ thuật đi vào : Chọn ống dẫn có đường kính là 45 (mm) ống dẫn nguyên liệu hỗn hợp nitro hoá đi vào : Như trên ta có công thức tính khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp suy ra Vậy - Chọn ống dẫn có đường kính là 45(mm) Chọn đường kính ống dẫn sản phẩm nitro hoá ra khỏi thiết bị là 100 (mm) Chọn đường kính ống dẫn khí là 45(mm) Chọn đường kính ống xã đáy là 100(mm) Chọn đường kính ống dẫn vào và ra của vỏ bọc ngoài là 100(mm) Chọn đường kính ống dẫn khí từ máy nén khí vào thiết bị nitro hóa là 45 (mm) ống xoắn ruột gà: Chọn đường kính ống xoắn ruột gà là 45 (mm) Chọn khoảng cách giữa hai tâm ống trên hai vòng xoắn liên tục trong ống xoắn là b = 100(mm) Vậy số vòng xoắn là : n = H/b = 3300/100 = 33 vòng Đường kính vòng xoắn lớp ngoài cùng là : d1 = 0,8 x DT = 0,8 x 2400 = 1920 (mm). Suy ra chọn 1900 (mm) Đường kính vòng xoắn thứ hai là : d2 = 0,8 x Dd1 = 0,8 x 1900 = 1520(mm) Suy ra ta chọn 1500(mm) Chọn đường kính các ống dẫn khác trong phân xưởng cũng chỉ có hai kích cỡ như trên : 100 hoặc 45 (mm) Tính vỏ bọc ngoài của thiết bị nitro hóa: Thiết bị nitro hóa có vỏ bọc ngoài để làm lạnh bằng nước hoặc bằng nước muối và khi cần có thể đun nóng bằng hơi nước, cho đảm bảo nhiệt độ phản ứng với các thông số : Đường kính trong của thiết bị DT = 2400(mm) Đường kính ngoài của thiết bị Dn = 2414(mm) Chọn vỏ bọc ngoài có đường kính trong là dt = 2600 (mm) Chọn vỏ bọc ngoài có đường kính ngoài là dn = 2614 (mm) Đáy của vỏ ngoài hình elip có gờ và có đường kính tương ứng như trên Chiều cao của vỏ ngoài bằng chiều cao của thân thiết bị tức là (3/4) x 3,3 = 2,5 (m). Tính máy khuấy : Độ nhớt của hỗn hợp đưa vào thiết bị nitrohóa ở 25oC được tính theo công thức sau : Trong đó ai : phần trăm khối lượng của từng cấu tử (kg/kg) mi : độ nhớt của từng cấu tử nguyên chất (Ns/m2) Ta có độ nhớt của từng cấu tử là : Độ nhớt của các cấu tử Thay vào công thức ta có : Với hỗn hợp vào có công thức như sau : Độ nhớt trung bình: Khối lượng trung bình: Ta có thể chọn cánh khuấy chân vịt 2 cánh có định hướng, đường kính ống khuấy chọn theo dk = DT/3 = 2400/3 =800(mm) Chiều cao cánh khuấy tính từ miệng thiết bị nitro hóa là : HK = 3.dk = 3x 800 = 2400 (mm) Chọn công thức cánh khuấy là N = 2 (Kw) Chọn đường kính trục cánh khuấy là dtr = 10(mm) Tốc độ khuấy trộn có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của quá trình cũng như chất lượng sản phẩm, nên ta có thể chọn vòng quay cánh khuấy là n = 1000 vòng/phút. ống định được hàn chắc chắn với 4 chân đỡ, 4 chân đỡ được hàn chắc vào đáy thiết bị nitro hóa, chọn ống định hướng có đường kính d = 1100 (mm) Chọn chiều cao của 4 chân đỡ là hc= 600 (mm) Chọn chiều cao của ống định hướng là hđ= 2000(mm) Chọn bích nối : Theo bảng [13-424] ta chọn được bích nối làm bằng vật liệu CT3 với đường kính tương ứng . Các thông số được tra trong bảng như sau Bảng 11 : Bích nối thân thiết bị vỏ bọc PY.106 (N/m2) DT D Db Dt Do H Bu lông d6 Z (mm) Cái 0,25 2400 2570 2500 2416 2416 45 M30 56 0,25 2600 2780 2710 2670 2619 45 M30 60 Bảng 12 : Bích nối ống dẫn PY.106 (N/m2) DY Dd D D1 Dt h Bu lông db Z Cái 0,25 40 45 130 80 100 12 M12 4 025 100 108 205 148 170 14 M16 4 D Dt D1 Dn DY db D Db D1 DT Dt db Hình12: a. Bích nối thiết bị b. Bích nối ống dẫn Tính chọn bơm trong dây chuyền : a. Chọn bơm để bơm hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị nitro hóa : - Chọn bơm để bơm hỗn hợp axit H2SO4 + HNO3 : vì bơm này làm việc trong môi trường axit có tính ăn mòn cao, nên ta chọn bơm ly tâm loại VT1 cấp, loại này chế tạo dễ, chịu axit tốt. Bơm này có công suất mô tơ là 5,6 Kw, có số vòng quay 3000 vòng/phút. - Chọn bơm để bơm benzen vào thiết bị nitro hóa: Chọn loại bơm ly tâm 2X-6113a. Bơm này có công suất mô tả là 5,4 Kw, có số vòng quay 2900 vòng/phút. Độ cao là 5 (m) cột nước . - Chọn bơm để bơm nước vào thiếtbị nitro hóa : Chọn loại bơm li tâm HK, có lưu lượng 150 m3/h, độ cao cột nước là 15,5 (m), công suất mô tả 8,6 Kw, số vòng quay 1450 vòng/phút. b. Tính chọn bơm để bơm nước vào ống xoắn gà trong thiết bị nitro hóa và bơm nước vào vỏ bọc ngoài của thiết bị nitro hóa : Chọn bơm HK như trên. Chọn máy nén để đưa hỗn hợp nitro hóa vào thiết bị nitro hóa hoàn toàn, chọn hai máy nén loại TK 250-9, loại này có năng suất 250 m3/phút, áp suất nén 9 at, công suất động cơ 2000(Kw), có số vòng quay 6000vòng/phút. Phần III : Thiết kế xây dựng Xác định địa điểm xây dựng : Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng: Về qui hoạch : Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với qui hoạch lãnh thỗ, vùng, cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất của nhà máy lân cận . Về điều kiện tổ chức sản xuất : Phải gần với các nguồn nguyên liệu và nơi tiêu thụ sản phẩm của nhà máy, gần các nguồn cung cấp năng lượng, nhiên liệu như điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu , như vậy sẽ hạn chế tối đa chi phí cho vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm . Về điều kiện hạ tầng kĩ thuật : Điều kiện xây dựng phải đảm bảo được sự hoạt động liên tục của nhà máy do vậy cần chú ý các yếu tố sau: + Phù hợp và vận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đường bộ , đường sắt, đường