Đầy đủ bản vẽ Cad, dây chuyền công nghệ, thiết bị chính, bản thuyết minh.Phenol (hydroxyl benzene, C6H5OH) là một dẫn xuất của dãyhydrocacbon thơm được F. Runge phát hiện lần đầu tiên vào năm 1834, khi nó được triết suất từ nhựa than đá, đó cũng là nguồn nguyên liệu chính sản xuất phenol cho đến khi ngành công nghiệp hóa dầu phát triển.
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 PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Cán hướng dẫn 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 Tính chất vật lý 11 Tính chất hóa học 12 Ứng dụng phenol 13 1.2 Tính chất cumen 14 Tính chất vật lý cumen 14 Các phương pháp sản xuất cumen 15 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PHENOL 17 2.1 Quá trình sản xuất phenol phương pháp oxy hóa toluen 17 Cơ sở lý thuyết 17 Các xúc tác 18 2.2 Quá trình sản xuất phenol phương pháp oxy hoá cumen 19 Phương trình phản ứng trình 19 Mô tả giai đoạn phản ứng trình 20 Các điều kiện cơng nghệ q trình 21 Q trình Axetoxyl hóa 21 2.3 Cơ sở lý thuyết oxy hóa cumen 22 Đặc điểm q trình oxy hóa 22 Lý thuyết trình 24 2.4 axit Cơ sở lý thuyết trình phân hủy cumen hydroperoxit xúc tác 25 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 Tính cân vật chất hệ thống tháp oxy hoá 34 Cân vật chất hệ thống tháp chưng chân không 39 Cân vật chất hệ thống tháp phân huỷ 41 4.2 Tính cân nhiệt lượng hệ thống tháp oxy hoá 42 Nhiệt lượng mang vào: 42 Nhiệt lượng mang khỏi hệ thống oxy hoá 43 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 Đường kính ống dẫn khơng khí 49 Đường kính ống 49 Đường kính ống dẫn nguyên liệu vào 50 Đường kính ống tháo sản phẩm cumen hydroperoxyt 50 5.4 Tính đáy nắp thiết bị: 50 Tính đáy thiết bị: 51 Tính nắp thiết bị: 51 5.5 Chọn mặt bích 52 Chọn bích để nối thân đáy thiết bị 52 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 Các sở để xác định địa điểm xây dựng nhà máy 54 Các yêu cầu địa điểm xây dựng 54 Các yêu cầu môi trường vệ sinh công nghiệp 55 6.2 Thiết kế tổng mặt nhà máy 55 Yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy 55 Phân vùng nhà máy 56 Tổng mặt 57 Các tiêu: 58 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 Chi phí cố định 59 Chi phí lưu động 60 CHƯƠNG AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG HĨA 65 8.1 Tự động hoá 65 Mục đích tự động hố 65 Một số dạng tự động hố cơng nghiệp: 66 Cấu tạo số thiết bị tự động hoá: 68 8.2 An toàn lao động phân xưởng 70 DANH MỤC BẨNG BIỂU Bảng 1.1 Năng suất sản xuất nhu cầu phenol tồn giới (1000t/a) Bảng 1.2 Các thơng 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 Công 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 môi 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 ngun 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 hố 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 CHƯƠNG TÍNH TỐN KINH TẾ 7.1 Mục đích nhiệm vụ tính tốn kinh tế: Tính toán kinh tế phần quan trọng thiết kế, định xem phương án thiết kế có tính khả thi hay khơng Một phương án thiết kế tốt đảm bảo trình độ kỹ thuật sản xuất chất lượng sản phẩm đồng thời đem lại hiệu cho nhà sản xuất Với nhiệm vụ chính: + Xác định mức chi phí cho phương án đề xuất + Xác định kết phương án kỹ thuật đề xuất đưa lại + Xác định hiệu kinh tế phương án kỹ thuật đưa lại để đánh giá tính khả thi mặt kinh tế