Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal.

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngành khoa học cơng nghệ nói chung, ngànhcơng nghệ dầu mỏ khí khơng nằm ngồi phát triển Đây ngành cơng nghiệp có vị trí quan trọng kinh tế giới, tạo sản phẩm lượng nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu Đối với sản phẩm lượng, ngành công nghiệp phát triển ngày tạo nhiều sản phẩm, đồng thời chất lượng chúng nâng cấp lên nhiều đáp ứng hoàn toàn yêu cầu kỹ thuật loại động loại máy móc cơng nghiệp dân dụng Cịn sản phẩm hóa dầu tạo ngày đa dạng phục vụ cho nhu cầu đời sống người Và hợp chất trung gian khơng nhắc đến Butanal Nó hợp chất andehyt no, sản xuất từ trình hydroforming hóa propylen Butanal sản phẩm trung gian dùng để tổng hợp nên nhiều hợp chất quan trọng công nghiệp 2-etyl-hexanol, butanol, neopentyl glycol, hợp chất amin 2-etyl-hexylamin hợp chất axit 2-etyl-hexanoic axit, 2etyl-butyric axit Hiện giới có nhiều cơng nghệ hãng khác sản xuất butanal công nghệ tổng hợp oxo hãng Shell, công nghệ tổng hợp oxo hãng UCC với xúc tác Rh… Và Việt Nam chưa có nhà máy ứng dụng cơng nghệ tổng hợp oxo để sản xuất Butanal Để nghiên cứu sâu trình hy vong tương lai Việt Nam có nhà máy áp dụng trình để sản xuất Butanal Cho nên việc thiết kế phân xướng sản xuất Butanal cần thiết có ý nghĩa quan trọng Đồ án thực việc thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal với suất …… tấn/năm từ nguồn ngun liệu đầu propylen q trình Hydroforming hóa Nội dung đồ án bao gồm phần sau: GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal • Mở đầu • Phần 1: Giới thiệu tổng quan • Phần 2: Tính tốn thiết kế • Kết luận PHẦN I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BUTANAL VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG BUTANAL TRÊN THẾ GIỚI: Butanal tên gọi thông thường butyraldehyde, andehyt bão hịa, có cơng thức phân tử C4H8O có hai đồng phân là: đồng phân mạch thẳng (n-butanal) đồng phân mạch nhánh(iso-butanal) Butanal tìm vào sau năm 1860 điều chế trình crotonaldehyt vào đầu năm 1880 Sau chiến tranh giới thứ 2, butanal trở thành loại hóa chất thương mại có nhiều ứng dụng quan trọng phục vụ công nghiệp đời sống Nó sản phẩm trung gian có khả phản ứng cao dùng để sản xuất nhựa tổng hợp, cao su tổng hợp,dung môi chất dẻo Butanal nguyên liệu đầu để tổng hợp nên hầu hết hợp chất hóa học có từ đến nguyên tử C phân tử Đó sản phẩm như:  Sản phẩm có nguyên tử C: n,iso-butanol, n,iso- butyric axit, nbutyamin, butyl acrylat  Sản phẩm có nguyên tử C: 2-etylbutyric axit  Sản phẩm có nguyên tử C: 2-etyl hexanol Sản lượng năm butanal toàn giới khoảng vài triệu tấn.Trong đó, sản lượng n-butanal 6.8x106 với nhu cầu tiêu thụ 5.9x106 Tốc độ tăng trưởng năm ước tính từ đến 4% Trong cơng nghiệp sản xuất chủ yếu nhờ q trình hydroforming hóa propylene Trên giới có số hãng ứng dụng trình để sản xuất butanal BASF, Oxeno, Celanese an UCC với sản lượng năm 200-600x103 Hiện Việt Nam chưa có nhà máy ứng dụng trình để sản xuất butanal CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2.1 SẢN PHẨM BUTANAL: Butanal hợp chất hóa học có cơng thức phân tử C4H8O Butanal có đồng phân n- butanal iso-butanal Cơng thức hóa học: GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal CH3-CH2-CH2-C=O