Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ ¸n MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU: Lịch sử phát triển axit sunfuric…………………….…….…………3 PHẦN MỘT CƠ SỞ HOÁ LÝ I NHŨNG KHÁI NIỆM CHUNG Khái niệm chung………………………….………….…… …………5 Vài tính chất axit ơlêum………… ……………… ………….5 Tính chất SO2 SO3 ……………….……………… ….……….9 Bảo quản vận chuyển axit…… ……………………… ….…….10 Vật liệu chế tạo thiết bị…………………………………… …… …10 II CƠ SỞ HỐ LÝ Q TRÌNH SẢN XUẤT H2SO4 Chế tạo khí SO2……………….……………………….………………11 Tinh chế khí…………… ………………………………… …….….12 Qúa trình ơxi hố SO2 xúc tác V2O5………………… ……… 13 Qúa trình hấp thụ………………………………………………………19 PHẦN HAI CHỌN VÀ BIỆN LUẬN DÂY TRUYỀN - THIẾT BỊ TOÀN PHÂN XƯỞNG I Lựa chọn dây chuyền công nghệ……………… ……………….……22 II Chọn thiết bị dây chuyền sản xuât……………………….… 23 III Thuyết minh dây truyền sản xuất ……………………………….…….26 PHẦN BA TÍNH CÂN BẰNG CHẤT TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TỒN HỆ THỐNG I Lị lớp sơi đốt pyrit…………… …………………………… ….……28 II Nồi nhiệt thừa……… ……………………………………….……34 III Cyclon… …………………………………………………… …… 36 IV Lọc điện khô… …………………………………………… ……….38 V Tháp rửa I……………… ………………………………….……….41 VI Tháp rửa II………………….……………………………….……….47 VII Lọc điện ướt I……….……………………………………….………52 VIII Tháp tăng ẩm……………………….……………………….………55 IX Lọc điện ướt II………… …………….…………………… ……….60 Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án X B xung khụng khớ . .62 XI.Tháp sấy khí ….………………………….………………… ……… 65 XII Tháp tiếp xúc ………………………….…………………………….68 XIV.Tháp hấp thụ ôlêum……… ………………….………….…………82 XIV Tháp hấp thụ mơnơ hydrat………….……….………….………… 86 PHẦN IV TÍNH TỐN THIẾT BỊ I Lị đốt quặng lớp sơi………………….…………………….…………90 II Nồi nhiệt thừa………………………………………….………….94 III Tháp sấy…… ………………………………….………….…………97 IV Tháp chuyển hoá SO2 ………… ………….………………………102 IV Tháp hấp thụ ôlêum……… ………………… ……………………117 V Tháp hấp thụ mơnơ hydrat…………………… …………………… 123 VI Tính tốn , chọn thiết bị phụ…………………………….………… 128 PHẦN V TÍNH TỐN KINH TẾ I.Xác định chế độ làm việc nhà máy……………………………… 134 II Tính tốn nhu cầu điện……………………………………………134 III Tính tốn nhu cầu nước ………………………………………….136 IV Tính giá thành sản phẩm ……………………………………………138 PHẦN VI PHẦN XÂY DỰNG Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp §å ¸n PHẦN MỞ ĐẦU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA AXIT SUNFURIC Từ lâu loài người biết đến axit sunfuric, từ kỷ X người ta điều trế axit sunfuric cách chưng cất sunfat sát nhiệt độ cao thu SO2 SO3 Sau làm lạnh hỗn hợp khí SO2 SO3 với nước tạo thành H2SO4, phương pháp có suất thấp, giá thành cao Đến cuối kỷ XV người ta đốt Lưu huỳnh Diêm tiêu có thấm nước để điều chế axit sunfuric cho y học Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric xây dựng Anh Nguyên tắc sản xuất, đốt Lưu huỳnh Muối nitrat bình kim loại sau hấp thụ khí bay nước bình thuỷ tính Năm 1796 người ta thay bình thuỷ tinh phương pháp phịng chì Q trình sản xuất gián đoạn, ơxit Nitơ thải ngồi ảnh hưởng đến môi trường Đầu kỷ XIX bắt đầu đốt Lưu huỳnh lị riêng, cịn ơxit Nitơ điều trế cách dùng axit sunfuric phân huỷ muối Nitơrat người ta đặt số tháp trước phịng chì để tách số ơxit Nitơ hồ tan số sản phẩm đặt số tháp sau phịng chì để hấp thụ ơxit Nitơ bay theo khí thải Do đó, tăng suất giảm giá thành sản phẩm Đầu kỷ XX người ta dùng tháp đệm thay phịng chì Từ đó, phương pháp tháp hình thành có suất lớn nhiều so với phương pháp phịng trì Nhưng phương pháp điều chế axit sunfuric có nồng độ 75% độ tinh khiết sản phẩm không cao Song song với phương pháp tháp năm 1931 P.Filit (người Anh) đề nghị ơxi hố SO2 trực tiếp xúc tác Pt ơxi khơng khí Từ hình thành phương pháp tiếp xúc Trong cơng trình nghiên cứu, q trình ơxi hố SO2 thành SO3 có tiến hành xúc tác ôxit sắt, ôxit đồng … Đến cuối