[ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP] THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT VINYL CLORUA

PVC là chất dẻo có nhiều tính chất mà ta mong muốn như độ ổn định hoá học cao, ít bị ăn mòn bị phá huỷ bởi các axit mạnh như H2SO4, HCl có khả năng co giãn và độ bền tương đối lớn, cách

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

Tính chất của nguyên liệu

Ta thấy ở điều kiện thường Axetylen là một chất khí không màu, không độc ở dạng tinh khiết, nó có mùi ete yếu và có khả năng gây mê, Axetylen ở dạng nguyên chất có vị hơi ngọt

Một số tính chất của Axetylen:

- Trọng lượng riêng: (0 0 C, P = 760mmHg) d= 1,17 kg/m 3

- Trọng lượng phân tử: M &,02 kg/Kmol

- Nhiệt dung riêng phân tử: Chi phí = 0,402 KJ/kg

- Áp suất tới hạn: 6,04 MaP

- Nhiệt độ thăng hoa: 21,59 KJ/mol

- Nhiệt hoá hơi: 15,21 KJ/mol

Ngoài ra Axetylen còn tan mạnh trong các dung môi hữu cơ, Axetylen cũng có thể tan trong nước Độ chọn lọc của Axetylen trong các dung môi khác nhau, do đó rất quan trọng trong quá trình tinh chế cũng như trong quá trình bảo quản Axetylen Khi cháy Axetylen toả ra một lượng nhiệt rất lớn và khả năng sinh nhiệt của Axetylen là 13,307 KCal/m 3 , giới hạn nổ của Axetylen xảy ra trong cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định ở nhiệt độ 0 0 C và 1at axetylen tạo với không khí hỗn hợp nổ trong giới hạn từ 23%  81% thể tích và giới hạn nổ với oxy là 2,8% thể tích, độ nguy hiểm về nổ của Axetylen càng tăng do sự phân rã của nó thành những chất đơn giản

Chuyên ngành hóa dầu 2 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đây là phản ứng phân huỷ của để tạo thành C và H2 sự phân rã này xảy ra không có oxy nhưng có những chất kích hoạt tương ứng (tia lửa, do ma sát, đốt cháy…)

Có thể nói Axetylen rất dễ dàng tạo hỗn hợp nổ với Clo và Flo và nhất là khi đưới tác dụng của ánh sáng Do vậy để giảm bớt khả năng nổ của Axetylen, khi vận chuyển người ta pha thêm một lượng khí trơ hydro, amoniac vào

Bên cạnh đó Axetylen còn có một tính năng quan trọng khác là khả năng hoà tan tốt trong nhiều chất lỏng hữu cơ và vô cơ xét về độ hoà tan thì độ hoà tan của Axetylen là tương đối cao trong các dung môi có cực Trong một thể tích nước có thể hoà tan 0,37 thể tích Axetylen

Nhưng độ hoà tan của Axetylen có thể giảm trong dung dịch muối ăn và Ca(OH) 2 Do vậy chúng ta có thể kết luận rằng nồng độ hoà tan của Axetylen rất có ý nghĩa trong việc điều chế và tách ra khỏi hỗn hợp khí

Axetylen là một hydrocacbua không no, nó có liên kết ba trong phân tử do đó có khả năng hoạt động hoá học cao Liên kết ba phân tử Axetylen được tạo thành do liên kết  và liên kết  khi tham gia phản ứng hoá học Các liên kết ba trong phân tử sẽ bị phá vỡ và tạo thành liên kết đôi hoặc các hợp chất bão hoà, khi đó Axetylen có khả năng tham gia vào các phản ứng như: phản ứng thế, phản ứng trùng hợp, kết hợp Vì vậy từ Axetylen ta có thể thấy rằng Axetylen có thể tổng hợp được các sản phẩm khác nhau và có thể ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong công nghiệp và đời sống

Nguyên tử H của Axetylen do thể hiện tính axit nên nó có khả năng tham gia các phản ứng thế với các kim loại kiềm như: Cu, Ag, Ni, Hg, Co, Zn… tạo thành Axetylenit kim loại rất dễ nổ:

2Me + C 2 H 2  Me 2 C 2 + H 2 (Me: Kim loại kiềm)

HC  CH   Na  NaC  CNa + H 2

HC  CH   2Cu  Cu - C  C - Cu +H 2

Khi Axetylen tác dụng với axit của kim loại kiềm và kiềm thổ trong amoniac lỏng

HC  CH + MeNH 3  MeC  CH + NH 3

Chuyên ngành hóa dầu 3 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

Phản ứng cộng với Hydro được tiến hành trên xúc tác Pd ở áp suất 1at và 250 

Phản ứng cộng H2 với xúc tác Ni và nhiệt độ

Phản ứng cộng với nước khi đó xúc tác AgSO 4 ở 75  100 0 C tạo Axetaldehyt

HC  CH+H 2 O  Ag 2   CH 3 - CHO, H = -38,8 KCal/mol

Khi có Oxit kẽm và oxit sắt ở 360 0 C - 480 0 C Axetylen tác dụng với hơi nước để tạo thành Axeton

2HC  CH + 5H 2 O  ZnO  CH 3 - CHO + 2CO 2 + 5H 2 Trong đó Axetylen còn có thể tác dụng được với rượu ở điều kiện nhiệt độ 160 0

 180 0 C và áp suất p = 4  20at có xúc tác của KOH để tạo thành Vinylete

CH = CH + ROH  KOH  CH 2 = CHO - R

Axetylen tác dụng được với H2S ở điều kiện nhiệt độ 120 0 C

Etylen dietyle Sulfit Khi Axetylen tác dụng với mercaptan có xúc tác KOH tạo ra Vinylclo ete:

HC  CH + RSH  CH 2 = CH - SR

Khi Axetylen tác dụng với CO và H 2 (cacbonyl hoá) với xúc tác là Ni(CO) 4 tạo ra axit acrylic

HC  CH + CO + H 2 O  CH 2 = CH - COOH

Cộng với muối halogen tạo hợp chất có đồng phân Cis, Trans

HC  CH + Br 2  CHBr = CHBr   Br 2  CHBr 2 - CHBr 2

Ta thấy khi cộng với Cl2 trong pha khí thì phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn và dễ gây nổ, do đó phải tiến hành trong pha lỏng và có xúc tác antimoin triclorua

CH  CH + 2SbCl 5  CHCl 2 = CHCl 2 +2SbCl 3

Ngoài ra Axetylen còn phản ứng cộng với nhiều axit vô cơ và hữu cơ để tạo thành các vinyl có giá trị trong công nghiệp

Phản ứng cộng với HCl, phản ứng trong pha hơi ở 150 0  180 0 C lò xúc tác HgCl 2 than hoạt tính, còn trong pha lỏng dùng xúc tác CuCl2 để thu được VC

HC  CH + HCl  CH 2 = CH - Cl

Phản ứng cộng với H 2 SO 4 để tạo thành Vinyl sunfua

HC  CH + H 2 SO 4  CH 2 = CH - O - SO 3 H Ở nhiệt độ 80 0 C có CuCl 2 và NH 4 Cl làm xúc tác Axetylen tác dụng với HCN tạo thành acylonitril:

HC  CH + HCN  CH 2 =CH - CN

Tác dụng với Axit Axetic ở 180  200 0 C ở pha hơi có xúc tác là Axetat Zn trên than hoạt tính hoặc Cd trên than hoạt tính hoặc Hg trên than hoạt tính tạo ra Vinyl Axetat

- Axetylen tác dụng với rượu

CH  CH + C 2 H 5 OH  CH 2 = CHOC 2 H 5

- Axetylen tác dụng với Axit Amin

HC  CH + RCO - NH 2  RCO - NH - CH = CH 2

Phản ứng trùng hợp của Axetylen

Phản ứng polime hoá trong môi trường HCl tạo thành Vinyl Axetylen

2HC  CH  Xt ,80 0 C  H 2 C = CH - C  CH Ở nhiệt độ 600 0 C trên than hoạt tính Axetylen trùng hợp tạo thành Benzen

1.1.1.3 Các phương pháp điều chế Axetylen

Trong công nghiệp Axetylen chủ yếu được sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu chính là canxicacbua và hydrocacbon (ở dạng rắn, lỏng và khí) Hiện nay ở Mỹ và các nước Châu Âu khác sản xuất Axetylen từ hydrocacbon, còn ở Italia, Nhật Bản, Nam Phi, Ấn Độ sản xuất Axetylen từ canxicacbua so với nhiều nước trên thế giới ở Việt Nam chúng ta do điều kiện thuận lợi sẵn có cả canxicacbua và hydrocacbon nên rất dễ dàng cho việc sản xuất Axetylen từ hai nguồn nguyên liệu trên

Sản xuất Axetylen từ Canxicacbua

Phản ứng chính của quá trình:

Nhìn chung chỉ có khoảng 70  80% canxicacbua tham gia phản ứng vì vậy trong sản phẩm luôn chứa từ 12  15% CaO

- Tác dụng với nước và canxicacbua để tạo ra Axetylen và vôi tốt:

Ta thấy nhiệt toả ra khi phân huỷ canxicacbua kỹ thuật là tổng nhiệt của phản ứng tác dụng của canxicacbua với nước và tác dụng vôi với nước

Khi sử dụng cacbon trong quá trình này có thể là cốc hoặc nguyên liệu sử dụng thường có lẫn các tạp chất như MgO, hợp chất S, P, Al, Fe… do dó sẽ xảy ra các phản ứng phụ

Do trong phản ứng có lẫn nhiều tạp chất mà bản thân các tạp chất này khó tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng, do đó nếu muốn tách ra thì chúng ta chỉ có thể tách một phần do việc loại xỉ Chính vì vậy mà Axetylen tạo thành luôn có lẫn một lượng hợp

Chuyên ngành hóa dầu 6 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm chất như: PH3, NH 3 , SiH 2 , CH 4 , H 2 , CO 2 và CO… Do đó Axetylen tạo ra luôn phải qua giai đoạn làm sạch Có thể dùng andehyt eromic trên đất nung hoặc dùng nước Javen để làm sạch Sau đó Axetylen thành phẩm được rửa bằng kiểm để trung hoà axit và sấy khô bằng H2SO 4 hoặc CaCl2

Ta thấy Axetylen sản xuất theo phương pháp canxicacbua thì chi phí năng lượng điện tiêu tốn lớn, vốn đầu tư cao nên ngày nay Axetylen chủ yếu được sản xuất theo phương pháp nhiệt phân hydrocacbon và quá trình sản xuất theo phương pháp nhiệt phân hydrocacbon Và quá trình xảy ra một giai đoạn cho phép tổng hợp Axetylen khi sản xuất ra lại sạch hơn

Sản xuất Axetylen từ Hydrocacbon

Tính chất của sản phẩm VC

Vinyl Clorua (VC) là một chất khí không màu, có mùi ete nhẹ (ở áp suất thường) có công thức phân tử là C2H 3 Cl

Nó có một số tính chất sau:

- Trọng lượng phân tử : M= 62,5 Kg/mol

- Nhiệt độ ngưng tụ : -13,9 0 C rất khó hóa lỏng

- Nhiệt độ bốc cháy : 415 KCal/kg

- Nhiệt độ nóng chảy : 18,4 KCal/kg

- Nhiệt độ bốc hơi ở 25 0 C: 78,5 KCal/kg

- Nhiệt tạo thành : -83  8 KCal/Kg

- Nhiệt trùng hợp : -366  5 KCal/kg

- Nhiệt dung riêng của VC lỏng ở 25 0 C: 0,83 KCal/kg độ

- Nhiệt dung riêng của VC hơi ở 25 0 C: Chi phí = 0,207 KCal/kg độ

- Hệ số khúc xạ của VC lỏng: N0 = 1,83

- Tỷ trọng: Công thức thực nghiệm tính tỷ trọng của VC lỏng được xác định như sau: d = 0,9471 - 0,176 10 2 t - 0,324 10 5 t 2

Trong đó: d: Là tỉ trọng của VC lỏng, g/cm 2 t: nhiệt độ của VC lỏng, 0 0 C

Bảng 1.1: Tỷ trọng của VC phụ thuộc vào nhiệt độ

Tỷ trọng 0,9730 0,9014 Áp suất hơi: Ta có công thức thực nghiệm tính áp suất hơi của VC

Trong đó: P: áp suất hơi của VC (at)

T: nhiệt độ hơi của VC ( 0 C)

Bảng 1.2: Áp suất hơi của VC

Nhiệt độ ( 0 C) -87,50 -55,8 -13,37 62,2 46,8 Áp suất (mmHg) 10 100 760 2258 5434

So với Axetylen, etylen hay HCl thì độ tan trong nước ở 1 Axetaldehit là 0,5 trọng lượng

Giới hạn nồng độ nổ của hỗn hợp với không khí là từ 3,62  26,6% thể tích Tính độc của VC: VC độc hơn so với cloruaetyl và ít độc hơn clofooc và tetracloruacacbon, VC có khả năng gây mê qua các bộ phận hô hấp của con người và cơ thể động vật Khi tiếp xúc với VC thì chỉ trong 3 phút chúng ta có thể bị choáng váng Nếu tiếp xúc với thời gian lâu hơn thì có thể bị gục ngã Nếu hàm lượng VC

Chuyên ngành hóa dầu 12 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm trong không khí là 0,5% thì con người có thể làm việc trong vài giờ mà không có tác dụng sinh lý nào

VC có công thức hoá học: CH2 = CHCl

Công thức cấu tạo của VC:

Do có liên kết đôi và nguyên tử Clo linh động (Clo có độ âm điện lớn) nên các phản ứng hoá học của VC là phản ứng của liên kết đôi và phản ứng của nguyên tử Clo linh động

VC là một chất không tan trong nước nhưng nó có khả năng tan trong các dung môi hữu cơ như axeton, rượu etylic, hydrocacbon thơm và hydrocacbon mạch thẳng

Nhìn chung trong phân tử VC có một liên kết nối đôi và một nguyên tử Clo linh động, do đó phản ứng hoá học chủ yếu là những phản ứng kết hợp hoặc phản ứng của nguyên tử Clo trong phân tử VC

Dưới đây là những phản ứng và VC có khả năng tham gia

Xét phản ứng cộng hợp

VC cho tác dụng với halogen cho ta 1,2 dicloetan trong điều kiện môi trường khô ở 140  150 0 C hoặc80 0 C và có chiếu sáng xúc tác là SbCl3 Do đó khi có xúc tác của AlCl 3 thì VC phản ứng với HCl

CH 2 = CHCl + HCl  ClCH 2 - CHCl 2

CH 2 = CHCl + H 2  CH 3 - CH 2 Cl

Khi xảy ra phản ứng oxi hoá của VC ở nhiệt độ từ 50  150 0 C thì sự có mặt của HCl sẽ dễ dàng tạo ra monoaxetandehit

Do phân tử có chứa nối đôi nên VC có thể tham gia vào phản ứng trùng hợp tạo PVC, đây là một sản phẩm quan trọng

1.2.2.2 Phản ứng của phân tử Clo

Ta xét phản ứng thủy phân

Khi đun nóng với kiềm HCl bị tách ra khỏi VC cho ta axetylen

CH CHCl  NaOH CH CH NaCl H O  Khi cho tác dụng với acolat hay fenolat cho ta este VC

CH 2 = CHCl + RONa  CH 2 = CHOR + NaCl Để tạo được hợp chất cơ kim:

CH 2 = CHCl + Mg  CH 2 = CH - Mg - Cl

Từ đây ta có thể khẳng định được rằng nếu trong điều kiện không có không khí ở 450 0 C thì VC có thể bị phân huỷ và tạo thành Axetylen và HCl, cũng từ đó do quá trình phản ứng izome hoá Axetylen lại tiếp tục phản ứng và tạo ra một lượng nhỏ 1,3- butadien, còn trong điều kiện có không khí thì VC sẽ bị oxi hoá hoàn toàn và tạo thành

1.2.3 Ảnh hưởng của VC đến sức khỏe con người:

1.2.3.1 Đối với sức khoẻ con người:

Công nhân trong các khu công nghiệp sử dụng hoặc sản xuất VC có những rủi ro khi tiếp xúc với nó Người sử dụng có thể bị ảnh hưởng VC qua không khí trong các sản phẩm và trong quá trình sủ dụng sản phẩm, trong các chất thải chứa VC hoặc quá trình clo hoá khác VC xâm nhập vào cơ thể con người qua không khí và nguồn nước bẩn mà con người sử dụng

Khi hít phải một lượng lớn VC dễ dẫn đến hôn mê, ảnh hưởng cơ quan hô hấp, tạo ra sự biến đổi lớn trong cơ thể và dẫn tới tử vong Ở mức độ thấp, dẫn tới triệu chứng nhức đầu, hoa mắt chóng mặt Ảnh hưởng trong thời gian dài có thể là nguyên nhân gây bất lực, rối loạn tim mạch và những vấn đề khác ảnh hưởng tới sự sống Viện nghiên cứu ung thư thế giới đã phân loại VC như là một chất gây ung thư ở người, dựa trên cơ sở biểu hiện bệnh ở cả người và động vật

1.2.3.2.Ảnh hưởng tới môi trường

VC xâm nhập vào không khí trong suốt quá trình sản xuất và sử dụng Ở trong không khí nó sẽ phá vỡ các liên kết hoá học khác như formyl clorua và formaldehyt trong 2 tới 3 ngày Mặt dù hầu hết VC lan toả trong không khí, khi phát ra từ đất nó cũng sẽ bốc hơi hoặc ngấm vào trong các mạch nước ngầm Nó sẽ nhanh chóng bốc hơi nếu lượng nước tiếp xúc với nó ít Ở trên bề mặt nước nó có thể không bị vi khuẩn phân hủy và tồn tại trong nhiều tháng tới nhiều năm

VC sẽ tồn tại ở dạng khí nếu giảm áp suất Nó cũng sẽ bốc hơi từ đất và nước khi đặt nó ngoài không khí Theo các số liệu chưa đầy đủ dự đoán tính độc hại của VC đối với sự sống trong nước, cây cối, chim chóc và động vật VC không tồn tại do sự tích lũy

1.2.3.3 VC cũng có nguồn gốc từ thiên nhiên:

VC là một chất độc và có hoạt tính cao, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Từ VC người ta sản xuất ra nhựa PVC, là một trong những chất dẻo quan trọng nhất Cho tới nay người ta vẫn cho rằng VC có trong môi trường chỉ do sự phát tán của VC nhân tạo hoặc là sản phẩm phân rã của các hợp chất do con người tạo ra như tricloetylen hay tetracloetylen Mới đây, các nhà khoa học ở Trường Đại học Heidelberg(CHLB Đức) cho rằng ý kiến trên là sai lầm Các phân tích cho thấy nồng độ VC của không khí trong lòng đất cao hơn nhiều so với ở lớp không khí trên mặt đất Điều này chứng tỏ rằng VC cũng có nguồn gốc từ đất

Kết quả của các thí nghiệm còn cho thấy, VC đã được tạo ra nhờ quá trình trao đổi chất trong đất bởi các các phản ứng giữa các chất mùn, các ion clorua và các chất oxy hoá ion sắt (III), các gốc hydroxyl Các hợp chất thơm nhạy cảm với phản ứng oxy hóa-khử có trong đất(như catechol và O-quinon) có thể bị thoái biến thành CO2 kèm theo việc tạo ra VC và các hợp chất clo hóa khác

Quá trình này có thể đã bắt đầu từ hơn 400 triệu năm trước đây, khi các lớp đất đầu tiên trên trái đất được hình thành

Trước đây, VC được bảo quản và vận chuyển với sự có mặt của một lượng nhỏ phenol để ức chế phản ứng polyme hoá Ngày nay VC được sản xuất với độ tinh khiết đủ cao và không cần chất ức chế trong bảo quản đồng thời do được làm sạch nước VC không gây ăn mòn có thể được bảo quản trong các thùng thép cacbon thường

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYL CLORUA

Sản xuất VC từ 1,2 dicloetan

Với công nghệ của quá trình sản xuất VC đi từ 1,2 diCloetan có thể sử dụng theo hai phương pháp sau:

- Kiềm hoá dehydro hoá trong pha lỏng

- Nhiệt phân trong pha hơi

CH  CH  Cl  CH Cl  CH Cl H 298 = 100,2 KJ/mol

2.1.1 Quá trình trong pha lỏng

So với nhiều quá trình khác thì quá trình điều chế VC thì phản ứng được thực hiện trong thiết bị hình trụ kiểu đồng trục, với thiết bị có vỏ bọc ngoài và có cánh khuấy Để tiến hành phản ứng đầu tiên ta có dung dịch NaOH tiếp sau đó là rượu và cuối cùng là diCloetan (Cho từ từ), từ đây VC được tạo thành theo phản ứng sau:

Cl - CH 2 - CH 2 - Cl + 2NaOH  CH 2 = CH - Cl + NaCl + H 2 O Đúng theo tỉ lệ thì cứ 1 lít diCloetan thì cần 1,1 lítdung dịch kiềm (42% NaOH) và 0,26 lít rượu metylic, nhưng do rượu etylic hoà tan trong diCloetan và nhiều nên phản ứng phải tiến hành trong môi trường đồng thể có nghĩa là nhiệt độ phản ứng phải đạt 60  70 0 C thời gian từ 4  5 giờ, áp suất trong thiết bị là 0,2  0,4Mpa Cần lưu ý

Chuyên ngành hóa dầu 16 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm trong quá trình xảy ra phản ứng không nên cho dư kiềm vì dễ bị phân huỷ và tạo thành Axetylen

Cl - CH 2 - CH 2 - Cl + 2NaOH  CH  CH + 2NaCl + 2H 2 O

Trong quá trình phản ứng nếu có dư nước diCloetan để dễ bị thủy phân trong môi trường kiềm và tạo thành etylen glycol

Khi sản phẩm tạo thành gồm có VC, diCloetan, rượu, nước thì ta tiến hành ngưng tụ để tách riêng Và hiệu suất của VC được tính theo dicloetan là 75  85%

Nói chung quá trình làm việc trong pha lỏng là một quá trình khá hiệu quả trong nó vẫn còn có một số nhược điểm đó là quá trình làm việc gián đoạn

- Đòi hỏi nhiều thiết bị

- Hao tốn nhiều nguyên liệu để tách riêng

- Cứ 1 tấn VC thì phải cần có 0,82 tấn kiềm rắn và 92 g rượu

Do vậy để có biện pháp khắc phục nhược điểm này ta cần tiến hành nhiệt phân không xúc tác hoặc có xúc tác diclo etan trong pha khí

2.1.2 Quá trình trong pha hơi Để tiến hành quá trình sản xuất VC trong pha hơi trước tiên ta tiến hành thổi diCloetan qua than hoạt tính ở nhiệt độ 480  520 0 C Khi đó than hoạt tính sẽ nằm trong ống có đường kính là 50mm và chiều cao 6m, ở đây các sản phẩm khí gồm 37,5% VC, 40,8% HCl, 20,5% diCloetan không phản ứng hết và 1,2% là sản phẩm phụ Lúc này hỗn hợp sản phẩm được đem đi làm lạnh ở 0 0 C trong thiết bị ống chùm để diCloetan ngưng tụ Giai đoạn tiếp theo ta cho dòng nước rửa để tách các sản phẩm phụ Sau đó ta sẽ dùng kiềm trung hoà và dùng H2SO 4 để sấy Ta tiến hành làm lạnh khí đến -15 0 C vàtiến hành tinh luyện

Trong quá trình tinh luyện do phản ứng phải tiến hành ở nhiệt độ cao nên rất có thể xảy ra các phản ứng phụ tạo thành etylen và Clo

Cl - CH 2 - CH 2 - Cl  CH 2 = CH 2 + Cl 2

Do lượng VC thu được ít nên để hạ thấp nhiệt độ phản ứng người ta dùng các xúc tác có khả năng tách Clo với một lượng 0,5  1% và ở nhiệt độ 370 0 C, lúc này hiệu suất của VC đạt 70% Với điều kiện và thời gian như vậy nếu để tiến hành ở

400 0 C khôngcó xúc tác thì hiệu suất VC chỉ đạt 2% Từ đó để tránh các phản ứng tiến

Chuyên ngành hóa dầu 17 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm hành ở nhiệt độ cao và nhằm đạt hiệu suất của VC cao hơn người ta thường dùng xúc tác cho phản ứng là clo và oxi

Cl ClCH CH Cl ClCH C HCl HCl ClCH C HCl CH CHCl Cl

Quá trình phản ứng xảy ra và và hiệu suất của phương pháp đạt 85%, và có thể khẳng định được rằng phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp dùng dung dịch kiềm rượu trong pha lỏng, tuy nhiên nó vẫn không được dùng rộng rãi trong công nghiệp về quá trình tách và làm sạch các chất nằm trong khí sản phẩm thu được gây ảnh hưởng xấu cho quá trình trùng hợp VC để tạo PVC.

Tổng hợp VC từ Etylen

2.2.1 Sản xuất EDC bằng quá trình clo hoá Etylen:

EDC là 1,2-dicloetan ( d 20 4 = 1,253; trọng lượng riêng 68,0/39,2; t o nc 35,3 0 C; t o s =-83,7)

Khoảng 85% sản xuất VCM, 10% sản xuất chứa clo như 1,1,1-triclo etan, còn lại sản xuất etylen diamin dùng làm chất ức chế, sản xuất cao su chịu xăng dầu như (CH 2 -CH 2 -S 4 -) n …

Phản ứng chính là phản ứng sau đây, đây là phản ứng toả nhiệt:

CH CH Cl CH Cl CH Cl , H 0 298 = -185kJ/mol

Quá trình này có thể được thực hiện ở giai đoạn lỏng hoặc hơi và độ chọn lọc với sự có mặt của xúc tác trên của sở clorua kim loại Trong đấy sắt clorua là xúc tác tốt cho quá trình thực hiện ở pha lỏng

Trong công nghiệp người ta thường tiến hành ở pha lỏng trong khoảng nhiệt độ

50 0 C-90 0 C và ở áp suất thấp ( 0,3.10 6 -0,5.10 6 Pa ) Nhiệt độ phản ứng được xác định dựa vào phương pháp sản xuất EDC: 50-60 o C nếu phản ứng ở trạng thái lỏng, còn nếu

Chuyên ngành hóa dầu 18 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm thực hiện ở pha khí thì ở nhiệt độ 85 0 C-90 0 C

Xúc tác FeCl 3 được phân cực bằng các thiết bị hiện đại, dựa vào khả năng phân cực của Clo, tấn công vào nối đôi của Etylen

FeCl Cl CH CH FeCl CH Cl CH Cl

     Ở trạng thái lỏng, FeCl 3 có thể thêm vào ở giai đoạn trung gian

Sản phẩm phụ của quá trình là 1,1,2-tricloetan nhưng ở nhiệt độ cao, cloetan và cloetylen cũng có thể tạo thành Sự có mặt của oxy ở trong nguyên liệu Clo là một tạp chất cơ bản bởi vì nó hạn chế các phản ứng tự do xuất hiện những phản ứng tự phát, và cải tiến phù hợp với độ chon lọc của EDC

2.2.1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất:

* Nếu sự biến đổi nhiệt độ trong khoảng 50-60 o C (tiến hành ở pha lỏng):

Khí giàu Clo và Etylen được đưa vào trong thiết bị phản ứng chính (1) Hơi nóng toả ra từ thiết bị tương đương với nhiệt độ được điều khiển, kết hợp với sự phân tán của khí tương ứng, đạt được bằng phương pháp tác động bên ngoài tuần hoàn của phần cất phân đoạn trung gian này và qua thiết bị trao đổi nhiệt Sản phẩm lấy ra trong hỗn hợp được đưa tới thiết bị phân chia khí lỏng(2) (làm việc ở áp suất khí quyển trong môi trường khí trơ N2 ) để ngăn chặn sự bùng nổ nguy hiểm

Thành phần của khí thu được sẽ được đưa vào thiết bị phản ứng cuối(3) Tại đây nó sẽ phản ứng với C2H 4 , sản phẩm thu được sẽ được quay lại một phần về thiết bị phản ứng chính (1) , thiết bị trung gian và một phần để hoà tan xúc tác FeCl3

Thành phần của lỏng thu được từ thiết bị phân chia (2) được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và vào thiết bị ổn định (5) Tại đây các khí còn lại sẽ được tách ra và được đun nóng bởi lò nung (6)

EDC thô được tinh chế tới 99% trọng lượng Điều này có thể đạt được bằng cách thêm nước nhằm tạo điều kiện dễ dàng cho sự phân chia FeCl3 tại thiết bị (7) Pha lỏng thu được ở phía trên Có thể tinh chế một lượng nhỏ EDC đã phân huỷ, chứa trong pha lỏng, bằng sự cất phần nhẹ và tuần hoàn lại kết hợp với lớp hữu cơ phía dưới giàu EDC Pha này được trung hoà với NH3 sau đó được làm khô bằng thiết bị chưng

Chuyên ngành hóa dầu 19 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm cất hỗn hợp không đồng sôi (khoảng 15 đĩa)(10) Với lượng EDC thu được ở đỉnh sẻ được ngưng tụ dùng để hồi lưu và sau đó đễ phân chia phần cất cuối nặng (khoảng 15 đĩa) Các sản phẩm nặng như tricloetan, percloetan, etylenclorua, và EDC có thể được phân chia và cũng có thể được sử dụng như là những dung môi trong tháp chưng không (áp suất tuyệt đối 7 kP và 20 đĩa )

Sơ đồ 2.1: Công nghệ Clo hoá ở nhiệt độ thấp

1- Thiết bị phản ứng chính 7- Thiết bị rửa lắng

2- Thiết bị phân li khí lỏng 8-Thiết bị trung hoà

3- Thiết bị phản ứng cuối 9- Cột chưng tách

4- Thùng chuẩn bị xúc tác 10- Thiết bị tách nước

5- Thiết bị ổn định 11- Thiết bị tách phần cặn

6- Lò nung 12- Thiết bị thu hồi EDC

* Nếu sự biến đổi nhiệt độ trong khoảng 85 o C-90 o C (tiến hành ở pha khí):

