Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE

Thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Từ isobuten công suất 150.000 tấn năm Các số liệu bạn đầu: Metanol kỹ thuật (% trọng lượng): 99,5% Hàm lượng Methanol, %TL gt; 99.85 Hàm lượng Nước, %TL lt; 0.15 Isobuten (% trọng lượng) : Cấu tử % trọng lượng Isobutene 99.98 1Butene 0.005 2Butenes 0.01 Butanes 0.005 1,3Butadiene lt; 0.001 tertButanol lt; 0.0005 Nước lt; 0.003 Sulfur lt; 0.0001 Sản phẩm: MTBE 98 – 99 wt % Rượu (methanol, tertbutanol) 0.5 – 1.5 wt % Hydrocarbons (C 5 , C 6 hydrocarbons, diisobutenes) 0.1 – 1.0 wt % Nước 50 – 1500 ppm (khối lượng) 2 I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ, CÁC ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản suất phân xưởng

Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua em gặp nhiều khó khăn trình tìm tài liệu, trình thiết kế, trình tính toán mô phần mềm HYSYS Nhưng giúp đỡ nhiệt thầy giáo TS Nguyễn Anh Vũ, thầy cô môn công nghệ hữu - hóa dầu, bạn bè người thân Em hoàn thành đồ Qua em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Anh Vũ người tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án toàn thể thầy cô môn công nghệ hữu - hóa dầu Em chúc thầy cô luôn mạnh khỏe, hạnh phúc! Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh Viên Nguyễn Thành Nam SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Mở đầu Sự đời động xăng đánh dấu mốc lịch sử quan trọng ngành chế tạo động ngành hóa học Từ ngày đầu động thường có công xuất nhỏ, tỷ số nén thấp cháy kích nổ động chưa nghiên cứu rõ Ngày nay, phát triển khoa học kỹ thuật đòi hỏi động xăng có công xuất lớn động bắt buộc phải có tỷ số nén lớn Nhưng gặp trở ngại loại xăng có trị số octan thấp khả chống cháy kích nổ điều làm giảm công suất động máy móc mau bị hư hỏng Và nhà chế tạo sâu vào nghiên cứu phụ gia có trị số octan cao để đảm bảo an toàn, đạt công suất cần thiết cho động Xu hướng chung nhiều quốc gia giới thay phụ gia nước chì hợp chất chứa oxi có trị số octan cao không gây ô nhiễm môi trường Những hợp chất chứa oxi thường sử dụng rượu ete như: Metanol, Etanol, Metyl Tert Butyl Ete (MTBE), Etyl tert Butyl Ete (ETBE), Tert Amyl Metyl Ete(TAME), Trong hợp chất Metyl Tert Butyl Ete (MTBE) sử dụng phổ biến Đây hợp chất oxi có tính chất bật như: có trị số octan cao, độ bay thấp, bền oxi hóa có tính chất tương thích tốt với xăng, hạn chế gây ô nhiễm môi trường, gây cháy nổ, an toàn với phụ gia alcol sản xuất pha chế vào xăng Vì vậy, việc tính toán thiết kế mô tối ưu hóa lượng quy trình vận hành sản xuất MTBE cho xăng điều cần thiết quan trọng Đó lý mà chọn thực đồ án Nội dung gồm có phần sau: Mở đầu Phần1: Trình bày tổng quan nguyên liệu sản xuất sản phẩm MTBE Phần 2: Thiết kế dây chuyền, tính toán mô phỏng, khảo sát yếu tố ảnh hưởng thiết bị Phần 3: Xây dựng nhà máy - Tính toán kinh tế Phần 4: An toàn lao động bảo vệ môi trường Kêt luận SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Phần 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan nguyên liệu tổng hợp MTBE 1.1 Metanol 1.1.1 Tính chất vật lý Metanol gọi Metyl alcol carbinol, rượu đơn giản dãy đồng đẳng ancol Nó có công thức hóa học CH3OH khối lượng phân tử 32,042 Metanol coi nhiên liệu lý tưởng lĩnh vực lượng cháy hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường Metanol dùng làm nguyên liệu đầu cho trình sản xuất formandehit, clorometal, amin, metyl metacrylat, MTBE làm dung môi … Bảng 1: Một số tính chất vật lý quan trọng metanol [1] Tỷ trọng (101.3KPa), lỏng(g/cm3) Giá trị 0C 0,81 25 C 0,78664 50 C 0,7637 Áp suất tới hạn (MPa) 8,097 Nhiệt độ tới hạn( C ) 239,49 Tỷ trọng tới hạn 0,2715 Thể tích tới hạn 117,9 Hệ số nén tới hạn 0,224 Nhiệt độ nóng chảy ( C ) -97,68 Nhiệt độ sôi (101.3Kpa) ( C ) 64,7 Nhiệt hoá (101.3KPa) 1128kj/mol Nhiệt cháy ( lỏng, 25 C ) (cal/mol) -173,65 Độ dẫn điện (25 C ) (2-:-7)10-9Ω-1.cm-1 Điểm chớp cháy Cốc hở ( 0C ) Cốc kín( 0C ) 15,60C 12,20C Giới hạn nổ Nhiệt độ tự bắt cháy Entanpy tạo thành tiêu chuẩn (KJ/ mol) Ở 250C(101.3KPa), Ở 250C(101.3KPa), lỏng Entanpy tạo thành tự do(KJ/mol) Ở 250C(101.3KPa),hơi Ở 250C(101.3KPa),lỏng Nhiệt dung riêng(J/mol) SV: Nguyễn Thành Nam Page 5,5-:-44%V -200,94kj/mol -238,91kj/mol -162,24kj/mol -166,64kj/mol 44,06J.mol-1.K-1 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Ở 250C(101.3KPa),hơi Ở 250C(101.3KPa),lỏng Sức căng bề mặt k/c (250C), (mN/m) Mô men lưỡng cực Chỉ số khúc xạ n20D 81,08J.mol-1.K-1 22,10mN/m 5,7606.1090 C.m 1,32840 1.1.2 Tính chất hóa học Khả phản ứng hóa học metanol định nhóm chức Hydroxit (-OH) Các phản ứng xảy liên kết C – O O – H đặc trưng thay gốc –H gốc – OH * Phản ứng liên kết O – H +Tác dụng với muối kim loại kiềm tạo muối ancolat CH3OH + Na CH3ONa + ½ H2 +Phản ứng este hóa Metanol tác dụng với axit hữu vô để tạo thành este, phản ứng thuận nghịch xảy môi trường H2SO4 đặc HO CH3OH + HO SO2 CH3OH + CH3COOH CH3O CH3O SO2 + H 2O H3COOCH3 + H2O *Phản ứng liên kết C – O +Tác dụng với HX CH3OH + HCl CH3COOCH3 + H2O +Tác dụng với NH3 CH3OH + HCl CH3COOCH3 + H2O +Phản ứng đề hydro hóa Metanol không bị tách nước 1700C có mặt H2SO4 để tạo olefin đồng đẳng Ở 1400C H2SO4 đặc làm xúc tác xảy phân tách nước phân tử metanol tạo ete CH3OH + NH3 CH3NH2 + H2O +Phản ứng oxi hoá SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Metanol bị oxi hóa bở CuO dung dịch KMnO4 tạo thành Fomandehit CH3OH + CuO to HCHO + Cu + H2O Trong không khí metanl cháy tạo thành CO2 H2O đồng thời tỏa nhiệt CH3OH + 5/2O2 CO2 + 2H2O +Q +Phản ứng đề hydro hóa Khi cho metanol qua ống nung 200 – 3000C có mặt xúc tác Cu xảy phản ứng đehydro hóa tạo formandehit CH3OH Cu, 200 - 300oC HCHO + H2 1.1.3 Ứng dụng methanol Metanol làm nguyên liệu cho trình tổng hợp MTBE loại phụ gia phổ biến nhằm thay phụ gia chì cho xăng Metanol nguyên liệu đầu quan trọng cho công nghiệp hoá học Nó dùng để tổng hợp thuốc nhuộm,formadehit, axit axetic, hương liệu, dùng làm dung môi pha sơn Ngoài rametanol dung để sản xuất biodiesel, pin nhiên liệu… Hình 1: Ứng dụng metanol [2] SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 1.1.4 Nhu cầu sản lượng giới Giai đoạn 2008 đến 2023 Hình 2: Nhu cầu sản lượng metanol giới [3] 1.1.5 Các phương pháp sản xuất Hiện nay, Metanol sản xuất quy mô công nghiệp riêng, với công nghệ biến đổi khí tổng hợp dùng xúc tác Quá trình công nghệ phân làm loại: +Quá trình áp suất cao: 25MPa đến 30MPa +Quá trình áp suất trung bình: 10MPa đến 25MPa +Quá trình áp suất thấp : 5MPa đến 10MPa Hiện phổ biến sử dụng tình áp suất thấp trình có chi phí đầu tư chi phí sản xuất thấp Do nâng cao độ tin cậy vận hành thiết bị , dễ dàng lựa chọn quy mô sản xuất Quá trình sản xuất Metanol chia làm bước chính: Bước 1: Sản xuất khí tổng hợp Bước 2: Tổng hợp Metanol Bước 3: Xử lí Metanol thô để Metanol thương phẩm Metanol thương phẩm thường có độ tinh khiết cao, khoảng 99% khối lượng Đây điểm có lợi cho trình tổng hợp sau SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Hiện nguồn Metanol nguyên liệu cung cấp cho công nghiệp sản xuất MTBE không lớn lắm, bị giới hạn nhiều mặt, sản lượng chung không nhỏ Đây nhược điểm trình sản xuất MTBE 1.2 Isobutylen Isobutylen có công thức phân tử C4H8 Khối lượng phân tử M =56.1080 Công thức cấu tạo isobutylen CH3 C CH2 CH3 Isobutylen ( 2- metyl propene) 1.2.1 Tính chất vật lý Bảng 2: Các tính chất vật lí Isobutylen [1] Tính chất Đơn vị Giá trị Nhiệt độ nóng chảy(101,3 KPa) C -140 Nhiệt độ sôi C -6,9 Nhiệt độ tới hạn C 144,75 Áp suất tới hạn MPa 4,00 Tỉ trọng tới hạn g/cm 0,239 Tỉ trọng( lỏng ,25 C) g/cm 0,5879 Tỉ trọng( ,0 C) g/cm 2,582 Áp suất KPa 0C KPa 130,3 20 C KPa 257,0 40 C KPa 462,8 60 C KPa 774,3 80 C KPa 1219,0 100 C KPa 1824,7 Nhiệt hoá áp suất bão hoà J/g 366,9 250C J/g 394,2 Tại điểm sôi Nhiệt dung riêng đẳng áp 25oC J.kg-1.K-1 1589 Khí đktc -1 -1 J.kg K 2336 Lỏng 