kỷ XIX đầu kỷ XX người ta có biện pháp khắc phục xúc tác ngộ độc phương pháp tiếp xúc dùng để sản xuất axit sunfuric ngày tăng lên không ngừng, ưu điểm phương pháp này: Sản phẩm tinh khiết, có nồng độ cao Có thể sản suất SO3 lỏng ôleum, suất sản xuất lớn giá thành cao tồn hệ thống tinh chế khí Axit sunfuric axit vô mạnh , sử dụng rộng rãi nghành phân bón hố học tiêu thụ nhiều axit để sản xuất P 2O5 hu Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án hiu phõn bún cần 1,9 – 2,5 axit, amôn sunfat cần 0,75 axit sunfuric Axit sunfuric dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat, số axit vô : axit photphoric, axit boric , axit flohidric, số bột màu vô cơ, sơn hữu cơ, sợi visco, tinh chế sản phẩm dầu mỏ, chất nổ, tẩy gỉ kim loại, luyện số kim loại nhôm, magiê, đồng , coban Niken, vàng … Ở nước ta, kháng chiến chống Pháp ơng Phạm Đình số người tổ chức sản xuất axit saunfuric quy mơ nhỏ theo phương pháp phịng chì Năm 1962 xưởng axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc từ pirit công suất 40000 /năm Lâm Thao bắt đầu hoạt động năm 60 70 hai xưởng axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc từ S xây dựng Tân Bình Thủ Đức tiếp xưởng axit sunfuric 40000 tấn/năm nhà máy supephotphat long thành Tới năm 1992 tổng công suất xưởng axit sunfuric nước ta 240000 tấn/năm Hiện riêng nhà máy supephotphat hố chất Lâm Thao có tới ba dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc từ S với công suât lên tới 240000 /năm Khai thác hết công suất thiết kế, cải tiến mắt xích yếu dây chuyền cơng nghệ đẻ đưa suất lên cao thiết kế, giảm tiêu hao vật chất chi phí quản lí cho sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế, cải thiện điều kiện lao động môi trường yêu cầu cần thiết người quản lí vận hành dây chuyền sản xuất axit sunfuric nước ta nhiệm vụ sáng tạo đòi hỏi phải nắm vững chất lí thuyết thành tựu công nghệ, thiết bị sản xuất axit sunfuric Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án PHN MT C S HO Lí I NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG Khái niệm chung: Trong kỹ thuật, hỗn hợp theo tỷ lệ SO với H2O gọi axít sunfuric Nếu tỷ lệ SO3 : H2O < gọi dung dịch axít sunfuric SO : H2O > gọi dung dịch SO3 axít sunfuric hay ơlêum axít bốc khói Thành phần dung dịch axít sunfuric đặc trưng % khối lượng H2SO4 SO3 - Vài tính chất axít sunfuric ơlêum: Axít sunfuric khan chất lỏng khơng màu, sánh kết tinh 10,37 oC áp suất thường (760mmHg) đến to = 296,2 oC axít sunfuric bắt đầu sơi bị phân huỷ tạo thành hỗn hợp đẳng phí chiếm 98,3 % H 2SO4 1,7 % H2O Hỗn hợp đẳng phí sơi 336,5 oC Axít sunfuric kết hợp với nước SO3 theo tỷ lệ tạo thành số hợp chất có tính chất khác a Nhiệt độ kết tinh Dung dịch có nồng độ H2SO4 ơlêum xem hỗn hợp hai số hợp chất khác sau: H2O; H2SO4.3H2O; H2SO4.2H2O; H2SO4.H2O;H2SO4; H2SO4.SO3; H2SO4.2SO3; SO3 Ứng với nhiệt độ kết tinh : oC ; - 22,4 ; -39,6 ; 8,48 ; 10,37 ; 35,85 ; 1,2 ; 16,8 oC Từ đồ thị biểu diễn quan hệ nhiệt độ kết tinh nồng độ axít H2SO4 Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Nhit , oC G H E D B C A % H2SO4 % SO3 tự Hình 1: Đồ thị kết tinh hệ nước SO3 Nhiệt độ, oC Ta thấy rằng: Nhiệt độ kết tinh dung dịch axít sunfuric ơlêum tương đối cao, chí nhiệt độ vài chục độ Vì vậy, người ta qui định nghiêm ngặt nồng độ axít sunfuric ơlêum cho chúng khơng bị kết tinh trình vận chuyển bảo quản Từ tính chất giúp cho ta lựa chọn thành phần axít sản xuất phải gần với điểm cực tiểu đồ thị kết tinh b Nhiệt độ sôi áp suất hơi: Quan hệ nhiệt độ sôi nồng độ axít biểu diễn đồ sau: % H2SO4 % SO3 Hình 2: Nhiệt độ sơi axit sunfuric oleum 760 mmHg Qua đồ thị ta thy rng: Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Khi tng nng nhiệt độ sơi dung dịch axít sunfuric tăng đạt cực đại ( 