Với nhiệt độ này thì gần nhiệt độ điểm sôi của EDC do đó các sản phẩm lấy ra từ thiết bị trung gian ở pha hơi Quá trình sản xuất này rất thuận lợi là tránh được sự cuốn trôi xúc tác, cho phép bốc hơi nóng bằng phản ứng bởi bộ phận bay hơi, và đơn

Chuyên ngành hóa dầu 20 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm giản hoá bộ phận lắp đặt Thiết bị phản ứng kết hợp với cột hồi lưu tới thiết bị chính Pha lỏng được giữ lại và đồng thời phân chia tuần hoàn các sản phẩm nặng, được làm sạch từ dòng lấy ra (75-80% trọng lượng EDC) Phần cất chứa khí còn lại được đun nóng và phần cất còn lại EDC thô được ổn định bởi thiết bị chưng cất, trong khi phần cất thu được ở đỉnh được thu vào phần cất ngọn

Quá trình này hiện đang được phát triển và được đề nghị lấy FeCl 3 bằng phương pháp hấp thụ trên oxyt nhôm hoặc than hoạt tính để tránh hao hụt sản phẩm Dựa vào phương pháp này hầu hết các thiết bị làm bằng thép Cacbon

Phát minh chính là các hảng: Dow, Ethyl, Goodrich, Hoechst, Huls, Mitsui, Toasu, Monsanto, PPG,…

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ sản xuất EDC bằng cách oxy hoá etylen nhiệt độ cao

1- Thiết bị phản ứng 4- Thiết bị ổn định 2- Cột hồi lưu 5- Lò nung

3- Thùng chuẩn bị xúc tác

2.2.2 Nhiệt phân EDC tạo VC:

2.2.2.1 Điều kiện biến đổi chung:

Quá trình này được tiến hành dựa trên phản ứng phân huỷ thu nhiệt sau:

CH ClCH ClCH CHClHCl H 0 298 = +70kJ/mol

Phản ứng bắt đầu xảy ra ở 300 0 C, áp suất khí quyển, nhưng phản ứng đạt được tốc độ cao ở 400-550 0 C Phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc như sau:

- Khơi mào: ClCH 2  CH Cl 2  ClCH 2  * CH 2  Cl *

- Phát triển mạch: Cl *  ClCH 2  CH Cl 2  ClCH 2  * CHCl  HCl

ClCH  CHCl  CH  CH Cl  Cl

- Đứt mạch: Cl *  ClCH 2  * CH 2  CH 2  CHCl  HCl

Quá trình tạo nhiều sản phẩm phụ: là các sản phẩm của quá trình polyclo hoá, sản phẩm của quá trình phân huỷ, cốc…do vậy cần sử dụng các chất xúc tiến như Clo, Brom, Iot, Tetraclocacbon, hoặc oxy để tạo thuận lợi cho phản ứng chuyển hoá chính

Các quá trình trong công nghiệp được tiến hành ở 500-550 0 C, áp suất 2,5- 3Mpa, không sử dụng xúc tác Một số hệ xúc tác ( than hoạt tính, muối Clo kim loại…) có thể sử dụng để giảm nhiệt độ phản ứng, tuy nhiên thời gian sống của xúc tác thấp và các khó khăn về mặt công nghệ làm cho các quá trình cracking EDC có xúc tác không được ứng dụng trong công nghiệp

Dicloetan được bốc hơi và gia nhiệt đến 215 o C, sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng lò ống (làm việc theo nguyên tắc tương tự quá trình steam cracking) Tại vùng đối lưu, nguyên liệu được gia nhiệt tới nhiệt độ phản ứng, phản ứng thực sự xảy ra trong vùng bức xạ Sản phẩm khí thu được ở đầu ra của thiết bị lò ống có nhiệt độ

500 0 C được tôi để tránh các phản ứng phụ xảy ra nối tiếp bằng cách đưa qua tháp tôi tiếp xúc với dòng sản phẩm đã được làm lạnh xuống 50 0 C chạy ngược chiều Khí sản phẩm sẽ được làm lạnh xuống 20 0 C Trong quá trình làm lạnh bổ sung tiếp theo sẽ làm ngưng tụ hầu hết các nguyên liệu EDC chưa phản ứng, một phần sẽ được dùng làm chất tải nhiệt trong tháp tôi Phần còn lại của khí không ngưng sẽ được đưa vào tháp chưng cất được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Tách sản phẩm phụ HCl ở dạng khí ( tháp 20 đĩa )

- Sản xuất VC thô ( Tháp 60 đĩa )

- Tinh chế VC ( 15 đĩa ) đễ giảm hàm lượng HCl từ 500 xuống 10ppm và trung hoà sản phẩm với NaOH

Phương pháp liên hợp sản xuất VC

Thông thường thì ngoài các phương pháp sản xuất VC đi từ dicloetan và HCl hoá Axetylen, người ta còn dùng phương pháp liên hợp để sản xuất VC Điển hình là phương pháp oxi clo hoá etylen thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan

CH 2 = CH 2   Cl 2 ClCH 2 CH Cl 2   HCl CH 2 CHCl

Quá trình nhiệt phân dicloetan tinh khiết 99,9% được tiến hành ở nhiệt độ là

300  1000 0 C và có khoảng 63% xúc tác là than hoạt tính, hay là bọt thì hàm lượng

VC tạo thành là 90% Để clo hoá etylen, trước tiên ta tiến hành khử HCl của dicloetan và dùng HCl để hydro clo hoá Axetylen

CH 2 = CH 2 + Cl 2  ClCH 2 - CH 2 Cl

ClCH 2 - CH 2 Cl  CH 2 = CHCl + HCl

CH  CH + HCl  CH 2 = CHCl + HCl

CH 2 = CH 2 + CH  CH + Cl 2  2CH 2 = CHCl

Thông thường các phương pháp này đều sử dụng những nguyên liệu dễ kiếm như Axetylen hay etylen, trong quá trình điều chế VC bằng phương pháp liên hợp từ Axetylen và etylen có thể thu được bằng phương pháp riêng biệt (Ví dụ: Axetylen ta thu được từ khí tự nhiên còn etylen ta thu được từ dầu hoả), hay ta thu được từ quá trình chưng hoặc cracking dầu mỏ để có hỗn hợp khí Axetylen và etylen từ đó ta có thể hấp thu và tách riêng chúng ra

Từ lâu các phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, và từ những năm 1962 ở Mỹ quá trình tổng hợp VC đã được phân chia một cách chính xác và cẩn thận như sau: chỉ được phép sử dụng 41% Axetylen và 28% etylen, ở Nhật từ diCloetan bằng phương pháp liên hợp năm 1964 người ta đã tổng hợp được 15%

VC và đến 1965 là 25% VC.

Phương pháp clo hóa Etan

Hiện nay ở nước ta nền công nghiệp khai thác dầu mỏ đang trên đà phát triển

Do đó việc tận dụng các sản phẩm dầu mỏ để đưa vào sản xuất một số nguyên liệu và rất có lợi thế điển hình là phương pháp clo hoá etan, với nguồn nguyên liệu etan rẻ tiền và khá phong phú nên đã góp phần làm giảm giá của sản phẩm VC Do vậy việc chuyển hoá etan thành VC được thực hiện theo các phương pháp sau:

2.4.1 Clo hoá nhiệt độ cao:

2.4.2 Oxi hidro hoá ở nhiệt độ cao

Với các xúc tác phù hợp để lựa chọn điều kiện phản ứng tối ưu, đòi hỏi độ chuyển hoá theo phương pháp 2 có thể đạt 96% nhưng hiệu suất thu VC lại thấp 20 %

- 50% Các sản phẩm chủ yếu gồm etylen, cloruaetan và CO

Cũng có thể tiến hành Clo hoá hỗn hợp etan - etylen nhằm tránh tạo thành hỗn hợp nổ và giảm sự tạo thành các sản phẩm phụ Tuy đây là phương pháp có nhiều ưu điểm về nguyên liệu như nguồn nguyên liệu rẻ và sẵn có song vì quá trình cho hiệu suất VC thấp nên hiện nay vấn đề này vẫn nằm trong phạm vi nghiên cứu và chưa được áp dụng trong công nghiệp.

Sản xuất VC từ Axetylen

Quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen là phương pháp khá phổ biến trong công nghiệp, nhất là đối với những nước mà có nền công nghiệp chưa phát triển Còn đối với nước ta do nền công nghiệp dầu mỏ chưa phát triển mạnh như các nước khác, do vậy để sản xuất VC đi từ Axetylen đang còn khó khăn và hạn hẹp, song ngược lại nước ta lại có lợi thế, điều kiện và tiềm năng về than và đá vôi nên rất thuận tiện cho việc sản xuất Axetylen

* Cơ sở của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen

CH = CH + HCl  CH 2 = CHCl Ở áp suất thường do không có xúc tác, nên phản ứng không được tiến hành do vậy đòi hỏi ta phải tiến hành ở áp suất cao hơn, nhưng do ở áp suất cao các sản phẩm phụ tạo ra nhiều (1,1 dicloetan và VC bị trùng hợp) mà những sản phẩm phụ này đều không có lợi cho việc thu sản phẩm cũng như bảo quản thiết bị Do đó trong quá trình sản xuất đòi hỏi ta phải có những phương pháp mới, đó là phương pháp xúc tác

Sản xuất VC đi từ Axetylen có thể được tiến hành ở pha lỏng hoặc pha khí

* Cơ chế của quá trình sản xuất VC đi từ Axetylen

Xét phản ứng cộng HCl và Hydro nhằm Axetylen đặc trưng cho liên kết nối sau:

CH  CH   HCl CH CHCl 2 ; -H = 112,4 (KJ/mol)

Nhiệt độ toả nhiệt của nó vượt trội hơn 3 lần so với phản ứng hydro Clo hoá olefin, nó có chiều ngược lại chút ít, song khi giảm nhiệt độ, cân bằng hoàn toàn dịch chuyển về phía phải Ta có hằng số cân bằng khi tạo VC

Do quá trình cộng HCl vào Axetylen xảy ra liên tiếp tạo VC và 1,1 dicloetan

CH CH  CH CHCl  CH CHCl

Quá trình hydro hoá Axetylen được thực hiện khi có xúc tác chọn lọc, nó có khả năng làm tăng vận tốc giai đoạn cộng đầu tiên Do vậy xúc tác cho quá trình này là muối Hg 2+ và Cu 2+ ở xúc tác muối Hg 2+ người ta dùng clorua thủy ngân (HgCl 2 ) ngoài phản ứng cơ bản nó còn tăng tốc độ phản ứng hydrat hoá Axetylen tạo thành Axetylendehyt Do nguyên nhân này nên người ta thường dùng nó cho quá trình pha khí ở 150  200 0 C Khi dùng những chất khó hơn

Còn đối với pha lỏng thường thì dùng muối Cu 2+ vì nó không bị mất hoạt tính và tăng mức độ của phản ứng cộng nước của Axetylen Khi xúc tác là dung dịch CuCl2 trong HCl có chứa muối Clorua amon Khi có CuCl2 quá trình phụ dime hoá Axetylen càng tăng và tạo thành vinyl Axetylen

Nguyên nhân xúc tác của muối thuỷ ngân và đồng vào phản ứng hydro hoá được giải thích bằng sự tạo thành phản ứng phối hợp trong đó Axetylen bộ kích hoạt và tác dụng với anion clo và hợp chất trung gian thu được trạng thái chuyển đổi với liên kết cacbon hoặc những hợp chất hữu cơ chống bị phân giải bởi axit

Vì sự tạo thành đồng thời ít nhiều của những phức không hoạt động với HCl (hoặc anion Clo) nên sự tạo thành Vinyl Clorua trong pha khí được mô tả theo phương trình động học sau:

Sản phẩm ta thu được là vinyl clorua (CH 2 = CHCl) Nó là một monome quan trọng dùng để tổng hợp các vật liệu polyme khác Khi polyme hoá có mặt peroxic nó sẽ tạo ra polivinylclorua (PVC)

2.5.1 Sản xuất VC đi từ Axetylen theo phương pháp pha lỏng

Trong pha loãng người ta tiến hành thổi Axetylen và HCl cho qua dung dịch xúc tác có hoà tan thành phần: CH2Cl 2 23% trọng lượng, NH4Cl 16% trọng lượng, có thêm CaCl 2 hoà tan trong axit HCl 1215% duy trì ở nhiệt độ 6065% có thể dùng xúc tác HgCl 2 trong axit HCl nhưng nhiệt độ cần tăng lên 90 0 C, nếu sử dụng xúc tác Cu có xu hướng làm tăng phản ứng phụ như trùng hợp Axetylen thành Vinylaxetylen

2 CH   HC  C – CH – CH Cu 2

Nhằm làm giảm các phản ứng phụ người ta thường dùng HCl đặc để hoà tan muối đồng Tác dụng xúc tác của muối đồng và muối thuỷ ngân được giải thích theo nhiều quan điểm khác nhau Một số quan điểm thì cho rằng muối thuỷ ngân tác dụng với Axetylen tạo thành hợp chất trung gian, sau đó hợp chất trung gian bị phân huỷ dưới tác dụng của HCl, hoàn nguyên xúc tác cho ta Vinyl Clorua

CH  CH + HgCl 2  CHCl = CH – HgCl  CH 2 = CHCl + HgCl 2

Quan điểm khác thì cho rằng: muối đồng, muối, thuỷ ngân tác dụng với Axetylen thành phức chất , trong đó các nguyên tử các bon có điện tích dương và có khả năng tác dụng với anion Cl - , kết quả kim loại được thay thế bằng proton

CH  CH + HgCl 2  CH 0  + H Cl  CH 2 = CHCl + Hg 2+

Thời gian tiếp xúc giữa C2H 2 và HCl với xúc tác tăng có thể làm cho sự chuyển hoá C 2 H 2 gần như hoà toàn nhưng năng suất thiết bị giảm Vì vậy người ta cho thời gian tiếp xúc ngắn hơn và C 2 H 2 dư sẽ tuần hoàn lại Trong công nghiệp người ta tiến hành tổng hợp VC trong pha lỏng như sau: cho dung dịch xúc tác có 1215% HCl và thiết bị thổi C 2 H 2 và HCl vào thiết bị cùng một lúc, lúc này nhiệt độ phản ứng tiến hành luôn được duy trì ở 6065 0 C, VC tạo thành trong hỗn hợp gồm Axetylen, hơi nước và Hydrocloric, ở đầu ra của thiết bị được đưa đến tưới bằng nước của thiết bị lọc Hydroclorua Khi đó hơi nước ngưng tụ, sau đó tiến hành làm khô các khí bằng CaCl 2 rắn, lúc này VC ngưng tụ khi được làm lạnh đến –20 0 C và trong thiết bị phân ly người ta tách được Axetylen không ngưng tụ và Axetylen thu hồi cho tuần hoàn lại thiết bị phản ứng

Phương pháp tổng hợp VC trong pha lỏng có ưu điểm là có thể tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp, do đó ta dễ dàng điều chỉnh phản ứng ở nhiệt độ thấp, do đó ta dễ dàng điều chỉnh được nhiệt độ, tốn ít năng lượng, thiết bị đơn giản nhưng có nhược điểm là hiệu suất sản phẩm thấp Vì vậy trong sản xuất người ta thường dùng phương pháp tổng hợp VC trong pha khí