CH3-CH-C=O H CH3 H n-Butanal iso-butanal Butanal andehyt ( Andehyt hợp chất cacbonyl ( C=O ) mà phân tử có nhóm –CH=O liên kết với gốc hydrocacbon nguyên tử hidro Nhóm –CH=O gọi nhóm cacbandehit 2.1.1 Tính chất vật lý: (trích từ nguồn ullman) Butanal chất lỏng không màu, dễ bắt cháy, có mùi hăng tan dung môi hữu ancol, ete, benzen Một số tính chất vật lý đặc trưng butanal : độ hòa tan Butanal nước thể bảng sau: Bảng 1: Độ hòa tan Butanal nước ngược lại Nhiệt độ, 0C Aldehyt nước Nước aldehyt n-Butanal n-Butanal Iso-Butanal Iso-Butanal 9,8 9,3 3,2 2,1 10 8,6 7,8 2,8 2,0 20 7,6 6,7 2,6 1,9 30 6,8 5,8 2,4 1,9 40 6,1 5,0 2,4 2,0 GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Bảng 2: Một số tính chất vật lý Butanal n-butanal Iso-butanal Khối lượng phân tử, M (Kg/Kmol) 72 72 Nhiệt độ sôi, ts(oC) 74,8 64 Nhiệt độ nóng chảy(oC) -97 -66 Độ nhớt 20oC (mPas) 0,45 0,45 Sức căng bề mặt 20oC (mN/m) 24,6 24 2,123 2,554 Tỷ trọng 20oC (g/cm3) 0,803 0,788 Nhiệt hoá 1at (J/g) 436 409 12 17 -2478.7 -2510 4,00 4,3 248 267 14,9 13,5 0,0013 0,0014 Nhiệt dung riêng 25oC đến 30(oC) J.g-1.K-1 ÁP suất 20oC (kPa) Nhiệt cháy (Kj/mol) Áp suất tới hạn, Pcr (mPa) Nhiệt độ tới hạn, Tcr (oC) o Hằng số điện môi 20 ( C) o o Hệ số giãn nở 20( C) - 30( C) 2,72 Momen lưỡng cực Butanal tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, với ethanol, hexan (xem bảng 3) (ghi chú: nước, etanol, hexan gọi chung chất B) GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Bảng 3:Hỗn hợp đẳng phí Butanal Điểm sơi,0C Hỗn hợp đẳng phí Hàmlượng chất B, %kl Butanal – Etanol 70,7 60,6 Butanal – Nước 68 8,8 Butanal – Hexan (1,0MPa) 60 74 Butanal – Etanol-Nước 67,2 11 Iso-Butanal-Nước 60,5 6,0 2.1.2 Tính chất hóa học (trích từ nguồn ullman hóa học 11) Butanal hợp chất hoạt động phân tử có chứa nhóm –CH=O Nó thực phản ứng hóa học như: + Phản ứng cộng vào liên kết C=O + Phản ứng oxi hóa + Phản ứng ngưng tụ andol + Phản ứng cắt đứt liên kết C-C, tái tạo lien kết C-C *Phản ứng cộng:  Phản ứng hydro hóa: CH3CH2CH2CHO +H2 CH3CH2CH2CH2OH (n-Butanol) CH3CH (CH3) CHO + H2 CH3CH(CH3)CH2OH Iso-butanol Xúc tác: kim loại Ni, Co GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Phản ứng xảy pha khí pha lỏng Tuy nhiên theo nghiên cứu pha khí đạt hiệu suất cao so với pha lỏng Và người ta cho khí H2 mang xúc tác kim loại để vào phản ứng  Phản ứng cộng nước: CH3CH2CH2CHO +H2O CH3CH (CH3) CHO + H2O CH3CH2CH2CH(OH)2 CH3CH (CH3)CH(OH)2 Các sản phẩm tạo thành diol Tuy nhiên diol không bền tách nước trở lại trạng thái andehyt ban đầu  Phản ứng cộng hydroxianua( HCN): CH3CH2CH2CHO +HCN CH3CH2CH2CH(CN)OH CH3CH (CH3) CHO + HCN CH3CH (CH3)CH(CN)OH *Phản oxi hóa: Có nhiều tác nhân oxi hóa khác như: O2, nước brom, dung dịch KMnO4,và dung dịch bạc nitrat amoniac Ứng với tác nhân oxi hóa khác ta có sản phẩm thu khác + Tác nhân O2: oxi khơng khí oxi CH3CH2CH2CHO + O2 CH3CH2CH2COOH n- Butyric CH3CH (CH3) CHO + O2 CH3CH (CH3)COOH Iso- Butyric Phản ứng tiến hành điều kiện có xúc tác hay khơng có xúc tác được.Nếu có mặt xúc tác xúc tác sử dụng loại sau  Các kim loại chuyển tiếp từ nhóm đến 10:ví dụ Cu, Ag…  Các kim loại kiềm kiềm thổ GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Nếu phản ứng tiến hành pha lỏng xúc tác muối kim loại napthen cacboxylic Nếu phản