336,5 oC ) 98,3 % H2SO4 sau lại giảm Khi tăng hàm lượng SO3 tự nhiệt độ sơi ơlêum giảm từ 296,2oC (ở 0% SO3 tự do) xuống 44,7 oC (ở 100%SO3) Khi tăng nồng độ áp suất dung dịch a xít giảm đạt cực tiểu 98,3 % H2SO4 sau lại tăng áp suất ơlêum tăng tăng hàm lượng SO3 tự Có thể tính áp suất dung dịch axít sunfuric ôlêum theo công thức sau: B lgP = A − T Trong đó: P: Áp suất mmHg A, B : Hệ số phụ thuộc vào nồng độ axít ôlêum Áp suất riêng phần H2SO4 dung dịch axít sunfuric to khác tích theo cơng thức giá trị A,B có khác Nói chung dung dịch axít sunfuric ôlêum có thành phần khác với thành phần pha lỏng Chỉ dung dịch 98,3 % H 2SO4 thành phần pha nước thành phần pha lỏng c.Tỷ trọng: Khi tăng nồng độ, tỷ trọng dung dịch axít sunfuric tăng, đạt cực đại 98,3% H2SO4 sau giảm Khi tăng hàm lượng SO3 tự tỷ trọng ôlêum tăng đạt cực đại 62% SO3 tự sau lại giảm Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Đồ án Khi lng riờmg, g/cm3 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp % H2SO4 % SO3 Nhiệt dung, cal/g.oC Hình 3: Khối lượng riêng axit sunfuric oleum 20 0C Khi tăng nhiệt độ, tỷ trọng axít sunfuric ơlêum giảm áp dụng tính chất kỹ thuật sản xuất người ta xác định nồng độ dung dịch axít sunfuric có nồng độ thấp 95% tỷ trọng trọng kế d Nhiệt dung: Khi tăng nồng độ, nhiệt dung dung dịch axít sunfuric giảm Ngược lại, tăng hàm lượng SO3 nhiệt dung ôlêum lại tăng Khi tăng nhiệt độ, nhiệt dung axít ơlêum tăng % H2SO4 % SO3 Hình 4: Nhiệt dung a xit sunfuric oleum 20oC e Độ nhớt: Độ nhớt axít sunfuric ơlêum có ảnh hưởng lớn đến trở lực axít chảy đường ống, máng dẫn, đến tốc độ truyền nhiệt đun Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án nht (cp) núng hoc lm lạnh axít, tốc độ hồ tan muối Vì giá trị độ nhớt sử dụng nhiều tính tốn kỹ thuật Độ nhớt axít sunfuric ôlêum có giá trị cực đại nồng độ 84,5% H2SO4; 100% H2SO4 ; 50-55% SO3 tự % H2SO4 % SO3 tự Hình 5: Độ nhớt a xit sunfuric oleum 20 oC Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt axít giảm nhanh g Nhiệt tạo thành: Nhiệt tạo thành axít sunfuric nồng độ khác (tức lượng nhiệt toả thêm nước vào kg SO3 để tạo thành dung dịch axít đó) Có thể tính gần theo cơng thức thực nghiệm sau: 2113 M 2,99.M (t − 15) H= + M + 0,2013 M + 0,062 Trong đó: H: Nhiệt tạo thành axit sunfuric, kJ/kg SO3 M: Lượng nước axit, kg/kg SO3 100− C M= C C: Hàm lượng SO3 axit, % (Muốn chuyển nhiệt tạo thành từ kJ/kg SO3 sang kJ/kg H2SO4 chia kết cho 1,225) h Nhiệt pha loãng nhiệt hỗn hợp: Nhiệt pha loãng lượng nhiệt toả thêm nước vào a xít Nhiệt pha lỗng dung dịch axít sunfuric từ nồng độ ban đầu C xuống nồng độ C2 tính hiệu nhiệt tạo thnh cỏc a xớt ú: Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền Lớp công nghệ vô cơ- k 47 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Qf = ∆Η = H2 - H1 Nhiệt hỗn hợp: Là nhiệt lượng toả hỗn hợp a xít có nồng độ khác Nhiệt hỗn hợp xác định theo công thức: Qh = H3 + 2113 - H1 - H2 ( KJ/ kgSO3) Trong đó: H1, H2, H3: Nhiệt tạo thành a xít ban đầu có nồng độ C 1, C2 axít cuối nồng độ C3 Tính chất SO2 SO3: 3.1 Anhydric Sunfurơ : SO2 SO2 nhiệt độ thường chất khí khơng màu, có mùi xốc đặc trưng, kích thích mạnh mắt quan hơ hấp SO2 dễ hố lỏng ( áp suất thường to hoá lỏng SO2 - 10,1 oC ) SO2 hoà tan nhiều nước : 20 oC : thể tích nước hồ tan 40 thể tích SO2 Độ hồ tan SO2 axít nhỏ nước Khi tăng nồng độ axít độ hồ tan SO giảm; đạt cực tiểu 85% H 2SO4 sau lại tăng Khi tác dụng với nước, SO2 tạo thành axít sunfurơ: SO2 + H2O ⇔ H2SO3 Axít sunfurơ tồn dung dịch 3.2 Anhydrit Sun furic: SO3 SO3 điều kiện thường chất khí khơng màu, khơng khí phản ứng mạnh với nước tạo nên giọt axít nhỏ bay lơ lửng gọi mù SO3k + H2Ol = H2SO4l + 131,1 KJ SO3 lỏng hỗn hợp với SO2 theo tỷ lệ SO3 rắn hồ tan SO2 lỏng khơng