2.5.2 Sản xuất VC từ C 2 H 2 theo phương pháp pha khí

Ngay từ những ngày đầu sơ khai ngành hoá học con người đã phát hiện và nghiên cứu nhiều ảnh hưởng kỳ lạ của một số chất tham gia phản ứng, nó liên quan đến tốc độ chuyển hoá hoá học và được gọi là xúc tác Vậy xúc tác là gì? Xúc tác là hiện tượng làm tăng tốc độ phản ứng hoá học do tác dụng của chất xúc tác

Con người đã biết lợi dụng các chất xúc tác để điều chỉnh tốc độ phản ứng, từ những phản ứng có trị số vô cùng nhỏ đến vô cùng lớn và quan trọng hơn là cho phép điều chỉnh phản ứng theo chiều hướng tạo sản phẩm mong muốn, trong khi đó năng lượng lại không phải chi phí thêm và khối lượng các chất không bị tiêu hao nhiều Những điều này giải thích tại sao việc sử dụng các chất xúc tác là vô cùng rộng rãi và ngày càng phát triển nhanh chóng trong nền công nghiệp hiện đại Như vậy xúc tác là một yếu tố quan trọng là một tiến bộ kỹ thuật quan trọng nó mang lại hiệu quả kinh tế cao cho con người Hiện nay tuy có nhiều quá trình xúc tác được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, song việc lựa chọn các chất xúc tác sao cho thích hợp là vừa có tính năng làm tăng tốc độ vừa có thể nhận được các sản phẩm có thành phần và cấu trúc như mong muốn Do đó mà hiện nay có hơn 70% tổng sản phẩm hoá học sản xuất bằng con đường xúc tác Vì vậy trong tương lai với sự phát triển không ngừng của công nghiệp xúc tác nó sẽ đưa lại cho con người một khối lượng lớn các hoá chất tăng công suất riêng lẻ của thiết bị, tăng giá trị nhiên liệu và năng lượng cần thiết để bảo vệ môi trường

TÍNH TOÁN

Xác định thời gian làm việc của phân xưởng

Ở đây ta đặt giả thiết về dây chuyền sản xuất VC là 24/24 Và trong một năm sẽ có khoảng thời gian nhất định để bảo dưỡng, sửa chữa và đại tu lại các thiết bị sản xuất

* Nghỉ vì lý do gặp sự cố: Thời gian là hết 15 ngày sửa chữa lớn

* Nghỉ vì lý do gặp sự cố, sửa chữa nhỏ: Thời gian hết 5 ngày

Do vậy, trong 1 năm sẽ có tổng cộng là 20 ngày nghỉ để sửa chữa và bảo dưỡng

Nên thời gian làm việc thực của phân xưởng trong 1 năm là:

Ta tính thời gian làm việc trong một ngày là 24 giờ chia làm 3 ca do đó ta có tổng thời gian làm việc trong một năm của nhà máy là

Từ các số liệu tính được như ở trên, ta có các phản ứng sau:

Các phản ứng của quá trình:

CH  CH + HCl  CH 2 = CHCl

CH  CH + 2HCl  CH 3 - CHCl 2

Tính cân bằng vật chất trong thiết bị phản ứng

3.2.1 Tiêu hao nguyên liệu Axetylen Để biết được các số liệu thực từ nguyên liệu vào và sản phẩm ra trước tiên ta tính năng suất của thiết bị sản xuất VC trong 1 giờ

Từ đây ta có phương trình tạo VC:

26 36,5 62,5 Theo phương trình phản ứng (1) thì lượng C2H 2 đã chuyển hoá thành VC trong

Do mức độ chuyển hóa của C 2 H 2 thành VC là 98% nên lượng C 2 H 2 nguyên chất cần dùng:

Do vậy ta có độ tinh khiết của C2H 2 trong nguyên liệu đưa vào là 99% nên trong thực tế lượng hỗn hợp khí C2H 2 đưa vào thiết bị là:

Từ đây ta có lượng C2H 2 dư (kể cả tạo ra sản phẩm phụ là:

Do đó ta đã biết được các số liệu, kết quả của mức tiêu hao nguyên liệu axetylen

* Năng suất của thiết bị sản xuất VC trong 1 giờ: 12077,295 (kg/h)

* Lượng C2H 2 chuyển hoá thành VC trong 1 giờ 5024,155 (kg/h)

* Lượng C 2 H 2 nguyên chất cần dùng là 5126,689 (kg/h)

* Lượng C2H 2 thực đưa vào thiết bị là 5178,474 (kg/h)

Theo giả thuyết ban đầu thì lượng hỗn hợp khí C2H 2 có chứa 0,03% H2O, 0,01% O 2 , 0,96% N 2

- Lượng H2O có trong nguyên liệu khí C2H 2 đi vào thiết bị là:

- Lượng O2 trong nguyên liệu khí C2H 2 đi vào thiết bị là:

- Lượng N2 trong nguyên liệu khí C2H 2 đi vào thiết bị là:

3.2.2 Tiêu hao lượng khí HCl

Dựa theo phương trình (1) ta có các bước sau:

- Lượng HCl cần và đủ để tạo ra VC là:

62, 5  (kg/h) Ở đây do vấn đề giá thành của HCl thấp hơn C2H 2 nên để đảm bảo hiệu suất của thiết bị cao ta chọn tỉ lệ C2H 2 /HCl = 1/1,1

- Do đó lượng HCl tiêu tốn cho quá trình này là:

- Độ tinh khiết của HCl là 99% nên lượng khí HCl ban đầu vào thiết bị là:

- Mà theo giả thiết thì hợp khí HCl có chứa: 0,55% H2, 0,25% N 2 , 0,2% H 2 O

- Lượng H2 trong hỗn hợp khí HCl đưa vào thiết bị là:

- Tương tự ta có lượng N2 trong hỗn hợp khí HCl đưa vào thiết bị là:

- Lượng H2O trong hỗn hợp khí HCl đưa vào thiết bị là:

 Như vậy hàm lượng N2 cho cả quá trình là:

3.2.3 Tính lượng tiêu hao sản phẩm phụ

Trong tất cả các nhà máy hay phân xưởng sản xuất, trong quá trình sản xuất bao giờ cũng có các sản phẩm phụ, tuy nó chiếm không nhiều song các sản phẩm phụ này cũng ảnh hưởng phần nào đến hiệu suất của sản phẩm của nhà máy Do vậy để biết được lượng sản phẩm phụ là bao nhiêu và mức độ tiêu hao sản phẩm là bao nhiêu ta cùng xem xét lượng tiêu hao trong quá trình sản xuất VC

Trong qúa trình sản xuất VC có các phản ứng phụ sau:

Ta thấy ở phần tính tiêu hao nguyên liệu Axetylen trên thì lượng C2H 2 còn lại chưa tham gia phản ứng tạo sản phẩm phụ là 51,785 (kg/h) nó tương đương với 100%

1  (kg/h) Đây chính là lượng C2H 2 tiêu tốn cho phản ứng (2)

 Lượng CH3 = CHCl 2 tạo thành là:

 Lượng HCl cho phản ứng (2) là:

Giả thuyết lượng dư trong sản phẩm là 5% khối lượng sản phẩm,VC chiếm 93% do đó lượng VC còn lại là:

Vậy lượng HCl còn dư là:

Ta thấy lượng H 2 O còn lại là do HCl mang vào, còn lượng H 2 O do C 2 H 2 mang vào thì đã được sấy khô, nói chung về cơ bản thì chỉ còn một lượng nhỏ không đáng kể Như vậy lượng C2H 2 cần cho phản ứng (3) là:

 Lượng CH 3 CHO tạo thành ở phản ứng (3) là:

Như vậy tổng lượng C 2 H 2 cần cho phản ứng phụ là

Do đó lượng C 2 H 2 còn dư lại của phản ứng chính và phản ứng phụ là:

33, 458 51, 785 85, 243  (kg/h) Nên ta cần có lượng chất ra vào thiết bị phải cân bằng khi:

 G C H 2 2 (tạo VC + sản phẩm phụ + dư) + GHCl (tạ sản phẩm phụ + dư)

N O N HCldu CHl CHO CH CHCl

Dựa vào kết quả vừa tính trên ta có bảng kết luận sau:

Bảng 3.1: Bảng cân đối vật chất của thiết bị chính

Lượng chất vào Lượng chất ra

Cấu tử Kg/h Cấu tử Kg/h

3.3 Tính cân bằng vật chất tại thiết bị rửa nước và kiềm

Trong quá trình rửa hỗn hợp sản phẩm đi ra ngoài, thì một phần VC và EDC sẽ phản ứng và mất đi theo dòng ra ngoài cũng đồng thời tạp chất sẽ được tách ra khỏi hỗn hợp sản phẩm Do vậy ta có thể đặt giả thiết hiệu suất rửa là 5% nên ta được:

- Lượng VC mất đi (đi ra)

 Từ đây ta được lượng VC đi vào máng nén

- Lượng EDC mất đi (ra ngoài)

 Lượng HCl mất đi sẽ là

 Lượng HCl đi vào máy nén

Từ đây ta có bảng sau:

Lượng vào máy nén Kg/h Lượng ra ngoài Kg/h

Nên ta có: Lượng tạp chất mất đi là

Lượng N2 + lượng H2 + lượng O2 + lượng H2O 69, 705 43,982 0,518 0 114, 205    (kg/h)

Mà lượng tạp chất vào máy nén

Vậy lượng C 2 H 2 mất đi sẽ là:

 Lượng C2H 2 thực vào máy nén là:

Như vậy ta có lượng chất vào thiết bị (hệ thống rửa là 12366,154 (kg/h)) và lượng chất ra trong thiết bị phổ chính là: 13005,900 (kg/h)

Bảng 3.2: Bảng cân bằng vật chất tại thiết bị rửa bằng nước và kiềm

Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h Ra ngoài Kg/h

3.4 Tính cân bằng vật chất tại thiết bị rửa lắng và rửa Ở đây nhiệm vụ của hệ thống này là dùng nước để ngưng tụ và làm lạnh tạp chất sau đó đưa về bể chứa sản phẩm thô, từ đó đưa vào bơm cùng hệ thống chưng VC thô và thu được sản phẩm VC tinh khiết

Tính lượng vào hệ thống làm lạnh

Lượng vật chất đi vào hệ thống làm lạnh là 99,5% Do đó một phần vật chất sẽ bị ngưng tụ và một phần không ngưng tụ, thiếu cặn và cho quay lại thiết bị phản ứng

- Lượng vật chất (VC) ngưng tụ:

- Lượng tạp chất ngưng tụ

Tất cả các lượng sản phẩm này sẽ đi vào bể chứa sản phẩm VC thô để đi vào tháp chưng

Từ đây ta có bảng tổng kết kết quả về cân bằng vật chất tại thiết bị lắng và rửa

Bảng 3.3: Cân bằng vật chất tại thiết bị lắng vào rửa Cấu tử vào

Kg/h Ra hệ thống hấp thụ Kg/h

Tổng 12364,155 Tổng 12304,232 Cấu tử vào - cấu tử ra 61,831

3.5 Tính cân bằng vật chất tại thiết bị chưng

3.5.1 Lượng vật chất vào thiết bị chưng

Lượng vật chất vào thiết bị chưng sẽ là lượng vật chất vào thùng chứa sản phẩm thô

3.5.2 Lượng vật chất ra khỏi tháp chưng

Tháp chưng luỵên nhằm tách các sản phẩm và tạp chất để thu được sản phẩm

Với sản phẩm VC Nếu ta giả thiết rằng 1% bị trùng hợp và tạo cặn thuỷ phân tạo thành andehyt Như vậy lượng VC mất đi sẽ là:

Do đó ta có sản phẩm đỉnh (VC) và hàm lượng

Với hiệu suất tháp chưng là 98% theo giả thiết thì các sản phẩm phụ và tạp chất sẽ theo cặn ra ngoài

Tuy nhiên vào hiệu suất của tháp chưng là 98%, tức là không triệt để cho nên một phần nhỏ còn lại các sản phẩm phụ trên sẽ thu sản phẩm chính là VC

Bảng 3.4: Bảng cân bằng vật chất tại hệ thống chưng

Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h

3.6 Tính cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng

Quá trình này hỗn hợp nhiên liệu theo thiết bị phản ứng có nhiệt độ 120 0 C Tại đây phản ứng xảy ra trong quá trình toả nhiệt mạnh Do đó để khống chế nhiệt độ của quá trình ta dùng nước làm lạnh, nước vào có nhiệt độ khoảng 25 0 C đi ở phía ngòai ống Nước ra ngoài có nhiệt độ là 90 0 C Các sản phẩm phản ứng đi ra ngoài có nhiệt độ là 220 0 C

Q 1 là nhiệt lượng do các phản ứng toả ra (Kcal/h)

Q 2 là nhiệt lượng hỗn hợp sản phẩm mang ra (Kcal/h)

Q 3 là nhiệt lượng do nước làm lạnh mang vào (Kcal/h)

Q 4 là nhiệt lượng hỗn hợp nguyên liệu mang vào (Kcal/h)

Q 5 là nhiệt do nước làm lạnh mang ra (Kcal/h)

Q 6 là nhiệt mất mát của quá trình (Kcal/h)

Từ đây ta có phương trình cân bằng

3.6.1 Tính Q 1 Ở đây ta nhận thấy nhiệt lượng toả ra trong thiết bị phản ứng chủ yếu từ 2 phản ứng sau:

Như vậy tổng lượng nhiệt VC có một trong quá trình bằng lượng nhiệt tạo từ 2 phản ứng trên

- Lượng nhiệt do phản ứng (1) tạo ra: q 1 3 12077, 295.44 8502, 416.10 3

- Lượng nhiệt toả ra ở phản ứng (2): q 2 = 10 3 39, 436.5,86 2, 334.10 3

Ta thấy lượng hỗn hợp sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng bao gồm:

Vậy ta có nhiệt lượng của từng cấu tử được tính theo công thức:

Q i = G i C i T i (KCal/h) Trong đó: G: khối lượng

C: Nhiệt dung của chất thứ i (KCal/kg độ) T: Nhiệt độ

Như vậy tổng nhiệt lượng của hỗn hợp là:

Trong đó C2H 2 và DCE được tính theo công thức:

C p = n i C i /M Với M là khối lượng phân tử n : là số nguyên tử

C: Là nhiệt dung của nguyên tố KCal/kg độ

Ta gọi lượng nước cần dùng là G để duy trì nhiệt độ thiết bị phản ứng, với lượng nước vào nhiệt độ đầu bằng 25 0 C từ đó ta có:

Hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị phản ứng bao gồm các cấu tử ở 120 0 C

Tra toán đồ ( -[2-tr197] ) ta được nhiệt dung riêng của các cấu tử C2H 2 , HCl,

Như vậy ta có nhiệt lượng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào ở 120 0 C

Ta thấy khi nước đi ra khỏi thiết bị phản ứng có nhiệt độ 90 0 C với Cp=0,9987 KCal/kg độ vậy

Nhiệt lượng do nước mang ra:

