Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất Urê với năng suât 150000 tấn/năm

959 (kg/m3 ) Bảng I.2 [ I-9] :Khối lượng riêng của ure :Khối lượng riêng của nước Khối lượng riêng của dịch được xác định = = 1177,642(kg/m3) Ở áp suất 0,684 atm , khối lượng riêng của hơi nước =0,388 (kg/m3) Bảng I.250 [ I-312] b = 0,075[1 + 10] = 0,0775 * Sức căng bề mặt dung dịch I .76 [ I - 299] = 58,9.10 (N/m) *Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ở 102 oC : (W/m độ) Được tính theo công thức (W/m độ) :Hệ số dẫn nhiệt của nước =0,684 (W/m độ) Bảng I . 129 [I - 133] :Hệ số dẫn nhiệt của ure = A.cp. I .32 [ I - 123] Trong đó: =1300 (kg/m3) : Khối lượng riêng của ure cp = 1860 (J/kg độ): Nhiệt dung riêng của ure M = 60: Phân tử lượng của ure = 3,58.10.1860.1300. = 0.371 (W/m độ) Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch: = 0,7078 x 0,371 + 0,2922 x 0,684 = 0,462 (W/m độ) *Độ nhớt của chất lỏng : Được tính theo công thức lg= x1. + x2. x1 ,x2 :Nồng độ mol của các cấu tử ure và nước Ure có số mol : Nước có số mol : Độ nhớt của nước : = 0,605.10 (Ns/m2) Độ nhớt của ure : = 0,279.10 (Ns/m) lg = 0,42083 x lg(0,605.10) + 0,57917 x lg(0,279.10) = -3,4119 (Ns/m2) Ta có * Nhiệt tải riêng phía ngoài ống:q1(W/m2 độ) q 1 = : Hiệu số nhiệt độ giữa khí và thành ống ( oC ) = Chọn nhiệt độ tường ngoài ống là :112,2 oC (oC) (W/m2 oC) Hệ số truyền nhiệt phía dung dịch = 932.589 (W/m2 độ) c) Xác dịnh nhiệt tải riêng từ tường trong ống đến dung dịch Nhiệt độ tường phía dung dịch được xác định - Tổng nhiệt trở của tường và cặn bã ở hai phía của tường : (m2 độ/W) - Nhiệt trở của cặn phía hơi đốt : = 0,116.10-3 - Nhiệt trở của cặn phía dưới dung dịch : = 0,387.10 - Nhiệt trở của tường Với tường có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt Ta có (m2 độ/W) Với thép IX18H9T có chiều dày và hệ số dẫn nhiệt Bảng I.25 [I - 127] = 1,183.10-4 (m2 độ/W) = 0,6213.10(m2 độ/W) Nhiệt độ tường phía dung dịch được xác định = 108.984 (oC) Hiệu số nhiệt độ tường và dịch (oC) Nhiệt tải phía dung dịch (m2 độ/W) (W/m2 độ) So sánh q1 và q2 ta thấy sai số =4.56% Sai số nhỏ hơn 5 % .Như vậy giả thiết nhiệt độ phía ngoài tường như trên là chấp nhận được * Tính hiệu số nhiệt độ trung bình (oC) (oC) = 10,5 (oC) e)Tính hệ số truyền nhiệt K = V.5 [IV - 3] K = K = 389.562 (W/m2 độ) f)Tính bề mặt truyền nhiệt Từ công thức Q = K.F. Q-Lượng nhiệt hỗn hợp khí từ chưng phân giải I truyền cho dung dịch Q =840570,265 (kJ/h) Ta có F = Chiều cao ống truyền nhiệt đoạn dưới H1 là: H1 = n : số ống truyền nhiệt : n = 613 (ống) d : đường kính ống truyền nhiệt : d = 0,025 (m) H1 = 3, Tính phần trên của thiết bị gia nhiệt 3.1, Các số liệu ban đầu Nhiệt độ dung dịch vào : 109 oC Nhiệt độ dung dịch ra : 130 oC Nhiệt độ của hơi đốt bão hòa : 169,6 oC Áp suất hơi đốt