101,3 KPa Entanpy tạo thành rH0t KJ/mol -16,9 o Entanpy tự rG t ( 25 C ; 101,3 KJ/mol 58,11 KPa) o Nhiệt độ cháy ( DIN 51794) C 465 Giới hạn cháy không khí(ở %V 1,8- 8,8 SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 20o C; 101,3KPa) 1.2.2 Tính chất hoá học Isobutylen có đầy đủ tính chất hoá học olefin thông thường Ngoài isobutylen hoạt động mạnh so với buten đồng phân khác +Phản ứng hydrat hoá: Hydrat hoá isobutylen tert-butyl alcohol (TBA), trình phản ứng có CH3 thể thực pha pha lỏng, xúc tác cho phản ứng axit Tert-butyl alcohol H2SO4 nồng độ khoảng 45%( khối lượng).C Hoặc xúc tác nhựa trao đổi ion OH CH3 (TBA) sunfonat styren-divinyl benzen H2O + CH3 C CH3 H+ CH2 CH3 + H2O CH3 (MTBE) +Phản ứng ete hoá: Phản ứng isobutylen với metanol tạo thành Metyltert butyl ether (hay MTBE), trình phản ứng thực Ctrong pha lỏng, xúc tác cho phản ứng O – CH3 CH3 xúc tác loại nhựa trao đổi ion + CH3- C CH3 CH3OH CH3 xt CH2 CH3 +Tham gia phản ứng cộng hợp: CX CCl CH3 CH2Cl CH3 Nước,… Phản ứng cộng với halogen, HX, + HX Cl2 CH3 CH3 C CH2 CH3 CH3 C CH2 CH3 X : halogen +Phản ứng hydrofomyl hoá: SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Isobutylen tham gia phản ứng hydrofomyl hoá với có mặt xúc tác CH3 Rh, tạo 3-methylbutanol Co +Phản Poly isobutylen C CH3 ứng Polyme hoá oligomer hoá: CH3 CH3 C CH3 CH2 - CH2 C CH3 TH CH3 n C Phản ứng oligomeCH3 hoá: C CH CH3CH2 + CH3 CH3 CH2 CH3 C CH3 +Phản ứng với (CO + CO H2O) + (CH3)3CCOOH Axit pivalic H+ H2O + CH3 C CH2 CH3 +Phản ứng oxi hoá: Sự oxi hoá isobutylen không khí hỗn hợp xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp cho methacrolein ( tiếp tục oxi hoá tạo axit methacrylic), Methcrolein độ chọn lọc 70-80%, độ chuyển hoá đạt khoảng 80% + Oxit chuyển kim Loại tiếp O2 CH3 C CH2 CH3 +Phản ứng với fomandehit: Isobutylen phản ứng với formandehit, xúc tác axit, tạo sản phẩm isopren 1.2.3 Ứng dụng isobutylen Isobutylen có nhiều ứng dụng công nghiệp rong đời sống Isobutylen dùng làm nguyên liệu trình sản xuất phụ gia MTBE cho xăng, isobutylen dùng để sản xuất TBA, isobutylen dùng tổng hợp hoá học,… SV: Nguyễn Thành Nam Page Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 1.2.4 Các phương pháp tổng hợp Trong thực tế Isobutylen thu ( sản xuất ) từ nhiều đường khác như: (1) Isobutylen sản phẩm phụ trình sản xuất etylen thiết bị Cracking nước Hỗn hợp butylen sản xuất từ nhà máy ethylen có chứa hàm lượng isobutylen tương đối cao Tùy thuộc vào nguyên liệu, điều kiện vận hành, công nghệ sử dụng, yếu tố khác, isobutylen chiếm từ 35-50% thể tích, thường khoảng 44% Một lợi ích sản xuất MTBE từ nguồn gốc từ trình cracking nước hỗn hợp butylene dễ dàng để tách đồng phân butylen (2) Isobutylen sản phẩm phụ trình Cracking xúc tác tầng sôi(FCC) Isobutylen sản phẩm phụ cracking xúc tác (FCC) nhà máy lọc dầu Nồng độ isobutylen thấp nhiều so với dòng butylen từ trình Cracking nước Hình 3: Thành phần nguồn nguyên liệu [5] (3) Isobutylen sản xuất từ TBA đồng sản phẩm trình sản xuất propylen oxit(P.O) (4) Isobutylen sản phẩm trình dehydro hoá xúc tác isobutan 1.3 Isobutan n-butan 1.3.1.Tính chất vật lý Công thức phân tử chung cho iso butan n-butan C4H10 Công thức cấu tạo n-butan : CH3 – CH2 – CH2 - CH3 Công thức cấu tạo isobutan : CH3 – CH – CH3 CH3 SV: Nguyễn Thành Nam Page 10 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE × × - Nhà chứa máy bơm, máy nén 12 4,8 không tường, máy tôn cột thép chữ I cán 300 Giả sử xây dựng toàn phân xưởng cần : - Một trăm năm mươi thép, thép I cán thép I ghép, thép L, thép với giá 12 triệu đồng/tấn - 80 vật liệu khác: bê tông, gạch, bi tum, xi măng, cát với giá trung bình 1,5 triệu VNĐ/tấn Vậy chi phí mua vật liệu xây dựng là: × × 150 12 + 50 1,5 = 1875 triệu VNĐ +Vốn đầu tư thiết bị: Với dây chuyền sản xuất đại hãng UOP Việt Nam chưa đủ trình độ thiết bị tối tân để sản xuất cung cấp toàn thiết bị phân xưởng yêu cầu, số thiết bị phức tạp quan trọng