sông, đường biển, kể cả đường hàng không. + Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các nguồn lưới kĩ thuật khác. + Nếu ở địa phương chưa có sẵn các điều kiện hạ tầng kĩ thuật trên thì phải xét đến khả năng xây dựng trước mắt nó cũng như trong tương lai . Về điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy : + Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng. Để giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng cơ bản của nhà máy, hạn chế tối đa lượng vận chuyển vật tư xây dựng từ nơi xa đến . + Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng nhà máy cũng như vận hành nhà máy 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 và các địa phương lân cận trong quá trình đô thị hóa . Về địa hình : Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như việc mở rộng nhà máy trong tương lai . Kích thước, hình dạng và qui mô diện tích của khu đất nếu không hợp lí sẽ gây nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế bố trí dây chuyền công nghệ, cũng như việc 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 yêu cầu sau: + Khu đất phải cao ráo, tránh ngậm lụt trong mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt dễ dàng. + Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là i=0,5-1% để hạn chế tối đa kinh phí cho san lắp mặt bằng (thông thường chi phí này khá lớn chiếm từ 10-15% giá trị công trình). Về địa chất : + 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 hay hiện tượng chảy cát). + Cường độ khu đất xây dựng là 1,5-2,5 (kg/cm3). Nên xây dựng trên nền đất sét, 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 hạng mục công trình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn . Lựa chọn địa điểm nhà máy : Dựa vào các yêu cầu với địa điểm xây dựng của nhà máy, ta chọn địa điểm xây dựng nhà sản xuất nitrobenzen tại Dung Quất ở Quãng Ngãi. Nơi được chính phủ phê duyệt xây dựng khu công nghiệp. ở nơi đây ta thấy có nhiều thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất nitrobenzen như: Phía đông cách khu công nghiệp khoảng 6 (km) là biển, thuận lợi cho việc giao thông đường thuỷ và có cảng bển rộng thuận lợi cho các tàu cập bến . Phía tây-nam là mạng lưới giao thông xuyên quốc gia rất thuận lợi về mặt giao thông đường bộ và đường sắt . Phía bắc giáp khu kinh tế mở chu lai của Quảng Nam, nên thuận lợi cho nhà máy và vận chuyển sản phẩm của nhà máy đi tiêu thụ. + Mặt khác vật liệu, vật tư xây dựng nhà máy lấy ngay nội tỉnh. Nguồn công nhân dồi dào, đây là yếu tố quan trọng trong quá trình đẩy mạnh xây dựng nhà máy cũng như việc vận hành nhà máy sau này . + Kích thước và hình dáng khu đất rất thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như việc mở rộng nhà máy trong tương lai. + Khu đất cao ráo không bị ngập lụt, độ dốc tự nhiên của khu đất khoẩng 1% với nền đất sét kết hợp với đá ong nên đảm bảo với tính chịu tải trọng lớn . + Địa hình của nhà máy hướng gió chủ đạo là hướng tây nam. Vì vậy các chất khí, bụi của nhà máy sẽ ít hoặc không ảnh hưởng đến khu dân cư. Tổng mặt bằng của nhà máy : Các công trình xây dựng trong nhà máy đều phải xây dựng theo tiêu chuẩn bội của 6(m) Các công trình ngầm như bể chứa, cống thoát nước, đường điện và điện liên lạc phải xây dựng đồng bộ và hợp lí , chú ý phải bố trí nhiều trạm cứu hỏa trong nhà máy. Nhà máy sản xuất nitrobenzen được thiết kế với tổng mặt bằng khá lớn bao gồm 19 hạng mục công trình khác nhau trong nhà máy và được bố trí chặt chẽ và hợp lí . Giữa các phân xưởng sản xuất phải có khoảng cách đảm bảo an toàn và thuận lợi cho quá trình lưu thông của dòng người, dòng xe đồng thời nguyên liệu và nhiên liệu, xúc tác và các hóa chất phụ trợ và thiết bị, phương tiện khác cũng phải đảm bảo lưu thông . Các hạng mục công trình nhà máy được xây dựng thỏa mãn tính chất hợp khối, phục vụ quá trình sản xuất liên tục, đảm bảo điều kiện vệ sinh công nghiệp và điều kiện mỹ quan . Với tính chất của nhà máy sản xuất hóa chất, vì vậy vấn đề tránh độc hại cho người cũng như không gây ô nhiêm môi trường cần được chú ý đặc biệt . Tổng hợp các chỉ tiêu kĩ thuật cơ bản trong xây dựng nhà máy : Diện tích toàn nhà máy : F = 20000(m2) Diện tích chiếm đất của nhà công trình : A = 5964(m2) Diện tích chiếm đất của kho bãi và lộ thiên : B = 430(m2) Diện tích chiếm đất của đường giao thông và đường ống : C = 6800(m2) Như vậy hệ số xây dựng là : Hệ số sử dụng là : Bảng13 : Các hạng mục công trình của nhà máy: STT Tên công trình Nhịp nhà (m) Dài (m) Rộng (m) Diện tích (m2) 1 Phân xưởng sản xuất chính 48 27 1 1296 2 Kho chứa nguyên liệu 18 12 3 648 3 Kho chứa sản phẩm 18 12 2 432 4 Nhà bảo vệ 6 4 2 48 5 Khu xử lí nước thải 18 6 1 108 6 Khu xử lí khí thải 18 6 1 108 7 Trạm cơ khí 9 6 1 54 8 Trạm điện 6 6 1 36 9 Nhà cứu hỏa 6 6 1 36 10 Phòng hành chính 24 18 1 432 11 Căng tin ăn uống 24 18 1 432 12 Gara ô tô trong tải lớn 18 12 1 216 13 Nhà để xe đạp 36 18 1 648 14 Nhà vệ sinh công cộng 18 6 1 108 15 Trạm bơm 9 6 1 54 16 Bể chứa nước 12 6 1 72 17 Gara tải trọng nhỏ 12 9 1 108 18 Khu giải trí 18 12 1 216 19 Phân xưởng sx phụ 18 12 1 216 Tổng diện tích 5964 Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy : 1. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà máy : Để có được phương án tối ưu khi thiết kế qui hoạch tổng mặt bằng nhà công nghiệp cần thỏa mãn các yêu cầu sau : + Chiều dài dây chuyền sản xuất ngắn nhất, không trùng lặp lộn xộn., hạn chế tối đa sự giao nhau. Bảo đảm mối quan hệ mật thiết giữa các hạn mục công trình với hệ thống giao thông . + Trên khu đất xây dựng phải được phân thành các khu vực chức năng theo đặc điểm của sản xuất để tạo điều kiện tốt cho việc quản lí vận hành của các khu vực chức năng . + Diện tích khu đất xây dựng được tính toán thỏa mãn mọi yêu cầu đòi hỏi của dây chuyên công nghệ, và đồng thời tăng cường vận dụng sử dụng tối đa các diện tích trống để trồng cây xanh và định hướng mở rộng nhà máy trong tương lai . + Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển hợp lí phù hợp với dây chuyền công nghệ, ngoài ra còn chú ý khai thác phù hợp với mạng lưới giao thông quốc gia cũng như các cụm nhà máy lận cận . + Phải thỏa mãn các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, hạn chế tối đa các sự cố sản xuất, đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường bằng các giải pháp phân khu chức năng, bố trí hướng nhà hợp lí theo hướng gió chủ đạo của khu đất, khoảng cách của các hạng mục công trình phải tuân theo qui phạm thiết kế tạo mọi điều kiện cho việc thông thoáng tự nhiên hạn chế bức xạ nhiệt của mặt trời truyền vào nhà + Khai thác triệt để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa phương nhằm giảm đến mức có thể chi phí sau nền, xử lí nền đất, tiêu thuỷ, xử lí các công trình ngầm khi bố trí các hạn mục công trình . + Phải đảm bảo tốt mối quan hệ hợp tác mật thiết với các nhà máy lân cận trong khu công nghiệp với việc sử dụng chung các công trình đảm bảo kĩ thuật xử lí chất thải, chống ô nhiễm môi trường cũng như các công trình hành chính phục vụ cộng động, nhằm mang lại hiệu quả kinh tế, hạn chế vốn đầu tư xây dựng nhà máy và tiết kiệm diện tích đất xây dựng . + Phân chia thời kì xây dựng hợp lí, tạo điều kiện thi công nhanh, sớm đưa nhà máy vào sản xuất, nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng . + Đảm bảo các yêu cầu thẩm mỹ của từng công trình, tổng thể của nhà máy hoà nhập đóng góp cảnh quan xung quanh tạo khung cảnh kiến trúc công nghiệp đô thị. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy: Nguyên tắc phân vùng : + Tuy theo đặc thù sản xuất của nhà máy mà người ta thiết kế và sẽ vận dụng nguyên tắc phân vùng cho hợp lí. Trong thực tiễn thiết kế biện pháp phân chia khu đất thành các vùng theo đặc điểm sử dụng là phổ biến nhất. Biện pháp này chia diện tích nhà máy thành 4 vùng chính. *Vùng trước nhà máy : Nơi bố trí các nhà hành chính quản lí, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào , gara ô tô và xe đạp Đối với các nhà máy có qui mô nhỏ hoặc mức độ hợp khối lớn, vùng trước nhà máy hầu như được giành diện tích cho bãi đỗ xe gắn máy, cổng bảo vệ, bảng tin và cây xanh cảnh quan. Diện tích vùng này tuỳ theo yêu cầu đặc điểm sản xuất, qui mô của các nhà máy, có diện tích từ 4-20% diện tích toàn nhà máy . *Vùng sản xuất : Nơi bố trí các nhà và các công trình nằm trong dây chuyền sản xuất chính của nhà máy, như các xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợTuỳ theo đặc điểm sản xuất và qui mô của nhà máy diện tích vùng này chiếm 22-52% diện tích của nhà máy. Đây là vùng quan trọng nhất của nhà máy nên khi bố trí cần lưu ý một số điểm sau: - Khu đất được ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất cũng như về hướng . - Các nhà sản xuất chính, phụ trợ sản xuất có nhiều công nhân nên bố trí gần nơi phía cổng hoặc gần trục giao thông chính của nhà máy và đặc biệt ưu tiên về hướng. - Các nhà xưởng trong quá trình sản xuất gây ra tác động xấu như tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải ra nhiều hoặc dễ có sự cố nên đặt ở cuối hướng gió và tuân thủ chặt chẽ theo qui cách vệ sinh công nghiệp. *Vùng các công trình phụ: Nơi đặt các nhà công trình cung cấp năng lượng bao gồm các công trình cung cấp điện, hơi.Xử lí nước thải và các công trình bảo quản kĩ thuật khác. Tuỳ theo yêu cầu mức độ của công nghệ mà vùng này có diện tích từ 14-28% tổng diện tích nhà máy. Khi bố trí các công trình trên vùng này người ta thiết kế cần lưu ý một số điểm sau : - Hạn chế tối đa chiều dài của hệ thống cung cấp kĩ thuật bằng cách bối trí hợp lí giữa nơi cung cấp và tiêu thụ năng lượng (khai thác tối đa hệ thống cung cấp ở trên không và ngầm dưới mặt nước). - Tận dụng các khu đất không thuận lợi về hướng hoặc giao thông để bố trí các công trình phụ . - Các công trình có nhiều bụi, khói hoặc chất không thuận lợi đều phải chú ý bố trí cuối hướng gió chủ đạo . * Kho tàng và phục vụ giao thông : Trên đó, bố trí các hệ thống kho tàng bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hóa, sân ga nhà máy Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và qui mô nhà máy vùng này thường chiếm từ 23-37% tổng diện tích nhà máy. Khi bố trí vùng này người thiết kế cần lưu ý một số điểm sau: - 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 máy để dễ dàng cho việc nhập, xuất khẩu hàng của nhà máy. - 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 một phần