Thiet ke phan xuong san xuat nhua pvc nang suat 180938

MỞ ĐẨU

Chất dẻo là một trong những vật liệu được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong đời sống xã hội Nó không chỉ được sử dụng để tạo ra những vật dụng đơn giản mà còn được ứng dụng trong các ngành đòi hỏi độ chính xác và mức độ tinh vi cao Chất dẻo đã có mặt trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống con người như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội là quá trình khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên Như vậy, vấn đề tìm vật liệu thay thế cho các vật liệu truyền thống là một trong những vấn đề cấp bách Quá trình sử dụng chất dẻo thay thế cho các vật liệu khác ngày càng mở rộng và đã cho thấy nhiều ưu điểm nổi bật. Ở Việt Nam, ngành sản xuất và ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao còn tương đối mới mẻ Do những nguyên nhân chủ quan và khách mà số lượng các nhà máy sản xuất chất dẻo hiện có không nhiều và chưa đáp ứng được nhu cầu về chất dẻo trong nước Đứng trước nhu cầu về nhựa nói chung và PVC nói riêng của Việt Nam cũng như thế giới mà đề tài tốt nghiệp của tôi chọn là:

“ Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa PVC năng suất 3000 tấn/năm bằng phương pháp trùng hợp huyền phù ” PVC là một trong những chất dẻo được sử dụng phổ biến và có nhu cầu cao trong số các chất dẻo được sử dụng ở việt nam mà theo như nhiều ngươi nó là một trong những chất dẻo của thế kỷ 21

Do trình độ bản thân có hạn và trong khoảng thời gian hạn hẹp hơn nữa thiết kế là một công việc phức tạp đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết nhiều lĩnh vực đặc biệt là kiến thức chuyên ngành, kiến thức về xây dựng công nghiệp, kiến thức về kinh tế học nên trong bản đồ án của em không tránh khỏi những sai sót Tuy nhiên được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong trường đặc biệt là cô Phan Minh Ngọc, thầy Ngô Bình, thầy Nguyễn Quang Chương cùng với sự cố gắng, sáng tạo, ham học hỏi của bản thân mà em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này với sai sót được hạn chế đến mức thấp nhất Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn!

TỔNG QUAN

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ SẢN XUẤT PVC

I.1.Lịch sử phát triển của PVC [5]

Vinylclorua(VC) được khám phá lần đầu tiên bởi Regnault vào năm 1835 và polyme của nó lần đầu tiên nhận được vào năm 1838 Năm 1872 baumnn đã công bố tổng hợp được một số vinyl bao gồm VC sử dụng ở dạng bột màu trắng gọi là PVC Từ đó công nghệ tổng hợp PVC đã có những bước tiến bộ có ý nghĩa quan trọng ở Đức và ở Mỹ PVC là một trong những polyme tổng hợp lâu

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 4 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đời nhất Sản phẩm thương mại của PVC bắt đầu ở Đức vào đầu những năm

1930 được sản xuất theo phương pháp trùng hợp nhũ tương Bước đột phá đầu tiên để khắc phục quá trình và vấn đề ổn định nhiệt của PVC được biết đến vào

1932 khi Semon khám phá ra blend của PVC với este trọng lượng phân tử thấp. PVC là một trong những polyme quan trọng nhất trên thế giới và là một trong những polyme được sản xuất khắp thế giới cho tính chất hoá học và tính chất vật lý có tính chất cao Trong nhưng năm của thập niên 1930 sản lượng PVC gần như tăng gấp đôi, 30 triệu tấn /năm Chính nhờ có những tính chất hoá lý có nhiều ưu điểm mà PVC có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Với hàm lượng clo cao 57% nó là chất làm chậm cháy hiệu quả Chi phí cho monome thấp do đó giá của polyme giảm, nhóm clorit có cực thúc đẩy liên kết của PVC với loại este phân tử lương thấp và các polyme khác PVC là một polyme hidrô cacbon chất lượng cao đối với thời tiết và do đó được ứng dụng ngoài trời Blend của PVC với este trọng lượng phân tử thấp mở ra nhiều ứng dụng cho PVC như: lam vỏ bọc đệm, quần áo và đặc biệt là các thiết bị y tế

PVC được san xuất chủ yếu bằng phương pháp trùng hợp gốc Tuy nhiên trùng hợp gốc VC cho kết quả tạo thành các phân tử với nhiều đồng phân tạo ra và khuyết tật cấu trúc.

Nhiều biện pháp cải tiến tính chất yếu kèm của PVC được thực hiện bằng cách thêm các chất phụ gia như: chất hoá dẻo, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất độn và các polyme khác ví dụ: đồng trùng hợp với monome khác và biến đổi hình thái phân tử để cải thiện khả năng gia công Graft đã đồng trùng hợp PVC với monome acrylic và vinylaxetat (VAC) và các blend với MBS và ABS đã được thí nghiệm để cải thiện độ bền va chạm Đồng trùng hợp VC với các monome imit đã được nghiên cứu để tăng tính dẫn nhiệt của PVC có thể liên quan đến sự có mặt của các chuỗi mắt xích bất thường và dựa vào đó có thể tổng hợp PVC không có cấu trúc đầu cuối Trùng hợp theo cơ chế ion của VC là một cách hay để tạo PVC bao gồm chỉ có các mắt xích thông thường theo phương pháp trùng hợp ion tự nhiên Đây là một phương pháp tổng hợp PVC rất đáng

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 5 - quan tâm theo quan điểm tính bền nhiệt của PVC Tuy nhiên rất khó khăn để đạt được PVC trong lượng phân tử cao nếu sử dụng xúc tác anionic.

I.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC

Trong phần lớn thời gian của thập niên 1990, sản xuất PVC là một lĩnh vực sản xuất không đạt lợi nhuận cao Điều này đã khiến nhiều công ty đóng cửa nhà máy, rút khỏi sản xuất PVC hoặc sáp nhập với nhau Rất ít nhà máy mới được dự kiến xây dựng

Tuy nhiên, nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề môi trường Kết quả là, sau khi ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài chính Châu Á giảm dần, nhu cầu PVC đã tăng lên sít sao với mức cung và lợi nhuận đã tăng trở lại trong năm 1999.

Trong 5 năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tấn sẽ tăng trưởng khoảng 4,1% /năm Châu Á là thị trường lớn nhất và cũng sẽ có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất (trừ Nhật Bản) Sản xuất PVC ở Châu Mỹ Latinh, Trung Đông và Châu Phi cũng sẽ tăng nhanh nhưng với mức khởi điểm thấp, còn Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá chắc chắn (khoảng 4%/năm).

Ngành xây dựng là lĩnh vực sử dụng chủ yếu đối với các sản phẩm PVC. Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng và bao bì đống gói, các sản phẩm PVC đang mất dần thị phần vì nó được thay thế bởi các sản phẩm khác thân môi trường hơn.

Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu là:

 Sự tăng trưởng kinh tế sẽ kéo theo sự tăng nhu cầu PVC.

 Giá năng lượng cao có thể làm giảm tốc độ tăng trưởng kinh tế.

 Các vấn đề về môi trường có thể không kìm hãm sự tăng trưởng sản xuất PVC, nhưng có thể hạn chế việc xây dựng các nhà máy PVC mới.

Cơ cấu sử dụng 5,3 triệu tấn PVC tại các nước Tây Âu như sau:

Cơ cấu sử dụng PVC tại các nước Tây Âu:

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 6 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ống dẫn 27%

Lớp sơn lót 3% Ống mềm 3%

Năm 2000 cả nước tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC, năm 2000 trong nước sản xuất đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu và phải nhập khẩu 60% từ nhiều nước trên thế giới [7].

Năm 2002, toàn ngành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn nguyên liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là các nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất chiếm khoảng 71,3% tổng nhu cầu nguyên liệu [6.2]

Mức tiêu thụ theo từng loại nguyên liệu nhựa năm 2002 như sau:

Hiện nay, Việt Nam đã có 2 nhà máy sản xuất nguyên liệu hoá chất ngành nhựa:

- Liên doanh Việt Nam – Thái Lan TPC Vina (100.000 tấn bột PVC/năm).

- Liên doanh Việt Nam – Malaysia Phú Mỹ (200.000 tấn bột PVC/năm).

Các nhà máy chuẩn bị đưa vào hoạt động là:

- Liên doanh Việt Nam – Hàn Quốc LG Vina(40.000 tấn DOP/năm).

- Liên doanh Việt Nam – Đài Loan Việt Hữu (20.000 tấn dầu ổn định/năm).

- Liên doanh Việt Nam – Thái Lan Việt Thái (150.000 tấn PVC/năm).

- Atofina 100% vốn Pháp (150.000 tấn PVC/năm) [8]

Thống kê nhập khẩu PVC: đvt triệu USD [10]

Hiện nay các nhà máy PVC ở Việt Nam vẫn đang hoạt động hết công suất Nhu cầu PVC trong nước vẫn chưa đáp ứng được đầy đủ PVC vẫn đang là loại nhựa có nhu cầu lớn được nhà nước ưu tiên phát triển

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 8 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC

II.1.1 Tính chất của vinyl clorua [2]

Vinyl clorua có nhiệt đồ sôi -134 0 là một chất khí ở áp suất và nhiệt độ thường Ở nhiệt độ trùng hợp điển hình là 50 – 70 0 C thì áp suất bay hơi của vinyl clorua là 800-1250 Kpa Vinyl clorua tan nhẹ trong nước Tính chất này ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp huyền phù Quá trình trùng hợp vinyl clorua toả nhiệt rất mạnh Nhiệt dung riêng và nhiệt hoá hơi của nó là 1,352 KJ.kg -1 K -1 và 20,6 kJ mol -1 Giới hạn nổ của vinyl clorua trong không khí là 4-22 % thể tích.

Một số tính chất vật lý của vinyl clorua [8]

Tỷ trọng tại -20 0 C, g/ml 0,98343 Độ nhớt tại -20 0 C, ep 0,274

Sức căng bề mặt tại -10 0 C, dyne/ cm

20,88 Áp suất hơi tại 25 0 C, cal/g 71,26

Nhiệt dung riêng của lỏng, cal/g/

0,38 Ẩn nhiệt hoá hơi tại 25 0 C, cal/g 71,26

Nhiệt độ tới hạn, 0 C 158,4 Áp suất tới hạn, atm 52,2

II.1.2 Qui trình sản xuất vinyl clorua (VCM) (20064-[5])

Những biến đổi trong lịch sử của các quy trình sản xuất VCM.

