Việc sản xuất nitrobenzen là có vị trí quang trọng. Cho nên việc nắm vững cơ chế quá trình, lựa chọn sơ đồ công nghệ, các điều kiện công nghệ, địa điểm xây dựng, cũng như tính hiệu quả kinh tế,... Xuất phát từ thực tế đó mà Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất nitrobenzen với năng suất 45000 tấn/năm đã được thực hiện.
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nhận nhiệm làm đồ án tốt nghịêp , từ nổ lực làm việc thân , với giúp đở tận tình thầy giáo GS.TS Đào Văn Tƣờng, em hoàn thành đồ án thời gian quy định Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Đào Văn Tƣờng, thầy cô giáo môn Hữu Cơ -Hoá Dầu tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian học tập làm đố án vừa qua MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT Chƣơng I :TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM I Tính chất nguyên liệu A Tính chất benzen Cấu tạo vòng benzen 2 Tính chất vật lý benzen 3 Tính chất hóa học benzen B Tính chất axit nitric Tính chất vật lý axit nitrric Tính chất hóa học axit nitrric C Tính chất axit sulfuric Tính chất vật lý axit sulfuric Tính chất hóa học axit sulfuric D Tính chất Na2CO3 10 Tính chất vật lý Na2CO3 10 Tính chất hóa học Na2CO3 11 II Tính chất sản phẩm 11 Tính chất vật lý nitrobenzen 11 Tính chất hóa học nitrobenzen 13 Ứng dụng nitrobenzene 14 Chƣơng II : CÁC PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT NITROBENZEN 15 Nitro hóa axit HNO3 15 Nitro hóa axit HNO3 + H2SO4 15 Nitro hóa muối HNO3 16 Nitro hóa có thêm HCH3COO hay alhydric-axetic 16 Nitro hóa phƣơng pháp nhóm sulfo, amino, diazo…bằng nhóm NO2 17 Nitro hóa oxit nitơ 17 Nitro hóa oxit nitơ có mặt H2SO4 19 Nitro hóa HNO3 với tách nƣớc phản ứng 19 Chƣơng III : SẢN XUẤT NITROBENZEN TRONG CÔNG NGHIỆP 21 I Q trình nitro hóa 21 II Lý thuyết chung 23 Bản chất tác nhân nitro hóa 23 Cơ chế phản ứng nitro hóa hỗn hợp H2SO4 + HNO3 25 Động học phản ứng trình nitro hóa hỗn hợp HNO3 + H2SO4 28 4.Qúa trình phụ nitro hóa 30 5.Những yếu tố ảnh hƣởng đến q trình nitro hóa 31 aẢnh hƣởng lƣợng HNO3 31 bẢnh hƣởng nồng độ axít H2SO4 31 c.Ảnh hƣỏng nhiệt độ ntrro hoa 32 dẢnh hƣởng nhóm len q trình ntrro hố hợp chất 33 e Ảnh hƣởng khoấy trộn làm lạnh đến trình nitro hố 34 III Kỹ thuật sản xuất q trình nitro hóa 34 Thiết bị nitro hóa 34 Chuẩn bị hỗn hợp nitro hóa 37 Sản xuất hợp chất nitro 40 IV.Sản xuất nitrobenzen 41 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen phƣơng pháp liên tục hai bậc 42 Sơ đồ nitro hóa benzen theo Katter 43 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen Nga 44 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phƣơng pháp liên tục 45 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phƣơng pháp gián đoạn PHẦN II : TÍNH TỐN THIẾT KẾ A.Tính cân vật chất cân nhiệt lƣợng I Giai đoạn nitro hoá Lƣợng vật chất vào thiết bị notro hoá Lƣợng vật chất khỏi thiết bị nitro hoá II Giai đoạn lắng Lƣợng vật chất vào thiết bị lắng Lƣợng vật chất khỏi thiết bị lắngù II Giai đoạn trung hoà Lƣợng vật chất vàảtung hoà Lƣợng vật chất khỏảtung hoà II Giai đoạn rửa Lƣợng vật chất vào thiết bị rửa Lƣợng vật chất khỏi thiết bị rửa B Tính cân nhiệt lƣợng Tính cân nhiệt lƣợng cho thiết bị nitro hoá Tính cân nhiệt lƣợng cho thiết bị làm lạnh Chƣơng II TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Tính đƣờng kính chiều cao thiết bị nitro hố Tính bề dày thân thiết bị nitro hoá Tính bề dày đáy nắp thiết bị nitro hố Tính chọn chân đỡ cho thiết bị nitro hoá Tính chọn bơm day chuyền sản xuất Tính chọn máy nén PHẦN III THIẾT KẾ XÂY DỰNG I.Xác định địa điểm xây dựng Nhiệm vụ yêu cầu Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng 3 Chọn địa điểm xây dựng Tổng mặt nhà máy Tổng hợp tiêu xây dựng nhà máy II Thiết kế tổng mặt nhà máy Nhiệm vụ Các yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy Những giải pháp thiết kế tổng mặt nhà máy Mặt nhà