Thiết kế dây chuyền sản xuất urê 55

Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê MỞ ĐẦU Trong công nghiệp việc sản xuất Urê phương pháp tổng hợp từ ammoniac khí cacbonic thực vào năm 1868 A.I Badarôp đưa Urê loại phân đạm chứa nhiều hàm lượng Nitơ (46%), có tác dụng tốt việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm trồng Urê không sử dụng rộng rãi nông nghiệp mà cịn ứng dụng nhiều nghành công nghiệp khác như: Công nghiệp sản xuất nhựa, tổng hợp keo, , Ngồi Urê có sử dụng rộng rãi nghành công nghiệp dược phẩm sản xuất sợi Nước ta nước nông nghiệp, 70% dân số sống nghề nơng.Vì nơng nghiệp nghành quan trọng cần đầu tư phát triển để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, trở thành cường quốc xuất lương thực, phân bón phục vụ nơng nghiệp quan trọng cần thiết Nhu cầu phân bón nước ta ước tính khoảng 3500000 tấn/năm.(Theo www.cuctt.mard.gov.vn thống kê năm 2006) Để đạt mục tiêu việc nghiên cứu tìm loại phân bón có tác dụng nâng cao nâng suất chất lượng sản phẩm trồng giá thành rẻ điều cần thiết Đồng thời phải nghiên cứu biện pháp cải tiến công nghệ, thiết bị việc đầu tư thay dây chuyền sản xuất nâng cao suất chất lượng hạ giá thành sản phẩm Hiện nước ta lực sản xuất phân bón phục vụ nơng nghiệp nhà máy chưa đáp ứng nhu cầu sản xuất nơng nghiệp nước.Do hàng năm nước ta phải nhập lượng lớn phân bón nơng nghiệp nước ngồi Ngun liệu để sản xuất Urê từ NH CO2 Hiện nước ta có hai nhà máy sản xuất Urê nhà máy Phân đạm Hóa chất Hà Bắc Bắc Giang nhà máy Đạm Phú Mỹ Bà Rịa – Vũng Tàu Nhà máy Đạm Phú Mỹ Bà Rịa – Vũng Tàu sử dụng dây chuyền công nghệ hãng Haldor Topsoe ( Đan Mạch) hãng Snamprogetti (Ý) từ nguồn nguyên liệu ban đầu khí đồng hành, tạo NH lỏng khí CO2 đưa tổng hợp Urê Nhà máy Phân đạm Hóa chất Hà Bắc từ nguồn nguyên liệu ban đầu than đá tạo NH3 lỏng khí CO2, sử dụng dây chuyền cơng nghệ tuần hồn lỏng tồn cho q trình tổng hợp Urê Phần tính tốn thiết kế Xưởng sản xuất Urê đây, trình bày dựa dây chuyền Cơng ty Phân đạm Hóa chất Hà Bắc Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM URÊ (NH2)2CO I NGUYÊN LIỆU Đioxit Cacbon: Cơng thức hố học : CO2 Khối lượng phân tử : 44 (Đ.V.C) Ở điều kiện thường điôxit cacbon chất khí khơng màu Ở C nén đến áp suất 35,5 atm điơxit cacbon hố lỏng Chất lỏng không màu Tiếp tục hạ nhiệt độ tạo băng CO2 trắng Trong sản xuât Ure, nguốn nguyên liệu CO thường sản xuất từ than, khí thiên nhiên…Để đạt yêu cầu độ CO 2, khí sau sản xuất tinh chế làm Trong thành phần khí theo CO vào tháp tổng hợp Ure người ta quan tâm hàm lượng khí H 2S gây ăn mòn thiết bị mạnh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Trong thành phần khí ngồi cịn có khí khác N2, H2…Hiện cơng ty Phân đạm Hố chất Hà Bắc CO sản xuất từ than Antraxit Amoniac Công thức hoá học: NH3 Khối lượng phân tử: 17,03 (Đ.V.C) Ở điều kiện thường, Ammoniac chất khí khơng màu, có mùi khai xốc Một số số hố lý Ammoniac: Nhiệt độ sôi : -33,75 oC Nhiệt độ nóng chảy : -77,75 oC Nhiệt độ kết tinh : 132,4 oC Thể tích phân tử ( oC, 760 atm ) : 22,081 lít Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Tỷ trọng ( oC, 760 atm ) : 0,771 g/lít Amoniac chất hồ tan tốt nước Ở nhiệt độ thường áp suất ngồi trời lít nước hồ tan gần 750 lít NH khí Ở nhiệt độ thường NH ổn định, nhiệt độ cao  1200 oC bị phân huỷ Trong sản xuất Ure, Ammoniac điều chế từ N , H2 Nồng độ NH3 cao đạt  99,8 % khối lượng Phần lại chủ yếu nước lượng nhỏ khí hồ tan khác Trong sản xuất Ure yêu cầu nguồn nguyên liệu NH cho tổng hợp Ure NH3 lỏng giàu, lượng khí Nguồn nguyên liệu chủ yếu nước ta để sản xuất hai khí nguyên