tạo thành hợp chất hố học SO3 khí tác dụng với HCl tạo thành axít Closunfonic: SO2(OH)Cl Ở nhiệt độ to = - 44,75 0C khí SO3 biến thành chất lỏng không màu Bảo quản vận chuyển axit 4.1 Bảo quản Sản xuất axit sunfuric trình liên tục, sản phẩm liên tục đưa kho kho axít chứa thùng chứa lớn kín để tránh bụi Thùng chứa axít có hình trụ đặt đứng làm thép, có dung tích lớn để đảm bảo chứa lượng a xít dây chuyền sản xuất ngày Mỗi Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền10 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ ¸n PHẦN THỨ NĂM KINH TẾ Mục đích: Tính tốn kinh tế phần quan trọng, phản ánh cấu tổ chức sản xuất, vốn đầu tư, yếu tố tạo nên giá thành sản phẩm Qua biết hợp lý hay không giá thành, biết hiệu việc đầu tư xây dựng nhà máy thiết kế Nội dung: I- Xác định chế độ làm việc nhà máy: Phân xưởng sản xuất axít sunfuric suất 60000 T/năm làm việc theo chế độ liên tục ca /ngày, không nghỉ chủ nhật ngày lễ Thời gian ca 8h Số ngày làm việc năm : Tlv = 330.3.8 = 7920 II- Tính tốn nhu cầu điện: 1) Điện dùng cho thắp sáng: Ngoài ánh sáng tự nhiên ban ngày, ban đêm cần đủ điện chiếu sáng đảm bảo cho làm việc (thời gian 12h/1ngày) Số bóng điện thắp sáng cho sản xuất xác định theo công thức sau: n= S E W η Trong : n : số bóng điện S : diện tích nhà cần chiếu sáng (m2) Sinh viªn: Ngun Văn Quyền146 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án E : độ chiếu sáng yêu cầu (W/m2) W : cơng suất bóng đèn chọn (W) η : hệ số sử dụng đèn chiếu sáng = 0,7 Căn vào công thức độ chiếu sáng yêu cầu cơng trình, ta có kết bảng tính toán sau: STT Tên nhà xưởng 01 02 Nhà dỡ quặng pyrít Kho chứa, gia cơng quặng Nhà đốt quặng Nhà quạt thổi khí Nhà tiếp xúc Nhà rửa - sấy - hấp thụ Kho axít bơm Phân xưởng Cơ-Điện Phân xưởng Mộc-Nề Phân xưởng Nước-Hơi Trạm biến điện Nhà thí nghiệm trung tâm Nhà để xe Hội trường Nhà hành Nhà y tế Nhà cứu hoả Trạm gác Trạm sử lý nước thải Nhà ăn ca Nhà dịch vụ bán hàng 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Diện tích (m2) 144 1440 E Cơng suất Số W/m 1bóng bóng (W) 200 10 200 103 Tổng (W) 1200 20600 648 432 432 648 432 648 648 648 144 432 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 200 200 200 200 200 200 100 100 100 75 48 32 16 48 32 48 93 93 22 83 9600 6400 3200 9600 6400 9600 9300 9300 2200 6225 432 432 432 432 288 36 216 648 288 10 10 10 10 5 100 100 75 100 100 100 75 75 75 33 63 42 33 42 42 63 29 3300 6300 3150 3300 4200 300 3150 4725 2175 Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền147 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hµ Néi tèt nghiƯp giới thiệu sản phẩm Cng Đồ án 9990 Tng cụng sut: W = 124225 (W) Tổng cơng suất bóng đèn chiếu sáng đường lại lấy 5% tổng công suất chiếu sáng nhà: 0,05 124225 = 6211,25 ( W ) Tổng công suất chung là: 124225 + 6211,25 = 130436,25 ( W) Công suất đèn chiếu sáng tiêu thụ năm là: 130436,25 12 330 = 516527550( W) hay 516527 (KW ) 2) Nhu cầu điện động lực: Nhu cầu điện cho động thiết bị phận làm việc vào công suất động chọn Công suất chung thực tế làm việc thường lấy 75% công suất động Ta có bảng sau: Stt 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 Tên thiết bị Cầu trục 10 Băng tải cấp liệu Quạt lị đốt lọc điện khơ Tháp rửa Tháp rửa Lọc điện ướt Lọc điện ướt Tăng ẩm Sấy Quạt hệ thống Quạt làm nguội Tháp ôlêum Tháp mônô Các dàn làm ngui Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền148 nghệ vô cơ- k 47 Công suất đ/cơ (KW) 14 13,5 200 15 11 11 15 15 11 40 350 150 55 100 50 Công suất thực tế (KW) 10,5 10 150 11,25 8,25 8,25 11,25 11,25 8,25 30 262,5 112,5 41,25 37,5 75 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiÖp 16 17 18 Bơm axit kho Điện cho lc nc in cho trung tõm k Cng Đồ án 28 18 21 13,5 4,5 826,75 Tổng công suất điện động