thiết kế phân xưởng sản xuất nh3 năng suất 400.000 tấnnăm từ khí tự nhiên

Mở đầu Amoniac hợp chất hoá học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ngành cơng nghiệp hố học có nhiều ứng dụng quan trọng thực tế: Trong công nghiệp sản xuất phân bón, Amoniac dùng để sản xuất loại đạm, đảm bảo ổn định cung cấp đạm cho việc phát triển phát triển nơng nghiệp Góp phần bảo đảm an ninh lương thực, thực công nghiệp hố đại hố đất nước Trong cơng nghiệp thuốc nổ, Amơniac có vai trị định việc sản xuất thuốc nổ Từ NH3 điều chế HNO3 để sản xuất hợp chất như: di, tri nitrotoluen, nitroglyxêrin, nitroxenlulo, pentaerythrytol tetryl, amoni nitrat dùng để chế tạo thuốc nổ Trong ngành dệt, sử dụng NH để sản xuất loại sợi tổng hợp cuprammonium rayon nilon Trong công nghiệp sản xuất nhựa tổng hợp, NH dùng làm xúc tác chất điều chỉnh pH trình polyme hóa phenol-formaldehyt urê-formaldehyt tổng hợp nhựa Trong công nghiệp dầu mỏ, NH3 sử dụng làm chất trung hòa để tránh ăn mòn thiết bị ngưng tụ axit, thiết bị trao đổi nhiệt, q trình chưng cất NH3 dùng để trung hịa HCl tạo thành trình phân hủy nước biển lẫn dầu thơ NH dùng để trung hịa vết axit dầu bơi trơn axit hóa Trong q trình cracing xúc tác lớp sơi, NH thêm vào dịng khí trước đưa vào thiết bị kết tủa cottrell để thu hồi xúc tác sử dụng NH3 dùng để điều chế aluminu silicat tổng hợp làm xúc tác thiết bị cracking xúc tác lớp cố định Trong q trình hydrat hóa silic, NH kết tủa với nhôm sunfat ( Al2(SO4)3) để tạo dạng gel Sau rửa tạp chất Al 2(SO4)3 sấy khơ tạo hình Trong cơng nghiệp sản xuất thuốc trị bệnh, NH chất độn quan trọng để sản xuất dạng thuốc sunfanilamide, sunfaliazole, sunfapyridine Nó sử dụng để sản xuất loại thuốc vitamin Ngồi ra, NH3 cịn sử dụng lĩnh vực bảo vệ mơi trường để chuyển hố SO2 NOx từ khí ống khói Dung dịch NH3 21% cịn dùng làm dung mơi tốt Amoniac tạo nitrua để cứng bề mặt thép, sử dụng Amoniac làm tác nhân lạnh thiết bị lạnh Amoniac có nhiều ứng dụng thực tế đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 từ khí tự nhiên” có ý nghĩa thực tế sâu sắc Mục đích đề tài sử dụng nguồn ngun liệu khí tự nhiên sẳn có nước ta cách có hiệu để sản xuất Amoniac làm chất hoá học trung gian phục vụ q trình tổng hợp sản phẩm có ích đáp ứng nhu cầu cho kinh tế quốc dân Mặc khác đề tài đưa phương hướng việc nâng cao giá trị sử dụng nguồn ngun liệu khí tự nhiên Trong khn khổ đồ án này, em xin giới thiệu tính tốn cụ thể để thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 suất 400.000 tấn/năm Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương I: Tổng quan lý thuyết Chương II: Tính tốn cơng nghệ Chương III: Xây dựng Chương IV: Tính tốn kinh tế Chương V: An tồn lao động Tuy có nhiều cố gắng đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót định, mong góp ý Thầy, Cơ giáo bạn PHầN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I Giới thiệu amoniac I.1 Cấu tạo phân tử NH3 [14] NH3 có nguyên tử nitơ nguyên tử hiđrơ Ngun tử N có electron lớp vỏ, tương ứng với số điện tích hạt nhân Trong đó, cặp electron trạng thái 1s, electron phân bố vào obitan với số lượng tử Trong electron có cặp chiếm obitan 2s electron không cặp đôi phân bố obitan 2Px, 2Py, 2Pz Các electron khơng cặp đơi N kết hợp với electron 1s nguyên tử H Vì ta có: H :N + 3H H :N H Nguyên tử N nằm đỉnh hình tứ diện nằm phằng nguyên tử H, nguyên tử H xếp theo hình tam giác đều, góc liên kết H-N-H khoảng 107O Mặc dù liên kết N-H liên kết cộng hóa trị chúng có phần giống liên kết ion, ngn tử N có độ âm điện lớn H nhiều Do phân cực hóa liên kết cách xếp bất đối phân tử NH3 mà có mơmen lưỡng cực khoảng 1,5 Debye Vì phân tử NH3 có cấu hình electron với nước, góc