1 Quy trình axetylen và HCl

2 Quy trình kết hợp etylen và axetylen

3 Quy trình khí trộn tử Naphta

4 Quy trình oxy-clo hoá

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 10 - Điện phân NaCl

Acetylen Tổng hợp VCM VCM

Clo hoá trực tiếp EDC

Naphta Phân huỷ nhiệt Naphtha

Trộn khí Cộng hợp HCl vào Acetylene Clo hoá trực tiếp

EDC Phân huỷ nhiệt EDC

VCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giai đoạn đầu của công nghiệp PVC bắt đầu vào những năm 1930 đến giữa những năm 1960, loại nguyên liệu thấp của PVC đước sản xuất bằng phương pháp axetylen VCM được tổng hợp từ axetylen và HCl bằng phản ứng trong pha khí với sự có mặt của clorua thuỷ ngân làm xúc tác ở nhiệt độ khoảng

150 0 C Axetylen được sản xuất từ cacbua (carbide) chế tạo từ than đá.

CaC 2 +2 H 2 O → CH ≡CH +Ca (OH ) 2

CH≡CH+HCl→CH 2 =CHCl (VCM)

II.1.2.2 Quy trình kết hợp etylen và axetylen

Etylen giá rẻ từ ngành công nghiệp hoá dầu mới phát triển lúc đó đã cung cấp nguyên liệu thấp để sản xuất etylen điclorua (EDC) EDC là tiền thân của VCM Phân huỷ nhiệt của EDC cho ra VCM và HCl, chất này không được sử dụng cho mục đích nào trong công nghiệp hoá dầu lúc bấy giờ.

Quá trình axetylen của VCM được coi là thích hợp để tiêu thụ HCl từ sự phân huỷ nhiệt của EDC Cuối những năm 60 tại Nhật, sự kết hợp giữa hai quá trình etylen và axetylen để sản xuất VCM đã được ứng dụng như là một giai đoạn quá độ của công nghiệp than và hoá dầu.

CH 2 =CH 2 +Cl 2 →CH 2 Cl−CH 2 Cl (EDC)

CH 2 Cl−CH 2 Cl→CH 2 =CHCl (VCM)+HCl

CH≡CH+Cl 2 →CH 2 =CHCl (VCM)

II.1.2.3 Quy trình khí trộn từ naphta (dầu mỏ)

Trong các quy trình được đề cập trên đây thì quy trình axetylen từ các hợp chất các bua vẫn cần đến Cả etylen và axetylen đều được điều chế trực tiếp từ phản ứng phân huỷ ở nhiệt độ cao của naphta ở 2000 0 C Trước tiên, hỗn hợp khí etylen và axetylen phản ứng với HCl và axetylen được chuyển đổi thành VCM. Sau đó, phần etylen còn lại phản ứng với Cl2 và chuyển thành EDC Quy trình này được gọi là quy trình khí trộn và đã được phát triển bởi Kureha Chemical vào những năm 60 Sau đó, Kureha Chemical đã phát triển tiếp quá trình này bằng việc đổi nguyên liệu thấp từ naphta thành dầu thô và thành công trong việc phát triển dây chuyền mới vào những năm 70.

Nippon Zeon cũng phát triển quy trình VCM tương tự, quy trình kết hợp axetylen và etylen từ sự phân huỷ của naphta Trong quy trình này, trước tiên khí phân huỷ được tách ra riêng rẽ thành axetylen và etylen và sau đó mỗi khí được cung cấp cho mỗi phản ứng tương ứng Axetylen được tách riêng bằng phương pháp hấp thụ dung dịch bằng dung môi dimetyl formandehyt.

Những quy trình này bị loại bỏ vào cuối những năm 70 do thiết tính cạnh tranh về kinh tế so với quy trình oxy-clo hoá.

II.1.2.4 Quy trình oxy-clo hoá Đầu những năm 60, quy trình oxy-clo hoá được phát triển bởi Dow Chemical, Stauffer và Goodrich ở Mỹ Tại Nhật Tosoh ứng dụng quy trình oxy- clo hoá vào năm 1966.

Từng bậc phản ứng của quy trình oxy-clo hoá có thể được thể hiện dưới đây:

CH 2 =CH 2 +Cl 2 →CH 2 Cl−CH 2 Cl

CH 2 Cl−CH 2 Cl→CH 2 =CHCl+HCl

CH 2 =CH 2 +Cl 2 +1/2O 2 →CH 2 Cl−CH 2 Cl+H 2 O

Phản ứng tổng của quy trình oxy – clo hoá cân bằng là:

2CH 2 =CH 2 +Cl 2 +1/2O 2 →2CH 2 Cl−CH 2 Cl+H 2 O

Các bước của quy trình :

(4) Phân huỷ nhiệt của EDC

(5) Thu hồi HCl từ lỏng và khí thải

[6] Dưới đây là công nghệ của Công ty EVC để sản xuất VCM và etylen điclorua (EDC) từ etylen, clo và oxy, áp dụng quy trình oxy-clo hoá với lớp xúc tác tầng cố định, hiệu suất cao (quy trình LTC) Quy trình công nghệ này đã giành được giải thưởng Kirkpatrick Chemical Engineering Achievement Award.

Trên thế giới hiện nay có 52 nhà máy áp dụng công nghệ này vận hành hoặc đang được xây dựng, với tổng công suất 4,7 triệu tấn VCM/năm và 11,2 triệu tấn EDC/năm Công suất của từng nhà máy nằm trong khoảng từ 10.000 đến 650.000 tấn VCM/năm.

EDC được sản xuất cả ở công đoạn clo hoá bổ sung và công đoạn oxy-clo hoá của quy trình Ở công đoạn Clo hoá bổ sung, etyl và clo phản ứng với nhau trong pha lỏng, tạo thành EDC:

Nhiệt của phản ứng được sử dụng để chưng cất EDC tạo thành ở công đoạn clo hoá trực tiếp và công đoạn oxy-clo hoá Nhờ đó, tiết kiệm được 0,6 tấn hơi/tấn VCM so với quy trình thông thường Ở công đoạn oxy-clo hoá, etylen, oxy và HCl phản ứng với nhau tạo thành EDC:

C 2 H 4 + 2 HCl+ 1/2 O 2 → C 2 H 4 Cl 2 + H 2 O Đây là phản ứng ở pha hơi, diễn ra trong tầng xúc tác cố định, nhiệt phản ứng được sử dụng để sinh hơi cao áp Bằng việc sử dụng oxy thay cho không khí, lượng khí quạt ra giảm 95%, chi phí năng lượng và chi phí đầu tư cũng

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 13 - giảm EDC được rửa và làm khô, sau đó được tinh chế trong bộ phận clo hoá trực tiếp.

VCM được tạo ra nhờ cracking EDC hồi lưu đã làm sạch và EDC từ công đoạn clo hoá trực tiếp Phản ứng cracking này được thực hiện trong lò nhiệt phân:

C2H4Cl2 → C2H3Cl + HCl Sau khi làm nguội nhanh và thu hồi năng lượng trong một hệ thống đặc biệt, các sản phẩm được tách thành HCl (hồi lưu về công đoạn oxy-clo hoá). VCM có độ trinh khiết cao và EDC chưa phản ứng (hồi lưu về công đoạn clo hoá và tinh chế).

Quy trình sản xuất VCM này có thể được điều chỉnh “cân bằng” sao cho nhà máy chỉ sản xuất sản phẩm VCM hoặc nhà máy có thể được thiết kế để sử dụng các dòng EDC hoặc HCl nhập từ ngoài Quy trình này được tự động hoá để có thể vận hành ổn định, an toàn, với khả năng giảm năng suất khi cần Ngoài ra, quy trình này cũng được thiết kế để có thể khởi động và ngừng một cách dễ dàng Chi phí nhân công, vốn, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp Hiệu suất phản ứng đổi với etylen và clo đạt trên 98%.

CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP VINYLCORUA

Nhựa PVC được sử dụng cho những sản phẩm bền vững như ống khung sửa sổ, mái nhà vỏ dây cáp điện, sàn nhà Hầu hết PVC thương mại được sản xú bằng phương phps huyên phù Trùng hợp khối và nhũ tương được sử dụng ít hơn, còn trùng hợp dung dịch hiếm khi được sử dụng Trong quá trình trình trùng hợp gốc của vinyl clorua, monome có hằng số chuyển mạch tương đối lớn. (Cm=1,23.10 3 ,60 0 C) dẫn đến giới hạn trên của polyme thấp (Pn50 nên có thể bỏ qua giá trị P ở mẫu của phương trình tính S.

+Chiều dày thân hình trụ là:

2 200.10 6 0,95+C=4,72 10 −3 +C Trong đó C là hệ số bổ xung do ăn mòn và dung sai âm vè chiều dày Lấy C 0,002 m

Kiểm tra lại khả năng chịu áp suất ta kiểm tra ứng suất theo áp suất thử bởi công thức: σ [D t +(S−C) ]P 0

Trong đó áp suất thử tính toán P0 được xác định theo công thức:

Pth : áp suất thử thuỷ tĩnh lấy theo công thức

Pl : áp suất thuỷ tĩnh trong phần dưới của thân thiết bị

Pl = ρ.g.Hmax ρ: khối lượng riêng của nước ρ = 1000 kg

H: chiều cao cực đại của cột chất lỏng ( dùng nước )

Thay vào biểu thức tính σ ta có: σ = 241,9.10 6 N/m 2

Ta thấy σ ≤ σc/1,2 do đó điều kiện thoả mãn Chiều dày thân thiết bị lấy 8mm.

Chiều dày S được xác định theo công thức sau:

Trong đó hb là chiều cao phần lồi của đáy, φh hệ số bền của mối hàn hướng tâm

[12 - 385 – XIII.12] k hệ số không thứ nguyên ( lấy k = 1).

Thay số vào ta có:

2.0,5+C=4.10 −3 +C ,(m) Đại lượng bổ sung C khi S-C = 4.10 -3 < 10 mm do đó phải tăng thêm 2mm so với giá trị C tính ở trên

Theo bảng [12 - 384 - XIII.11] ta chọn S = 8 mm

Sau khi tính chiều dày xong ta kiểm ứng suất thành ở áp suất thử thuỷ lực theo công thức sau:

Do đó ta tính được σ = 246,3.10 6 < 300.10 6 /1,2 = 250.10 6

Như vậy điều kiện thử được thoả mãn nên chiều dày của đáy thiết bị là:

Sd = 8mm Căn cứ vào các số liệu sau: Dt = 2m; ht = 0,5m; h = 0,025m ( Tra bảng [12 - 382

- XIII.10] ) Ta có F = 4,48m 2 Tra bảng XIII.11 t384 ta được khối lượng của vỏ đáy là : thể tích V = 1,095m 3 Khối lượng đáy: m =4,48 0,008.7700 = 276 kg

II.1.2 Thiết kế và lựa chọn vỏ áo thiết bị phả ứng chính.

Phương pháp lựa chọn và thiết kế vỏ áo của thiết bị phản ứng chính dựa theo [28

- 486] được thể hiện trên hình vẽ và các thông số cho trong bảng sau:

Dt Dp D H h h1 a Áp suất làm việc

II.1.3 Tính chiều dày lớp bảo ôn.

