Đồ án Xây dựng nhà máy sản xuất nhựa Ankyt

/Kg ntử.độ) C 11700 H 18000 O 25100 Từ đó ta có Nguyên liệu Nhiệt dung riêng (KJ/Kg.độ) Ci. xi % Khối lượng Oleic 3,0950 0,65 0,21 Lioleic 3,035 1 0,33 Linolenoic 2,8806 0,03 0,01 Oleostearic 2,8806 0,14 0,05 Stearic 3,1776 0,16 0,05 AP 1,6277 0,36 0,22 Pentaeritrit 2,7566 0,36 0,13 Tổng 2,7 1 Vậy nhiệt dung riêng của hỗn hợp là C = 2,7 KJ/Kg.độ Có Q1tt: là lượng nhiệt tieu tốn trong qúa trình, lấy bằng 5 % nhiệt lượng cung cấp, KJ Vậy lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình này là. Q1 = 1,05 . 1236 . 2,7 . (260 – 30 ) = 805933,8 KJ 2.3.2 Giai đoạn 2 Là quá trình monoglyxerit nên trong quá trình này cần lượng nhiệt để duy trì nhiệt độ của phản ứng là 260 0C trong thời gian là 45 phút. Trong quá trình này PbO có tác dụng thúc đẩy quá trình chuyển hoá monoglyxerit, khối lượng của PbO coi như là không đáng kể nên ta có thể bỏ qua. Nhiệt trong quá trình này bao gồm: + Hiệu ứng nhiệt của quá trình tạo monoglyxerit, DH2 + Nhiệt tổn thất Q2tt Giai đoạn này phản ứng là phản ứng thu nhiệt, ta có phản ứng monoglyxerit D H2 = 15 Kcal/mol. Có số mol của dầu theo bảng 3 ở phần trước ta có. nd = = 1087 (mol) Theo phương trình phản ứng thì cứ 1 mol dầu tạo 3 mol monoglyxerit, nên số mol monoglyxerit : 1087. 3 = 3261 (mol ) Vậy hiệu ứng nhiệt của phản ứng DH2 = 15. 3261 = 48915 (Kcal ) Q2tt chọn = 5 %. DH2 ta có tổng nhiệt trong giai đoạn này là. Q2 = 1,05. 48915 = 51360,75 (Kcal ) = 214688 (KJ) 2.3.3 Giai đoạn 3 Giai đoạn này cần hạ nhiệt độ của phản ứng từ 260 0C xuống để chuẩn bị cho phản tạo monoeste. Vậy nhiệt lượng cần thiết lấy đi trong quá trình này là. Q3 = G3. C3 . ( t3 – t2 ) Ta có G3 = G1 ; C3 = C1 Vậy Q3 = 1236. 2,7. ( 170 – 260 ) = -300348 (KJ) 2.3.4 Giai đoạn 4 Duy trì nhiệt độ ở 170 0C trong 2 giờ để thực hiện phản ứng tạo monoeste giữa anhydrit phtalic với monoglyxerit. Tổng nhiệt cần cung cấp trong quá trình này bao gồm. Q4/ : là lượng nhiệt cần để nâng anhydric phtalic từ 30 0C tới 170 0C.. D H4 : là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo mono este Q4tt: là nhiệt lượng tiêu tốn trong quá trình phản ứng. Lấy nhiệt tổn thất 5% nhiệt lượng của Q4/, DH4 Q4 : là nhiệt lượng của quá trình. Q4 = Q4/ + DH4 + Q4tt Có hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo mono este DH4 = 10 Kcal/ mol Có số mol của anhydric tham gia phản ứng trong một mẻ là nAP = 1811 Vậy DH4 = 1811. 10 = 18110 ( Kcal ) = 18110 . 4,18 = 75699,8 (KJ) Mặt khác nhiệt cần thiết để nâng AP từ nhiệt độ 30 0C lên 170 0C là Q4/ = CAP.GAP . ( t3 – 30) Trong đó CAP : là nhiệt dung riêng của anhydric phtalic là CAP = 0,971 (KJ/Kg.độ ) GAP: là lượng anhydric phtalic tham gia phản ứng. Có GAP = 268, 2 Kg Vậy Q4/ = 0,971. 268,2.(170-30 ) = 36459,108 (KJ ) Vậy lượng nhiệt cần cung cấp. Q4 = 1,05. ( DH4 + Q4/ ) = 1,05. (75699,8 + 36459,108 ) = 117766,9 (KJ ) 2.3.5: Giai đoạn 5 Trong giai đoạn này cần tăng nhiệt độ từ 170 0C lên tới 240 0C để chuẩn bị thực hiện phản ứng đa tụ tạo nhựa. Nhiệt lượng trong giai đoạn này: Q5 = G5. C5 . ( t5 - t3 ) + Q5tt Trong đó Q5tt: là nhiệt lượng tổn thất trong giai đoạn này, lấy bằng 5% nhiệt lượng cung cấp. Hay Q5tt = 0,05. G5. C5 . ( t5 - t3 ) Có trong giai đoạn này lượng hỗn hợp phản ứng là: G5 = 1236 + 268,3 = 1504,2 (Kg) C5: là nhiệt dung riêng của hỗn hợp. C5 = C3 X3 + CAP . XAP Thành phần của anhydrit phtalic theo khối lượng ta có. XAP = = = 0,2 X3 = 1 – 0,2 = 0,8 Ta có C AP = 0,971 ( KJ/Kg.độ) C5 = 2,7. 0,8 + 0,2 . 0,971 = 2,35 (KJ/Kg.độ ) Vậy Q5 = 1,05 . 1504,2 . 2,35 . ( 240 – 70 ) = 260277,3 (KJ) 2.3.6 Giai đoạn 6. Duy trì nhiệt độ phản ứng trong 6 giờ để phản ứng đa tụ sâu, đến khi nhựa đạt chỉ số axit nhỏ hơn 10. Giai đoạn này nước sinh ra, để có thể tăng hiệu xuất của phản ứng, ta phải loại nước bằng cách tạo hỗn hợp đẳng phí xylen nước, dùng xylen lôi cuốn nước khỏi phản ứng ở nhiệt độ 94,5 0C. Nhiệt cung cấp cho quá trình này bao gồm. - Hiệu ứng nhiệt của phản ứng DH6 . - Nhiệt lượng cần thiết để đưa xylen từ 30 0C lên nhiệt độ 94,5 0C là Q6/ Nhiệt lượng cần hoá hơi hỗn hợp đẳng phí là Q6//. Nhiệt lượng tổn thất trong giai đoạn này Q6tt, được lấy bằng 5% lượng nhiệt cần cung cấp cho các quá trình trong giai đoạn. Hay Q6tt = 0,05. (DH6 + Q6/ + Q6//) + Theo phương trình phản ứng thì số mol nước tạo ra bằng số mol AP phản ứng. nH2O = n AP = 1811 ( mol ) Khối lượng nước tạo ra là = 32,598 (Kg) Xylen cho voà tạo hỗn hợp đẳng phí với nước với tỷ lệ gồm 60 % là nước và 40 % là xylen. Vậy khối lượng xylen cho vào là. Gxl = = 49,34 Kg Hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo nước có DH = 10 ( Kcal/ mol ) Vậy hiệu ứng nhiệt của phản ứng với 1811 mol là: DH 6 = 18110 (Kcal ) = 18110. 4,18 = 75699,8 (KJ) + Nhiệt lượng cần thiết để đưa xylen từ 30 0C lên 94,5 0C là Q6/ = Gxl . Cxl . ( 94,5 - 30 ) (KJ). Ta có lượng xylen là : Gxl = 49,34 Kg Ta có nhiệt dung của xylen Cxl = 83 (KJ/Kg.độ) Vậy Q6/ = 49,34. 83 . ( 94,5 – 30 ) = 264141,69 (KJ). + Tính nhiệt hoá hơi của hỗn hợp đẳng phí (Q6// ) Ta có ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp đẳng phí. Có rhh = xxl. rxl + xn . rn Ta có xxl = 0,6 KJ/ Kg xn = 0,4 KJ/Kg Ta có ẩn nhiệt hoá hơi của cấu tử nguyên chất là rn = 2273 (KJ/Kg ) rxl = 83 ( KJ/Kg) Vậy rhh = 959 (KJ/Kg) Ta có Q6// = G6 . rhh Với G6 là lượng nước và lượng xylen. Ta có G6 = 32,598 + 49,34 = 82 Kg Vậy Q6// = 82 . 959 = 79638 KJ Vậy Q6 = 1,05. ( 75699,8 + 264141,69 + 79638 ) = 439403,46 KJ 2.3.7 Giai đoạn 7. Sau khi đạt chỉ số axit theo yêu cầu, cần hạ nhiệt độ xuống 150 0C và tháo xuống thiết bị pha loãng. Mục đích là làm hoà tan nhựa trong dung môi để giảm độ nhớt của nhựa để có thể dễ dàng vận chuyển nhựa bằng bơm đến các thùng chứa để lọc. Nhiệt lượng cần lấy đi trong quá trình này là. Q7 = G7 . C7 . ( 150 – 240 ) Có C7 = C5 = 2,35 ( KJ/Kg.