ứng tiến hành pha khí dùng xúc tác oxit kim loại mang chất mang silicagen, silicat… Trong điều kiện nhiệt độ cao, có mặt xúc tác oxit kim loại n-butanal bị oxi hóa tạo thành n-butyric anhydric Cịn iso-butanal bị oxi hóa tạo thành methacrolein Hoặc methacrylic axit tạo thành sản phẩm + Tác nhân oxi hóa dung dich nước brom Butanal làm màu nước brom tác dụng với dung dich nước brom CH3CH2CH2CHO + Br2+ H2O CH3CH2CH2COOH + 2HBr Axit butyric CH3CH (CH3) CHO + Br2+ H2O CH3CH (CH3)COOH + HBr Axit iso-butyric Đây phản ứng dùng để nhận biết andehyt + Tác nhân oxi hóa dung dịch KMnO4 Ở nhiệt độ phòng butanal làm màu thuốc tím tác dụng sản phâm tạo thành axit cacboxylic xeton CH3CH2CH2CHO + KMnO4 +H2O CH3CH2CH2COOH + MnO2 +H2O CH3CH (CH3) CHO + KMnO4 +H2O CH3CH (CH3)COOH + MnO2 +H2O + Tác nhân oxi hóa dung dịch bạc nitrat dung dich ammoniac AgNO3 + 3NH3 + H2O [ Ag(NH3)4 ]OH +NH4NO3 CH3CH2CH2CHO + [ Ag(NH3)4 ]OH CH3CH2CH2COONH4 +2 Ag↓ + 3NH3 Phản ứng dùng để nhận biết andehyt *Phản ứng ngưng tụ andol Butanal + R-CHO Sản phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Sản phẩm hợp chất cacbonyl, amin, alcol, nitrin số nhóm chức hoạt động khác.Trong cơng nghiệp người ta tổng hợp 2-etylhexanal từ n-butanal thông qua phản ứng ngưng tụ andol 2-etylhexanal sản phẩm trung gian tổng hợp nên 2-etylamin, 2etylhexanol nguồn nguyên liệu để tổng hợp nhựa PVC, DOP(dioctylphtalate)…… Ví dụ: tổng hợp –etylhexanol gồm có giai đoạn Giai đoạn 1: andol hóa n-butanal 2CH3CH2CH2CHO Giai đoạn 2: Butyraldol Butyraldol (2-etyl-3-hydroxyhexanal) CH3CH2CH2(OH)CH(C2H5)CHO 2-etylhexanal CH3CH2CH2(OH)CH(C2H5)CHO CH3CH2CH2CH=C(C2H5)CHO +2H2 2-etylhexanol CH3CH2CH2CH=C(C2H5)CHO + H2O CH3CH2CH2CHCH(C2H5)CH2OH 2-etylhexanol *Phản ứng nối mạch cacbon: Các iso- butanal tham gia phản ứng isomer hóa tạo diisopropylceton thong qua sản phẩm trung gian n-butanal, metyletylceton II.1.4 Ứng dụng Butanal (tesis n-butanal và……………) n-Butanal hợp chất hữu sử dụng rộng rãi toàn giới với mức độ tiêu thụ chiếm khoảng 65% tổng số mức độ tiêu thụ hợp chất oxo Biểu đồ: GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Các sp khác iso-Butanal Các sp khác n-Butanal Hình 1: Mức độ tiêu thụ hợp chất oxo giới năm 2005 (nguồn tesis nbutanal) n-butanal hợp chất trung gian để tổng hợp hóa chất 2-etylhexanol, nbutanol, TMP (trimethylolpropane), polyvinyl butyral(PVB), n-axit butyric…… Một lượng nhỏ n-butanal ứng dụng để sản xuất dược phẩm,thuốc trừ sâu,thuốc bảo vệ thực vật, nhựa tổng hợp, chất chống oxi hóa,chất lưu hóa nước hoa tổng hợp Iso-butanal: Là sản phẩm phụ thu vơi n-butanal từ trình hydroforming hóa propylene có sử dụng xúc tác Sản lượng iso-butanal giới 1545 có 258,550 sản sản xuất Mỹ Iso-butanal ứng dụng để sản xuất iso-butanol, axit isobutyric, 2,2,4trimethyl-1,3-Pentanediol 15% iso-butanal chuyển hóa thành neopentyl glycol trình ngưng tụ andol hydro hóa GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 10 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal VII.3.5 Tổng chi phí sản xuất chung 205992 + 200= 206192 triệu VNĐ/năm VII.3.6 Chi phí quản lý doanh nghiệp Giả sử chi phí quản lý doanh nghiệp chiếm 20% chi phí sản xuất chung 0,2  206192 = 41258 triệu VNĐ/ năm VII.3.7 Chi phí tiêu thụ Giả sử chi phí tiêu thụ chiếm 20% chi phí sản