lực tiêu thụ năm là: 826,75 x 24 x 330 = 6547860 (KW) III- Tính tốn nhu cầu nước: 1) Nước làm lạnh cho dàn sấy: Axít chảy khỏi tháp trước tưới lên tháp tuần hoàn trở lại cần phải làm lạnh, rút lượng nhiệt là: Qtc = Qaxc – Qaxt Qtc = 5693084-4297059 = 1396025 (kJ/h) Ngồi a xít sấy thùng chứa có nồng độ 94% H 2SO4 bổ xung thêm lượng axít từ tháp Mono sang để nâng nồng độ lên 95 % H 2SO4 Khi toả lượng nhiệt, chấp nhận gần 5% Qtc Qhh = 5% 1396025 = 69801 (kJ/h ) Vậy lượng nhiệt cần rút dàn làm lạnh a xít là: Qr = 1396025+ 69801 = 1465826 (kJ/h ) Ta có phương trình: Qr = CH2O mH2O (tc – tt ) Với CH2O = 4,187 (kJ/kg.độ tc = 35 oC nhiệt độ chảy nước tt = 25 oC nhiệt độ tưới nước Ta có : 1465826 = 4,187 m ( 35 – 25 ) mH2O = 35009 kg/h VH2O = 35,009 m3/h 2) Nước làm lạnh dàn ôlêum Nhiệt cần rút: Qr = 15859000-10977706 = 4881294 Ta có : 4881294 = 4,187 mH2O ( 35-25 ) mH2O = 116582 (Kg/h ) VH2O = 116,582 ( m3/h ) Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền149 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án 3) Nc lm lnh dn Mono: Nhit rút từ axít tưới chảy là: Qtc = Qaxc – Qaxt Qtc = 24581961- 18255396 = 6326565 (kj/h) Nhiệt hỗn hợp bổ xung a xít sấy vào thùng chứa Mono để hạ nồng độ axít sau hấp thụ chấp nhận gần 5% Qtc Qhh= 5% 6326565 = 316328 (kj/h) Vậy nhiệt cần rút là: Qr = 6326565 + 316328 = 6642893 Ta có : 6642893 = 4,187 mH2O (35 –25 ) mH2O = 158655 (kg/h ) VH2O = 158,655 ( m3/h ) Tổng cộng lượng nước cho dàn làm lạnh a xít dây chuyền là: Σ VH2O = 305 (m3/h) Lượng nước cần năm là: 305 24 330 = 2415600 ( m3/năm ) Hiệu suất sử dụng nước dàn tưới 95% Do thực tế nước phải tưới là: 2415600 = 2542737 (m3/năm ) 0,95 4) Nước dùng cho sản xuất: Chấp nhận m3 /h Trong năm cần dùng là: 24 330 = 15840 (m3/năm ) 5) Nước dùng cho sinh hoạt : Chấp nhận m3/h Trong năm cần dùng là: 24 330 = 15840 (m3/năm ) 6) Nước mềm cho nồi : Theo số liệu phần cân chất nồi nước cấp cho nồi là: 8,503 (m3/h) Trong năm là: 8,503 24 330 = 67343 ( m3/năm ) 7) Lượng nước tổng cộng là: V = 2542737 + 15840 + 15840 + 67343 = 2641760 (m3 /năm) IV- Gía thành sản phẩm: Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền150 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ ¸n 1) Chi phí nguyên liệu: Gía nguyên liệu : 600 đ /kg pyrit: Chi phí cho nguyên liệu năm : 600.7147,745.24.330 = 33966084240 (đồng) Hay 33966,084 triệu đồng 2) Chi phí xúc tác: Thời gian thay xúc tác năm Ta có tiêu tốn xúc tác cho sản phẩm: m= hay 45,251.500 = 0,1256 (kg/tấn axit) 3.60000 125,6 g/tấn axit Lượng xúc tác cho năm sản xuất là: 0,1256 60000 = 7536 kg Đơn giá: 280000đ/1kg xúc tác (Tính trung bình cho loại xúc tác) Chi phí : 280000 7536 = 2110,08 106 đồng hay 2110,08 ( triệu đồng ) 3) Chi phí điện: Đơn giá điện sản xuất kinh doanh: 800đ/1KW 7064387.800 = 5651509600 đồng hay 5651,51 triệu đồng 4) Chi phí nước: Đơn giá : - Nước làm lạnh a xít 500đ/1m3 - Nước 1000đ/1m3 - Nước mềm 2000đ/1m3 Tổng chi phí nước : (500.2542737) + (1000.31680) + (2000.67343) = 1437734500 đồng Hay1437,734 triệu đồng 5) Chi phí lương cơng nhân: Dự kiến lương bình qn xí nghiệp 1200.000 đồng cho người /tháng Tổng chi phí tiền lương năm : 160 1200000 12 = 2304000000 đồng hay 2304 triệu đồng 6) Chi phí bảo hiểm xã hi: Bng 6% tng qu lng Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền151 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án 0,06.2304 = 138,24 triệu đồng 7) Chi phí bảo hộ lao động: Bằng 10% tổng quỹ lương 0,1.2304 = 230,4 triệu đồng 8) Phí quản lý xí nghiệp: Bằng 10% tổng quỹ lương 0,1.2304 = 230,4 triệu đồng 9) Chi phí bán hàng, quảng cáo, tiếp thị: Bằng 10% tổng quỹ lương 0,1 2304 = 230,4 triệu đồng 10) Chi phí sửa chữa máy móc thiết bị,sửa chữa cơng trình , khấu hao tài sản cố định: 25000 (triệu đồng ) Tổng