C p : Nhiệt dung của chất đó

Ta giả thiết lượng nhiệt mất mát ra trong quá trình là 2% khi đó:

Theo phương trình cân bằng nguyên lý ta có:

Giải phương trình trên ta được:

Bảng 3.5: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng

Nguyên liệu KCal/h Nguyên liệu ra KCal/h

3.7 Tính cân bằng nhiệt lượng của hệ thống thiết bị rửa Đi vào hệ thống thiết bị rửa là hỗn hợp sản phẩm đi ra từ thiết bị phản ứng có nhiệt độ 220 0 C quá trình được rửa bằng nước, hỗn hợp phản ứng được tiếp xúc trực tiếp với nước lấy ra khỏi hỗn hợp Sau khi ra khỏi thiết bị rửa Ta giả thuyết có nhiệt độ 60% và hỗn hợp sản phẩm vào thùng chứa có nhiệt độ 80%

Từ đây ta có thể mô tả bằng sơ đồ sau:

Như vậy dựa vào sơ đồ đai trên ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng tại hệ thống thiết bị rửa

3.7.1 Tính nhiệt lượng nước mang ra (Q 4 )

Sau khi ra khỏi thiết rửa nước không chỉ đơn thuần là một lượng một chất mà là hỗn hợp của các chất ở 60% và bao gồm

Nguyên liệu Kg/h Cp (KCal/kg độ)

Gọi G H O 2 là lượng nước cho vào để rửa tạp chất, bao gồm:

3.7.2 Tính toán nhiệt lượng hỗn hợp nguyên liệu mang vào (Q 1 )

Hỗn hợp đi vào hệ thống rửa là hỗn hợp sản phẩm đi ra từ thiết bị phản ứng có nhiệt độ 220 0 C, và lượng nhiệt năng coi như không bị mất mát

3.7.3 Tính nhiệt lượng sản phẩm mang ra (Q 2 )

Vậy lượng tạp chất bao gồm:

3.7.4 Tính nhiệt lượng do nước mang vào (Q 3 )

Gọi G H O 2 là lượng nước mang vào có nhiệt độ là 25 0 C khi đira khỉ thiết bị với nhiệt độ là 60 0 C vớiCp = 0,569

3.7.5 Tính nhiệt lượng mất mát (Q5)

Với giả thiết nhiệt lượng mất mát trong quá trình là 2% so với nhiệt lượng mang vào

Khi đó phương trình cân bằng nguyên lý ta có:

Bảng 3.6: Cân bằng nhiệt lương của hệ thống thiết bị rửa

Nhiệt lượng vào KCal/h Nhiệt lượng ra KCal/h

3.8 Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh

Thiết bị làm lạnh có nhiệm vụ ngưng tụ sản phẩm, và một phần sản phẩm tách ra cho quay trở lại thiết bị phản ứng Sản phẩm đi ra, đi vào thiết bị làm lạnh có nhiệt độ là 80 0 C Sau khi làm lạnh có nhiệt độ là 40 0 C Quá trình làm lạnh sử dụng nước có nhiệt độ 33 0 C

Tại vị trí làm lạnh ta có sơ đồ cân bằng nhiệt lượng

3.8.1 Tính nhiệt lượng do tác nhân làm lạnh vào (Q1)

Dung dịch nước đi vào có nhiệt độ 0 0 C Do đó nhiệt lượng nước mang vào có

3.8.2 Tính nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào (Q 6 )

Nguyên liệu vào thiết bị làm lạnh có nhiệt độ 80 0 C gồm các cấu tử đi ra từ thiết bị rửa, tức là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra

3.8.3 Tính nhiệt lượng ngưng tụ mang ra (Q 2 )

Hỗn hợp ngưng tụ mang ra bao gồm:

Phần không ngưng (Q 5 ) Nguyên liệu (Q 6 )

Nhiệt mất mát (Q 3 ) Sản phẩm ngưng tụ ra (Q 2 )

3.8.4 Tính nhiệt mất mát trong quá trình (Q 3 )

Ta giả thuyết nhiệt mất mát trong quá trình là 2%

3.8.5 Tính nhiệt do nước làm lạnh mang ra (Q 4 )

Quá trình sử dụng nước đi ra có nhiệt độ 33 0 C, vậy ta có:

C p = 3395 J/kg độ = 0,8114 KCal/kg độ

3.8.6 Tính nhiệt lượng phần không ngưng mang ra (Q 5 )

Bao gồm các cấu tử sau:

Giả sử thiết bị làm việc là 98% vậy ta có:

Bảng 3.7: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh

Như đã giới thiệu ở phần trước, các phản ứng trong quá trình sản xuất VC đều là những phản ứng toả nhiệt mạnh vì vậy thiết bị phản ứng lựa chọn ở đây là thiết bị loại ống chùm Trong đó xúc tác được đặt bên trong ống và quá trình phản ứng xảy ra bên trong ống Chất tải nhiệt đi bên ngoài ống sẽ có nhiệm vụ dẫn nhiệt của phản ứng ra bên ngoài Như vậy vấn đề đặt ra ở đây là ta phải tính toán xem thiết bị phản ứng ở đây được chế tạo như thế nào để phù hợp với quá trình sản xuất nhất

Vật liệu để chế tạo thiết bị chính là thép không gỉ X18H10T và thiết bị có cấu tạo hình trụ đứng Quá trình tổng hợp VC xảy ra trong ống HgCl2 mang trên than hoạt tính.

Vậy ta có bảng sau :

Cấu tử Khối lượng (Kg/h)

H 2 O 15,993 Ở đây nhiệt độ của dòng khí vào thiết bị là 120 0 C

3.9.1 Thể tích hỗn hợp khí qua thiết bị

Hỗn hợp nguyên liệu đi vào gồm C2H 2 , HCl, N 2 , O 2 , H 2 , H 2 O thể tích của chúng được tính theo công thức:

Trong đó: G: Lượng khí đi qua thiết bị trong 1 h (kg/h)

P: Khối lượng riêng của khí (Kg/m 3 )

Trong đó: M: Khối lượng của mol khí (kg/Kmol)

T: Nhiệt độ tuyệt đối của khí

P, P 0 : áp suất của khí trong thiết bị và điều khiển tiêu chuẩn Ở đây ta coi dòng khí trước khi vào thiết bị ở điều kiện tiêu chuẩn Giả thiết quá trình làm việc của thiết bị ở 120 0 C Vậy khi đó ta có:

- Thể tích C2H 2 đi qua thiết bị phản ứng

- Tương tự ta có thể tích lượng HCl đi qua thiết bị phản ứng

-Thể tích N2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích O 2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích H2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích H2O đi qua thiết bị phản ứng

Như vậy ta có tổng thể tích của hợp khí đi qua thiết bị phản ứng là:

Vậy thể tích làm việc của thiết bị bằng (0,7  0,8) thể tích thực của thiết bị để có thể đảm bảo chế độ an toàn của thiết bị tránh nở, ta chọn 0,75 như vậy thể tích thiết bị thực là:

Vậy ta có thể tích xúc tác: (V xt )

 Trong đó: T: Thời gian phản ứng (s)

V Xt : Thể tích xúc tác (m 3 )

- Ta có tiết diện ngang của thiết bị phản ứng là:

Trong đó: : Tốc độ hơi đi trong thiết bị (m/s): ta chọn  = 3 (m/s)

- Chiều cao lớp xúc tác

Ta chọn chiều cao ống HT = 5 (m)

Ta chọn ống có đường kính D = 50x57 (mm)

3.9.2 Tính số ống của thiết bị n = 2 1,734 2

Tính cân bằng vật chất tại thiết bị chưng

3.5.1 Lượng vật chất vào thiết bị chưng

Lượng vật chất vào thiết bị chưng sẽ là lượng vật chất vào thùng chứa sản phẩm thô

3.5.2 Lượng vật chất ra khỏi tháp chưng

Tháp chưng luỵên nhằm tách các sản phẩm và tạp chất để thu được sản phẩm

Với sản phẩm VC Nếu ta giả thiết rằng 1% bị trùng hợp và tạo cặn thuỷ phân tạo thành andehyt Như vậy lượng VC mất đi sẽ là:

Do đó ta có sản phẩm đỉnh (VC) và hàm lượng

Với hiệu suất tháp chưng là 98% theo giả thiết thì các sản phẩm phụ và tạp chất sẽ theo cặn ra ngoài

Tuy nhiên vào hiệu suất của tháp chưng là 98%, tức là không triệt để cho nên một phần nhỏ còn lại các sản phẩm phụ trên sẽ thu sản phẩm chính là VC

Bảng 3.4: Bảng cân bằng vật chất tại hệ thống chưng

Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h

Tính cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng

Quá trình này hỗn hợp nhiên liệu theo thiết bị phản ứng có nhiệt độ 120 0 C Tại đây phản ứng xảy ra trong quá trình toả nhiệt mạnh Do đó để khống chế nhiệt độ của quá trình ta dùng nước làm lạnh, nước vào có nhiệt độ khoảng 25 0 C đi ở phía ngòai ống Nước ra ngoài có nhiệt độ là 90 0 C Các sản phẩm phản ứng đi ra ngoài có nhiệt độ là 220 0 C

Q 1 là nhiệt lượng do các phản ứng toả ra (Kcal/h)

Q 2 là nhiệt lượng hỗn hợp sản phẩm mang ra (Kcal/h)

Q 3 là nhiệt lượng do nước làm lạnh mang vào (Kcal/h)

Q 4 là nhiệt lượng hỗn hợp nguyên liệu mang vào (Kcal/h)

Q 5 là nhiệt do nước làm lạnh mang ra (Kcal/h)

Q 6 là nhiệt mất mát của quá trình (Kcal/h)

Từ đây ta có phương trình cân bằng

3.6.1 Tính Q 1 Ở đây ta nhận thấy nhiệt lượng toả ra trong thiết bị phản ứng chủ yếu từ 2 phản ứng sau:

Như vậy tổng lượng nhiệt VC có một trong quá trình bằng lượng nhiệt tạo từ 2 phản ứng trên

- Lượng nhiệt do phản ứng (1) tạo ra: q 1 3 12077, 295.44 8502, 416.10 3

- Lượng nhiệt toả ra ở phản ứng (2): q 2 = 10 3 39, 436.5,86 2, 334.10 3

Ta thấy lượng hỗn hợp sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng bao gồm:

Vậy ta có nhiệt lượng của từng cấu tử được tính theo công thức:

Q i = G i C i T i (KCal/h) Trong đó: G: khối lượng

C: Nhiệt dung của chất thứ i (KCal/kg độ) T: Nhiệt độ

Như vậy tổng nhiệt lượng của hỗn hợp là:

Trong đó C2H 2 và DCE được tính theo công thức:

C p = n i C i /M Với M là khối lượng phân tử n : là số nguyên tử

C: Là nhiệt dung của nguyên tố KCal/kg độ

Ta gọi lượng nước cần dùng là G để duy trì nhiệt độ thiết bị phản ứng, với lượng nước vào nhiệt độ đầu bằng 25 0 C từ đó ta có:

Hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị phản ứng bao gồm các cấu tử ở 120 0 C

Tra toán đồ ( -[2-tr197] ) ta được nhiệt dung riêng của các cấu tử C2H 2 , HCl,

Như vậy ta có nhiệt lượng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào ở 120 0 C

Ta thấy khi nước đi ra khỏi thiết bị phản ứng có nhiệt độ 90 0 C với Cp=0,9987 KCal/kg độ vậy

Nhiệt lượng do nước mang ra:

C p : Nhiệt dung của chất đó

Ta giả thiết lượng nhiệt mất mát ra trong quá trình là 2% khi đó:

Theo phương trình cân bằng nguyên lý ta có:

Giải phương trình trên ta được:

Bảng 3.5: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng

Nguyên liệu KCal/h Nguyên liệu ra KCal/h

Tính cân bằng nhiệt lượng của hệ thống thiết bị rửa

Đi vào hệ thống thiết bị rửa là hỗn hợp sản phẩm đi ra từ thiết bị phản ứng có nhiệt độ 220 0 C quá trình được rửa bằng nước, hỗn hợp phản ứng được tiếp xúc trực tiếp với nước lấy ra khỏi hỗn hợp Sau khi ra khỏi thiết bị rửa Ta giả thuyết có nhiệt độ 60% và hỗn hợp sản phẩm vào thùng chứa có nhiệt độ 80%

Từ đây ta có thể mô tả bằng sơ đồ sau:

Như vậy dựa vào sơ đồ đai trên ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng tại hệ thống thiết bị rửa

3.7.1 Tính nhiệt lượng nước mang ra (Q 4 )

Sau khi ra khỏi thiết rửa nước không chỉ đơn thuần là một lượng một chất mà là hỗn hợp của các chất ở 60% và bao gồm

Gọi G H O 2 là lượng nước cho vào để rửa tạp chất, bao gồm:

3.7.2 Tính toán nhiệt lượng hỗn hợp nguyên liệu mang vào (Q 1 )

Hỗn hợp đi vào hệ thống rửa là hỗn hợp sản phẩm đi ra từ thiết bị phản ứng có nhiệt độ 220 0 C, và lượng nhiệt năng coi như không bị mất mát

3.7.3 Tính nhiệt lượng sản phẩm mang ra (Q 2 )

Vậy lượng tạp chất bao gồm:

3.7.4 Tính nhiệt lượng do nước mang vào (Q 3 )

Gọi G H O 2 là lượng nước mang vào có nhiệt độ là 25 0 C khi đira khỉ thiết bị với nhiệt độ là 60 0 C vớiCp = 0,569

3.7.5 Tính nhiệt lượng mất mát (Q5)

Với giả thiết nhiệt lượng mất mát trong quá trình là 2% so với nhiệt lượng mang vào

Khi đó phương trình cân bằng nguyên lý ta có:

Bảng 3.6: Cân bằng nhiệt lương của hệ thống thiết bị rửa

Tính cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh

Thiết bị làm lạnh có nhiệm vụ ngưng tụ sản phẩm, và một phần sản phẩm tách ra cho quay trở lại thiết bị phản ứng Sản phẩm đi ra, đi vào thiết bị làm lạnh có nhiệt độ là 80 0 C Sau khi làm lạnh có nhiệt độ là 40 0 C Quá trình làm lạnh sử dụng nước có nhiệt độ 33 0 C

Tại vị trí làm lạnh ta có sơ đồ cân bằng nhiệt lượng

3.8.1 Tính nhiệt lượng do tác nhân làm lạnh vào (Q1)

Dung dịch nước đi vào có nhiệt độ 0 0 C Do đó nhiệt lượng nước mang vào có

3.8.2 Tính nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào (Q 6 )

Nguyên liệu vào thiết bị làm lạnh có nhiệt độ 80 0 C gồm các cấu tử đi ra từ thiết bị rửa, tức là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra

3.8.3 Tính nhiệt lượng ngưng tụ mang ra (Q 2 )

Hỗn hợp ngưng tụ mang ra bao gồm:

Phần không ngưng (Q 5 ) Nguyên liệu (Q 6 )

Nhiệt mất mát (Q 3 ) Sản phẩm ngưng tụ ra (Q 2 )

3.8.4 Tính nhiệt mất mát trong quá trình (Q 3 )

Ta giả thuyết nhiệt mất mát trong quá trình là 2%

3.8.5 Tính nhiệt do nước làm lạnh mang ra (Q 4 )

Quá trình sử dụng nước đi ra có nhiệt độ 33 0 C, vậy ta có:

C p = 3395 J/kg độ = 0,8114 KCal/kg độ

3.8.6 Tính nhiệt lượng phần không ngưng mang ra (Q 5 )

Bao gồm các cấu tử sau:

Giả sử thiết bị làm việc là 98% vậy ta có:

Bảng 3.7: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh

Tính thiết bị chính

Như đã giới thiệu ở phần trước, các phản ứng trong quá trình sản xuất VC đều là những phản ứng toả nhiệt mạnh vì vậy thiết bị phản ứng lựa chọn ở đây là thiết bị loại ống chùm Trong đó xúc tác được đặt bên trong ống và quá trình phản ứng xảy ra bên trong ống Chất tải nhiệt đi bên ngoài ống sẽ có nhiệm vụ dẫn nhiệt của phản ứng ra bên ngoài Như vậy vấn đề đặt ra ở đây là ta phải tính toán xem thiết bị phản ứng ở đây được chế tạo như thế nào để phù hợp với quá trình sản xuất nhất

Vật liệu để chế tạo thiết bị chính là thép không gỉ X18H10T và thiết bị có cấu tạo hình trụ đứng Quá trình tổng hợp VC xảy ra trong ống HgCl2 mang trên than hoạt tính.