thiết bị isome hóa, dehydro hoá, ete hoá, tháp tái sinh xúc tác phải mua từ nước ngoài, số lại mua nước mua thép CT3 thu gia công Giả thiết chi phí mua loại thiết bị nước 1500 triệu đồng Còn khối lượng thép CT3 cần mua để chế tạo thiết bị lại, đường ống 100 với giá thị trường 12 triệu VNĐ/tấn Giả sử tiền 100 thép CT gia công thành sản phẩm 30% số tiền mua thép : Vậy số tiền đầu tư cho thiết bị là: × 1500 + 100 12 = 2700 triệu đồng +Chi phí xây dựng lắp đặt: Giả sử chi phí cho xây dựng phân xưởng lắp đặt thiết bị 800 triệu VNĐ +Thuế đất: Giá thuế đất nông nghiệp triệu/ha năm Giả sử phân xưởng hoạt động 20 năm chi phí cho thuế đât la × × 4,2 20 = 504 triệu VNĐ +Chi phí cho trình chạy thử hướng dẫn sử dụng thiết bị: Giả sử hướng dẫn cho phân xưởng sản xuất hoạt động ngày khoảng 800 triệu VNĐ Vậy tổng chi phí cố định là: 800 + 504 + 700 +2700 + 42600+ 1875 = 49179 triệu VNĐ 1.2.3 Chi phí đầu tư khai thác bao gồm +Chi phí mua nguyên vật liệu SV: Nguyễn Thành Nam Page 82 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE +Chi phí cho điện nước +Chi phí cho phận quản lí doanh nghiệp +Trả lương cho công nhân +Chi phí bảo dưỡng +Chi phí cho vấn đề cố ngừng hoạt động +Chi phí nguyên vật liệu Nguyên liệu cho trình sản xuất MTBE là: n-butan 9,98 8000 = 79840 tấn/năm Metanol kỹ thuật 5,09 8000 = 40720 tấn/năm Tổng nguyên liệu cho trình là: 79840 + 40720 = 120560 tấn/năm Giả sử mức giá chung cho hai loại triệu VNĐ/tấn chi phí mua nguyên vật liệu là: 120560 = 241120 triệu VNĐ/tấn Tính cho đơn vị sản phẩm là: 241120 = 2,411 100000 triệu VNĐ/MTBE +Chi phí cho điện nước -Nước : Giả sử phân xưởng sử dụng nước 35 m nước, giá nước công nghiệp 2500 Đ/m3 Vậy chi phí cho sử dụng nước : 35 2500.8000 =700 triệu VNĐ -Điện : Giả sử toàn phân xưởng dùng 2400kw, sinh hoạt dùng 3kw Vậy số điện sử dụng năm là: × (2400 + 3) 8000 =19224000 kw Giá điện công nghiệp 1200Đ/kw Vậy chi phí sử dụng điện là: 19031760 1200 =230688 triệu đồng/năm Tính cho đơn vị sản phẩm là: 230688 : 100000 = 2,3 triệu VNĐ/tấn MTBE Tổng chi phí nước điện: 700+230688 = 231388 triệu VNĐ +Tổng chi phí cho công nhân -Trả lương mức bình quân triệu VNĐ/người : tháng Tổng chi phí trả lương cho công nhân năm: × × 30 12 = 1800 Triệu VNĐ/năm Hay 0,018 triệu VNĐ/1 MTBE -Trích 19% theo lương để trả bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế SV: Nguyễn Thành Nam Page 83 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 1800.0,19 = 342 triệu VNĐ/năm Hay 0,00342 triệu VNĐ/1 MTBE -Trả phụ cấp độc hại 10% lương +10% cho ca 1800.0,2 = 360 triệu VNĐ/năm Hay = 0,0036 triệu VNĐ/ 1tấn MTBE Vậy tổng chi phí khai thác bao gồm 4,75 triệu VNĐ/ sản phẩm MTBE 1.2.4 Vốn đầu tư lưu động (Doanh thu/ số vòng quay) + Lấy số vòng quay + Đơn giá bán thị trường 7,5 triệu vnđ/tấn sản phẩm Doanh thu =100000.7,5 = 750000 triệu VNĐ/năm Vốn đầu tư lưu động = 750000 = 187500 triệu VNĐ/năm 1.2.5 Tính khấu hao phân xưởng Để đơn giản, ta xem xét khấu hao tài sản bao gồm + Khấu hao thiết bị 10%: 2700 0,1 = 270 triệu VNĐ/năm + Khấu hao phân xưởng 15%: 1875 0,15 = 281,25 triệu VNĐ/ năm Tổng khấu hao tài sản cố định là: 551,25 triệu VNĐ/ Gọi khấu hao khác chiếm 20% khấu hao tài sản cố định: 551,25.0,2 = 110,25 triệu VNĐ/năm Tổng khấu hao phân xưởng: 551,25+110,25 = 661,5 triệu VNĐ/năm Hay = 6,61.10-3 VNĐ/tấn sản phẩm 1.2.6 Tổng chi phí sản xuất chung Chi phí nguyên liệu trực tiếp + chi phí nhân công + chí chung phân xưởng, thể bảng sau: Bảng 17: Chi phí sản xuất chung Tính đơn vị sản Tính cho năm Tên nguyên liệu chủ yếu phẩm (triệu đồng) (triệu đồng) - Chi phí nguyên liệu trực tiếp + Nguyên liệu chung 2,411 241100 + Điện + Nước 2.313 231300 SV: Nguyễn Thành Nam Page 84 Đồ án tốt nghiệp - Chí phí nhân công + Lương + Trích 19% + 10% độc hại 10% ca - Chi phí chung phân xưởng + Khấu hao tài sản cố định + Chi phí khác Chi phí sản xuất chung Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 0,018 0,00342 0,0036 