hệ thống kho tàng nằm ngay trong khu vực sản xuất. Vì vậy người thiết kế có thể bố trí một phần hệ thống kho tàng nằm ngay trong khu vực sản xuất. +Hợp khối các công trình có ưu điểm sau: - ưu điểm: Số lượng các công trình giảm, thuận lợi cho qui hoặch mặt bằng. Tiết kiệm đất xây dựng từ : 10-18% . Rút ngắn mạng lưới giao thôngvận chuyển từ : 20-25% . Giảm giá thành xây dựng từ : 20-25 %. Năng suất lao động tăng từ : 20-25% . - Nhược điểm : Mặt dù có nhiều ưu điểm nhưng trong điều kiện xây dựng ở Việt Nam nếu áp dụng không hợp lí sẽ gặp các nhược điểm sau: Không phù hợp với các công đoạn sản xuất có đặc điểm, tính chất sản xuất khác nhau. Điều kiện thống thoáng chiếu sáng tự nhiên kém. Gặp nhiều khó khăn trong việc thoát nước mái. Trong các điều kiện địa hình, địa chất không thuận lợi sẽ rất tốn kém cho chi phí san nền và gia cố nền móng. Bởi vậy, khi thiết kế cần xem kĩ các điều kiện của giải pháp hợp khối các công trình để lựa chọn các biện pháp thiết kế thích hợp. Bố trí khoảng cách các công trình hợp lí đảm bảo các qui phạm về phòng hơi, cách li theo điều kiện vệ sinh công nghiệp đảm bảo các điều kiện mở rộng nhà máy. Trong quá trình nguyên cứu thiết kế qui hoạch mặt bằng nhà máy cần lưu ý đến yếu tố phát triển mở rộng nhà máy trong tương lai, trong các trường hợp sau: - Nâng cao năng suất của nhà máy . - Mở rộng sản xuất sản phẩm mới . - Thay thế các máy móc thiết bị mới . Trong xây dựng mở rộng nhà máy cần phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Trong quá trình xây dựng mở rộng nhà máy không được ảnh hưởng đến các công trình hiện có . - Không phá vỡ không gian kiến trúc đã có mà phải tăng thêm khả năng thẩm mỹ hoàn chỉnh không gian dự kiến. - Tuyệt đối không ảnh hưởng đến dây chuyền sản xuất đã có. - Dự kiến các vị trí khu đất có thể phát triển để khi mở rộng không ảnh hưởng đến dây chuyền sản xuất và hệ thống giao thông của nhà máy. PHầN IV AN TOàN LAO ĐộNG TRONG NHà MáY An toàn lao động: Những nhận thức về an toàn lao động: Ai là người đầu tiên chịu trách nhiệm về an toàn lao dộng trong phân xưởng? Một vài người cho rằng đó là người sử dụng lao dộng, người lao động nhưng câu trả lời thực tế rằng : đó là tất cả mọi người. Mỗi người phải nhận thức được mối nguy hiểm đối với mình và đối với người khác để thận trọng trong mọi lúc mọi nơi và làm giảm tới mức tối thiểu những tai nạn ở nơi làm việc. Vấn đề đầu tiên cho sự an toàn ở nơi làm việc là những nhận thức về an toàn lao động của tất cả mọi người, từ giám đốc cho đến tất cả những người học việc ít kinh nghiệm để tất cả đội ngũ cán bộ, công nhân phân xưởng, những người lao động, những người bảo vệ. Khi các công việc trở nên an toàn là khi mọi người giữ gìn an toàn cho nhau. Tuy nhiên cũng cần nhận thức rằng phải nhắc nhở nhau thường xuyên sự cần thiết làm việc an toàn để phòng ngừa những nguy hiểm có thể xảy ra trong phân xưởng. Việc này thực sự giúp đỡ cho mọi người và cho toàn bộ phân xưởng. 2. Mục đích: Ngành công nghiệp hoá dầu nói chung, phân xưởng sản xuất nitrobenzen nói riêng rất độc hại và dể cháy nổ. Vì vậy trong quá trình lao động sản xuất có nhiều yếu tố gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và môi trường xung quanh. Để bảo đảm quy trình hoạt động của nhà máy thì vấn đề an toàn lao động, vệ sinh môi trường cần phải được quan tâm, thực hiện tốt các nội quy, quy định đã đề ra. Hằng năm, lãnh đạo nhà máy kết hợp với công đoàn nhà máy để tổ chức học tập, bồi dưỡng, kiểm tra về an toàn lao động cho tất cả các cán bộ, công nhân trong phân xưởng. Công tác bảo đảm an toàn lao động: Công tác giáo dục bổ dưỡng : Công tác bảo hộ lao động này mang tính chất quần chúng do vậy mà công tác này phần lớn được quần chúng thực hiện. Hàng tháng phải thường suyên giáo dục để mọi người thấm nhuần nội qui của nhà máy về công tác bảo hộ lao động, đồng thời thường xuyên phải kiểm tra việc thực hiện các quy định, nội qui về an toàn lao động. Phải có phương án phòng bị để để thời giải quyết các sự cố xảy ra. Có trong chế độ bồi dưỡng cho công nhân làm việc ca đêm và độc hại. Trang bị phòng hộ lao động : Trong nhà máy nhất thiết là trong phân xưởng sản xuất nitrobenzen thì việc cấp phát đầy đủ các thiết bị bảo hộ lao động như : quần áo, giầy, mũ, găng tay, khẩu trang là rất cần thiết. đây là các yếu tố ngăn ngừa các tai nạn lao động và các bệnh nghề nghiệp . Cần phải kiểm tra và nhắc nhở thường xuyên việc thực hiện nội qui của công nhân trong vấn đề này. Các biện pháp kĩ thuật : Muốn an toàn thì trước nhất phải an toàn từ máy móc và các thiết bị phục vụ sản xuất, cụ thể như : Thực hiện nghiêm chỉnh chế độ bảo dưỡng máy móc đúng định kì. Trang bị đầy đủ các công cụ sản xuất đúng tiêu chuẩn kỹ thuật . Các dụng cụ, thiết bị điện phải được che chắn tốt, đúng kĩ thuật, đảm bảo an toàn . Các hệ thống chuyển động như môtơ phải được bao che chắc chắn. Cần kiểm tra nguyên vật liệu trước khi đưa vào sản xuất . Kiểm tra và bảo dưỡng thường xuyên các van, dụng cụ đo và các bộ phận chuyển động . Thường xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên vật liệu và sản phẩm . Tuyệt đối tuân thủ các yêu cầu công nghệ. Sử dụng các hoá chất dễ cháy nổ phải tuyệt đối cẩn thận. 4. Công tác