độ ) G7 = G5 - Gn = 1504,2 – 32,598 = 1471,6 ( KJ ) Vậy Q7 = 1471,6. 2,35 . ( 150 – 240 ) = - 311243,823 (KJ) 2.3.8. Tính lượng nhiệt cần cung cấp, cần lấy đi trong 1 mẻ sản xuất. + Tổng lượng nhiệt cần lấy đi trong một mẻ QL 4 QL = Q3 + Q7 QL = - 300348 - 311243,823 = - 611591,823 KJ + Tổng lượng nhiệt cần cung cấp trong một mẻ sản xuất QC QC = Q1 + Q2 + Q4 + Q5 + Q6 = 805933,8 + 214688 + 117766,9 + 260277,3 + 439403,46 = 1838069,46 ( KJ ) 2.3.9 Tính lượng nhiệt cho một năm. Do mỗi ngày ta sản xuất 1 mẻ mà trong một năm sản xuất 300 ngày Hay có 300 mẻ được sản xuất trong một năm. Vậy lượng nhiệt cần cung cấp và cần lấy đi. QL = - 611591,823. 300 = - 183477546,9 ( KJ ) QC = 1838069,46 . 300 = 551420838 ( KJ ) 2.4 Tính toán thiết bị phụ 2.4.1 Tính các thùng chứa. 2.4.1.1 Thùng chứa dầu thảo mộc Dầu thảo mộc là este của glixerin và axit béo, nó không ăn mòn nên ta có thể dùng thép CT3 làm vật liệu làm thùng. Thép CT3 có giới hạn bền kéo bền chảy. sK = 380 N/m2 sC = 240 N/m2 Thùng chứa được chế tạo bằng cách hàn điện, hàn dọc thân, thiết bị thuộc loại I nhóm I nên có hệ số hiệu chỉnh h = 0,9 . Ta chọn thùng chứa loại 2 m3 làm việc tại 1 at Có kích thước của thùng. l L d1 Dt = 1000 mm L = 2500 mm l = 2000 mm d1 = 100 mm d2 = 300 mm + Có hệ số an toàn nk = 2,6 nc = 1,5 Giới hạn bền kéo và bền chảy cho phép là: [ sK ] = . h [ sC ] = . h Vậy [ sK ] = = 131,54.106 N/m2 ( CT XIII.1 – 15) [ sC ] = = 144.106 ( N/m2 ) Chiều dày của thùng chứa: S= + C ( CT XIII.8 – 15 ) Trong đó: C: Hệ bổ xung C = C1 + C 2 + C3 C1 : là hệ số bổ sung do ăn mòn C1 = 1 mm C2 : là hệ số bổ sung do hao mòn C2 = 0 C3 : là hệ số bổ sung do dung sai chiều dầy C3 = 0,12 mm Vậy C = 1,12 mm Dt : là đường kính thùng chứa. P = Pmt + P1 P1 : là áp suất thuỷ lực của cột chất lỏng Có P1 = r . g . H r : là khối lượng riêng của nhựa, có r = 1280 Kg/ m3 H: là chiều cao của cột chất lỏng H = 1 m g: là gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Vậy P1 = 1280. 9,81 . 1 = 12556,8 N/ m2 = 0,126 . 105 (N/m2 ) Pmt = 1 at = 105 (N/m2) Vậy P = 1,126 . 105 (N/m2) Do = = 1999,4 > 50 Do đó có thể bỏ qua P ở mẫu số. Do đó. S= + C = + 1,12 = 1,6 mm Chọn chiều dày của thùng chứa là 3 mm Kiểm tra ứng suất thành thùng theo áp suất thử của nước. áp suất thử P0 P0 = Pth + P 1 Trong đó P1 = r . g. H r : là khối lượng riêng của nước, Kg/m3 g: là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 Vậy P1 = 1000. 9,81 . 1 = 0,0981 N/m2 Pth = 1,5 P Pth = 1,5 . 1,126 .105 = 1,689 . 105 ( N/m2 ) P0 = ( 1,689 + 0,0981 ) . 105 = 1,7871.105 N/m2 Do đó ứng suất của thành thùng theo áp suất thử tính toán. s = Ê s = = 50,12 .106 N/m2 Vậy s = 50,12 N/m2 < = 200.106 N/m2 Vậy chiều dày của thùng là 3 mm. + Tính chiều dày của đáy nắp elip có gờ. Chiều dày của đáy nắp elip có gờ được tính theo công thức: S = + C, mm [ 12- Tr385-15] Có Dt = 1 m P = 1,126 N/m2 = 0,95 Do thùng chứa dầu thảo mộc lỏng có các lỗ được tăng cường nên hệ số điều chỉnh k = 1. hb = R/2 = 250 mm Do .k.j = = 1109,8 > 50 Ta có thể bỏ qua P ở dưới mẫu S = + 1,12 = 1,59 mm Chọn S = 3 mm Kiểm tra độ an toàn của 2 nắp elip s = < Có P0 = 0,17871. 106 N/m2 s = =13,18.106 (N/m2) Vậy có s < = 200.106 N/m2 Vậy chọn chiều dày của nắp elíp có gờ là 3mm. + Tính chân đỡ thiết bị. Trọng lượng của thiết bị: GT = Gv + Gnl Có Gv = r .p .L . ( Dn2 – Dt2 )/4 r : là khối lượng riêng của thép CT3 có r = 7850 Kg/m3 Vậy Gv = 7850 . 3,14. 2,5. ( 1,0062 - 12 ) /4 = 185,4 Kg Có Gnl = p . r . L . Dt2/4 rnl = 950 Kg/m3. Gnl = 950 . 3,14 . 2,5 . 12/4 = 1864,4 Kg Vậy G = 2049,8 Kg Kiểm tra khoảng cách chân đỡ đã hợp lý chưa: Ta giả thiết rằng tải trọng G phân bố đều theo chiều dài thiết bị thì momen uốn cực đại đối với thiết diện nguy hiểm của thùng giữa 2 ổ đỡ sẽ là: M = = 0,004. 105 ( N/m2 ) Mô men chống uốn của thiết bị nguy hiểm là: W = p . . ( S –C ) = 3,14.1. ( 3 –1,12 ). 10-3 /4 = 1,4758. 10-3 m3 Vậy ứng suất tương đương của thân thùng chứa do tải trọng đặt lên là: std = 0,8. suốn = 0,8 . = 0,8 . = 2,2 . 105 N/m2 Kiểm tra theo điều kiện: std Ê ( CT XIII. 22 – 15 ) std Ê = 149,97.106 N/m2 Như vậy đặt chân đỡ như vậy là đạt yêu cầu. Chọn kích thước chân đỡ thùng chứa dầu thảo mộc lỏng như sau: 2.4.1.2 Thùng chứa xăng pha loãng Chọn thép CT3 để chế tạo thùng chứa xăng pha lỏng. Thép CT3 có giới hạn bền kéo, bền chảy. s K = 380.106 N/m2 s C = 240.106 N/m2 Vận tốc rỉ lấy 0,06 mm/năm. Chọn thùng có thể tích là 2 m3 , làm việc tại áp suất khí quyển 1 at có kích thước như sau: Dt = 1000 mm d1= 100mm d2 = 300 mm L = 2500 mm l = 2000mm Tính tương tự ta cũng có chiều dày của thùng là 3 mm. 2.4.1.3 Thùng chứa nước Chọn thép CT3 để chế tạo thùng chứa xăng pha lỏng. Thép CT3 có giới hạn bền kéo, bền chảy. s K = 380.106 N/m2 s C = 240.106 N/m2 Vận tốc rỉ lấy 0,06 mm/năm. Chọn thùng có thể tích là 2 m3 , làm việc tại áp suất khí quyển 1 at có kích thước như sau: Dt = 1000 mm d1= 100mm d2 = 300 mm L = 2500 mm l = 2000mm Tính tương tự ta cũng có chiều dày của thùng là 3 mm. 2.4.1.4 Thùng chứa xylen pha loãng Chọn thép CT3 để chế tạo thùng chứa xăng pha lỏng. Thép CT3 có giới hạn bền kéo, bền chảy. s K = 380.106 N/m2 s C = 240.106 N/m2 Vận tốc rỉ lấy 0,06 mm/năm. Chọn thùng có thể tích là 2 m3 , làm việc tại áp suất khí quyển 1 at có kích thước như sau: Dt = 1000 mm d1= 100mm d2 = 300 mm L = 2500 mm l = 2000mm Tính tương tự ta cũng có chiều dày của thùng là 3 mm. 2.4.2 Tính bơm vận chuyển chất lỏng. 2.4.2.1 Tính bơm nước lên bể chứa. Dùng bơm thể tích để bơm nước lên bể chứa. Sử dụng bơm thể tích có các ưu điểm: - Cung cấp chất lỏng đều đặn Số vòng quay lớn có thể truyền động trực tiếp từ động cơ điện. Cấu tạo đơn giản và rẻ tiền Có thể bơm được chất lỏng bẩn vì khe hở giữa thân và bánh guồng tương đối lơn. Năng suất lớn, áp suất nhỏ… Lượng nước được bơm là 10 m3. Giả sử thời gian bơm 30 phút, năng suất bơm là: 10 . 