Lớp bảo ôn có tác dụng làm giảm bớt sự truyền nhiệt ra ngoài môi trương từ bề mặt thiết bị phản ứng Do vậy nó có tác dụng làm giảm nhiệt mất mát ra ngoài môi trường và làm giảm lượng hơi nước cần thiết để đun nóng thiết bị Ở đây ta dùng bông thuỷ tinh để làm lớp vỏ bảo ôn Tra bảng [13 – 148 –I.126] - ta có hệ số dẫn nhiệt của bông thuỷ tinh là λc = 0,09W/m.độ Áp dụng công thức: α2.( tT2 – tkk ) = λc/δc( tT1 – tT2 ) [12 – 92]

D p α2 - hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt đến không khí đước xác định theo công thức sau: α2 = 9,3 + 0,058.tT2 ( W/m 2 độ ) [12 – 92] tT2 - nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía không khí vào khoảng 40 0 – 50 0 C ở đây ta lấy bằng 42 0 C ; tT1 - nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị ( vì trở lực nhiệt tường thiết bị rất nhỏ so với trở lực nhiệt của lớp cách nhiệt cho nên tT1có thể lấy bằng nhiệt độ hơi đốt ở đây ta dùng hơi nước bão hoà ở 2at do đó tT1 = 119,6 0 C [13 – 378 – I.251] ; nhiệt độ không khí lấy bằng 23,4 0 C

Từ công thức trên ta rút ra công thức tính chiều dày lớp bảo ôn: δ c = λ c (t T 1 −t T 2 ) α 2 (t T 2 −t kk ) =0,09 (119,6−42)

+ Kiểm tra lại nhiệt độ bề mặt bảo ôn tiếp giáp với không khí.

Tính hệ số cấp nhiệt của hơi nước tới bề mặt vỏ bọc thép. α1 = 0,23.Re 0,8 Pr 0,4 (dtn/dnt) 0,45 λ/dtd [13 - 223]

Trong đó dtn - đường kính trong của ống ngoài (đường kính tính từ tâm thiết bị đến phía trong vỏ áo”) dnt - đường kính ngoài của ống trong (đường kính ngoài của thiết bị phản ứng) λ - hệ số dẫn nhiệt của hơi nước bão hoà. dtd - đường kính tương đương dtd = D – d ( D: đường kính trong vỏ áo, d: đường ngoài kính thân thiết bị).

D = Dp = 2200mm, d = Dt = 2008mm Suy ra dtd = 192mm = 0,192m

Pr = Cp.μg TEQ/ tấn công suất/λ [13 – 218]

Re = ω.ρ.dtd/μg TEQ/ tấn công suất

Tra các thông số hơi bão hoà:

Hệ số dẫn nhiệt: λ = 2,59.10 -2 W/m.độ [13 - 133]

Nhiệt dung riêng: Cp = 2,12 kJ/kg.độ [13 - 196] Độ nhớt: μg TEQ/ tấn công suất = 133.10 -7 Ns/m 2 [13 - 140]

Chọn vận tốc của hơi nước đi trong thiết bị là ω = 25 m/s

Thay các thông số của hơi bão hoà ta tính được:

Hệ số dẫn nhiệt của thép CT3 và thép OX21H6M2T tra bảng [12 – 313 - XII.7] λCT3 = 50W/m.độ λt = 12,5W/m.độ

Khi đó nhiệt độ thành bảo ôn là: tbo = tkk + K.(ttb – tkk )/α2

Thay số ta tính được: tbo #,4 + 2,26.(109,8 – 23,4)/11,74 = 40,03 0 C

Sai số là 0,049% < 5% Do đó giả thiết được chấp nhận.

II.1.4 Tính mặt bích, bu lông và chọn đệm :

Bích đước chế tạo bằng thép CT3 có khối lượng riêng ρ = 7850 kg/m 3

Từ đường kính ngoài nồi trùng tra bảng số liệu ( 12 – 423 - XIII27-19 ) ta có bảng sau:

Kích thước nối kiểu bích

D Db Dl Do Bu-lông 2 db Z h H Sl mm cái mm

Trong đó: Đường kính ngoài của bích: D Đường kính đến tâm bulông: Db Đường kính ngoài thiết bị: Dn Đường kính trong thiết bị : Dt Đường kính tính đến giữa mép gờ: Dl Đường kính bulông: M27

+ Chọn đệm Đệm được chọn theo bảng [12 – 433 - XIII.31] dựa theo đường kính trong của thiết bị.

II.1.5.Tính công suất của mô tơ - cánh khuấy.

Chọn cánh khuấy chân vịt số vòng quay 500v/p, đương kính cánh khuấy bằng 0,25 đường kính thiết bị.

Khi mở máy cần có công suất để thắng lực ma sát của cánh khuấy với chất lỏng , lực quán tính ( lực ỳ của chất lỏng từ trạng thái đứng yên sang trạng thái chuyển động) Do đó công suất của động cơ để mở máy là:

NM – công suất mở máy [w]

NY – công suất tiêu tốn để khắc phục lực ỳ [w]

NS – công suất tiêu tốn để khắc phục lực ma sát [w]

K = 3,87.a ( a là tỉ số của chiều cao và đường kính mái chèo) n - số vòng quay của cánh khuấy (vòng/phút) d - đường kính cánh khuấy ( m )

Np – công suất làm việc (w) ρ - khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m 3 ) μg TEQ/ tấn công suất - độ nhớt của chất lỏng ( Ns/m 2 )

Từ hai công thức trên ta rút ra được:

NM = Np ( K + ξM )/ ξM [w] ξM – là hằng số tìm bằng thực nghiệm nó phụ thuộc vào hình dáng cánh khuấy, thùng khuấy và chuẩn số ReM Trong đó chuẩn số ReM trong trường hợp khuấy tính bằng ReM = ρ.n.d 2 /μg TEQ/ tấn công suất

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 65 - d = 0,6 m ρ = 988,14 kg/m 3

Tính μg TEQ/ tấn công suất: Áp dụng công thức:

Lg(μg TEQ/ tấn công suất) = ∑Xi.lgμg TEQ/ tấn công suấti [13 - 93]

Trong đó: μg TEQ/ tấn công suấti - độ nhớt động lực của các cấu tử thành phần

Xi - nồng độ phần mol của các cấu tử trong hỗn hợp

[15] ai - nồng độ phần khối lượng của từng cấu tử

Mi - khối lượng phân tử của từng cấu tử

Do khối lượng chất nhũ hoá, chất khởi đầu có khối lượng không đáng kể có thể bỏ qua Do đó:

XH2O = 1- 0,16 = 0,84 Lg(μg TEQ/ tấn công suất) = 0,16.lg0,432.10 -3 + 0,84.lg1,005.10 -3 = -3,056 μg TEQ/ tấn công suất = 0,879.10 -3 (Ns/m) Tính ReM:

ReM = ρ.n.d 2 /μg TEQ/ tấn công suất = 988,14.8,33.0,6 2 /0,879.10 -3 = 2,489.10 6 > 10 4 do đó chế độ chảy của chất lỏng trong thiết bị khuấy là chế độ chảy xoáy [15] khi ReM > 50 thì ξM = 0,845.ReM -0,05 = 0,405.

Thay các kết quả tính được vào công thức tính Np ta được:

Vậy công suất mở máy là:

Công suất động cơ điện:

Ndc = NM/η ( η - hiệu suất của động cơ chọn = 0,7) = 28,91 KW.

Tai treo được chọn theo khối lượng của thiết bị chính do đó để chọn được tai treo ta cần phải tính được khối lượng của thiết bị chính Tải trọng cực đại là tải trọng khi thử thuỷ lực ( tải trọng khi đổ đầy nước )

Gtbcmax = Gthân + Gday + Gnắp + Gbích + Gvỏ + Gbảo ôn + GH2O + Gkhác

+ Tính khối lượng thân thiết bị:

Gthân = Vthân.ρthân = πR.h.(Rn 2 – Rt 2).ρ = 3,14.2,2.( 1,108 2 – 1,1 2 ).7700

+ Tính khối lượng đáy và nắp

Gdáy + Gnắp = 2.276 = 552 kg + Tính khối lượng bích.

Trong đó Vbích = h.πR.(D 2 – D0 2)/4 = 0,054.3,14.( 2,16 2 – 2,015 2 )/4 = 0,026 m 3 ρbích = 7850 kg/m 3

Gbích = 7850.0,026 = 204 kg + Tính khối lượng nước thử:

GH2O = Vtb.ρH2O = 7,976.1000 = 7976 kg + Tính khối lượng bông thuỷ tinh.

Gbo = Vbo.ρbo = 15.0,032.200 = 96 kg + Tính khối lượng vỏ áo thiết bị.

Khối lượng mô tơ cánh khuấy, khối lượng bulông và khối lượng tai treo lấy gần đúng là Gkhác = 150 kg

Vậy khối lượng của toàn thiết bị phả ứng là:

Gmax = 10623 (kg) = 104211( N ) Dùng 4 tai treo chế tạo bằng thép CT3 khi đó tải trọng trên mỗi tai treo:

Dựa vào bảng [12 – 433 – XIII.36] ta có các thông số về tai treo như sau

Tải trọng cho phép trên một tai treo(10 4 N)

Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ

L B B1 H S l a d Khối lượng một tai treo(kg) mm

II.2 Tính thiết bị phụ

II.2.1 Bơm a Tính bơm nước cất.

Dùng một bơm ly tâm để bơm nước cất từ bể chứa lên thùng lường dùng vào việc pha dung dịch chất ổn định, dung dịch chất khơi mào, dung và cho trực tiếp vào thiết bị phản ứng.

Lượng nước cần bơm trong một ngày là: 16571,814 ( kg ) ,572m 3

Thời gian bơm tiến hành trong 30phút.

Chiều cao hút của bơm: Hh = 0 (m)

Chiều dài ống hút của bơm: Lh = 5 ( m )

Chiều cao ống đẩy: Hd = 16 ( m ) Áp suất ở đầu ống hút bằng áp suất đầu ống đẩy và bằng áp suất khí quyển( 1at). Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy, bằng 100m Ống được thiết kế gồm: 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90 o

[13 – 100 - I.101] ta có khối lượng riêng của nước và độ nhớt của nước lấy ở

25 0 C là: ρ = 1000 (kg) μg TEQ/ tấn công suất = 0,76.10 -3 Ns/m 2

Lưu lượng chất lỏng chảy trong ống:

V- thể tích cần bơm (m 3 ) τ- thời gian bơm (s)

Tốc độ chảy trong ống: ω = Q/S (m/s)

Công suất của bơm được tính theo công thức:

∆P- áp suất do bơm tạo ra N/m 2 η- hiệu suất bơm g- gia tốc trọng trường m/s 2

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 69 - Áp suất ∆P được tính theo công thức: ΔP = ∆PP = ∆Pw + ∆Pm + ∆Ptr + ∆Ph + ∆Pp ( N/m 2 ) Trong đó:

∆Pw – áp suất tạo ra vận tốc dòng chảy

∆Pm – áp suất để thắng trở lực ma sát

∆Ptr – áp suất để thắng trở lực cụ bộ

∆Ph – áp suất thắng chênh lệch chiều cao H

∆Pp – áp suất chênh lệch giữa đầu hút và đầu đẩy trong trường hợp này ∆Pp = 0

∆Pw = ω 2 ρ/2 ( N/m 2 ) ρ- khối lượng riêng của chất lỏng ( kg/m 3 ) ω- vận tốc của lưu thể ( m/s )

2 ( N/m 2 ) λ- hệ số ma sát l- chiều dài ống ( m ) d- đường kính tương đương của ống ( m )

Hệ số ma sát λ phụ thuộc vào chế độ chảy của chất lỏng và vào độ nhám của thành ống muốn xác định chế độ chảy ta phải xác định chuẩn số Re

Re = ω.d.ρ/μg TEQ/ tấn công suất μg TEQ/ tấn công suất- độ nhớt của chất lỏng ( N.s/m 2 )

Re = 1,194.0,1.1000/0,76.10 -3 = 15,7.10 4 > 10.10 4 Do đó chế độ chảy của dòng thuộc khu vực 3 của khu vực chảy xoáy.