vệ sinh lao động : Cần làm tốt công tác vệ sinh lao động để giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh nghề nghiệp. Trong quá trình sản xuất phải có hệ thống thông gió, chiếu sáng cho phân xướng. Hệ thống thông gió : Trong quá trình sản xuất, máy móc thiết bị vận hành có sản sinh ra nhiệt, phát sinh ra nhiệt cũng như các hơi khí độc hại do những nguyên nhân nào đó. Vì vậy, nhất thiết phải có các biện pháp thích hợp thông gió, hút gió cho từng công đoạn sản xuất . Cần lợi dụng tối đa được các quá trình thông gió một cách tự nhiên (chú ý hướng gió chính trong năm). Hệ thống chiêú sáng : Cần bảo đảm yếu tố chiếu sáng tự nhiên và nhân tạo để tạo điều kiện thuận lợi nhất cho công nhân làm việc. Có được điều kiện làm việc thoải mái thì mới phát huy được hết khả năng của cán bộ và nhân công, đồng thời lại giảm thiểu được nguy cơ phát sinh bệnh nghề nghiệp. Hệ thống vệ sinh cá nhân : Phân xưởng cần có khu vực vệ sinh ở mỗi tầng và có phòng thay quần áo, tắm rửa vệ sinh cá nhân đảm bảo sức khoẻ cho công nhân khi làm việc. Tiêu hao nước sạch sinh hoạt tính trung bình cho mỗi công nhân là 8 m3/ tháng. PHầN V : TíNH TOáN KINH Tế Mục đích và nhiệm vụ của tính toán kinh tế: Khi bắt đầu xây dựng một nhà máy, xí nghiệp hay bất kỳ một doanh nghiệp, công ty nào thì lợi ích kinh tế của nó được đặt lên hàng đầu, vì vậy việc tính toán đến lợi ích kinh tế là rất cần thiết và quan trọng, nó liên quan trực tiếp tới tính khả thị của dự án. Tính toán kinh tế giúp ta thấy được tổng quát giá trị của một dự án, từ đó xét được ưu, nhược điểm cũng như cơ cấu hoạt động của dự án, nó tác động đến sự điều chỉnh mức cân bằng của các thành phần lập nên dự án sao cho hợp lí như: Tổ chức kế hoạch sản xuất, tổ chức quản lí, vốn đầu tư, giá thành của nguyên vật liệu và sản phẩm. Điều quan trọng nhất của việc tính toán kinh tế là xác định hiệu quả kinh tế của dự án và quyết định xem dự án đó có khả năng thi công hay không, có đầu tư xây dựng hay không. Một nhà quản lí cần hiểu rõ tính toán kinh tế và phải thâu tóm toàn bộ xí nghiệp của mình, đồng thời phải cộng tác với các nhà kinh tế khác để thực hiện dự án của mình sao cho đạt hiệu quả cao nhất . Nội dung tính toán kinh tế : Việc xác định hiệu quả kinh tế một cách chính xác rất khó khăn nên ở bản đồ án này em chỉ đưa ra phương pháp tính toán chỉ đơn thuần dựa vào việc thu chi đơn giản trong nhà máy. Về năng lượng : W = ∑n.P.t.330/1000(kw/h) Trong đó : n: Số bóng đèn P : Công suất bóng (w) t : Thời gian sử dụng trong một ngày (h) T : Thời gian sử dụng trong 1 năm (h) W : Điện năng tiêu thụ trong 1 năm (kw/h) Bảng14 : Thống kê nhu cầu về điện thắp sáng STT Địa điểm Số bóng đèn t T W 40W 100W 200W 1 Nhà sản xuất chính 20 50 20 16 5280 51744 2 Nhà sản xuất phụ 20 20 20 16 5280 31680 3 Nhà bảo vệ 10 4 0 16 5280 4224 4 Khu xử lí nước thải 0 10 5 12 4230 8640 5 Khu xử lí khí thải 0 10 5 12 4230 8640 6 Nhà để xe đạp- nhà máy 0 10 5 12 4320 8640 7 Gara ô tô tải trọng lớn 0 10 5 12 4320 8640 8 Gara ô tô tải trọng nhỏ 0 10 5 12 4320 8640 9 Kho chứa sản phẩm 0 10 10 16 5280 15840 10 Kho chứa nguyên liệu 0 10 10 16 5280 15840 11 Văn phòng 150 20 0 12 4320 34560 12 Khu vệ sinh công cộng 100 10 0 16 5280 31680 13 Nhà ăn+hội trường 100 10 0 12 4320 21600 14 Nhà sửa chữa cơ khí 0 20 10 16 5280 21120 15 Trạm bơm 0 5 5 16 5280 7920 16 Trạm điện 0 5 5 16 5280 7920 17 Đèn cao áp chiếu sáng ban đêm công suất 1500kw, bố trí 15 cái 12 4320 97200 Tổng 400 214 105 384528 Bảng15 : Thống kê nhu cầu điện năng trong công nghệ và sinh hoạt STT Tên thiết bị N P t T W 1 Máy bơm nước 5 3000 24 7920 118800 Máy bơm hoá chất 10 5000 24 7920 396000 2 Quạt công nghiệp 30 1000 24 7920 237600 Quạt sinh hoạt 100 200 12 2880 57600 3 Máy điều hoà nhiệt độ 20 1000 12 4320 86400 4 Máy nén 2 10000 24 7920 158400 5 Máy khuấy 2 10000 24 7920 158400 Tổng 1213200 Tổng điện tiêu thụ là : 1213200 + 384528 = 1597728 (W) Vậy chi phí về năng lượng là: 1597728 x 1200 = 1917,273 (triệu đồng ) Chi phí về năng lượng trên 1 tấn sản phẩm là: 1917,273 x 49000 = 0,039128(triệu đồng) Lương tháng của công nhân, cán bộ: Bảng16 : Lương tháng của công nhân, cán bộ STT Chức vụ Ca trực Số người Lươngtháng (triệu đồng) Tổng (triệu đồng) 1 Giám đốc 1 1 3 3 2 Phó giám đốc 1 2 2,8 5,6 3 Quản đốc 3 6 2,7 16,2 4 Cán bộ kĩ thuật 3 6 2,6 15,6 5 Thư kí 1 1 2,5 2,5 6 Kế toán 1 2 2,4 4,8 7 Hành chính 1 2 2,4 4,8 8 Công đoàn 1 2 2,4 4,8 9 Bảo vệ 3 12 2 24 10 Lao công 1 2 2 4 11 Nhà ăn 3 5 2 10 12 Công nhân sản xuất 3 45 2 90 101 185,3 Lương ca đêm = tổng lương của bộ phận làm việc 3 ca / 3 = 51,933 (triệu đồng) Lương bồi dưỡng ca đêm = lương ca đêm . 10% = 5,193(triệu đồng) Lương độc hại = lương chính . 10% = 185,3 x 0,1 = 18,530 (triệu đồng) Tổng số tiền phải trả cho cán bộ, công nhân viên trong 1 năm: 12 x (185,3+18,53+5,193) = 2508,276 (triệu đồng) Chi phí bảo hiểm xã hội cho cán bộ công nhân viên tính trung bình là 20% tổng số lương chính: 12 x 185,3 x 20% = 444,720 (triệu đồng) Chi phí cho bảo hiểm y tế chiếm 3% lương chính: 12 x 185,3 x 3% = 66,708 (triệu đồng) Chi phí lương, bảo hiểm trên 1 tấn sản phẩm là : (2508,276 + 444,720 + 66,708)/ 49000 = 0,0616(triệu đồng) Chi phí về năng lượng: Lượng nguyên liệu cần dùng trong 1 h bao gồm : Lượng benzen kĩ thuật : 4153,467 (kg/h) Lượng hỗn hợp melanzơ : 3735,942 (kg/h) Lượng axit sunfuric 96 % : 6109,822 (kg/h) Lượng Na2CO3 6% : 12970,695 (kg/h) Lượng nước : 428,076 (kg/h) Tên nguyên liệu Lượng tiêu hao trong 1 giờ (kg/h) Lượng tiêu hao trong 1 năm (kg) Đơn giá (đồng) Thành tiền (triệu đồng) Hỗn hợp melanzơ 3735,942 30,037.106 7000 210258,816 H2SO4 96% 6109,822 49,123. 