hóa trị tương tự nước nên NH3 H2O có nhiều tính chất giống nhau, chất nghịch từ N o oH H o oH I.2 Tính chất vật lý:[14] Amơniac có cơng thức phân tử NH3 khí khơng màu, nhẹ khơng khí, có mùi đặc trưng Bảng I.1 Các đặc trưng vật lý NH3 Khối lượng phân tử Thể tích phân tử ( 0oC, 101,3 KPa) Tỉ trọng pha lỏng Tỉ trọng pha khí áp suất tới hạn Nhiệt độ tới hạn tỉ trọng tới hạn Thể tích tới hạn độ dẫn nhiệt tới hạn độ nhớt tới hạn điểm nóng chảy Nhiệt nóng chảy áp suất hóa điểm sơi Nhiệt hóa Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Entropi tiêu chuẩn Entanpi tạo thành tự Giới hạn nổ Hỗn hợp NH3-O2(200C, 101,3KPa) Hỗn hợp NH3-KK(200C, 101,3KPa) Hỗn hợp NH3-KK(1000C, 101,3KPa) 17,03 22,08 l/mol 0,6386 g/cm3 0,7714 g/l 11,28 MPa 132,4 0C 0,235 cm3/g 4,225 cm3/g 0,522 Kj.K-1 h-1 m-1 23,90 10-3 mPa.s -77,71 0C 332,3 Kj/Kg 6,077 KPa -33,43 0C 1370 Kj/Kg -45,72 Kj/mol 192,731 J.mol-1.K-1 -16,391 Kj/mol 15 - 17 % V NH3 16 - 27 % V NH3 15,5- 28 % V NH3 I.3 Tính chất hóa học:[14],[15]  NH3 cộng thêm ion để tạo ion phức NH4+ NH3 + H+ NH4+ NH4+ giống ion kim loại kiềm tính kiềm thuộc tính tạo muối Các dung dịch ngậm nước NH phản ứng bazơ yếu, dung dịch nước có q trình: NH3 + H30+ NH4+ + OH NH3 không cháy điều kiện thường, cháy với lửa màu vàng áp suất oxi điểm bốc cháy hỗn hợp NH 3-O2 7800C sản phẩm q trình cháy N2 H2O 4NH3 + 3O2 N2 + 6H2O Trong điều kiện thích hợp, hỗn hợp NH3- khơng khí phát nổ cháy hỗn hợp nổ NH3 khơ với khơng khí 16-25 % V NH3 giới hạn mở rộng trộn lẫn với khí cháy H 2, trộn O2 hay khơng khí, nhiệt độ áp suất cao  Khí NH3 bị oxi hóa tạo H2O N2 nhiều hợp chất oxyt CuO Nếu dịng khí NH3 chuyển qua CuO nung nóng có phản ứng: CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O Loại phản ứng xảy NH nung nóng tới nhiệt độ cao với oxyt kim loại xác định lúc liên kết oxy bền vững Các chất oxy hóa đủ mạnh xảy phản ứng tương tự nhiệt độ thường Ví dụ với KMnO4 2NH3 + ứng giữa4 Cl2 với 2KOH + 2MnO2 + 2Hphản ứng oxy hóa khử  Phản 2KMnO NH3 xem 2O + N2 8NH3 + 3Cl2 N2 + 6NH4Cl  NH3 bị oxy hóa tạo NO hỗn hợp 100 % NH với khơng khí có mặt xúc tác nhiệt độ cao: Pt 4NH + 5O 4NO + 6H O 2  nhiệt độ thường NH3 khí bền vững nhiệt độ cao bắt đầu phân hủy thành N2 H2 Tốc độ trình phân hủy chịu ảnh hưởng chất NH3 với khí tạo thành tiếp xúc  Ở nhiệt độ thường, NH3 hịa tan K, Na tốc độ chậm, vài ngày 2K + 2NH3 2KNH2 + H2 Amid kali 2Na + 2NH3 2NaNH2 + H2 Amid natri Liti amid tạo thành Li bị nung nóng dịng khí NH có mặt xúc tác Pt đen  Khi nung NH3 với kim loại hoạt động Mg nitrit (hợp chất kim) tạo thành 3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2  Cl2, Br2, I2 phản ứng với NH3 Các trạng thái ban đầu phản ứng giống nhau, sản phẩm cuối khác  NH3 phản ứng với P nóng đỏ tạo N2 PH3 2NH3 + 2P 2PH3 + 3N2  Hơi S phản ứng với NH3 tạo amoni sunfit nitơ 8NH3 + 3S 2(NH4)2S + N2  S củng phản ứng với NH3 lỏng tạo nitơ sunfit 10S + 4NH3 6H2S + N2S4  NH3 tạo thành vô số hợp chất cộng hợp hay hợp chất phối trí Các hợp chất cộng có tính chất tương tự hyđrat Vì CaCl2.6NH3 CuSO4 giống CaCl2.6H2O CuSO4.5H2O Các hợp chất phối trí gọi ammines viết giống phức [Cu(NH4)4]SO4  Một tính chất quan trọng NH tính kiềm dung dịch nước Dung dịch NH biến q đỏ thành xanh, chất thị cho metyl dacam metyl đỏ  Khí NH3 trung hịa axit mà khơng tạo thành nước Dung dịch NH3 có tác dụng bazơ chổ tạo kết tủa hyđrôxyt từ dung dịch chúng Một vài hợp chất khó tan, dung dịch NH dư tạo phức ion Ví dụ muối sắt hợp chất sắt hyđrôxyt bị kết tủa FeCl3 + 3NH4OH Fe(OH)3 + 3NH4Cl Dung dịch đồng sunfat dung dịch amôni hyđrôyt dư tạo thành phức: CuSO4 + 2NH4OH Cu(OH)2 4NH3 + Cu2+ Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 Cu2+ + 2OH- [Cu(NH3)]42+ Chương II Nguyên liệu để tổng hợp NH3 ([1], [15]) Có nhiều nguồn nguyên liệu khác sử dụng cho trình tổng hợp NH3 như: than đá, dầu nặng naphta, khí tự nhiên, khí đồng hành Nguyên liệu quan trọng nhiên liệu rắn, khí lị cốc, H q trình điện phân Các nguyên liệu dùng điều kiện đặc biệt ngày có Khí than ướt nguyên liệu tương lai để sản xuất NH Ngồi H2 sản xuất q trình điện phân nước nguyên liệu sản xuất NH3 Bảng sau cung cấp tổng quát số liệu nguồn nguyên liệu thô cho suất NH3 giới: Bảng II.1 Số liệu nguồn nguyên liệu thô dùng sản suất NH3 Nguyên liệu 1961/1962 1971/1972 3 10 tấn/năm % 10 tấn/năm % Khí lị cốc than đá 2800 18 4600 Khí tự nhiên 7800 50 32100 63 Naphta 2050 13 10700 21 Các sản phẩm dầu khác 2950 19 3600 Tổng cộng 15600 100 51000 100 Theo số liệu ta thấy nhà máy sản xuất NH dựa vào nguồn nguyên liệu khí tự nhiên naphta Xu hướng tiếp tục tương lai Chương III Cơ sở hóa lý q trình tổng hợp NH3 Phản ứng tổng quát trình tổng hợp NH3: N2 + 3H2 2NH3 + 91,44 KJ/mol Đây phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt, giảm thể tích tiến hành xúc tác sắt Dưới xét số vấn đề phản ứng thuộc loại III.1 Cân phản ứng hiệu ứng nhiệt phản ứng: [1], [4] Hằng số cân biểu diễn biểu thức: PNH KP = PN ×PH 2 Trong PNH3 , PN , PH áp suất riêng phần cấu tử NH3, N2, H2 Hằng số cân tính theo phương trình Van'tHoff : d(lnK P ) ΔH = dT RT Phương pháp có độ xác khơng cao khó xác định giá trị nhiệt dung đẳng áp cấu tử áp suất cao định luật Dalton áp suất riêng phần có sai số lớn áp dụng với khí thực Sử dụng phương pháp tính theo Phugat cho kết phù hợp hơn: Kf = ∗ f NH ∗ 1/2 ∗ f N ×f H3/2 2 = ϕ2 NH ∗ PNH 3 ϕ × H ϕ N 2 × PN ×PH 2 Trong đó: ∗  f i fugat cấu tử i lúc cân ∗  Pi áp suất riêng phần cấu tử i lúc cân  ϕ i hệ số fugat cấu tử i, tính theo cơng thức: f i∗ ϕ = ∗ i Pi T Hệ số fugat ϕ i cấu tử i phụ thuộc vào nhiệt độ rút gọn Tr = T C P áp suất rút gọn Pr = P C Nếu đặt : Ta có: Kϕ = ϕ NH 3 ϕ N ×ϕH 2 K P = PNH ∗ PN ∗ × PH2 K f = Kϕ × K P Trong K P tính theo phương trình thực nghiệm : 2074,18 lg K P = − + 2,4943lgT + βT − 1,8564 ×10 −7 × T + I T :  T nhiệt độ trung bình trình phản ứng , K  β hệ số phụ thuộc vào áp suất, 300 at β = 1,256.10-4  I số tích phân , I = - 2,206 Xác định KP cho phép ta xác định nồng độ NH3 lúc cân theo công thức sau : 308 K P y a − 200y − × y a + 10 = P Trong đó:  y a nồng độ NH3 lúc cân bằng, % thể tích  K P số cân phản ứng  P áp suất trung bình tháp , at Hiệu ứng nhiệt phản ứng phụ thuộc vào áp suất nhiệt độ, xác định theo cơng thức: 840,6 459 × 10 Q = 9157 + (0,545 + + ) × P + 5,35 × T + 2,52 × 10 × T − 16,69 × 10 × T 3 T T Với :  T nhiệt độ , k  Q hiệu ứng nhiệt , Kj/mol III.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng: [1], [4] Phản ứng tổng hợp NH3 phản ứng tỏa nhiệt, giảm thể tích nên theo nguyên lí Le Chaterlie giảm nhiệt độ tăng áp suất làm chuyển dịch cân theo chiều thuận phía tạo sản phẩm NH3 Đồ thị quan hệ nồng độ NH3 lúc cân nhiệt độ áp suất cho thấy nhiệt độ thấp nồng độ NH3 tăng Nång ®é NH % 200 300 100 500 400 600 80 700 60 800 40 20 20 Hình III.1 40 60 80 100 ¸p st, MPa Đồ thị phụ thuộc nồng độ cân vào áp suất Theo th ny ta thy, nhiệt độ phản ứng, áp suất cao nồng độ NH3 cân ya lớn, nhiên tăng không Khi áp suất tăng từ 70 đến 80 MPa ya tăng 2,5% Khi áp suất tăng từ 20 đến 30 MPa ya tăng 5% áp suất thấp ya tăng mạnh Tỷ lệ cấu tử hỗn hợp phản ứng ảnh hưởng tới cân q trình chuyển hóa Đặt tỉ lệ cấu tử H2/N2 r gọi no tổng số mol ban đầu N2 H2, ta có :   no =  × no H2 1+ r  r   × no 1+ r  no =   N sau thời gian phản ứng t, số mol NH sinh n a , theo phương trình phản ứng ta có nồng độ cấu tử thời điểm t sau : N2 + 3H2 2NH3 Tổng