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 70 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP e =(n/3,7.d) 1,11 n = ε/r độ nhám tương đối r – bán kính đường ống (m) 0,05m ε - chiều sâu rãnh lấy bằng 0,1mm [15]

Thay vào công thức trên ta có:

Trở lực cục bộ gồm có 2 van tiêu chuẩn, 4 khuỷu 90 0 :

∑ξ - tổng trở lực cục bộ

Vậy tổng trở lực mà bơm phải đạt được trên đường ống là:

∆P = 712,818 + 7334,897 + 10763,55 + 156960 = 175771,265 (N/m 2 ) η - hiệu suất chung của bơm ly tâm η = ηo ηtl ηck

Tra bảng [16 – II.32] ηo - hiệu suất thể tích của bơm = 0,9 ηtl - hiệu suất thuỷ lực của bơm =0,85 ηck - hiệu suất cơ khi của bơm = 0,95

Thay vào công thức tính công suất bơm ta được:

1000.0,727 =2,27(KW) Công suất động cơ điện

Ndc = N/ηtd η dc ηtd - hiệu suất truyền động khớp nối ( = 1 ) ηdc – hiệu suất động cơ điện ( 0,75 )

Thông thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán ( lượng dự trữ dựa vào khả năng quá tải )

Ndcc = β.Ndc β - hệ số dự trữ công suất tra bảng [16 - II.38] ta có β = 1,3

VC là chất dễ cháy nổ, do đó ta dùng 1 bơm pitong để bơm VC lên thùng lường và thêm một bơm dự trữ.

Lượng VC cần bơm là lượng VC cần cho một ngày sản xuất.

Khối lượng riêng của VC lỏng ở -12,96 0 C là 969,2 kg ,độ nhớt là μg TEQ/ tấn công suất = 0,26.10 -3 Ns/m 2

Chiều dài ống hút lh = 5m Áp suất cửa hút bằng áp suất cửa đẩy = 1at Đường kính ống hút bằng đường kính ống đẩy = 0,08m

Thời gian bơm VC được tiến hành trong 10 phút

Lưu lượng chất lỏng trong ống

Tốc độ chảy trong ống ω = Q/S = 4.Q/πR.d 2 = 4.0,019/3,14.0,08 2 = 3,782 (m/s)

Tính áp suất toàn phần để khắc phục tất cả các trở lực trên đường ống Tính tương tự như với bơm nước cất.

Vậy tổng trở lực trên đường ống mà bơm cần phải thắng là:

Công suất của động cơ điện.

Ndcc = 16,73 (KW) c Bơm nước làm mát.

Nước làm mát được bơm lên trên một thùng chứa cao 16m và từ đây nước sẽ chảy vào vỏ bọc để làm lạnh khi thiết bị phản ứng vượt quá nhiệt độ cho phép. Lượng nước làm mát cần thiết dùng trong một mẻ 3 nồi phả ứng được lấy từ phần tính cân bằng nhiệt của giai đoạn “ giai đoạn giữ nhiệt độ phản ứng ở 70 0 C cho đến khi đạt độ trùng hợp yêu cầu.”

Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ.

Lượng nước cần bơm là V = 39m 3

Thời gian bơm là t = 60 phút

Lưu lượng nước của bơm là Q = V/t = 0,012m 3 /s

Tốc độ chảy của nước trong đường ống đường kính d = 100mm là: ω = Q/S = 1,529m/s

+ Tính toán tương tự như với bơm nước cất ta có:

Ndcc = 5,37 KW e Bơm nước rửa nhựa.

Ta dùng một bơm ly tâm và một bơm dự trữ để bơm nước rửa nhựa.

Lượng nước rửa nhựa được bơm theo mẻ lên một thiết bị chứa phía trên h m. Đường kính ống là 100mm.

Lượng nước cần bơm là V = 6873,193.3/1000 ,6m 3

Thời gian bơm là t = 30phút

Q = V/t = 11,46.10 -3 m 3 /s Tốc độ nước chảy trong đường ống đường kính d = 80mm là: ω = Q/S = 4.11,46.10 -3 /3,14.0,1 2 = 1,46 m/s + Tính toán tương tự như bơm nước cất ta có:

II.2.2 Tính thiết bị lường chứa. a Tính thùng chứa nước cất.

Thùng chứa có dung tích sao cho lượng chất cần chứa dùng được cho 5 mẻ. Lượng nước cất dùng cho một mẻ là Vmẻ = Vtrùng hợp + Vrửa nhựa = (8,3 + 20,6)

Thể tích thùng chứa là V = 5.Vmẻ = 144 m 3

Do thể tích cần chứa lớn nên ta dùng 2 thiết bị chứa thể tích mỗi thiết bị là 72m 3 Thùng chứa nước cất dạng hình trụ có chiều dài L = 8m Đường kính thùng chứa được tính theo công thức:

Quy chuẩn D = 3,4m. b Tính thùng chứa VC lỏng.

Lượng VC lỏng dùng cho một mẻ là Vmẻ = 3.1833,962/970 = 5,67m 3

Thể tích thùng chứa là V = 10.Vmẻ = 56,7.10 = 57m 3

Chiều dài thùng chứa chọn là L = 6m Đường kính thùng chứa:

Quy chuẩn D = 3,5m c Thùng lường nước cất.

Thùng lường nước cất có dạng hình trụ Lượng nước cất cần thiết mà thùng lường chứa là lượng nước cất dùng một mẻ.

Thùng lường với hệ số làm đầy η = 0,7 do đó thể tích thùng lường là:

Nếu chọn H = 2.D ( chiều cao thiết bị gấp hai lần đường kính )

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 75 - d Thùng lường VC.

Lượng VC cần cho một mẻ là VVC = 5,67m 3

Thùng lường với hệ số làm đầy là η = 0,7, tính tương tự như với thùng lường nước cất ta có

Dùng một thùng khuấy trộn để tạo một dung dịch gồm các chất sau: chất ổn định huyền phù, chất khởi đầu, chất điều chỉnh pH Hệ số làm đầy η = 0,7.

Lượng nước dùng để tạo dung dịch chất khởi đầu và chất ổn định dùng trong một mẻ là Vn = 68,179/1000 = 0,0682m 3

Lượng chất khởi đầu và chất ổn định chất điều chỉnh pH cần dùng trong một mẻ là:

Thể tích hỗ hợp vào trong một mẻ là: Vhh = 0,078m 3

Htb = 1m f Thùng chứa bột nhão PVC sau khi trùng hợp.

Lượng PVC huyền phù của một mẻ là:

Vhp = 3.(GPVC/ρPVC + GPOB/ρPOB + GPVA/ρPVA + GNa2P3O7/ρNa2P3O7 + GH2O/ρH2O)

Hệ số điền đầy của thùng là η = 0,7 do đó thể tích thùng chứa là:

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 76 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đường kính thùng chứa là:

II.2.3.Thiết bị rửa - ly tâm.

Năng suất của thiết bị ly tâm:

V - lượng huyền phùn vào trong thời gian τ,m 3 ;

∑τ - tổng thời gian ( mở máy, hãm máy, lọc, tháo bã, rửa ),s;

Thể tích hỗ hợp vào thiết bị trong một ngày là:

Vhh = ( 16499,448 + 41239,158 )/1000 + 10462,056/1400 = 65,5m 3 Thời gian tiến hành ly tâm một mẻ:

+ Thời gian mở máy 5phút

+ Thời gian hãm máy 5phút

+ Thời giam lọc và rửa 120phút

+ Thời gian tháo bã 30phút

Số mẻ rửa được trong một ngày là:

Thể tích hỗn hợp vào thiết bị rửa trong một mẻ là:

Thay số liệu vào công thức trên ta tính được:

Ta chọn máy ly tâm theo tiêu chuẩn của Liên Xô [13 - 712]:

Tải trọng giới số vòng quay, v/ ph yếu tố phân ly lớn nhất

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 77 - của rôto, mm hạn, kg điện,

KW Loại năm ngang cạo bã tự động

II.2.4 Thiết bị sấy. Để sấy nhựa ta dùng một máy sấy tầng sôi nhiều bậc dạng hình trụ, tác nhân sấy là không khí nóng nhiệt độ 115 0 C để điều chỉnh nhiệt độ ở mỗi tầng cho thích hợp ta sử dụng thiết bị gia nhiệt thêm dạng ruột gà, sao cho nhiệt độ trong các tầng sôi 35 – 65 0 C Máy sấy tầng sôi nhiều bậc có ưu điểm là có thể điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy ở các bậc, nên rất thích hợp với các vật liệu rễ bị phân huỷ do nhiệt.

+ Tính cân bằng vật liệu của máy sấy.

Lượng ẩm W bay hơi trong quá trình sấy được tính theo công thức:

W - lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy, (kg)

G1 - lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy, (kg)

W1,W2 - độ ẩm ban đầu và độ ẩm ban cuối của vật liệu, %

Lượng PVC trước khi vào thiết bị sấy tầng sôi có độ ẩm W1 = 20%

Lượng PVC ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm W2 =0,3%

Lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy trong một ngày G1 = 12420,242 kg

Thay vào công thức trên ta có:

= 2454,150 kg = 102,269kg/h Lượng không khí khô tiêu tốn chung.

L - lượng không khí khô tiêu tốn chung, kg x0, x2 – hàm ẩm không khí vào và sau khi ra khỏi thiết bị sấy, kg ẩm/ kg KKK

+ Chọn các thông số trạng thái của khí sấy.

Nhiệt độ của không khí trước khi vào caloriphe t0 = 23,4 0 C

Dựa vào đồ thị I-x ta tìm được x0 = 0,0143

I0 = 14KJ/kgkkk + Chọn các thông số trạng thái của không khí khi vào buồng sấy.