phương án kỹ thuật 7.2 Các loại chi phí Chi phí cố định 7.2.1.1 Chi phí đầu tư xây dựng Chi phí xây dựng nhà xưởng là: 432 (m2) x 2,5 (triệu đồng) = 1080 (triệu đồng) Chi phí xây dựng cơng trình phụ trợ (cầu cống, đường xá, khu chứa): 324 (m2) x (triệu đồng) = 324 (triệu đồng) dựng: Chi phí khảo sát thiết kế xây dựng tính 2% chi phí xây 2% x (1080 + 324) = 28,08 (triệu đồng) Tổng chi phí xây dựng: 1080 + 324 + 28,08 = 1432,08 (triệu đồng) 7.2.1.2 Chi phí cho mua máy móc thiết bị Mua máy móc thiết bị hãng UOP (đổi theo tỉ giá 1$ =23125 đồng) ( Mua máy móc thiết bị theo giá tính phí vận chuyển, lắp đặt) Thiết bị oxy hoá: 100000$ x = 300000 x 23125 = 6937,5 (triệu đồng) Tháp tách: 270000$ = 270000 x 23125 = 6243,75 (triệu đồng) Thiết bị gia nhiệt: 22000$ = 222000 x 23125 = 5133,75 (triệu đồng) Lò đốt: 296000 = 296000 x 23125 = 6845 (triệu đồng) Bơm: 44000$ = 44000 x 23125 = 1017,5 (triệu đồng) Thiết bị tái sinh: 3299000 x 23125 = 76289,375 (triệu đồng) Thùng, bình: 34000 = 34000 x 23125 = 786,25 (triệu đồng) 59 7.2.1.3 Các loại chi phí khác: Chi phí chuyển dao cơng nghệ: 1268000 = 1268000 x 23125 = 29322,5 (triệu đồng) Chi phí chạy thử: 100 (triệu đồng) Chi phí phụ khác (chi phí đàm phán, chi phí hải quan): 200 (triệu đồng) 7.2.1.4 Tính khấu hao: Nhà xưởng cơng trình phụ trợ khấu hao vòng 20 năm Vậy khấu hao năm phân xưởng cơng trình phụ trợ là: 1080 + 324 = 70, (triệu đồng) 20 Chi phí khảo sát thiết kế khấu hao năm đầu là: 28,08 (triệu đồng) Vậy khấu hao cho đầu tư xây dựng là: 70,2 + 28,08 = 98,28 (triệu đồng) Thiết bị oxy hoá, thiết bị gia nhiệt, lị tái sinh, tháp tách tính khấu hao 10 năm nên ta có khấu hao thiết bị năm là: 6937,5 + 5133, 75 + 76289,375 + 6243, 75 = 9460, 4375 (triệu đồng) 10 Thùng khấu hao năm nên ta có: 786, 25 = 157, 25 (triệu đồng) Bơm khấu hao năm nên ta có: 1017,5 = 508, 75 (triệu đồng) Vậy chi phí dài hạn tổng hợp Bảng 7.1 Bảng 7.1 Bảng tính tổng chi phí dài hạn phân xưởng Chi phí Thành tiền (triệu đồng) Khấu hao (triệu đồng) Đầu tư xây dựng 1432,08 98,28 Mua máy móc thiết bị 101033,125 10588,9375 Chi phí khác 29622.5 2962,25 Tổng 131481,825 13607,8875 Chi phí lưu động 7.2.2.5 Chi phí mua nguyên liệu Phân xưởng hoạt động 24h/ngày, 330 ngày/năm Do nguyên liệu cần dùng là: 60 Cumen = 10019,305 x 24 x 330 = 79112432 (kg) = 79112, 432 (tấn) Cumen tiêu tốn = 5055,978 x 24 x 329 = 39922002 (kg) ≈ 39922 (tấn) Xúc tác cho hoạt động là: 59,03 m3 x 1500 = 88545 (kg) = 88,545 (tấn) Xúc tác tái sinh ngày với hiệu suất 98% Do xúc tác cần phải bổ xung 2% Sau 20 lần tái sinh cần phải thay xúc tác Số lần cần phải thay xúc tác là: Số lần phải tái sinh là: 330 = lần 40 330 − = 157 lần Lượng xúc tác cần là: 88,545 x 2% x 157 + 88,545 x = 986,4 (tấn) Bảng 7.2 Bảng giá nguyên liệu cần thiết cho nhà máy Nguyên liệu Số lượng Đơn giá (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) Cumen 79112,432 3,00 237337,296 Hydroperoxyt 399922,000 5,50 219571 Xúc tác 986,400 53,53 52802 Tổng 509710,296 7.2.2.6 Chi phí nhiên liệu Bảng 7.3 Bảng chi phí nhiên liệu dùng cho nhà máy Chi phí Lượng tiêu thụ Đơn giá (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) Điện 290000 0,0012 3480 Nước 7100000 0,0006 426 Tổng 3906 7.2.2.7 Nhân công sản xuất trực tiếp Bảng 7.4 Bảng lương phải trả cho nhân viên phân xưởng Nhân viên Số lượng Mức