Đồ án tốt nghiệp - Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin docx

Đồ án tốt nghiệp Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin SVHT: Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất MỤC LỤC Trang Mở đầu Phần I: Tổng quan lý thuyết Chương I: Tính chất ứng dụng sản phẩm Formaldehyde I Giới thiệu chung:7 II.Tính chất vật lý7 III Tính chất hóa học10 10 Phản ứng phân huỷ10 10 Phản ứng oxy hóa khử10 .10 Phản ứng phân tử Formaldehyde11 11 Phản ứng Cannizzaro11 .11 Phản ứng Tischenko11 .11 Phản ứng Polime hóa11 .11 IV Chỉ tiêu Formalin thương phẩm 11 V ứng dụng sản phẩm Formaldehyde .12 Chương II: Giới thiệu chung nguyên liệu trình sản xuất formalin 13 I Giới thiệu13 .13 II Tính chất vật lý13 13 III Tính chất hóa học14 .14 Phản ứng hydro hóa14 14 Phản ứng tách nước15 15 Phản ứng oxy hóa15 .15 Phản ứng dehydro hóa15 .15 IV Chỉ tiêu nguyên liệu Metanol để sản xuất Formalin xúc tác Bạc15 15 Nước15 15 Metanol kỹ thuật15 15 Khơng khí15 15 V Một số ứng dụng Metanol16 16 Sử dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa học16 .16 Sử dông lĩnh vực lượng16 16 Các ứng dụng khác16 16 Chương III: Các phương pháp sản xuất Formalin 17 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất I.Quá trình sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác Bạc .17 Công nghệ chuyển hóa hồn tồn Metanol(CN BASF).19 19 Cơng nghệ chuyển hóa khơng hồn tồn chưng thu hồi Metanol21 21 II Công nghệ sản xuất Formaldehyde sử dụng xúc tác oxit 23 Cơng nghệ đặc trưng q trình sản xuất Formalin sở xúc tác oxit kim loại công ngẹ dùa phương pháp Formox25 25 Sơ đồ công nghệ sản xuất Formalin viện nghiên cứu xúc tác27 27 Chương IV: So sánh mặt kinh tế trình sản xuất Formaldehyde lùa chọn sơ đồ công nghệ .30 I.So sánh trình30 30 II Lùa chọn sơ đị cơng nghệ32 32 Chương V: Các phương pháp sản xuất Formalin khác 33 I.Q trình sản xuất Formaldehyde cách oxy hóa Metan33 33 II oxy hóa etylen34 .34 III Thuỷ phân clorua metylen34 34 Chương VI: Công nghệ sản xuất Formalin ding xúc tác Bạc(CN BASF) 35 I.Sơ đồ công nghệ35 35 II Một số đặc trưng trình sản xuất Formaldehyde ding xúc tác Ag Các phản ứng36 36 Cơ chế trình38 .38 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình39 39 Thiết bị phản ứng chính40 40 Phần II: Tính tốn cơng nghệ 42 I Các số liệu42 42 Số liệu chất tham gia phản ứng42 .42 Thành phần khí thải42 42 Tổn thất42 42 Phản ứng hóa học xảy thiết bị phản ứng42 42 Thành phần sản phẩm42 .42 Hệ số chuyển hóa Metanol thành sản phẩm42 42 II Tính cân vật chất42 42 Tính cho tồn phân xưởng47 47 Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Cân vật chất cho thiết bị bay Metanol47 .47 Cân vật chất cho thiết bị phản ứng chính48 48 Tính cân vật chất cho tháp hấp thô48 48 Cân vật chất cho thiết bị đun nóng khí50 50 III Tính tốn cân nhiệt lượng50 50 Thiết bị đun nóng khơng khí50 50 Thiết bị bay Metanol51 51 Thiết bị đun nóng nhiệt khối phản ứng lần 154 54 Thiết bị đun nóng nhiệt khối phản ứng lần 255 55 Thiết bị điều chế Formaldehyde56 56 IV Tính tốn thiết bị phản ứng61 61 Lùa chọn thiết bị phản ứng61 61 Chọn chất tải nhiệt cung cấp cho dây chuyền sản xuất61 61 Tính phần thiết bị làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau phản ứng6161 Tính đường kính, thể tích líp xúc tác, chiều cao lơp xúc tác phần phản ứng63 63 Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị65 65 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm khỏi thiết bị66 66 Tính đáy thiết bị67 67 Tính nắp thiết bị68 68 Chiều dày thân thiết bị68 68 Phần III: Tồn chứa vận chuyển Formalin 71 Phần IV: Biện pháp bảo vệ môi trường 72 Phần V: Thiết kế xây dựng .73 I.