1800 342 360 5,51.10-3 1,1.10-3 551 110 4,7856 478560 1.2.7 Chi phí quản lý doanh nghiệp Giả sử chi phí quản lý doanh nghiệp chiếm 20% chi phí sản xuất chung 0,02 4,7856 = 0,957 triệu VND/tấn sản phẩm Tổng giá thành tổng chi phí sản xuất chung cộng với chi phí tiêu thụ cộng với chi phí quản lý doanh nghiệp (tổng giá thành xem bảng IV.2) Bảng 18: Tổng giá thành Cả năm Một đơn vị sản phẩm STT Chi phí (triệu VNĐ) (triệu VND) Chi phí sản xuất chung 4785600 4,7856 Chi phí quản lý doanh 9570 0,957 nghiệp Tổng giá thành 574260 5,7426 1.2.8 Giá thành lợi nhận *Doanh thu: Giá bán 7,5 Triệu VNĐ/tấn sản phẩm Doanh thu = 7,5 100000 =750000 triệu VNĐ *Lợi nhuận: Thuế VAT (%) Thuế VAT đầu = 10% doanh thu + 10% điện = 0,1 750000 + 0,1.231300 = 98130 triệu VNĐ Thuế VAT đầu vào = 10% đầu tư nguyên liệu = 0,1.241100 = 24110 triệu VNĐ Thuế VAT = Thuế VAT đầu - Thuế VAT đầu vào = 98130-24110 = 74020triệu VNĐ Lợi nhuận = Doanh thu - Giá toàn - thuế VAT = 750000 - 574260 - 27413,875 - 74020 = 101720 Triệu VNĐ SV: Nguyễn Thành Nam Page 85 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Xác định thời gian hồi vốn: τ= v 574260 = = 5,6 LN + KH 101720 + 661,5 năm Trong đó: V : Vốn đầu tư ban đầu (triệu đồng) LN : Lợi nhuận hàng năm(triệu đồng) KH : Tổng khấu hao phân xưởng(triệu đồng) Kết luận: Phân xưởng sản xuất MTBE với suất 100.000 /năm Theo phát triển khoa học kỷ thuật nhu cầu môi trường nước giới MTBE cần thiết với giá bán 7,5 triệu VNĐ với chi phí cao thời gian thu hồi vốn 5,6 năm Phần 4: An toàn lao động bảo vệ môi trường 1.1 Khái quát chung Trong trình sản xuất nhà máy hoá chất nói chung nhà máy sản xuất phụ gia MTBE nói riêng vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trường quan trọng Ta biết sản phẩm chế biến từ dầu mỏ dầu mỏ khai thác chất dễ gây cháy nổ trình sử dụng bảo quản Không chúng cháy bị dò thoát môi trường gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người gây ô nhiễm môi trường , đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nước môi trường không khí Chính lý mà vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trường trọng phân xưởng hoá chất nói chung nhà máy lọc hoá dầu phân xưởng sản xuất phụ gia MTBE nói riêng Chi phí dành cho công tác chiếm đến 40% chi phí vận hành nhà máy Một vấn đề cần đươc quan tâm : an toàn cháy, nổ Tất nhiên có nguyên nhân gây tai nạn khác Có thể phân chia nguyên nhân gây tai nạn thành ba nhóm : *Nguyên nhân kỹ thuật: Nguyên nhân phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc , thiết bị đường ống, nơi làm việc …bao gồm : +Sự hư hỏng máy móc dụng cụ , phụ tùng +Sự hư hỏng đường ống +Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh SV: Nguyễn Thành Nam Page 86 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE +Không đảm bảo khoảng cách an toàn máy móc +Thiếu rào chắn,ngăn che *Nguyên nhân tổ chức: Nguyên nhân phụ thuộc vào việc tổ chức giao nhận công việc không quy định bao gồm : +Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật +Tổ chức lao động, chỗ làm việc không yêu cầu +Giám sát kỹ thuật không đầy đủ +Phạm vi chế độ làm việc + Sử dụng lao động không ngành nghề , chuyên môn +Người lao động chưa nắm vững điều lệ, quy tắc an toàn lao động *Nguyên nhân vệ sinh: +Môi trường không khí bị ô nhiễm +Điều kiện hậu không thích nghi +Công tác chiếu sáng thông gió không tốt +Tiếng ồn chấn động mạnh +Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân 1.2 Những yêu cầu phòng chống cháy nổ Như biết nguyên liệu sản phẩm trình tổng hợp MTBE dễ gây cháy nổ Vì vấn đề quan tâm phòng chống cháy nổ Dưới yêu cầu cháy nổ Để phòng chống cháy phải thực biện pháp sau : +Ngăn ngừa khả tạo môi trường cháy +Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy môi trường cháy +Duy trì nhiệt độ môi trường thấp nhiệt độ cho phép lớn cháy +Duy trì áp suất môi trường thấp áp suất cho phép lớn cháy 1.2.1 Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy môi trường cháy phải tuân theo quy tắc về: SV: Nguyễn Thành Nam Page 87 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE +Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí , dạng lơ lửng không khí Nói cách khác phải tiến hành trình giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocacbon với không khí ôxy +Nồng độ cần thiết chất giảm độ nhạy chất cháy dạng khí, lỏng +Tính dễ cháy chất, vật liệu, thiết bị kết cấu 1.2.2 Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy +Tuân theo quy định sử dụng , vận hành bảo quản máy móc , thiết bị vật liệu sản phẩm khác nguồn cháy môi trường cháy +Sử dụng thiết bị phù hợp với loại gian phòng sử dụng thiết bị bên phù hợp với nhóm hạng hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ +Áp quy trình công nghệ sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện +Có biện pháp chống sét , nối đất cho nhà xưởng, thiết bị +Quy định nhiệt độ đun nóng cho phép lớn bề mặt thiết bị , sản phẩm , vật liệu tiếp xúc với môi trường cháy +Sử dụng thiết bị không phát tia lửa điện làm việc với chất dễ cháy nổ +Loại trừ điều kiện dẫn đến tự cháy nhiệt độ,do tác dụng hoá học vi sinh vật vật liệu kết cấu sở sản xuất 1.2.3 Khi thiết kế tổng mặt xí nghiệp Sự an toàn xí nghiệp phụ thuộc nhiều vào khu đất bố trí xây dựng Khu đất phải tương đối phẳng, có độ rốc đủ để tiêu thoát nước, thấm nước, có mực nước ngầm thấp chiều sâu tầng hầm Khi quy hoạch phải nghiên cứu biện pháp tránh chất độc hại thải ra, tránh tàn lửa xăng dầu chất phụ gia chúng rễ cháy nổ Trong nhà máy chế biến phải có đầy đủ trang thiết bị phòng chống cháy, nổ bao gồm : Chăn cứu hoả, bình bọt, xe cứu hoả, máy cứu hoả, cát, hệ thống nước đủ để cứu hoả lúc với thời gian dài đủ để dập tắt hẳn đám cháy Tất trang thiết bị phải bố trí cách hợp lý để cố xảy với trang thiết bị phải thao tác kịp thời Đường nhà máy phải đảm bảo cho xe cứu hảo lại thuận tiện, thiết bị chữa cháy phải đặt nơi dễ thấy, dễ lấy phải kiểm tra thường xuyên Thiết bị nhà máy phải kín, không rò rỉ, bể chứa nguyên liệu phải nối đất dây tiếp điện đề phòng xăng dầu bơm chuyển tích điện SV: Nguyễn Thành Nam Page 88 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE phóng điện, sét đánh gây cháy nổ, xung quanh khu bể chứa phải xây tường ngăn cách với khu vực khác Bố trí kết cấu, màu sắc, phận, dụng cụ đo để đảm bảo dễ thao tác không nhầm lẫn vận hành Bố trí đặt nguồn điện, trang thiết bị điện, loại cầu dao ngắt điện phù hợp với môi trường, đảm bảo an toàn xây dựng khu phân xưởng dễ cháy nổ vị trí cách ly với khu vực khác, sử dụng vật liệu xây dựng bền, chịu nhiệt, nhẹ, bố trí nhiều cửa vào, đảm bảo quy chế an toàn 1.2.4 Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy công nghiệp Do đặc thù ngành công nghiệp chế biến phụ gia cho dầu mỏ nghành chế biến dầu má : sản phẩm trình chất dễ cháy nổ Chính vấn đề phòng chống cháy nổ đặt lên hàng đầu Khi nói đến an toàn nhà máy nói chung phân xưởng nói riêng Nó bao gồm an toàn với trang thiết bị kỹ thuật trình sản xuất, an toàn với điều kiện làm việc công nhân, an toàn môi trường An toàn với thiết bị nhiệt ( Nồi hơi, thiết bị trao đổi nhiệt, sử dụng nhiệt) Để đun nóng nguyên liệu dễ cháy nổ dầu mỏ dễ sinh cháy cục có cặn đồng vào thành người ta không dùng phương pháp đun lửa mà dùng “áo bọc” chứa chất mang nhiệt bền( difenil, difenil oxit) Các vật liệu dùng làm nồi nồi phải làm thép đúc( ống không hàn), loại áp suất cao dùng thép chất lượng cao chứa Si,Mo Cr Gang đúc dùng cho thiết bị đun nóng không 300 oC áp suất nhỏ, đường kính không lớn, dùng gang có thêm Mo để đun nóng 350oC Nồi cần phải có van an toàn, áp kế, ống thông, van đóng van xả nước chiều, van đóng van xả hơi, van an toàn Đặc biệt van an toàn nồi phải có hai van, tác dụng độc lập hẳn với Nồi phải đặt móng riêng, không liên hệ với tường nhà, đặt gian nhà tầng, có tường có mái không cháy Trước sử dụng nồi phải kiểm tra kỹ thuật để xác định