Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất formalin

Formaldehyde xuaát hieän trong töï nhieân vaø ñöôïc hình thaønh töø caùc hôïp chaát höõu cô nhôø quaù trình quang hoùa trong khí quyeån, töø khi coù söï soáng treân traùi ñaát. Formaldehyde laø moät trong nhöõng hôïp chaát andehyde quan troïng ñöôïc cung caáp treân thò tröôøng, hieän nay coù khoaûng 50 ngaønh coâng nghieäp söû duïng Formaldehyde vaø moãi naêm coù khoaûng 9 tyû hôïp chaát ôû daïng dung dòch nöôùc 37  50%, goïi laø Formalin ñaõ ñöôïc cung caáp. Ñaây laø moät trong nhöõng baùn thaønh phaåm quan troïng cho ngaønh toång hôïp höõu cô vaø nhieàu ngaønh khaùc, chaúng haïn: ngaønh y teá (duøng ñeå öôùp xaùc, taåy muøi), ngaønh thöïc phaåm (ñeå traùnh oâi thiu), thuoäc da (trong coâng ngheä thuoäc da giaøy), … Formaldehyde cuõng ñöôïc taïo thaønh töø caùc hôïp chaát höõu cô trong quaù trình chaùy khoâng hoaøn toaøn, do ñoù ta coù theå thaáy söï coù maët cuûa noù trong khí chaùy cuûa ñoäng cô xe, nhieät nhaø maùy, khí ñoát vaø ngay caû trong khoùi thuoác laù. Formaldehyde ñöôïc toång hôïp laàn ñaàu tieân vaøo nhöõng naêm 1859, khi ñoù Butlerov thöïc hieän thuyû phaân metylen axetat vaø chæ ra muøi ñaëc tröng cuûa dung dòch. Ñeán naêm 1867, Hofmann ñaõ toång hôïp ñöôïc Formaldehyde baèng caùch chuaån bò hoãn hôïp hôi Metanol – Khoâng khí ñi qua lôùp xuùc taùc Platin (Pt) ôû daïng sôïi xoaén ñaõ ñöôïc ñun noùng. Sau ñoù Kekule ñaõ ñieàu cheá Formaldehyde tinh khieát vaøo naêm 1882.

Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc PHẦN MỞ ĐẦU Formaldehyde xuất tự nhiên hình thành từ hợp chất hữu nhờ trình quang hóa khí quyển, từ có sống trái đất Formaldehyde hợp chất andehyde quan trọng cung cấp thò trường, có khoảng 50 ngành công nghiệp sử dụng Formaldehyde năm có khoảng tỷ hợp chất dạng dung dòch nước 37 ÷ 50%, gọi Formalin cung cấp Đây bán thành phẩm quan trọng cho ngành tổng hợp hữu nhiều ngành khác, chẳng hạn: ngành y tế (dùng để ướp xác, tẩy mùi), ngành thực phẩm (để tránh ôi thiu), thuộc da (trong công nghệ thuộc da giày), … Formaldehyde tạo thành từ hợp chất hữu trình cháy không hoàn toàn, ta thấy có mặt khí cháy động xe, nhiệt nhà máy, khí đốt khói thuốc Formaldehyde tổng hợp lần vào năm 1859, Butlerov thực thuỷ phân metylen axetat mùi đặc trưng dung dòch Đến năm 1867, Hofmann tổng hợp Formaldehyde cách chuẩn bò hỗn hợp Metanol – Không khí qua lớp xúc tác Platin (Pt) dạng sợi xoắn đun nóng Sau Kekule điều chế Formaldehyde tinh khiết vào năm 1882 Quá trình sản xuất mang tính công nghiệp Formaldehyde trở nên phổ biến vào năm 1882, Tollens khám phá phương pháp điều chỉnh tỷ lệ lượng Metanol – Không khí ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Năm 1886 Loew thay xúc tác dạng sợi xoắn Pt xúc tác lưới GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc đồng (Cu) có hiệu Một nhà máy Đức – Mercklin und Losekann bắt đầu vào sản xuất bán Formaldehyde thò trường vào năm 1889 Một nhà máy khác Đức – Hugo Bank lần tìm cách sử dụng xúc tác bạc vào năm 1910 Công nghiệp tiếp tục phát triển từ 1900 ÷ 1905, suất, loại thiết bò, nhu cầu sử dụng Formaldehyde ngày tăng lên Năm 1905 Badische Anilin Soda Fabrik bắt đầu sản xuất Formaldehyde qua trình liên tục, sử dụng xúc tác bạc tinh thể, sản lượng Formaldehyde đạt 30 kg/ngày dạng dung dòch nước 30% trọng lượng Metanol cần thiết cho trình sản xuất Formaldehyde thu hồi từ ngành công nghiệp gỗ cacbon hóa