lương (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng) Quản đốc 40 40 Phó quản đốc 35 35 Kỹ sư 30 90 Thợ điện 20 60 Thợ khí 20 60 Cơng nhân 15 15 225 Tổng 510 Chi trả lương công nhân năm là: 510 x 12 = 6120 (triệu đồng) 61 Bảo hiểm xã hội phúc lợi xã hội cho nhân công 17% 10% lương nên ta có: 6120 x (17% + 10%) = 1652,4 (triệu đồng) Vậy tổng chi phí cho nhân công sản xuất trực tiếp là: 6120 + 1652,4 = 7772,4 (triệu đồng) Chi phí biến đổi thống kê bảng 15: Bảng 7.5 Bảng chi phí biến đổi nhà máy Chi phí Thành tiền (triệu đồng) Nguyên liệu 509709,00 Nhiên liệu 3906,00 Nhân công 7772,4 Tổng 7.2.2.8 Các chi phí chung: 521387,44 Chi phí bảo dưỡng sửa chữa máy hàng năm 60 triệu đồng Chi phí văn phịng: chi phí điện thoại 20 triệu đồng/năm Chi phí bảo vệ: x 12 x 0,7 = 75,6 triệu đồng Chi phí quản lý hành 60 triệu Lãi vay để đầu tư: áp dụng lãi vay dài hạn ngân hàng để đầu tư phát triển 5,6% Lãi xuất = (lãi xuất) x (vốn đầu tư ban đầu) Vốn đầu tư ban đầu = (chi phí cố định) + (chi phí biến đổi) Chi phí biến đổi tính quý với giả thiết có doanh thu sau q q trình sản xuất Vốn đầu tư ban đầu cho nguyên liệu (cho quý) Vốn mua cumen (triệu đồng) 237337,296 = 127427,574 Lượng cumen hydroperoxyt cho ban đầu (cho sản xuất) là: 32003,603 kg/h ≈ 32 Lượng dự trữ để bổ sung: 39922 = 9980,5 (tấn) đồng) Vốn mua cumen hydroperoxyt là: (32 + 9980,5) x 5,5 = 54910,35 (triệu 62 Với xúc tác quý phải thay lần bổ sung tái sinh 43 lần lượng xúc tác cần: 32,47 x + 32,47 x 2% x 43 = 92,86 (tấn) Vốn đầu tư cho xúc tác là: 92,86 x 53,53 = 4971 (triệu đồng) Vốn đầu tư cho nhân công sản xuất trực tiếp: 797,34 = 199,335 (triệu đồng) 3906 = 976,5 (triệu đồng) Vốn đầu tư để trả tiền điện, nước: 215,6 = 53,9 (triệu đồng) Vốn đầu tư cho quản lý chung: Từ số liệu ta lập bảng vốn đầu tư ban đầu Bảng 7.6 Bảng 7.6 Bảng vốn đầu tư cho nhà máy Vốn Tiền (triệu đồng) Cố định 102303,600 Nguyên vật liệu 119215,350 Nhiên liệu 976,500 Nhân công 194,835 Quản lý chung 53,900 Tổng 222744.185 Lãi phải trả là: 222744,185 x 5,6% = 12473,67 (triệu đồng) Ngoài q trình sản xuất cịn có phế phẩm, cố lãng phí nguyên liệu 5% chi phí biến đổi: 5% x 514412,34 = 12473,674 (triệu đồng) Từ ta có chi phí sản xuất 30.000 sản phẩm thống kê theo Bảng 7.7 Bảng 7.7 Bảng tính chi phí cần để sản xuất 40.000 phenol Chi phí Thành tiền (triệu đồng) Khấu hao 9792,64 Chi phí biến đổi 514412,34 Chi phí quản lý chung 215,6 Lãi phải trả 12473,67 Phế phẩm 25720,617 Tổng 561848,227 63 Giá thành đơn vị sản phẩm nơi sản xuất là: 561848,227 = 5,618 100000 (triệu đồng) Giá thành sản phẩm = giá thành sản xuất + chi phí bán hàng + thuế + lãi Trong đó: Chi phí bán hàng 5% giá bán VAT 10% giá bán Lãi dự kiến 5% giá bán GB = GT + (5% + 10% + 5%) x GB GB = 10 triệu đồng/tấn III Xác định thời gian hoàn vốn: Xác đinh điểm hoà vốn Qo – sản lượng hồ vốn QO × GB = VO + C1 + QO × c c – Chi phí biến đổi cho đơn vị sản phẩm: 514412,34 = 5,144 100000 (triệu đồng) C1 − Chi phí chung C1 = 215,6 + 12473,67 + 25720,617 = 38409,887 (triệu đồng) VO − Khấu hao tài sản cố định năm QO = VO + C1 9792,64 + 38409,887 = = 9926,385 GB − c 10 − 5,144 (tấn) Vậy thời gian thu hồi vốn là: (tháng) 100000 Q = ≈ 10 QO 9926,385 64 CHƯƠNG AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG HĨA 8.1 Tự động hố Mục đích tự động hố Mơ hình tự động