tình trạng nồi Trong thời gian sử dụng năm phải xem xét bên lần, thuỷ lực năm lần 1.2.5 An toàn máy nén, đường ống dẫn bể chứa khí Khi nén khí áp suất, nhiệt độ tăng cao có trình hoá học xảy cháy nổ gây tai nạn Để hệ thống máy nén làm việc an toàn cần làm lạnh liên tục, máy nén áp suất thấp suất thấp làm lạnh không khí Do tượng giảm nhiệt độ cháy bùng MTBE SV: Nguyễn Thành Nam Page 89 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE nguyên liệu tổng hợp MTBE liên quan tới tăng áp suất nên nhiệt độ máy nén không 60oC máy nén xy lanh không 140 oC máy nén nhiều xi lanh Với máy nén 4-6 cấp cần nén cao phải có máy làm lạnh trung gian đặt cấp nén Đường ống dẫn dùng vận chuyển chất lỏng nguy hiểm, chịu áp suất cần phải đảm bảo yêu cầu chịu áp suất, đường ống chế tạo từ ống kéo liền không hàn, nối mặt bích tiến hành trường hợp cần thiết để lắp giáp sửa chữa Ống dẫn sản phẩm đun nóng cần phải đặt cách xa đường ống dẫn khí hoá lỏng khoảng 0,5 m phải bảo ôn Đề phòng hỏng hóc thiết bị dùng van chỉnh lưu, để giảm áp suất lớn hơi, khí khí không nén Sau van chỉnh lưu ta đặt van an toàn để điều chỉnh áp suất sau van chỉnh lưu điều chỉnh Tất đường ống lắp ráp phải ý đến tượng biến dạng nứt ứng suất nhiệt thay đổi nhiệt độ + Không đặt ống nhà mặt đất + Đường ống cần sơn màu khác để dễ phân biệt 1.3 An toàn cháy nổ nhà máy nói chung phân xưởng MTBE nói riêng Tất chất lỏng cháy có khả bốc cháy xảy pha Trên bề mặt chất lỏng, nhiệt độ có nó, lượng phụ thuộc vào thành phần chất lỏng nhiệt độ Để đảm bảo tránh cháy nổ tiến hành trình kỹ thuật cần có biện pháp sau: + Thay khâu sản xuất nguy hiểm khâu nguy hiểm + Cơ khí hoá tự động hoá liên tục trình sản xuất + Thiết bị đảm bảo kín, hạn chế hơi, khí cháy bay khu vực sản xuất + Dùng chất phụ gia trơ, chất ức chế, chất chống cháy nổ để giảm tính cháy nổ hỗn hợp + Loại trừ khả phát sinh mồi lửa nơi có liên quan đến chất cháy nổ + Tránh khả tạo nồng độ nguy hiểm chất chống cháy nổ + Trước ngừng sửa chữa cho thiết bị hoạt động trở lại phải thổi khí trơ, nước vào thiết bị SV: Nguyễn Thành Nam Page 90 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 1.3.1 An toàn điện An toàn điện vấn đề quan trọng công tác an toàn Phải tuân theo nguyên tắc kỹ thuật tránh gây tai nạn điện + Dây điện phải cải tiến vỏ cao su lồng vào ống kim loại để tránh bị dập + Cầu dao lắp đặt cho dễ điều khiển không thấp phải để nơi khô an toàn người điều khiển 1.3.2 An toàn lao động phòng chống độc hại với công nhân, môi trường Công nhân làm việc nhà máy phải học tập thao tác phòng cháy chữa cháy, nắm kiến thức độc hại bảo vệ môi trường Trong công việc đòi hỏi công nhân phải có tay nghề để tránh tượng xảy rơi vãi, gây cố dẫn đến cháy nổ thiệt hại đến tính mạng tài sản Trong nhà máy người công nhân phải nghiêm chỉnh chấp hành qui tắc, nội quy nhà máy : nhà máy cấm hình thức dùng lửa, cấm va trạm gây tia lửa điện Khi sửa chữa không dùng điện 220 V mà dùng điện 120 V thắp sáng Cấm dùng búa sắt, giầy có đinh lại làm việc khu vực sản xuất Trong công tác bảo quản bể chứa đòi hỏi phải đuổi hết xăng dầu khỏi bể vào Công nhân làm việc trực tiếp phải trang bị dụng cụ bảo hộ lao động : ủng, mũ áo, găng tay… nhà máy chế biến dầu phải tự động hoá để đảm bảo an toàn phòng chống cháy , tránh độc hại cho người Trong nhà máy bơm xăng dầu , sản phẩm dầu mỏ phụ gia cho nhiên liệu ohụ gia MTBE nên trang bị thiết bị phòng cháy tự động Xăng dầu phụ gia MTBE hợp chất bay nên cần phải cần sử lý xăng dầu nhằm đảm bảo sức khoẻ cho người lao động Người lao động cần phải khám sức khoẻ định kỳ phải có chế độ bồi dưỡng độc hại thích hợp với công việc Nguồn nước thải nhà máy phải xử lý hợp chất có hại hệ thống sử lý nước thải thải tránh ô nhiễm môi trường nguồn nước dân cư lân cận Các thiết bị phản ứng hệ thống bể chứa nguyên liệu , bể chứa sản phẩm từ dầu mỏ phụ gia cho công nghiệp hoá dầu cần phải đảm bảo độ kín , nhằm tránh tường rò rỉ môi trường gây