Sự phát triển trình tổng hợp Metanol áp suất cao Bachische Anilin Soda Fabrik cho phép sản xuất Formaldehyde phạm vi công nghiệp với quy mô rộng lớn vào năm 1925 Các phương pháp sản xuất Formaldehyde phụ thuộc vào xúc tác trình oxy hóa Metanol Khoảng nửa Metanol sản xuất ứng dụng để sản xuất nhựa Ure – Formaldehyde, nhựa Phenol – Formaldehyde Mặt khác, khoảng 25% sử dụng để tạo polyme cao phân tử khác nhựa khác như: nhựa polyaxetal, pentaerithritol C(CH 2OH)4, urotropin, butandiol sản phẩm khác Hằng năm, nước ta phải nhập Formalin để sản xuất vật liệu polyme, vật liệu cách điện, cách nhiệt, chất mạ kim loại, chất phụ trợ cho công nghiệp dệt, chất sát trùng chăn nuôi, Do nhu cầu thiết yếu Formalin nên cần có kế hoạch sản xuất Formalin đáp ứng nhu cầu nước nước nhằm giảm đến mức tối thiểu chi phí nhập Formalin từ nước Vì GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc ta cần phải nghiên cứu kỹ trình sản xuất Formalin cụ thể qua phần sau:  GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT FORMALIN I TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU Oxy [3 – 329,339] Là nguyên tố thuộc chu kỳ nhóm VIA bảng tuần hoàn, khối lượng nguyên tử 15,9994 Trong tự nhiên, oxy tồn dạng đơn chất hợp chất hỗn hợp đồng vò bền 16 17 18 8O (chiếm 99,76%), 8O (chiếm 0,04%) 8O (chiếm 14 15 19 0,2%) Một số đồng vò nhân tạo O, O, O có tính phóng xạ, chu kỳ bán rã ngắn Đơn chất quan trọng bền oxy gồm phân tử nguyên tử Oxy 1.1 Tính chất vật lý Ở điều kiện thường oxy chất khí, không màu, không mùi, không vò, hóa lỏng – 183 0C, hóa rắn – 2190C Một lít khí oxy điều kiện chuẩn nặng 1,429g Ở 200C atm, lít nước hòa tan khoảng 30 cm3 oxy Ở trạng thái lỏng rắn, oxy có màu xanh nhạt Oxy khí, lỏng, rắn có tính thuận từ chúng chứa phân tử O với electron độc thân Bậc liên kết nguyên tử O lượng liên kết 494 kJ/mol Sau số đại lượng vật lý quan trọng oxy: Khối lượng nguyên tử 15,9994 Khối lượng phân tử 31,9988 Thể tích riêng (ở 1,1 C; 101,3kPa) 0,754 m3/kg Nhiệt độ sôi (ở 101,3kPa) - 182,960C Nhiệt độ nóng chảy - 218,780C GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Nhiệt độ tới hạn - 118,57 0C Áp suất tới hạn 5043 kPa Ẩn nhiệt bay (ở - 182,960C) 213 kJ/kg Ẩn nhiệt nóng chảy (ở - 218,780C) 13,86 kJ/kg Độ nhớt khí (ở 250C, 101kPa) 20,8.103 Pas Độ nhớt lỏng (ở 250C, 101kPa) 156.10- Pas 1.2 Tính chất hóa học Oxy phi kim hoạt động, độ âm điện lớn (3,5) flo, trừ hợp chất với flo, hợp chất khác oxy thể số oxy hóa – Phân tử oxy bền nhiệt độ thường, bắt đầu phân huỷ 14000C theo phương trình: O2(k) 2O (k) Ở 3500 K áp suất thường, khoảng 25% phân tử bò phân hủy hình thành lượng nhỏ phân tử ozon (O3) Oxy hoạt động, nhiệt độ cao Phản ứng với oxy thường tỏa nhiều nhiệt phát sáng, tượng gọi cháy Sự cháy oxy mãnh liệt nhiều tạo nhiệt độ cao nhiều so với cháy không khí Oxy phản ứng trực tiếp với đa số hợp chất hầu hết đơn chất (trừ khí hiếm), số kim loại halogen thể qua phản ứng sau: a) Tác dụng với kim loại: Oxy tác dụng hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) tạo thành oxyt: 4Na + O2 = 2Na2O 2Ca + O2 = 2CaO 4Al + 3O2 = 2Al2O3 b) Tác dụng với phi kim: GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Oxy tác dụng với phôtpho (P) 60 0C, với hydro (H2) 3000C, với lưu huỳnh (S) 2500C, với cacbon 700 ÷ 8000C, với nitơ (N2) 20000C tạo nên oxyt: 4P + 5O2 = 2P2O5 2H2 + O2 = 2H2O S + O2 = SO2 C + O2 = CO2 N2 + O2 = 2NO c) Tác dụng với hợp chất: Một số hợp chất cháy oxy H 2S, FeS2, C2H5OH, CH4, … theo phản ứng sau: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O C2H5OH + 3O2 4FeS2 CH4 + O2 + 2O2 = 2CO2 + 3H2O = 2Fe2SO3 + 6SO2 = CO2 + 2H2O Các phản ứng phản ứng oxy hóa – khử, oxy chất oxy hóa I.3 Một số ứng dụng oxy: Oxy đóng vai trò quan trọng thiên nhiên, trình sống quan trọng thở thực nhờ tham gia oxy Nhờ có oxy mà thối rữa mục nát động thực vật chết chuyển chất hữu phức tạp thành chất đơn giản hơn, cuối CO 2, H2O N2 Các chất lại tiếp tục tham gia vào vòng tuần hoàn chung chất thiên nhiên Trong công nghiệp hóa học, oxy dùng để tăng cường trình hóa học nhiều ngành sản xuất H2SO4, HNO3, gang Các loại đèn xì hydro, axetilen đốt cháy oxy tạo nhiệt độ cao để hàn cắt kim loại Trong y học oxy dùng cho trường hợp khó thở GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Hỗn hợp oxy lỏng với bột than, bột gỗ chất cháy khác thuốc nổ dùng công trình khai phá chất nổ GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Metanol [2 – 465,467] Metanol có công thức hóa học CH 3OH, khối lượng phân tử 32,042; gọi methyl ancohol rượu gỗ, vật liệu hóa học thô quan trọng Vào năm 1989, giới cung cấp nhiều Metanol, khoảng 80% Metanol dùng công nghiệp hóa học vật liệu ban đầu dung môi cho trình tổng hợp, phần lại dùng làm nhiên liệu Cách 100 năm, Metanol sản xuất cách chưng khô gỗ ngày phương pháp ý nghóa công nghiệp Phần lớn lượng Metanol dùng để sản xuất Formaldehyde, dùng làm sản phẩm trung gian tổng hợp chất khác metyl metacrylat, dimetylterephtalat, dimetylsunfat Một phần Metanol dùng làm dung môi độ độc cao nên việc sử dụng hạn chế Metanol coi nhiên liệu lý tưởng khả cháy hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường 2.1 Tính chất vật lý Metanol chất lỏng linh động, không màu, có tính phân cực, tan nước, benzen, rượu, este hầu hết dung môi hữu cơ, có khả hòa tan nhiều loại nhựa tan loại chất béo, dầu Vì chất phân cực nên Metanol tan nhiều chất vô phân cực đặc biệt muối Metanol dễ cháy tạo hỗn hợp nổ với không khí giới hạn nồng độ ÷ 34%, độc cho sức khỏe người, với lượng 10ml trở lên gây tử vong Một số số vật lý quan trọng Metanol: Tỷ trọng chất lỏng (0 C, 101,3 KPa ): 0,8100g/cm GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Tỷ trọng chất lỏng (25 C, 101,3 KPa ): 0,78664g/cm Nhiệt độ sôi (101,3 KPa): 64,70 C Nhiệt độ đóng rắn: - 67,68 C Nhiệt độ bốc cháy: 470 C Áp suất tới hạn: 8,097 MPa Nhiệt đôï tới hạn: 239,49 C Tỷ trọng tới hạn: 0,2715 g/cm Nhiệt nóng chảy: 100,3 kJ/kg Nhiệt hóa hơi: 1128,8 kJ/kg Nhiệt dung riêng khí (25 C, 101,3 MPa): 44,06J/mol.K Nhiệt dung riêng lỏng (25 C, 101,3 MPa):84,08 J/mol.K Đôï nhớt lỏng (25 C): 0,5513 mPa.s -3 Độ nhớt (25 C): 9,68.10 mPa.s Giới hạn nổ không khí: 5,5÷ 44% thể tích 2.2 Tính chất hóa học GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Khả phản ứng hóa học Metanol đònh bỡi nhóm – OH Các phản ứng Metanol xảy liên kết C – O O – H đặc trưng bỡi thay nguyên tử H hay nhóm – OH a) Phản ứng liên kết O – H: + Tác dụng với kim loại kiềm tạo muối ancolat: CH3OH + Na CH3ONa + 1/2H2 + Tác dụng với axit (phản ứng este hóa): Metanol tác dụng với axit hữu vô tạo thành este Đây phản ứng thuận nghòch xảy với có mặt xúc tác H 2SO4 đặc CH3OH + CH3COOH CH3OH +HO - SO2 - OH H+ CH3COOCH3 + H2O CH3 - SO2 - OH + H2O b) Phản ứng liên kết C – O: + Tác dụng với HX: CH3OH + HCl CH3Cl + H2O + Phản ứng dehydrat hóa (phản ứng tách