Đặc điểm sản phẩm nhà máy73 73 II Địa điểm xây dùng73 73 Các yêu cầu chung73 .73 Các yêu cầu kỹ thuật xây dùng73 73 Các yêu cầu môi trường vệ sinh công nghiệp74 74 III Các giải pháp thiết kế tổng mặt nhà máy74 74 Nguyên tắc thiết kế tổng mặt nhà máy74 74 Các hạng mục cơng trình75 75 Phần VI: Tính tốn kinh tế 77 I.Mục đích nhiệm vơ77 .77 II Nội dung tính tốn kinh tế77 .77 Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Chế độ làm việc phân xưởng77 77 Nhu cầu nguyên vật liệu, nhiên liệu lượng77 77 a Nhu cầu nguyên vật liệu77 77 b Nhu cầu lượng78 .78 Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu lượng79 79 Tính vốn đầu tư cố định79 79 a Tính vốn đầu tư xây dùng79 79 b Tính vốn đầu tư cho thiết bị, máy móc79 .79 c Tính vốn đầu tư khác80 80 Nhu cầu lao động80 .80 Quỹ lương công nhân nhân viên tồn phân xưởng81 81 Tính khấu hao82 .82 Các khoản chi phí khác82 82 Tính giá thành sản phẩm82 .82 a Tổng doanh thu phân xưởng năm82 82 b Lợi nhuận83 83 c Hiệu kinh tế83 83 Kết luận 84 Tài liệu tham khảo .85 Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Phần Mở đầu Formaldehyt chất khí, dạng thương phẩm gọi formalin (Formalin dung dịch Formaldehyt 40% nước) Formaldehyt hoá chất đa dạng sử dụng cơng nghiệp hố chất ngành công nghiệp khác để sản xuất sản phẩm thiết yếu sử dụng đời sống Tổng sản phẩm Formaldehyt CHLB Đức năm 1981/1982 500.000 t/a coi ví dụ điển hình thống kê công dụng Formaldehyt Một lượng lớn dùng để sản xuất sản phẩm đông đặc (nh­ nhựa) với urea, melamin phenol tạo nhựa phenol, chất tổng hợp Khoảng 200.000 t/a (40%) sử dụng dạng để sản xuất sản phẩm có tính chất kết dính (keo dính) nhựa có tính chất thấm sử dụng sản xuất ván nhỏ, gỗ ván Ðp đồ gỗ Các sản phẩm đông đặc dùng để sản xuất sản phẩm nh­: Vật liệu phủ bề mặt , chúng sử dông nh­ phô gia công nghiệp dệt, thuộc da, cao su chất kết dính Những ứng dụng cao bao gồm giấy sáp vật liệu lót mặt phanh xe Một lượng nhỏ sản phẩm ngưng tụ ure­ fo dùng sản xuất nhựa bọt (chất dẻo bọt) Chỉ 0.4%(2000 tấn) sản phẩm Formaldehit hàng năm dùng cho mục đích lĩnh vực khai thác dầu mỏ khí 0.88% (400 tấn) dùng làm vật liệu cách điện cho nhà Khoảng 42% tổng sản lượng Formaldehit dùng làm chất trung gian để tổng hợp 1.4­butadiol, trimethylot propan neopentyl glycol, chúng sử dụng sản xuất poly ure than nhựa polieste, tổng hợp chất phủ dẻo, tổng hợp dầu bôi trơn, chất hoá dẻo khác Các hợp chất khác sản xuất từ Formaldehit bao gồm : pentaerythriol (được sử dụng chủ yếu nguyên liệu cho chất sơn phủ bề mặt), phức axit nitrilotriacetic (NTA) axit ethylene diamin etetraacetic (EDTA) sản xuất từ Formaldehit Do Formaldehit có ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nên giữ vai trị vơ quan trọng chiến lược phát triển cơng nghiệp nói chung, đặc biệt Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất cơng nghiệp hố chất nói riêng( công nghiệp tổng hợp hữu công nghiệp sản xuất hoá chất khác, việc nhập Formalin ( Formalin dung dịch 37% Formaldehit 63% nước) nên nhập Formalin từ nước ngồi vào khơng kinh tế Đứng trước tình trạng trên, việc nghiên cứu chất xúc tác, thiết bị công nghệ sản xuất nước nhiều nhà khoa học quan tâm , nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu số lượng chất lượng sản phẩm Formalin cho nhiều ngành công nghiệp Việc nghiên cứu thiết kế phân xưởng sản xuất Formaldehit phù hợp với tình hình nước vấn đề cần thiết cấp bách Hiện có nhiều phương pháp cơng nghiệp sản xuất Formaldehit phương pháp có hiệu nhiều nước giới sử dụng phương pháp oxi hoá metanol: Trên xúc tác kim loại để sản xuất Formaldehit Nếu sử dụng xúc kim loại nh­ Ag, Cu, Pt qúa trình qúa trình oxi