liệu than, qua nhiều giai đoạn thiết bị sản xuất cồng kềnh Nên chi phí đầu tư lớn, làm tăng giá thành sản phẩm Hiện nước ta có nguồn ngun liệu khí đồng hành dùng sản xuất khí ngun liệu cho trình tổng hợp Urê.Nếu sử dụng nguồn nguyên liệu khí đồng hành cho việc sản xuất nguyên liệu tổng hợp Urê chi phí đầu tư giảm so với dây chuyền sản xuất Urê từ khí nguyên liệu sản xuất từ than Xét tình hình cụ thể nước ta để sản xuất Urê sử dụng nguyên liệu than có hiệu tương đối cao số điều kiện sau: + Khí sản xuất khí ngun liệu tiêu thụ lượng than lớn nên giải tình trạng trì trệ nghành than tạo công ăn việc làm thu nhập ổn định cho người lao động ngành than + Là sở để xây dựng liên hợp sản xuất nhiều mặt hàng phân bón hố chất Urê, NPK, SODA, DAP, H2SO4, , Yêu cầu nguyên liệu cho trình tổng hợp Urê a Yêu cầu NH3: Nguyên liệu dùng sản xuất Urê NH lỏng, lượng nước dầu khí trơ hồ tan NH3 lỏng tốt.Hàm lượng NH Amoniac lỏng nói chung khơng nhỏ 99,8% Hàm lượng khí trơ hoà tan NH phải thật nhỏ.Nếu NH3 có hồ tan nhiều H2 N2 sau vào tháp tổng hợp Urê làm giảm đáng kể hiệu suất tổng hợp Urê Lượng dầu chứa NH lỏng không lớn 15ppm, hàm lượng dầu lớn làm bẩn bề mặt trao đổi nhiệt Trong NH3 lỏng thường chứa bột xúc tác tổng hợp NH 3, phải đuư lọc trước vào tháp tổng hợp Urê, không che phủ tạo lớp cặn bề bặt truyền nhiệt b Yêu cầu nguyên liệu CO2; Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Khí CO2 dùng cho tổng hợp Urê phải đáp ứng yêu cầu sau: Nồng độ CO2 ≥ 98,5% khí trơ không tham gia vào phản ứng tổng hợp ≤ 1,5% tạp chất lưu huỳnh < 15 mg/m3 tiêu chuẩn Hàm lượng lưu huỳnh khí CO2 nhỏ tốt hợp chất sunfua có khả gây ăn mịn mạnh thiết bị sản xuất Urê phải khử bỏ lưu huỳnh trước vào tháp tổng hợp Hàm lượng H2 khí trơ cần khống chế < 1,2% Nếu hàm lượng H tăng lên phân hệ thống tổng hợp Urê tạo thành NH – H2 - O2 hỗn hợp khí nổ nguy hiểm gặp tia lửa Để ngăn ngừa thiết bị sản xuất Urê bị ăn mịn trước đưa khí CO vào tháp tổng hợp người ta đưa vào luợng khơng khí oxi ngun chất chiếm khoảng 2,5% thể tích khơng khí trì hàm lượng O2 CO2 0,5% thể tích II SẢN PHẨM URÊ Tính chất vật lý: Cơng thức hố học : (NH2)2CO Khối lượng phân tử : 70 (Đ.V.C) Phân Urê hay cịn gọi Cacbamit, phân có chứa nhiều nitơ ( 46%) Urê tinh khiết tinh thể màu trắng, tỷ trọng 1,33 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy khoảng 132,4oC Thành phần phân Urê bao gồm: - Hàm lượng Urê nguyên chất: 99,2% - Hàm lượng Fe: 0,005% - < 0,015% Hàm lượng NH3 tự do: Tính chất hóa học: a Tác dụng nhiệt: Urê đốt nóng áp suất khí quyển, đến nhiệt độ cao nhiệt độ nóng chảy (tonc) bị phân hủy thoát NH3 Cơ chế trình sau: (NH2)2CO � NH4OCN NH4OCN � HOCN + NH3 Axit xyanic HOCN + (NH2)2CO � NH2CONHCONH2 Biure Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Hợp chất Biure thành phần có hại trồng, làm trồng bị bạc Vì cần phải tổng hợp Urê điều kiện thích hợp tránh việc tạo Biure b Độ tan Urê dung môi: Urê tan tốt nước, rượu dung dịch amoniac Dung dịch Urê bão hòa nhiệt độ to = 20oC có 51,83% (NH2)2CO to = 60oC có 78,8% (NH2)2CO to = 120oC có 95% (NH2)2CO Ở nhiệt độ 130oC, dung dịch nước cacbamit bị phân hủy thành NH CO2 c Tác dụng với axit: Urê tác dụng với axit tạo thành muối khác nhau: - Hợp chất muối Nitrat: (NH2)2CO.HNO3 tan nước, bị đốt nóng phân hủy nổ - Hợp chất muối phốt phát: (NH2)2CO.H3PO4 hòa tan tốt nước phân ly hoàn toàn d Tác dụng với muối: Urê có phản ứng với số muối tạo thành phức, thường có chứa tới cấu tử phân bón Ca(NH3)2.4CO(NH2)2 Ca(H2PO4)2.H2O + (NH2)2CO � CO(NH2)2.H3PO4 + CaHPO4.H2O Ứng dụng Urê: a Trong nông nghiệp: Urê loại phân đạm