nước): Metanol không bò tách nước 180 0C xúc tác H2SO4 đặc để tạo olefin đồng đẳng Ở 1400C xúc tác H2SO4 hai phân tử rượu Metanol tách phân tử nước để tạo ete: 2CH3OH H2SO4 1400C CH3 - O - CH3 + H2O + Phản ứng oxy hóa: GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 10 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc 1595,6832.106 + 319,1366.106 =1914,8198.106 (đồng/năm) 4) Tính khấu hao Khấu hao tài sản cố đònh chuyển dần giá trò vào giá thành sản phẩm làm nhằm mục đích tích lũy tiền để khôi phục hoàn toàn giá trò sử dụng chúng thời hạn khấu hao hết Ta tính khấu hao theo thời gian khấu hao khác với khoảng đầu tư khác Nhà sản xuất có thời gian khấu hao 20 năm, mức khấu hao là: 20.109 = 1.109 (đồng/năm) 20 Thiết bò máy móc lấy thời gian khấu hao 20 năm, với mức khấu hao là: 200.109 = 10.109 (đồng/năm) 20 Tổng mức khấu hao toàn phân xưởng là: 1.109 + 10.109 = 11.109 (đồng/năm) Khấu hao sửa chữa lấy 20% khấu hao bản: 11.109 × 0,2 = 2,2.109 (đồng/năm) Tổng mức khấu hao cho toàn phân xưởng năm: 11.109 + 2,2.109 = 13,2.109 (đồng/năm) Mức khấu hao tính đơn vò sản phẩm: 13,2.109 = 176000 (đồng/năm) 75000 5) Chi phí khác + Chi phí phân xưởng Z: Thường lấy Z = ÷ 6% tổng giá thành phân xưởng GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 128 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc + Chi phí chung: dùng cho chiếu sáng, làm mát, … Thường lấy 10 ÷ 15% quỹ lương công nhân Zc = 10% × 1595,6832.106 = 159,5683.106 (đồng/năm) Tổng giá thành phân xưởng: Zpx = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Zc Trong đó: Z1 : chi phí nguyên vật liệu lượng, đồng/năm Z2 : tổng quỹ lương bảo hiểm xã hội, đồng/năm Z3 : tổng mức khấu hao toàn phân xưởng, đồng/năm Z4 : chi phí phân xưởng, đồng/năm Zc : chi phí chung, đồng/năm, thường lấy Z c = 10%Z2 Zc = 191,4820.106 (đồng/năm) Zpx = 1065673,867.106 + 1914,8198.106 + 13200.106 + 5% Zpx + 159,5683.106 Zpx = 1137840,269.106 (đồng/năm) + Chi phí quản lý doanh nghiệp: Thường lấy 5% chi phí toàn phân xưởng Zdn = 0,05 × Zcx = 56892,013.106 (đồng/năm) + Chi phí bán hàng: Thường lấy 1% giá thành toàn Ztb = Zpx + Zbh = 1137840,369.106 + 0,01 Ztb = 1149333,706.106 (đồng/năm) Zbh = 0,01 Ztb = 11493,337.106 (đồng/năm) 6) Xác đònh kết DT = SP × GB Trong đó: + DT: doanh thu năm, đồng GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 129 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc + SP: lượng sản phẩm thu năm, + GB: giá bán, đồng Giá bán tính sau: GB = GT + TVAT + LDM GT: giá thành sản phẩm, đồng/tấn Ztb 1149333,706.106 GT = = = 15,3244.106 (đồng/tấn) 75000 75000 TVAT : thuế giá trò gia tăng, đồng/tấn, thường lấy 10% giá bán LDM : lãi đònh mức, đồng/tấn, thường lấy 5% giá bán Ta có: GB = 15,3244.106 + 10% GB + 5% GB GB = 18,0288.106 (đồng/tấn) TVAT = 1,8029.106 (đồng/tấn) LDM = 0,9015.106 (đồng/tấn) Vậy DT = 75000 × 18,0288.106 = 1352,16.109 (đồng/tấn) 7) Lợi nhuận LN = DT – CP Trong đó: + CP: tổng chi phí phân xưởng năm, đồng CP = SP(GT + TVAT) = 75000(15,3244.106 +1,8029.106) = 1284,5475.109 (đồng) + LN: lợi nhuận phân xưởng, (đồng/tấn) LN = DT – CP = 1352,16.109 – 1284,5475.109 = 67,6125.109 (đồng) 8) Đánh giá kết Hiệu quả: Ehq = DT 1352,16.109 = = 1,0526 CP 1284,5475.109 GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 130 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Doanh lợi đầu tư: LN 71,0475.109 DL = ×100% = = 83,59% Vxd + Vtb 15.109 + 70.109 Thời