Thiết kế phân xưởng sản xuất vc

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC môc lôc môc lôc .1 Lời mở đầu PhÇn tỉng quan .7 A TÝnh chÊt nguyªn vËt liƯu: I axetylen: TÝnh chÊt vËt lý: .7 TÝnh chÊt hãa häc: 2.1 Ph¶n øng thÕ: .9 2.2 Phản ứng kết hợp: 2.3 Ph¶n øng trïng hỵp: 11 TÝnh chÊt næ: 12 S¶n xuÊt axetylen tõ cacbua canxi: 13 4.1 Ph¶n øng ph©n hủ cacbua canxi: .13 4.2 Các yếu tố ảnh hởng tới hiệu suất ph¶n øng: 13 II TÝnh chÊt axit clohydric HCl: 15 TÝnh chÊt vËt lý: 15 TÝnh chÊt hãa häc: .15 III Vinylclorua: 16 TÝnh chÊt vËt lý: 16 Lu Vị Khang Líp Ho¸ Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xëng s¶n xuÊt VC TÝnh chÊt hãa häc: .17 B S¶n xuÊt Vinylclorua: 18 I S¶n xuÊt VC tõ axetylen: 19 S¶n xuÊt VC tõ axetylen theo phơng pháp pha lỏng: 21 Sản xuất VC từ C2H2 theo phơng pháp pha khí: 23 II Sản xuất VC phơng pháp khác: 29 Sản xuất VC phơng pháp cracking EDC: 29 Sản xuất VC qúa trình liên hợp: 36 2.1 Liên hợp clo hóa etylen, tách HCl hydroclo hóa C2H2 36 2.2 Liên hợp clo hóa, oxy clo hóa etylen cracking EDC: 37 phần tính toán .45 I C©n b»ng vËt chÊt thiết bị phản ứng: 48 Xác định lợng nguyên liệu C2H2: 48 Xác định lợng nguyên liệu HCl: 49 II TÝnh cân vật chất hệ thống chng: .51 III Cân nhiệt lợng thiết bị ph¶n øng: 53 TÝnh nhiƯt dung riêng cấu tử: .54 Tính nhiệt lợng mang vào thiết bị phản ứng: .56 2.1 Tính nhiệt lợng nguyên liệu mang vào thiết bị phản ứng Q1 : 56 2.2 Tính nhiệt lợng nớc mang vào thiết bị phản ứng Q2: 57 2.3 Tính nhiệt lợng phản øng to¶ Q3: .57 Lu Vũ Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Tính nhiệt lợng mang thiết bị phản ứng: 58 3.1 Tính nhiệt lợng sản phẩm mang khỏi thiết bị phản ứng Q4 : .58 3.2 TÝnh nhiƯt lỵng níc mang khái thiÕt bị phản ứng Q5: .59 3.3 Nhiệt lợng phản ứng toả môi trờng xung quanh Q6: 59 IV Tính toán thiết bị phản ứng: 60 Xác định bề mặt truyền nhiệt thiết bị phản ứng: 61 Tính đờng kính thiết bị phản ứng: 62 2.1 TÝnh thĨ tÝch cđa thiÕt bÞ ph¶n øng: 62 2.2 TÝnh số ống thiết bị phản ứng: 64 2.3 Tính đờng kính thiết bị phản øng: 65 TÝnh chiÒu cao thiết bị phản ứng: .65 Tính bề dày thiết bị phản ứng: 66 Tính đáy nắp thiết bị: 69 Tính đờng kính ống dẫn: 71 6.1 TÝnh ®êng kÝnh èng dẫn sản phẩm vào ra: 71 6.2 Tính đờng kính ống dẫn nớc làm mát: .72 PHầN THIếT Kế XÂY DựNG 73 I Chọn địa điểm xây dùng: 73 II Thiết kế mặt nhà máy: 74 Yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy: 74 Nguyên tắc phân vùng: .76 Lu Vũ Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Nguyên tắc hợp khối: 78 Thiết kế nhà sản xuất : 78 An toàn lao động tự động hoá 82 I An toàn lao động: 82 II Tự động hoá: 83 Mục đích ý nghĩa: 83 Các dạng