MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 4 MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 6 1.1 Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu tổng hợp MTBE 6 1.1.1 Metanol 6 1.1.2. Isobutylene 11 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM MTBE 18 2.1. Tính chất của MTBE 18 2.1.1 Tính chất vật lý 18 2.1.2. Tính chất hóa học của MTBE 20 2.2. Ứng Dụng của MTBE 21 2.2.1. Ứng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu 21 2.2.2. Những ứng dụng khác 22 2.3. Ưu nhược điểm của MTBE khi sử dụng 22 2.3.1 Ưu điểm 22 2.3.2. Nhược điểm 22 2.4. Chỉ tiêu chất lượng của MTBE. 22 2.5. Tồn trữ và vận chuyển MTBE 23 2.6 Nhu cầu và sản lượng MTBE trên thế giới 24 2.7. Yêu cầu về chất lượng MTBE thương phẩm 25 CHƯƠNG 3 : CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP MTBE 26 3.1. Cơ sở lý thuyết tổng hợp MTBE 26 3.1.1. Cơ sở hóa học 26 3.1.2. Cơ chế phản ứng 27 3.1.3. Xúc tác cho quá trình tổng hợp MTBE 27 3.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp MTBE 31 3.2. Một số công nghệ sản xuất MTBE trên thế giới hiện nay 33 Các công nghệ tiêu biểu 34 3.2.1. Công nghệ Huls Ether Proceses 34 3.2.2. UOP Ethermax Proceses 35 3.2.3. Công nghệ của hãng CDTECH 37 3.2.4. Công nghệ sản xuất MTBE của Uhde(Edeleanu) GmbH 38 3.3. Đánh giá so sánh và lựa chọn công nghệ tổng hợp MTBE 39 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN, TÍNH TOÁN THIẾT BỊ. 41 4.1 Sơ đồ công nghệ thiết kế 41 4.1.1 Sơ đồ công nghệ (hình vẽ) 41 4.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 41 4.1.3 Điều kiện công nghệ 41 4.2 Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng 42 4.2.1 Tính toán cân bằng vật chất 42 4.2.2. Tính cân bằng nhiệt lượng 66 4.2.3. Tính toán thiết bị phản ứng chính 70 4.2.4. Cân bằng nhiệt lượng cho các thiết bị phụ trong sơ đồ công nghệ 84 CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG, TÍNH TOÁN KINH TẾ 87 5.1 Xây dựng mặt bằng phân xưởng 87 5.1.1 Yêu cầu chung 87 5.1.2 Địa điểm xây dựng 88 5.1.3 Các thông số chính của phân xưởng 89 5.2 Tính toán kinh tế 90 5.2.1 Mục đích , ý nghĩa 90 5.2.2 Xác định vốn đầu tư cho phân xưởng 91 5.2.3 Chi phí đầu tư khai thác bao gồm 93 5.2.4 Vốn đầu tư lưu động (Doanh thu số vòng quay) 95 5.2.5 Tính khấu hao phân xưởng 95 5.2.6 Tổng chi phí sản xuất chung 95 5.2.7 Chi phí quản lý doanh nghiệp 96 5.2.8 Giá thành và lợi nhận 97 CHƯƠNG 6 – AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 99 6.1 Khái quát chung 99 6.2 Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ 100 6.2.1 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy 100 6.2.2 Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy 101 6.2.3 Khi thiết kế tổng mặt bằng và xí nghiệp 101 6.2.4 Cơ sở kỹ thuật an toàn phòng chống cháy trong công nghiệp 102 6.2.5 An toàn đối với máy nén, đường ống dẫn và bể chứa khí 102 6.2.6 An toàn cháy nổ trong nhà máy nói chung và trong phân xưởng MTBE nói riêng 103 6.3. An toàn lao động và phòng chống độc hại với công nhân, môi trường 104 KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo Bộ môn Cơng nghệ tổng hợp Hữu - Hóa dầu trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ cho em suốt thời gian học tập trường Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn tới thầy PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ tận tình giúp đỡ trực tiếp hướng dẫn em thời gian hoàn thành đồ án Qua việc hoàn thành đồ án giúp em hiểu rõ trình isome hóa vấn đề cần thiết thiết kế phân xưởng sản xuất cơng nghệ hố dầu Tuy nhiên, thời gian khả có hạn nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy cô giáo Bộ môn hội đồng bảo vệ tốt nghiệp bảo bổ sung để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Vũ Ngọc Đức Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 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 cơng 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 cơng 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 cơng 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 tồn, đạt cơng suất cần thiết cho động Xu hướng chung 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)… 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 nhiễm mơi trường Vì vậy, việc tính tốn thiết kế mơ tối ưu hóa lượng quy trình vận hành sản xuất MTBE cho xăng điều cần thiết quan trọng Đó lý mà tơi chọn thực đồ án Nội dung gồm có chương sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Giới thiệu sản phẩm MTBE Chương 3: Các phương pháp sản xuất MTBE Chương 4: Thiết kế dây chuyền, tính tốn thiết bị Chương 5: Xây dựng mặt phân xưởng, tính tốn kinh tế Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Chương 6: An tồn lao động bảo vệ môi trường Kết luận CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan nguyên liệu tổng hợp MTBE 1.1.1 Metanol - Metanol công thức phân tử là: CH3 OH H H - - C O H H Công thức cấu tạo: Khối lượng phân tử: M =32.04 1.1.1.1.Tính chất vật lí Metanol gọi là: Metyl ancol hay carbinol chất lỏng khơng màu, trung tính, độc tan vơ hạn nước, tan nhiều rượu,este tan hầu hết dung môi hữu - Hơi Metanol tạo với khơng khí oxi hỗn hợp nổ bắt lửa Với canxiclorua, Metanol tạo CaCl2.4CH3OH, không dùng CaCl2 để làm khô Metanol Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Bảng 1: Các đại lượng vật lí Metanol (Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry) Tỷ trọng (101.3KPa), lỏng(g/cm3) Giá trị 00C 250C 500C 0.81 0.78664 0.7637 Áp suất tới hạn (MPa) Nhiệt độ tới hạn( 0C ) 8.097 239.49 Tỷ trọng tới hạn 0.2715 Thể tích tới hạn Hệ số nén tới hạn Nhiệt độ nóng chảy( 0C ) Nhiệt độ điểm ba Áp suất điểm ba Nhiệt độ sơi (101.3Kpa) ( 0C ) Nhiệt hố hơi(101.3KPa) Nhiệt cháy( lỏng, 250C ) (cal/mol) 117.9 0.224 -97.68 -97.56 0.10768 64.7 1128kj/mol -173.65 Độ nhớt (250C, mPa/S ) lỏng Hơi Độ dẫn điện (250C ), Vũ Ngọc Đức - 20123024 0,5513m.pas 9,6810m.pas (2-7)10-9Ω-1.cm-1 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 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) 250C(101.3KPa),hơi 250C(101.3KPa),lỏng Entanpy tạo thành tự do(KJ/mol) 250C(101.3KPa),hơi 250C(101.3KPa),lỏng Nhiệt dung riêng(J/mol) 250C(101.3KPa),hơi 250C(101.3KPa),lỏng Sức căng bề mặt k/c (mN/m) Mômen lưỡng cực Chỉ số khúc xạ n20D 5,5-:-44%V -200,94kj/mol -238,91kj/mol -162,24kj/mol -166,64kj/mol 44,06J.mol-1.K-1 81,08J.mol-1.K-1 (250C), 22,10mN/m 5,7606.1090 C.m 1,32840 1.1.1.2 Tính chất hố học - Metanol có đầy đủ tính chất alcol no đơn chức Các phản ứng hố học đặc trưng điển hình cho líp hợp chất khả