gian hoàn vốn: Vsx 220.109 T= = = 2,72 (năm) LN + KH 67,6125.109 + 13,2.109 ≈ (năm) III KẾT LUẬN Với trình tính toán trên, ta có thời gian thu hồi vốn năm Như dự án đưa vào thực cho nhà máy  GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 131 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc PHẦN VI TỰ ĐỘNG HÓA TRONG PHÂN XƯỞNG Mục đích ý nghóa: Tự động điều chỉnh trình ứng dụng dụng cụ, thiết bò máy móc tự động điều khiển vào trình công nghệ Những phương tiện kỹ thuật cho phép thực trình công nghệ theo chương trình tiêu chuẩn tạo dựng phù hợp với công nghệ, đảm bảo cho máy móc thiết bò hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hóa không làm đơn giản thao tác sản xuất, tăng suất lao động cho phép giảm số lương công nhân có biện pháp hữu hiệu an toàn lao động Để đảm bảo yêu cầu việc sử dụng hệ thống đo lường biện pháp tự động hóa sản xuất không vấn đề cần thiết mà có tính chất bắt buộc công nghệ Trong trình hoạt động, có thiết bò không ổn đònh chế độ công nghệ dây chuyền bò phá vỡ, nhiều trường hợp phải ngừng hoạt động dây chuyền để sửa chữa Từ đặc điểm cho thấy đo lường tự động hóa dây chuyền công nghệ vấn đề quan trọng Nó không làm tăng suất công nghệ mà sở để vận hành công nghệ tối ưu tăng hiệu thu hồi sản phẩm đồng thời làm giảm đáng kể chi phí khác, đảm bảo an toàn cho nhà máy sản xuất, nhờ có tự động hóa mà nơi xảy GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 132 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc tượng cháy nổ hay rò rỉ sản phẩm độc hại điều khiển tự động, tự động kiểm tra tránh việc sử dụng công nhân Tự động hóa đảm bảo thao tác điều khiển thiết bò công nghệ cách xác tránh cố xảy thao tác điều khiển, tự động báo động có cố xảy Một số ký hiệu thường dùng tự động hóa: - - t0 Dụng cụ đo nhiệt Dụng cụ đo áp suất Dụng cụ đo lưu lượng TI Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thò trung tâm điều khiển Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa trung tâm điều khiển TI Thiết bò đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn) TT Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có Pcz báo động khí cụ LRA lắp trung tâm điều khiển Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi hiển thò, khí cụ lắp tạiPIR trung tâm điều khiển Cơ cấu điều chỉnh ° ° °↑ Tự động mở tín hiệu Tự động đóng tín ° hiệu ↓ Giữ nguyên °= Cơ cấu chấp hành Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối = tượng điều chỉnh (ĐY) điều chỉnh (BĐC) Bộ điều chỉnh bao gồm cảm biến khuếch đại GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN PI LR Trang 133 t0 TI TT Pcz Pcz TT Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Bộ cảm biến dùng để phản ánh sai lệch thông số điều chỉnh so với giá trò cho trước biến đổi thành tín hiệu Bộ khuếch đại làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu cảm ứng đến giá trò điều chỉnh quan điều khiển (CQĐK), quan tác động lên đối tượng nhằm xóa độ sai lệch thông số điều chỉnh Các dạng tự động: + Tự động kiểm tra tự động bảo vệ: Tự động kiểm tra thông số công nghệ nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ, … kiểm tra thông số công nghệ có thay đổi hay không? Nếu có cảnh báo thò ghi lại giá trò thay đổi Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra tự động điều chỉnh sau: C ET CB CT BĐK N G PL 5.1 5.2 5.3 5.4 Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Yếu tố nhiễu Cơ cấu chấp hành 5.1 Cảnh