xuất chung 0,2  206192 = 41258 triệu VNĐ/ năm *Tổng giá thành đầu tư: 206192 + 2× 41258 = 288809 triệu VNĐ/năm VII.4 GIÁ THÀNH VÀ LỢI NHẬN VII.4.1 Doanh thu: Giá bán Triệu VNĐ/tấn sản phẩm Doanh thu = 125.000 = 375.000 triệu VNĐ VII.4.2 Lợi nhuận: Thuế VAT (%) Thuế VAT đầu = 10% doanh thu + 10% điện = 0,1  375000 + 0,1  784 = 37578 triệu VNĐ Thuế VAT đầu vào = 10% đầu tư nguyên liệu = 0,1 202987 = 20298 triệu VNĐ Thuế VAT = Thuế VAT đầu - Thuế VAT đầu vào = 37578 – 20298 = 17280 triệu VNĐ Thuế vốn = thuế suất  vốn đầu tư ban đầu = 0,0036  288809 = 1039 triệu VNĐ Lợi nhuận = Doanh thu - Giá toàn - thuế VAT - Thuế vốn GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 125 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal = 375000 - 288809 - 17280 - 1039 = 67872 Triệu VNĐ/năm Xác định thời gian hồi vốn:  V 288809  4 LN  KH 67872  200 năm Trong đó: V : Vốn đầu tư ban đầu (triệu VNĐ) LN : Lợi nhuận hàng năm(triệu VNĐ) KH : Tổng khấu hao phân xưởng(triệu VNĐ) Kết luận: Phân xưởng sản xuất MTBE với suất 125.000 /năm Theo phát triển khoa học kỹ thuật nhu cầu nước MTBE cần thiết với giá bán triệu VNĐ/tấn thời gian thu hồi vốn năm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 126 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG HĨA CHƯƠNG VIII:AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG [25] VIII.1 MỤC ĐÍCH Ngành cơng nghiệp hóa dầu nói chung độc hại, q trình lao động sản xuất có nhiều yếu tố gây ảnh hưởng đến sức khỏe người mơi trường xung quanh Để đảm bảo quy trình hoạt động nhà máy vấn đề an tồn lao động - vệ sinh môi trường cần phải quan tâm, thực tốt nội quy, quy định đề Đối với phân xưởng sản xuất MTBE, công nhân phải làm việc môi trường độc hại, dễ cháy nổ, nguy mắc bệnh nghề nghiệp cao Vì vậy, cơng tác đảm bảo an tồn lao động vơ thiết thực quan trọng VIII.2 CÔNG TÁC ĐẢM BẢO AN TỒN LAO ĐỘNG a Cơng tác giáo dục tư tưởng Cơng tác bảo hộ lao động mang tính chất quần chúng Vì vậy, cơng tác phần lớn cán bộ, cơng nhân viên chức tồn nhà máy tự giác thực Phân xưởng phải thường xuyên tổ chức tuyên truyền, giáo dục để người thấm nhuần nội quy nhà máy công tác bảo hộ lao động, đồng thời phải thường xuyên kiểm tra việc thực quy định an toàn thao tác, kịp thời giải cố xảy GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 127 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal b Trang bị bảo hộ lao động Trong nhà máy, phân xưởng sản xuất MTBE, việc cấp phát đầy đủ trang thiết bị bảo hộ lao động quần áo, giầy, mũ, găng tay cần thiết Đây yếu tố giúp ngăn ngừa tai nạn lao động bệnh nghề nghiệp Đồng thời cần phải thường xuyên nhắc nhở, kiểm tra việc thực công nhân vấn đề c Các biện pháp kỹ thuật Ngoài việc thường xuyên kiểm tra, nhắc nhở việc thực biện pháp kỹ thuật quan trọng nhất, cụ thể là: + Thực nghiêm chỉnh chế độ bảo dưỡng máy móc định kỳ + Trang bị đầy đủ công cụ sản xuất tiêu chuẩn kỹ thuật + Các dụng cụ, thiết bị điện phải che chắn kỹ thuật, đảm bảo an toàn + Các hệ thống chuyển động mơtơ, xích phải bao che chắn + Trang bị bảo dưỡng thường xuyên van tự động + Kiểm tra nguyên liệu trước đưa vào sản xuất + Thường xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu sản phẩm + Tuyệt đối phải tuân theo yêu cầu công nghệ, kỹ thuật + Sử dụng hóa chất dễ cháy nổ, gây