DATN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol từ cumen, suất 40000 tấn/năm THIỀU QUANG HƯNG Hung.tq151884@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật hóa học Chuyên ngành Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: TS.Phan Thị Tố Nga Bộ môn: Viện: Công nghệ Hữu cơ-Hóa dầu Kỹ thuật hóa học Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 1/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC _ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Thiều Quang Hưng Mã số sinh viên: 20151884 Lớp: KSTN Hóa Dầu Khóa: 60 1.Nội dung thiết kế: Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol từ cumen, suất 40000 tấn/năm Các số liệu, kiện ban dầu: Nhiệm vụ nghiên cứu: Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành: Trưởng Bộ môn Cán hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hồng Liên TS Phan Thị Tố Nga TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC _ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên: Thiều Quang Hưng Mã số sinh viên: 20151884 Lớp: KSTN Hóa Dầu Khóa: 60 Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất Phenol từ Cumen suất 40000 tấn/năm Nội dung nhận xét ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Lời cảm ơn Em muốn gửi lời cảm ơn tới toàn thể thầy cô công tác Bộ môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu Tất thầy liên tục giúp đỡ chúng em làm tốt cho sinh viên mình, nhằm truyền dạy giúp sinh viên nắm không kiến thức chuyên nghành, kỹ làm việc mà kỹ sống khác Em đặc biệt muốn gửi lời cảm ơn đến TS.Phan Thị Tố Nga, người trực tiếp hướng dẫn em trình làm đồ án Cơ khơng cung cấp kiến thức quý giá lý thuyết lẫn thực tiễn kiểm tra để giúp chúng em hoàn thành đồ án, mà dạy cho chúng em phong cách làm việc nghiêm túc hiệu Tóm tắt nội dung đồ án Mục tiêu đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất phenol từ cumen Phân xưởng thiết kế sử dụng công nghệ Hock Các nội dung thiết kế bao gồm vẽ dây chuyền cơng nghệ, vẽ thiết bị phân xưởng, vẽ mặt phân xưởng Các thông tin thông số công nghệ thu nhờ tài liệu tham khảo Việc tính tốn thiết kế thực cách tính tốn dựa tài liệu tham khảo liên quan Hiện nay, bên cạnh nhiều phương pháp công nghệ khác để sản xuất phenol, công nghệ sản xuất phenol từ cumen ưa chuộng có nhiều tiềm phát triển nhờ hiệu kiểm chứng Vì vậy, kết thiết kế đồ án chưa tốt mong đợi, em thu nhiều kiến thức thiết kế công nghệ thông tin phát triển công nghệ nói riêng cơng nghiệp Lọc hóa dầu nói chung toàn giới Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHENOL .11 1.1 Tính chất phenol .11 1.2 1.1.1 Tính chất vật lý .11 1.1.2 Tính chất hóa học 12 1.1.3 Ứng dụng phenol 13 Tính chất cumen 14 1.2.1 Tính chất vật lý cumen .14 1.2.2 Các phương pháp sản xuất cumen 15 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PHENOL 17 2.1 Q trình sản xuất phenol phương pháp oxy hóa toluen .17 2.2 2.3 2.4 axit 2.1.1 Cơ sở lý thuyết .17 2.1.2 Các xúc tác .18 Quá trình sản xuất phenol phương pháp oxy hoá cumen 19 2.2.1 Phương trình phản ứng trình 19 2.2.2 Mô tả giai đoạn phản ứng trình 20 2.2.3 Các điều kiện cơng nghệ q trình 21 2.2.4 Q trình Axetoxyl hóa 21 Cơ sở lý thuyết oxy hóa cumen 22 2.3.1 Đặc điểm q trình oxy hóa 22 2.3.2 Lý thuyết trình 24 Cơ sở lý thuyết trình phân hủy cumen hydroperoxit xúc tác 25 2.4.1 Cơ chế phản ứng .25 CHƯƠNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHENOL 29 3.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất Phenol từ Toluen 29 3.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất Phenol từ Cumen 30 3.3 So sánh phương pháp sản xuất phenol 32 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34 4.1 Cân vật chất 34 4.2 4.1.1 Tính cân vật chất hệ thống tháp oxy hoá 34 4.1.2 Cân vật chất hệ thống tháp chưng chân không 39 4.1.3 Cân vật chất hệ thống tháp phân huỷ 41 Tính cân nhiệt lượng hệ thống tháp oxy hoá 42 4.2.1 Nhiệt lượng mang vào: 42 4.2.2 Nhiệt lượng mang khỏi hệ thống oxy hoá 43 4.2.3 Nhiệt mang sản phẩm cumen hydroperoxyt mang .45 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 46 5.1 Tính đường kính chiều cao tháp .46 5.2 Tính chiều dày tháp sủi bọt 47 5.3 Tính đường kính ống .48 5.4 5.5 5.3.1 Đường kính ống dẫn khơng khí 49 5.3.2 Đường kính ống .49 5.3.3 Đường kính ống dẫn nguyên liệu vào .50 5.3.4 Đường kính ống tháo sản phẩm cumen hydroperoxyt 50 Tính đáy nắp thiết bị: 50 5.4.1 Tính đáy thiết bị: 51 5.4.2 Tính nắp thiết bị: 51 Chọn mặt bích .52 5.5.1 Chọn bích để nối thân đáy thiết bị .52 5.5.2 Chọn bích để lắp ống dẫn vào thân, đáy nắp 52 CHƯƠNG THIẾT KẾ XÂY DỰNG 54 6.