Vậy ta có bảng sau :

Cấu tử Khối lượng (Kg/h)

H 2 O 15,993 Ở đây nhiệt độ của dòng khí vào thiết bị là 120 0 C

3.9.1 Thể tích hỗn hợp khí qua thiết bị

Hỗn hợp nguyên liệu đi vào gồm C2H 2 , HCl, N 2 , O 2 , H 2 , H 2 O thể tích của chúng được tính theo công thức:

Trong đó: G: Lượng khí đi qua thiết bị trong 1 h (kg/h)

P: Khối lượng riêng của khí (Kg/m 3 )

Trong đó: M: Khối lượng của mol khí (kg/Kmol)

T: Nhiệt độ tuyệt đối của khí

P, P 0 : áp suất của khí trong thiết bị và điều khiển tiêu chuẩn Ở đây ta coi dòng khí trước khi vào thiết bị ở điều kiện tiêu chuẩn Giả thiết quá trình làm việc của thiết bị ở 120 0 C Vậy khi đó ta có:

- Thể tích C2H 2 đi qua thiết bị phản ứng

- Tương tự ta có thể tích lượng HCl đi qua thiết bị phản ứng

-Thể tích N2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích O 2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích H2 đi qua thiết bị phản ứng

- Thể tích H2O đi qua thiết bị phản ứng

Như vậy ta có tổng thể tích của hợp khí đi qua thiết bị phản ứng là:

Vậy thể tích làm việc của thiết bị bằng (0,7  0,8) thể tích thực của thiết bị để có thể đảm bảo chế độ an toàn của thiết bị tránh nở, ta chọn 0,75 như vậy thể tích thiết bị thực là:

Vậy ta có thể tích xúc tác: (V xt )

 Trong đó: T: Thời gian phản ứng (s)

V Xt : Thể tích xúc tác (m 3 )

- Ta có tiết diện ngang của thiết bị phản ứng là:

Trong đó: : Tốc độ hơi đi trong thiết bị (m/s): ta chọn  = 3 (m/s)

- Chiều cao lớp xúc tác

Ta chọn chiều cao ống HT = 5 (m)

Ta chọn ống có đường kính D = 50x57 (mm)

3.9.2 Tính số ống của thiết bị n = 2 1,734 2

Vậy ta bố trí số ống trong thiết bị theo hình lục giác, số ống trên chéo qua tâm của hình sau cạnh là b, số ống trên một cạnh của hình lục giác là a, vậy ta có: b = 2a - 1 [2 - tr49] n = 3a (a - 1) + 1

Giải phương trình ta có: a = 15,542 ta chọn a = 15

Như vậy khi qui chuẩn ta có kết quả sau: a = 15 b = 29

Sau khi qui chuẩn ta có: n = 3 15 (15 - 1) + 1 = 631 (ống)

3.9.3 Tính đường kính thiết bị

Ta có đường kính thiết bị được tính theo công thức sau:

Trong đó: t: bước ống, t = (1,2  1,5)d d: đường kính ngoài của ống: d = 50 + 7 = 57 (mm)

Chọn qui chuẩn ta có: D = 2,5 (m)

Chọn số ngăn thiết bị là: 5

Như vậy ta có kích thước của thiết bị như sau: Đường kính D = 2,5 (m)

Chiều cao thân thiết bị: H 5 = 5 (m)

3.9.4 Chiều dày thân thiết bị

Thân thiết bị hình trụ làm việc ở áp suất khí quyển có chiều dày được xác định theo công thức:

D t : đường kính trong thiết bị Dt = 2,5 (m)

: Hệ số bán hàng của hình trụ theo phương dọc do bàn giáp với hai bên bằng hồ quang điện

Pt: áp suất trong thiết bị làm việc ở áp lực khí quyển nên có:

C: Đại lượng bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai âm về chiều dày, m

C = C 1 + C 2 + C 3 Với C1: Bổ sung ăn mòn xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu hoặc của môi trường và thời gian làm việc của thiết bị Do vật liệu làm thiết bị là vật liệu bền X18H10T nên C 1 = 1mm = 0,001m

C 2 : Bổ sung do hao mòn, do nguyên liệu không chứa các hạt rắn chuyển động, lớp xúc tác là tỉnh nên có C2 = 0 (m)

C 3 : Bổ sung do dung sai âm của chiều dày, được chọn theo chiều dày

T: ứng suất của thành thiết bị

Gọi TK là ứng suất cho phép của vật liệu thép X18H10T giới hạn được xác định theo công thức

: hệ số hiệu chỉnh do thiết bị là loại H nên ta có: n = 4,0 [2 - tr356]

T K : Giới hạn liền khi K có ở nhiệt độ t 0 C ta được

K: Hệ số an toàn bền: K = 2,6 [2 - tr356]

- Mặt khác ta có ứng suất cho phép giới hạn chảy của thép X10H10T xác định theo công thức [2-tr355]

C: Giới hạn chảy ở nhiệt độ T 0 C [Xem bảng 2 - tr309] ta được:

C: Hệ số an toàn theo giới hạn chảy [Xem bảng 2-tr309] ta được:

  1,0 = 146,7 10 6 (N/m 2 ) Để đảm bảo độ bình ta lấy giá trị nhỏ hơn trong 2 kết quả trên để tính tiếp: Hàn dọc, hàn bằng hồ quang điện, hàn giáp với hai mặt: [2 - tr362]

Do đó ta có thể bỏ qua đại lượng P ở dưới mẫu số trong công thức

 Qui chuẩn ta có: S = 4mm

Bây giờ ta kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử bằng nước theo công thức sau:

2) [2-tr365] ở đây P0: áp suất thử tính toán được xác định theo công thức:

Trong đó: P th : áp suất thuỷ lực lấy theo bảng [2-tr388]

Ta lấy Pth = 1,5 P (không được nhỏ hơn 0,2.10 6 N/m 2

P t : áp suất thuỷ tĩnh của nước, xác định theo công thức

Thay vào công thức ta có:

1, 2 = 813,33 10 6 = 183,33 10 6 N/m 2 Như vậy ta thấy thoả mãn điều kiện kiểm tra đảm bảo cho thiết bị, vậy thân thiết bị có chiều dày là 4mm

3.9.5 Tính đáy và nắp thiết bị Đáy và nắp tháp cũng được làm từ vật liệu cùng loại với thân tháp ta dùng loại đáy, nắp elíp có gì cho thân hàn

Chiều dày S của đáy và nắp làm việc chịu áp suất trong được tính theo công thức

Trong đó: h b : Chiều cao phân tử của đáy, náp, xem bảng [2 - tr382]

K: Hệ số không thứ nguyên, được xác định như sau:

 Ở đây d đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng ở nắp có ống dẫn hỗn hợp đầu d = 0,15m

Các giá trị P, , n, C lấy ở phần trước Ta có:

Do đó đại lượng P ở mẫu số của công thức [2-tr385] ở trên là có thể bỏ qua Vậy chiều dày của đáy và nắp được tính như sau:

Vậy đại lượng bổ sung C khi S - C = 0,25mm < 10mm Do đó ta tăng thêm 2mm so với giá trị C tính được trên nắp tháp

Vậy dựa vào bảng [2-tr384] ta qui chuẩn được sau:

 Chiều cao phần lớn của đáy h b = 550mm

3.9.6 Tính đường kính ống dẫn

3.9.6.1 Ống dẫn nguyên liệu vào thiết bị phản ứng

V = 3,902 (m/s) đường kính ống dẫn được xác định theo công thức: d = 0,785.

Trong đó: : Tốc độ trung bình m/s

V: Lưu lượng thể tích m 3 /s Chọn  = 15m/s ta có: d = 0,576 (m) = 576 (mm)

Qui chuẩn ta có: di = 600 (mm)

3.9.6.2 Ống dẫn sản phẩm phản ứng

Sản phẩm phản ứng gồm:

VC + C 2 H 2dư + N 2 + O 2 + H 2 + HCl dư + CH 3 CHO + CH 3 CHCl 2

Nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm đi ra là: 220 0 C

Tính lưu lượng thể tích hơi sản phẩm

+ Thể tích C2H 2 dư đi ra:

* Thể tích HCl dư đi ra là:

Như vậy thể tích của hỗn hợp sản phẩm đi ra là:

R C H du HCldu N O H CH CHO CH CHCl VC

Chọn bích liên bằng thép để nối các phần thiết bị

Vậy ta có kích thước nối các phần thiết bị

Bảng 3.8: Kích thước nối các phần thiết bị đường kính tháp

Kích thước nối Kiểu bích

Chuyên ngành hóa dầu 66 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm h d b

Bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn

Bảng 3.9: Kích thước nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn Đường kính tháp

Kích thước nối Kiểu bích

3.9.8 Tính chân đỡ và tai treo tháp

3.9.8.1 Tính khối lượng và trọng lượng tháp

Khối lượng vỏ tháp phần hình trụ được tính như sau: m t =  2 2  1

Trong đó: D n : đường kính ngoài của thân hình trụ, (m)

D t : đường kính trong của thân hình trụ, (m) H: chiều cao phần hình trụ, (m)

P t : khối lượng riêng của vật liệu làm thân tháp, Kg/m 3 Ở đây với vật liệu là thép các bon, vậy ta có P t = 7,85 10 3 kg/m 3

Chiều dầy thân tháp  = 4mm; đường kính thiết bị Dt = 2,5 (mm)

Như vậy trọng lượng của thân hình trụ là:

P t = m T g = 1234,412 9,81 = 12109,582 (N) Phần đáy và nắp tháp

Ta tính được chiều dày của đáy và nắp tháp là S = 5mm

Vậy dựa vào bảng [2-tr384] ta có khối lượng của đáy và nắp tháp là:

Do đó có trọng lượng của đáy và nắp

3.9.8.2 Tính khối lượng và trọng lượng bích Để nối thân thiết bị với đáy và nắp cần 2 cặp bích, khối lượng của hai cặp bích được tính như sau: mb+Đ+N = 4

Như vậy tổng khối lượng các bích trên toàn tháp là:

 Trọng lượng của bích là: P b = 717,702 9,81 = 7040,657 (N)

3.9.8.3 Tính khối lượng và trọng lượng ống trùm

Khối lượng của ống trùm được xác định m ống =  2 2 

Trong đó: D n : đường kính ngoài của ống, (m)

D t : đường kính trong của ống, (m) H: chiều cao ống, (m)

P t : khối lượng riêng của vật liệu làm ống, Kg/m 3 Với vật liệu thép các bon ta có: Pt = 7,850.10 3 (kg/m 3 )

Số ống tính được trong thiết bị là: 795 ống

 Khối lượng của ống chùm trong toàn bộ thiết bị là: m ống chùm = 23,078 631 = 14562,218 (N)

Bây giờ ta có trọng lượng toàn tháp là:

Chuyên ngành hóa dầu 69 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Ở đây ta dựa vào bảng [6 - XIII 3T] ta chọn loại 4 chân đã có kích thước như hình vẽ như sau [2- tr437]

Bảng 3.10: Kích thước của các loại chân đỡ

Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ, T.10 6 N/m 2

AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG

Mục đích

Trong chế độ xã hội chủ nghĩa nói chung và Việt Nam nói riêng, con người luôn đóng vai trò trung tâm, nòng cốt của mọi vấn đề Do đó trong lao động việc bảo vệ an toàn tính mạng, và sức khoẻ được ưu tiên hàng đầu, khẩu hiệu "Sản xuất phải an toàn An toàn để sản xuất" luôn là kim chỉ nam không thể thiếu trong mọi trường hợp lao động Áp dụng trong phân xưởng sản xuất VC, trước hết cần nắm rõ các nguyên tắc vận hành và bản chất hóa học của VC, C2H2, xúc tác HgCl2/C * Cho nên cần đưa ra công tác đảm bảo an toàn lao động.