hố dây chuyền cơng nghệ q trình sử dụng dụng cụ, thiết bị máy móc tự động điều khiển hoạt động phận dây chuyền công nghệ theo yêu cầu tạo dựng theo chế độ cơng nghệ dây chuyền Mục đích việc đưa hệ thống mơ hình điều khiển tự động hố vào dây chuyền cơng nghệ nhằm làm cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, xác nhất, tránh cố xảy thao tác điều khiển, phận tự động báo động có cố xảy Mặt khác, nhờ công dụng hệ thống tự động hố mà dây chuyền cơng nghệ cho phép tránh nhầm lẫn, giảm số lượng công nhân làm việc nhà máy, đồng thời tăng suất lao động Nhờ hệ thống tự động hoá mà dây chuyền cơng nghệ có nơi sinh khí độc hại hay dễ gây cháy nổ …làm cho công nhân khơng thể điếu khiển trực tiếp được, sử dụng hệ thống điều khiển tự động đảm bảo tính mạng cho cơng nhân Như vậy, việc áp dụng hệ thống mơ hình điều khiển tự động tron dây chuyền công nghệ không vấn đề cần thiết mà cịn có tính bắt buộc công nghệ Đối với dây chuyền công nghệ sản xuất phenol ta có số ký hiệu dụng cụ tự động sau: Dụng cụ đo nhiệt độ: Dụng cụ đo áp suất: Dụng cụ đo lưu lượng: Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị chung tâm điều khiển: Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa trung tâm điều khiển: Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn): khiển: khiển: Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí lắp trung tâm điều Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi hiển thị, khí cụ lắp trung tâm điều Cơ cấu điều chỉnh: Cơ cấu chấp hành: Tự động mở tín hiệu: Tự động đóng tín hiệu: 65 Hệ thống tự động hố điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) điều chỉnh (BĐC) Bộ điều chỉnh bao gồm: Bộ cảm biến khuếch đại Bộ cảm biển dùng để phản ánh sai lệch thông số điều chỉnh so với giá trinh cho trước biến đổi thành tín hiệu Bộ khuếc đại làm nhiệm vụ khuếc đại tín hiệu cảm biến đến giá trị điều chỉnh quan điều khiển (CQĐK), quan tác động lên đối tượng nhằm xoá độ sai lệch thông số điều chỉnh Mạch điều chỉnh khép kín nhờ quan hệ ngược từ đối tượng đến điều chỉnh Quan hệ gọi hồi tiếp Một số dạng tự động hố cơng nghiệp: 8.1.2.1 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 thơng số cơng nghệ có thay đổi hay khơng Nếu có cảnh báo thị ghi lại giá trị thay đổi Biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra tự động bảo vệ:(Hình 4) Trong đó: ĐT - Đối tượng hiệu chỉnh CB – cảm biến đối tượng BKĐ - Bộ khuếch đại N – Nguồn cung cấp lượng CT – Chỉ thị vạch số C – Cảnh báo G – Ghi lại thay đổi PL – Phân loại C’ – Cơ cấu chấp hành C ĐT CB BKĐ C C C N 8.1.2.2 Tự động điều khiển ĐT CB SS BD N 66 Trong gồm: ĐT - Đối tượng điều chỉnh CB – Cảm biến đối tượng SS – Bộ khuếch đại N – Nguồn cung cấp lượng BĐ - Bộ đặc cho phép ta đặt tín hiệu điều khiển, tổ choc tác động có định hướng điều khiển tự động 8.1.2.3 Dạng tự động điều chỉnh Bao gồm: ĐT - Đối tượng điều chỉnh CB – Cảm biến đối tượng SS – Bộ so sánh BĐ - Bộ đặc CCC – Cơ cấu chấp hành BK – Bộ khuếc đại N – Nguồn cung cấp lượng ĐT CB BK SS BĐ BK BK 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 trị thơng tin đầu thiết bị dựa khác giá trị đo biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn.(Sơ đồ hình 8) N Đại lượng đặt Đại lượng Y XPH XĐC X XCB Phản hồi Trong đó: Y - Đại lượng đặt N – Tác nhân nhiễu XPH – Tín hiệu phản hồi ĐT – Phần tử đặt trị X - Đại lượng O - Đối tượng điều chỉnh CB – Cảm biến ĐC – Phần tử điều chỉnh 67 XCB – Giá trị cảm biến XĐT – Giá trị đặt trị Xtrị số = XĐT – XCB SS – Phần so sánh Phần tử cảm biến: phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X dịch chuyển dạng thơng số khác cho phù hợp với thiết bị điều chỉnh Phần tử đặt trị: phận ấn định số cần trì giá trị phạm vi thơng số cần trì (XĐT) Khi thông số vận hành lệch khỏi giá trị thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại thông số cho phù hợp, thường đặt trị có thiết kế vít công tắc để người điều chỉnh dễ dàng thay đổi giá trị (đặt thông số điều chỉnh) cho phù hợp điều chỉnh Phần tử so sánh: cấu tiếp nhận giá trị phần tử định trị quy định (XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận từ cảm biến XCB, xác định sai lệch thông số X = XĐT – XCB, để đưa tín hiệu vào cấu điều chỉnh Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến tín hiệu nhận sai lệch X để gây tác động điều chỉnh trực tiếp Giá trị điều chỉnh thay đổi liên tục tương ứng với thay đổi liên tục cấu điều chỉnh Cấu tạo số thiết bị tự động hoá: 8.1.3.4 Bộ cảm biến P Trong điều chỉnh thường sử dụng cảm biến P kiểu này, gồm: kiểu hộp xếp, pistông, ống cong đàn hồi…, việc chọn cảm biến P phụ thuộc vào việc cảm biến điều chỉnh độ xác theo yêu cầu ÄZ ÄZ Cảm ứng P kiểu hộp xếp Cảm ứng P kiểu màng 8.1.3.5 Bộ cảm ứng nhiệt độ: Hoạt động cảm ứng nhiệt độ dựa nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ nhiệt độ chất khí Phbh hệ kín dựa nguyên lý nhiệt điện trở 68 Ä Ä Cảm ứng nhiệt độ Cảm ứng nhiệt độ 8.1.3.6 Bộ cảm biến mức đo chất Mức chất lỏng đo nhiều cách khác nhau, phương pháp đơn giản có độ xác cao phương pháp đo phao Kiểu phao Kiểu màng Bộ cảm biến lưu lượng: Bộ cảm biến lưu lượng xây dung sở phụ thuộc vào biểu thức sau: Q = f x v f – Diện tích ống dẫn v – Tốc độ chất lỏng chảy ống theo định lý Becnuli ν= × ∆Ρ ρ ρ − Tỷ trọng chất lỏng ÄP - Độ chênh lệch P chất lỏng Nếu tỷ trọng không đổi lưu lượng V phụ thuộc vào hai thơng số tiết diện f độ chênh lệch áp suất ÄP Ta có hai cách đo lưu lượng: + Khi tiết diện khơng đổi đo lưu lượng độ chênh lệch áp suất trước sau thiết bị có ống hẹp + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo tiết diện ống xác định lưu lượng dịng chảy 69 8.2 An tồn lao động phân xưởng + Khái quát chung: Tổ chức an toàn bảo hộ lao động nhà máy công việc tách rời khỏi sản xuất Bảo vệ tốt sức khoẻ lao động cho người sản xuất cho phép đẩy mạnh sức sản xuất nâng cao suất lao động + Nguyên nhân xảy tai nạn lao động: Thường nguyên nhân sau đo kỹ thuật, tổ chức (tổ chức giao nhận), vệ sinh công nghiệp Trong nhà máy chế biến dầu mỏ bị ô nhiễm chủ yếu khí hydrocacbon (hydrocacbon mạch thẳng có tính độc hydrocacbon mạch nhánh, hydrocacbon vòng độc mạch thẳng) Ảnh hưởng khí phụ khí: CO2, H2S Khi nghin cứu tác hại hoá chất bụi người ta đưa nồng độ hợp chất độc hại cho phép tối đa sau: Hợp chất Nồng độ mg/l Xăng – dung môi < 0,3 H2S 0,01 Bụi SO2 0,01 … … Để chống bụi cần thiết phải sử dụng biện pháp tối thiểu sau: - Cơ khí hố, tự động hố q trình sản xuất để hạn chế tác dụng hợp chất độc hại - Bao kín thiết bị - Thay đổi phương pháp cơng nghệ làm - Thơng gió hút bụi - Bảo đảm vệ sinh công nghiệp Do nhà máy sản xuất hydrocacbon nhẹ hợp chất dễ cháy nổ nên cần thiết phải