hố kết hợp với khử H2 Qúa trình tiến hành nhiệt độ cao(680­720 oC ), thuận lợi mặt nhiệt động hiệu suất chuyển hố lại khơng cao (85%) Nếu dùng hệ xúc tác Fe­Mo cho hiệu suất chuyển hố cao ưu điểm mặt kinh tế, dây chuyền sản xuất dùng xúc tác oxit cho sản phẩm Formaldehit có chất lượng tốt hơn(vì hàm lượng CH3OH nhỏ) phù hợp với mục đích sử dụng khác Formaldehit công nghiệp Tuy nhiên công nghệ xúc tác oxit chiếm 1/3 sản lượng Fomalin giới Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ FORMALDEHYT I Giới thiệu: Formadehyt tồn tự nhiên tạo từ chất nhờ qúa trình quang hố khí từ lâu trái đất Formaldehyt sản phẩm biến đổi quan trọng động thực vật (bao gồm người) Trong Formaldehyt tồn với nồng độ thấp Formaldehyt có mùi hắc chất kích thích cho mắt, mịi họng chí nồng độ thấp, giới hạn nồng độ mà phát mùi lạ 0.051ppm Tuy nhiên, Formaldehyt không gây phá huỷ mà mang tính chất mãn tính sức khỏe người.Formldehyt tạo chất hữu cháy khơng hồn tồn; đó, Formaldehyt tìm thấy qúa trình đốt khí, dơ , từ khí thải động cơ, đốt cháy thực vật chí khói thuốc.Formaldehyt chất hố học quan trọng cơng nghiệp ứng dụng sản xuất nhiều sản phẩm cơng nghiệp hàng hóa tiêu dùng Hiện 50 chất công nghiệp sử dụng Formaldehyt, chủ yếu dạng dung dịch nước Formaldehyt II.Tính chất vật lý Formaldehyde (CH2O) chất khí khơng màu, mùi sốc, vị chua,độc (tác động đến mắt, da mòi cổ họng kích thích thần kinh với nồng độ nhá ) Khí Fomandehyde khan hồn tồn tương đối bền vững áp suất khí quyểnvà nhiệt độ 80­1000C, nhiệt độ thấp bị Polime hố chậm Sự Polime hố tăng nhanh có vết hợp chất có cực(nh­ xít, kiềm nước) Do dung dịch fomandehydecó xu hướng Polime hố bảo quản Ở nhiệt độ 4000C cao khí Fomandehyde phân huỷ nhiệt độ nhanh tạo thành axit, cacbon hydro Khí Fomandehyde cháy tạo thành hỗn hợp nổ với khơng khí hỗn hợp chứa khoảng7­72% theo thể tích Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 3000C Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Formaldehyde hoá lỏng ­19,2oC, tỷ trọng lỏng 0,8153 (ở ­20oC) 0.9172 (ở ­80oC) đóng rắn ­118oC dạng bột nhão trắng Một số số vật lý formaldehyde Nhiệt tạo thành formaldehyde 25oC : ­115.9 +6.3 kJ/mol Năng lượng Gibbs 25oC ­109.9 kJ/mol Entropy 25oC là: 218.8 +0.4 kJ/mol Nhiệt chảy 25oC : 561.5 kJ/mol Nhiệt hoá ­19.2oC : 23.32kJ/mol Nhiệt dung ­25oC : 35.425kJ/mol Q trình polyme hố trạng thái lỏng trạng thái khí bị ảnh hưởng yếu tố: áp suất, độ Èm, lượng nhỏ acid formic song tương đối nhá Khí formaldehyde đạt đươc q trình hố para formaldehyde(HCHO)n Hoặc polyme hố cao ­poly­oxy metylene Q trình đạt từ 90100% dạng tinh khiết yêu cầu phải bảo quản 100 150oC nhằm ngăn cản q trình trùng hợp Q trình phân huỷ hố học khơng xẩy 400oC Khí formaldehyde dễ bắt cháy ta đưa nhiệt độ mồi lửa tới 430oC hỗn hợp với khơng khí hợp chất gây nổ Tính chất cháy nổ formaldehyde thường dễ xẩy ra, đặc biệt khoảng nồng độ 65  70% thể tích Nhiệt độ thấp formaldehyde lỏng trộn lẫn với tất dung môi không phân cực nh­: Toluen, ete, chloroform, etylaxetat Khả hoà tan giảm nhiệt độ tăng Quá trình bay trùng hợp thường xẩy nhiệt độ thường để lại lượng nhỏ khí khơng tan Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy monome dạng đơn phân tử Formandehyde tồn dung dịch với nồng độ dung dịch < 0,1% trọng lượng Dạng chủ yếu Formandehyde dung dịch metylglycol (HOCH2OH ) olygome có khối lượng phân tử thấp với cấu trúc HO(CH2O)nH (n = 1 ).Vì mà Formandehyde khó bốc mùi điều kiện thường Hằng số cân qúa trình hồ tan vật lý Formandehyde trình phản ứng Formandehyde tạo thành Metylen glycol olygome xác định Các thơng số kết hợp với số liệu khác để tính tốn hắng số cân nhiệt độ khác từ O0 đến 1500 nồng độ Formandehyde 60% số liệu cho bảng nhận từ q trình tính tốn số cân trình olygome phân bố dung dịch nước với nồng độ 40% khối lượng Một trình nghiên cứu lượng trình tạo thành metylen glycol từ việc hoà tan Formandehyde nước cho thấy tốc độ phản ứng thuận tăng Lương Huy Công Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất mạnh xảy mơi trường dung dịch có tính axit Điều có nghĩa phân bố oligome có khối lượng phân tử cao (n>3) khơng có thay đổi nhanh nhiệt độ tăng có pha loãng dung dịch Lượng metylen glycol tăng nhanh đồng thời có tiêu hao oligome nhỏ (n=2 3) Trong dung dịch nước lượng Formandehyde dạng monome chiếm có nhỏ 2% khối lượng Lượng metylen glycol xác định phương pháp dùng sunfit đo áp suất riêng phần Formandehyde Khối lượng phân tử lượng monome xác định phương pháp quang phổ NMR Bảng1: phân bố glycol dung dịch Formandehyde (40%,350C) n Thành phần (%) n Thành phần(%) 26,28 3,89 19,36 2,35 16,38 1,59 12,33 10 0,99 8,7 >10 1,59 5,89 Tuy nhiên dung dịch Formandehyde tinh khiết nước tồn nồng độ 95% trọng lượng để trì nồng độ mà khơng có hình thành polyme phải tăng nhiệt độ lên 1200C Trong dung dịch Formandehyde kỹ thuật người ta có bổ sung thêm Methanol với nồng độ 2% Một số số vật lý dung dịch formalin Dung dịch nước có 3745% trọng lượng Formandehyde Nhiệt độ sơi: 970C Nhiệt đóng rắn có methanol: 500C Nhiệt độ chíp cháy khơng có methanol: 850C Nhiệt độ chớp cháy có 15% methanol: 500C Áp suất riêng phần Formandehyde dung dịch nước phụ thuộc vào nhiệt độ thể qua bảng sau: Bảng 2: áp suất riêng phần Formandehyde dung dịch formalin nhiệt độ nồng độ khác : T0C Nồng độ formandehyde 10 15 20 25 30 35 40 Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất + Khơng nằm vùng có mỏ khống sản địa chất khơng ổn định (như có tượng động đất, xói mịn đất, cát chảy) + Cường độ khu đất xây dựng là1,5­2,5kg/cm2 Nếu xây dựng đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi…để giảm tối đa chi phí gia cố móng hạng mục cơng trình hạng mục cơng trình có tải trọng thân tải trọng động lớn Các yêu cầu môi trường vệ sinh công nghiệp Khi địa điểm xây dựng chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết khu đân cư đô thị khu công nghiệp Điều khơng tránh khỏi q trình sản xuất nhà máy thường thải chất độc hại như: Khí độc, khói bụi, nước bẩn, tiếng ồn… yếu tố bất lợi khác dẽ cháy nổ, ô nhiễm môi trường… Địa điểm xây dựng phải thoả mãn yêu cầu quy phạm, quy định mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp Chú ý khoảng cách bảo vệ vẹ sinh công nghiệp, tuyệt đối khơng xây dựng cơng trình cơng cộng công viên, phải trồng xanh để hạn chế tác hại khu công nghiệp gây nên Thường xây dựng cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải nhà máy xử lý phải hạ lưu cách bến dùng nước khu dân cư tối thiểu 500 m Tóm lại, để lùa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải vào yêu cầu Nhưng thực tế khó khăn lùa chọn địa điểm thoả mãn nhu cầu Do sau nghiên cứu cân nhắc kỹ lưỡng yêu cầu, yêu tiên đặc điểm sản xuất riêng nhà máy em định chọn địa điểm xây dung nhà máy sản xuất formaldehyde khu cơng nghiệp Việt Trì ­ Phó Thọ III.GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY Nguyên tắc thiết kế tổng mặt nhà máy Trong đồ án em thiết kế tổng mặt nhà máy theo nguyên tắc phân vùng + Vùng trước nhà máy: Nơi bố trí nhà hành quản lý, phục vô sinh hoạt, cổng vào, gara ôtô xe đạp…đối với nhà máy có quy mơ nhỏ mức độ hợp khối lớn,vùng trước nhà máy dành diện tích cho bãi đỗ xe ơtơ, xe gắn máy, xe đạp, cổng bảo vệ, bảng tin xanh cảnh quan Diện tích vùng tuỳ theo đặc điểm sản xuất, quy mô nhà máy có diện tích từ –20% diện tích tồn nhà máy + Vùng sản xuất Nơi bố trí nhà máy dây chuyền sản xuất nhà máy, xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ…Tuỳ theo đặc điểm sản xuất quy mô nhà máy, Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất diện tích vùng chiếm từ 22­ 25% diện tích nhà máy Đây vùng quan trọng nhà máy nên bố trí cần lưu ý số đặc điểm sau: ­ Khu đất ưu tiên điều kiện địa hình, địa chất hướng ­ Các nhà xưởng trình sản xuất gây tác động xấu tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải nhiều rễ có cố (dễ cháy, dẽ nổ rò rỉ chất bất lợi) Nên đặt cuối hướng gió tn thủ chặt chẽ an tồn vệ sinh cơng nghiệp + Vùng cơng trình phụ Nơi đặt nhà cơng trình cung cấp lượng bao gồm cơng trình cung cấp điện, hơi, nước, xử lý nước thải cơng trình bảo quản kỹ thuật khác Tuỳ theo mức độ công nghệ yêu cầu vùng có diện tích 14 – 28% diện tích nhà máy + Vùng kho tàng phục vụ giao thơng Trên bố trí hệ thống kho tàng, bến bãi, cầu bốc dỡ hàng hóa, sân ga nhà máy…Tuỳ theo đặc điểm sản xuất quy mô nhà máy vùng thường chiếm từ 23 –37% diện tích nhà máy Khi bố trí vùng người thiết kế cần ý số đặc điểm sau: ­ Cho phép bố trí cơng trình vùng đất không ưu tiên hướng, phải phù hợp với nơi tập kết nguyên liệu sản phẩm nhà máy dễ dàng thuận tiện cho việc nhập xuất hàng nhà máy ­ Tuy nhiên nhiều trường hợp đặc điểm yêu cầu dây chuyền cơng nghệ hệ thống kho tàng bố trí gắn lion trực tiếp với phận sản xuất Vì vậy, người thiết kế bố trí phần hệ thống kho tàng năm khu vực sản xuất Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất 2.Các hạng mục cơng trình Bảng : Các hạng mục cơng trình nhà máy STT Tên hạng mục cơng trình Số tầng Nhà hành Diện tích (m2) 324 DàiRộng(mm) 36  Hội trường câu lạc 324 36  Nhà ăn (Căng tin) 324 36  Nhà vệ sinh 216 24  216 24  Phịng thí nghiệm nhà biểu diễn trung tâm Phòng thường trực Nhà để xe đạp xe máy 36 324 66 36  Gara ôtô 324 36  9 Khu đất dự trữ 864 48  18 10 11 Nhà sản xuất Nhà sản xuất phụ trợ 1 864 216 48  18 24  12 Phân xưởng khí 216 24  13 Bể chứa Formalin 324 18  18 14 15 Phòng phụ trách điện Phân xưởng nước 1 108 648 12  36  18 16 Kho chứa nguyên liệu 648 36  18 17 18 Phân xưởng xử lý nước thải Bộ phận cứa hoả 1 324 108 18  18 12  36 66 Tổng diện tích Tổng số cơng nhân nhà máy khoảng 48 người, nhà máy hoạt động liên tục 24/24h, chia làm ca, ca có 16 người làm việc, phân xưởng sản xuất khoảng 15 người Nhà máy sản xuất Formaldehyde từ ngun liệu Metanol khơng khí với cơng suất 65000 tấn/ năm có: + Diện tích tổng mặt nhà máy 7056  = 28224 (m2) Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất + Diện tích đất chiếm mặt đường ống kỹ thuật, khu đất trồng xanh đường tổng mặt là: 9310(m2) + Hệ số xây dùng : Kxd= 7056 100%  25% 28224 + Hệ số sử dụng: Ksd= Lương Huy Cơng 7056  9310 100%  57.99% 28224 Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Phần VI: Tính tốn kinh tế I.Mục đích nhiệm vụ Để thiết kế xây dựng nhà máy, phân xưởng cần phải tính tốn đảm bảo ba yếu tố sau: + Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Đảm bảo mang lại hiệu kinh tế + Đảm bảo yêu cầu lao động vệ sinh môi trường Khi đầu tư cho nhà máy, xí nghiệp hay doanh nghiệp vấn đề quan trọng hàng đầu lợi Ých kinh tế Vì việc tính tốn kinh tế vơ cần thiết quan trọng Tính tốn kinh tế giúp ta tổng qt giá trị dự án, ngồi cịn tác động đến điều chỉnh mức cân thành phần lập nên dự án cho hợp lý như: Tổ chức kế hoạch sản xuất, tổ chức vốn đầu tư, giá thành nguyên vật liệu sản phẩm đièu quan trọng việc tính toán kinh tế dấnh giá mức độ thực thi dự án từ định dự án có thực hay không Do yêu cầu thời gian có hạn nên phần em đề cập đến vấn đề tính tốn