có thành phần Nitơ nhiều (46%) khối lượng, cung cấp hàm lượng đạm lớn cho trồng Urê dung bón cho trồng dạng rắn, dạng lỏng tưới gốc sử dụng phân phun qua số loại trồng Vì phân Urê sử dụng rộng rãi nông nghiệp b Trong công nghiệp: Urê dùng làm nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo, đặc biệt nhựa Urêformandehit Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Urê thành phần phân hóa học Urê dùng để bổ sung thức ăn cho động vật, cung cấp nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho tăng trưởng Được sử dụng để thay cho muối (NaCl) việc loại bỏ băng hay sương muối lòng đường hay đường băng sân bay Nó khơng gây tượng ăn mịn muối Urê thành phần bổ sung cho thuốc để thêm hương vị Urê thành phần dầu dưỡng tóc, sữa rửa mặt, dầu tắm nước thơm c Trong phịng thí nghiệm: Urê chất biến tính protein mạnh Thuộc tính sử dụng để làm tăng độ hịa tan số protein Vì tính chất sử dụng dung dịch đặc tới 10M d Trong y học: Urê sử dụng sản phẩm da liễu để giúp cho q trình tái hydrat hóa da Urê sản xuất tiết khỏi thể với tốc độ gần không đổi, nồng độ Urê máu vấn đề với tiết số trường hợp sản xuất nhiều Urê thể.( Theo www wikipedia.org) Nồng độ Urê cao thể sinh rối loạn thần kinh Thời gian dài bị Uremia làm đổi màu da sang màu xám Tóm lại Urê có vai trị to lớn nhiều nghành đời sống người, nhấn mạnh đến vai trị phân bón sản xuất nơng nghiệp Vì nghiên cứu, thiết kế dây chuyền sản xuất Urê có ý nghĩa quan trọng Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT URÊ TỪ NH3 LỎNG VÀ KHÍ CO2 I Lựa chọn dây chuyền sản xuất: Tổng hợp trực tiếp Urê từ NH3 CO2 bao gồm số giai đoạn : - Tác dụng NH3 CO2 ( trình tổng hợp) - Chưng cất sản phẩm tổng hợp - Chế biến dịch Urê thành sản phẩm Những phương pháp tổng hợp Urê khác điều kiện trình tổng hợp chúng phân loại chủ yếu theo phương pháp sử dụng khí chưng luyện Hiện có phương pháp phổ biến để sản xuất Urê Phương pháp không tuần hoàn NH3 dư: Trong dây chuyền sản xuất phâm đạm Urê thực q trình khơng tuần hồn amoniac dư người ta dùng để chế biến sản phẩm phụ khác như: amoni nitrat, amoni sunfat, muối amoni khác NH lỏng Nếu tiến hành sản xuất Urê theo phương pháp ta kết hợp để sản xuất sản phẩm khác, lại cần phải có chi phí đầu tư cho dây chuyền sản Phương pháp bán tuần hồn: Trong phương pháp có tuần hồn amoniac chưa bị chuyển hóa thành Urê người ta tách khỏi khí chưng luyện Urê chảy lỏng cho quay trở lại chu trình Việc chưng luyện tiến hành cấp hay hai cấp Khi chưng luyện cấp, Urê chảy lỏng từ tháp tổng hợp tiết lưu đến 1,2 at đưa vào chưng luyện 70 oC Amoniac sản phẩm phân hủy muối amoni thu sau chưng luyện đưa vào chế biến thành amoni nitrat sản phẩm khác Dung dịch Urê bốc đặc, sau kết tinh Khi chưng luyện Urê chảy lỏng hai cấp phần lớn Urê chảy lỏng quay trở lại chu trình Tăng lượng NH dư tổng hợp Urê tăng phần NH chưng cấp cấp I chưng luyện lượng NH chế biến thành NH 4NO3 bị giảm Điều cho phép sử dụng lượng NH dư trình tổng hợp lớn so Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê với chưng luyện cấp Khí sau chưng luyện hai cấp CO 2, NH3 nước đem chế biến thành amoni nitrat muối amoni quay lại q trình Phương pháp tuần hồn lỏng: So với phương pháp khác phương pháp sản xuất Urê với quay trở lại tồn khí chưng luyện chưa hấp thụ dạng lỏng sử dụng phổ biến công nghệ sản xuất Urê Ưu điểm bật phương pháp so với phương pháp khác chỗ lưu trình đơn giản thiết bị chắn đáng tin cậy, định mức tiêu hao giảm tới mức tối thiểu Hiện tồn số phương pháp tái sinh khí chưng luyện nhằm tuần hồn chúng: 1- Ép nóng 2- Hấp thụ khí dầu khống 3- Hấp thụ chọn lọc NH3 