chi phí: Gsp = 71298,848 ( triệu đồng ) Giá thành đơn vị sản phẩm 71298,848.10 60000.100 Stt 01 02 03 04 05 06 07 = 1188,314 (đồng/kg) Thành phần Nguyên liệu Xúc tác Điện Nước Lượng cơng nhân Các chi phí khác Cộng Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền152 nghệ vô cơ- k 47 Giỏ (đ/1kgH2SO4) 636,267 35,168 94,2 23,96 38,4 360,319 1188,314 % 53,54 2,96 7,93 2,02 3,23 30,32 100,00 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án PHN VI PHẦN XÂY DỰNG Họ tên : Nguyễn Văn Quyền Lớp : Công nghệ vô K – 47 Tên đề tài : Thiết kế phân xưởng sản xuất axit sunfuric suất 60.000 tấn/năm Nguyên liệu : Quặng pyrit Cán hướng dẫn phần cơng nghệ: T.S Đỗ Bình Địa điểm xây dựng nhà máy: Phân xưởng nằm tổng thể nhà máy sản xuất phân bón hố học xây dựng địa điểm xã Cao mại huyện Lâm thao tỉnh Phú Thọ với tổng diện tích phân xưởng 40.000 m (160m x 250m) đất phi nơng nghiệp cách thành phố Việt trì 15 km phía Đơng nam, cách thị xã Phú Thọ km phía Bắc, cách sơng Hồng 1,5 km phía Tây, cạnh nhà máy quốc lộ 32 C Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền153 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Khu vc cú khớ hu nhit i gió mùa, hướng gió chủ đạo Đơng nam, độ ẩm trung bình 85% 5.1.Phân tích u cầu chung khu đất xây dựng a) Việc bố trí mặt : Đặt phân xưởng địa điểm hoàn tồn phù hợp với quy hoạch khu cơng nghiệp nặng Trung ương, quy hoạch dân cư địa phương b) Tương đối gần nguồn cung cấp nguyên liệu: Trong tỉnh có mỏ Pirit Thanh sơn dùng cho dây chuyền axít 2, có nguồn quặng aptít vận chuyển theo tuyến đường sắt Lào cai – Hà nội Việc tiêu thụ sản phẩm thuận tiện: sản phẩm dây chuyền axít chủ yếu cung cấp chỗ cho phân xưởng sản xuất phân bón liên hợp cơng nghiệp, sản phẩm phân bón phục vụ cho nơng dân vùng lân cận miền Bắc c) Về nguồn lượng: Có lưới điện quốc gia Hà nội – Thác bà qua với mạng lưới điện 110KV 35KV thuận lợi hoàn toàn chủ động điện cho nhà máy hoạt động sản xuất liên tục d) Về cấp thoát nước: - Cấp nước làm mát công nghiệp: địa điểm gần sông Hồng nên dùng trạm bơm lấy nước sơng Hồng dùng tới làm lạnh cho hệ thống dàn tưới - Cấp nước cho công nghiệp sinh hoạt: Nước sông Hồng bơm sử lý lắng lọc hoá chất để cung cấp nước cho sản xuất sinh hoạt toàn nhà máy thuận lợi Ngồi cịn nguồn nước ngầm ổn định chiều sâu 6-7 m nhờ hệ thống giếng khoan - Về thoát nước: Do khu đất cao ráo, độ dốc 1% nên toàn nước thải trình sản xuất nước mưa nhanh chóng thải theo đường cống ngầm phía hạ lưu sông Hồng, không gây ứ đọng nước mặt nhà máy e ) Về mặt giao thông vận tải thuận tiện: - Đường thuỷ: Nhà máy cách sông Hồng 1,5 km - Đường bộ: Con đường quốc lộ 32C trải nhựa rộng 10m qua trước mặt nhà máy, nối liền khu mỏ Pyrit Thanh sơn với nhà máy quốc lộ Việt trì Sinh viªn: Nguyễn Văn Quyền154 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ ¸n - Đường sắt: Có tuyến đường sắt từ ga Lâm Thao cạnh nhà máy ga Tiên kiên nối liền với tuyến đường Lào cai – Hà nội từ Hà nội khắp miền đất nước Về mặt giao thông thuận tiện cho việc vận chuyển vật tư, thiết bị xây dựng nhà máy vận chuyển nguyên liệu, tiêu thụ sản phẩm trình sản xuất g) Nguồn vật liệu xây dựng chỗ sẵn có: Như xí nghiệp gạch ngói sơng Thao, nhà máy xi măng Tiên kiên, xí nghiệp cát sỏi sơng Lơ, cịn vật liệu khác vận chuyển cách dễ dàng, đảm bảo xây dựng nhà máy thuận lợi giảm bớt vốn đầu tư XDCB (do giảm chi phí vận chuyển) h) Khu vực đáp ứng nguồn nhân công cho xây dựng cơng trình cho vận hành sản xuất: Khu vực có nhiều dân sinh sống có trường đào tạo cơng nhân cán kỹ thuật ngành Hố chất cuả Bộ cơng nghiệp Do đảm bảo đáp ứng nhân lực có đủ sức khoẻ đủ trình độ cho nhà máy từ xây dựng đến sản xuất 5.2 Yêu cầu khu đất xây dựng a) Địa hình: Khu đất nằm vùng đất phi nông nghiệp xã, canh tác có hiệu cọ, dứa Khu đất tương đối phẳng nên việc san ủi Có hình dáng hình chữ nhật thuận tiện cho bố trí mặt Độ dốc trung bình khu đất 1% Diện tích khu đất 40.000m2 đảm bảo thoải mái cho bố trí mặt dây truyền cơng nghệ nhà xưởng b) Địa chất: Khu đất thuộc vùng đất đồi trung du khả chịu lực đất tốt, cường độ trung bình đất Rđất = 2KG/cm2, địa chất ổn định vùng có khống sản 5.3 Y cầu vệ sinh công nghiệp: - Khu đất xây dựng nhà máy cách vùng dân cư xã lân cận sinh sống 1000m đảm bảo khoảng cách ly hợp lý dây chuyền sản xuất hoá chất H2SO4 - Khu đất nằm gần sát với sông Hồng khu sản xuất nằm cuối hướng gió chủ đạo gió Đơng nam ảnh hưởng tới mơi trường dân sinh sống Sinh viªn: Ngun Văn Quyền155 Lớp công nghệ vô cơ- k 47 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án - Nước thải sản xuất sử lý triệt để hố chất, thải sơng Hồng phía hạ lưu miệng chỗ cống thải cách khu dân cư sinh sống > 500m đảm bảo yêu cầu khoảng cách quy định Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất: Quặng → Lò đốt → nồi → cyclon → lọc điên khô ↓ Tháp tăng ← ẩm lọc điện ↓ ướt ← Tháp rửa hai Tháp sấy → Tháp tiếp → xúc ← Tháp rửa ↓ lọc điện ướt → Tháp ôlêum ↓ Về kho ← Tháp mônô Đặc điểm sản xuất nhà máy: - Quá trình sản xuất liên tục, tiến hành hầu hết thiết bị kín, trạng thái lò đốt, nồi hơi, tiếp xúc, trạng thái lỏng hấp thụ - Chế độ làm việc ca, số lượng công nhân ít, cơng nhân làm việc chủ yếu kiểm tra, quan sát, điều chỉnh tự động bán tự động - Nhà máy có nhiều chất độc hại gây tượng ăn mòn kết cấu nhà thiết bị H2SO4, SO3, SO2 - Bộ phận lò đốt nhiệt độ cao ≈ 800oC Số cán công nhân viên : Với đặc điểm dây chuyền sản xuất có tự động hố cao, nơi làm việc có nhiều bụi khí độc, cơng nhân làm việc chủ yếu điều khiển dây chuyền sản xuất kiểm tra chế độ làm việc Do với suất 60.000 /năm, ta bố trí 160 cơng nhân viên làm việc đủ Ta chia kíp , kíp 40 người , ngày làm việc ca Các tiờu: Tiờu hao nguyờn liu : Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền156 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Vi suât 60000 / năm , năm nhà máy làm việc 330 ngày Lượng sản phẩm cần sản xuất giờ: m= 60000 = 7,576 (tấn /giờ) 330.24 Lượng quặng pyrit tiêu hao: m = 7,147 (tấn /giờ ) Tiêu hao nguyên liệu: 7,147 m = 7,576 = 0,943 (tấn / sp) Tiêu hao khơng khí: Ta có tiêu hao khơng khí : 14234 (m3/h) Tính cho sp: 14234 V = 7,576 = 1878,83 (m3/tấn sp) Tiêu hao nước : V = 44,03 (m3/tấn sp) 10 Các hạng mục nhà máy : Stt Tên cơng trình 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 Nhà dỡ quặng pyrít Kho chứa, gia cơng quặng Nhà đốt quặng Nhà quạt thổi khí Nhà tiếp xúc Nhà rửa - sấy - hấp thụ Kho axít bơm Phân xưởng Cơ-Điện Phân xưởng Mộc-Nề Phân xưởng Nước-Hơi Trạm biến điện Nhà thí nghiệm trung tâm Nhà để xe Hội trường Nhà hành Nhà y tế Nhà cứu hoả Kích thước Dài rộng cao 12 12 60 24 36 18 24 18 24 18 36 18 24 18 42 18 42 18 36 18 12 12 36 12 42 12 36 18 36 12 36 12 24 12 Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền157 nghệ vô cơ- k 47 Din tớch S Ghi (m) tầng 144 1440 648 432 432 648 432 648 648 648 144 432 432 432 432 432 288 1 1 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp 18 19 20 21 22 23 27 Trạm gác Trạm sử lý nước thải Nhà ăn ca Nhà dịch vụ bán hàng giới thiệu sản phẩm Khu đất mở rộng sản xuất 18 42 24 Đồ án 12 18 12 Cộng : 36 216 648 288 1 8000 9900 11.Phân tích việc thiết kế tổng mặt bằng: Tồn khu đất nhà máy nằm khu đất phẳng có độ cao trung bình 21-22m so với mặt nước biển Căn vào yêu cầu thiết kế tổng mặt nhà máy hố chất ta bố trí theo nguyên tắc phân vùng Cụ thể gồm vùng sau: 11.1 Vùng sản xuất: Gồm phân xưởng chính, bố trí nhà máy Vùng quan trọng , có liên hệ mật thiết vùng khác Trong vùng ta chia nhóm nhà có tính chất cơng nghệ sản xuất khác phân xưởng sản xuất