số mol t=0 t no 1+ r  no  − × n0   1+ r  r ×n 1+ r o  r  × no − × no  na  1+ r  Nồng độ phần mol cân NH3 : no ya = no − na Từ ta có số mol NH3 : n ×y na = o a 1+ ya Nồng độ phần mol N2 no no + na - Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ có nhiều cơng nhân nên bố trí gần phía cổng gần phía trục giao thơng nhà máy đặc biệt ưu tiên hướng - Các phân xưởng trình sản xuất gây tiếng động xấu như: Tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải có nhiều cố (dễ cháy nổ rị rỉ hố chất) nên đặt cuối hướng gió ln tn thủ chặt chẽ qui đinh an toàn vệ sinh cơng nghiệp VIII.2.3 Các cơng trình phụ: Là nơi đặt nhà cơng trình cấp điện , nước, xử lý nước thải cơng trình bảo quản khác Tuỳ theo mức độ công nghiệp u cầu mà vùng có diện tích khoảng 14 ÷ 28% diện tích nhà máy Khi bố trí cơng trình cần ý: Tận dụng khu đất khơng có lợi cho hướng gió trục giao thơng để bố trí cơng trình phụ, cơng trình thải nhiều bụi chất thải bất lợi phải bố trí cuối hướng gió chủ đạo VIII.2.4 Vùng kho tàng phục vụ giao thông: Trên bố trí hệ thống kho tàng bến bãi, cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga, Tuỳ theo đặc điểm qui mô sản xuất, vùng thường chiếm 23 ÷ 37% diện tích nhà máy, bố trí cần ý cho thuận lợi cho việc lại để thao tác xuất nhập nguyên liệu, sản phẩm dễ dàng Đồng thời hệ thống kho tàng nên gắn liền với phận sản xuất Do nên bố trí hệ thống kho tàng khu vực sản xuất III.25 Các hạng mục công trình: TT Tên cơng trình Nhà hành Hội trường Căn tin Nhà để xe đạp, xe máy Nhà để ơtơ Phịng thường trực Phịng bảo vệ Phịng thí nghiệm Phân xưởng khí 10 Nhà sản xuất 11 Nhà sản xuất phụ trợ 12 Nhà sản xuất khí tổng hợp 13 Bể chứa sản phẩm 14 Bể chưa nguyên liệu 15 Trạm điện 16 Bộ phận cứu hoả 17 Phân xưởng nước 18 Trạm xử lý nước 19 Nhà vệ sinh 20 ống khói 21 Khu đất dự trữ Tổng cộng Chiều rộng 12 12 9 10 10 30 20 30 15 15 9 15 15 30 Kích thước Chiều DT ,m2 dài 24 288 24 288 12 108 12 108 18 162 10 50 24 15 150 15 150 50 1500 30 600 50 1500 25 375 25 375 12 108 12 108 25 375 25 375 12 108 25 120 3600 10487 Số lượng tầng 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Tổng nhân viên nhà máy khoảng 100 người, cơng nhân tực tiếp tham gia sản xuất là50 người Nhà máy hoạt động liên tục 24/24 h, chia làm ca, ca 20 người làm việc Trong phân xưởng sản xuất khoảng 15 người Nhà máy sản xuất NH3 từ nguyên liệu khí tự nhiên, suất 200.000 tấn/năm Diện tích tổng mặt nhà máy: 30.000 m2 Diện tích chiếm đất mặt đường ống kỹ thuật, khu đất trồng xanh đường tổng mặt là: 8500 m2 10487 K xd = ⋅ 100 = 34,960% Hệ số xây dựng: 30000 10487 + 8500 K sd = ⋅ 100 = 63,290 % Hệ số sử dụng: 30000 Phần IV: TíNH TN KINH Tế Tính tốn kinh tế khâu quan trọng thiếu việc thiết kế xây dựng nhà máy Đặc biệt hoàn cảnh kinh tế nước ta sở vật chất cịn nhỏ bé, vậy, lựa chọn phương án thiết kế cho phù hợp cần thiết Một đồ án đưa trở thành thực vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật (sản phẩm làm có chất lượng tốt) vừa đảm bảo tính kinh tế Điều có nghĩa nhà máy đưa vào xây dựng phải làm ăn có lãi Chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật quan trọng ý nhiều, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho xây dựng nhà máy Trên sở kết việc tính tốn kinh tế đánh giá phương án thiết kế tốt hay chưa, từ mà lựa chọn phương án tốt nhất, phù hợp với điều kiện thực tế Đó nhiệm vụ kĩ sư công nghệ Phần tính tốn nhằm xác định số tiêu kinh tế kĩ thuật nhà máy sản xuất NH3 IV.1 Yêu cầu Để thiết kế xây dựng nhà máy cần tính tốn đảm bảo u cầu sau: - Đảm bảo yêu cầu kĩ thuật - Đảm bảo mang lại hiệu kinh tế - Đảm bảo nhu cầu lao động vệ sinh môi trường IV.2 Nội dung tính tốn: IV.2.1 Chế độ làm việc