CO2 (tuần hồn khí) 4- Quay NH3 CO2 trở lại chu trình dạng dịch lỏng muối amoni (tuần hoàn lỏng) Theo phương pháp ép nóng hỗn hợp NH CO2 nén 175 �210 0C, nghĩa điều kiện loại trừ tạo thành amoni cacbamat rắn Phương pháp chưa ứng dụng rộng rãi công nghiệp khó khăn sinh nén hỗn hợp khí nhiệt độ cao kinh tế sử dụng NH cao đến 93% Hãng CHEMICO Mỹ đề tuần hoàn NH CO2 thực trạng thái nóng đồng thời phân hủy amoni cacbamat theo giai đoạn 70 at, 14 �28 at at Khí chưng luyện nén đến áp suất 210 at áp suất trình tổng hợp phải thực Việc đốt nóng khí xảy nén đoạn nhiệt Nhiệt dư trình tổng hợp sử dụng để chế tạo nước Khi hấp thụ NH3 CO2 dầu khống trơ huyền phù amoni cacbamat tạo thành vào tháp tổng hợp Quá trình tổng hợp tiến hành 210 at 180 0C Mức độ chuyển NH3 CO2 thành Urê 40 �50% Nhiều phương pháp dựa vào hấp thụ chọn lọc cấu tử NH CO2 đưa Ví dụ: hấp thụ chọn lọc NH từ khí chưng luyện dung dịch Urê nitrat (phương pháp INVENTA) Dioxit cacbon không bị hấp thụ, thải Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê sử dụng lại chu trình Hấp thụ chọn lọc khí CO từ khí chưng luyện (phương pháp CHEMICO) ví dụ khác, theo phương pháp trình tổng hợp tiến hành 170 atm 175 � 1850C, có mặt lượng dư NH3 lớn (NH3/CO2= 6/1); điều cho phép nâng cao mức độ chuyển amoni cacbamat thành Urê đến 76% Việc hấp thụ khí CO nhờ mono etanol amin Ngày phương pháp này, chế độ kỹ thuật khác chút Q trình tiến hành áp suất 280 at nhiệt độ 205 �232 0C, tỷ số NH3 : CO2 = (4 �4,5):1 Hiệu suất Urê 80 � 85% Tháp tổng hợp lót zinconi để nâng cao độ bền Nhiệt sử dụng để chế tạo nước Quá trình tiến hành theo hai cấp Việc hấp thụ khí CO từ khí chưng luyện tiến hành chọn lọc mono etanol amin Một phương pháp hỗn hợp tuần hoàn khí trở lại tháp tổng hợp nghiên cứu 75% NH3 CO2 chưa phản ứng quay trở lại chu trình dạng dung dịch muối amoni; 25% lại nhờ vào hấp thụ chọn lọc Khi hấp thụ chọn lọc dung dịch mono etanol amin q trình thực với tuần hồn phận tồn khí chưng luyện trở lại chu trình Những phương pháp thực tuần hoàn NH CO2 trở lại chu trình dạng dung dịch muối amoni (tuần hồn lỏng) phương pháp triển vọng tính kinh tế Gần nhiều hãng sản xuất tiến hành làm việc theo cải tiến phương pháp Để điều chỉnh nhiệt độ, tháp trang bị vỏ lạnh Quá trình tiến hành điều kiện kiểm tra nghiêm ngặt hiệu suất tổng hợp Urê đạt đến 68% Quá trình tiến hành chưng luyện Urê tiến hành theo hai cấp, cấp áp suất 20 at gần đến áp suất khí Amoniac cacbon dioxit quay tồn trở lại chu trình dạng dung dịch muối amoni Quá trình bốc dung dịch Urê tiến hành áp suất chân không hàm ẩm 0,6% Sản phẩm thu dạng hạt có độ tinh khiết cao có hàm lượng Biure nhỏ Theo phương pháp Toyo Koatsu (Nhật Bản) việc tác dụng tương tác NH3 CO2 theo thông số kỹ thuật khác chút ít, áp suất 220 �230 at, nhiệt độ 180 �190 0C tỷ số mol NH3 : CO2 = (3,5 �4,5) : Khi mức độ chuyển hóa Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê CO2 thành Urê 58% Urê chảy lỏng đưa vào chưng luyện 17 atm �3 atm Khác với phương pháp Montecatin phương pháp có phận NH3 thoát cấp chưng luyện thứ dạng chảy lỏng tinh khiết, đưa quay trở lại chu trình Một phận NH khác CO2 đưa quay trở lại dung dịch dạng muối amoni Thành phẩm sản xuất dạng tinh thể nhỏ mà dạng hạt Theo phương pháp STEMI CACBON q trình tuần hồn NH CO2 chưa phản ứng thực phương pháp TOYO KOATSU Quá trình tổng hợp tiến hành 175 �190 0C, áp suất 200 atm tỷ số mol NH : CO2 = 4,5 : Mức chuyển hóa CO2 thành Urê 62% Q trình chưng luyện Urê chảy lỏng tiến hành theo hai cấp áp suất tương ứng 18 atm atm Trước tạo hạt kết tinh dung dịch bốc đến nồng độ 99,8% CO(NH 