H2SO4 riêng, phân xưởng sản xuất Supe riêng 11.2.Vùng lượng phụ trợ: Gồm phân xưởng: Điện, nước, điện, vận tải v.v bố trí xung quanh bên cạnh vùng sản xuất đảm bảo việc lại với tiện lợi nhất, phục vụ sản xuất tốt 11.3 Vùng kho - Thiết bị vận chuyển: Gồm kho vật tư, thiết bị, kho thành phẩm bên cạnh vùng phụ trợ đảm bảo thuận tiện cho công tác lĩnh vật tư thay 11.4 Vùng nhà phục vụ, sinh hoạt: Vùng bố trí trước nhà máy gồm nhà hành chính, thí nghiệm, nhà ăn ca Vùng kiến trúc đẹp tạo nên cảnh quan môi trường tốt cho CBCNV làm việc nghỉ ngơi Việc bố trí vùng vừa đảm bảo đầu hướng gió vừa đảm bảo khoảng cách lại từ nơi sản xuất đến khu phục vụ nhỏ 800m Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền158 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án Vic b trớ tng mt bng theo nguyên tắc phân vùng có ưu nhược điểm sau: • Ưu điểm: - Dễ quản lý theo xưởng sản xuất - Hệ thống đường giao thông bố trí cách dễ dàng thuận lợi trình lại nội bộ, để vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm kho công ty nơi sản xuất - Khu hành phục vụ nơi cuối hướng gió chủ đạo nên đảm bảo mơi trường tốt - Trong mặt dễ bố trí vườn hoa - xanh - thảm cỏ không khu hành mà khu sản xuất bên đường lại, tạo nên cảnh quan đẹp góp phần điều hồ khí hậu làm giảm nhiệt độ mùa hè cho khơng khí, làm giảm tiếng ồn, chống bụi, cản gió nóng - Việc thơng gió, chiếu sáng cho nhà sản xuất thuận tiện - Việc phát triển mở rộng nhà máy dễ dàng bố trí khu đất dự trữ gần xưởng sản xuất • Nhược điểm: Đường sản xuất dài, tốn kinh phí xây dựng Hệ thống đường ống kỹ thuật ống nước, hơi, khí nén, ống dẫn nhiên liệu kéo dài theo dây chuyền sản xuất phí đầu tư tăng hơn, hệ số xây dựng thấp Qua phân tích ta thấy mặt đáp ứng yêu cầu, đầu tư xây dựng ban đầu có cao chút song chấp nhận 12 Các tiêu thiết kế tổng mặt : Tổng diện tích tồn nhà máy : 40000 m2 Diện tích xây dựng : 9900 m2 Diện tích sân bãi : 2000 m2 Diện tích đường giao thơng : 9000 m2 Diện tích hè : 1500 m2 Ta có : K XD = A+ B F Trong đó: K : hệ số xây dựng A : Diện tích xây dựng nhà , cơng trình B : Diện tích kho bãi ,bói l thiờn XD Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền159 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tốt nghiệp Đồ án F : din tích tồn Phân xưởng KXD = 9900 + 2000 = 0,2975 40000 - Hệ số sử dụng tính theo công thức: KSD = A+ B +C F C : diện tích dành cho giao thơng, hệ thống xử lý nước thải KSD = 9900 + 2000 + 9000 + 1500 = 0,56 40000 13 Nhà sản xuất: Sơ đồ sản xuất: → Đun nóng → → Tiếp xúc → Làm nguội Các thiết bị nhà sản xuất ôxy hố gồm : tháp ơxy hố, trao đổi nhiệt ngồi, tháp làm nguội SO3 Tháp ơxy hố Φ 5,5 (m) H = 16 (m) (là thiết bị có kích thước lớn nhất) Chọn mặt hình chữ nhật có kích thước 18× 24 m ; mặt đơn giản dễ sử dụng diện tích dễ bố trí thiết bị Việc bố trí dây truyền cơng nghệ đường ống kỹ thuật tháp tiếp xúc trao đổi nhiệt dễ dàng.Vấn đề thơng gió, chiếu sáng, vệ sinh công nghiệp dễ Chọn giải pháp thiết kế : khung thep Zamil, xung quanh nhà để trống cho nhà thơng thống, nhà bố trí thiết bị , khụng cú phũng lm vic Sinh viên: Nguyễn Văn Quyền160 nghệ vô cơ- k 47 Lớp công ... tốt nghiệp Đồ án hiu phõn bún cn 1,9 – 2,5 axit, amôn sunfat cần 0,75 axit sunfuric Axit sunfuric dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat, số axit vô : axit photphoric, axit boric , axit flohidric,... Có thể sản suất SO3 lỏng ơleum, suất sản xuất lớn giá thành cao tồn hệ thống tinh chế khí Axit sunfuric axit vô mạnh , sử dụng rộng rãi nghành phân bón hố học tiêu thụ nhiều axit để sản xuất. .. đốt Lưu huỳnh Diêm tiêu có thấm nước để điều chế axit sunfuric cho y học Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric xây dựng Anh Nguyên tắc sản xuất, đốt Lưu huỳnh Muối nitrat bình kim loại sau