máy PHẦN IV TÍNH TỐN KINH TẾ I Mục đích II Nội dung tính tốn Tính chi phí vốn cố định Tính chi phí vốn lƣu động Tính khấu hao Tính giá thành sản phẩm Tính lợi nhuận nhà máy năm Tính thời gian thu hồi vốn PHẦN V AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MƠI TRƢỜNG I An toàn lao động Yêu cầu phòng cháy chữa cháy Trang bị phòng hộ lao động II Vệ sinh môi trƣờng Xử lý khí thải Xử lý nƣớc thải KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU Từ trƣớc đến hệ thống ngành cơng nghiệp ,thì ngành cơng nghiệp hố học chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Ngày với phát triển khoa học ,ngành công ngh9ệp hoá chất , đặt biệt ngành tổng hợp hữu ngày hoàn thiện mặt kỹ thuật ,các sản phẩm hoá học ngày cao mặt số lƣợng ,chất lƣợng nhƣ mặt thể loại ,nhằm phục vụ cho nhu cầu sống sinh hoạt ngƣời Nitrobenzen hợp chất trung gian điễn hình , có nhiều ứng dụng sống , chủ yếu để dùng làm hợp chất nhƣ : anilin , benzidin, dintrobenzen , thuốc nhộm ,làm xúc tiến q trình lƣu hố cao su, Ngồi dùng làm dung mơi chọn lọc để tinh chế đầu mỏ , dùng y dƣợc dùng làm thuốc nổ , Nitrobenzen ngày đƣợc sản xuất theo nhiều phƣơng pháp khác Tuy nhiên trình nitro hoá với tác nhân nitro hoá hổn hợp axit sufuric axit nitric đƣợc phát sớm Nitro hoá benzen đƣợc phát vào năm 1834 đƣợc đƣa vào sản xuất với qui mô công nghiệp vào năm 1847 đến Nguyên liệu chủ yếu benzen , tác nhân nitro hóa có nhiều loại nhƣ: axit nitric, muối nitrat , hổn hợp axit , oxit nitơ, Nhƣng công nghiệp ngày chủ yếu sử dụng tác nhân nitro hoá hổn hợp axit nitric axit sunfuric , sau dùng dung dịch natricacbonat để trung hồ hết lƣợng axit sản phẩm , cuối dung nƣớc để rửa lại Việc sản xuất nitrobenzen có vị trí quang trọng Cho nên việc nắm vững chế q trình , lựa chọn sơ đồ cơng nghệ ,các điều kiện công nghệ, địa điểm xây dựng , nhƣ tính hiệu kinh tế , yêu cầu quang trọng cần thiết nhà thiết kế công nghệ , nhằm đƣa sản phẩm tốt kinh tế Phần I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT Chƣơng I: TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM A TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU I.Tính chất benzen [ – 120 ]: Benzen có cơng thức hóa học C6H6 Benzen hydrocacbon thơm trạng thái lỏng, không màu, linh động, có chiết suất cao, có mùi thơm đặc biệt Benzen không tan nƣớc, nhƣng tan rƣợu, ete, dầu hỏa Benzen hòa tan đƣợc nhiều chất nhựa, mỡ, lƣu huỳnh nhiều chất khác không tan nƣớc Do benzen dung mơi thơng dụng Benzen nguồn nguyên liệu quan trọng công nghiệp phẩm nhuộm anilin, dƣợc phẩm, việc sản xuất chất phụ để nâng cao số octan nhiên liệu động ôtô máy bay.Năm 1825 Faraday ngƣời tìm benzen Benzen đƣợc tách từ chất lỏng ngƣng tụ cách nén khí dầu mỏ.Năm 1845 A.W.Hofman thu đƣợc benzen từ dầu nhẹ nhựa than 1.Cấu tạo vòng benzen [ – 12 ]: Theo quan điểm cổ điển: phân tƣ ûbenzen có cấu tạo mạch vòng khép kín Nhiều tác giả đề nghị cơng thức cấu tạo vòng benzen, có cơng thức Kekule đƣợc sử dụng nhiều Mặc dù vậy, công thức Kekule không phản ánh đƣợc đầy đủ tính chất benzen Theo quan điểm đại: Benzen có cấu tạo vòng cạnh phẳng Các nguyên tử cacbon vòng trạng thái lai hóa sp2 Mỗi nguyên tử cacbon electron p chƣa lai hóa Sáu electron p nguyên tử cacbon không xen phủ hai bên tạo đám mây electron p phân bố nguyên tử cacbon vòng đƣợc biểu diễn cơng thức sau: Các góc hóa trị 1200 C C C C H C Độ dài kiên kết C – C có giá trị trung gian liên kết đơn C – C liên kết đôi C = C C C 1,54 A0 C C C 1,40 A0 C 1,34 A0 Chúng ta dễ dàng nhận thấy electron p xen phủ khép kín nên liên kết C – C vòng khơng mang tính chất liên kết đơi C = C Phân tử benzen có mật độ electron p phân bố đều, phân tử hoàn tồn đối xứng, bền, mà khó cộng hợp, khó oxi hóa Nó dễ phá vỡ cấu trúc bền vòng 2.Tính chất vật lý benzen [ 10 ]: Dƣới thông số vật lý benzen: Điểm nóng chảy 5,5330C Điểm sơi 80,10C Khối lƣợng riêng 25oC: 879 kg/m3 Độ nhớt 200C 0,649.10-3 N.s/m2 Sức căng bề mặt 200C 29.10-3 N/m Nhiệt dung riêng 200C 1730 J/kg.