phản ứng nhóm OH Các phản ứng hố học xảy theo hướng đứt tách liên kết C-O O- H - Các phản ứng đặc trưng là: + Với axit hữu cơ: CH3OH + CH3COOH H2SO4 CH3COOCH3 t0 >= 180o + + Với axit vô CH3OH H2SO4 + HCl t >= 180 + Tham gia phản ứng ete hoá Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page o CH3Cl + H2O H2O ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ H2SO4 2CH3OH 0 t =140 O CH3 CH3 + H2O + Tham gia phản ứng cộng với anken CH3 CH3 xt CH3OH + CH3 C CH2 0 CH3 O C CH3 t =40-110 CH3 (MTBE) + Tham gia phản ứng oxi hoá với O2 Metanol bị oxi hóa bở CuO dung dịch KMnO4 tạo thành Fomandehit: CH3OH + CuO to HCHO + Cu + H2O Trong khơng khí metanol cháy tạo thành CO2 H2O đồng thời tỏa nhiệt CH3OH + 5/2O2 CO2 + 2H2O +Q 1.1.1.3 Ứng dụngcủa 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 cơng nghiệp hố học Metanol dùng để tổng hợp thuốc nhuộm,formadehit, hương liệu, dùng làm dung môi pha sơn Tổng sản lượng giới năm 1989 vào khoảng 21.10 tấn/năm Khoảng 85% lượng Metanol sản xuất dùng làm chất khởi đầu dung môi cho công nghiệp hố học Phần lại dùng làm ngun liệu 1.1.1.4 Các phương pháp tổng hợp Metanol Ngày Metanol tổng hợp hai phương pháp sau: Tổng hợp metanol từ oxi hóa trực tiếp metan Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ CH4 + 1/2O2 100atm, 200oC CH3OH Tỷ lệ CH4: O2 = 1: (theo thể tích) xúc tác Cu, Fe Ni… Tổng hợp metanol từ khí tổng hợp Q trình tổng hợp dựa vào hai phản ứng tỏa nhiệt sau CO + 2H2 CO + H2O Phản ứng thứ xem hệ phản ứng thứ phản ứng nghịch q trình chuyển hóa CO nước Methanol tỏng hợp từ hỗn hợp H2-CO H2-CO2 ,tuy nhiên hỗn hớp phản ứng chứa đồng thời H2- CO- CO2 cho hiệu suất methanol cao gấp 6,7 lần Tùy thuộc vào thành phần CO CO2 ,để đạt độ chuyển hóa yêu cầu hỗn hợp khí phải có tỷ lệ mol H/C 2÷3 Hỗn hợp thu từ q trình oxy hóa khơng hồn tồn ,khí hóa steam reforming Xúc tác sử dụng trình :Hiện cơng nghiệp có hai loại xúc tác sử dụng Xúc tác Zn- Cr : hệ xúc tác sử dụng cho hầu hết trình sản xuất metanol công nghiệp năm 1960 ,hoạt tính tương đối thấp ,đòi hỏi phải tiến hành nhiệt độ 300 ÷ 400 °C ,áp suất trì 30 ÷ 35 MPa nên khơng kinh tế ,do hệ xúc tác dần thay hệ xúc tác sở Cu Xúc tác sở Cu :hệ xúc tác có hoạt tính cao nhạy cảm với chất độc ,đặc biệt hợp chất chứa S halogen ,làm việc điều kiện mềm : nhiệt độ 240 ÷ 270 °C ,áp suất ÷ 10 Mpa 1.1.1.5 Bảo quản tồn chứa - Vận chuyển: + Vận chuyển phuy chứa cẩn thận, tránh gây đổ + Sử dụng xe nâng phù hợp để vận chuyển - Bảo quản: + Bảo quản khu vực thống khí + Để xa nguồn phát lửa, phát nhiệt, đánh lửa + Để xa chất oxy hóa + Đậy chặt nắp thùng chứa không sử dụng Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 1.1.1.6 Chỉ tiêu yêu cầu chất lượng Tên chất Metanol Etanol Axeton Axit axetic Aminiac Nước Giới hạn cho phép (% khối lượng) Min 99,88% Max 0,002% Max 0,001% Max 0,003% Max 0,003% Max 0,1% 1.1.2 Isobutylene Isobutylen có cơng thức phân tử C4H8 Khối lượng phân tử M =56.1080 Công thức cấu tạo isobutylen CH3 C CH2 CH3 Isobutylen ( 2- metyl propene) 1.1.2.1 Tính chất vật lý Iso buten chất khí khơng màu, cháy nhiệt độ phòng áp suất khí Nó hòa tan vơ hạn rượu, ete hydrocacbon hòa tan nước Tính chất vật lý Iso – buten thể bảng Bảng 2: Một số tính chất vật lý Isobutylene (Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry) Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đại lượng vật lý Nhiệt độ sơi Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ tới hạn Áp suất tới hạn Giá trị -6,9 -140,34 147,5 4,00 Đơn vị C C C MPa Tỷ trọng tới hạn 0,239 g/cm3 Tỷ trọng lỏng 0,5879 g/cm3 2,582 kg/m3 Nhiệt hóa áp 250C suất bão hòa ts 0C 366,9 J/g 394,2 J/g Nhiệt dung riêng Khí lý tưởng 1589 J/g.K Lỏng; 101,3Kpa 2336 J/g.K 250C, P = const -2702,3 kJ/mol Tỷ trọng khí Nhiệt cháy Điều kiện 101,3 KPa 101,3 KPa GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 00C; 101,3KPa Giới hạn nổ với 200C; 101,3KPa 1,8 – 8,8 %TT khơng khí 1.1.2.2.Tính chất hóa học Iso-buten có tính chất olefin đặc trưng với phản ứng như: phản ứng cộng, xúc tác axit, phản ứng cộng rượu tạo ete, phản ứng cộng halogen tạo dẫn xuất halogenua, phản ứng cộng nước tạo TBA, phản ứng polyme hoá tạo DIB, phản ứng cộng CO nước tạo axit cacbonxylic ((CH3)3CCOOH), phản ứng đehydro, hoá phản ứng alkyl hoá, phản ứng oxy hoá, phản ứng Fromaldehyt tạo hợp chất dùng để sản xuất iso-pren Sau loạt phản ứng mà iso-buten tham gia Nó tính chất hố học đặc trưng cho iso – buten : + Phản ứng cộng +Cộng rượu tạo este Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ CH3 CH2 CH3 C + CH3OH CH3 C O CH3 + H+ CH3 CH3 Cộng nước tạo TBA CH3 CH2 CH3 C + H2O CH3 C O H CH3 CH3 Cộng Hydro halogenua (HX) CH3 CH2 C CH3 + HX CH3 C CH3 X CH3 + Phản ứng oxy hóa CH3 CH2 C CH3 + 3/2O2 + NH3 CH2 CH3 C CN + H2O CH3 + Phản ứng polymer hóa CH3 nCH2 C(CH3)2 [ CH2 C ]n CH3 1.1.2.3 Ứng dụng Isobutylen có nhiều ứng dụng công nghiệp đời sống Isobutylen dùng làm nguyên liệu trình sản xuất phụ gia MTBE cho xăng, ngồi Isobutylen dùng để sản xuất TBA, Isobutylen dùng tổng hợp hoá học,… 1.1.2.4 Các nguồn Isobutene Iso – buten lấy từ nguồn rafinat – 1, hỗn hợp khí thu từ xưởng sản xuất etylen trình cracking nước Nguồn nguyên liệu có ưu điểm Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ + Chi phí cho điện nước -Nước : Giả sử phân xưởng sử dụng nước 35 m nước, giá nước cơng nghiệp 2500 Đ/m3 Vậy chi phí cho sử dụng nước : 35 2500.8000 =700 triệu VNĐ -Điện : Giả sử toàn phân xưởng dùng 1000kw, sinh hoạt dùng 3kw Vậy số điện sử dụng năm là: × (1500 + 3) 8000 =12024000 kw Giá điện công nghiệp 1200Đ/kw Vậy chi phí sử dụng điện là: 120224000 1200 =144288 triệu đồng/năm Tính cho đơn vị sản phẩm là: 144288 : 100000 = 1,44 triệu VNĐ/tấn MTBE Tổng chi phí nước điện: 700+144288 = 144988 triệu VNĐ +Tổng chi phí cho cơng nhân -Trả lương mức bình qn triệu VNĐ/người : tháng Tổng chi phí trả lương cho cơng 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 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 Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Vậy tổng chi phí khai thác bao gồm 4.43 triệu VNĐ/ sản phẩm MTBE 5.2.4 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 =50000.7,5 = 375000 triệu VNĐ/năm Vốn đầu tư lưu động = 375000 = 93750 triệu VNĐ/năm 5.2.5 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 5.2.6 Tổng chi phí sản xuất chung Chi phí nguyên liệu trực tiếp + chi phí nhân cơng + chí chung phân xưởng, thể bảng sau: Bảng: Chi phí sản xuất chung Tên nguyên liệu chủ yếu Vũ Ngọc Đức - 20123024 Tính đơn