60/30 = 20 m3/h. Giả thiết đường ống tổng cộng dài 30 m có 1 van và 6 khuỷu ghép 90 0, bơm nước với vận tốc là 1,5 m/s. áp suất toàn phần của bơm cần tạo ra là. H = + hm + h0 P: áp suất khí quyển h0 : chiều cao nâng chất lỏng hm: chiều cao tương ứng với áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực của đường ống. h0 = 14 m hm = DP / g Trong đó : DP là áp suất toàn phần để khắc phục các trở lực trong hệ thống. Ta có DP = DP d + DP m +DP H +DP C +DP 1 +DP K DP d: là áp suất động học ( áp suất cần thiết để tạo vận tốc cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn ). DP m: là áp suất khắc phục trở lực ma sát DP C: là áp suất khắc phục trở lực cục bộ DP H: là áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên hoặc để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh. DP K : là áp suất bổ xung ở cuối ống dẫn trong trường hợp cần thiết. Ta có thể bỏ qua các trở lực DP 1, DP K, DP H Vậy DP = DP d +DP m +DP C + Có DP d = r . w2/2 r : là khối lượng riêng của chất lỏng vận chuyển, Kg/m3 w : là vận tốc của lưu thể, m/s Ta có DP d = 1000. 1,52/2 = 1125 N/m2 + Có DP m = l . . l : là hệ số ma sát L : là chiều dài ống dẫn dtd: là đường kính tương đương của ống dtd = V: là lưu lượng chảy, m3/s w = 1,5 m/s dtd = = 0,0687 m Quy tròn ống là 0,06 m Chuẩn số Re cho chế độ chảy trong ống. Re = Có độ nhớt của nước ở 25 0C m = 0,9005.10-3 ( Ns/m2 ) Re = = 99944,47 > 104 Như vậy chất lỏng ở chế độ chảy xoáy. Chúng ta tính xem dong chảy ở khu vực nào trong chế độ chảy xoáy ở khu vực nhẵn thuỷ lực. Ta có Regh = 6. e : là độ nhám tuyệt đối của ống nguyên và hàn trong điều kiện ăn mòn ít chọn e = 0,2.10-3 Regh = 6. = 4065,8 ở khu vực xuất hiện vùng nhám: Renh = 220. Renh = 220. = 134643,1 Ta thấy Regh < Re < Renh Vậy ta phải tính hệ số ma sát ở khu vực quá độ theo công thức: l = 0,1. l = 0,1. = 0,028 Thay vào ta có: DPm = 0,028. = 15750 N/m2. + áp suất khắc phục trở lực cục bộ DPC = x.r . x : hệ số trở lực cục bộ. Ta có hệ số trở lực cục bộ, x van = 4 , x khuỷu = 1,2 Vậy DPC van = 4.1000.1,52/2 = 4500 N/m2 DPC khuỷu = 6.1,2. 1000. 1,52/ 2 = 8100 N/m2 DPC = DPC van + DPCkhuỷu = 12600 N/m2. Vậy DP = 15750 + 1125 + 12600 = 29475 (N/m2 ) hm = DP /g = 29475 / 9,81 = 3004,59 mm H2O Chiều cao toàn phần của bơm phải ra là: H = + hm + h0 = 0 + 3,004 + 14 = 17,0046 m Công suất của bơm: Nb = ( CT II.189 – 14 ) Q : năng suất của bơm r : khối lượng riêng của chất lỏng H: là áp suất toàn phần của bơm h : hiệu suất chung của bơm, h = 0, 72 - 0,92, chọn h = 0,8 Nb = = 1,158 KW Công suất của động cơ sẽ là: Ndc = KW Nb : công suất bơm, KW htr : hiệu suất truyền động, htr = 0,9 h dc : hiệu suất động cơ điện. h dc = 0,8 Ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công xuất tính toán ( lượng dự trữ vào khả năng quá tải ). Do đó công suất của động cơ cần là. NdcC = b.Ndc NdcC = = 1,597 kW Tra bảng [ II. 33- STHCI ] ta có hệ số dự trữ b = 1,5. NdcC = 1,5. 1597 = 2,39 kW. Lấy chuẩn NdcC = 2,5 KW. 2.4.2.2 Tính bơm vận chuyển xăng pha loãng. Ta dùng bơm thể tích để vận chuyển xăng pha loãng. Trong phần tính toán cân bằng vật chất ta tính được lượng xăng pha loãng cần cho một mẻ là 150 lit Ta cần lấy dư 20% do đó lượng xăng cần bơm là: 1,2 . 150 = 180 lit = 0, 18 m3/h Giả sử thời gian bơm là 2 phút 0,18. 60/ 2 = 5,4 m3/ h Tính tương tự như bơm vận chuyển nước ta sẽ có: Công suất của động cơ NdcC = 2,5 Kw áp suất toàn phần H = 17 m Đường kính tương đương của ống dtd = 0,06 m. III.4.2.3 Tính bơm vận chuyển xylen Ta dùng bơm thể tích để vận chuyển xylen nhưng cần có bộ phận chống cháy. Ta cần lấy dư 20% do đó lượng xylen cần bơm là: 1,2 . 25,2/0,75 = 40,32 lit = 0, 4 m3/h Giả sử thời gian bơm là 1 phút 0,04. 60/1 = 2,4 m3/ h Tính tương tự như bơm vận chuyển nước ta sẽ có: Công suất của động cơ NdcC = 2,5 Kw áp suất toàn phần H = 17 m Đường kính tương đương của ống dtd = 0,06 m. 2.4.2.4 Tính bơm vận chuyển dầu thực vật cần 2 cái. Ta dùng bơm thể tích để vận chuyển dầu thực vật. Ta cần lấy dư 20% do đó lượng dầu thực vật cần bơm là: 1,2 . 795,3/ 0,95 = 1004,6 lit = 1 m3/h Giả sử thời gian bơm là 10 phút 1. 60/ 20 = 6 m3/ h Tính tương tự như bơm vận chuyển nước ta sẽ có: Công suất của động cơ NdcC = 2,5 Kw áp suất toàn phần H = 17 m Đường kính tương đương của ống dtd = 0,06 m. 2.4.2.5 Tính bơm tuần hoàn dầu Do dầu tuần hoàn nên có áp suất tương đổi lớn nên ta dùng bơm răng khía: Năng suất bơm là 12 m3/h Công suất động cơ 5 Kw Đường kính ống vận chuyển dung dịch d = 0,06 m Chiều cap nâng H = 6 m 2.4.2.6 Tính bơm dung dịch nhựa. Do dung dịch nhựa có độ nhớt cao nên ta dùng bơm răng khía, lượng nhựa phải bơm là 2,13 m3. Năng xuất động cơ NdcC = 2,5 Kw. Đường kính ống d = 0,06 m Chiều cao nâng H = 6 m. 2.4.3 Tính toán thiết bị cấp nhiệt. Thiết bị này dùng đun nóng dầu tuần hoàn cấp nhiệt cho bộ phận phản ứng. Để đảm bảo cho suốt quá trình phản ứng ta phải nâng nhiệt độ của dầu lên 300 0C t1d : là nhiệt độ đầu của dầu lấy là 25 0C t1c : là nhiệt độ ra của dầu 300 0C t2d : là nhiệt độ đầu của khí đốt 1000 0C t2c : là nhiệt độ của khí đốt 300 0C Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: dầu tải nhiệt đi trong ống, hơi đốt đi bên ngoài ống: Đường kính ống dn = 38 mm Chiều dày ống S = 2,3 mm Chiều dài ống l = 2,5 m Bước ống t = 1,5. Dn = 1,5. 0,038 = 0,057 m Tính hệ số cấp nhiệt. + Hệ số cấp nhiệt về phía dầu: a 2 = Nu: là chuẩn số nuyxen. l : là hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp d: là đường kính của ống dẫn. Mặt khác ta có Nu = 0,025. e1. (Re)0,8. (Pr)0,42. 0,5 Ta có Pr là chuẩn số Pran Pr = ( CT V.34 – sthc I ) m : là độ nhớt của hỗn hợp ( m = 3,2. 