2)2 thiết bị bốc hai cấp Quá trình bốc tiến hành áp suất chân không (ở cấp I áp suất 300 mmHg, cấp II 15 mmHg) Urê kỹ thuật thu trực tiếp từ dung dịch 70 � 74% chế biến trước than hoạt tính nhằm cải thiện phẩm chất Ngày nay, hãng STEMI CACBON đưa loạt cải thiện vào phương pháp này, điều cho phép hạ thấp hệ số tiêu hao giá thành sản phẩm Theo phương pháp trình tổng hợp Urê tiến hành áp suất 130 atm, nhiệt độ 180 0C tỷ số mol NH3 : CO2 = : 1, nghĩa giảm so với chưa cải tiến Urê chảy lỏng từ tháp tổng hợp với áp suất đưa vào tháp thổi để phân hủy amoni cacbamat Amoni dư sản phẩm phân hủy amoni cacbamat NH CO2 dạng khí thổi khỏi dung dịch chảy lỏng nhờ vào CO cung cấp vào tháp máy nén chúng quay trở lại tháp tổng hợp Quá trình chưng luyện hai cấp áp suất tiến hành Nhiệt dư tạo thành tổng hợp sử dụng để sản xuất nước Hãng TOYO KOATSU đề phương pháp liên hợp sản xuất NH Urê hạ thấp đến � % chi phí kinh doanh � 10% đầu tư Bản chất phương pháp chế biến CO từ khí thu khí metan cacbon oxit thành 10 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê + Bố trí máy bơm bơm cacbamat, bơm amoniac cao áp, bơm cấp liệu tháp nhả, bơm cấp liệu tháp hấp thụ, bơm nước amoniac, bơm dịch urê, dịch ngưng tụ, nước ngưng, thùng chứa dịch urê Mặt tầng hai: + Các thiết bị bố trí khung sàn trung gian (độc lập với khung nhà) gồm có thiết bị phân giải, hấp thụ, cô đặc, thùng chứa Mặt tầng ba: + Bố trí thiết bị hấp thụ, phân giải, đặc đoạn II, rửa khí trơ, tháp nhả, hấp thụ khí cuối Các thiết bị bố trí gọn, phù hợp dây chuyến sản xuất Trên mặt có bố trí lối để quan sát, bảo dưỡng thiết bị 159 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN VIII : TÍNH KINH TẾ I Mục đích ý nghĩa việc tính kinh tế Hạch tốn kinh tế vấn đề quan trọng sản xuất kinh doanh định tồn phát triển nhà máy Việc hoạch tốn kinh tế khơng cho ta đánh giá mặt kinh tế mà cón thấy mức độ áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất Việc tính tốn kinh tế phân xưởng sản xuất bao gồm : + Thiết lập chế độ hoạt động phân xưởng + Tính tốn nhu cầu lao động, lượng nguyên liệu phân xưởng + Tính chi phí đầu tư vốn cố định + Tính quỹ lương, ngân sách, thuế, bảo hiểm Qua việc tính tốn nội dung ta xác định giá thành sản phẩm tỷ lệ mức độ lãi hàng năm II Chế độ làm việc phân xưởng Do tính chất yêu cầu giải pháp kỹ thuật cho trình sản xuất Urê nên phân xưởng Urê làm việc theo phương thức liên tục, ngày làm ca, ca làm việc tiếng có kíp Mỗi năm nghỉ phép 15 ngày chế độ nghỉ lễ, tết theo quy định nhà nước Do thời gian chạy máy năm 365- ( 30 +15 ) = 320 ngày số làm việc năm phân xưởng 320 24 = 7680 (h) III Tính nhu cầu nguyên vật liệu, lượng sử dụng Nguyên vật liệu: Dựa vào cân chất cân nhiệt ta tính nhu cầu sử dụng nguyên liệu năm sau: 160 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê a Amoniac : 11067,566 (kg/h ) Trong năm: 11067 ,566 x 24 x 320 = 84998,406 (tấn/năm) 1000 Hệ số tiêu hao: 1 = 84998,406 = 0,566 150000 b Cacbon đioxit : 14537,382 (kg/h) Trong năm : 14537,382 x 24 x 320 = 111644,093 (tấn/năm) 1000 Hệ số tiêu hao: 111644 ,093 2   0,744 150000 c Nước làm lạnh : Bao gồm: nước làm lạnh cho máy nén khí cacbon đioxit, nước làm lạnh cho thiết bị ngưng tụ ammoniac, nước làm lạnh cho khí ngưng tụ chưng phân giải cấp II, lượng nước làm lạnh cho thiết bị hấp thụ, nước làm lạnh cho thiết bị ngưng tụ cô đặc Tổng lượng nước làm lạnh: m = 1233626 + 6175245 + 89623 +31052 + 69421 m = 7548967 (m3/năm) Hiệu suất sử dụng: 7548967 3  50,326 (m3/T) 150000 d Lượng nước: Bao gồm; Lượng đốt cho thiết bị gia nhiệt chưng phân giải cấp I: 14523,843 x 24 x 320 