ô nhiễm môi trường Khí thải từ phân xưởng phải xử lí đến đạt yêu cầu mức độc hại cho phép thải môi trường SV: Nguyễn Thành Nam Page 91 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Kết luận Trong trình hoàn thành đồ án thân em gặp không khó khăn từ công việc ban đầu tìm tài liệu hay đọc hiểu tài liệu vấn đề khác việc sử dụng phần mềm Aspen Hysys để mô trình Dưới kết em nhận trình làm đồ án Đã hoàn thành thiết kế mô tối ưu hóa lượng trình vận hành sản xuất MTBE Kết thu + Độ chuyển hóa trình isome hóa, dehydro hóa, tổng hợp MTBE 94%, 89,91%, 99% + Sản phẩm MTBE thu có độ tinh khiết 99,7% + Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến độ chuyển hóa thiết bị quy trình để tối ưu hóa cho hiệu kinh tế đạt cao Đối với tháp chưng, sử dụng shortcut colume để tính toán số đĩa, số hồi lưu tháp để chưng thu sản phẩm tinh khiết theo yêu cầu thành phẩm.Với phát triển nghành lọc hóa dầu công nghệ hứa hẹn xây dựng Việt Nam Do thời gian kiến thức nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót định, Vì vậy, mong thầy cô, bạn đóng góp ý kiến bổ sung, sửa chữa cho đồ án hoàn chỉnh SV: Nguyễn Thành Nam Page 92 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Tài liệu tham khảo Wiley-VCH-Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry-Wiley-VCH (2011)[ trang 11713-11737] Data from Methanol Market Services Asia, 2014 Data (estimated) for 2013 HIS Global Methanol Report 2014 HIS PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2002[ trang 206-222] Modeling and simulation of a reactive distillation unit for production of MTBE Submitted by Eng Fahad Al-Harthi Hydrocarbon Processing’s 2008 Refinery Processes Handbook Wiley-VCH-Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry-Wiley-VCH (2011)[ trang 11800-11816] Amberlyst-15 in organic synthesis Rammohan Pal,* Taradas Sarkar and Shampa Khasnobis Department of Chemistry, Acharya Jagadish Chandra Bose College, 1/1B, A J C Bose Road, Kolkata 700 020, India [MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline Oxygenates Chemical Industries 2004 trang 112 10 ([MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline Oxygenates Chemical Industries 2004 trang 90) 11 Hydrocarbon Processing’s Petrochemical Processes 2010 trang 115 SV: Nguyễn Thành Nam Page 93 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE 12 Hydrocarbon Processing’s 2008 Refinery Processes Handbook trang 142 13 [MTBE]Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline Oxygenates Chemical Industries 2004 trang 206 14.GS.TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội 2006 trang 251 15 Handbook of petroleum refining processes mcgraw-hill-2008 trang 267-274 16 Chem Systems' Perp - Methyl tertyary - Butyl Ether trang 19 17.ITC READER SATISFACTION SURVEY Methyl Tertiary-Butyl Ether (MTBE): Conditions Affecting the Domestic Industry 18 Handbook of petroleum refining processes mcgraw-hill-2008 trang 437 19 Rate Parameter Distributions for Isobutane Dehydrogenationand Isobutene Dimerization and Desorption over HZSM-5Trevor C Brown , David J Miron , Abdullah K Alanazi and Cam Le Minh 20 Chemical engineering journal 90 ( 2002) 21.Tập thể tác giả.Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất, tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – 1999 22 Tập thể tác giả.Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất, tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – 1999 23.A.3.Doroginsky,A.V.Luiter, E.G.Valnova, xernokislotnoic alkylurobonhiliso parafinov olefinami, Nhà xuất “Khimiaa”, Moskva, 1970, trang 211 24 Khuất Minh Tú, Bài giản an toàn lao động lao động vệ sinh môi trường SV: Nguyễn Thành Nam Page 94 Đồ án tốt nghiệp Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Phụ lục SV: Nguyễn Thành Nam Page 95 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Thành Nam Mô thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE Page 96