đo Nhiệt hóa 8.09kcal/kmol Nhiệt độ tự bốc cháy khơng khí 538oC Nhiệt độ tới hạn 289.45 oC Nhiệt nóng chảy 30,1 kcal/kmol Độ hoà tan nƣớc benzen 0.05g/100g C 6H6 Nhiệt lƣợng nóng chảy 2,351 kcal/mol Tỷ trọng tới hạn 0,3 g/ml Hằng số vật lý số hydrocacbon thơm [ ] : Công thức Tên gọi tnc0C tsôi0C Tỷ khối C6H6 Benzen +5,51 80,1 0,8790 C6H5CH3 Toluen -95 110,6 0,8669 C6H5(CH3)2 Xilen Para-xilen +13,2 138,4 0,8610 Octo-xilen -29,0 144,4 0,8802 Meta-xilen -53,6 139,1 0,8641 Etylbenzen -94,0 136,2 0,8669 C6H5C2H5 3.Tính chất hóa học benzen [ ] a.Phản ứng cộng hợp :Khó thực hiện, đòi hỏi điều kiện khắc nghiệt nhiệt độ, xúc tác, áp suất + Phản ứng khử : Ni,200 - 3000C,300 atm + 3H2 benzen xyclohexan Cl CH Cl– CH nhiệt độ, áp suất CH- Cl + Tác dụng với clo : + Cl2 b.Phản ứng oxi hóa : Rất khó thực hiện.Các chất oxi hóa thơng thƣờng nhƣ KMNO4 ,K2Cr2O7 / H2SO4 khơng có khả oxi hóa nhân benzen Ởû nhiệt độ cao, benzen bị oxi hóa oxi tạo anhydric maleic với có mặt xúc tác V2O5 : O + CH 4500C 9/2O2 O V2O5 benzen C CH C O anhydricaxetic c.Phản ứng electrophyl SE : phản ứng halogen hóa : X + X2 FeX3 + HX ; (X = Cl, Br) Phản ứng nitro hóa : + HNO3 NO2 H2SO4 + H2O 55 – 60 C Phản ƣnùg sulfo hóa : SO3H + H2SO4 + H2O Phản ứng ankyl hóa : R + RCl AlCl3 + HCl Phản ứng axyl hóa : O C R O + R – C – Cl + AlCl3 + HCl II.Tính chất axit nitric [ – 134 ], [ – 183 ]: Axit nitric có cơng thức phân tử HNO3 axit mạnh đƣợc dùng làm tác nhân nitro hóa benzen để sản xuất nitrobenzen.Ở trạng thái hơi, phân tử axit nitric có cấu tạo phẳng H O 0,96 A0 1020 O 1160 N 1,41 A0 1,21 A0 1300 1140 O 1.Tính chất vật lý axit nitric: Ởû điều kiện thƣờng axit nitric chất lỏng không màu, bốc khói mạnh khơng khí Axit nitric đặc tan nƣớc theo tỷ lệ Nó tạo nên với nƣớc hỗn hợp đồng sôi chứa 69,2% axit sôi 121,80C dƣới áp suất thƣờng Axit nitric tinh khiết bền, dễ bị phân hủy dƣới tác dụng ánh sáng nhiệt : HNO3 = NO2 + O2 + H2O Khí NO2 sinh lại tan vào axit nitric làm cho chất lỏng từ khơng màu trở nên có màu vàng Bản thân axit nitric tinh khiết tự ion hóa nhƣ sau : HNO3 NO2+ + NO3- + H2O Trong nồng độ loại ion 0,5 mol/lít nhiệt độ –100C Khi tan dung mơi có khả cho proton mạnh hơn, nhƣ axit sulfuric axit pecloric, axit nitric phân ly cho ion nitroni NO2+ : HNO3 + 2HClO4 4HNO3 + 2H2SO4 NO2+ + 2ClO4- + H3O+ 4NO2+ + 2HSO4- + H3O+ Qúa trình phân ly tạo nên nhiều ion nitroni tự ion hóa axit nitric Một số tính chất vật lý axit nitric [ 82 - 10 ] : Nhiệt độ sôi 82,60C Nhiệt độ kết tinh -41,590C Khối lƣợng riêng 200C 1512,8 kg/m3 Độ nhớt 200C 0,8.10-3 N.s/m2 Nhiệt tạo thành pha khí 2,1258 J/g Nhiệt hóa 200C 626,3 J/g Nhiệt dung riêng 200C 1.748 j/g.độ Nhiệt nóng chảy 600 kcal/kmol 2.Tính chất hóa học axit nitric : Axit nitric axit mạnh, tƣơng đối bền, oxi hóa mạnh tác nhân nitric hóa a Tác dụng với kim loại : Axit nitric tƣơng tác với hầu hết kim loại trừ Au, Pt, Rh, Ta Ir Tùy thuộc vào nồng độ axit, nhiệt độ chất kim loại mà sản phẩm thu đƣợc HNO2, NO2, N2O, N2 , NH4+ Nói chung kim loại điện cực nhỏ điện cực hidro khử axit nitric đến N2O, N2, NH4+ Ví dụ : 4Zn + 10HNO3(lỗng) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Những kim loại khác khử axit nitric đặc đến NO2 khử axit nitric loãng đến NO Ví dụ : 3CU + 8HNO3(lỗng) Pb + 4HNO3(đặc) = 3CU(NO3)2 + 2NO + 4H2O = Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 10 Nơi đặc nhà cơng trình cung cấp lƣợng bao gồm cơng trình cung cấp điện, Xử lý nƣớc thải công trình bảo quản kỹ thuật khác Tuỳ theo yêu cầu mức độ cơng nghệ mà vùng có diện tích từ 1428% tổng diện tích nhà máy Khi bố trí cơng trình vùng ngƣời ta thiết kế cần lƣu ý số điểm sau: -Hạn chế tối đa chiều dài hệ thống cung cấp kỹ thuật cách bơ trí hợp lý nơi cung cấp tiêu thụ lƣợng ( khai thác tối đa hệ thống cung cấp không ngầm dƣới mặt nƣớc) -Tận dụng khu đất không thuận lợi hƣớng giao thơng để bố trí cơng trình phụ -Các cơng trình có nhiều bụi, khói chất không thuận lợi phải ý bố trí cuối hƣớng gió chủ đạo d.Kho tàng phục vụ giao thơng: Trên đó, bố trí hệ thống kho tàng bến bãi, cầu bốc dỡ hàng hoá, san ga nhà máy Tuỳ theo đặc điểm sản xuất qui mô nhà máy vùng thƣờng chiếm từ 2337% tổng diện tích nhà máy Khi bố trí vùng nguời thiết kế cần lƣu ý số điểm sau: -Cho phép bố trí cơng trình vùng đất khơng ƣu tiên hƣóng Nhƣng phải phù hợp với nơi tập kết nguyên liệu sản phẩm nhà máy để dễ dàng cho việc nhập, xuất hàng nhà máy -Tuy nhiên, nhiều trƣờng hợp, đặc điểm yêu cầu dây chuyền cơng nghệ, hệ thống kho tàng bố trí phần hệ thống kho tàng nằm khu vực sản xuất Vì ngƣời thiết kế bố trí phần hệ thống kho tàng nằm khu vực sảnxuất *Hợp khối cơng trình có ƣu điểm sau: +Ưu điểm: Số lƣợng cơng trình giảm, thuận lợi cho quy hoạch mặt -Tiết kiệm đất xây dựng từ 1030% -Rút ngắn mạng lƣói giao thông vận chuyển từ : 2025% -Giảm giá thành xây dựng từ : 1018% -Rút ngắn thời gian xây dựng từ : 2025% -Năng suất lao động tăng từ : 2025% + Nhược điểm: Mặc dù có nhiều ƣu điểm nhƣng điều kiện xây dựng Việt Nam áp dụng không hợp lý gặp nhƣợc điểm sau: 81 -Không phù hợp với xƣởng,các công đoạn sản xuất có đặc điểm, tính chất sản xuất khác -Điều kiện thơng thống chiếu sáng tự nhiên -Gặp nhiều khó khăn việc nƣớc mái -Trong điều kiện địa hình, địa chất khơng thuận lợi tốn cho chi phí san gia cố móng Bởi vậy, thiết kế cần xem xét kỹ điêu kiện giải pháp hợp khối cơng trình để lựa chọn biện pháp thiết kế thích hợp -Bố trí khoảng cách cơng trình hợp lý đảm bảo quy phạm phòng hoả, cách ly theo điều kiện vệ sinh công nghiệp đảm bảo điều kiện mở rộng nhà máy Trong trình nghiên cứu thiết kế quy hoạch mặt nhà máy cần lƣu ý đến yếu tố phát triển mở rộng nhà máy tƣơng lai, trƣờng hợp sau: -Nâng cao công suất nhà máy -Mở rộng sản xuất sản phẩm -Thay máy móc thiết bị Trong xây dựng mở rộng nhà máy cần phải thoả mãn điều kiện sau: -Trong trình xây dựng mở rộng nhà nhà máy khơng đƣợc ảnh hƣởng đến cơng trình có -Khơng phá vỡ khơng gian kiến trúc có mà phải tăng thêm khả thẩm mỹ hồn chỉnh khơng gian dự kiến -Tuyệt đối không ảnh hƣởng đến dây chuyền sản xuất có -Dự kiến vị trí khu đất phát triển để mở rộng không ảnh hƣởng đến dây chuyền sản xuất hệ thống giao thông nhà máy 4.Mặt nhà máy: Vì dây chuyền sản xuất có tính chất đặc điểm sản xuất gần giống thiết kế mặt phân xƣởng sản xuất theo nguyên tắc hợp khối với tổng diện tích : 14010 m2 82 PHẦN IV TÍNH TỐN KINH TẾ I.Mục đích: Tính toán kinh tế phần quan trọng việc thiết kế phân xƣởng sản xuất , nhằm giúp cho ngƣời thiết kế hiểu đƣợc hoạt động nhà máy , kết việc tính tốn cho phép ta định đƣợc nhà máy có nên hoạt động đƣợc khơng , có hiệu kinh tế khơng II.Nội dung tính tốn : 1.Tính chi phí cố định : a.Tính vốn đầu tƣ xây dựng chung nhà máy ; Mặt nhà máy đƣợc thiết kế nằm khu công nghiệp nhà nƣớc , đƣợc chinhs phủ cấp cho xây dựng , phí cho việc mua mặt Chi phí để xây dựng cho tất hạng mục cơng trình nhà máy là: 2.2.106 VNĐ / m2 Tổng diện tích cần xây dựng nhà máy : 3954 m2 Vậy tổng vốn xây dựng hạng mục cơng trình nhà máy : 3954 x 2,2.106 = 8698,8.106 VNĐ Ngồi chi phí cho cơng trình khác nhƣ : đƣờng giao thông , tƣờng rào , mua sở vật chất bàn ghế , khoảng 8% tổng vốn đầu tƣ xây dựng Tức : 0,8 x 8698,8.106 = 695,904.106 VNĐ Vậy tổng vốn đầu tƣ xây dựng cho nhà máy : Pxd = 8698,8.106 + 695,904.106 = 9394,7.2106 VNĐ b.Vốn đầu tƣ cho thiết bị , máy móc nhà máy : *Bảng kê khai chi phí đầu tƣ cho thiết bị : STT Tên thiết bị Số Đơn giá lƣợng VNĐ) Thiết bị nitro hoá 200.106 Thiết bị nitro hoá hoàn 200.106 toàn Thieets bị lắng 150.106 Thiết bị làm lạnh 80.106 Thiết bị rửa Na2CO3 150.106 Thiết bị rửa nƣớc 150.106 Thiết bị phân ly 100.106 Máy nén 25.106 Thành tiền (VNĐ) 200.106 200.106 150.106 80.106 150.106 150.106 300.106 50.106 83 10 11 