10-3 Ns/ m2 ) C: là nhiệt dung riêng của hỗn hợp ( C = 5542 J/Kg.độ ) r = 925 Kg/ m3 l : là hệ số dẫn nhiệt được xác định. l = A.C p . r : là khối lượng riêng M: là khối lượng mol phân tử A: là hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết, có A = 4,22. 10-8 Vậy l = . 4,22. 10-8.5542. 103 = 0,429 W/m.độ Vậy Pr = = 41,32 Giả thiết Re = 104 Có 1/d = 1. 500 / 33 = 45,5 do đó e1 = 1,03 Coi 0,5   = 1 Do đó Nu = 0,025 . 1,03 . ( 104 )0,8. 41,320,43 = 202,17 Vậy a2 = = = 2628,3 W/m2.độ Hệ số cấp nhiệt về phía hơi ngưng tụ a1 a1 = 2,04. A . R : là ẩn nhiệt ngưng tụ Dt1: chênh lệch nhiệt độ giữa hỗn hợp và thành ống A : là hệ số A = = = 67,78 a1 = 2,04 . 67,78 . Giả thiết Dt1 = th - t1 = 1,5 0C. Vậy a 1 = 3855,7 W/ m2 .độ Hệ số truyền nhiệt K K = d : là bề dày của ống l : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ống. Ta dùng thép CT3 để chế tạo thiết bị cấp nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt của CT3 là l CT3 = 54,4 W/ m.độ K = = 1458,18 Bề mặt truyền nhiệt. F = t : thời gian : là hiệu số nhiệt độ trung bình. Q : là lượng nhiệt trao đổi. Q = 4000 . 5542. ( 300 – 25 ) = 6.096.200. 103 J Vậy F = 27,87 m2. Số ống N = = = 101,4 ống Dựa vào bảng V –11 –15 ta quy chuẩn số ống n = 127 ống xắp xếp ống theo hình 6 cạnh với số ống theo đường xuyên tâm b = 13 ống. Đường kính của thiết bị: D = t . ( b –1 ) + 4. dn t = 1,5. dn t = 1,5 . 0,038 = 0,057 m D = 0,057. ( 13 –1 ) + 4. 0,038 = 0,836 m. Phần 3 . Xây dựng Thực tế cho thấy, công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng để tạo cơ sở vật chất và kĩ thuật cho xã hội, thể hiện trình độ phát triển chung của một nước. Chính vì vậy, bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của xây dựng dân dụng, ngày nay xây dựng công nghiệp đang được quan tâm hàng đầu trong qúa trình phát triển kinh tế của mỗi nước. + Những xu hướng mới trong xây dựng công nghiệp hiện nay: Một trong những vấn đề quan trọng của quy hoạch sản xuất công nghiệp ở mỗi nước là phải xác định vị trí của 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 mỹ kiến trúc, đồng thời tạo điều kiện để thoả mãn khả năng sử dụng các phương 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 kỉ gần đây, do nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất xã hội, tăng hiệu quả kinh tế trong xây dựng và sản xuất, người ta đã nghiên cứu xây dựng các xí nghiệp hiện đại với các tào 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 kỹ thuật. Có nhiều xu hướng mới trong xây dựng công nghiệp hiện nay, song thực tế cho ta thấy những xu hướng chính sau: + Cải tiến công tác làm kế hoạch và chuẩn bị đầu tư: nội dung chủ yếu của nó là tập trung giải quyết vấn đề nghiên cứu các trương 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 thời gian đầu tư các công trình. + Xây dựng bằng kết cấu kim loại nhẹ và nhịp lơn: 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 nhẹ hơn bê tông cốt thep, đáp ứng tốt công nghiệp hoá xây dựng. [15] 3.1 Yêu cầu về lựa chọn địa điểm xây dựng. 3.1.1 Yêu cầu chung. Phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu, vật liệu cho sản xuất. Nhà máy đặt gần nguồn nguyên liệu giảm được chi phí vận chuyển, giảm giá thành sản phẩm. Nguồn nguyên liệu có khả năng cung cấp trong thời gian bao lâu cần phải khảo sát trước. Giảm các nguồn cung cấp năng lượng ( như điện, than, khí ) Trong các nhà máy hoá chất vấn đề năng lượng rất quan trọng, đặc biệt xưởng sản xuất 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 nơi có nguồn nước, thoát nước dễ dàng khôn 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 thuận tiện đường giao thông quốc gia. Khi địa điểm tốt bao nhiêu mà yếu tố này không đảm bảo thì không xây dựng nhà máy được. Đảm bảo nguồn cung cấp vật liệu xây dựng. Làm giảm vốn đầu tư xây dựng cơ bản. Nghiên cứu khả năng cung cấp vật liệu xây dựng của địa phương chọn địa điểm xây dựng. 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. Đảm bảo yêu cầu quốc phòng, phòng không. 3.1.2 Yêu cầu về khu đất. 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 nhỏ hơn 1.105 N/m2. Lớp đất có lớp đá cứng trên mặt thì không sử dụng khu đất này. Thường xây dựng trên lớp đất chịu lực từ 2.105 – 2,5 . 105. Về mặt địa hình: Sau khi xác định những yêu cầu ở trên để bố trí nhà máy thì việc tiến hành khảo sát cụ thể chỗ đất là một vấn đề quan trọng. Trước hết phải xem xét khu đất có đủ diện tích hình dạng phù hợp với nhà máy, đảm bảo độ bằng phẳng của khu đất để giảm chi phí tạo nền và khu đất phải đảm bảo độ nghiêng, độ cao nhất định khoảng 1% để có thể thoát nước một cách dễ dàng khi mưa và không lụt lội. 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 hoặc 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 hay ống khói phải chọn khu đất ở phía cuối gió so với khu dân cư. Và phải có vùng cây xung quanh bảo vệ. Tóm lại việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy là một việc phức tạp và khó khăn, cần phải cân nhắc nhiều mặt, nhiều lĩnh vực để so sánh các phương án. Trong thực tế không có địa điểm nào có thể đạt được các yêu cầu trên mà ta cần phải tính toán cân nhắc xem xét những yêu cầu cơ bản. 3.2. Thiết kế tổng mặt bằng. 3.2.1 Yêu cầu chung. Để có được phương pháp tối ưu khi thiết kế qui hoạch tổng mặt bằng nhà máy thoả mãn những yêu cầu sau: Đáp ứng được yêu cầu: Dây chuyền công nghệ là ngắn nhất, không trùng lặp 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 quản lý vận hành của các khu vực chức năng. Diện tích khu đất xây dựng được tính toán thoả mãn yêu cầu đòi hỏi của dây truyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình, tăng cường vận dụng các khả năng hợp khối nâng tần sử dụng tối đa các diện tích không xây dựng để trồng 