phân xưởng Dây chuyền làm việc liên tục 24/24 h Một năm làm việc 8000 Năng suất nhà máy 200.000 tấn/năm IV.2.2 Nhu cầu: IV.2.2.1 Nhu cầu nguyên vật liệu: Tính nhu cầu nguyên liệu sản xuất Năng suất trình: 25000 kg/h Lượng khí tự nhiên: 13721,853 kg/h Lượng nước: 38003,351 kg/h IV.2.2.2 Nhu cầu lượng: Điện dùng cho chạy máy cơng nghiệp tính theo cơng thức: n W = K1 ⋅ K ⋅ ∑ Pi ⋅ Ti i=1 Trong đó: W: Điện dùng năm Pi: Công suất động loại i, KWh n: Số động cơ, K1: Hệ số phụ tải, thường lấy 0,75 K2: Hệ số tổn thất, thường lấy 1,05 Ti: Thời gian sử dụng năm: 8000 h Tổng chi phí điện cơng nghiệp lập bảng sau: Bảng IV.1 Tên thiết bị Máy nén Bơm nước Bơm chân không Bơm dung môi Tổng cộng Pi 2000 6 n 10 K1 0,75 0,75 0,75 0,75 K2 1,05 1,05 1,05 1,05 Ti 8000 8000 8000 8000 W 50400000 504000 75600 302400 51282000 Điện dùng thắp sáng cho phân xưởng xác đinh theo công thức: n Ws = K1 ⋅ K ⋅ ∑ n i ⋅ P ⋅ Ti i=1 Trong đó: Ws: Điện dùng năm, KWh P: Công suất đèn loại i, KWh ni: Số bóng đèn loại i, n: Số loại bóng đèn K1: Hệ số phụ tải, thường lấy 0,75 K2: Hệ số tổn thất, thường lấy 1,05 Ti: Thời gian sử dụng năm: 8000 h Tổng chi phí điện thắp sáng lập bảng sau: Bảng IV.2 Tên cơng trình Nhà sản xuất Nhà sản xuất phụ Nhà bảo vệ Khu cấp nguyên liệu Khu xử lý nước thải Nhà để xe Nhà kho Khu vệ sinh Tổng Loại bóng W- V 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 150 - 220 ni 76 40 14 14 30 20 Ti 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 8000 Ws 71820000 37800000 5670000 13230000 13230000 28350000 18900000 6615000 182385000 Vậy lượng điện tiêu thụ năm toàn phân xưởng là: 51282000 + 182385000.10-3 = 51464385 KWh Lượng điện tiêu thụ cho kg sản phẩm là: 51464385 = 0,257 KW.h 25000 ⋅ 8000 IV.2.3 Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng: Bảng IV.3 Tổng chi phí cho nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng cho năm m3 m3 Lượng dùng năm 151338400 378346000 Đơn giá (đ) 5000 2000 Thành tiền (đ) 756692.106 756692 106 kg 200000 20000 4000 106 kg 500000 20000 500000 51464385 50000 1000 Tên Đơn vị Khí tự nhiên Nước Xúc tác cho chuyển hố CO Xúc tác cho khí tổng hợp Xúc tác cho NH3 Điện Tổng kg KW 10000 106 25000 106 51464,385 106 160384,385 106 Chi phí nguyên liệu lượng cho kg sản phẩm: 160384,385 ⋅ 10 = 801,922 đ 200 ⋅ 10 IV.2.4 Tính vốn đầu tư cố định 4.1 Tính vốn đầu tư xây dựng (Vxd) Đơn giá xây dựng nhà lộ thiên khung bê tơng cốt thép tồn khối, kết cấu bao che nhẹ: 1200000 đ/m2 Tổng diện tích xây dựng: 18987 m2 Vậy: Vxd = 1200000 ⋅18987 = 22784400000 đ 4.2 Vốn đầu tư cho thiết bị máy móc.(Vtb) Tổng chi phí cho thiết bị bao gồm chi phí cho: Máy bơm, máy nén, thiết bị hấp thụ, thiết bị phản ứng, thiết bị trao đổi nhiệt Sau tính tốn ước tính khoảng chi phí chúng là: Vtb = 1.550.200.000 đ 4.3 Nhu cầu lao động Do đặc điểm quản lý sản xuất liên tục, tiến hành thiết bị kín, tự động hố sản xuất Cho nên nhiệm vụ chủ yếu công nhân kiểm tra, quan sát chế độ làm việc máy móc chất lượng sản phẩm để điều chỉnh cho thích hợp Bảng IV.4 Bảng phân bố lương công nhân trực tiếp sản xuất: Nơi làm việc Bộ phận phân xưởng Bộ phận lọc khí Bộ phận làm mềm nước Bộ phận hoá nước Bộ phận tách CO, CO2 Bộ phận tách NH3 Bộ phận hấp thụ ,nhả Bộ phận trao đổi nhiệt Máy nén, bơm, điện Tổng Số lượng thiết bị 1 2 10 Số công nhân ca 1 2 18 Tổng số công nhân ngày 15 3 6 6 51 Số cán nhân viên: Cán kỹ thuật quản lý: người Thư ký văn phịng : người Hành : người Bảo vệ : người Vệ sinh : người Đầu bếp : người Vậy tổng số người làm việc nhà máy: 76 người IV.2.5 Quỹ lương công nhân nhân viên nhà máy Bảng IV.5 Thống kê quỹ lương: Chức vụ Công nhân trực tiếp Quản đốc Giám đốc Phó giám đốc Thư ký Hành Bảo