bỏng phải tuyệt đối an toàn Phân xưởng đặt nơi cách xa khu dân cư, xưởng phải có đủ ánh sáng, thơng thống khơng khí, có đủ diện tích khơng gian cần thiết để công nhân thao tác vận hành, bố trí thiết bị dụng cụ nghiên cứu, cứu hỏa, hệ thống cửa phải thuận tiện, dễ thoát ngồi có hỏa hoạn xảy Khi xảy cháy nổ, cán công nhân xưởng phải nhanh chóng khỏi nơi làm việc, đồng thời sử dụng phương tiện chữa cháy sẵn có kịp thời báo cho phận cứu hỏa nhà máy hay đơn vị phòng cháy chữa cháy gần giúp đỡ d Công tác vệ sinh lao động Cần làm tốt công tác vệ sinh lao động để tránh bệnh nghề nghiệp Trong trình sản xuất phải có hệ thống thơng gió chiếu sáng cho phân xưởng GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 128 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal VIII.3 BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Trong ngành cơng nghiệp, cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp chế biến dầu mỏ ln ln có hệ thống bình chứa, thiết bị có dung tích, đường ống áp lực cao, Từ thiết bị ln ln có lượng khí chất chứa bên thiết bị ngồi qua khe hở mối hàn, làm ô nhiễm bầu không khí xung quanh Bên cạnh chất thải khí thải nhà máy góp phần làm ô nhiễm môi trường Nhà máy sản xuất MTBE nhà máy hóa chất q trình làm việc, nhà máy sử dụng lượng nước làm lạnh lớn tạo lượng khí thải tương đối lớn Cùng với lượng khí từ bồn, bể chứa khơng có biện pháp xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Sau đây, xin đề xuất phương án xử lý chất thải nhà máy sản xuất MTBE +Trong trình dehydro hóa iso-butan tạo lượng khí thải giàu H Lượng khí thải chứa chủ yếu H2, CH4, C2H4, C2H6 Với thành phần khí thải vậy, ta cho thải vào khí gây nhiễm mơi trường đồng thời lãng phí nguồn nhiên liệu đáng kể Vì vậy, ta thu hồi lượng khí thải này, cho tuần hồn phần trở lại để ổn định hoạt tính xúc tác, phần lớn lại đưa xử lý để sử dụng cho mục đích khác sản xuất điện cho phân xưởng, dùng cho trình làm lạnh, sử dụng làm nhiên liệu khí dùng để sản xuất H2 tinh khiết +Trong q trình ete hóa phần hỗn hợp C4 chưa tham gia phản ứng tách tháp hấp thụ metanol dạng dòng Raffinat-2 Dòng bao gồm cấu tử iso-buten nguyên liệu (i-C4H8, n-C4H10, n-C4H10, C3H8, ), lượng MTBE, MeOH H2O Hỗn hợp Raffinat-2 thu hồi đem xử lý loại cấu tử chứa oxy như: MeOH, MTBE, H2O (với lượng nhỏ), loại propan propylen để đạt tiêu chuẩn khí iso-butan ngun liệu cho tuần hồn trộn với dịng ngun liệu +Trong q trình sản xuất sử dụng lượng nước làm lạnh lớn, cần phải xử lý lượng nước không thải mơi trường ngồi bừa bãi Về mặt an tồn lao động bảo vệ môi trường, thiết bị áp lực phải thử nghiệm độ kín cho phép có độ kín khít định GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 129 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Bên cạnh đó, cán bộ, cơng nhân viên chức nhà máy phải có ý thức bảo vệ môi trường, cảnh quan chung nhà máy, cộng đồng toàn xã hội CHƯƠNG IX: TỰ ĐỘNG HỐ TRONG PHÂN XƯỞNG [26] IX.1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA: Mơ hình tự động hóa dây chuyền cơng nghệ q trình sử dụng dụng cụ, thiết bị máy móc tự động Chúng điều khiển hoạt động phận dây chuyền công nghệ theo yêu cầu tạo dựng theo chế độ cơng nghệ dây chuyền Mục đích việc đưa hệ thống mơ hình điều khiển tự động hố vào dây chuyền cơng nghệ nhằm làm cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, cách xác nhất, tránh cố thao tác điều khiển, phận tự động báo động có cố xảy Mặt khác, nhờ sử dụng hệ thống tự động hố vào dây chuyền cơng nghệ cho phép tránh nhầm lẫn, giảm số lượng công nhân làm việc nhà máy, đồng thời tăng suất lao động Nhờ hệ thống tự động hoá mà dây chuyền cơng nghệ có nơi sinh khí độc hại hay dễ gây cháy nổ làm cho công nhân điều khiển trực tiếp được, sử dụng hệ thống điều khiển tự động đảm bảo tính mạng cho cơng nhân Như vậy, việc áp dụng hệ thống mơ hình điều khiển tự động dây chuyền công nghệ không vấn đề cần thiết mà cịn có tính bắt buộc công nghệ Đối với dây chuyền công nghệ sản xuất MTBE thiết bị điều khiển tự động sau: + Dụng cụ đo nhiệt độ GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 130 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal + Dụng cụ đo áp suất + Dụng cụ đo lưu lượng + Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị trung tâm điều khiển + Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa trung tâm điều khiển + Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn) +Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp trung tâm điều khiển +Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi hiển thị, khí cụ lắp trung tâm điều khiển Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) điều chỉnh (BĐC) Bộ điều chỉnh gồm: cảm biến khuếch đại + Bộ cảm biến dùng để phản ánh sai lệch thông số điều chỉnh so với giá trị cho trước biến đổi thành tín hiệu + Bộ khuếch đại làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu cảm biến đến giá trị điều chỉnh quan điều khiển (CQĐK), quan tác động lên đối tượng nhằm xóa độ sai lệch thơng số điều chỉnh Mạch điều chỉnh khép kín nhờ quan hệ ngược từ đối tượng đến điều chỉnh Quan hệ gọi hồi tiếp IX.2 MỘT SỐ DẠNG TỰ ĐỘNG: IX.2.1 Tự động kiểm tra tự động bảo vệ: Tự động kiểm tra thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ ) kiểm tra thông số công nghệ có thay đổi hay khơng Nếu có cảnh báo thị ghi lại giá trị thay đổi Biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra tự động điều chỉnh sau: GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 131 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal §T C 5.1 CT 5.2 G 5.3 PL 5.4 B§ K CB N Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Nguồn cung cấp lượng Cơ cấu chấp hành 5.1 5.2 Chỉ thị kim loại số 5.3 Ghi lại thay đổi Cảnh báo 5.4 Phân loại IX.2.2 Dạng tự động điều khiển: Sơ đồ cấu trúc: §T CB SS B§ N Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Nguồn cung cấp lượng Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, tổ chức tác GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 132 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal động có định hướng điều khiển tự động IX.2.3 Dạng tự động điều chỉnh: Sơ đồ cấu trúc: §T CB CCCH SS BD B§ K N ĐT: Đối tượng điều chỉnh CB: Cảm biến đối tượng BKĐ: Bộ khuếch đại N: Nguồn cung cấp lượng BD: Bộ đặc SS: Bộ so sánh CCCH: Cơ cấu chấp hành IX.2.4 Dạng điều khiển phản hồi: Trong tất dạng tự động điều khiển thường sử dụng kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín) Giá trị thơng tin đầu thiết bị dựa khác giá trị đo biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn Sơ đồ mô tả sau: N Sơ đồ mạch điều khiển phản hồi Đại lượng đặt trị Đại lượng X Y GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị XĐT Đoan O Trang 133 XPH XCB Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal ĐT ĐC SS CB Y :Đai lượng đặt trị ĐT : Phần tử đặt trị X: Đại lượng ĐC : Phần tử điều chỉnh N: Tác nhân nhiễu XCB :Giá trị cảm biến O: Đối tượng điều chỉnh XĐT: Giá trị đặt trị XPH: Tín hiệu phản hồi X(trị số)= XĐT -XCB CB: cảm biến SS: Phần tử so sánh Phần tử cảm biến: phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X dịch chuyển dạng thơng số khác cho phù hợp với thiết bị điều chỉnh Phần tử đặt trị: phận ấn định thông số cần trì giá trị phạm vi thơng số cần trì (XĐT) Khi thơng số vận hành lệch khỏi giá trị thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại thông số cho phù hợp thường đặt trị có thiết kế vít cơng tắc để người điều chỉnh dể dàng thay đổi giá trị (đặt thông số điều chỉnh) cho phù hợp vận hành GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 134 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Phần tử so sánh: cấu tiếp nhận giá trị phần tử định trị qui định(XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận từ cảm biến XCB, xác định sai lệch hai thông số X = XĐT XCB để đưa tín hiệu vào cấu điều chỉnh Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến tín hiệu nhận sai lệch X để gây tác động điều chỉnh trực tiếp Giá trị điều chỉnh thay đổi liên tục tương ứng với thay đổi liên tục cấu điều chỉnh IX.3 CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG: IX.3.1 Bộ cảm biến áp suất: Trong điều chỉnh thường sử dụng cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp, piston, ống cong đàn hồi Việc chọn cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh độ xác theo yêu cầu z p Bộ cảm ứng suất kiểu màng Bộ cảm ứng kiểu hộp xếp IX.3.2 Bộ cảm ứng nhiệt độ: Hoạt động cảm ứng nhiệt độ dựa nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ nhiệt độ chất khí áp suất bão hồ hệ kín dựa ngun lý nhiệt điện trở GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 135 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Bộ cảm ứng suất kiểu màng Bộ cảm ứng kiểu hộp xếp IX.3.3.Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng: Mức chất lỏng đo nhiều cách khác phương pháp đơn giản có độ xác cao đo phao IX.3.4 Bộ cảm biến lưu lượng: Bộ cảm biến lưu lượng xây dựng phụ thuộc vào biểu thức sau: Q = f×V F : Diện tích đường ống dẫn V: Tốc độ chất lỏng chảy ống dẫn theo định luật Becnuli V �P S Với S: Tỷ trọng chất lỏng P: Độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỷ trọng khơng đổi lưu lượng thể tích phụ thuộc vào hai thông số tiết diện f độ chênh lệch áp suất P Ta có hai cách đo lưu lượng: + Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng độ chênh lệch áp suất trước sau thiết bị có ống hẹp GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 136 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal KẾT LUẬN Công nghệ tổng hợp MTBE vấn đề cơng nghệ hố dầu giới, Việt Nam Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu để sản xuất MTBE cho hiệu cao mặt kinh tế kỹ thuật Ở Việt Nam, khai thác có hiệu hàng loạt mỏ khí Nam Cơn Sơn, Lan Tây, Lan Đỏ ,khí đồng hành mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng tạo nguồn nguyên