12 13 Máy khoấy Bơm Thùng chứa Thùng lƣờng Tổng 10 25.106 10.106 8.106 8.106 50.106 80.106 80.106 32.106 1512.106 c.Vốn đầu tƣ cho việc vận chuyển , lắp đặt thiết bị : Chi phí cho việc vận chuyển lắp đặt 5% giá mua thiết bị Khi ta đƣợc : Pvc = 0.15 x1512.106 = 226,8.106 VNĐ Tổng vốn đầu tƣ cho thiết bị là: Ptbij = 1512.106 + 226,8.106 = 1738,8.106 VNĐ d.Tổng vốn đầu tƣ cố định : Pđt = 9394,7.2106 + 1512.106 + 226,8.106 = 11133,5.106 VNĐ 2.Tính chi phí vốn lƣu động : a.Chi phí cho việc mua nguyên liệu : Lƣợng nguyên liệu cần dùng 1(h) để sản xuất 4948,962 kg sản phẩm nitrobenzen bao gồm : Lƣợng benzen kỹ thuật : 3241,310 kg / h Lƣợng hổn hợp melanzơ : 2882,721 kg / h Lƣợng axit sunfuric 96% : 4785,768 kg / h Lƣợng Na2CO3 6% : 10091,186 kg / h Lƣợng nƣớc : 349,079 kg / h *Bảng kê khai chi phí nguyên liệu cho nhà máy: Tên nguyên liệu khối lƣợng Đơn giá (kg/h) (VNĐ/ kg) Hổn hợp melanzơ 2882,721 1500 4785,768 1700 Axit sunfuric 96% Benzen kỹ thuật Na2CO3 6% Nƣớc 3241,310 10091,186 349,079 4000 1200 800 Thành tiền (VNĐ/ h) 4,324.106 8,136.106 Thành tiền (VNĐ/năm) 35284,5.106 66388,2.106 12,965.106 12,109.106 0,279.106 105796,3.106 98813,1.106 22278,8.106 84 37,814.106 21350,064 Tổng 308560,9.106 b.Chi phí lƣợng cho nhà máy: *Điện dùng để cấp cho dây chuyền công nghệ hoạt động đƣợc xác định theo công thức sau : W1 = K1 x K2 x Ni x Ti ; Kwh Trong W1 : Điện dùng (h) : Ni : Công suất động thứ i ; Kwh n : Số động Ti : Thowifg gian swrt dụng động = (h) K1 : Hệ số phụ tải , thƣờng lấy 0,75 K2 : Hệ số tổn thất , thƣờng lấy 1,05 *Bảng lƣợng điện cần dùng dây chuyền nhà máy: STT Tên thiết bị n Ni (Kwh) K1 K2 Ti(h) W1 (Kwh) Máy khoấy 11 0,75 1,05 17,33 Máy nén 20 0,75 1,05 31,5 Thiết bị lắng 1,7 0,75 1,05 1,34 Bơm HK 8,6 0,75 1,05 27,09 Bơm UT 5,4 0,75 1,05 17,01 Bơ 2X-6113a 5,4 0,75 1,05 4,25 Tổng 15 98,52 *Điện dùng thắp sáng nhà máy đƣợc tính theo cơng thức sau : W2 = Pi x Ti ; Kwh Trong : W2 : Điện dùng 1(h) Pi : Công suất động thứ i ; Kwh Ti : Thời gian sử dụng thắp sáng = (h) ` n : Số bóng đèn *Bảng kê khai điện dùng để thắp sáng nhà máy : 85 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 T Tên cơng trình Nhà sản xuất Kho chứa nguyên liệu Kho chứa sản phẩm Bể chứa nƣớc Khu xử lý khí thải Khu xử lý nƣớc thải Trạm khí Trạm điện Nhà cứu hoả Phòng hành Căn tin Gara ơtơ nhỏ Gara ơtơ lớn Nhà để xe đạp Phòng bảo vệ Nhà vệ sinh Đƣờng giao thông Pi (W) n W2 (wh) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 100 48 48 32 10 18 18 10 10 18 18 10 10 10 8 40 1920 1920 1280 400 720 720 400 400 240 720 720 400 400 400 320 320 4000 16240 Tổng GIá điện dùng công nghiệp : 1000 VNĐ / Kwh Giá điện dùng cho thắp sáng : 500 VNĐ / Kwh Vậy : Chi phí điện dùng tồn nhà máy : Pđiện = 1000 x 98,52 + 500 x 16,240 = 106640 VNĐ / h Điện dùng để thắp sáng 16 h ngày Cho nên tổng lƣợng điện dùng năm :106640 x 16 x 340 = 580,12.106 VNĐ/ năm c.Tính tiền lƣơng cho cơng nhân : *Bảng tính lƣơng cho cơng nhân , cán làm việc nhà máy là: STT Nơi làm việc Số ngƣời làm Số tiền lƣơng Số tiền cho công nhân việc cho ngƣời năm ngày (VNĐ /tháng) (VNĐ/năm) Giám đốc 2,8.10 33,6.106 Phó giám đốc 2,5.106 60,0.106 Thƣ ký 2.106 48,0.106 Cán kỹ thuật 2,5.106 60,0.106 86 10 11 12 13 Nhà sản xuất Sản xuất phụ Kho chứa Thợ khí Thợ điện Phòng hành Phòng bảo vệ Dịch vụ bán hàng Tổng 21 21 6 87 1,8.106 1,8.106 1,8.106 1,8.106 1,8.106 2.106 1,5.106 1,8.106 453,6.106 129,6.106 453,6.106 129,6.106 129,6.106 192,0.106 108,6.106 129,6.106 1927,8.106 Ngồi số chi phí khác : Tiền bồi dƣỡng cho nhân viên năm 5% tổng tiền lƣơng cho công nhân Tức : 0,05 x 1927,8.106 = 96,36.106 VNĐ / năm Tiền bảo hiểm cho nhân viên : 30000 (VNĐ/ năm) cho ngƣời Tức : 87 x 30000 = 2,61.106 VNĐ / năm Vậy tổng chi phí tiền cho nhân viên năm là: 1927,8.106 + 96,36.106 + 2,61.106 = 2024,19.106 106 VNĐ /năm 3.Tính khấu hao : Tổng vốn đầu tƣ xây dựng : Pxd = 9394,7.106 VNĐ Tổng