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. Phải thoả mãn các yêu cầu vệ sinh công nghiệp: bố trí hướng nhà hợp lý theo hướng gió chủ đạo khoảng cách của hạng mục công trình tuân theo quy phạm thiết kế tạo điều kiện cho việc thông thoáng tự nhiên, hạn chế bức xạ nhiệt của mặt trời vào nhà. Phải khai thác triệt để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa phương. Phải đảm bảo mối quan hệ hợp tác mật thiết với các nhà máy lân cận trong khu công nghiệp nhằm mang lại hiệu quả kinh tế hạn chế vốn đầu tư xây dựng nhà máy tiết kiệm diện tích xây dựng. Phân chia thời kì xây dựng hợp lý, tạo điều kiện thi công nhanh sơm đưa nhà máy vào sản xuất nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng… Đảm bảo yêu 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 nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng vào, gara ôtô, xe máy, xe đạp… diện tính vùng này tuỳ theo đặc điểm sản xuất quy mô của nhà máy, vùng này chiếm 4 – 20 % diện tích toàn nhà máy. Vùng sản xuất: Nơi bố trí các nhà và công trình nằm trong dây truyền sản xuất chính của nhà máy, vùng này chiếm 22 – 25 % diện tích của 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… đặt ở cuối hướng gió tuân thủ chặt chẽ theo quy phạm an toàn vệ sinh công nghiệp. Vùng công trình phụ: Nơi đặt các công trình cung cấp năng lượng và các công trình bảo quản kỹ 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 đỡ hang hoá, sân ga nhà máy… vùng này chiếm 23 – 27 % diện tích của nhà máy. 3.2.3 Ưu nhược điểm của nguyên tắc phân vùng. Ưu điểm: + Dễ dàng quản lý theo ngành, theo các xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất nhà máy. + Thích hợp cho các nhà máy có những phân xưởng, những công đoạn có đặc điểm và điều kiện sản xuất khác nhau. + Đảm bảo được các yêu 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 xây dựng ở nước ta. Nhược điểm: + Dây truyền sản xuất phải kéo dài. + Hệ thống đường ống kĩ thuật và hệ thống giao thông tăng. + Hệ số xây dựng sử dụng thấp. 3.3 Tổng mặt bằng. Mặt bằng tổng thể như sau: 1: Nhà bảo vệ 6: Nhà kho 2: Nhà để xe 7: Nhà ăn 3: Phòng thí nghiệm 8: Nhu cấp nước 4: Nhà cung cấp năng lượng 10: Nhà để xe ô tô 5: Phân xưởng sản xuất 9: Khu hành chính 6 5 4 3 2 1 10 9 8 7 Dây chuyền công nghệ sản xuất: + Dây truyền sản xuất khép kín, liên tục. + Thiết bị chính được bố trí trên cao phù hợp với yêu cầu và đặc điểm sản xuất. 3.3.1 Đặc điểm sản xuất của phân xưởng: Phân xưởng sản xuất sản phẩm là nhựa ankyt, do trong quá trình sản xuất có dùng các dung môi dễ bay hơi như xăng, xylen… nên rất dễ làm ô nhiễm môi trường không khí trong và ngoài xưởng rất dễ dẫn đến cháy nổ do đó cần phải đảm bảo thông gió tự nhiên là chính. 3.3.2 Điều kiện thực tế về kinh tế và kĩ thuật: + Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật của nước ta hiện nay có thể đảm bảo kĩ thuật đối với một nhà máy hoá chất nói chung và phân xưởng sản xuất nhựa nói riêng. + Do kinh phí để xây dựng một phân xưởng sản xuất nhựa ankyt với năng xuất 540 tấn/ năm là không lớn nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất nhựa này là hoàn toàn có thể làm được. Lựa chọn quy mô cơ cấu, kích thước của các công trình . Do đặc điểm kĩ thuật, công nghệ và yêu cầu diện tích lắp đặt, sửa chữa và thao tác. Ta thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa ankyt là nhà một tầng, với năng xuất 540 tấn/ năm thì có yêu cầu về phân xưởng và các công trình phụ trợ khác như sau. 3.4 .1 Phân xưởng sản xuất nhựa: Nhà 1 tầng cao 8,4 m Kích thước của nhà: Dài 30 m Rộng 18 m Cao 8,4 m Công trình cung cấp năng lượng: 3.4.2 Trạm biến thế điện: Kích thước : Dài 6 m Rộng 6 m Cao 4,8 m 3.4.3 Nhà cung cấp nước sản xuất: Kích thước của nhà: Dài 6 m Rộng 4 m Cao 4,8 m 3.4.4 Các nhà kho: + Kho nguyên liệu: Kích thước của nhà: Dài 12 m Rộng 6 m Cao 4,8 m 3.4.5 Khu nhà sinh hoạt, hành chính và phục vụ 3.4.6 Các công trình cấp thoát nước trong nhà máy + Công trình cấp nước: gồm trạm bơm, bể lắng, bể lọc, đường ống. + Công trình thoát nước: gồm trạm xử lỹ nước bẩn, trạm xử lý nước thải, hệ thống cống rãnh thoát nước. 3.4.7 Các công trình giao thông vận tải trong nhà máy: đảm bảo cho vận chuyển nguyên liệu vào cũng như sản phẩm ra tại kho. 3.5 Giải pháp cấu tạo nhà sản xuất. Do yêu cầu và đặc điểm nêu trên ta chọn phương án xây dựng nhà bê tông cốt thép lắp ghép. Kiểu móng: móng là kết cấu dưới cột, trực tiếp nhận tải trọng từ cột xuống A A A-A và truyền xuống nền móng( đất ). 600 400 - Cột chọn loại 4x6. Tường: có tác dụng ngăn bảo vệ khung nhà không bị tác động trực tiếp của môi trường bên ngoài, bảo vệ máy móc trong nhà không bị tác động của thiên nhiên… Chọn loại tường bao là 220 mm Tường ngăn các phòng trong nhà là 110 mm, trong phân xưởng sử dụng là khung nhôm kính. Mái : chọn mái bê tông cốt thép lép ghép. Cầu thang chỉ bố trí một cầu thang cao 2,5 m rộng 1 m để cho công nhân dễ dàng thao tác tại nồi phản ứng chính. 