1111541 ,114 (tấn/năm) 1000 Lượng đốt cho thiết bị gia nhiệt chưng phân giải cấp II: 13254,452 x 24 x 320 = 101794,914 ( tấn/năm) 1000 161 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Lượng đốt cho hai thiết bị gia nhiệt cô đặc: 8663,895 x 24 x 320 = 66538,713 (tấn/năm) 1000 Lượng đốt cho thiết bị gia nhiệt ammoniac: 267,589 x 24 x 320 = 1055,083 (tấn/năm) 1000 Lượng đốt cho thiết bị chưng nhả: 6052 x 24 x 320 = 46479,36 (tấn/năm) 1000 Tổng lượng nước : 46479,36 + 1055,083 + 66538,713 + 101794,914 + 1111541,114 = 1327489,184 (tấn/năm) Hệ số tiêu hao cho đốt: 1327489,184 4  8,849 150000 Nhu cầu lượng năm Năng lượng dung cho dây chuyền điện dung cho công nghệ chiếu sáng: - Hệ số tiêu hao điện cho công nghệ : 150 KW/tấn sản phẩm - Hệ số tiêu hao điện cho chiếu sáng : 50 KW/tấn sản phẩm Lượng điện dùng cho năm: 150 24 150000 + 50 24 150000 = 720000000 ( kWh ) * Tiêu hao dầu: Lượng dầu tiêu hao thực tế 0,26 kg/tấn sản phẩm Hay 0,26.150000 = 39 /năm 1000  Tiêu hao bao bì sản phẩm bao 50 kg.Vậy số bao cần thiết năm: 150000 20 = 3000000 ( bao/năm)  Tiêu hao khâu: 162 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê 0,03.150000 = 4,5 (tấn/năm) 1000 IV Tính chi phí cho ngun vật liệu (Tính theo đơn giá cơng ty phân đạm Hà Bắc) STT Danh mục Tấn/năm 103 đồng/tấn Thành tiền 103 NH3 84998,406 2000 169946812 CO2 111644,093 850 94897479,05 Nước 7548967 0,28 2113710,76 Hơi nước 1327489,184 61 80976840,22 Dầu 39 52 2028 Điện 720000000 0,6 432000000 Bao bì 3000000(cái) 25 75000000 Chỉ khâu 4,5 3500 15750 Tổng 854942620 V Tính chi phí đầu tư Chi phí xây dựng STT Danh mục Số tầng Diện tích Thành tiền Nhà máy nén CO2 846 1269000 Nhà tổng hợp 360 3154375 Nhà khống chế 115 782000 Nhà cầu thang 30 39000 Tháp tạo hạt 10 226 3616000 Nhà băng tải 240 360000 Nhà đóng bao 400 1280000 Kho chứa 5040 6552000 163 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê Nhà điện 60 90000 10 Nhà hành 300 960000 11 Nhà bơm 240 360000 12 Nhà ăn 90 135000 13 Tổng 18102375 Đầu tư xây dưng cơng trình đường xá,cống rãnh vệ sinh, lấy 30% chi phí xây dựng Vậy chi phí là: 18102375 103.0,3 = 54307125000 (đồng) Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng là: 18102375000 + 5430712500 = 23533087500 (đ) Chi phí đầu tư máy móc thiết bị a Khu vực máy nén STT Danh mục Số lượng Đơn giá 103 đ Thành tiền 103 đ Máy nén CO2 15000000 45000000 Thiết bị phân ly dầu 500000 4500000 T.bị làm lạnh khí 100000 900000 T.bị khử H2S 100000 300000 Ống dẫn khí 50 2500 125000 Van loại 40000 200000 Sàng thép 6000 18000 T.bị lọc khí 7000 14000 T.bị đo lường 50000 150000 10 Quạt gió 5000 5000 11 Tổng 51412000 b Khu vực khống chế 164 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê STT Danh mục Số lượng Đơn giá 103 đ Thành tiền 103 đ Bơm NH3 lỏng 5000000 15000000 Bơm cacbamat 5000000 15000000 Bơm dịch NH3 lỏng 100000 300000 Bơm Urê lỏng 18000 36000 Bơm nước làm lạnh 15000 30000 Bơm dung dịch NH4OH 12000 36000 Bơm nước rửa t.bị 15000 30000 Bơm dịch Urê 20000 20000 Quạt gió tạo hạt 500000 2000000 10 Vòi phun 1000000 2000000 11 Tháp tổng hợp 50000000 100000000 12 Tháp chưng cấp I 1000000 1000000 13 Bộ gia nhiệt cấp I 150000 150000 14 Thiết bị phân ly cấp I 150000 150000 15 Tháp chưng cấp II 150000 150000 16 Thiết bị gia nhiệt cấp II 100000 100000 17 Thiết bị bốc nhanh 100000 100000 18 Thiết bị gia nhiệt đoạn I 300000 300000 19 Gia nhiệt cô đặc đoạn II 120000 150000 20 T.bị cô đặc đoạn I 150000 150000 21 T.bị cô đặc đoạn II 150000 150000 22 Thiết bị rửa khí 1000000 1000000 23 T.bị ngưng tụ NH3 500000 1500000 24 T.bị rửa khí trơ 500000 500000 