vệ, bếp, vệ sinh Tổng Số người 51 1 16 76 Lương tháng ( đ/người) 2.106 2,4.106 106 2,5 106 1,5 106 1,5 106 1,2 106 Lương tháng toàn bộ(đ) 102 106 9,6 106 106 2,5 106 1,5 106 106 19,2 106 140,800.106 Lương năm (đ) 1224 106 115,200 106 36,000 106 30,000 106 18,000 106 36,000 106 230,400 106 16896,600 106 - Lương bồi dưỡng ca đêm lấy 2% tổng lương năm: 0,02 ⋅16896,600 ⋅10 = 337,932 ⋅10 đ - Lương bồi dưỡng độc hại lấy 3% tổng lương năm: 0,03 ⋅16896,600 ⋅10 = 506,898 ⋅10 đ Vậy tổng quỹ lương năm: (16896,600 + 337,932 + 506,898) ⋅10 = 17741,430 ⋅106 đ - Chi phí quỹ lương năm cho kg sản phẩm: 17741,430 ⋅10 = 88,707 đ 200 ⋅10 - Chi phí bảo hiểm cho người làm phân xưởng: 76 ⋅ 25000 = 1,9 ⋅10 đ (Với 25000 đ bảo hiểm xã hội người/năm) Chi phí bảo hiểm cho kg sản phẩm: 1,900 ⋅10 = 0,0095 đ 200 ⋅10 IV.2.6 Tính tốn khấu hao Khấu hao thiết bị nhà xưởng sau: - Nhà sản xuất có thời gian khấu hao 20 năm Mức khấu hao là: 2278440000 = 1139220000 đ/năm 20 - Thiết bị máy móc lấy thời gian khấu hao 10 năm Mức khấu hao là: 1550200000 = 155020000 đ/năm 10 - Khấu hao toàn phân xưởng là: 1139220000 + 155020000 = 1294240000 đ/năm - Khấu hao sữa chữa lấy 50% khấu hao 1294240000 ⋅ 0,500 = 647120000 đ/năm - Tổng khấu hao năm: 1294240000 + 647120000 = 1941360000 đ/năm - Mức khấu hao đơn vị sản phẩm: 1941360000 = 9706,800 đ/tấn 200000 IV.2.7 Các khoản chi phí khác:  Chi phí quản lý doanh nghiệp, lấy 5% tổng chi phí(nguyên liệu, lượng + vốn đầu tư cố định + quỹ lương): 0,05 ⋅ 160384,385 ⋅10 + 22784,400 ⋅10 + 1550,200 ⋅10 + 16896,600 ⋅10 ( ) = 20161,559 ⋅10 đ/năm  Chi phí bán hàng lấy 8% tổng chi phí( nguyên liệu, lượng + vốn đầu tư cố định + quỹ lương): 0,080 ⋅ (16384,385 + 22784,400 + 1550,200 + 16896,600) ⋅10  = 16129,247 ⋅10 đ/năm Thuế doanh thu lấy 10% tổng doanh thu IV.2.8 Tính giá thành sản phẩm Khoản mục Nguyên liệu lượng Tiền lương Bảo hiểm xã hội Khấu hao Quản lý doanh nghiệp Bán hàng Giá thành tồn Giá bán Chi phí cho đơn vị sản phẩm 801,922 88,707 0,010 9,707 100,808 80,646 1081,800 1300,000 Thành tiền (đ) 16384,385.106 17741,430.106 1,900.106 1941,36.106 20161,559.106 16129,247.106 216360,000.106 260000.106 - Tổng doanh thu phân xưởng năm: 260000.106 đ - Thuế doanh thu 10% tổng doanh thu: 260000 ⋅10 ⋅ 0,1 = 26000 ⋅10 đ - Lợi nhuận năm sản xuất: L = (260000 − 216360 − 26000) ⋅10 = 17640 ⋅10 đ + Vốn đầu tư cố định: 24334,600 ⋅10 đ + Vốn lưu động bao gồm tồn khoản chi phí khác mà doanh nghiệp phí: • Chi phí ngun liệu lượng: 16384,385 ⋅10 đ • Chi phí lương bảo hiểm xã hội : 17743,330 ⋅10 đ • Chi phí quản lý doanh nghiệp : 20161,559 ⋅10 đ • Chi phí bán hàng : 16129,247 ⋅10 đ Tổng vốn lưu động: 70418,521 ⋅10 đ Tổng vốn đầu tư : V = (24334,600 + 70418,521) ⋅10 = 94753,121⋅10 đ Doanh lợi vốn đầu tư: L 17640 ⋅10 = = 0,186 V 94753 ⋅10 IV.2.9 Thời gian thu hồi vốn: T= V 94753 ⋅10 = = 4,840 năm KH + L 1941,360 ⋅10 + 17640 ⋅10 Vậy thời gian thu hồi vốn khoảng năm IV.3 Kết luận: Qua phần tính tốn kinh tế giúp em hiểu biết thêm vấn đề đầu tư vào phân xưởng sản xuất nói chung phân xưởng sản xuất NH3 nói riêng Với thời gian thu hồi vốn năm hồn tồn thích hợp mặt kinh tế Phần V AN TOàN LAO ĐộNG Trong nhà máy nói chung nhà máy hố chất nói riêng vấn đề an toàn lao động quan tâm hàng đầu Để đảm bảo thực tốt quy trình lao động ta cần ý yêu cầu sau: V.1 Thiết kế mặt nhà máy: Sự an tồn tồn xí nghiệp phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn vùng đất bố trí cơng trình V.1.1 Những yêu cầu chung thiết kế: Những yêu cầu cần ý thiết kế sau: - Kích thước thể tích, diện tích, chiều cao phân xưởng bố trí diện tích làm việc, máy móc thiết bị dụng cụ, nguyên liệu, sản phẩm phải hợp lý an tồn - Cao ráo, sẽ, thống mát, lợi dụng