đầu tƣ cho thiết bị : Ptbị = 1738,8.106 VNĐ *Tính chi phí khấu hao : -Nhà sản xuất có thời gian khấu hao 20 năm Do mức khấu hao năm nhà sản xuất : Pxd 9394,7.106 469,7.106 VNĐ / năm 20 20 -Thiết bị có thời gian khấu hao : 15 năm Do mức khấu hao thiết bị năm : Ptb 1738,8.106 115,92.106 VNĐ/ năm 15 15 -Mức khấu hao cho việc sữa chữa thiết bị , cho cơng trình xây dựng lấy 5% mức khấu hao Tức : 0,05 x ( 469,7.106 + 115,92.106 ) = 29,3.106 VNĐ / năm Vậy tổng mức khấu hao : 469,7.106 + 115,92.106 + 29,3.106 = 614,92.106 VNĐ / năm 4.Tính giá thành sản phẩm : Năng suất nhà máy : 45000000 kg/ năm 87 Đơn giá sản phẩm : 7000 VNĐ / kg sản phẩm Vậy tổng doanh thu nhà máy năm : Psp = 45000000 x 7000 = 315000.106 VNĐ / năm 5.Tính lợi nhuận nhà máy năm : Tổng vốn lƣu động nhà máy bao gồm : +Chi phí mua nguyên liệu : 308560,9.106 VNĐ / năm +Chi phí cho điện : 580,12.106 VNĐ/ năm +Chi phí cho nhân viên : 2024,19.106 VNĐ/ năm +Khấu hao : 614,92.106 VNĐ/ năm Suy tổng vốn lƣu động nhà máy : Pld =308560,9.106 + 580,12.106 + 2024,19.106 + 614,92.106 = = 311782,9.106 VNĐ / năm Lợi nhuận nhà máy trƣớc thuế : L = Psp- Pld =315000.106 +311782.9.106 = 3217,1.106 VNĐ/ năm Thuế nhà nƣớc thu từ doanh nghiệp 5% lợi nhuận cho năm Do Vậy nhà máy phai r nộp thuế cho nhà nƣớc : 0,05 x 3217,1.106 = 160,1.106 VNĐ / năm Vậy lợi huận nhà máy sau năm : L = 3217,1.106 – 160,1.106 = 3057.106 VNĐ / năm 6.Tính thời gian thu hồi vốn : 11133,5.106 Tổng vốn đầu tƣ cố định T= = Lợi nhuận + Khấu hao = 3.1 (năm) 3057.10 + 614,92.10 Nhận xét : Vậy sau năm tháng hoạt động nhà máy thu hồi lại vốn Xét mặt kinh tế nhà máy làm ăn có lãi Do nên xây dựng nhà máy 88 Phần IV AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MƠI TRƢỜNG I.An tồn lao động : Nền cơng nghiệp hố chất nói chung , phân xƣởng sản xuất nitrobenzene nói riêng , độc hại cho ngƣời mơi trƣờng Vì để đảm bảo an toàn lao động cho ngƣời vệ sinh cho mơi trƣờng sản xuất phải đảm bảo qui trình sau : Trong trình thiết kế phân xƣởng sản xuất khâu an tồn lao động cần thiết , nhằm cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân nhà máy Vì từ đầu thiết kế phải bố trí cho hợp lí , huấn luyện tuyên truyền qui định cho công nhân hiểu rõ Nhƣ để đảm bảo tốt cần phải tuân thủ theo yêu cầu sau: 1.Yêu cầu phòng cháy chữa cháy : -Thƣờng xuyên thực công tác giáo dục đến công nhân lao động phân xƣởng , thực qui định chung nhà máy , tiến hành kiểm tra điịnh kì , thực thao tác an toàn lao động sản xuất -Khi thiết kế phải bố trí hạng mục cơng trình theo qui định , hợp lí theo hƣơng gió địa điểm xây dựng -Các thiết bị phải đảm bảo an toàn cháy nổ tuyệt đối , khong cho tƣợng rò rỉ khí snar phẩm hay nguyên liệu , thết kế cần chọn nhứng nguyên liệu có khả chống cháy nổ cao để thay cho loại nguyên liệu có khử cháy nổ lớn -Phải có hệ thống tự động hoá an toan lao động báo động kịp thời co cháy nổ xảy -Bố trí máy móc thiết bị thống , đƣờng ống nhà máy phải đảm bảo , hạn chế đƣờng ống chồng chéo lên -Kho , bể chứa sản phẩm nguyên liệu phải đƣợc bao che , tranh xa nguồn lửa, điện -Bố trí thiết bị dể cháy , nổ xa nguồn điện, lửa, tia lửa điện 89 -Vận hành thiết bị phải theo thao tác kỹ thuật , làm việc phải tuân theo thao tác chặt chẽ -Trong trƣờng hợp muốch sữa chữa thiết bị có chứa khí dể cháy nổ , phải dùng khí trơ thổi khỏi thiết bị , sau đƣợc sữa chữa -Giảm thấp nồng độ chất dể cháy nổ đến mức cần thiết khu sản xuất -Trong nhà máy phải có đội ngũ phòng, cháy chữa cháy thƣờng trực 24/24h ngày , sẳn sàn , bố trí đầy đủ trang thiết bị phòng cháy , chữa cháy đại , đáp ứng đƣợc yêu cầu cho việc cứu chữa -Trong trình sản xuất phải đảm bảo thiết bị áp lực lớn , hệ thống điện phải đƣợc thiết kế an tồn , phải có thiết bị bảo hiểm , che chắn -Phải trang bị quần , áo phòng hộ lao động cho cơng nhân làm việc 2.Trang bị phòng hộ lao động : Những cơng nhân làm việc nhà máy phải đƣợc giáo dục thƣờng xuyên