165 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê 25 Thiết bị ngưng tụ I+II 350000 700000 26 T.bị chưng nhả 400000 400000 27 T.bị làm lạnh nhả 20000 20000 28 T.bị chứa NH3 lỏng 300000 300000 29 T.bị ngưng tụ cô đặc I 250000 500000 30 T.bị ngưng tụ cô đặc II 250000 250000 31 Thiết bị gia nhiệt nhả 50000 50000 32 T.bị gia nhiệt NH3 lỏng 50000 50000 33 Bơm tuye cô đặc I 10000 10000 34 Bơm tuye cô đặc II 150000 150000 35 Thùng chứa dịch cô đặc 20000 20000 36 Thùng chứa dịch Urê 150000 150000 37 Thùng chứa NH4OH 200000 200000 38 Thùng chứa nước ngưng 30000 30000 39 Thiết bị lọc NH3 lỏng 15000 30000 40 Băng tải cao su 1 200000 200000 41 Thùng hoãn xung NH3 10000 10000 42 Băng tải 100000 100000 43 Băng tải 100000 100000 44 Bunke chứa 1 20000 20000 45 Bunke chứa 30000 30000 46 Sàng Urê 50000 50000 47 Máy đóng bao 50000 50000 48 Băng tải cao su 50000 50000 49 Máy xếp dỡ 500000 500000 166 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê 50 Băng tải xích 200000 200000 51 Quạt khơng khí 200000 200000 52 Cầu cân điện tử 50000 50000 53 Phụ phí khác 500000 50000 54 Tổng 144965000 Vậy tổng chi phí mua thiết bị máy móc là: 144965000 103 + 51412000.103 = 196377.106 ( đ ) Chi phí vận chuyển lắp đặt 30% tiền mua thiết bị 196377.106 0,3 = 58913100.103 (đ ) Vậy tổng chi phí mua thiết bị máy móc lắp đặt 196377.106 + 58913100.103 = 255290,1.105 (đ) Vậy tổng chi phí đầu tư là: 2552290,1.105 + 18102375.103 = 273392,475.105 (đ) VI Tính nhu cầu lao động TT Số CN /ca Số CN/ngày Số ca làm việc Công việc Nén CO2 3 Cương vị cao áp 3 Thấp áp Cô đặc 3 Bơm thấp áp 6 Phân tích 3 Bơm cao áp 3 Băng tải 9 Đóng bao 10 Xếp dỡ 167 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê 11 Đồng hồ đo 12 3 Trực điện 13 Nấu ăn 14 3 C.N sửa chữa khí 15 3 Trưởng ca 16 3 Tổ trưởng 17 8 Cơ khí 18 KTV công nghệ 19 KTV khí 20 3 KTV an tồn 21 5 Khối hành 22 Tổng 109 - Tính quỹ tiền lương + Mỗi tháng 22 ngày cơng lương, lương trung bình 400.000 đ/người.tháng Do số tiền lương năm 400000 109 12 = 523.200.000 (đ) + Tiền thưỏng 5% tổng tiền lương 0,05 523.200.000 = 26.160.000 (đ) + Tiền bảo hiểm 10% tổng tiền lương 0,1 523.200.000 = 52.320.000 (đ) + Tiền quản lý 20% tổng tiền lương 0,2 523.200.000 = 104.640.000 (đ) + Tiền ăn ca cho công nhân 10% tổng tiền lương 0,1 523.200.000 = 52.320.000 (đ) Vậy tổng chi phí cho quỹ lương là: 758.640.000 (đ) 168 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê VIi Tính giá thành sản phẩm - Chi phí vật liệu, lượng: 498.837.517,4.103 (đ) - Chi phí quỹ lương: 758.640.000 (đ) - Khấu hao tài sản cố định 10% vốn đầu tư 0,1.273392,475.103 = 27339,2457.105 (đ) - Tiền thuế: lấy 10% vốn đầu tư 0,1.273392,457.105 = 27339,2457.105 (đ) Vậy tổng chi phí là: 4999596,2121.106 (đ) Do giá thành sản phẩm G 499596,2121.10 2080.10 (đ/tấn) 240000 Khi giá bán thị trường 4800.103 (đ/tấn) Vậy thời gian thu hồi vốn  388461,52.10 9,5 (năm) 240000.(4800  2080).10 169 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN IX AN TỒN LAO ĐỘNG I Mục đích ý nghĩa Xuất phát từ quan điểm sức khỏe người vốn quý nhất, mục đích cuối sản xuất phục vụ nhu cầu lợi ích người Vì cơng tác bảo hộ lao động nhà máy xí nghiệp có tầm quan trọng đặc biệt Trong nhà máy sản xuất hố chất phần lớn sinh bụi, khí độc tiếng ồn, nên cơng tác an tồn lao động địi hỏi phải có quy định cụ thể nhà máy Nhiều q trình có cho sức khoẻ người không biểu lập tức, nên cơng tác an tồn lao động cần tn thủ cách chặt chẽ chấp hành cách tự giác II Nội dung kỹ thuật an toàn Các đặc điểm nhà máy - Có nhiều bụi dùng than để sản xuất khí nguyên liệu - Độc hại cho cơng nhân