vị sản Tính cho năm Page 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ phẩm (triệu đồng) (triệu đồng) + Nguyên liệu chung 1,05 105000 + Điện + Nước 1,45 144988 + Lương 0,018 1800 + Trích 19% 0,00342 342 + 10% độc hại 10% ca 0,0036 360 + Khấu hao tài sản cố định 5,51.10-3 551 + Chi phí khác 1,1.10-3 110 Chi phí sản xuất chung 2,53163 253163 - Chi phí nguyên liệu trực tiếp - Chí phí nhân cơng - Chi phí chung phân xưởng 5.2.7 Chi phí quản lý doanh nghiệp Giả sử chi phí quản lý doanh nghiệp chiếm 20% chi phí sản xuất chung 0,2 2,53163= 0.5triệu (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: Tổng giá thành ST T Chi phí Chi phí sản xuất chung Vũ Ngọc Đức - 20123024 Cả năm (triệu VNĐ) Một đơn vị sản phẩm (triệu VND) 253163 2,53163 Page 92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Chi phí quản lý doanh nghiệp 3900 0,390 Tổng giá thành 257063 2,57 5.2.8 Giá thành lợi nhận *Doanh thu: Giá bán 7,5 Triệu VNĐ/tấn sản phẩm Doanh thu = 7,5 50000 =375000 triệu VNĐ *Lợi nhuận: Thuế VAT (%) Thuế VAT đầu = 10% doanh thu + 10% điện = 0,1 375000+ 0,1.144988 = 51998,8 triệu VNĐ Thuế VAT đầu vào = 10% đầu tư nguyên liệu = 0,1.105000 = 10500 triệu VNĐ Thuế VAT = Thuế VAT đầu - Thuế VAT đầu vào 143130-33600 = 38618,8triệu VNĐ Lợi nhuận = Doanh thu - Giá toàn - thuế VAT = 375000 - 253163 – 51998,8 = 69838,2 Triệu VNĐ Xác định thời gian hồi vốn: τ= v 253163 = = 4,6 LN + KH 69838,2 + 661,5 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) Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 93 năm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 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 4,6 năm CHƯƠNG – AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 6.1 Khái quát chung Trong trình sản xuất nhà máy hố chất nói chung nhà máy sản xuất phụ gia MTBE nói riêng vấn đề an tồn lao động bảo vệ mơi 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 ngồi mơi trường gây ảnh Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ hưởng đến sức khoẻ người gây ô nhiễm môi trường , đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nước mơi trường khơng khí Chính lý mà vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trường trọng phân xưởng hố chất nói chung nhà máy lọc hoá dầu phân xưởng sản xuất phụ gia MTBE nói riêng Chi phí dành cho cơng tác chiếm đến 40% chi phí vận hành nhà máy Một vấn đề cần đươc quan tâm : an tồn 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 khơng hồn chỉnh +Khơng đảm bảo khoảng cách an tồn 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 nhiễm Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 95 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ +Điều kiện hậu khơng thích nghi +Cơng tác chiếu sáng thơng gió khơng tốt +Tiếng ồn chấn động mạnh +Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân 6.2 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 mơi trường thấp nhiệt độ cho phép lớn cháy +Duy trì áp suất mơi trường thấp áp suất cho phép lớn cháy 6.2.1 Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy môi trường cháy phải tuân theo quy tắc về: +Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí , dạng lơ lửng khơng khí Nói cách khác phải tiến hành q trình ngồi giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocacbon với khơng khí ơxy +Nồng độ cần thiết chất giảm độ nhạy chất cháy dạng khí, lỏng +Tính dễ cháy chất, vật liệu, thiết bị kết cấu 6.2.2 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 ngồi phù hợp với nhóm hạng hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ +Áp quy trình cơng nghệ sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 96 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ +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 6.2.3 Khi thiết kế tổng mặt xí nghiệp Sự an tồn xí nghiệp phụ thuộc nhiều vào khu đất bố trí xây dựng Khu đất phải tương đối phẳng, có độ rốc đủ để tiêu 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, khơng rò rỉ, bể chứa ngun liệu phải nối đất dây tiếp điện đề phòng xăng dầu bơm chuyển tích điện 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 mơi trường, đảm bảo an tồn 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 tồn 6.2.4 Cơ sở kỹ thuật an tồn 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 q trình chất dễ cháy nổ Chính vấn đề Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ phòng chống cháy nổ đặt lên hàng đầu Khi nói đến an tồn nhà máy nói chung phân xưởng nói riêng Nó bao gồm an toàn với trang thiết bị kỹ thuật q trình sản xuất, an tồn với điều kiện làm việc cơng nhân, an tồn mơi 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 khơng 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 khơng q 300oC áp suất nhỏ, đường kính khơng lớn, dùng gang có thêm Mo để đun nóng 350oC Nồi cần phải có van an tồn, áp kế, ống thơng, 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, khơng 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 6.2.5 An toàn máy nén, đường ống dẫn bể chứa khí Khi nén khí áp suất, nhiệt độ tăng cao có q trình hố học xảy cháy nổ gây tai nạn Để hệ thống máy nén làm việc an tồn cần làm lạnh liên tục, máy nén áp suất thấp suất thấp làm lạnh khơng khí Do tượng giảm nhiệt độ cháy bùng MTBE nguyên liệu tổng hợp MTBE liên quan tới tăng áp suất nên nhiệt độ máy nén không 60 oC máy nén xy lanh không 140oC 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 khơng 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 hố lỏng khoảng 0,5 m phải bảo ôn Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 98 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Đề phòng hỏng hóc thiết bị dùng van chỉnh lưu, để giảm áp suất lớn hơi, khí khí khơng 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 6.2.6 An tồn 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 q trình kỹ thuật cần có biện pháp sau: + Thay khâu sản xuất nguy hiểm khâu nguy hiểm + Cơ khí hố tự động hố liên tục q 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 An tồn điện An tồn 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 Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ + Cầu dao lắp đặt cho dễ điều khiển không thấp phải để nơi khô an toàn người điều khiển 6.3 An toàn lao động phòng chống độc hại với cơng 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 mơi trường Trong cơng việc đòi hỏi cơng 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 hố để đảm bảo an tồn 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 cơng việc Nguồn