Nhiệt độ không khí khi vào buồng sấy t1 = 115 0 C

+ Chọn các thông số trạng thái của không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy

Nhiệt độ không khí khi ra khỏi thiết bị sấy t2 = 45 0 C

Dựa vào đồ thị I-x ta tìm các thông số của không khí trong trạng thái này như sau:

CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ TRÙNG HỢP

Sử dụng hơi nước bão hoà ở áp suất P = 2at, t 0 = 119,6 0 C để đun nóng hỗn hợp phản ứng.

Nhiệt lượng riêng của hơi nước i = 2710kJ/kg [13 – 377 - I.251]

Nước ngưng tụ ra khỏi vỏ bọc có nhiệt độ t 0 0 0 C

Nhiệt dung riêng của nước ngưng: Cnn = 4,229 kJ/kg.độ

Nhiệt độ hỗn hợp đầu t = 25 0 C

Nhiệt dung riêng của hỗn hợp dung dịch được xác định theo công thức:

C1,C2 ,C3 - nhiệt dung riêng của các cấu tử kJ/kg.độ a1, a2 ,a3 – thành phần của các cấu tử, phần khối lượng Như đã tính từ phần trước ta có: avc = 0,399; aH2O = 0,6; aPOB = 0,0004; aPVA = 0,0002 ; aNa4P3O7 = 0,00017 Nhiệt dung riêng của các cấu tử:

+ Các giả thiết về nhiệt độ của thiết bị như sau:

Nhiệt độ bề mặt trong của thiết bị phần không bảo ôn t = 32 0 C

Nhiệt độ bệ mặt ngoài của thiết bị phần không bảo ôn t = 31 0 C

Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp phản ứng: ttb = ( 25 + 70 )/2 = 47,5 0 C

Hệ số cấp nhiệt của hỗn hợp được tính theo công thức: α = m 4 √ t 1−t 2 , (kcal/m 2 h.độ) Trong đó: m - hệ số phụ thuộc sự sự đối lưu bề mặt ngoài so với thể tự nhiên ( m = 2,8 ) t1 , t2 - nhiệt độ của bề mặt và môi trường ( 0 C)

Hệ số cấp nhiệt của hỗn hợp tới bề mặt thiết bị không có bảo ôn. α1 = 2,8.( 47,5 – 31 ) 1/4 = 5,63 (kcal/m 2 h.độ) = 6,46 (W/m 2 độ)

Hệ số cấp nhiệt của bề mặt thiết bị phần không bảo ôn về phía không khí. α2 = 9,3 + 0,058.tkbo = 9,3 + 0,058.32 = 11,16

Nhiệt độ thành trong của thiết bị phần không bảo ôn. ttt = ttb - K.( ttb – tkk )/α1

Sai số (0,27/32).100 = 0,8% < 5% do đó ta chấp nhận giả thiết trên

Nhiệt độ thành ngoài của thiết bị phần không bảo ôn. ttn = tkk + K.( ttb – tkk )/α2

= 23,4 + 4,082.(47,5 – 23,4)/11,16 = 32,22 0 C Sai số (1,22/31).100 = 3,9% < 5% do đó giả thiết được chấp nhận

III.1.Tính toán nhiệt cho giai đoạn đun nóng hỗn hợp từ nhiệt độ đầu 25 0 C lên nhiệt độ trùng hợp 70 0 C

Phương trình cân bằng nhiệt cho quá trình này là:

Q- nhiệt lượng do hơi đột mang vào, Q = D.λ = D.( r + θ.C ) (J).

Trong đó λ nhiệt lượng riêng của hơi J/kg, D lượng hơi đốt kg, r ẩn nhiệt hoá hơi J/kg, θ nhiệt độ nước ngưng 0 C, C nhiệt dung riêng của nước ngưng J/kg.độ. r = 2208 KJ/kg [ 13 – 378 - I.251] θ = 100 0 C

Q1 - nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng hỗn hợp phản ứng từ 25 0 C lên 70 0 C

Q2 - nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng nồi phản ứng

Q3 - nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng áo thiết bị

Q4 - nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng lớp vỏ bảo ôn

Q5 - nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh

G - khối lượng của hỗn hợp phản ứng (của một nồi trong một mẻ).

G = 4599,598 kg td, tc - nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của hỗn hợp

Chh - nhiệt dung riêng của hỗn hợp Chh = 3142,895 (J/kg.độ

Gt - khối lượng nồi phản ứng (kg) ( Gt = Gday + Gthân = 1491kg)

Ct - nhiệt dung riêng của thép(0,5KJ/kg.độ) [13 - 191] ttc,ttd - nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của vỏ thiết bị 0 C

Gv - khối lượng của vỏ bọc (706kg)

Cv - nhiệt dung riêng của thép (0,5KJ/kg.độ) tvc,tvd - nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của vỏ bọc 0 C.

Gbo - khối lượng của bảo ôn (96 kg )

Cbo - nhiệt dung riêng của bông thuỷ tinh (0,84KJ/kg.độ) [13 - 191] tboc,tbod - nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của của bảo ôn, 0 C

Qbx – nhiệt mất mát do bức xạ

Qdl - nhiệt mất mát do đối lưu Ở đây chia làm hai phần để tính:

- Mất nhiệt ở phần bảo ôn

- Mất nhiệt ở phần không bảo ôn a Tính lượng mất mát ở phần không có bảo ôn.

Phần không bảo ôn gồm nắp phía trên và phần thân thiết bị không có áo bọc. Diện tích của các phần được tính như sau:

Diện tích phần nắp phía trên đã được tính từ phần trước (F1 = 4,480m 2 )

Diện tích phần thân thiết bị không có áo bọc.

R – bán kính trong của thiết bị (1m) h - chiều cao tính từ áo đến mặt bích ( h = h1 = 0,2m )

Do đó diện tích phần không bảo ôn là:

+ Nhiệt bức xạ ở phần không bảo ôn là.

Nhiệt bức xạ được tính theo công thức:

Co - hệ số bức xạ đối với vật đen tuyệt đối Co = 20,72.10 -5 J/m 2 h

T1 - nhiệt độ ở vỏ thiết bị ( 0 K ) τ - thời gian (giờ)

T2 - nhiệt độ của môi trường xung quanh ( 23,4 +273 )6,4 0 K) Đối với các bề mặt không phải vật đen tuyệt đối thì C = Co.P

 Với bông thuỷ tinh thì P = 0,9

Nhiệt độ ở nắp thiết bị là 32 0 C tương đương với 305 0 K Vậy nhiệt bức xạ ở phần không bảo ôn trong 1 giờ là:

Qbxo = 20,72.10 -5 0,9 5,736.( 305 4 – 296,4 4 ).1 = 1000,666 KJ + Nhiệt đối lưu ở phần không bảo ôn được tính theo công thức cấp nhiệt:

Qdl = αkbo.Fkbo.( tkbo – tkk ).τ, W.h Trong đó:

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 86 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP αkbo - hệ số cấp nhiệt của vỏ thiết bị phần không bảo ôn về phía không khí ( αkbo = α2 = 11,16 ) tkbo - nhiệt độ của phần không bảo ôn ( tkbo = 32 0 C ) tkk - nhiệt độ không khi ( tkk = 23,4 0 C ) τ - thời gian (giờ) Thay số tính được:

Qdl = 11,16.5,736.( 32 – 23,4 ).1 = 550,518W.h = 2007,376 KJ b Tính nhiệt mất mát ở phần có bảo ôn.

Phần có bảo ôn bao gồm toàn bộ phần vỏ áo thiết bị ( phần thân và phần đáy ). Diện tích phần này đã được tính trong phần trên ( Fbo = 15m 2 )

+ Nhiệt bức xạ của phần bảo ôn tính tương tự như trên.

Nhiệt độ bề mặt ngoài của bảo ôn tiếp giáp với không khí là 42 0 C (315 0 K)

Qbxbo = 20,72.10 -5 0,9.15.( 315 4 – 296,4 4 ).1 = 5950,926 KJ + Nhiệt đối lưu của phần bảo ôn.

Qdlbo = αbo.Fbo.( tbo – tkk ).τ = 11,74.15.( 42 – 23,4 ).1 = 3275,460 W.h = 11943,446 KJ

Như vậy tổng nhiệt đối lưu và tổng nhiệt bức xạ của thiết bị phả ứng chính là:

Qbx = Qbxobo + Qbxbo = 1000,666 + 5950,926 = 6951,592 KJ Tổng nhiệt mất mát là:

Tổng lượng hơi đốt cần dùng cho một mẻ ứng với 3 nồi phản ứng là:

III 2 Giai đoạn giữ nhiệt phản ứng 70 0 C

Gọi Q là nhiệt của phản ứng toả ra ta có:

Dựa vào [ 30 ] ta tra được nhiệt phả ứng tính cho một kg VC

GVC - lượng VC tham gia phản ứng trong một mẻ (GVC = 1833,962kg )

So sánh với nhiệt mất mát của giai đoạn trên ta thấy nhiệt của phản ứng tạo ra lớn hơn rất nhiều Vì vậy ở đây ta phải dùng nước mát để duy trì nhiệt độ phản ứng ở 70 0 C.

Gọi Qn – là nhiệt do nước làm mát nhận được

Qm - nhiệt do mất mát ra môi trường xung quanh

Ta có phương trình cân bằng nhiệt trong giai đoạn này như sau:

Nhiệt mất mát ra môi trường được tính tương tự như giai đoạn gia nhiệt ( Q5 ).

Nước làm lạnh vào có nhiệt độ lấy là t1 = 20 0 C

Nước ra có nhiệt độ là t2 = 70 0 C

Giả thiết nhiệt độ của bề mặt bảo ôn tiếp giáp với không khí tbo = 29 0 C

Trong khi nhiệt độ của các bề mặt khác vẫn giống như phần trên do nhiệt độ trong thiết bị phản ứng không đổi.

+ Kiểm tra lại nhiệt độ bề mặt bảo ôn.

Hệ số cấp nhiệt của bề mặt bảo ôn về phía không khí là: α2 = 9,3 + 0,058.30 = 11,04

Hệ số cấp nhiệt từ nước làm mát tới bề mặt vỏ áo được tính theo công thức: α1 = 0,23.Re 0,8 Pr 0,4 (dtn/dnt) 0,45 λ/dtd

Nhiệt độ trung bình của nước làm mát là ttb = (20 + 70)/2 E 0 C

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 88 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP λ - hệ số dẫn nhiệt của nước ở nhiệt độ trung bình λ = 0,55 (kcal/m.h.độ ) 0,64 (W/m.độ) [13 -155] ω - vận tốc của nước đi trong vỏ bọc ω = 0,2m/s ρ - khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ trung bình ρ = 990,25kg/m 3 [13 -

14] μg TEQ/ tấn công suất - độ nhớt của nước ở nhiệt độ trung bình μg TEQ/ tấn công suất = 0,5988.10 -3 N.s/m 2

Cp - nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình Cp = 4,18 kJ/kg.độ [13

Thay vào tính được: α1 = 9584,272 (W/m 2 độ)

Khi đó nhiệt độ thành bảo ôn là: tbo = tkk + K.(ttb – tkk )/α2 = 27,78 0 C

Sai số là (1,22/29).100 = 4,2% < 5% Do đó giả thiết được chấp nhận. a Tính cho phần bảo ôn.