báo 5.2 Chỉ thò kim loại số 5.3 Ghi lại thay đổi 5.4 Phân loại + Dạng tự động điều khiển: GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 134 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Sơ đồ cấu trúc: ĐT CB BK BD N Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Yếu tố nhiễu Bộ đặc cho phép ta đặt tín hiệu điều khiển, tổ chức tác động có đònh hướng điều khiển tự động + Dạng tự động điều chỉnh: Sơ đồ cấu trúc: §T ĐT CB SS B§ BĐ CCCH BK N Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Bộ đặc Bộ so sánh Cơ cấu chấp hành Nguồn cung cấp lượng Trong tất dạng tự động điều khiển thường sử dụng kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín) Giá trò thông tin đầu thiết bò dựa khác giá trò đo biến điều khiển với giá trò tiêu chuẩn N sau: Sơ đồ mô tả Đại lượng đặt Y GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Đại lượng X Trang 135 XCB Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc Với Y : đại lượng đặt ĐT : phần tử đặt X : đại lượng ĐC : phần tử điều N : tác nhân nhiễu XCB: giá trò cảm O : đối tượng điều chỉnh CB: cảm biến XĐT: giá trò đặt trò SS : phần tử so trò chỉnh biến sánh XPH:tín hiệu phản hồi X(trò số) = XĐT - XCB - Phần tử cảm biến: phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X dòch chuyển dạng thông số khác cho phù hợp với thiết bò điều chỉnh - Phần tử đặt trò: phận ấn đònh thông số cần trì giá trò phạm vi thông số cần trì (XĐT) Khi thông số vận hành lệch khỏi giá trò thiết bò điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại thông số cho phù hợp, thường đặt trò có thiết kế vít công tắc để người điều chỉnh dễ dàng thay đổi giá trò (đặt thông số điều chỉnh) cho phù hợp vận hành - Phần tử so sánh: cấu tiếp nhận phần tử đònh trò quy đònh (XĐT) so sánh với giá trò thông số nhận từ cảm biến X CB, xác đònh sai lệch thông số X = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cấu điều chỉnh GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 136 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc - Cơ cấu điều chỉnh có nhiệm vụ biến tín hiệu nhận sai lệch X để gây tác động điều chỉnh trực tiếp Giá trò điều chỉnh thay đổi liên tục tương ứng với thay đổi liên tục cấu điều chỉnh Cấu tạo số thiết bò tự động: + Bộ cảm biến áp suất: Trong điều chỉnh thường sử dụng cảm biến áp suất kiểu màng, hộp xếp, piston, ống cong đàn hồi, … Việc chọn cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh độ xác theo yêu cầu ∆Ζ ∆Ζ P ∆Ζ P + Bộ cảm ứng nhiệt độ: Hoạt động cảm ứng nhiệt độ dựa nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ nhiệt độ chất khí áp suất bão hòa nổtnghệ kín dựa nguyên lý nhiệt điện trở GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 137 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc ∆Ζ ∆Ζ ứng nhiệt nhiệt Cảûm độ kiểu hộp xếpđộ kiểu màng C¶m øng nhiƯt ® é kiĨu Cảm ứng C¶m øng nhiƯt ®é kiĨu ® iƯn trë l ì ng kim gi· n në + Bộ cảm ứng đo mức chất lỏng: Mức chất lỏng đo nhiều cách khác phương pháp đơn giản có độ xác cao đo phao GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 138 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc + Bộ cảm biến lưu lượng: ∆Ζ ∆Ζ KiĨu phao KiĨu m¶ng Bộ cảm biến lưu lượng xây dựng dựa phụ thuộc vào biểu thức sau: Q = f.V Trong đó: - f : diện tích đường ống dẫn - V : tốc độ chất lỏng chảy ống dẫn theo đònh luật Becnulli V= 2.