3.6 Giải pháp thông gió Đối với nước ta, khí hậu nóng ẩm, chủ yếu cho 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 môi trường ăn mòn mạnh nên việc sử dụng hệ thống nhân tạo rất đắt vì phải bảo vệ bơm và đương ống dẫn. Đặc điểm của công nghệ sản xuất nhựa ankyt là trong quá trình sản xuất phải dùng nhiều nguyên liệu dễ cháy nổ gây độc hại với những người tiếp xúc trực tiếp, do đó để đảm bảo cho người lao động cần xây dựng nhà xưởng có độ thoáng, thông gió tốt. Để tạo sự thông thoáng trong phân xưởng chủ yếu dùng giải pháp thông gió tự nhiên. Thông gió tự nhiên do đối lưu và gió thổi. + 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, nhẹ sẽ bốc lên cao qua cửa mái và cửa sổ cao, không khí nặng sẽ qua cửa sổ thấp tạo nên 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. Phần 4. Tính toán điện nước 4.1 Tính toán lượng điện Trong phân xưởng điện dùng vào hai mục đích: Dùng cho sản xuất. Dùng cho chiếu sáng. 4.1.1 Điện chiếu sáng. Phân xưởng làm việc 2 ca, nhà sản xuất được thiết kế để tận dụng tốt ánh sáng tự nhiên. - ánh sáng tự nhiên nhận được từ mặt trời có ảnh hưởng tốt đến sinh lý con người. Trong xây dựng công nghiệp thường chú trọng để ánh sáng tự nhiên được tận dụng bằng các cửa sổ. Nếu khoảng cách nhà là K thì phải đảm bảo K>> ( H + h), nhiệt độ chiếu sáng của mặt trời là 27 0C, diện tích của cửa sổ bằng 1/10 đến 1/6 diện tích sàn của phòng, độ cao thấp của cửa sổ hợp lý. - ánh sáng nhân tạo: Trong công nghiệp chiếu sáng nhân tạo là chủ yếu và thường làm hai loại: + Chiếu sáng chung + Chiếu sáng cục bộ. Phân xưởng sản xuất nhựa dùng loại đèn dây tóc có chụp bảo đảm chống cháy nổ. Bố trí mắc điện phải đảm bảo chiếu sáng phục vụ sản xuất số bóng đèn cần thiết được tính như sau. Gọi H là chiều cao của nhà; hc: là chiều cao treo đèn xuống sàn; hv: là khoảng cách từ đèn xuống sàn; h: là khoảng cách từ đèn đến bề mặt làm việc; h/: là chiều cao làm việc; L/ : là khoảng cách giữa 2 đèn; L: khoảng cách từ tường đến nơi treo đèn. l L' L' H l hc l h' hv Số bóng được tính: L// là chiều dài của nhà; n = + 1 với L// = 30 , l = 3 , L/ = 5 Số bóng theo chiều dài nhà n = ( 30 – 6 )/ 5 + 1 = 5,8 Lấy chẵn số bóng là 6 bóng. Số bóng theo chiều ngang của nhà, có chiều ngang của nhà là 18 m n = ( 18 – 6 )/ 5 + 1 = 3,4 bóng. Lấy chẵn số bóng là 4 bóng. Vậy số bóng cho tổng mặt bằng là n = 4 x 6 = 24 bóng. Công xuất của bóng đèn: h = 3 m , hc = 1,4 m có chiều cao của nhà h = 8,4 m nên ta có hr = 4 m E: là độ chiếu sáng cần thiết. Ta xác định quang thông của đèn theo công thức: F = n: số bóng đèn S: là diện tích. K: hệ số dự trữ phụ thuộc độ chiếu sáng của khí quyển. K = 1,3 z : hệ số điều chỉnh chọn 0,75 – 0,9 E : là độ chiếu sáng cần thiết m : độ phản xạ của tường và trần m = 0,4 Do đó: F = = 4062,5 lumen Tra bảng ta chọn lại bóng 150 W – 220 V. Dùng đèn chống cháy do điện loại BZV – 150. Năng lượng điện dùng cho chiếu sáng tính theo công thức: Ws = KWh ni : số bóng đèn i công suất Pi ti : thời gian sử dụng bóng loạt i trong 1 năm. Mỗi ngày phải sử dụng bóng đèn trung bình là 5 tiếng. Vậy năng lượng điện chiếu sáng cần dùng trong 1 năm. Ws = = 5400 KWh 4.1.2. Điện dùng cho sản xuất. Lượng điện được tính theo công thức: VCN = K1 . K2 . K1 : là hệ số phụ tải ( cos j = 0,75 ) K2 : là hệ số tổn thất trên đường dây, K2 = 1,05 ni : công suất động cơ điện thiết bị thứ i. ti : thời gian sử dụng trong 1 năm, h. Ta có bảng tính toán sau: Tên thiết bị Số lượng Công suất, KW K1 K2 Thời gian sử dụng h Công suất KWh Môtơ nồi đa tụ 1 10 0,75 1,05 20 6000 47250 Môtơ nồi pha loãng 1 10 0,75 1,05 9 2700 21263 Bơm nhựa 1 3,3 0,75 1,05 1,5 450 1170 Bơm chân không 1 3 0,75 1,05 1,5 450 1064 Bơm nước 2 2,5 0,75 1,05 1,5 450 1172 Bơm xylen 1 2,5 0,75 1,05 1,5 450 886 Bơm dầu 3 3,3 0,75 1,05 1,5 450 3508 Bơm xăng 1 2,5 0,75 1,05 1,5 450 886 Bơm dầu làm nóng 2 3,3 0,75 1,05 20 6000 31185 Tổng cộng 13 108982 Điện dùng cho phòng thí nghiệm: Mô tơ hơi độc 0,6 KW Bếp điện 2 KW Lò nung 1,7 KW Tủ sấy 1,2 KW. Các thiết bị khác 0,5 KW. Tổng cộng 5,55 KW Thời gian sử dụng trong một ngày trung bình là 4 tiếng vậy lượng điện dùng cho phòng thí nghiệm dùng trong một năm là: 5,5 x 4 x 300 = 6600 KWh Do đó tổng lượng điện dùng trong một năm của phân xưởng. 5400 + 6600 + 108982 = 120982 KWh. 4.2 Tính toán lượng Nước Nước sử dụng cho phân xưởng bao gồm nước sinh hoạt và nước sản xuất. Nước sản xuất. Nước làm lạnh dầu 7500 Kg Nước làm lạnh ở thiết bị ngưng tụ cho nồi phản ứng 10.000 Kg Nước làm lạnh cho thiết bị chưng 2500 Kg Tổng cộng nước dùng cho sản xuất 1 ngày: 7500 + 10.000 + 2500 = 20.000 Kg = 20 tấn 4.2.2 Nước sinh hoạt Theo qui định nước sinh hoạt của người sản xuất là 75 lít/ người. Số công nhân sản xuất là Chi phí nước trong 1 ngày là Do đó lượng nước sinh hoạt trong 1 ngày là: 6. 75 = 450 lít Vậy một ngày là 450 Kg Do đó lượng nước dùng cho một ngày sản xuất là 20,45 tấn. Phần 5 Tính toán kinh tế Tóm lược dự án Dự án kinh tế phản ánh cơ cấu tổ chức sản xuất, vốn đầu tư xây dựng, thiết bị máy móc, giá thành sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật khác. Hệ thống chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật thông qua việc tính toán kinh tế cho ta biết hợp lý không và hiệu quả kinh tế thiết thực của nó, đồng thời phản ánh một vấn đề quan trọng là quyết định xây dựng phân xưởng hay nhà máy đó đúng đắn hay không. Trên cơ sở tính toán kinh tế ta thấy được hiệu quả của phân xưởng định xây dựng, thiết kế nhằm xác định các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật từ đó ta đầu tư hợp lý vào các loại sản phẩm. Nhựa ankyt là một trong những loại nhựa lâu đời nhất được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sơn và một phần trong công nghệ chất dẻo. Thị trường và kế hoạch sản xuất. 5.2.1 Nhu cầu Trong đà phát triển của xã hội ta về mọi lĩnh vực thì nhu cầu sử dụng các loại nhựa polyme ngày càng tăng, do vậy nhu cầu nhựa ankyt cũng ngày càng tăng. Thị trường tiêu thụ của nó là ngành công nghiệp sơn và một phần công nghiệp chất dẻo. Trước đây các loại sơn ngoại du nhập ồ ạt vào Việt Nam tạo ra sự cạnh tranh gay gặt trên thị trường của nước ta. Sau khi có sự cải tiến các trang thiết bị kĩ thuật của mình, các công ty sơn đã sản xuất được nhựa với giá rẻ làm giảm giá thành của sản phẩm sơn. Kế hoạch sản xuất. Với nhu cầu hiện tại và tương lai nhất là trong thời kì công nghiệp hoá đất nước thì việc thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa ankyt 540 tấn/ năm là một quyết đinh đúng đắn và quan trọng. Nhu cầu về sơn mỗi ngày một tăng nên với số lượng