dự án như: Đầu tư ban đầu, chi phí sản xuất, lợi nhuận nhà máy, thời gian thu hồi vốn dự án II Nội dung tính tốn kinh tế 1.Chế độ làm việc phân xưởng Dây chuyền sản xuất 24/24h, số ngày làm việc năm 335ngày, số ngày nghỉ 30 ngày Mỗi ngày làm ba ca ca giê Năng suet nhà máy 65.000 tấn/năm 2.Nhu cầu nguyên vật liệu, nhiên liệu lượng a.Nhu cầu nguyên vật liệu Ta tính nhu cầu nguyên liệu cho sản phẩm Formalin Năng suất trình: 8,085 (tấn/h) Lượng Metanol nguyên liệu 5,040 (tấn/h) Lượng nước 4,759 (tấn/h) Lượng nước 1,577 (tấn/h) Lượng xúc tác 0,134(tấn/h) Từ ta tính lượng ngun liệu tiêu hao cho sản phẩm sau: Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất 5,040  0,623 (tấn) 8,085 Lương Metanol: 4,759  0,589 (tấn) 8,085 Lương nước: 1,577  0,195 (tấn) 8,085 Lương nước: 0.134  0.0166 (tấn) 8,085 Lương xúc tác: Bảng: Nhu cầu nguyên liệu Tên nguyên liệu Đơn vị Hệ số tiêu hao Nhu cầu năm 40520 38260 12678 1076 Metanol Tấn 0.623 Nước Tấn 0.589 Hơi nước Tấn 0.195 Xúc tác Tấn 0.0166 b Nhu cầu lượng Điện ding cho chạy máy công nghệ tính theo cơng thức: n W  K  K   ni P.Ti i 1 Trong đó: ­ w: Điện ding năm, kw ­ P: Công suất động loại i, kw/h ­ Ni: Sè động loại i, ­ K1: Hệ số phụ tải, thường lấy 0.75 ­ K2: Hệ số tổ thất, thường lấy 1.05 ­ Ti: Thời gian sử dụng năm, 335x24=8040(h) Bảng: Tổng chi phí điện công nghiệp K2 Tên thiết bị P ni K1 Ti W P Bơm metanol 5.4 5.4 0.75 1.05 8040 34190.4 Bơm formalin 5.4 10.8 0.75 1.05 8040 68380.2 Máy nén 2000 2000 0.75 1.05 8040 12663000 Bơm nước 8.6 17.2 0.75 1.05 8040 108901.7 mềm Tổng cộng 12874472 Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Điện dùng thắp sáng cho phân xưởng ca chiều đêm (16/24h) tính theo công thức: n Ws   ni P.Ti i 1 Trong đó: ­ Ws : Điện dùng năm, kw ­ P: Công suất đèn loại i, ­ N: Số loại bang đèn ­ Ti: Thời gian sử dụng năm, 320x16=5120 (h) Bảng: Tổng chi phí cho điện thắp sáng Tên cơng trình Loại bóng (w­W) ni Ti Ws Nhà sản xuất 150­220 48 5360 38592 Các nhà lại 150­220 16 5360 12864 Tổng cộng 51456 Điện dùng hệ thống đốt điện lò phản ứng chính: Để sản xuất sản phẩm tiêu tốn lượng điện là: 74Kw.h Lượng điện tiêu thụ năm: 74x 65000 = 4810000 (Kw.h) Lượng điện tiêu thụ năm cho toàn phân xưởng: 12784472 + 51456 + 4810000 = 17645928 (Kw.h) Lượng điện cho sản phẩm: 17645928 : 65000 = 271,476(Kw) 3.Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng Tổng chi phí cho nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng cho năm Tên Đơn vị Lượng dùng Đơn giá (Đ) Thành tiền(Đ) năm Metanol Tấn 40520 4.106 162080.106 Nước Tấn 38260 2000 76,52.106 Hơi nước Tấn 12678 50000 633,9.106 Xúc tác Tấn 1076 30.106 32280.106 Điện Kw 17645928 1000 17646.106 Tổng cộng 212716.42.106 4.Tính vốn đầu tư cố định: Vđt a Tính vốn đầu tư xây dựng: Vxd Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Đơn giá xây dựng nhà lé thiên khung bê tơng cốt thép tồn khối, kết cấu bao che nhẹ: 1.600.000đ/m2 Tổng diện tích xây dựng là: 7056 m2 Vxd = 7056 x 1600.000 = 11289,6 x106(Đ) b Tính vốn đầu tư cho thiết bị, máy móc Bảng : Tổng chi phí đầu tư cho thiết bị Tên thiết bị Số lượng Đơn giá (Đ) Thành tiền (Đ) Thiết bị phản ứng 250.10 250.106 Thiết bi trao đổi nhiệt 30.106 120.106 Thiết bi sủi bọt khí 10.106 10.106 Nồi 40.106 40.106 Thiết bị làm lạnh 20.106 100.106 Thiết bị hấp thụ 100.106 100.106 Thùng cao vị 2.106 2.106 Bể chứa Metanol 3.106 3.106 Bể chứa nước 4.106 4.106 10 Bể chứa sản phẩm .106 5.106 11 Máy nén 4,5.106 4,5.106 12 Bơm 5.106 25.106 Tổng cộng 783.106 ­ Chi phí lắp đặt: 20% Vtb ­ Chi phí dụng cơ: 10% Vtb ­ Chi phí vận chuyển: 10% Vtb  Tổng cộng: 40% Vtb = 313,3.106 (Đ) Tổng vốn đầu tư cho thiết bị là: Vtb = 783.106 + 313,2.106 = 1096,2.106 c.Tính vốn đầu tư khác: Vk Gồm chi phí để vận chuyển, khảo sát thiết kế, đào tạo cán chiếm 10% tổng số vốn đầu tư cố định Vđt = Vxd + Vtb + Vk = Vxd + Vtb + 0,1 Vđt Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin  Vdt  Thiết kế phân xưởng sản xuất V xd  Vtb 9849,6.10  1096,2.10   12162.10 (Đ) 0,9 0,9 Nhu cầu lao động Do đặc điểm trình sản xuất liên tục, tiến hành thiết bị kín, tự động hóa sản xuất Nhiệm vụ chủ yếu công nhân kiểm tra, quan sát chế độ làm việc máy móc thiết bị chất lượng sản phẩm để điều chỉnh cho thích hợp Dưới bảng phân bố số lượng công nhân trực tiếp sản xuất Bảng : Bè trí cơng nhân nơi sản xuất Nơi làm việc Số lượng Số công nhân Tổng số công thiết bị mét ca nhân ngày Bộ phận phản ứng Bộ phận lọc khơng khí 1 Bộ phận làm mềm nước 1 Bộ phận hóa nước 1 Bộ phận hóa Metanol 1 Bộ phận bão hoà nước 1 Tháp hấp thụ 1 Bộ phận trao đổi nhiệt Máy nén, bơm, điện Bộ phận sản phẩm 1 Tổng cộng 12 36 Số cán bộ, nhân viên: Cán kỹ thuật : người (quản đốc, phó giám đốc) Thư ký văn phịng: người Hành người Bảo vệ: người Vệ sinh: người Đầu bếp: người Vậy tổng số người làm việc phân xưởng là: 48 người 6.Quỹ lương công nhân nhân viên tồn phân xưởng Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất ­ Mức lương công nhân trức tiếp 2.000.000Đ/tháng ­ Lương gián tiếp tổ trưởng tính theo hệ số Thống kê quỹ lương cơng nhân Ngành nghề Số Hệ sè Lương Lương tồn người tháng(Đ/ng) (Đ) Công nhân trực tiếp 32 2.106 64.106 Tổ trưởng 1,2 2,4.106 9,6.106 Quản đốc 1,5 3.106 3.106 Phó quản đốc 1,4 2,8.106 2,8.106 Thư ký 1,3 2,6.106 2,6.106 Hành 1,1 2,2.106 2,2.106 Bảo vệ 2.106 4.106 Tổng cộng 42 88,2.106 Lương năm (Đ) 768.106 115,2.106 36.106 33,6.106 31,2.106 26,4.106 48.106 1058,4.106 ­ Bồi dưỡng lương độc hại: 1058,4x 0,01= 10,584.106 ­ Tổng quỹ lương năm: 1058,4.106 + 10,584.106 = 1068,98.106 7.Tính khấu hao Khấu hao thiết bi, nhà xưởng nh­ sau: ­Nhà sản xuất có thời gian khấu hao 20 năm Mức khấu hao là: 11289,6.10  564,48.10 (Đ/n 20 ­Thiết bị, máy móc lấy thời gian khấu hao năm Mức khấu hao là: 1096,2.10  137,025.10 (Đ/năm) ­ Tổng mức khấu hao toàn phân xưởng là: 564,48.106 + 137,025.106 = 701,505.106 ­ Khấu hao sửa chữa lấy 50% khấu hao bản: 629,505.106 x 0,5 = 314,7525.106 ­ Tổng mức khấu hao năm là: 701,505.106 + 314,7525.106 = 1052,258.106 ­ Mức khấu hao đợn vị sản phẩm: 1052,258.106 : 65000 = 16188,585 (Đ/tấn) 8.Các khoản chi khác ­ Chi phí quản lý doanh nghiệp lấy 8% giá thành phân xưởng Giá thành phân xưởng: Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất 162080.106 + 1068,98.106 + 1052,258.106 = 164201,238.106 (Đ/năm) Chi phí doanh nghiệp là: 164201,238.106 x0,08 = 13136,099.106(Đ/năm) ­ Chi phí bán hàng lấy 1% Giá thành phân xưởng 164201,238.106 x 0,01 = 1642,0124.106 (Đ/năm) Giá thành tồn bộ: 164201,238.106 + 1642,0124.106 = 165843,25.106(Đ/năm) Hay tính cho đơn vị sản phẩm: 2551435(Đ/dvsp) ­ Thuế doanh thu lấy 4% doanh thu phân xưởng Tính giá thành sản phẩm a Tổng doanh thu phân xưởng năm là: DT = SP x GB Trong đó: DT: Doanh tu năm (Đ) SP: Lượng ản phẩm thu năm (Tấn) GB: Giá bán sản phẩm (Đ/tấn) GB = GT + TVAT + LĐM Trong đó: GT: Giá thành đơn vị sản phẩm : 2551435(Đ/đvsp) TVAT: Thuế giá trị gia tăng 10% GB LĐM: Lãi định mức 5% GB Vậy: GB = 25514351 + 0,1GB + 0,05GB  GB = 3001688(Đ/đvsp) Lãi giá bán: GB = 3,5.106(Đ/đvsp) TVAT = 0,35.106(Đ/đvsp) LĐM = 0,175.106(Đ/đvsp) DT = SP x GB = 227,5.109(Đ/Năm) b Lợi nhuận LN = DT – CP Trong đó: CP: Tổng chi phí phân xưởng năm (Đ) CP = SP x GT + SP x TVAT Vậy lợi nhuận phân xưởng tính là: LN = DT – SP(GT + TVAT) = 227,5.109 – 65000(2551435 + 0,35.106) LN = 38,9.109 (Đ/năm) Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất c Hiệu kinh tế Hiệu quả: Ehq = DT/CP = 1,206 Thời gian hoàn vốn: Thv  V XD  VTB   3,8 (Năm) LN  M KH Vậy thời gian thu hồi vốn đầu tư 3,8 năm, kết khả quan đêm lại hiệu kinh tế cao Vì cho phép áp dụng vào thực tế sản xuất KẾT LUẬN Qua gần tháng với nỗ lực học hỏi thân với giúp đỡ tận tình thầy giáo bạn líp, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với nội dung sau: ­ Phần tổng quan lùa chọn phương pháp dây chuyền sản xuất formalin cho suet 65000tấn/năm, phù hợp với điều kiện thực tế nước ta Vẽ dây chuyền sản xuất thiết bị phản ứng ­ Phàn tính tốn tính cân vật chất, cân nhiệt lượng tính kích thước thiết kế phản ứng ­ Phần thiết kế chọn địa điểm xây dựng dây chuyền sản xuất formalin, vẽ tổng mặt nhà máy (Bố trí hạng mục cơng trình nhà máy) mặt bằng, mặt cắt phân xưởng sản xuất Mặc dù cố gắng trình độ thời gian có hạn nên đồ án khơng thể khơng có thiếu sót, em mong nhận đóng góp bổ sung quý thầy co bạn Mét lần em xin chân thành cảm ơn GS.TS Đào Văn Tường thầy cô bạn bè giúp đỡ em hoàn thành đồ án Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ­ Đỗ Văn Chín Tổng hợp chất xúc tác oxit Fe­ Mo để oxy hóa Metanol thành formaldehyde nghiên cứu biến đổi hoạt tính xúc tác hệ Luận án PTS, Hà Nội, 1986 [2] – Nguyễn Quang Huỳnh, Lê Thanh Cẩm, Đỗ Văn Chín Hội nghị hóa học tồn quốc lần thứ “ Nghiên cứu xúc tác oxy hóa metanol thành formaldehyde”, Viện khoa học VN, Hà Nội, 1981 [3] – Vũ Thế Trí Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất ứng dụng formalin Việt Nam Luận án PTS Viện hóa học công nghiệp Hà Nội, 1995 [4] – Trần Công Khanh Thiết bị phản ứng sản xuất hợp chất hữu Trường ĐHBK­ Hà Nội, 1986 [5] – Giáo trình kỹ thuật tổng hợp hữu Bộ mơn tổng hợp hữu Trường ĐHBK­ Hà Nội 1976 [6] – Tạp chí hóa học Tập 18, sè3, Viện KHKT, 1980 [7] – Cơ sở hóa học hữu Tập Nhà xuất ĐH TH chuyên nghiệp 1980 [8] – Bộ mơn hóa cơng Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Tập 1,2 Trường ĐHBK Hà Nội 1974 Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất [9] – Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố học Tập 1,2 Nhà xuất KHKT,1978 [10] – Bộ môn xây dựng cơng nghiệp Ngun lý xây dựng nhà máy hóa chất Trường ĐHBK Hà Nội 1974 [11] – Bộ mơn hóa lý Sổ tay tóm tắt đại lượng hóa lý Khoa ĐH choc Trường ĐHBK Hà Nội.1972 [12] – Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A11, 1988.619­ 647 [13] – Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16, 1988.465­ 469 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn đến đến tất thầy, cô giáo dạy dỗ em suốt năm học vừa qua, người giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn GS TS Đào Văn Tường người tận tình hướng dẫn em đồ án Em có nh­ ngày hôm phần chủ yếu nhờ bảo thầy, cô giáo môn Cơng nghệ Hữu ­ Hóa dầu Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Một lần em xin chân thành cảm ơn GS TS Đào Văn Tường tồn thể thầy, giáo, bạn giúp đỡ em suốt thời gian vừa qua Sinh viên Lương Huy Cơng Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 ... cơng nghiệp nói chung, đặc biệt Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất cơng nghiệp hố chất nói riêng( cơng nghiệp tổng hợp hữu cơng nghiệp sản xuất. .. % Hình 1:Dây chuyền sản xuất Formalin theo CN BASF Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất Thiết bị bốc Thiết bị phản ứng Thiết bị trao đổi nhiệt... sản xuáat formalin xúc tác bạc Lương Huy Cơng Lớp Hóa dầu I – K44 Đồ án tốt nghiệp Formalin Thiết kế phân xưởng sản xuất CHƯƠNG V: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FORMALDEHYDE KHÁC I.Quá trình sản xuất