tự ®éng ho¸: 85 2.1 Tự động kiểm tra tự động bảo vƯ: 85 2.2 D¹ng tù ®éng ®iỊu khiĨn: 85 Dạng tự động điều chỉnh: 86 CÊu t¹o cđa mét thiết bị tự động: 87 4.1 Bộ cảm biến áp suất: 87 4.2 Bé c¶m øng nhiƯt ®é: 88 4.3 Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng: 88 4.4 Bé c¶m biÕn lu lỵng: 89 phần tính toán kinh tế 90 I Mục đích nhiệm vụ tính to¸n kinh tÕ: 90 II Néi dung tÝnh to¸n kinh tÕ: 90 Xác định chế độ công tác phân xởng: 90 Nhu cầu vỊ nguyªn vËt liƯu: 90 2.1 Nhu cầu nguyên liệu: 90 2.2 Nhu cÇu vỊ điện năng: 91 2.3 Tính chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu lợng: 93 2.4 Tính vốn đầu t cố ®Þnh: 93 2.5 Quỹ lơng công nhân làm việc phân xởng: 94 2.6 TÝnh khÊu hao: 95 2.7 Các khoản chi phÝ kh¸c: 96 2.8 Xác định kết quả: 97 PhÇn kÕt luËn .99 Tµi liƯu tham kh¶o 100 Lu Vị Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Lu Vũ Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Lời mở đầu Vinylclorua gọi tắt VC có công thức hóa học CH2 = CHCl đợc Perco điều chế từ năm 1835 cách khử HCl đicloetan môi trờng kiềm rợu Khả trùng hợp VC dới tác dụng ánh sáng đợc aymar phát minh vào năm 1872, nhng sản phẩm PVC đợc sản xuất vào năm 1930 Từ công nghiệp sản xuất VC phát triển nhanh, ngời ta dùng để trùng hợp đồng trùng hợp với monome khác tạo thành nhiều sản phẩm có giá trị Công nghiệp sản xuất VC phát triển mạnh ứng dụng rộng rÃi công nghiệp đời sống VC dùng chủ yếu để trùng hợp chất dẻo Polyvinylclorit gọi tắt PVC có công thức: CH2 CH ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ Cl Cl Cl PVC loại chất dẻo có nhiều tính chất tốt: ổn định hóa học cao, bị ăn mòn phá hủy H 2SO4, HCl, số dung môi hữu khác PVC có khả co dÃn độ bền tơng đối lớn, có tính cách điện, không thấm nớc, không bị phá hủy gặp nớc nhng lại háo thuốc màu nên dễ nhuộm Do tính chất tốt nh PVC đợc dùng để sản xuất loại ống dẫn chất hóa học, làm vật liệu lót bên thiết bị hóa học làm việc môi trờng ăn mòn nhiệt độ thấp để thay thép không gỉ hợp kim Trong công nghiệp điện PVC đợc dùng sản xuất loại dây bọc, dụng cụ cho vô tuyến điện Trong xây dựng PVC đợc dùng để lát sàn nhà, tờng cách âm, dụng cụ gia đình: bàn, ghế, tủ, Nhựa PVC gia công với loại chất hóa dẻo cho ta loại màng mỏng dùng làm áo ma, vải bọc, Đồng trùng hợp VC với monome khác nh Vinylydenclorit CH2=CCl2, Vinylaxetat CH2=CHOCH3, acrylnitril CH2=CHCN tạo thành polyme có giá trị VC đợc dùng để sản xuất sợi hóa học clorin, sơn chịu ăn mòn Lu Vũ Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC VC loại monome đợc sản xuất nhiều giới mức sản xuất tăng nhanh Chẳng hạn Nhật năm 1960 sản xuất 258 nghìn PVC, năm 1965 tăng lên 450 nghìn tấn, 