Công tác đảm bảo an toàn lao động

4.2.1 Công tác giáo dục tư tưởng

Công tác bảo hộ lao động mang tính chất quần chúng, vì vậy công tác này phần lớn là do quần chúng tự giác thực hiện Phân xưởng phải thường xuyên giáo dục để mọi người thấm nhuần các nội quy của nhà máy về công tác bảo hộ lao động, đồng thời thường xuyên kiểm tra thực hiện quy định, an toàn khi thao tác, kịp thời giải quyết các sự cố xảy ra

Có bồi dưỡng cho công nhân làm việc ca đêm và chi phí y tế cũng như nhu cầu dinh dưỡng về độc hại cho công nhân

4.2.2 Trang bị phòng hộ lao động

Trong nhà máy, nhất là trong phân xưởng sản xuất VC vì khi hít phải một lượng lớn VCM dễ dẫn đến hôn mê, ảnh hưởng cơ quan hô hấp, tạo ra sự biến đổi lớn trong cơ thể và dẫn tới tử vong ở mức độ thấp, dẫn tới triệu chứng nhức đầu, hoa mắt chóng mặt ảnh hưởng trong thời gian dài có thể là nguyên nhân gây bất lực, rối loạn tim mạch và những vấn đề khác ảnh hưởng tới sự sống Do vậy cần phải trang bị cho công nhân các loại mặt nạ phòng độc đặc chủng Ngoài ra còn phải kể đến tính cực kì độc của xúc tác HgCl 2 do thủy ngân có độ bay hơi cao Cho nên sản xuất phải khép kín không được để rò rỉ hơi thủy ngân ra môi trường Trong trường hợp xúc tác rò rỉ ra môi trường có thể khử bỏ bằng lưu huỳnh bột, dung dịch FeCl 3 % hoặc dung dịch

KMnO 4 10% được axit hóa bằng axit HCl Cần phải cấp phát đầy đủ các trang thiết bị về an toàn lao động như quần áo, giầy, mũ, găng tay, mặt nạ phòng độc là cần thiết Đây là yếu tố ngăn ngừa các tai nạn lao động và các bệnh nghề nghiệp Đồng thời còn nhắc nhở thường xuyên việc kiểm tra thực hiện của công nhân trong vấn đề này

Các biện pháp kỹ thuật được xem là quan trọng nhất, cụ thể là:

- Thực hiện nghiêm chỉnh chế độ bảo dưỡng máy móc đúng định kỳ

- Trang bị đầy đủ các công cụ sản xuất đúng tiêu chuẩn kỹ thuật

- Các công cụ thiết bị điện phải che chắn đúng kỹ thuật, đảm bảo an toàn

- Các hệ thống chuyển đọng, như môtô phải bao che chắc chắn

- Kiểm tra nguyên vật liệu trước khi đưa vào sản xuất (hạn chế lượng nước thấp nhất đối với hỗn hợp HCl và độ sạch C2H 2 phải đạt yêu cầu)

- Trang bị vào bảo dưỡng thường xuyên các van, bộ phận động

- Thường xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm

- Tuyệt đối tuân theo các yêu cầu chung

- Sử dụng các hoá chât dễ cháy nổ, gây bỏng phải tuyệt đối cẩn thận

Cần làm tốt vệ sinh lao động để tránh những bệnh nghề nghiệp Trong quá trình sản xuất phải có hệ thống thông gió, chiếu sáng cho phân xưởng

- Hệ thống thông gió: Trong quá trình vận hành máy móc nó quá trình phân nhiệt, phát sinh nhiệt, có các khí độc hại, do đó phải có biện pháp thông gió, cho từng công đoạn, ngoài thông gió tự nhiên cần bố trí hệ thống hút gió (quạt gió loại 4000m 3 /h)

- Hệ thống chiếu sáng: Cần đảm bảo yếu tố sáng tự nhiên và nhân tạo để tạo điều kiện cho công nhân là việc được thoải mái và năng suất cao, chính xác, tránh được bệnh nghề nghiệp Khi làm việc ca đêm cần phải đảm bảo ánh sáng cho phân xưởng

- Hệ thống vệ sinh cá nhân: Phân xưởng có khu vệ sinh ở mỗi tầng, gồm có phòng thay quần áo, tắm rửa, vệ sinh đảm bảo sức khoẻ cho công nhân sản xuất

Tiêu hao nước sinh hoạt do công nhân phân xưởng lấy trung bình 8m 3 /người/tháng Như vậy một năm tiêu thụ lượng nước là 8x12 = 96m 3 /người/năm

Như vậy để nâng cao năng suất lao động đem lại hiệu quả kinh tế cho xã hội cần phải chăm lo đến cuộc sông sức khoẻ và nhu cầu của người lao động Điều kiện

Chuyên ngành hóa dầu 73 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm làm việc thoải mái, sức khoẻ đảm bảo sẽ giúp cho mọi người hăng hái trong lao động sản xuất.

THIẾT KẾ XÂY DỰNG

Chọn địa điểm xây dựng

- Địa điểm phải phù hợp quy hoạch của nhà máy để đảm bảo sự phát triển của nhà máy tạo điều kiện sản xuất với các phân xưởng khác Địa điểm xây dựng trong phạm vi nhà máy, không gây trở ngại cho các phân xưởng khác hay phân xưởng xây dựng sau

- Cần có cung cấp năng lượng để quá trình sản xuất được thuận tiện kinh tế ví dụ như gần ông dẫn nước, gần nhà máy điện của nhà máy

- Gần nơi cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm tránh được vận chuyển xa, tạo điều kiện cho sản xuất thuận lợi, giảm bớt chi phí chuyên chở góp phần hạ giá thành sản phẩm để cạnh tranh

- Việc thoát nước dễ dàng, không ảnh hưởng đến nguồn sinh hoạt của các khu dân cư xung quanh

- Đảm bảo gần đường giao thông chính để việc vận tải chuyên chở dung dịch thuận tiện đảm bảo sự hoạt động của phân xưởng

- Đảm bảo nguồn nhân lực trong sản xuất

5.1.2 Yêu cầu kỹ thuật xây dựng

- Về địa hình: Khu đất phải có kích thước hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như trong việc mở rộng nhà máy trong tương lai Nếu kích thước, hình dạng không hợp lý sẽ gây nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế bố trí các hạng mục công trình trên mặt bằng khu đất đó Do đó khi ta chọn khu đất để xây dựng nhà máy thì khu đất phải đáp ứng nhu cầu sau đây:

+ Khu đất phải cao ráo tránh được ngập lụt trong mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và nước mưa dễ dàng

+ Khu đất phải tương đối bằng phẳng, có độ dốc thoát nước tốt nhất là i 0,51% để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng

- Về địa chất: Khu đất được lựa chọn phải lưu ý các yêu cầu:

+ Không được nằm tren các vùng có mỏ khoáng sản hoại địa chất không ổn định (như hiện tượng động đât, sói mòn đât, hiện tượng cắt chảy )

+ Cường độ khu đất xây dựng là 1,5  2,5 kg/cm 2 Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn

5.1.3 Các yêu cầu về môi trường và vệ sinh công nghiệp

Khi địa điểm xây dựng nhà máy được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp Bởi vì, trong quá trình sản xuất của nhà máy không tránh khỏi việc thải ra các chất độc hại như: khí độc, nước bẩn, khói bụi, tiếng ồn hoặc các yếu tố bất lợi khác như: hiện tượng dễ cháy, nổ, ô nhiễm môi trường Địa điểm xây dựng nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu quy phạm, quy định về bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp, chú ý khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp, tuyệt đối không được xây dựng các công trình công cộng hoặc công viên, phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên

Vị trí xây dựng nhà máy thường cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải của nhà máy được xử lý phải ở hạ lưu và cách bến dùng nước của dân cư tối thiểu là 500m

Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ vào các yêu cầu trên, nhưng trong thực tế rất khó khăn để lựa chọn được một địa điểm thoả mãn tất cả các yêu cầu trên Do vậy, sau khi đã nghiên cứu tham khảo và cân nhắc kỹ lưỡng các yêu cầu, ưu tiên đặc điểm sản xuất của nhà máy, em nhận thấy nhà máy sản xuất VC nên đặt ở các khu công nghiệp hoá chất như công nghiệp hoá chất Việt Trì, khu công nghiệp Biên Hoà.

Nguyên tắc thiết kế từng mặt bằng của nhà máy

Ta thiết kế nhà máy theo quy tắc phân vùng

5.2.1 Vùng trước nhà máy Đây là nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, nhà phục vụ sinh hoạt, cổng ra vào, gara ôtô, nhà gửi xe đạp đối với các nhà máy có quy mô nhỏ mức độ hợp khối lớn, thì vùng trước nhà máy hầu như chỉ dành riêng cho các bãi để xe ôtô, xe máy, xe đạp, cổng bảo vệ, bảng tin và cây xanh cảnh quan Diện tích vùng này chiếm khoảng 420% diện tích toàn nhà máy

Chuyên ngành hóa dầu 75 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đây là nơi bố trí các nhà và dây chuyền sản xuất chính của nhà máy, như các xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ tuỳ theo đặc điểm sản xuất của nhà máy và quy mô diện tích của nhà máy và khu này có thể chiếm từ 22 25% diện tích của nhà máy Đây là vùng quan trọng nhất của nhà máy, nên khi bố trí cần lưu ý một số đặc điểm sau:

- Khu đất được ưu tiên về điều kiện địa hình, địa chất cũng như về hướng

- Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ sản xuất có nhiều công nhân nên bố trí gần phía cổng hoặc gần trục giao thông chính của nhà máy và đặc biệt ưu tiên về hướng

- Các phân xưởng này trong quá trình sản xuất gây nên tiếng ồn, lượng bụi, nhiệt thải ra nhiều, có thể rò rỉ các hoá chất cho nên ta bố trí ở cuối hướng gió và luôn tuân thủ chặt chẽ an toàn vệ sinh công nghiệp

5.2.3 Các công trình phụ Đây là nơi đặt các nhà máy và công trình cung cấp điện, nước, xử lý nước thải và các công trình bảo quản kỹ thuật khác Tuỳ theo mức độ của công nghệ yêu cầu vùng này có diện tích khoảng 1428% diện tích nhà máy

Khi bố trí các công trình cần lưu ý: tận dụng các khu đất không có lợi về hướng gió hoặc giao thông để bố trí các công trình phụ Các công trình có nhiều bụi hoặc chất thải bất lợi đều phải chú ý bố trí cuối hướng gió chủ đạo

5.2.4 Vùng kho tàng và phục vụ giao thông

Trên đó bó trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, các cầu trục bốc dỡ hàng hoá, sân ga, nhà máy tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô vùng này thường chiếm từ 2337% diện tích nhà máy Khi bố trí cần chú ý sao cho thuận lợi cho việc đi lại xuất, nhập nguyên vật liệu và sản phẩm, đồng thời hệ thống kho tàng ngay trong khu vực sản xuất

Bảng 5.1: Các hạng mục công trình của nhà máy

STT Tên hạng mục công trình Số lượng

4 Phòng bảo vệ (thường trực) 2 6 x 6 36

5 Phòng thí nghiệm + điều khiển trung tâm

8 Nhà sản xuất phụ trợ 1 24 x 12 288

10 Khu vệ sinh và thay quần áo 1 18 x 6 108

12 Nhà để xe ôtô tải trọng lớn 1 18 x 9 162

13 Trạm cung cấp nước sạch và xử lý nước thải

Diện tích tổng mặt bằng nhà máy 3960 x 4 = 15840 (m 2 )

Diện tích chiếm đất trên mặt bằng của các đường ống kỹ thuật, của các khu đất trống cây xanh và đường đi trong tổng mặt bằng là: 7719 (m 2 )

Hệ số xây dựng Kxd = 100 % 25 %

Hệ số sử dụng Ksd = 100% 73,73%

Thiết kế sản xuất

5.3.1 Giới thiệu và bố trí mặt bằng

VC được ứng dụng trong công nghiệp là làm monome trong quá trình tổng hợp thành polyvinyl clorua gọi tắt là PVC, khoảng 95% tổng lượng VC dùng để tổng hợp PVC và các polime có liên quan PVC là loại chất dẻo có nhiều tính chất mà ta mong

Chuyên ngành hóa dầu 77 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm muốn như độ ổn định hoá học cao, ít bị ăn mòn (bị phá huỷ bởi H2SO 4 , HCl ) có khả năng co giãn và độ bền tương đối lớn, có tính cách điện, không thấm nước, không bị phá hủy khi gặp nước và một số tính năng ưu việt khác, do có những tính chất tốt như vậy, PVC được dùng để sản xuất các loại ống dẫn các chất hoá học, làm vật liệu lót bên trong các thiết bị hoá học làm việc ở nhiệt độ thấp, để thay thế thép không gỉ và các hợp kim đắt tiền Trong công nghiệp điện, PVC được dùng để sản xuất dây bọc cho các công cụ cho vô tuyến điện Trong xây dựng, PVC dùng để lót sân, tường cách âm, các loại dụng cụ gia đình như bàn, ghế, tủ PVC gia công với các loại chất dẻo cho ta các loại màng mỏng dùng làm áo mưa, vải bọc ngoài ra còn sản xuất được những sản phẩm hữu ích cho xã hội Đồng trùng hợp VC với các loại monome khác như vinylyclen clorit (CH2= Cl 2 ), vinylaxetat (CH 2 = CHOCOCH 3 ), arcylyclen clorit (CH 2 = CHCN) tạo thành các polime có giá trị, VC còn được dùng để sản xuất sợi hoá học clorin (sợi chịu ăn mòn) Cùng với sự làm tăng lượng Clo của polime có độ hoà tan tốt nhất trong cá dung môi hữu cơ nên thích hợp cho sản xuất ơn và tráng men Ngoài ra do khả năng tham gia phản ứng tương đối mạnh và có chọn lọc nên VC còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp hoá chất khác Ở đây trong khu vực xây dựng nhà máy, các công trình được xây dựng theo quy tắc phân vùng, đảm bảo yêu cầu hợp lý hoá sản xuất và đảm bảo mỹ quan trong nhà máy và vùng lân cận, để quản lý, dễ mở rộng, phù hợp với điều kiện khí hậu của các công trình xây dựng từ chính đến phụ cũng theo hướng gió chủ đạo là hướng Đông - Nam Cũng do yêu cầu của dây chuyền sản xuất nền và sàn chịu axit và cháy nổ Các công trình xây dựng phải đảm bảo tính liên hệ mật thiết của các công đoạn sản xuất, tính logic của thiết bị, đảm bảo tính kinh tế, đảm bảo để đường đi của nguyên liệu và sản phẩm đến thiết bị là ngắn nhất

5.3.2 Các yêu cầu của thiết kế mặt bằng

Do yêu cầu của dây chuyền công nghệ các thiết bị được bố trí ở giữa phân xưởng sản xuất Để dây chuyền đảm bảo sản xuất một cách liên tục thuận lợi Do đó các thiêt bị sẽ được bố trí theo các quy mô tắc sau:

- Thiết bị phản ứng chính có đường kính ngoài là 2500 mm

- Khoảng cách an toàn để lắp đặt là 2 (m)

- Khoảng cách giao thông bố trí là 2(m) mỗi bên

- Khoảng cách giao thông ở giữa là 3 (m)

- Chiều dài nhà sản xuất xác định theo kích thước thiết bị bố trí dọc nhà Chiều dài là 30m

- Nhịp nhà cần thiết là 18

- Diện tích nhà sản xuất 2 tầng là 2 x (30 x 18) = 1080m 2

- Đảm bảo không gian cho nhà sản xuất

- Lựa chọn hình thức kết cấu vào vật liệu xây dựng thích hợp

- Giải quyết tốt thông gió và chiếu sáng tự nhiên trong nhà

- Giải quyết tốt phương án thoát nước mưa trên mái

5.3.4 Giải pháp kết cấu chịu lực nhà sản xuất

Cột là kết cấu chịu lực chính của khung, nó chịu tải trọng của mái cần trục, tường và tải trọng mưa, gió truyền vào và đưa xuống móng cho nên ta chọn cột một thân, nhà không có cần trục

Cột biên có kích thước tiết diện 400 x 400 (mm)

Cột giữa có kích thước tiết diện 400 x 400 (mm)

Dầm móng là kết cấu hạ gói lên móng hay vai cột ở vị trí cột ±0.00 để đổ tường và truyền tải trọng của tường lên cột mong, kích thước 250 x 400mm

Dầm hai mái dốc (hay dầm hai phía) Loại này có nhịp lớn làm bằng panen lắp ghép tiêu chuyển

5.3.5 Phương pháp bao che nhà sản xuất

+ Sử dụng bê tông cốt thép toàn khối

+ Cột bê tông cốt thép của nhà không có cầu trục có kích thước tiết diện là 400 x

400 mm Móng trục bê tông cốt thép đỡ toàn khối tại chỗ theo kích thước cột

+ Dầm móng đặt nền móng có kích thước 250 x 400mm

+ Dầm sàn bê tông cốt thép đỡ toàn khối có kích thước dầm chính 400 x 600mm, dầm phụ 250 x 400mm