Qbxbo = Co.Fbo( T1 4 – T2 4 ) , W Trong đó T1 = 29 + 273 = 302 0 K, T2 = 23,4 + 273 = 296,4 0 K

Thay số vào ta được:

Qdlbo = αbo.Fbo.( tbo – tkk )

= 11,04.15.( 29 – 23,4 ) = 927,36 KJ b Tính cho phần không bảo ôn.

Do nhiệt độ thành trong và thành ngoài của lớp không bảo ôn không thay đổi so với trường hợp trên nên tông nhiệt mất mát trong trường hợp này bằng với trường hợp trên.

Vậy tổng lượng nhiệt mất mát trong giai đoạn này là:

Thay vào phương trình cân bằng nhiệt ta có:

Mà Qn = Gn.Cn.(tnc – tnd)

Gn - lượng nước dùng trong một mẻ ( kg )

Cn - nhiệt dung riêng của nước ( Cn = 4,18 kJ/kg.độ) tnc, tnd - nhiệt độ cuối và nhiệt độ đầu của nước làm mát ( 0 C) Lượng nước làm mát trong một mẻ là:

Lượng nước cần dùng cho toàn bộ 3 nồi phản ứng là:

G = 3.12837 = 38512 kg ( 38,512m 3 )Lượng nước cần làm mát cho một ngày là: 38512.2 = 77024 kg.

CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ SẤY

Nhiệt lượng tiêu thụ trong một giờ là:

I0,I2 – hàm nhiệt của không khí trước khi vào caloriphe I0 và sau khi ra khỏi buồng sấy I2, KJ/kg không khí khô. mvl , mvc – khối lượng của vật liệu và bộ phận vận chuyển, kg/h. cvl , cvc – nhiệt dung riêng của vật liệu và của bộ phận vận chuyển,

Qm– nhiệt lượng mất mát ra môi trường , KJ/h. θ1, θ2 – nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của vật liệu, 0 C.

( lấy θ1 = 20 0 C, θ2= 45 0 C ) w.t1.c – phần nhiệt lượng do hơi nước mang vào, KJ/h.

 Lượng nhiệt tiêu tốn theo sấy lý thuyết là:

 Lượng nhiệt tổn thất khi sấy thực tế qua vật liệu là:

Trong đó: mvl = G1 = 517,51kg/h cvl = 1,76KJ/kg.độ

 Lượng nhiệt tổn thất qua bộ phận vận chuyển và nhiệt lượng mất mát ra môi trường lấy bằng 14% tổng lượng nhiệt của quá trình.

 Lượng nhiệt do hơi ẩm mang vào là:

C – nhiệt dung riêng của hơi nước ở θ1 = 20 0 C ( C = 4,18KJ/kg.độ )

Vậy tổng lượng nhiệt cần thiết cung cấp cho quá trình sấy là:

AN TOÀN LAO ĐỘNG

Trong lao động sản xuất vấn đề an toàn luôn là một trong những nhiệm vụ quan trọng cần được thực hiện nghiêm túc Với khẩu hiệu “ an toàn là bàn tai nạn là thù “ đã nói lên tầm quan trọng của việc thực hiện an toàn trong lao động sản xuất.Đảm bảo an toàn lao động là đảm bảo an toàn tính mạng, sức khoẻ cho người lao động Do đó nó góp phần nâng cao năng suất lao động và chất lượng

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 92 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sản phẩm Đồng thời đảm bảo an toàn lao động và hạn chế được thiệt hại về tài sản của tập thể và nhà nước.

Phân xưởng sản xuất nhựa PVC là một bộ phận trong xí nghiệp công nghiệp hoá chất nó kết hợp đặc điểm của phân xưởng xí nghiệp và ngành.

Nội dung an toàn lao động bao gồm những vấn đề chính sau:

1 Tổ chức đảm bảo an toàn lao động ở nhà máy:

+ Nhà máy cần có nội qui về an toàn lao động, trong đó phải nêu lên một cách đầy đủ những nội qui cần thực hiện.

+ Để đảm bảo an toàn lao động trong sản xuất, bất cứ ai ( cán bộ hay công nhân viên nhà máy cũng như khách đến công tác, khi vào nhà máy đều phải được phổ biến một cách nghiêm túc về nội qui an toàn lao động của nhà máy.

+ Ở các bộ phận sản suất đều phải có những qui định cụ thể về an toàn lao động để công nhân thao tác va làm việc ở đố tuân theo.

+ Chính quyền phải thường xuyên theo dõi và kiểm tra việc thực hiện an toàn lao động.

+ Chính quyền và các đoàn thể phải thường xuyên giáo dục cán bộ công nhân viên thực hiện an toàn lao động một cách nghiêm túc và tự giác.

+ Có hình thức khen thưởng kịp thời những cá nhân, những bộ phận thực hiện tốt an toàn lao động đông thời có những hình thức kỷ luật thích đáng với những cán bộ và công nhân viên nhà máy vi phạm cũng như gây mất an toàn lao động.

2 Những nguyên nhân gây ra mất an toàn lao động và bệnh nghề nghiệp

Những đặc điểm của phân xưởng sản xuất nhựa PVC nói riêng và xí nghiệp hoá chất nói chung có thể gây ra tai nạn và bệnh nghề nghiệp.

+ Phân xưởng dùng nhiều loại thiết bị bố trí xen kẽ nhau trên mặt bằng ( thiết bị điện, thiết bị cớ khí, đường ống ) Do đó dễ gây nhầm lẫn, va chạm trong thao tác gây ra tai nạn

+ Phân xưởng có nhiều hoá chất dễ cháy nổ, độc hại dễ gây ra nhiều bụi, nhiều quá trình nhiệt gây nóng ảnh hưởng tới sức khoẻ của công nhân Những vấn đề

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 93 - chung như: vệ sinh công cộng nơi nghỉ ngơi, vấn đề cải tạo môi trường nếu không thực hiện tốt đều có thể ảnh hưởng xấu tới người lao động.

3 Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động.

+ Đối với thiết bị điện : Bố trí thiết bị điện tránh những nơi ẩm ướt, các dây điện không được để hở, đóng ngắt cầu dao phải theo đúng qui định , không sử dụng điện làm việc riêng Khi sửa chữa các thiết bị điện, hệ thống dây dẫn đèn chiếu sáng phải do thợ diện của nhà má và phải được bảo hộ tốt.

+ Đối với thiết bị cơ khí: thường xuyên thực hiện chế độ kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa các vấn đề liên quan.

+ Chiếu sáng: cần bố trí chiếu sáng đủ cho công nhân viên làm việc và đi lại trong nơi sản xuất.

+ Chống nổ: trong phân xưởng PVC giai đoạn nguy hiểm nhất có thể gây nổ là giai đoạn trùng hợp xảy ra, áp suất trong nồi trùng hợp tăng cao Do đó việc làm sạch và duy trì nhiệt độ và bố suất một cách nghiêm ngặt là điều kiện cần thiết Nếu áp suất vượt quá áp suất qui định ( 10at ) cần tiến hành phóng không.

+ Chống cháy: Trong sản xuất dùng các chất khởi đầu, chất đệm, chất ổn định là các hoá chất dễ phân huỷ hoặc dễ bay hơi nên khi gặp tia lửa điện hoặc tản lửa thì dễ bắt cháy nên cần cấm mọi hình thức sử dụng tác nhân gây cháy như hút thuốc lá ở nơi sản xuất, tránh không để phát tia lửa điện Các dụng cụ chứa đựng và nồi phản ứng phải kín, mỗi một bộ phận sản xuất đều phải trang bị bình chữa cháy.

+ Chống độc: Tại phân xưởng sản xuất thì VC là chất độc, VC ở nhiệt độ thường là chất khí không màu hoá lỏng ở - 13,9 0 C, hơi VC có tác dụng gây mê, chóng mặt, rối loạn cảm giác, mất phương hướng Do đó nồng độ giới hạn cho phép của VC trong không khí ở nơi sản xuất là 0,03mg/l Cần phải bảo ôn cẩn thận để có thể bảo quản VC ở trạng thái lỏng, thiết bị chứa, bơm dẫn phải đảm bảo kín nhất là ở nồi trùng hợp

+ Chống nóng: Do có nhiều bộ phận sử dụng hơi đốt và khí nóng nên cần có các biện pháp chống nóng như các lớp bảo ôn, hệ thống thông gió đảm bảo yêu cầu.

+ Chống bụi: Bụi trong phân xưởng chủ yêu là bụi PVC nông độ giới hạn cho phép trong không khí ở nơi làm việc phải < 10mg/m 3 , có biện pháp bao che kín thiết bị có chứa PVC như sấy, sàng, đóng bao, có thể bố trí hệ thống hút bụi cho phân xưởng.

Ngoài những vấn đề trên cần bố trí hợp lý các công trình vệ sinh công cộng, nơi nghỉ ngơi, nơi làm vệ sinh cá nhân cho công nhân.

ĐIỆN NƯỚC

TÍNH ĐIỆN CHIẾU SÁNG

Phân xưởng làm việc 3 ca một ngày nhà sản xuất được thiết kế để tận dụng tốt ánh sáng tự nhiên ban ngày Ánh sáng tự nhiên ban ngày nhận được có tác dụng tích cực đến sức khoẻ của con người đồng thời còn có tác dụng tiết kiệm điện năng Trong xây dựng công nghiệp thường chú trọng đến ánh sáng tự nhiên chủ yếu dựa vào hệ thống cửa sổ và hệ thống thông gió.

Khi dùng đèn chiếu sáng cho phân xưởng không có chất dễ cháy nên bộ phận sản xuất cũng như các bộ phận khác chỉ dùng đèn chiếu sáng bình thường.

I.1 Tính đèn cho khu vực sản xuất được tính theo công thức sau:

Chiếu sáng trực tiếp, đè chiếu sáng là loại đèn dây tóc công suất 1000W điện thế 220V, quang thông mỗi bóng F = 1050 , chiều cao treo đèn trung bình hc = 4m độ chiếu sáng cần thiết E = , η - hệ số lợi dụng quang thông chỉ số hình phòng i = dài rộng /

Hệ số phản xạ của trần ρ = 70

Hệ số phản xạ của tường ρt = 50

Tra bảng ta có hệ số lợi dụng quang thông η = 0,38

Hệ số dự trữ của phân xưởng có bụi K = 1,3

Hệ số độ chiếu sáng cần thiết, chiếu sáng đều Z = 1,2

S - diện tích cần chiếu sáng

+ Tính diện tích nơi chiếu sáng tầng một

Diện tích phòng trưởng ca: 6

Diện tích sản xuất tầng một = 648 – (36 + 40 + 6 ) = 566 m 2

+ Diện tích sản xuất tầng hai

Diện tích phòng họp, nghỉ ca: 16,5

Diện tích phòng làm việc: 12

Diện tích phòng thay quần áo: 6

Diện tích phòng hoá nghiệm: 12

Diện tích phòng trưởng ca: 6

Diện tích sản xuất tầng 2 = 549,7m 2

+ Diện tích sản xuất dàn phụ = 54

Số đèn nơi sản xuất tầng 1:

( Diện tích chiếu sáng lấy bằng 80% diện tích phần còn lại )

Số đèn nơi sản xuất tầng 2:

Số đèn sản xuất dàn phụ:

Tính cho các bộ phận khác.