sinh khí độc hại CO, H 2S, CO2, … , - Có tiếng ồn máy nén khí bơm sinh - Do sử dụng diện tích rộng rãi nên tai nạn điện dễ xảy - Có nhiều máy vận chuyển gây tai nạn lúc làm việc 2.Các biện pháp kỹ thuật đảm bảo an toàn lao động a Trong xây dựng Như phần xây dựng nêu trên, việc chọn địa điểm ,bố trí tổng mặt bằng, chọn hướng nhà thoả mãn yêu cầu nhiều mặt vệ sinh công nghiệp , giao thông thuận tiện phịng chống cháy nổ Các giải pháp thể sau: 170 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê - Các nhà sản xuất quay hướng Đông Nam hướng tốt đảm bảo thơng thống mát mẻ mùa hè, ấm áp mùa đơng - Các phân xưởng sinh bụi khí độc nhiều, tiếng ồn lớn đặt cuối hướng gió chủ đạo xa khu dân cư, chọn vật liệu kết cấu xây dựng giảm tiếng ồn - Các biện pháp xây dựng kết cấu chịu lực, bao che phải ý đến yêu cầu vệ sinh cơng nghiệp b An tồn thiết bị làm việc áp suất cao - Khi thiết kế phải đảm bảo quy trình, quy phạm an tồn vấn đề chọn vật liệu, tăng cường mức độ đúc liền chi tiết khối thiết bị - Phải kiểm tra độ bền thiết bị, dụng cụ đo theo quy chế an tồn - Trong q trình vận chuyển bình khí nén phải tránh va chạm - Trước sửa chữa thiết bị chịu áp có hố chất phải xỉ thải hết hố chất sửa chữa c An toàn thiết bị chịu nhiệt - Do thiết bị làm việc nhiệt độ cao nên cần phải có biện pháp che chắn, cách nhiệt với môi trường xung quanh - Đảm bảo dụng cụ bảo hộ lao động cho công nhân d An toàn điện Phân xưởng sử dụng rộng rãi nên an toàn điện vấn đề quan trọng nên cần ý điểm sau: - Dùng dịng điện an tồn, cách ly bao bọc dây dẫn, tiếp đất bảo vệ - Hệ thống cầu dao, cơng tắc phải có hộp bảo vệ đặt nơi thuận tiện 171 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê - Dùng phận tự động ngắt mạch có cố xảy III Phịng chống cháy nổ - Đảm bảo kín thiết bị nhiệt khí nén - Cách ly thiết bị, vật dễ cháy nổ với xung quanh - Tránh phát sinh tia lửa điện nơi dễ gây cháy - Dùng vật liệu chịu nhiệt, chịu lực nơi cần thiết - Phải trang bị bình chữa cháy 172 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê KẾT LUẬN Sau gần tháng làm việc cố gắng, khẩn trương hướng dẫn tận tình GS.TSKH La Văn Bình thầy giáo mơn tơi hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp “ Thiết kế phân xưởng sản xuất Urê với suât 150000 tấn/năm” Quá trình làm làm Đồ Án Tốt Nghiệp hội bổ ích giúp tơi hiểu sâu trình tự, cách tiến hành, phương pháp thiết kế nhà máy để sau trình làm việc đảm đương cơng tác người kỹ sư Đồng thời làm Đồ Án Tốt Nghiệp dịp cố thêm kiến thức học mở rộng thêm vốn kiến thức Trong trình làm Đồ Án Tốt Nghiệp cố gắng vận dụng kết hợp lý thuyết thực tế Song thời gian có hạn, phần tính tốn chọn thiết bị tính số thiết bị Mặt khác khả trình độ có hạn tài liệu tham khảo không đủ nên việc tra cứu gặp nhiều khó khăn Do Đồ Án khơng thể tránh khỏi số sai sót, mong thầy giáo mơn đóng góp ý kiến Cuối xin chân thành cảm ơn GS.TSKH La Văn Bình , thầy giáo Đặng Xn Hồng thầy cô môn giúp đỡ tơi hồn thành Đồ Án này……… Hà Nội ngày tháng …năm 20… Sinh viên 173 ... thiết kế dây chuyền sản xuất Urê có ý nghĩa quan trọng Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT URÊ TỪ NH3 LỎNG VÀ KHÍ CO2 I Lựa chọn dây. .. giao thiết kế dây chuyền sản xuất phân xưởng tổng hợp Urê mà không sản xuất sản phẩm khác Để tận dụng toàn nguyên liệu, tránh gây tổn thất, mát nguyên liệu trình sản xuất nên đồ án em chọn dây chuyền. .. độ chuyển hóa amoni cacbamat thành Urê lớn hạn chế phân ứng phụ 24 Đồ án tốt nghiệp -Thiết kế dây chuyền sản xuất Urê PHẦN V THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT URÊ TỪ AMONIAC LỎNG VÀ CACBON DIOXIT