đảm bảo an tồn Nếu khối lượng lớn khí tạo áp suất cao dẫn đến nổ gây chấn thương chí phá huỷ phân xưởng Như nói phịng chống cháy nổ khâu quan trọng để đảm bảo an toàn cho phân xưởng Các biên pháp cần thiết để phòng chống cháy nổ Thay khâu sản xuất nguy hiểm khâu nguy hiểm 70 Cơ khí hố, tự động hố q trình sản xuất có tính chất nguy hiểm để đảm bảo an tồn xuất Thiết bị bảo đảm kín hạn chế hơi, khí cháy xung quanh khu sản Loại trừ khả phát sinh mồi lửa nơi có liên quan đến cháy nổ Tránh khả tạo độ nguy hiểm chất cháy Tại nơi gây cháy nổ cần đặt biển cấm, dụng cụ chữa cháy nơi dễ thấy thuận tiện thao tác Xây dựng đội ngũ chữa cháy chuyên nghiệp nghiệp dư thường xuyên kiểm tra diễn tập Khi có cố cháy nổ xảy tuỳ tính chất nguy hiểm nơi tạo cháy cần phải cấp tốc thi hành biện pháp kỹ thuật, cần thiết nơi lân cận công tác, cắt điện, phát tín hiệu cấp cứu chữa cháy Trên số biện pháp tối thiểu công tác phòng chống cháy nổ, bảo hộ lao động nhà máy song cần thiết phải tuyên truyền người thực tốt biện pháp phòng ngừa để đảm bảo an tồn cho q trình sản xuất 71 KẾT LUẬN Sau thời gian tham khảo, tra cứu tài liệu với hướng dẫn nhiệt tình TS Phan Thị Tố Nga, đồ án “Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol từ cumen, suất 40.000 tấn/năm” em hoàn thành số nội dung sau: * Tổng quan: Đã đưa phương pháp sản xuất phenol khác công nghiệp so sánh đánh giá ưu nhược điểm phương pháp * Trình bày sở lý thuyết phương pháp HOCK bao gồm sở lý thuyết trình oxy hố cumen q trình phân huỷ hydroperoxyt có sử dụng xúc tác axit * Nêu lên tính chất lý hố sản phẩm ngun liệu q trình sản xuất phenol * Tính tốn: - Đã tính cân vật chất - Tính cân nhiệt lượng - Tính thiết bị tháp oxy hoá * Xây dựng: - Lựa chọn địa điểm xây dựng - Thiết kế tổng mặt nhà máy, mặt bằng, mặt cắt phân xưởng sản xuất * Kinh tế: Đã tính tốn dự trù chi phí hợp lý cho q trình sản xuất có lãi thời gian hoàn vốn đạt nhanh 72 TÀI LIỆU THAO KHẢO [1] Wolfgang-Gerhartz, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A19, VCH-Verlaggesell Schaft mbH, D – 6940, Weinheim, 1985 [2] Nguyễn Thị Ngọc Khuê, Phạm Văn Niên, Hoá học hữu cơ, Tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 [3] James G.Speight, Handbook of Petrochemical Processes, NXB Taylor & Francis Group, 2019 [4] Phan Minh Tân, Tổng hợp hữu hơ hoá dầu, Tập 2, Trường đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh 1994 [5] PTS.Trần Xoa, PTS.Nguyễn Trọng Khng, Ks.Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, Tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1978 [6] PTS.Trần Xoa, PTS.Nguyễn Trọng Khuông, PTS Phạm xuân Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, Tập Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1999 [7] GS.TS Nguyễn Bin, Tính tốn q trình Thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm, Tập1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1999 [8] GS.TS Nguyễn Bin, Tính tốn q trình Thiết bị cơng nghệ hoá chất thực phẩm, Tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1999 [9] PGS.Ngơ Bình, PTS.Phùng Ngọc Thạch, Nguyễn Mạnh Hậu, Phan Đình Tính, Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-Bộ môn Xây Dựng Công Nghiệp, 1997 [10] GS.TS.Trần Công Khanh Thiết bị phản ứng sản xuất hợp chất hữu Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, 1975 73