nội qui an toàn lao động , thực tốt thao tác làm việc , kỹ thuật -Trong nhà máy phải tuyệt đối không dùng lửa, tránh va chạm cần thiết để gây tia lửa điện , sửa chữa phải tránh dùng nguồn điện cao áp -Trong công tác bảo quản kho, bể chứa phải tránh hút thuốc, phải trang bị trang, quần , áo, … hợp lý -Phải kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho công nhân , phát bệnh phổ biến để phòng tránh , đảm bảo chế độ lao động cho công nhân theo qui định nhà nƣớc II Vệ sinh môi trƣờng : Mặt nhà máy phải chọn tƣơng đối phẳng có hệ thơng nƣớc xử lý nƣớc thải tốt Đặt nhà máy cách ly khu dân cƣ khoảng cách an toàn , cuối hƣớng gió phải trồng nhiều xanh xung quanh nhà máy để tạo môi trƣờng tốt Khi thiết kế nhà máy phải tuân thủ theo qui định xây dựng , phải đảm bảo thơng gió , chiếu sáng , khí cho cơng nhân làm việc 1.Xử lý khí thải : Các nhà máy , xí nghiệp mơi trƣờng khơng khí sản xuất có ảnh hƣởng lớn đến sức khoẻ ngƣời làm việc Vì ln ln tạo điều kiện môi trƣờng tốt nhà máy Giải đƣợc điều kiện vệ sinh khơng giảm bớt đƣợc bệnh nghề nghiệp cho cơng nhân mà tạo 90 đƣợc điều kiện làm vieec tốt cho công nhân làm việc từ nâng cao suất cơng việc Các chất độc hại sức khoẻ ngƣời mang tên độc tố ngƣời kể bụi độc Các chất đƣợc coi độc hại nêu nhƣ số lƣợng lớn rơi vào thể ngƣời , ngƣời bị nhiễm độc bệnh tật Sự nhiễm độc tức khắc sau thời gian Trong điều kiện sản xuất độc tố thâm nhập vào thể ngƣời vào quan hô hấp , qua da qua đƣờng ăn uống Các chất bụi đƣợc tách bay vào khơng khí phòng sản xuất thực q trình cơng nghệ khác Dựa vào tác hại bụi thể ngƣời mà ngƣời ta chia làm hai loại bụi độc bui không độc Khi ngƣời gặp phải dể mắc bệnh nghề nghiệp , bệnh cấp tính , … Vì phải cẩn thận làm việc Để ngăn chặn , khí , bụi độc hại cơng nghiệp sản xuất ngƣời ta thƣờng bố trí thiết bị độc hại xa khu vực đơng ngƣời, đồng thời có hệ thơng thơng gió định Chủ yếu ngƣời ta dùng cơng nghệ xử lý khí nhƣ : hấp thụ ,hấp phụ, trung hoà , lọc, hút , … Xử lý nƣớc thải : Nƣớc thải thƣờng chứa hợp chất học khác Vì mục đích xử lý nƣớc thải khử tạp chất cho nƣớc sau xử lý đạt yêu cầu thải mơi trƣờng Các q trình xử lý nƣớc thải đƣợc chia thành công đoạn xử lý nhƣ sau : cấp I, cấp II, cấp III +Xử lý cấp I : Gồm trình xử lý sơ lắng , bắt đâù từ song chắn sau đến xử lý cấp I Cơng đoạn có nhiêm vụ khử vật rắn có kích thƣớc lớn tạp chất có kích thƣớc lớn khỏi nƣớc thải để bảo vệ bơm đƣờng ống +Xử lý cấp II : Gồm q trình sinh học , hố học có tác dụng khử hầu hết tạp chất hữu hoà tan phân huỷ đƣờng sinh học nhƣ : hoạt hoá bùn , lọc sinh học hay oxy hoá sinh học ao hồ phẩm huỷ , yếm khí ,… 91 +Xƣ lý cấp III : Thƣờng gồm trình : Vi lọc , kết tủa hố học đơng tụ , hấp thụ than hoạt tính , zeolic, trao đổi cation , them thấu ngƣợc, điện thấm tích , q trình khử chất dinh dƣỡng , clo hoá , ozon hoá , … KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian gần tháng nghiên cứu đề tài : ‘Thiết kế phân xƣởng sản xuất nitrobenzen với suất 45000 / năm ‘.Từ nổ lực làm việc thân , với hƣớng dẫn tận tình thầy giáo GS.TS Đào Văn Tƣờng , với thầy cô giáo mơn cơng nghệ Hữu Cơ -Hố Dầu trƣờng ĐHBK Hà Nội , đến em hoàn thành đồ án thời gian quy định Qua đồ án giúp cho em hiểu đƣợc trình thiết kế phân xƣởng sản xuất hố chất quy mơ cơng nghiệp , phần biết áp dụng kết lý thuyết vào thực tế sản xuất, cụ thể nhƣ sau : -Phần tổng quan lý thuyết : Năm đƣợc tính chất nguyên liệu sản phẩm , nhƣ ứng dụng thực tế sản xuất Hiểu đƣợc chế , động học , thông số công nghệ nhƣ : nhiệt độ , áp suất , nồng độ , thời gian lƣu, … trìng phản ứng Biết cách so sánh tiêu kỹ thuật trình phản ứng , từ lựa chọn cơng nghệ thích hợp , nhằm đem lại suất chất lƣợng sản phẩm cao, giá thành rẻ , kinh tế -Phần tính tốn cơng nghệ : Biết cách tính tốn cân vật chất ,cân nhiệt lƣợng dây chuyền sản xuất , tính đƣờng , chiều cao , bề dày , chân đỡ , chọn vật liệu làm thiết bị ,… -Phần