ánh sáng tự nhiên - Cách âm, cách rung, ngăn cản tiếng ồn từ phòng sản xuất khác - Cách nhiệt tốt, chống nóng mùa hè giữ nhiệt vào mùa đông - Các kết cấu xây dựng phải bền mặt chịu lực phân xưởng có nhiệt độ cao phân xưởng hố chất nên bền vững mặt chịu lực chống ăn mịn V.1.2 Cấp nước làm nước thải: Nước dung mơi hồ tan đóng vai trị quan trọng sản xuất Nước cung cấp cho nồi hơi, làm nguội máy thiết bị, rửa tinh chế thành phẩm, nước sau sử dụng sản xuất chứa nhiều tạp chất hữu vơ Do cần phải làm trước thải vùng dân cư sông hồ để đảm bảo vệ sinh cho nguồn nước sức khoẻ nhân dân Biện pháp làm nước thải nhà máy áp dụng phương pháp làm hoá học, phương pháp hoá lý, phương pháp sinh học V.2 Kỹ thuật an toàn thiết kế sử dụng máy móc thiết bị : Máy móc ngày sử dụng rộng rãi cơng nghiệp Máy móc đưa vào sử dụng giảm nhẹ sức lao động, cải thiện điều kiện làm việc, suất lao động tăng lên, nâng cao chất lượng sản phẩm Tuy nhiên chưa sử dụng thành thạo dẫn đến tai nạn V.2.1 Những nguyên nhân gây chấn thương sử dụng máy móc thiết bị: Những nguyên nhân gây chấn thương lao động máy móc thiết bị khác phức tạp: + Do thiết kế xuất phát từ điều kiện làm việc thực tế thiết bị đưa vào yêu cầu kĩ thuật Người thiết kế cần tính tốn độ bền, khả chống ăn mịn, khả chịu nhiệt cho máy làm việc ổn định an tồn Nếu máy móc khơng thoả mãn yêu càu dễ xảy tai nạn + Do chế độ máy móc tính tốn tỉ mỉ, thiết kế xác q trình chế tạo lại không tốt cho máy móc làm việc bình thường + Do chế độ bảo quản sử dụng: Muốn máy móc sử dụng ổn định, có hiệu lâu bền phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh cấu an toàn cho phù hợp với chế độ làm việc nhà máy Nếu vi phạm quy trình cơng nghệ, khơng thường xun bảo dưỡng trì chế độ làm việc hợp lý dễ dẫn đến tai nạn V.2.2 Những biện pháp an toàn chủ yếu: + Cơ cấu che chắn cấu bảo vệ nhằm cách ly không nên vùng nguy hiểm, để bảo đảm an toàn sản xuất + Cơ cấu phòng ngừa nhằm đề phòng cố thiết bị có liên quan đến điều kiện an tồn cơng nhân + Tín hiệu an tồn + Cơ khí hố, tự động điều khiển từ xa + Kiểm tra máy móc trước vận hành V.2.3 An toàn vận chuyển: Thiếu hiểu biết chun mơn, kinh nghiệm q trình nâng hạ vận chuyển gây tai nạn Nơi làm việc không phẳng thiếu ánh sáng dễ gây tai nạn vận chuyển Tất máy móc, thiết bị nâng, vận chuyển thiết phải tiến hành kiểm tra chổ sau lắp ráp, sau sửa chữa qua trình làm việc quy định V.3 An toàn điện: An toàn điện vấn đề quan trọng công tác an tồn Thiếu hiểu biết mạng điện, khơng tn thủ nguyên tắc điện gây tai nạn Nhất điện, nhiều khó phát trước giác quan mà cần phải hiểu biết điện Một số yêu cầu thiết bị điện : Dây dẫn phải bọc kỉ vỏ nhựa cao su lồng vào ống kim loại để tránh bị dập Cầu dao phải lắp ráp cho dễ điều khiển V.4 An toàn lao động: Theo số liệu từ ngành xây dựng, ngành sản xuất chiếm tỉ lệ cao tổng số trường hợp tai nạn lao động xảy hàng năm, nguyên nhân thường xảy phân loại sau: + Đi lại vấp ngã, sa hố + Người ngã từ cao xuống + Va đập, kẹt tay chân mang vác nguyên liệu cồng kềnh + Tai nạn gây máy móc xây dựng + Chiếu sáng chổ làm việc khơng đủ + Đảm bảo thi cơng an tồn công tác xây dựng, lắp ghép để không xảy khơng có nguy tai nạn + Bố trí máy móc xây dựng với tính tốn đảm bảo tính an tồn + Các thiết bị biện pháp phịng ngừa tai nạn điện khu sản xuất nói chung máy móc thiết bị dùng điện nói riêng + Các biện pháp bốc xếp, dở, vận chuyển vật liệu cấu kiện nặng, cồng kềnh + Quy định vùng nguy hiểm + Hình thức hàng rào bảo vệ khu cơng trường V.5 Biện pháp phịng chống cháy nổ nhà máy Đối với nhà máy có chứa chất dễ cháy khí xăng cần có nhà cứu hoả phận cứu hoả thường trực Nhà cứu hoả nơi cất giữ phương tiện, dụng cụ chữa cháy nổ, nhà