sản xuất như trên thì cần phải tăng năng xuất hơn nữa để đáp ứng thị trường. Tính toán kinh tế. Chế độ làm việc của phân xưởng. Do đặc điểm chế độ công tác phân xưởng là liên tục nên thời gian làm việc hiệu quả tính theo công thức: Thq = T1 - ( Tcd + Tsc + Tn ) ngày T1 : Thời gian của một năm tính là 365 ngày. Tcd : Số ngày nghỉ theo chế độ . Tcd = Tnc + Tlễ = 52 + 7 = 59 ngày. Tn : thời gian nghỉ vì lý do kĩ thuật, tn = 0 Tsc : Thời gian nghỉ để sửa chữa Tsc = 6 ngày T hq = 365 - ( 59 + 6 ) = 300 ngày Ta tổ chức mỗi ngày 2 ca làm việc mỗi ca làm việc là 8 giờ. Vậy trong một năm số giờ làm việc là: 300 x 2 x 8 = 4800 giờ. Chi phí nguyên liệu điện, nước. Nhu cầu về điện: Lượng điện tiêu thụ trong năm là 120982 KWh Giá của 1 KWh điện là 1.500 đ/ KWh Chi phí cho nhu cầu điện là. 54918 x 1.500 = 181.473.000 đồng/ năm. Chi phí về nước: Lượng nước tiêu thụ trong 1 năm là Giá cả của 1 m3 nước là: 3500 đ/ m3 Nhu cầu về nước 20,15 tấn/ ngày. Vậy chi phí cho một năm sản xuất là: 20,15 . 300 .3500 = 21.472.500 đ Chi phí cho nhiên liệu là dầu đốt nóng: Lượng nhiên liệu cần dùng là: 400 lit Giá 1 lít nhiên liệu là: 4000 đ/ lit Chi phí cho nhiên liệu là: 400 . 4000. 300 = 480.000.000 đ Chi phí cho dầu tải nhiệt là 6000 lit 6000 x 8000 = 48.000.000 đ Chi phí cho nguyên liệu sản xuất : Chi phí sản xuất cho một mẻ sản xuất ta có bảng STT Tên nguyên liệu Số lượng (Kg) Giá ( Đ/ Kg) Chi phí 1 Dầu đậu nội 795,3 8.100 6.441.930 2 Dầu trẩu nội 74 7.500 555.000 3 Pentaerytriol 268,2 11.500 3.084.300 4 Anhydric Phtalic 148 6.500 962.000 5 PbO 0,54 11.000 5.940 6 Xylen 61,2 7.000 428.400 7 Xăng 492 6.000 2.952.000 Tổng 1839 14.429.570 Vậy chi phí cho một năm sản xuất là: 14.429.570 x 300 = 4.328.871.000 đ Chi phí vận chuyển: 1500 đ/ Km.tấn Lấy đường vận chuyển trung bình là 50 Km. Do đó chi phí vận chuyển là: 1500 x 50 x 1,839 x 300 = 41,3775. 10 6 đồng /năm. Chi phí bốc dỡ: Ta lấy bằng 2 % chi phí nguyên liệu. Vậy chi phí bốc dỡ là: 0,02 x 4.328.871.000 = 86.577.420 đ Vậy tổng chi phí cho các khoản điện nước, dầu đốt, chi phí nguyên liệu là. 181.473.000 + 21.472.500 + 480.00.000 + 4.328.871.000 + 41.377.500 + 86.577.420 + 48.000.000 = 5.187.771.420 đ Tính vốn đầu tư Vốn đầu tư xây dựng: STT Danh mục các công trình Diện tích (m2) Đơn giá (triệu /m2) Thành tiền (triệu) 1 Phân xưởng sản xuất nhựa 540 1,5 810 2 Nhà thí nghiệm trung tâm 72 1,5 108 3 Nhà hành chính 144 1,5 216 4 Nhà kho nguyên liệu 72 1,0 72 5 Nhà cung cấp năng lượng 36 1,0 36 6 Nhà bảo vệ 24 1,0 24 7 Nhà ăn ca 36 1,0 36 8 Nhà để xe đạp 36 1,0 36 9 Nhà để ô tô 72 1,0 72 10 Tổng cộng 1410 Tổng vốn đầu tư xây dựng là: 1.410.000.000 đ Khấu hao xây dựng Ax ( lấy bằng 5% vốn xây dựng) Ax = 0,05 x 1.410.000.000 = 70.500.000 đ Vốn đầu tư thiết bị máy móc: + Vốn mua thiết bị: STT Tên thiết bị Số lượng Đơn giá ( đ/cái) Thành tiền 1 Thiết bị phản ứng 1 200.000.000 200.000.000 2 Thiết bị làm lạnh ngưng tụ lạnh cục bộ, lạnh tổng thể 2 7.500.000 15.000.000 3 Thiết bị phân ly 1 2.000.000 2.000.000 4 Bồn tính khối lượng kèm cân tự động. 1 4.000.000 4.000.000 5 Bơm cấp nguyên liệu 2 1.000.000 2.000.000 6 Thiết bị lọc sản phẩm 1 500.000 500.000 7 Bơm sản phẩm 2 1.000.000 2.000.000 8 Thiết bị pha loãng 1 40.000.000 40.000.000 9 Lò đốt dầu 1 20.000.000 20.000.000 10 Máy bơm dầu nóng tuần hoàn 1 2.000.000 2.000.000 11 Bồn dãn nở ga nóng 1 2.700.000 2.700.000 12 Quạt gió 4 250.000 1.000.000 Tổng cộng 291.200.000 Tổng số vốn mua thiết bị là 291.200.000 đồng. Chi phí lắp đặt bằng 20% vốn thiết bị. Dụng cụ đo, hệ điều khiển, hệ thống vi tính công nghiệp chiếm 20% vốn thiết bị. 58.240.000 đ Chi phí vận chuyển bằng 10% vốn đầu tư. 29.120.000 đ + Tổng vố đầu tư hay vốn cố định K = Kxd + Ktb + Kk Kxd : Vốn đầu tư xây dựng Ktb: Vốn đầu tư thiết bị Kk: Vốn đầu tư khác ( 10% vốn đầu tư ). K = Kxd + Ktb + 0,1. K Vậy Kxd + Ktb = 1.410.000.000 + ( 291.200.000 + 58.240.000 + 29.120.000 ) = 1.788.560.000 đ K = 1.788.560.000/ 0,9 = 1.987.288.889 đ Tính nhu cầu lao động Bố trí công nhân cho từng máy, từng ca của phân xưởng sản xuất. STT Tên thiết bị Số công nhân 1 ca Số công nhân cả ngày 1 Thiết bị phản ứng 1 2 2 Lò đốt dầu 1 2 3 Thiết bị pha loãng 1 2 Mỗi ca có một người theo dõi chung toàn bộ hệ thống thông qua hệ thống vi tính điều khiển tự động2. Số công nhân cả ngày là 9 người + Các bộ phận khác biên chế như sau: Cán bộ kỹ thuật, và cán bộ quản lý là 3 người Nhân viên hành chính là 3 người Sửa chữa cơ điện là 2 người. Cán bộ hoá nghiệm là 3 người. Tổng cộng là 11 người. Tính quỹ lương công nhân Công nhân sản xuất: + Lương cấp bậc + Lương phụ thêm: 250.000 đ + Bồi dưỡng ăn ca: 88.000 đ + Phụ cấp khác: 40.000 đ Nơi làm việc Cấp bậc trung bình Số lượng Quỹ lương Lương cấp bậc Chênh lệch Phụ cấp tăng ca Tổng Phản ứng 2 2 550.000 250.000 128.000 928.000 Lò đốt 3 2 470.000 250.000 128.000 848.000 Pha loãng 4 2 320.000 250.000 128.000 698.000 Quỹ lương công nhân gián tiếp: Nghành nghề Số lượng Quỹ lương Tổng Lương cấp bậc Chênh lệch Phụ cấp trách nhiệm Phụ cấp ca 3 Cán bộ kĩ thuật 2 640.000 250.000 30.000 128.000 1.048.000 Công nhân cơ điện 4 527.000 250.000 128.000 905.000 Hoá nghiệm 3 527.000 250.000 128.000 905.000 Quản đốc 1 640.000 250.000 54.000 128.000 1.112.000 Phó quản đốc 1 680.000 250.000 36.000 128.000 1.054.000 Hành chính 4 536.000 250.000 128.000 914.000 Công việc khác 4 527.000 250.000 128.000 905.000 Tổng cộng lương công nhân trực tiếp, gián tiếp trong một tháng là: 928.000x2 + 848.000 x 2 + 698.000 x 2 + 1.048.000 x 2 + 905.000 x 11 + 1.054.000 x 1 + 1.112.000 x 1 + 914.000 x 4 = 22.821.000 đ + Khấu hao trung bình hàng năm về thiết bị: At = 0,1 x vốn thiết bị At = 0,1 x 291.200.000 = 29.120.000 đ Khấu hao tài sản cố định hàng năm: A = At + Ax = 70.500.000 + 29.120.000 = 99.620.000 đ Tính giá thành Chi phí nguyên vật liệu điện nước, dầu đốt: 5.187.771.420 đ Tiền lương công nhân sản xuất trực tiếp và gián tiếp. 22.821.000 x 12 = 273.852.000 đ Bảo hiểm xã hội ( 6 % tiền lương ) : 0,06 x 273.852.000 = 16.431.120đ Khấu hao tài sản cả năm là: 99.620.000 đ Ta có bảng tổng hợp các chi phí chủ yếu như sau: Khoản mục chi phí chủ yếu Tiền (đồng) Nguyên liệu, điện, nước Tiền lương công nhân Khấu hao tài sản cố định ồ 5.187.771.420 273.852.000 99.620.000 5.561.243.420 Giá thành toàn bộ Gtb: Tổng số tiền chi phí chủ yếu x 100 Gtb = 100- tỉ lệ % các chi phí khác Trong đó chi phí quản lý 20% giá thành: - Kinh phí phân xưởng chiếm 10% giá thành toàn bộ - Quản lý xí nghiệp chiếm 6% giá thành toàn bộ - Chi phí ngoài sản xuất chiếm 4% Gtb Do đó ta có giá thành toàn bộ. = 6.951.554.275 đồng - Chi phí phân xưởng là: Ppx = 0,1 ´ Gtbộ = 695.155.428 đồng - Chi phí quản lý xí nghiệp là: Pxn = 0,06 ´ Gtbộ = 417.093.257 đồng Chi phí ngoài sản xuất chiếm 4% giá thành toàn bộ: Pn = 0,04 ´ Gtbộ = 278.062.171 đồng Giá thành phân xưởng: Gpx = chi phí chủ yếu + Ppx Gpx = 5.561.243.420 + 695.155.428 = 6.256.398.848 đồng Giá thành xí nghiệp: Gxn = Gpx + Pxn Gxn = 6.256.398.848 + 417.093.257 = 6.673.492.104 đồng Từ đó ta có bảng ước tính giá thành sản phẩm: STT Các yếu tố chi phí Tiền (đồng) Tỷ lệ, % 1 Nguyên liệu,điện nước,dầu đốt 5.561.243.420 74,5 4 Lương 273.852.000 4 5 Khấu hao tài sản cố định 99.620.000 1,3 6 Kinh phí phân xưởng 676.729.035 10 7 Quản lý xí nghiệp 406.037.432 6,00 8 Chi phí ngoài sản xuất 270.691.621 4,00 9 Bảo hiểm xã hội 16.431.120 0,2 10 ồ ( tổng giá thành) 6.967.985.395 100 - Giá thành 1 đơn vị sản phẩm: = = 12.873.248,7 đồng/tấn Vậy Gsp = 12.873,3 đồng/ tấn Lãi và thời gian thu hồi vốn - Lãi hàng năm: L = S ´ (B – Gsp) L: Lãi hàng năm của nhà máy: S : sản lượng hàng năm của nhà máy: 540 tấn Gsp: giá thành 1 đơn vị sản phẩm: 12.873.248,7 đồng/tấn B: giá bán 1 đơn vị sản phẩm : 16.000.000 đồng / tấn L =540. (16.000.000-12.873.248,7) = 1.688.445.725 đồng - Tỷ suất lãi: Tỷ suất lãi = = = 24,23% 5.3.7 Tính tổng các chỉ tiêu hiệu quả: - Tính doanh thu: Tổng doanh thu = Giá bán ´ Sản lượng = 16.000.000(đ) ´ 540(tấn) = 8.640.000.000 đồng - Thuế giá trị gia tăng ( VAT ): = 10% tổng doanh thu = 864.000.000 đồng - Thuế vốn: = Thuế suất x (vốn lưu động + vốn cố định) Thuế suất = 3,6% tổng vốn Vốn cố định = 1.987.288.889 đ Vốn lưu động VLĐ - Doanh thu = 8.640.000.000 đồng - Thuế doanh thu = 864.000.000 đồng - Khấu hao tài sản cố định = 99.620.000 đ - Số vòng quay là 6 vòng trong năm Tổng vốn lưu động là: VLĐ = = 1.365.513.635 đồng Thay vào công thức tính thuế vốn Thuế vốn = 0,036´(VCĐ + VLĐ) = 0,036´(1.987.288.889+ 1.365.513.635) = 120.700.891 đồng Doanh thu thuần = Doanh thu – Thuế VAT – Các khoản giảm trừ – Thuế vốn Thuế VAT = 10% doanh thu Thuế vốn = 2% vốn đầu tư Doanh thu thuần = 8.640.000.000 ´ (1-0,1) – 120.700.891 = 7.655.299.109 đồng Lợi nhuận gộp = Doanh thu thuần – Giá toàn bộ = 7.655.299.109 – 6.951.554.275 = 703.744.834 đồng Thuế thu nhập doanh nghiệp = 32% x lợi nhuận gộp = 0,32 ´ 703.744.834 = 225.198.347 đồng Lợi nhuận ròng = Lợi nhuận gộp – Thuế thu nhập = 703.744.834 - 225.198.347 = 478.546.487 đồng - Thời gian thu hồi vốn: T = A: khấu hao tải sản cố định hằng năm, A = 99.620.000 đồng V: vốn đầu tư xây dựng và thiết bị. V = 1.410.000.000 + 291.200.000 = 1.701.200.000 đồng C: Lợi nhuận dòng, C = 487.546.487 đồng T = = 2,942 năm Hiệu quả của một đồng tiền vốn đầu tư H. Lợi nhuận H = Tổng vốn đầu tư Vậy H = = 0,245 = 24,5 %/ năm Vậy 1 đồng vốn đầu tư sinh ra 0,245 đồng lợi nhuận. 5.3.8 Hiệu quả của xã hội và môi trường của dự án Cung cấp cho xã hội được sản phẩm nhựa có chất lượng cao tương đương với các sản phẩm ngoại nhập mà giá thành hạ, tạo công ăn việc làm cho người lao động. Dự án này khả thi vì nó có thời gian thu hồi vốn nhanh 2,942 năm, dự án mang lại hiệu quả kinh tế cao, một đồng vốn đầu tư sinh ra 0,245 đ lợi nhuận. Với dây chuyền sản xuất kín đã chọn sẽ tránh được ô nhiễm môi trường. Phần VI Kết luận Trên cơ sơ lý thuyết về tổng hợp nhựa ankyt kết hợp với việc khảo sát thị trường sản xuất và tiêu thụ trong nước, thiết kế phân xưởng nhựa ankyt là hoàn toàn hợp lý, do nhựa ankyt được sử dụng trong nhiều lĩnh vực trong các nghành công nghiệp đặc biệt là trong nghành sơn, làm màng phủ phù hợp với khí hậu của nước ta. Nên với năng xuất của phân xưởng 540 tấn/ năm là còn thấp để đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước. Trong phạm vi đồ án tôi đã tính toán, xác định các thông số kĩ thuật về thiết bị và máy móc. Phần tính toán xây dựng đã xác định được kích thước của nhà xưởng và bố trí thiết bị trong phân xưởng chính. Phần kinh tế đã tính toán được vốn đầu cần thiết toàn nhà máy, giá thành phân xưởng sản xuất, giá thành một đơn vị sản phẩm. Trong quá trình tính toán, với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo T.S Nguyễn Thanh Liêm, thầy giáo Phan Chu Sơn. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đồ án nhưng cũng không tránh khỏi các thiếu sót nên rất mong sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô cùng các bạn sinh viên. Tôi xin chân thành cảm ơn! Phần VI. Tài liệu tham khảo 1. Đặng Văn Luyến Sơn, chất tạo màng, chế tạo sơn, gia công màng sơn, lý thuyết Nhà xuất bản Đại Học Bách Khoa Hà Nội. 2. PGS.PTS. Lê Thị Phái Cơ sở kĩ thuật sản xuất sơn. Nhà xuất bản Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Xuất bản năm 1999 Trang 5- 13. Bộ môn hoá kĩ thuật hữu cơ Trường Đại học Bách Khoa Hà nội Giáo trình kĩ thuật sản xuất chất dẻo – Tập II Xuất bản năm 1971 Tập thể tác giả nghành hữu cơ hoá dầu Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội. Hoá học hữu cơ- Tập 3 Xuất bản năm 2000 5.