xây dựng : Nắm đƣợc cách chọn địa điểm xây dựng nhà máy , hiểu đƣợc bố trí hạng mục cơng trình tồn nhà máy theo hƣớng gió định , bố trí thiết bị phân xƣởng sản xuất , sở thiết kế tổng thể mặt để xây dựng nhà máy sản xuất 92 -Phần tính tốn kinh tế : Hiểu đƣợc tính tốn chi phí nhƣ doanh thu toàn nhà máy , từ xét tính hiệu kinh tế nhà máy -Phần an toàn lao động vệ sinh môi trƣờng :Nhận biết đƣợc mức độ độc hại khí thải , nhƣ nguy hiểm nhà sản xuất , để từ phân bố vị trí làm việc ngƣời thiết bị phòng chống cách có hiệu , nhằm đem lại cho môi trƣờng ngƣời Tuy nhiên , khả thân , thời gian , tài liệu hạn chế lần đƣợc nhận nhiệm vụ thiết kế phân xƣởng sản xuất quy mô công nghiệp , nên chắn nhiều thiếu sót , em mong q thầy cô giáo tạo điều kiện , giúp đỡ cho em , để em đƣợc hiểu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập thể: Văn đình Đệ, Trịnh Thanh Đoan, Dƣơng Văn Tuệ, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Đăng Quang, Nguyễn Thị Thanh , Hồng Trọng m Hố Học Hữu Cơ NXB KH & KT 2002.Tập 2.Nguyễn Thị Thanh Hóa hữu Tập Hợp chất hữu mạch vòng Nhà xuất Giáo Dục 1998 Nguyễn Minh Châu Hóa hữu Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Qui Nhơn 1995 Lê Mậu Quyền Hóa học vơ Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 2000 Hồng Nhâm Hóa học vơ Tập Nhà xuất Giáo Dục 2001 Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn tổng hợp hữu Kỹ thuật tổng hợp chất hữu trung gian 1974 93 Nguyễn Thạc Cát (Chủ Biên), Hồng Minh Châu, Đỗ Tất Hiển, Nguyễn Quốc Tín Từ điển hóa học phổ thơng Nhà xuất Giáo Dục 2002 Vũ Thế Trí Tổng hợp chất trung gian Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1974 Phan Minh Tãn Tổng hợp hữu hố dầu T2 Trƣờng ĐHBK TPHCM NXB Đại học Quốc Gia TP HCM 2001 10.Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất Tập Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 1992 11.Trần Công Khanh Thiết bị phản ứng tổng hợp hợp chất hữu NXB KH & KT năm 1986 12.Ullman’s encyclopedia of industrial chemistry Vol A17, A3 13.Tadeu S Z.Urbanski Nitro compound 1964 14.Carl R Noler Chemistry of organic compound 1957 15.Tập thể : Nguyễn Bin , Đỗ Văn Đài , Lê Văn Dƣơng , Long Thanh Hùng , Đinh Văn Huỳnh , Nguyễn Trọng Khuông , Phan Văn Thơm , Phạm Xuân Toản , Trần Xoa Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất Tập NXB KH & KT Hà Nội 1991 16.Tập thể : Nguyễn Bin , Đỗ Văn Đài , Lê Văn Dƣơng , Long Thanh Hùng , Đinh Văn Huỳnh , Nguyễn Trọng Khuông Phan Văn Thơm , Phạm Xuân Toản , Trần Xoa Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất Tập NXB KH & KT Hà Nội 1999 17.Nguyễn Bin.Tính tốn q trình cơng nghệ hố chất thực phẩm NXB KH & KT Hà Nội 1998 18.Phạm Xuân Toản 94 Các trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm Tập NXB KH & KT Hà Nội 2003 19.PGS.TS Ngơ Bình ,TS Phùng Ngọc Thạch , Nguyễn Minh Hậu, Phan Đình Tính Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn xây dựng công nghiệp Hà Nội 1997 20.Kinh tế cơng nghiệp hố chất Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1971 21.Hƣớng dẫn thiết kế tốt nghiệp phần kinh tế ĐHBK Hà Nội 1973 22.Khuất Minh Tuấn Bài giảng an toàn lao động vệ sinh mơi trƣờng 23.Bộ mơn máy hố Trƣờng ĐHBK Hà Nội Thiết bị hoá chất , 1989 24.Cơ sở kỹ thuật an toàn lao động phòng cháy chữa cháy nhà máy hố chất 95 ... thuật sản xuất trình nitro hóa 34 Thiết bị nitro hóa 34 Chuẩn bị hỗn hợp nitro hóa 37 Sản xuất hợp chất nitro 40 IV .Sản xuất nitrobenzen 41 Sơ đồ sản xuất. .. 41 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen phƣơng pháp liên tục hai bậc 42 Sơ đồ nitro hóa benzen theo Katter 43 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen Nga 44 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phƣơng... 45 Sơ đồ sản xuất nitrobenzen theo phƣơng pháp gián đoạn PHẦN II : TÍNH TỐN THIẾT KẾ A.Tính cân vật chất cân nhiệt lƣợng I Giai đoạn nitro hoá Lƣợng vật chất vào thiết