∆P S Với: S : tỷ trọng chất lỏng ∆P : độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỷ trọng không đổi lưu lượng thể tích phụ thuộc vào tiết diện f độ chênh lệch áp suất ∆P Có cách đo lưu lượng sau: + Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng độ chênh lệch áp suất trước sau thiết bò có ống hẹp + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện ống dẫn xác đònh lưu lượng dòng chảy  GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 139 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, tận tình giúp đỡ bảo thầy giáo, GS – TS Đào Văn Tường, em hoàn thành đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin với suất 75.000 tấn/năm, với phần sau: • Mở đầu • Tổng quan lý thuyết • Tính toán công nghệ • Thiết kế xây dựng an toàn lao động • Tính toán kinh tế • Tự động hóa phân xưởng Về mặt lý thuyết: đồ án giúp em củng cố số kiến thức hóa học nói chung hợp chất Formalin nói riêng số chất có liên quan đến trình tổng hợp Formalin, … để từ lựa chọn số công nghệ thích hợp cho phân xưởng sản xuất Formalin Về tính toán: qua đồ án, em củng cố lại số kiến thức có liên quan đến cân vật chất, cân nhiệt lượng tính toán kích thước thiết bò cho dây chuyền sản xuất Formalin Ngoài phải ý đến thiết kế mặt phân xưởng, tính toán kinh tế cho hợp lý để dự án thiết kế có tính khả thi đưa vào thực tế sản xuất cách thuận tiện Tuy nhiên, cần bổ sung thêm khâu tự động hóa phân xưởng, bỡi thời đại ngày thời đại đất nước lên theo trình công nghiệp hóa – đại hóa đôi với máy móc thiết bò đại, vấn đề tự động hóa thiếu Mặc dù nghiên cứu đưa vấn đề chắn tránh khỏi GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 140 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc thiếu sót Vì mong đóng góp quý thầy cô bạn Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2005 Sinh viên Ngô Anh Quyên TÀI LIỆU THAM KHẢO Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A11, 1988 Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A16, 1988 Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A18, 1988 Vũ Thế Trí Nghiên cứu công nghệ sản xuất ứng dụng Formalin Việt Nam Đỗ Văn Chín Tổng hợp chất xúc tác oxyt Fe – Mo để oxy hóa Metanol thành Formaldhyde nghiên cứu biến đổi hoạt tính xúc tác hệ Luận án PTS, HN, 1986 Hydrocarbon Processing, March – 2001 Hydrocarbon Processing, March – 2003 Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa học Tập 1, NXB khoa học kỹ thuật, 1978 Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa học Tập 2, NXB khoa học kỹ thuật, 1978 10 Bộ môn hóa công Cơ sở trình thiết bò công nghệ hóa học Tập 1, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1974 11 Bộ môn hóa công Cơ sở trình thiết bò công nghệ hóa học Tập 2, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1974 12 Trần Công Khanh Thiết bò phản ứng sản xuất hợp chất hữu Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1986, trang 48 – 49 GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 141 Đồ án tốt nghiệp tác oxyt Fe-Mo Thiết kế phân xưởng sản xuất Formalin xúc 13 Ngô Bình Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1989 14 Ngô Trần Khánh Kinh tế quản lý doanh nghiệp Tủ sách khoa học kỹ thuật trường đại học Bách Khoa Hà Nội 15 Cơ sở lý thuyết hóa vô Lê Mậu Quyền NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1999 16 Sổ tay tóm tắt đại lượng hóa lý Bộ môn hóa lý Khoa chức – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1972 GVHD : GS ĐÀO VĂN TƯỜNG SVTH : NGÔ ANH QUYÊN Trang 142