liệu iso-butan dồi cho trình tổng hợp MTBE Vì vậy, phân tích, thiết kế dây chuyền cơng nghệ sản xuất MTBE cần thiết quan trọng để tiến tới xây dựng nhà máy MTBE Việt Nam Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE từ iso-butan suất 125.000 tấn/năm hoàn thành qua thời gian làm việc khẩn trương với nội dung sau: + Tổng quan nguyên liệu sản phẩm + Các q trình cơng nghệ phổ biến lựa chọn sơ đồ cơng nghệ + Tính tốn thiết kế dây chuyền công nghệ + Xây dựng nhà máy tính kinh tế + Tự động hóa an toàn lao động GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 137 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal Với giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn bè, có nhiều cố gắng xong đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, mong thầy cơ, bạn đóng góp ý kiến bổ sung, sửa chữa cho đồ án hoàn chỉnh Trò xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn GS.TS.Đào Văn Tường thầy cô môn giúp đỡ trị hồn thành đồ án Hà Nội, Ngày 30 Tháng 06 Năm 2013 Sinhviên thực Phạm Đức Hận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16.Trang 543 [2] Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A4 Trang 483 [3] Ullman's encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A13 Trang 227 [4] Chem System's Perp - Methyl tertyary - Butyl Ether [5] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 37, 3575-3581, 1998 [6] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 34, 3817-3825, 1995 [7] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 32, 564-569, 1993 [8] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 33, 2830-2835, 1995 [9] Journal of Industrial Engineering Chemical Research Vol 35, 1996 [10] A.3.Doroginsky, A.V.Luiter, E.G.Valnova, xernokislotnoic alkylurobonhiliso parafinov olefinami, Nhà xuất “Khimiaa”, Moskva, 1970, Trang 211 [11] Handbook of Petroleum refining Processes [12] Hydrocacbon Processing, Vol 77, No 10-1998 [13] Hydrocacbon Processing J., Vol 72, No 1-1993, 89-92 GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 138 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Butanal [14] Hydrocacbon Processing J., Vol 72, No 2-1993, 43-51 [15] Applied Catalysis J., Vol 134, No 1, 1996 [16] Element of Petroleum 1996 [17] Trần Công Khanh Bài giảng Thiết bị tổng hợp hữu hóa dầu [18] Nguyễn Thị Minh Hiền Cơng nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2002 [19] Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố học-Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 [20] Tập thể tác giả Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hoá học -Tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1999 [21] Nguyễn Bin Giáo trình sở q trình thiết bị cơng nghệ hố học-Tập Nhà xuất Đại học Bách Khoa,1974 [22] Sổ tay tóm tắt đại lượng hố lý - Tủ sách ĐHBK thành phố Hồ Chí Minh,1990 [23] Nguyễn Minh Châu Giáo trình hố học hữu Đại Học Sư Phạm Quy Nhơn, 1998 [24] Ngơ Bình, Phùng Ngọc Thạch, Nguyễn Mạnh Hậu, Phan Đình Tính Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội, 1997 [25] Nguyễn Đức Cung Bài giảng an toàn lao động Trường ĐHBK Hà Nội, 1998 [26] Nguyễn Văn Hòa Cơ sở tự động hóa Nhà xuất Khoa học kỹ thuật- Hà Nội 2006 [27] www.marketresearch.com/ GVHD: PGs.Ts Nguyễn Hồng Liên SVTH: Nguyễn Thị Đoan Trang 139