Vị trí đặt đèn Số bóng Loại bóng

Phòng thay quần áo, vệ sinh 4 75 Đèn bảo vệ 4 100

+ Tính điện năng chiếu sáng. Điện năng chiếu sáng tính theo công thức

1000 Trong đó: ni - số đèn chiếu sáng loại i

Pi – công suất của bóng đèn loại i ti - thời gian chiếu sáng của bóng đèn loại i ( Thời gian chiếu sáng trong một ngày là 12 giờ)

+ Đèn sản xuất tầng một

+ Đèn sản xuất tầng hai

+ Đèn sản xuất dàn phụ

+ Đèn các bộ phận khác

1000 T81KW.h Điện năng tiêu tốn cho chiếu sáng.

Số bóng Thời gian sử dụng 1 năm(h)

(KW.h) Đèn sản xuất tầng

2 Đèn sản xuất giàn phụ Đèn làm việc - bảo

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 98 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vệ Đèn các bộ phận khác

TÍNH ĐIỆN TRỰC TIẾP SẢN XUẤT

Điện dùng cho sản xuất được tính theo công thức.

K1 - hệ số phụ tải cosф

K2 = 1,05 hệ số tổn thất điện trên đường dây

Ni – công suất động cơ thiết bị loại i

Ti - thời gian sử dụng trong năm của động cơ i Điện năng tiêu tốn cho sản xuất.

Tên thiết bị Số lượ ng

K1 K2 Thời gian sử dụng Nhu cầu

Mô tơ xử lý nước

Tổng 892578,19 Điện dùng cho phòng hoá nghiệm

Mô tơ hơi độc : 0,8 KW

Các thiết bị khác : 0,5 KW

Thời gian sử dụng trong một ngày là 8 giờ và một năm là: 15080 KW.h Vậy tổng lượng điện năng cần dùng trong một năm là:

W = Wchiếu sáng + Wsản xuất + Whóa nghiệm = 959039,19 KW.h

NƯỚC

III.1 Nước dùng cho sản xuất đã được tính ở phần cân băng vật chất và cân bằng nhiệt lượng.

Trong một ngày đêm lượng nước cần dùng như sau:

Lượng nước trùng hợp: 16571,814 kg

Lượng nước rửa nhựa: 41239,158 kg

Lượng nước làm mát: 77024 kg

III.2 Nước dùng cho sinh hoạt.

Tổng số cán bộ và công nhân viên của phân xưởng là: 54 người Theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp mỗi người 1 ngày cần 75lít nước Lượng nước dùng cho sinh hoạt là:

III.3 Lượng hơi nước dùng cho một ngày đêm.

KINH TẾ

MỤC ĐÍCH

Tính toán phần kinh tế cho dự án giúp ta biết được tính khả thi của dự án từ đó mới đưa ra phương án đầu tư cho dự án mà ở đây là đầu tư cho phân xưởng sản xuất PVC.

Qui trình tính toán một dự án bao gồm các bước sau:

1 Xác định nhu cầu đầu tư: nhu cầu sản phẩm trên thị trường, khả năng cung của doanh nghiệp.Từ đó dự báo nhu cầu thị trường và xác định được năng suất của nhà máy.

2 Lựa chọn phương án công nghệ: máy móc thiết bị, nơi cung cấp, giá Từ đó xác định được vốn đầu tư cho tài sản cố định.

3 Huy động vốn: vốn tự có, vốn vay, cổ phần

4 Dự kiến chi phí sản xuất:

+ Giá thành sản xuất: nguyên vật liệu, nhân công, chi phí sản xuất chung ( khấu hao: do nhà nước qui định bao gồm khấu hao nhà xưởng, máy móc thiết bị ).

+ Chi phí quản lý ( xác định theo phần trăm giá thành sản xuất: do doanh nghiệp đề ra sao cho phù hợp nhưng ≤ 2,4%).

+Chi phí tiêu thụ ≤ 7% giá thành sản xuất.

Từ đó tính được chi phí toàn bộ

Suy ra giá thành sản phầm g = Ztb/năng suất.

5 Dự kiến doanh thu: xác định giá bán dự kiến sao cho thích hợp với giá thị trường ( g ’ )

6 Tính hiệu quả đầu tư.

LN = ( g ’ – g ).SL Nếu LN > 0 khi đó dự án gọi là khả thi.

NỘI DUNG PHẦN KINH TẾ

II.1 Xác định chi phí nguyên vật liệu ( bao gồm: điện, nước,nguyên liệu).

II.1.1 Chi phí điện - nước. a Chi phí cho nhu cầu điện năng

959039,19.500 = 0,479.10 9 (đồng). b Chi phí cho nhu cầu nước

Lượng dùng trong một ngày (kg)

Lượng dùng trong 1 năm (tấn)

Giá mua một đơn vị (đ/t)

II.1.2 Chi phí mua nguyên liệu.

Lượng dùng trong năm(tấn)

Giá mua một đơn vị (tấn)

 Chi phí vận chuyển nguyên vật liệu: Đường vận chuyển trung bình dài 30km, đơn giá vận chuyển 3000đ/km.tấn:

 Chi phí bốc dỡ, bảo quản lấy bằng 2% chi phí nguyên vật liệu.

0,02.44,749.10 9 = 0,895.10 9 ( đồng ) Tổng chi phí cho nguyên liệu là:

( 44,749 + 0,288 + 0,895 ).10 9 = 45,932.10 9 Vậy chi phi cho nguyên vật liệu là:

II.2 Chi phí sản xuất chung a Chi phí mua máy móc thiết bị

Thiết bị sấy tầng sôi

 Chi phí lắp đặt bằng 20% chi phí mua thiết bị.

 Chi phí vận chuyển bằng 10% chi phí mua thiết bị.

 Chi phí cho hệ thống ồng dẫn, dụng cụ đo lường 20% chi phí mua thiết bị.

787,37.0,2 = 157,474.10 6 (đồng ) Tổng chi phí lắp đặt, vận chuyển, hệ thống ống dẫn = 393,685.10 6 (đồng )

Vậy tổng số vốn đầu tư cho máy móc thiết bị:

 Giả sử khấu hao máy móc lấy bằng 7% khi đó chi phí cho máy móc trong một năm sẽ là:

1,181.10 9 0,07 = 0,083.10 9 (đồng ) b Chi phí xây dựng nhà xưởng

Danh mục Đặc điểm Diện tích

 Giả sử khấu hao nhà xưởng là 5% khi đó chi phí cho nhà xưởng trong một năm là:

31,653.10 9 0,05 = 1,583.10 9 (đồng ) Vậy chi phí sản xuất chung là:

II.3 Chi phí nhân công

II.3.1 Tính nhu cầu lao động. a Xác định số nhân công cần có mặt hàng ngày

Tên thiết bị Số lượng người/máy

Số công nhân 1 ca Số công nhân một ngày Nồi trùng hợp

Tổng 54 b Xác định số công nhân biên chế

Các chỉ tiêu Công nhân sản xuất chính

Công nhân sản xuất phụ

2 Thời gian không làm việc

Thời gian làm việc bình quân trong năm

Tên hệ số điền khuyết.

Số công nhân trong biên chế.

54.1,04 = 56 người c Cán bộ công nhân viên gián tiếp

Vậy tổng số cán bộ công nhân viên biên chế trong phân xưởng là: 63 người.

II.3.2 Tính quỹ lương công nhân

Z3 = 0,405.10 9 Vậy giá thành sản xuất tính được là:

II.4 Chi phí quản lý

Chi phí quản lý lấy bằng 2% giá thành sản xuất:

II.5 Chi phí tiêu thụ

Chi phí tiêu thụ lấy bằng 6% giá thành sản xuất:

T?ng 25305600 2530560 2275560 1075680 2530560 T?ng lương ph?i tr? trong m?t năm cho công nhân 404615520

ZTT = 62,560.10 9 0,06 = 3,754.10 9 Chi phí toàn bộ cho quá trình sản xuất tính được là:

ZTB = ZQL + ZTT + ZSX = 67,565.10 9 Giá thành một đơn vị sản phẩm:

II.6 Dự kiến doanh thu và hiệu quả đầu tư

Giá bán dự kiến ra thị trường là B = 25.10 6 (đ/tấn).

Lợi nhuận hàng năm được tính theo công thức:

Tính tỉ suất lợi nhuận ( sức sinh lợi của vốn ).

Thời gian thu hồi vốn:

XÂY DỰNG

XÁC ĐỊNH ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

I.1 Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng

1) Xác định mục đích đầu tư xây dựng nhà.

2) Các tài liệu về quy hoạch lãnh thổ, vùng kinh tế bản đồ quy hoạch các khu công nghiệp tập trung của tỉnh thành phố.

3) Các dữ liệu điều tra cơ bản.

 Các tài liệu tự nhiên.

 Tài liệu địa chất thủy văn của địa phương.

 Tài liệu khí hậu xây dựng

 Các tài liệu kinh tế kỹ thuật.

 Các tài liệu về kỹ thuật thi công xây dựng.

 Tài liệu kiến trúc - Đô thị và văn hóa xã hội.

I.2 Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng

 Phải gần nguồn cung cấp nguyên vật liệu cho sản xuất lâu dài.

 Gần nguồn cung cấp năng lượng ( than, điện, khí)

 Vấn đề cấp thoát nước: chọn địa điểm cho nhà máy hóa chất sao cho việc cấp thoát nước phải thuận lợi, không ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường.

 Đảm bảo giao thông vận tải thuận tiện Đây là một trong những vấn đề quan trọng, nó đảm bảo hoạt động thuận lợi của nhà máy trong việc vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm sản xuất … Chọn nơi gần đường giao thông chính của quốc gia như đường sắt, đường thủy, đường ôtô…

 Đảm bảo nguồn cung cấp vật liệu để xây dựng giảm vốn đầu tư cho xây dựng cơ bản.

2) Yêu cầu về mặt địa chất

Các xí nghiệp hóa chất cũng như các xí nghiệp công nghiệp khác yêu cầu phải xây dựng trên những lớp đất tốt có cường lực từ 2.10 5 – 2,5.10 5 N/m 2 trở lên Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong đất đồi Khi khảo sát phải thận trọng tránh nơi có khoáng sản ở dưới

3) Yêu cầu về mặt địa hình. Địa điểm xây dựng của nhà máy, phân xưởng phải phù hợp với quy hoạch của nhà nước, của vùng Nó phải đảm bảo cho sự phát triển của nhà máy, tạo điều kiện hợp tác với các nhà máy xí nghiệp khác Địa điểm xây dựng nhà

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 111 - máy phải cao ráo không bị ngập lụt vào mùa mưa, bằng phẳng, độ dốc của khu đất không quá 1%

4) Yêu cầu vệ sinh công nghiệp.