nước thải nhà máy phải xử lý hợp chất có hại hệ thống sử lý nước thải thải ngồi tránh nhiễm mơi 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 cơng nghiệp hố dầu cần phải đảm bảo độ kín , nhằm tránh tường rò rỉ mơi trường gây nhiễm mơi trường Khí thải từ phân xưởng phải xử lí đến đạt yêu cầu mức độc hại cho phép thải ngồi mơi trường Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ KẾT LUẬN Nguồn tài nguyên dầu mỏ nguồn tài nguyên hữu hạn cạn kiệt ,việc sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên vô quan trọng ,vấn đề tiết kiệm tài nguyên dầu mỏ tương lai quan tâm quốc gia giới Bên cạnh việc sử dụng có hiệu tài nguyên quý giá ,việc bảo vệ mơi trường quan trọng ,do việc sử dụng phụ gia MTBE phụ gia gia khác để pha trộn vào xăng vừa góp phần giảm nhiễm mơi trường ,làm tăng lượng xăng đáng kể,cũng bảo vệ động Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Hiện phụ gia MTBE sử dụng có xu hướng giảm ,thay vào sử dụng phụ gia khác ưu điểm Metanol,Etanol…Mặc dù phủ nhận tầm quan trọng MTBE phát triển ngành cơng nghiệp dầu khí ,nó phụ gia sử dụng sớm để pha trộn vào xăng thay chì ,góp phần khơng nhỏ vào việc bảo vệ mơi trường Qua đồ án ,em xin chân thành cảm ơn đến PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ ln tận tình , chu đáo bảo hướng dẫn em để em hoàn thiện tốt đồ án Do thời gian kiến thức hạn chế việc thiết kế phân xưởng sản xuất MTBE chắn khơng thể tránh khỏi sai sót ,vì em mong nhận phản hồi từ phía thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn Thầy ! 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 Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền Cơng 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 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.PGS.TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội 2006 trang 251 15 Chem Systems' Perp - Methyl tertyary - Butyl Ether 16.ITC READER SATISFACTION SURVEY Methyl Tertiary-Butyl Ether (MTBE): Conditions Affecting the Domestic Industry Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : PGS.TS.VĂN ĐÌNH SƠN THỌ 17 Handbook of petroleum refining processes mcgraw-hill-2008 trang 437 18.Tập thể tác giả.Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – 1999 19 Tập thể tác giả.Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất, tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật – 1999 20 Nguyễn Hữu Tùng Kỹ thuật tách hỗn hợp nhiều cấu tử, tập Nhà xuất Bách Khoa-Hà Nội 21 Khuất Minh Tú, Bài giảng an toàn lao động lao động vệ sinh môi trường 22 Hồ Lê Viên, 2006 Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Vũ Ngọc Đức - 20123024 Page 104 ... hợp đẳng phí MTBE- Nước MTBE- metanol MTBE- metanol (1,0 MPa) MTBE- metanol ( 2,5 MPa) Điểm sôi, 0C 52,6 51,6 130 175 Hàm lượng MTBE, %kl 96 86 68 54 2.1.2 Tính chất hóa học MTBE - MTBE ổn định... 740.7 730.4 720.1 Độ hòa tan Nước MTBE 1.19 1.22 1.28 1.36 1.47 MTBE nước 7.3 5.0 3.3 2.2 1.5 MTBE tạo hỗn hợp đẳng phí với nước metanol Bảng : Hỗn hợp đẳng phí MTBE (Ullmann’s Encyclopedia of... hóa, polyme hóa Xét hiệu sản xuất MTBE : A-15 > H-ZSM-5 > H-Y Bảng 11: So sánh suất MTBE xúc tác khác ( [MTBE] Halim Hamid, Mohammed Ashraf Ali Handbook of MTBE and Other Gasoline Oxygenates Chemical