106 4000 196491,875 Benzen kĩ thuật 4153,467 33,394. 106 10000 333938,747 Na2CO360% 12970,695 104,284. 106 1500 156426,582 Nước 428,076 34,417. 106 800 2753,385 Tổng 27398,002 899869,405 Bảng17: Kê khai chi phí nguyên liệu cho nhà máy : Chi phí về nguyên liệu trên 1 tấn sản phẩm là: 899869,405 / 49000 = 18,364682 (triệu đồng) Vốn đầu tư xây dựng nhà xưởng, máy móc: Bảng18 : Thống kê chi phí đầu tư thiết bị, máy móc STT Thiết bị Số lượng đơn giá(triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) 1 Thiết bị nitro hóa 1 100 100 2 Thiết bị nitro hóa hoàn toàn 1 80 80 3 Thiết bị làm lạnh 1 50 50 4 Thiết bị lắng 1 50 50 5 Thiết bị rửa bằng kiềm 1 50 50 6 Thiết bị rửa bằng nước 1 40 40 7 Máy bơm nước 5 10 50 Máy bơm hóa chất 10 20 200 8 Quạt thông gió công nghiệp 30 1,5 45 Quạt sinh hoạt 100 0,5 50 9 Điều hòa nhiệt độ 20 5 100 10 Đèn huỳnh quang 40w 400 0,05 20 Đèn điện 100w 219 0,01 2,2 Đèn cao áp 1500w 15 0,2 3 11 Máy nén 2 30 60 12 Máy khuấy 2 30 60 13 Thùng chứa 12 5 60 14 Bể chứa ngầm 2 10 20 15 Xe cẩu- nâng chuyển 2 100 200 16 Thiết bị, máy móc nhà sửa 1 100 100 17 Thiết bị, máy móc cho phòng 1 100 100 18 Máy tính cho phòng 10 10 100 19 Các thiết bị đo lường 1 40 40 Tổng 1622,4 Chi phí vận chuyển, lắp dặt máy móc thiết bị chiếm 20% : 16224 x 20% = 324,48 (triệu đồng) Để tính chi phí xây dựng nhà máy ta lấy trung bình cho mỗi 1 m2 xây dựng có giá trị là: 1,5 triệu đồng . Vậy toàn nhà máy cần số vốn để xây dựng là: 5964x 1,5 = 8946 (triệu đồng) Chi phí khảo sát địa chất, thiết kế nhà máy chiếm 5%: 8946x 0,05 = 447,3 (triệu đồng) Đường giao thông trong nhà máy là đường bê tông trong lắp ghép theo từng khối với kích thước từng tấm 4x4x0,4 m đặt hàng với giá 5 triệu đồng / tấm. Chi phí làm đường là : Đường chính rộng 8 m có tổng chiều dài là 450 m với kinh phí : (450/3,5) x 2 x5 = 1285,71 (triệu đồng) Đường phụ rộng 4 m có tổng chiều dài là 120 m với kinh phí : (120/3,5) x 5 = 171,43 (triệu đồng) Tổng diện tích sân bê tông khoảng 2500m2. Khoảng 0,5 (triệu đồng / 1 m2) 2500 x 0,5 = 1250 (triệu đồng ) Như vậy tổng số vốn cố định để xây dựng nhà máy và thiết bị, máy móc là : 1622,4 + 324,48 + 8946 + 447,3+ 1285,71 + 171,43 + 1250 = 14047,320 (triệu đồng) Chi phí vốn cố định trên 1 tấn sản phẩm là : 14047,320 / 49000 = 0,28668 (triệu đồng) Khấu hao tài sản : Thời gian khấu hao nhà xưởng là 20 năm : (447,3 + 8946) / 20 = 469,665 (triệu đồng/1 năm) Thời gian khấu hao thiết bị là 10 năm : (1622,4 + 324,48)/ 10 = 198,69 (triệu đồng) Khấu hao sửa chữa, bảo hành thiết bị, nhà xưởng, máy móc tính bằng 50% tổng khấu hao nhà xưởng và thiết bị : (469,665 + 198,69) x 50 % = 334,1775 (triệu đồng/ 1 năm) Khấu hao sửa chữa đường xá là 10 năm : (1285,71 + 171,43 + 1250) / 10 = 270,714 (triệu đồng/ 1 năm) Tổng giá trị khấu hao là : 469,665 + 198,69 + 334,177 + 270,714 = 1273,246 (triệu đồng/ 1năm) Mức khấu hao trên 1 tấn sản phẩm: 1273,246 / 49000 = 0,025900(triệu đồng) Các chi phí khác : Chi phí quản lí trên 1 tấn sản phẩm tính bằng : 1000 nghìn đồng. Chi phí bán hàng trên 1 tấn sản phẩm coi là : 500 nghìn đồng. Chi phí khác tính trên 1 tấn sản phẩm coi bằng : 500 nghìn đồng Bảng 19 : Chi phí cho 1 tấn sản phẩm trên 1 năm STT Tên chi phí Chi phí (nghìn đồng) 1 Vốn cố định 286.680 2 Vốn lưu động Lương, bảo hiểm cán bộ, công nhân Chi phí cho nguyên liệu Chi phí cho năng lượng Chi phí khấu hao tài sản Chi phí quản lí Chi phí bán hàng Chi phí khác Tổng 61.626 18364,682 39,128 25,900 1000 500 500 20491,336 Tổng 20778,016 Giá thành sản phẩm 20,778016 (triệu đồng/tấn) Giá bán sản phẩm : 28 (triệu đồng / tấn) Doanh thu trong 1 năm là 28 x 49000 = 1372000 (triệu đồng) Thuế doanh thu trong 1 năm là : 1372000 x 10% = 137200(triệu đồng) Lợi nhuận trong 1 năm là : 1372000- (137200 + 20,778016 x 49000) = 216677,216 (triệu đồng) Bảng 20 : Chi phí trong 1 năm sản xuất STT Tên chi phí Chi phí (triệu đồng) 1 Vốn cố định 14047,320 2 Vốn lưu động lương, bảo hiểm cán bộ, công nhân chi phí cho nguyên liệu chi phí cho năng lương chi phí khấu hao tài sản chi phí quản lí chi phí bán hàng chi phí khác Tổng 3019,704 899869,405 1917,273 1273,246 49000 24500 24500 1004079,628 Tổng 1018126,948 Doanh lợi vốn đầu tư: L / Vđt = 216677,216 / 1018126,948 = 0,213 Thời gian hoàn vốn = Vđt / (Khấu hao + L) = 1018126,948/ (1273,246 + 216677,216) = 4,6 (năm) Như vậy thời gian hoàn vốn là 4,6 (năm) Phần VI : Tự động hoá trong phân xưởng Mục đích và ý nghĩa. Tự động điều chỉnh là quá trình ứng dụng các dụng cụ, thiết bị và các máy móc tự động điều khiển vào công nghệ. Những phương tiện kỹ thuật này cho phép thực hiện những công nghệ theo một chương trình tiêu chuẩn đã được tạo dựng phù hợp với công nghệ. Đảm bảo cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hoá sản xuất không chỉ làm đơn giản các thao tác sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao động và cho phép giảm số lượng công nhân mà còn có biện pháp hữu hiệu trong an toàn lao động. Để đảm bảo yêu cầu trên thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các biện pháp tự động hoá trong sản xuất không chỉ là cần thiết mà còn có tính bắt buộc đối với công nghệ này. Trong hoạt động chỉ cần một thiết bị hoạt động không ổn định thì chế độ công nghệ của cả dây chuyền bị phá vỡ. Trong nhiều trường hợp phải ngừng hoạt động của cả dây chuyền để sửa chữa dù chỉ một thiết bị. Như vậy từ đây cho thấy đo lường tự động và tự động hoá trong dây chuyền sản xuất là một vấn đề hết sức quan trọng, nó không chỉ tăng năng suất công nghệ, công suất thiết bị mà còn là cơ sở để vận hành công nghệ tối ưu nhất tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm đồng thời giảm đáng kể chi phí khác, đảm bảo an toàn trong lao động sản xuất. Nhờ có tự động hoá mà những nơi có thể xảy ra hiện tượng cháy nổ hay rò rỉ hơi, sản phẩm độc hại ra ngoài được điều khiển tự động, tự động kiểm tra, tránh được việc sử dụng công nhân. Tự động hoá đảm bảo các thao tác điều khiển các thiết bị công nghệ một cách chính xác, tránh được sự cố xảy ra trong thao tác điều khiển, tự động báo động khi có sự cố xảy ra. t0 Các ký hiệu dùng trong tự động hoá. Dụng cụ đo nhiệt độ Dụng cụ đo áp suất Dụng cụ đo lưu lượng TI Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển TT Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa tại trung tâm điều khiển Pcz Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh ( van an toàn ) LR Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển PI Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển Cơ cấu điều chỉnh Cơ cấu chấp hành Tự động mở khi mất tín hiệu Tự động đóng khi mất tín hiệu Giữ nguyên Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh và bộ điều chỉnh. Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuyếch đại. Bộ cảm biến dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá trị cho trước và biến đổi thành tín hiệu. Bộ khuyếch đại làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu của bộ cảm biến đến giá trị có thể điều chỉnh cơ quan điều khiển, cơ quan này tác động lên đối tượng nhằm xoá đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. Các dạng tự động hoá. Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ. Tự động kiểm tra các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ... ) kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không, nếu có thì cảnh báo chỉ thị, ghi các giá trị thay đổi đó.  Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như sau: ET CB BĐK N C CT G PL 1 2 3 4 5 5.1 5.2 5.3 5.4 1.Đối tượng điều chỉnh 2.Cảm biến đối tượng 3.Bộ khuyếch đại 4.Nguồn cung cấp năng lượng 5.Cơ cấu chấp hành 5.1. Cảnh báo 5.2. Chỉ thị bằng kim loại hoặc số 5.3. Ghi lại sự thay đổi 5.4. Phân loại ĐT CB SS BD N 1 2 3 4 5 Dạng tự động điều khiển. Sơ đồ cấu trúc: 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Nguồn cung cấp năng lượng ĐT CB SS BD N BK CCCH 1 2 3 4 5 6 7 5. Bộ đọc cho phép ta đặt tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức các tác động có định hướng điều khiển tự động. Dạng tự động điều chỉnh. Sơ đồ cấu trúc: 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Nguồn cung cấp năng lượng 5. Bộ đọc 6. Bộ so sánh 7. Cơ cấu chấp hành Đại lượng ra Đại lượng đặt N X Y Phản hồi XCB X XĐC Tất cả các dạng tự động điều khiển thường sử dụng nhiều nhất là kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi ( mạch điều khiển khép kín ). Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trên sự khác nhau giữa các giá trị đo được của biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn. Sơ đồ mô tả như sau: Sơ đồ mạch điều khiển phản hồi: Y : Đại lượng đặt X: Đại lượng ra N : Tác nhân nhiễu O : Đối tượng điều chỉnh XPH :Tín hiệu phản hồi CB : Cảm biến DT : Phần tử đặt trị DC : Phần tử điều chỉnh XCB : Giá trị cảm biến XĐT : Giá trị đặt trị X(trị số) = XĐT - XCB SS: Phần tử so sánh Phần tử cảm biến: là phần tử làm nhiệm vụ thu nhận tín hiệu điều khiển X và điều chỉnh nó sang một dạng thông số khác cho phù hợp với thiết bị điều chỉnh. Phần tử đặt trị là bộ phận ấn định các thông số cần duy trì hoặc giá trị phạm vi các thông số cần duy trì (XĐT). Khi thông số vận hành lệch ra khỏi giá trị đó thì thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại các thông số cho phù hợp, thường trên bộ đặt trị có thiết kế các vít hoặc công tắc để người điều chỉnh dễ dàng thay đổi các giá trị (đặt các thông số điều chỉnh ) cho phù hợp khi vận hành. Phần tử so sánh: là cơ cấu tiếp nhận giá trị của của phần tử định trị quy định (XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận được từ cảm biến XCB, xác định sai lệch của hai thông số X = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cơ cấu điều chỉnh. Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến các tín hiệu đã nhận về sai lệch X để gây ra tác động điều chỉnh trực tiếp. Giá trị điều chỉnh được thay đổi liên tục tương ứng với sự thay đổi liên tục của cơ cấu điều chỉnh. Cấu tạo của một số thiết bị tự động. Bộ cảm biến áp suất: ΔZ ΔZ Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp, pittông, ống cong đàn hồi...việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh và độ chính xác theo yêu cầu. Cảm ứng kiểu hộp Bộ cảm ứng áp suất kiểu màng Bộ cảm ứng nhiệt độ. Hoạt động của bộ cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở. ΔZ ΔZ Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp ΔZ Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở lưỡng kim giãn nở Bộ cảm biến lưu lượng. Bộ cảm biến lưu lượng được xây dựng trên sự phụ thuộc vào biểu thức sau đây: Q = f . V F: diện tích của đường ống dẫn V : tốc độ của chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli : Với S : tỉ trọng của chất lỏng ΔP : độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỉ trọng không đổi thì lưu lượng thể tích phụ thuộc vào hai thông số là tiết diện f và độ chênh lệch áp suất ΔP Ta có hai cách đo lưu lượng: +)Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng bằng độ chênh lệch áp suất trước và sau thiết bị có ống hẹp . +)Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện của ống dẫn xác định được lưu lượng của dòng chảy. Kết luận Sau một thời gian nghiên cứu và tham khao tài liệu với sự hướng dẫn tận tình của thầy hoàng xuân tiến , em đẫ hoàn thành đồ án tốt nhgiệp với đề tài được giao là : Thiết kế phân xưởng sản xuất nitrobenzen với năng suất 49.000tấn/năm. Với các yêu cầu đặt ra về năng suất và hiệu suất của các giai đoạn trong quá trình sản xuất, xin chọn dây chuyền sản xuất hoạt động liên tục có tuần hoàn benzen, axit đã dùng và trích li để thu hồi hết lượng sản phẩm còn lẫn trong dung dịch axit đã dùng trước khi tuần hoàn trở lại. Thiết bị nitro hóa là thiết bị hình trụ ( có khuấy và được làm mát bằng nước đi trong ống xoắn) mắc song song với nhau. Quá trình nitro hóa được hoàn thiện trong thiết bị số 2 để giảm thời gian lưu của hỗn hợp phản ứng, làm lạnh tốt hơn. Với dây chuyền sản xuất hoạt động như vậy ta có thể tự động hóa được nhiều khâu, quá trình sản xuất là liên tục, tận dụng được nguyên liệu tuần hoàn nên có hiệu quả kinh tế cao . Do khả năng của em còn nhiều hạn chế nên trong thời gian 3 tháng, với yêu cầu đề ra, em nghiên cứu chưa kĩ lưỡng nên kết quả đạt được còn nhiều hạn chế. Em kính mong thầy lượng thứ và giúp đỡ em hiểu sâu hơn về đề tài này . Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn ts. Hoàng xuân tiến đã tận tình giúp đỡ và cho em những lời khuyên bổ ích trong quá trình hoàn thành đồ án này. Hà Nội , tháng 6 năm 2006 Sinh Viên : Nguyên Thị Mỹ Trinh Tài LIỆU THAM KHẢO 1. Ullmanns encyclopedia of industrial chemistry . VCH verlasgesell shaftmBh, vol.17, FRG 1990. 2. Hóa học vô cơ; PGS . TS . Lê Mậu Quyền ; Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội 2000. 3. Hoá học hữu cơ ; PGS . TS . Nguyễn Hữu Đĩnh; PGS . TS . Đỗ Đình Răng; Nhà xuất bản giáo dục; tập 1. 4. Hóa hữu cơ; PGS . TS . Nguyễn Minh Châu; Trường đại học Qui Nhơn; năm 1995. 5 . Cơ sơ hóa học hữu cơ; PGS . TS . Thái Doãn Tĩnh; Nhà xuất bản khao học và kĩ thuật; tập 1. 6. Công nghệ axit sunfuric; Đỗ Bình Trường đại học bách khoa HN khoa công nghệ hóa học; Nhà xuất bản klhoa học và kĩ thuật . 7. Các quá trình cơ bản tổng hợp hữu cơ; Trường đại học bách khoa HN khoa công nghệ hóa học; bộ môn công nghệ hữu cơ - hóa dầu; nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật. 9. Tổng hợp các chất trung gian; Vũ Thế Trí; Trường đại học Bách Khoa Hà Nội; 1996. 10. US . Patent; Sheet 1 of 2 4,772,757; Sep . 20 . 1988. 11. US. Patent; Patent number 5,324,872; Jun 28,1994. 12. US. Patent; Patent number 4,104,145; Aug 1,1978. 13. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, Tập 2; PTS. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản. 14. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, Tập 1; PTS. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản. 15. Thiết bị phản ứng tổng hợp các chất hữu cơ; Trần Công Khanh; Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, 1986. 16. Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp; PGS.TS. Ngô Bình; Trường đại học Bách Khoa HN, Bộ môn xây dựng công nghiệp, Hà Nội năm 1997. 17. Kỹ thuật an toàn và môi trường; GS.TS. Trần Văn Địch, GVC.KS.Đinh Đắc Hiến; Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ thuật, Hà Nội năm 2005. 18. Tính toán các quá trình công nghệ hoá chất và thực phẩm; Nguyễn Bin; Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội năm 1998. 19. Kinh tế công nghiệp hoá chất; Đại học Bách Khoa Hà Nội năm 1971. 20. Bài giảng an toàn lao động vệ sinh môi trường; Khuất Minh Tuấn. 21. Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp phần kinh tế; Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 1973. 22. Cơ sơ các quá trình và thiết bị công nghệ hóa, tập 1; PSG.PTS Đỗ Văn Đài; PGS.TS Nguyễn Bin; PTS Phạm Xuân Toản; PGS.PTS Đỗ Ngọc Cử; Bộ môn quá trình thiết bị công nghệ hóa và thực phẩm Trường Đại Học Bách Khoa HN; Nhà xuất bản Trường Đại Học Bách Khoa HN; năm 1999. 23. Cơ sơ các quá trình và thiết bị công nghệ hóa, tập 2; PSG.PTS Đỗ Văn Đài; PGS.TS Nguyễn Bin; PTS Phạm Xuân Toản; PGS.PTS Đỗ Ngọc Cử; Đinh Văn Huỳnh; Nhà xuất bản Trường Đại Học Bách Khoa HN; năm2000.