1970 lên 600 nghìn năm 1990 2070.103 Đây monome quan trọng để sản xuất polyvinylclorua chất tổng hợp vinyl Trong công nghiệp, qúa trình hydroclo hoá xúc tác axetylen đợc dùng yêu cầu lợng lớn từ sản phẩm axetylen Qúa trình đợc thay qúa trình clo oxy hoá etylen Xúc tác cho qúa trình hydroclo hoá axetylen đòi hỏi độ tinh khiết cao từ chất phản ứng Axetylen phải không chứa chất làm ngộ độc xúc tác nh S, P, as, HCl phải không chứa clo Các chất phản ứng yêu cầu phải khô phản ứng nớc với sản phẩm Vinylclorua cho axetaldehyt HCl Phản ứng thờng tiến hành pha khí, xúc tác cho trình muối thuỷ ngân (II) clorua than hoạt tính Thêm Th, Ce hay CuCl để giảm khả hoạt tính HgCl2 Sự biến đổi cao (gần 100%) độ chọn lọc lớn (98%) đạt đợc Thêm vào Vinylclorua ph©n tư HCl thø hai cã thĨ cho 1,1 – dicloetan, sản phẩm phụ Phần tổng quan A TÝnh chÊt nguyªn vËt liƯu: A.I axetylen: A.I.1 TÝnh chÊt vËt lý: C«ng thøc hãa häc cđa axetylen: C2H2 Lu Vũ Khang Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC nhiệt độ áp suất thờng axetylen chất khí không màu có mùi ete yếu Axtylen kỹ thuật có chứa tạp chất nh H3P, H2S nên có mùi khó chịu Axetylen đợc đặc trng số vật lý sau: - Trọng lợng phân tử: M = 26,04 - Trọng lợng riêng 0oC 760 mmHg: 1,171 kg/m3 - Tû nhiÖt: Cp20 = 0,402 - H»ng sè khÝ: R = 320 J/kg ®é - Tû trọng không khí: d = 0,9056 - Nhiệt dung riêng: CP = 1,68.103 J/kg độ; CV = 1,36.103 J/kg độ - Hệ số dẫn nhiệt (ở 0oC 760 mmHg): λ = 0,0184 w/m ®é - NhiƯt ®é s«i ë 760 mmHg: tS = - 83,6oC - NhiƯt độ tới hạn: tt.h = 36oC - áp suất tới hạn: Pt.h = 61,7 at - Nhiệt hóa 760 mmHg: rh.h = 830.103 J/kg - §é nhít ë 0oC, 1at: μo = 9,35.10-6 Ns/m2 axetylen hoµ tan t theo nhiƯt ®é, ë ®iỊu kiƯn thêng, mét thĨ tích nớc hòa tan đợc thể tích khí axetylen, áp suất tăng lên, độ hòa tan tăng theo NhiƯt ®é oC VC2H2ht/VH2O (0oC, 760 mmHg) 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 1,7 1,7 1,3 1,1 1,0 0,9 0,8 0,6 0,5 0,3 0,2 0,1 0,0 Lu Vị Khang Líp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Axetylen tan nhiều dung môi hữu nh alcol, ete, đặc biệt tan rÊt nhiỊu axeton, díi ¸p st thêng, lÝt axeton hòa tan đợc 25 lít khí axetylen Sự hòa tan C2H2 vào dung môi (25oC áp suất thờng) đợc thể nh sau: Dung môi Hexametyl focmamid Dimetyl focmamid Metyl axetat Axeton C«ng thøc [(CH3)2N]3PO HCON(CH3)2 CH3COOCH3 CH3COCH3 Lu Vị Khang VC2H2 /Vdung m«i 43 33,5 19,5 18 Lớp Hoá Dầu 1K45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất VC Sự hòa tan cđa C2H2 axeton phơ thc nhiƯt ®é: NhiƯt ®é, oC VC H /Vaxeton 2 (0oC, 760 mmHg) 20 15 10 -5 10 15 20 25 30 35 40 52 47 42 37 33 29 26 23 20 18 16 14,5 13 Lu Vị Khang Líp Hoá Dầu 1K45