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng 54 6.2 6.1.1 Các sở để xác định địa điểm xây dựng nhà máy 54 6.1.2 Các yêu cầu địa điểm xây dựng 54 6.1.3 Các yêu cầu môi trường vệ sinh công nghiệp 55 Thiết kế tổng mặt nhà máy 55 6.2.1 Yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy 55 6.2.2 Phân vùng nhà máy 56 6.2.3 Tổng mặt 57 6.2.4 Các tiêu: 58 6.2.5 Nhà sản xuất: 58 CHƯƠNG TÍNH TỐN KINH TẾ 59 7.1 Mục đích nhiệm vụ tính tốn kinh tế: 59 7.2 Các loại chi phí 59 7.2.1 Chi phí cố định .59 7.2.2 Chi phí lưu động .60 CHƯƠNG AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG HĨA .65 8.1 8.2 Tự động hoá 65 8.1.1 Mục đích tự động hố 65 8.1.2 Một số dạng tự động hoá công nghiệp: 66 8.1.3 Cấu tạo số thiết bị tự động hoá: .68 An toàn lao động phân xưởng 70 DANH MỤC BẨNG BIỂ Bảng 1.1 Năng suất sản xuất nhu cầu phenol toàn giới (1000t/a) Bảng 1.2 Các thông số vật lý Phenol 11 Bảng 1.3 Một số tính chất lý học cumen 15 Bảng 2.1 Sự tạo thành sản phẩm phụ/phenol theo nhiệt độ 26 Bảng 3.1 Bảng so sánh phương pháp điều chế phenol .32 Bảng 4.1 Bảng cân vật chất hệ thống tháp oxy hoá .39 Bảng 4.2 Bảng cân vật chất tháp chưng cất chân không 41 Bảng 4.3 Bảng cân vật chất tháp phân huỷ 42 Bảng 4.4 Bảng cân nhiệt lượng hệ thống oxy hoá 45 Bảng 6.1 Bảng liệt kê hạng mục cơng trình phân xưởng .57 Bảng 7.1 Bảng tính tổng chi phí dài hạn phân xưởng 60 Bảng 7.2 Bảng giá nguyên liệu cần thiết cho nhà máy .61 Bảng 7.3 Bảng chi phí nhiên liệu dùng cho nhà máy 61 Bảng 7.4 Bảng lương phải trả cho nhân viên phân xưởng 61 Bảng 7.5 Bảng chi phí biến đổi nhà máy 62 Bảng 7.6 Bảng vốn đầu tư cho nhà máy 63 Bảng 7.7 Bảng tính chi phí cần để sản xuất 40.000 phenol 63 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất phenol từ toluen( hãng UOP) 29 Hình 3.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất phenol từ cumen (hãng UOP) 30 MỞ ĐẦU Phenol (hydroxyl benzene, C6H5OH) dẫn xuất dãy hydrocacbon thơm F Runge phát lần vào năm 1834, triết suất từ nhựa than đá, nguồn nguyên liệu sản xuất phenol ngành cơng nghiệp hóa dầu phát triển.[1] Hiện Phenol đóng vai trị quan trọng ngành cơng nghiệp làm nguồn nguyên liệu cho nhiều hợp chất trung gian sản phẩm cuối quan trọng Ban đầu phương pháp tổng hợp phenol từ axit benzensulfonic (C6H5SO3H) clobenzen (C6H5Cl) sau thay trình sản xuất đại hơn, mà chủ yếu công nghệ Hock sản xuất phenol từ cumen Cơng nghệ sản xuất phenol từ cumen có ưu điểm chi phí thấp hơn, tạo axeton hóa chất quan trọng cơng nghiệp đời sống, ngồi cịn gây nhiễm mơi trường hơn.[1] Bảng 1.1 Năng suất sản xuất nhu cầu phenol toàn giới (1000t/a)[1] 2000 2003 2007 2010 Cumen 7641 8490 9879 10079 Toluen 307 307 307 307 Nhựa than 291 291 291 291 Tổng 8239 9088 10477 10677 Bisphenol A 2306 2678 3446 3864 Phenolic resins 2236 2419 2564 2709 Caprolactam 739 705 724 728 Khác 1335 1454 1576 1686 Tổng 6616 7256 8309 8987 Năng suất sản xuất từ: Nhu cầu: Hầu hết phenol thành phẩm chế biến thành keo phenol dùng cho ngành công nghiệp chất dẻo, nhựa, sản xuất sơn, sản xuất thuốc nhuộm, dùng dược phẩm, sản xuất chất nổ trình tổng hợp hữu tinh vi khác Các trình sản xuất phenol bị cản trở tính an tồn cao làm nguyên liệu sản xuất so với nguyên liệu từ benzen.[1] Tất sản phẩm có giá trị kinh tế quan trọng chúng sản xuất phạm vi rộng tạo nhiều vật liệu cho người tiêu dùng Chẳng hạn là: chất kết dính, bọt cách điện, chất tẩy vết bẩn, nhựa platic, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, hương vị cao su hoá học…[1] Như trình bày ta thấy phenol giữ vai trò quan trọng kinh tế, trực tiếp hay gián tiếp Chúng ta sản xuất nhiều sản phẩm cần thiết quan trọng cho xã hội từ phenol Ở Việt Nam công nghệ sản xuất phenol chưa phát triển, nguồn cung cấp phenol từ chưng thu than đá, chưa thoả mãn nhu cầu sử dụng nước Phần lớn phải nhập từ nước ngồi Vì vấn đề nghiên cứu phương pháp sản xuất phenol có ý nghĩa khoa học thực tế lớn Trong đồ án em xin đề cập đến đề tài sản xuất phenol cumen với suất 40000 tấn/năm 10