Do đa phần các nhà máy hóa chất thải ra các chất thải độc hại nên khi thiết kế, chọn địa điểm xây dựng cần đảm bảo vệ sinh môi trường, không để ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường của các hộ dân xung quanh và giảm đến mức tối đa tác hại cho công nhân viên nhà máy. Để chọn được một vị trí xây dựng thoả mãn đầy đủ các yêu cầu trên là một vấn đề rất khó khăn Trong thực tế ta phải phân tích xem vấn đề nào là chủ yếu, căn bản để chiếu cố một cách thích đáng, vấn đề nào chủ yếu có thể khắc phục được trong quá trình lựa chọn cuối cùng đưa ra một phương án lựa chọn tối ưu.

THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY

II.1 Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà máy Để có được phương án tối ưu khi thiết kế qui hoạch tổng mặt bằng nhà công nghiệp cần phải thoả mãn các yêu cầu cụ thể sau.

1) Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy phải đáp ứng được mức cao nhất của dây chuyền công nghệ sao cho chiều dài dây chuyền sản xuất ngắn nhất, không trùng lặp lộn xộn, hạn chế tối đa sự giao nhau Bảo đảm mối liên hệ mật thiết giữa các hạng mục công trình với hệ thống giao thông, các mạng lưới cung cấp kĩ thuật khác bên trong và bên ngoài nhà máy.

2) Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được phân thành các khu vực chức năng theo đặc điểm của sả xuất yêu cầu vệ sinh, đặc điểm sự cố, khối lượng phương tiện vận chuyển, mật độ công nhân… tạo điều kiện tốt cho việc quản lý vận hành của các khu vực chức năng.

3) Diện tích khu đất xây dựng được tính toán thoả mãn một yêu cầu đòi hỏi của dây chuyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình, tăng cường vận dụng các khả năng họp khối nâng tầng sử dụng tối

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 112 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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.

4) Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển họp lý phù hợp với dây chuyền công nghệ, đặc tính hàng hóa đáp ứng mọi yêu cầu sản xuất và quản lý, luồng người luồng hàng phải ngắn nhất không trùng lặp hoặc cắt nhau Ngoài ra, còn phải chú ý khai thác phù hợp với mạng lưới giao thông quốc gia cũng như của các cụm nhà máy lân cận.

5) Phải thoả mãn các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, hạn chế tối đa các sự cố sản xuất, đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường bằng các giả pháp phân khu chức năng, bố trí hướng nhà hợp lý theo hướng gió chủ đạo của khu đất khoảng cách của các hạng mục công trình phải tuân theo qui phạm thiết kế, tạo mọi điều kiện cho việc thông thoáng tự nhiên hạn chế bức xạ nhiệt của mặt trời truyền vào nhà.

6) Khai thác triết để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa phương nhằm giảm đến mức có thể chi phí san nền, xử lý nền đất, tiêu thủy, xử lý các công trình gầm khi bố trí các hạng mục công trình.

7) Phải đảm bảo tốt mối quan hệ hợp tác mất thiết với các nhà máy lân cận trong khu công nghiệp với việc sử dụng chung các công trình đảm bảo kỹ thuật, xử lý chất thải, chống ô nhiễm môi trường cũng như các công trình hành chính phục vụ công cộng… nhằm mang lại hiệu quả kinh tế, hạn chế vốn đầu tư xây dựng nhà máy và tiết kiệm diện tích đất xây dựng.

8) Phân chia thời kỳ xây dựng hợp lý tạo điều kiện thi công nhanh, sớm đưa nhà máy vào sản xuất, nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng.

9) Bảo đảm các yêu cầu thẩm mỹ của từng công trình tổng thể nhà máy Hòa nhập đóng góp cảnh quan xung quanh tạo thành khu cảnh kiến trúc công nghệ đô thị.

II.2 Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy

Tùy theo đặc thù sản xuất của nhà máy mà người thiết kế sẽ vận dụng nguyên tắc phân vùng cho hợp lý Trong thực tế thiết kế biện pháp phân chia khu đất thành các vùng Theo đặc điểm sử dụng là phổ biến nhất Biện pháp này chia diện tích nhà máy thành 4 vùng chính. a) Vùng trước nhà máy:

Nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô b) Vùng sản xuất:

Nơi bố trí các nhà và công trình nằm trong dây truyền sản xuất chính của nhà má, như các xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ… c) Vùng các công trình phụ:

Nơi đặt các nhà và công trình cung cấp năng lượng bao gồm các công trình cung cấp điện, hơi, nước, xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác. d) Vùng kho tàng và phục vụ giao thông:

Trên đó bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi các cầu bốc dỡ hàng hóa, sân ga nhà máy…

Thiết kế tập trung các nhà sản xuất có dây chuyền sản xuất, có tính chất và đặc điểm của sản xuất gần giống nhau liên quan đến nhau vào trong mái nhà gọi là hợp khối.

THUYẾT MINH THIẾT KẾ MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG

Phân xưởng sản xuất nhựa PVC là một phân xưởng có sử dụng các hóa chất độc, dễ bay hơi, dễ cháy nổ…Do đó cần đảm bảo thông gió tốt, cần loại trừ phát sinh tĩnh điện và tránh sử dụng ngọn lửa hở Phân xưởng có một số bộ phận nóng cần được thông gió tốt và làm mát.

III.1.Thiết kế tổng mặt bằng

Khi thiết kế mặt bằng cần thoả mãn về yêu cầu dây chuyền sản xuất, các yêu cầu kỹ thuật có liên quan đến quá trình sản xuất như: tải trọng, lực chấn động, chế độ ôn độ, ẩm độ, phòng nổ, phòng độc, bụi thông gió và chiếu sáng Ngoài ra, còn phải nghiên cứu bố trí hợp lý các cửa, đường đi, cầu thang, phòng sinh hoạt và các bộ phận khác.

Có ba cách bố trí cầu thang trên mặt băng nhà:

 Bố trí cầu thang ở sát mặt trong của tường ngoài.

 Bố trí cầu thang ở giữa nhà.

 Bố trí cầu thang ở mặt ngoài của tường ngoài. Ở đây, ta chọn phương án: Bố trí cầu thang ở sát mặt trong của tường ngoài bởi vì, phương án này không ảnh hưởng đến bố trí thiết bị liên tục Đương giao thông chính có thể bố trí ở giữa nhà Tuy nhiên nhược điểm của phương án này là ánh hưởng đến thông gió và chiếu sáng cục bộ trong nhà.

Trong nhà nhiều tầng do hạn chế bởi kết cấu sàn trung gian nên thường có lưới cột là: 6x6m hoặc 9x6m ( tùy tải trọng sàn ). Ở đây, lưới cột được áp dụng là: ( 6 + 6 + 6 )x6

Chọn lưới cột nhà nhiều tầng căn cứ vào:

 Quá trình sản xuất và bố trí thiết bị

 Chiều rộng nhà, kết cấu nhà.

 Khả năng thi công xây lắp.

 So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.

III.2 Thiết kế mặt cắt

Thông thường số tầng của nhà công nghiệp nhiều tầng từ 2 đến 5 tầng Một số nhà do yêu cầu đặc biệt của công nghệ có thể là 7đến 8 tầng.

Khi xác định số tầng cần xem các yêu cầu sau: a) Yêu cầu của công nghệ sản xuất. Ảnh hưởng đến số tầng nhà theo 3 yếu tố sau:

 Qua trình bố trí công nghệ:

Trong nhà sản xuất do việc bố trí quá trình công nghệ theo chiều đứng, xác định vị trí các công đoạn trong các tầng tương ứng với việc xác định số tầng của nhà

 Bố trí thiết bị và kích thước thiết bị: căn cứ vào kích thước thiết bị, yêu cầu thao tác của thiết bị mà xác định số tầng cho thích hợp.

 Tỉ lệ diện tích của các công đoạn sản xuất: Ở một số công đoạn có thiết bị lớn, nặng, lượng vận chuyển nhiều thì cần bố trí ở tầng 1 Trong trường hợp này xác định số tần chủ yếu căn cứ vào tỷ lệ diện tích hợp lý giữa các công đoạn sản xuất ở các tầng. b) Yêu cầu của quy hoạch thành phố, điều kiện địa hình, địa chất và vấn đề kinh tế:

Khi nhà máy xây dựng ở khu vực thành phố thì số tầng cũng phải phù hợp với qui hoạch chung Mặt khác, tùy theo điều kiện địa chất công trình mà xác định số tầng cho thích hợp.

2) Xác định chiều cao tầng.

Chiều cao tầng lựa chọn căn cứ vào các yếu tố sau:

 Căn cứ vào chiều cao thiết bị.

 Căn cứ vào độ cao vận chuyển và lắp ráp thiết bị.

 Căn cứ vào yêu cầu thông gió và chiếu sáng tự nhiên.

 Căn cứ vào yêu cầu thống nhất hóa trong xây dựng. Ở đây, ta chọn chiều cao tầng là 8,4m.

III.3 Giới thiệu giải pháp kết cấu chính của nhà

1) Cột. a) Vật liệu: bê tông cốt thép.

Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 116 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b) Kích thước: 400x400

2) Móng a) Vật liệu: bê tông cốt thép, đổ tại chỗ. b) Kích thước chính: 300x500

3) Dầm móng. a) Vật liệu: bê tông cốt thép. b) Tiết diện: 400x250mm

4) Cửa mái. a) Vật liệu: bê tông cốt thép. b) Kích thước:

+ Rộng 6m + Nhịp cửa mái 6m + Chiều cao cửa mái 2,6m

5) Kế cấu các lớp mái: 4 lớp

 Lớp chịu lực mái: panen mái 300x1500x6000mm

 Lớp chống thấm: dùng lớp đan bêtông cốt thép chống thấm dầy 40mm, có lưới thép Ф 4 – 6mm, mặt lưới ô vuông 200mm

 Lớp phủ ở trên: dùng 1 – 2 lớp gạch lá nem 200x200x15mm

+ Vữa hoặc gạch chịu axít 40 – 60 mm, giấy dầu dán nhựa đường + Bêtông chịu axít 100 – 200

+ Tường gạch 220mm + Cửa sổ: trục quay ngang ở giữa rộng 3000mm, cao 1200mm. + Tấm che mưa nắng:

Tiêu đề	Thiết Kế Phân Xưởng Sản Xuất Nhựa PVC Năng Suất 180938
Tác giả	Nguyễn Mạnh Hùng
Người hướng dẫn	PTS. Nguyễn Mạnh Hùng
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Hóa
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	K45

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	254,67 KB