cứu hoả phải vị trí thuận lợi để có cố xảy đột ngột xử lý nhanh tránh thiệt hại cho nhà máy tránh tai nạn cho công nhân làm việc nhà máy Kết luận Về nội dung đồ án, phần tổng quan nêu cách tóm tắt cơng nghệ đại sản xuất NH3 giới, từ chọn cơng nghệ phù hợp với điều kiện thực tế nước ta để thiết kế công nghệ sản xuất NH từ khí tự nhiên Phần tổng quan trình bày vấn đề hố học, hố lý, xúc tác q trình sản xuất NH3 Ngồi phần tổng quan đưa số tính chất NH cần thiết cho tính tốn cơng nghệ Phần tính tốn tính cân vật chất, cân nhiệt lượng, tính chất kích thước thiết bị phản ứng từ vẽ thiết bị Phần thiết kế xây dựng chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất NH3, vẽ mặt nhà máy (bố trí hạng mục cơng trình nhà máy) Phần kinh tế tính tổng doanh thu nhà máy, từ tính lợi nhuận năm, doanh lợi vốn đầu tư thời gian thu hồi vốn Phần an toàn nêu nguyên nhân biện pháp phòng chống tai nạn trình sản xuất Bản đồ án đưa phương hướng tính tốn thiết kế phù hợp với trình độ khoa học kĩ thuật nước ta nên sử dụng để tham khảo cho việc tính tốn cụ thể trước đưa vào xây dựng nhà máy sản xuất NH3 Tài liệu tham khảo PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền - Giáo trình chế biến khí tự nhiên khí đồng hành - NXB khoa học kĩ thuật - 2002 Lê Mậu Quyền - Hoá học vô cơ, tập hai - NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Lê Thị Tuyết - Công nghệ sản xuất hợp chất Nitơ - Trường ĐHBK Hà Nội - 2000 Cơ sở lý thuyết tổng hợp NH - NXB Kiev - 1969 (Dịch từ tiếng Nga) P.V Đưbina, A.X Xolovena, Y.U.I Visniak Tính tốn cơng nghệ sản xuất hợp chất vô - Tập - NXB khoa học kĩ thuật -Nguyễn An Ninh dịch Hướng dẫn tính tốn q trình chế bién khí tự nhiên - Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội - Bộ môn nhiên liệu xuất 1978 Sổ tay hoá lý - Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội - Khoa chức - 1972 Tập thể tác giả - Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất - Tập -NXB Khoa học kĩ thuật - 1998 Tập thể tác giả - Sổ tay trình thiét bị cơng nghệ hố chất - Tập -NXB Khoa học kĩ thuật - 1999 10 Bộ môn xây dựng công nghiệp Nguyên lý thiết kế xây dựng nhà máy hố chất - Trường ĐHBK Hà Nội, 1974 11 Ngơ Bình - Hướng dẫn thiết kế đồ án tồt nghiệp phần xây dựng 12 Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp phần kinh tế Trường ĐHBK Hà Nội, 1973 13 Ngô Bình - Cơ sơ xây dựng nhà cơng nghiệp- Trường ĐHBK Hà Nội, 1997 14 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol A2 15 Encyclopedia of Chemical Technology Vol A1 16 F.J Brykowski - Ammonia and synthesis gas- Park Ridge, New Jersey, USA, 1981 17 Handbook of Petrochemicals and Processes 18 Hydrocacbon processing, 2003 19.Http://www.carlton.paschools.pa.sk.ca/chemical/mtom/contents/ chapter4/steamreform.htm 20 Applied Catalysis A: General 201(2000)p 71-80 21 http:// www.haldortopsoe.com/site.nsf/all 22 http:// www.bnl.gov/bnlweb/admindex.asp 23 http:// www.cheresources.com/premium_content.shtml 24 http:// www.ausetute.com.au/enthchan.html 25 http:// www.efma.org/Publications/BAT95/Bat01/section01.asp ... lạnh thiết bị lạnh Amoniac có nhiều ứng dụng thực tế đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 từ khí tự nhiên? ?? có ý nghĩa thực tế sâu sắc Mục đích đề tài sử dụng nguồn nguyên liệu khí tự nhiên. .. tải thiết bị khác thiết bị tổng hợp Chương IV Công nghệ sản xuất NH3 Trong công nghiệp, trình sản xuất NH3 gồm giai đoạn sau : Sản xuất khí tổng hợp chuyển hóa CO tinh chế khí Tổng hợp NH3 IV.1... chỉnh theo suất thiết kế VII.1 Chuyển hóa khí tự nhiên thành khí tổng hợp: Các số liệu ban đầu: - Trong 100 m3/h khí tự nhiên có 98 m3/h CH4 0,4 m3/h C2H6 1,6 m3/h N2 - Tỉ lệ nước: khí tự nhiên =