- Mái che bằng bê tông cột thép lắp ghép có độ dốc i = 1 12%

- Nền và sân chịu được axit và khả năng cháy nổ

Vì nhà máy sản xuất VC để gây cháy nổ và độc hại nên ta thiêt kế sao cho cửa mái và các cửa sổ có cánh cửa đóng mở được để thông gió, thải nhiệt thừa, khí độc bụi từ trong nhà ra ngoài, phải triệt để chiếu sáng tự nhiên Đảm bảo vệ sinh trong công nghiệp và an toàn trong sản xuất:

- Chọn hướng nhà hợp lý đón được hướng gió vào mùa hè

- Đối với các xưởng nóng, khi chiều cao nhà lớn hơn 7,2m, chiều rộng nhỏ hơn 40m, nên bị lớp cách nhiệt từ trong nhà ra ngoài là kinh tế hơn

- Các xưởng nóng bụi, độc nên làm cửa mái và có tấm chắn gió bên cửa mái để tăng hiệu ứng đối lưu và hút không khí từ trong nhà ra ngoài

- Nên thiết kế phân xưởng hai tầng trở lên

+ Tầng dưới làm cửa sổ quay theo trục quay ngang ở giữa, mở được ở vị trí nằm ngang và nghiêng 45 0

+ Tầng trên nên làm cửa sổ quay theo trục quay ngang bảng lề ở trên hoặc làm lỗ thoáng, đặt gần kết cấu mái để không khí nóng, bẩn không tích tụ lại phía trên của xưởng

- Đặt đường ống dẫn nhiệt dưới đi ở ngoài nhà, dần các đường ống nhanh vào nhà để đỡ tổn thất nhiệt gây nóng nhà

- Kết hợp chiếu sáng tự nhiên qua các cửa sổ bên và cửa mái để ánh sáng đều và tốt hơn dùng kính chống nóng để lấy ánh sáng

- Tổ chức lau cửa sổ, cửa kính, cửa mái thường xuyên sơn trần và tường để tận dụng sự chiếu sáng tự nhiên Khi sơn phải chú ý đến sự điều hoà màu sắc, sự phản chiếu và bối cảnh tương phản trong nhà sản xuất Nên chọn các màu sáng nhạt, dịu, mát, tránh được những màu quá chói tương phản nhau để bảo vệ mắt và không gây mệt mỏi cho công nhân

5.4 Kết luận phần xây dựng

Công nghệ vật liệu sản xuất VC là một ngành công nghiệp rất quan trọng không thể thiếu, nhất là nước ta đang tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá Địa điểm xây dựng của nhà máy được đặt ở các khu công nghiệp hóa chất như Việt Trì, Biên Hoà là những nơi tương đối đầy đủ các điều kiện đặt ra Tuy nhiên như thế vẫn chưa đủ, cần

Chuyên ngành hóa dầu 80 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm phải có sự quan tâm của các nhà kỹ thuật, các chuyên gia, các kỹ sư thiết kế quan tâm sâu sắc để việc xây dựng và vận hành nhà máy được tiến hành một cách ưu việt nhất.

ĐIỆN – NƯỚC

Điện

Trong phân xưởng sản xuất sử dụng điện vào hai mục đích là chiếu sáng và tạo động lực cho động cơ làm việc Chi phí điện năng sẽ làm ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm Do vậy phải bố trí điện cho hợp lý, vừa tiết kiệm, vừa đảm bảo phục vụ sản xuất

6.1.1 Tính phụ tải chiếu sáng

Loại đèn sử dụng phụ thuộc vào chiều cao nhà, ở đây sử dụng hai loại đèn: đèn dây tóc và đèn neong

Việc bố trí đèn căn cứ vào các thông số sau:

H: Chiều cao đèn tính từ mặt sàn hoàn thiện đến vị trí treo đèn, yêu cầu H>

( min = 3  4 (m) đối với đèn thông thường sử dụng công suất nhỏ hơn 200 w )

L: Khoảng cách giữa các đèn Nếu chiếu sáng đồng đều thì đèn được mắc khắp phòng tạo thành hình chữ nhật, khoảng cách L chọn theo tỷ lệ: L/h có lợi nhất

Với h : chiều cao tính toán

H o : chiều cao của thiết bị cao nhất

Nếu đặt một hàng đèn thì: L/h = 1,8  2 ( m )

Nếu đặt nhiều hàng đèn thì L/h = 1,8  2,5 (m)

Khoảng cách từ đèn ngoài cùng đến tường là I

Nếu sát tường có người làm việc I = ( 0,25  0,32).L

Nếu sát tường không có người làm việc I = (0,4  0,5).L

Bảng 6.1: Số lượng đèn và công suất tiêu thụ để chiếu sáng cho toàn phân xưởng

STT Tên phòng Công suất đèn, (w )

1 Toàn bộ mặt bằng sản xuất 100 30 3000

6 Khu vệ sinh, tắm, rửa 45 3 135

13 Khu xử lý nước thải 100 2 200

14 Xưởng sản xuất nước cất 100 4 400

6.1.2 Tính phụ tải động lực

Bảng 6.2: Công suất động lực của dây chuyền

STT Tên động cơ Công suất động cơ, (kw)

4 Thiết bị trao đổi nhiệt 2,5 10 25

6.1.3.Lượng điện tiêu thụ hàng năm của nhà máy

6.1.3.1 Điện năng thắp sáng Điện năng thắp sáng có thể tính theo công thức sau:

K - hệ số đồng thời (Lấy K = 0,7)

P cs - công suất chiếu sáng

T - Thời gian chiếu sáng trong một năm

T = T 1 T 2 Với T1 – thời gian chiếu sáng trong một ngày

T 2 – Thời gian làm việc trong năm

A cs - Điện năng dùng chiếu sáng

6.1.3.2 Điện năng cho phụ tải động lực

T - số giờ máy móc làm việc trong năm

T = T 1 T 2 Với T 1 – Thời gian làm việc trong ngày, T1 = 24 (h)

T 2 – Thời gian làm việc trong năm, T2 = 345 (ngày)

6.1.3.3 Điện năng tiêu thụ toàn nhà máy trong một năm

K n - hệ số tính đến tổn hao trên mạng điện hạ áp, Kc = 1,01

Nước

Nước sử dụng trong phân xưởng nhằm hai mục đích: nước sinh hoạt và nước sản xuất

Theo tiêu chuẩn nước sinh hoạt của người sản xuất là: 75 lít/người/ngày

Số người sản xuất trong một ca: 13 người;

Nước sinh hoạt dùng trong một ngày: 13.75 = 975 (lít) = 0,975 (m 3 );

Tiêu tốn nước dùng cho sinh hoạt trong một năm là:

Nước sản xuất là nước làm lạnh, đun nóng, rửa …trong một năm: 3000 (m 3 ) Lượng nước sử dụng cho toàn phân xưởng trong một năm:

TÍNH TOÁN KINH TẾ

Tóm lược dự án

Dự án kinh tế phản ánh cơ cấu tổ chức sản xuất vốn đầu tư xây dựng, thiết bị máy móc, giá thành sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Thông qua tính toán kinh tế cho ta biết tính hợp lý của dự án và hiệu quả kinh tế của nó đồng thời quyết định xem xét việc xây dựng phân xưởng sản xuất đó có đúng đắn không

Trên cơ sở tính toán kinh tế thấy được hiệu quả kinh tế của toàn phân xưởng để xây dựng, thiết kế nhằm xác định chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật từ đó cho phép đầu tư các hạng mục trong giá thành sản phẩm

VC được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và trong công nghiệp Hơn nữa đối với nước ta thị trường nguyên liệu nhựa vẫn đang rất thiếu, các nhà sản xuất đều phải nhập khẩu là chủ yếu do đó giá thành nhựa nhập ngoại rất cao Do phải qua rất nhiều công đoạn mới tới nhà máy sản xuất và qua chế biến cho nên giá thành một sản phẩm nhựa dân dụng rất cao Như vậy việc tiến hành lập các phân xưởng, nhà máy sản xuất chất dẻo nước ta hiện nay là rất cần thiết, nó giảm rất nhiều giá thành sản phẩm có thể tăng chất lượng sản phẩm, tạo ngân sách cho nhà nước công ăn việc làm cho người lao động, nâng cao đời sống nhân dân.

Thị trường và kế hoạch sản xuất

Cùng với sự phát triển của xã hội về mọi lĩnh vực thì nhu cầu về nhựa không ngừng tăng lên Thị trường tiêu thụ nhựa PVC là rất lớn: đối với thị trường dân dụng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: các loại áo mưa, tấm ốp tường, trần nhà, ống nước…., trong công nghiệp như: bọc vỏ máy, bảo vệ ăn mòn thiết bị….mà VC là nguyên liệu để sản xuất PVC

Chuyên ngành hóa dầu 87 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đối với nước ta hiện nay, tuy đã sản xuất được VC, nhưng vẫn chưa đủ nhu cầu trong nước do đó vẫn phải nhập ngoại với giá thành cao, do đó việc thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa VC là rất cần thiết một mặt đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu để sản xuất PVC trong nước, một mặt có thể nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa vì với thực lực của nước ta hiện nay có thể đáp ứng được những nhu cầu về thiết bị và công nghệ

Với nhu cầu thị trường VC của nước ta hiện nay việc thiết kế một phân xưởng sản xuất vinylclorua là một đúng đắn vì: nó giúp cho chúng ta không phải nhập ngoại đồng thời tạo cho chúng ta không thụ động trong sản xuất và sinh hoạt Với thực lực và kinh nghiệm của nước ta hiện nay chắc chắn phân xưởng sẽ nhanh chóng phát huy được toàn bộ công suất và có khả năng mở rộng nhà máy trong một thời gian ngắn

Vốn cố định là giá trị các tài sản cố định như: nhà xưởng, máy móc, thiết bị, phương tiện…

Trong toàn bộ phân xưởng, tất cả các mặt bằng sản xuất đều dải nhựa, phân xưởng thiết kế theo kiểu bán lộ thiên Ngoài nhà sản xuất còn phải xây dựng nhiều công trình phụ như: nhà hành chính, nhà ăn, nhà y tế…

Giả thiết chi phí đầu tư trung bình cho xây dựng là:

V xd = 50.10 9 (VND) Khấu hao xây dựng X A lấy bằng 3% vốn xây dựng:

+ Vốn đầu tư máy móc,thiết bị:

Máy móc thiết bị được chuyển giao từ đối tác nước ngoài Chi phí đầu tư cho dây chuyền thiết bị sản xuất VC là : Vtb = 150.10 9 VND

+ Chi phí lắp đặt, vận chuyển bằng 20% vốn thiết bị

+ Chi phí, dụng cụ đo, hệ thống dẫn lấy bằng 10% vốn thiết bị

Vậy vốn đầu tư máy móc, thiết bị là:

Vthm = 195.10 9 (VND) Tổng vốn cố định là: Vcđ = V xd + V tbm

Bảng 7.1: Chi phí nguyên liệu

STT Tên nguyên liệu Số lượng

(tấn) Đơn giá (VND/tấn)

Chi phí một năm (VND)

Chi phí nguyên vật liệu ở trên là đã tính cả chi phí cho vận chuyển, bốc rỡ…

Phần điện đã tính được lượng điện dùng trong một năm là:

Chi phí cho nhu cầu về điện là:

7.2.3.3 Chi phí nhu cầu về nước

Phần nước đẫ tính được một năm lượng nước cần là: 3336,375 (m 3 )

Vậy chi phí nhu cầu về nước:

7.2.3.4 Tính nhu cầu lao động

Bố trí nhân công tham gia trực tiếp cho từng thiết bị và từng ca trực như sau:

Thiết bị phản ứng: 2 công nhân

Thiết bị sấy: 2 công nhân

Hệ thống điều kiển: 2 công nhân Đóng gói sản phẩm: 2 công nhân

Kỹ sư công nghệ: 2 người

Kỹ sư sửa chữa: 2 người

Tính quỹ lương trả cho công nhân trực tiếp:

- Lương trả cho mỗi công nhân trong một tháng: 5.10 6 (VND)

Tổng số tiền phải trả lương cho công nhân trong một năm là:

- Mức lương trả cho mỗi kỹ sư hiện nay là: 12.10 6 (VND/tháng)

Tổng lương phải trả cho kỹ sư trong một năm là:

- Mức lương trả cho quản đốc là: 20.10 6 (VND/tháng)

Tổng lương trả cho quản đốc trong một năm là:

Vậy tổng lương phải trả cho toàn phân xưởng trong một năm là:

Bảo hiểm xã hội tính bằng 6% tiền lương:

Khấu hao tài sản hàng năm

- Khấu hao trung bình hàng năm về thiết bị:

- Khấu hao tài sản cố định bằng khấu hao xây dựng cộng khấu hao máy móc: 1,5.10 9 + 19,5.10 9 = 21.10 9 (VND)

Bảng 7.2: Bảng tổng hợp chi phí chủ yếu

STT Khoản mục chi phí chủ yếu Tiền

6 Khấu hao tài sản cố định 21.10 9

Giá thành toàn bộ (Gtb)

G tb Trong đó các chi phí khác bao gồm:

+ Chi phí phân xưởng chiếm 10% giá thành toàn bộ

+ Chi phí quản lý nhà máy chiếm 3% giá thành toàn bộ

+ Chi phí ngoài sản xuất chiếm 2% giá thành toàn bộ

Do đó ta có: Gtb 6

Chi phí quản lí xí nghiệp:

Chi phí ngoài sản xuất:

Suy ra giá thành phân xưởng:

G px = chi phí chủ yếu + Ppx

G px = 726573,1372.10 6  72657, 31372.10 6  79923045090 (VND) Giá thành xí nghiệp:

Bảng 7.3: Bảng ước tính giá thành sản phẩm

STT Khoản mục chi phí Tiền (VND)

5 Khấu hao tài sản cố định 21.10 9

7 Chi phí quản lý xí nghiệp 21797194120

8 Chi phí ngoài sản xuất 14531462740

Giá thành một tấn sản phẩm:

II.3.6 Lãi và thời gian thu hồi vốn

L – lãi hàng năm của nhà máy

S – sản lượng hàng năm của nhà máy

G tp – giá thành một đơn vị sản phẩm bán ra là:

B – giá một đơn vị sản phẩm

Thời gian thu hồi vốn: T L A V

A – khấu hao tài sản cố định hàng năm

V – vốn đầu tư xây dựng và thiết bị

Vậy thời gian thu hồi vốn sẽ là: 4,6 năm

Vậy qua việc tính toán trên đã giúp cho sinh viên biết những bước cơ bản của việc đầu tư cho một doanh nghiệp Qua tính toán ta thấy thời gian thu lại vốn là 4,6 năm Đây là kết quả khả quan, đem lại lợi nhuận kinh tế Tuy nhiên, để đưa phân xưởng vào sản xuất trong thực tế cần phải xem xét nhiều yếu tố nữa.

Tiêu đề	Thiết kế phân xưởng sản xuất Vinyl clorua
Tác giả	Nguyễn Phú Vỹ, Nguyễn Văn Y
Người hướng dẫn	GS. TS. Nguyễn Văn X, TS. Lê Thị Y
Trường học	Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật hóa học
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp đại học
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	2,34 MB