bão hoà :8 atm Ẩn nhiệt của hơi đốt bão hoà : r = 2057 (kJ/kg) 3.2, Tính toán a)Tính hệ số cấp nhiệt từ hơi bão hoà đến bề mặt ống truyền nhiệt (W/m2 độ) - Hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống H - Chiều cao ống truyền nhiệt Chọn chiều cao ống truyền nhiệt H = 2 m Chọn nhiệt độ tường phía dung dịch =161,8 oC Nhiệt độ màng nước ngưng = (oC) Hằng số A = 197,5 (oC) = 8215,218(W/m2 độ) b)Tính hệ số cấp nhiệt từ ống truyền nhiệt vào dung dịch : Nhiệt độ trung bình của dung dịch (oC) Hệ số cấp nhiệt Trong đó b = 0,075.[1 + 10.(] : Khối luợng riêng của dịch lỏng ở 119,5 oC (kg/m3) : Khối lượng riêng của chất lỏng ở 119,5 oC (kg/m3) : Khối lượng riêng của nước ở 119,5 oC (kg/m3) Bảng I.15 [I - 15] Khối luợng riêng của hơi thứ : (kg/m3) = 0,075 . [1 + 10 . (] * Sức căng bề mặt của dung dịch - Sức căng bề mặt của dịch ure : (N/m) - Sức căng bề mặt của nước : (N/m) Bảng I.242 [I - 300] (N/m) *Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ở 119,5 oC Được tính theo công thức (W/m độ) - Hệ số dẫn nhiệt của nước : =0,686 (W/m độ) Bảng I.129 [I - 133] - Hệ số dẫn nhiệt của ure I.32 [I - 123] A = 3,58.10 =1293 (kg/m3) Cp=1860 (J/kg độ) (W/m độ) = 0,370 (W/m độ) * Hệ số độ nhớt của chất lỏng : (m2/s) (m2/s) lg= x1.lg + x2.lg -Độ nhớt của ure : (Ns/m2) - Độ nhớt của nước := 0,232.10 (Ns/m2) Bảng I.102 [I - 94] - Nồng độ phần khối lượng của ure và nước lg= 0,42375.lg(0,605.10) + 0,57625.lg(0,232.10) (Ns/m2) Độ nhớt của dung dịch (m2/s) * Nhiệt tải riêng về phía hơi đốt = 169,6 - 163,65 = 5,95 oC 163,65 oC - Nhiệt độ tường phía hơi đốt (W/m2 độ) Nhiệt độ phía dung dịch T = 120 + 273 = 393 (oK) Hệ số cấp nhiệt = 3546,726 (W/m2 độ) c) Tính hiệu số nhiệt độ trung bình : = = = 49,4 (oC) (oC) (oC) d)Tính hệ số truyền nhiệt K = K = = 975,6 (W/m2 độ) e)Tính bề mặt truyền nhiệt F = Q :Nhiệt do hơi đốt cung cấp Q = (W) Bề mặt truyền nhiệt : F = g)Chiều cao ống truyền nhiệt H2 = = Quy chuẩn thành 2 m , như vậy chiều cao của ống truyền nhiệt như trên đã chọn là phù hợp 4)Thể tích buồng bốc Thể tích không gian bốc hơi (m3) VI.32 [ IV - 72] Trong đó: W - Lượng hơi thứ bốc hơi khỏi dung dịch. W = 7497,664 kg/h Utt - Cường độ bốc hơi thể tích cho phép trong khoảng không gian hơi Utt =7000 (m3/m3.h) - Khối lượng riêng của hơi thứ : (kg/m3) Thể tích không gian bốc hơi (m3) Thể tích buồng bốc một phần bị lỏng chiếm chỗ . Phần chiếm chỗ của lỏng chiếm 1/3 buồng bốc Thể tích buồng bốc Vb = 5,376 + 5,376.1/3 = 7,1 (m3) Chiều cao buồng bốc Hb = Quy chuẩn Hb = 3,5(m) 5)Tính các chi tiết cô đặc đoạn I : a)Chiều cao của nắp trên buồng bốc. Thân thiết bị là hình trụ đứng , nắp là elip không gờ Chiều cao Hn = 0,25. Với Dt = 1,6(m) Hn = 0,25.1,6 = 0,4 (m) b)Chiều cao đáy nón buồng bốc Với đáy nón không gờ , góc đáy là 60 o và đường kính Dt = 1,6 (m) Hd = 1,386 (m) Bảng XIII.18 [IV - 381] c) Đáy elip của thiết bị buồng đốt : Chiều cao nắp buồng đốt Hd = 0,25.Dt = 0,25.0,95 =0,2375 (m) d) Cửa vào và ra của khí và dịch Được xác định theo công thức Vs : Lưu lượng khí hoặc dịch (m3/s) : Tốc độ khi hoặc dịch (m/s) - Cửa dịch vào: Luợng dịch vào G = 28148,718 (kg/h) Khối lượng riêng của dịch : = 1185 (kg/m3) Lưu lượng của dịch vào Vs = Tốc độ dịch chọn : - Cửa dịch ra: Lượng dịch ra : G= 20651,054 (kg/h) Khối lượng riêng của dịch ở 130 oC : =1151,42 (kg/m3) Đường kính cửa dịch ra : -Cửa hơi thứ ra : Lượng hơi thứ ra : W = 7497,664(kg/h) Khối lượng riêng của hơi thứ : Vs = Chọn Đường kính cửa vào và ra của hỗn hợp khí từ chưng luyện cấp I sang Do lượng khí vào và ra như nhau nên chọn đường kính cửa vào và ra như nhau Lượng khí vào : G = 34821,281 (m3/h) Khối lượng riêng của hỗn hợp khí : Chọn Tổng chiều cao buồng đốt cô đặc đoạn I H = H1 + H2 + Hd = 5,5 + 2 + 1,386 =10,086 (m) Tổng chiều cao buồng bốc cô đặc đoạn I : Hboc = HKgh + Hn + Hd =3,5 + 0,4+ 1,386 = 5,286 (m) TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC ĐOẠN II 1, Các số liệu ban đầu : Áp suất làm việc : 0,947 atm Nồng độ dịch đầu : 96 % Nồng độ dịch cuối : 99,8 % Nhiệt độ dung dịch vào : 130 oC Nhiệt độ dung dịch ra : 140 o C 2, Tính toán 2.1, Hệ số cấp nhiệt phía hơi đốt : (W/m2 độ) - Ẩn nhiệt hoá hơi của hơi đốt (J/kg) - Hiệu số nhiệt độ hơi đốt và bề mặt ngoài của tường H - Chiều cao ống truyền nhiệt (m) Chọn H = 3 (m) Ống truyền nhiệt được làm bằng thép IX18H9T Đường kính ống truyền nhiệt d = 0,025 (m) Chiều dày ống truyền nhiệt Ở nhiệt độ 100 oC hệ số dẫn nhiệt của thép độ) A - Hệ số có giá trị phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng Chọn nhiệt độ tường phía hơi đốt là : (oC) (oC) A = 197,78 (oC) Hệ số cấp nhiệt (W/m2 độ) =8371,251(W/m2.0C) 2.2, Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch Nhiệt độ trung bình của dung dịch ( oC) *Tính hệ số b: [1 + 10(] Ở p = 0,947 at ; t = 135 oC Khối lượng riêng của dung dịch : x - Nồng độ phần khối lượng các cấu tử *Sức căng bề mặt của dung dịch ở 135 oC * Hệ số dẫn nhiệt dung dịch ở 135 oC - Hệ số dẫn nhiệt của nước (W/m độ) - Hệ số dẫn nhiệt của ure (W/m độ) Trong đó : A = 3,58.10 ; cp=1995(J/kg độ) ; Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch : = 0,272 (W/m độ) *Độ nhớt của dung dịch lg Trong đó : - Nồng độ phần mol của các cấu tử Số mol của ure : Số mol của nước : lg (Ns/m2) (m2/s) Nhiệt tải riêng phía dung dịch = 8371,251.3,7 = 30973,63(W/m2) Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch = 1841,26(W/m2 độ) 2.3, Tính nhiệt tải riêng phía dung dịch . Trong đó : Nhiệt độ tường phía dung dịch : Tổng nhiệt trở của tường (m2 độ/W) - Nhiệt trở của cặn bẩn phía hơi đốt : độ/W) - Nhiệt trở của tường thép : (m2 độ/W) - Nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch : (m2 độ/W) (m2 độ/W) (oC) (oC) q2 = 1841,26 x 16,8 = 30933,2 (W/m2) So sánh q1 và q2 ta thấy chênh lệch không lớn lắm nên có thể chấp nhận các giả thiết trên. 3)Tính hệ số truyền nhiệt. Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức. K = K = = 886,87 (W/m2 độ) 4)Tính bề mặt truyền nhiệt. Bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức. F = (m2) Trong đó : Q = = 541490,86 (W) Hiệu số nhiệt độ trung bình. (oC) (oC) =34,357(0C) Bề mặt truyền nhiệt. F = 5)Tính số ống truyền nhiệt. F = n. = (ống) Quy chuẩn số ống Tổng số ống : 94 (ống) Số ống trên đường xuyên tâm hình 6 cạnh : 9 Đường kính trong thiết bị trao đổi nhiệt: Trong đó: t - Bước ống t = 1,3.d = 0,4 (m) 6)Tính toán buồng bốc 6.1)Thể tích buồng bốc. Vkgh = Trong đó: W- Thể tích hơi thứ W = 824,566 (kg/h) - Khối lượng của hơi thứ ở 135 oC : Utt - Cường độ thể tích bay hơi cho phép của không gian hơi Chọn Utt = 6000 (m3/m3 h) Vkgh = = 3,616 (m3) Thể tích buồng bốc một phần bị lỏng chiếm chỗ , chọn 1/3 thể tích Vb = 3,616 + (m3) => Vb = 7,232 (m3) 6.2, Chiều cao buồng bốc Chọn đường kính buồng bốc Dt =1,6 (m) Chiều cao buồng bốc: H = 6.3) Các chi tiết khác của buồng bốc: 6.3.1) Chiều cao nắp trên elip của buồng bốc: Buồng bốc hình trụ , nắp enip không gờ với đường kính Dt = 1,6(m) Chiều cao nắp buồng bốc : Hn = 0,25.1,6 = 0,4(m) 6.3.2) Chiều cao đáy nón buồng bốc: Đáy nón không gờ, góc đáy 600 Chiều cao đáy nón buồng bốc: Hd = 1,369 (m) 6.3.3) Đường kính cửa hơi thứ: Đường kính cửa hơi thứ được tính theo công thức. Lưu lượng của hơi thứ. Chọn tốc độ của hơi : 6.3.3) Đường kính cửa ra dung dịch Lượng dung dịch ra : G = 19826,489 (kg/h) Khối lượng riêng của dung dịch ở 40 oC Chọn tốc độ dòng chảy : Đường kính cửa ra dung dịch. 7) Tính các chi tiết buồng đốt. 7.1) Đáy elip không gờ: Hd = 0,25 x Dt = 0,25 x 0,4 = 0,1(m) 7.2) Đường kính cửa vào dung dịch: Lượng dung dịch vào. G = 20651,054 (kg/h) Ở 130 oC khối lượng riêng của dịch = 1268,8 (kg/m3) Tốc độ của dịch : Đường kính cửa ra của dịch. 7.3) Đường kính cửa vào hơi đốt Luợng hơi cung cấp : G = 878,62(kg/h) Khối luợng riêng của hơi đốt ở 169,6 oC , 8 atm : Lưu lượng của hơi : Tốc độ hơi đốt chọn Đường kính cửa vào hơi đốt : 7.4) Đường kính cửa tháo nước ngưng. Luợng nước ngưng : G = 878,62 (kg/m3) Khối luợng riêng của nước ngưng : Vs = Chọn tốc độ nước ngưng ra : => d = 7.5)Chọn kích thước bích nối ống dẫn vào thiết bị. Các chi tiết Đường kính trong d(mm) Đuờng kính ngoài D(mm) Chiều dày bích Cửa dịch vào Cửa dịch ra Cửa hơi thứ ra Cửa hơi đốt vào Cửa tháo nước ngưng 90 90 400 50 25 125 125 512 76 32 20 20 30 16 14 Chiều cao buồng đốt H1 = 3 + 0,1 + 0,08 =3,18 ( m ) Chiều cao buồng bốc : H2 = 2,6 + 0,4 + 1,386 + 0,08 = 4,466 (m) THIẾT BỊ NGƯNG TỤ CÔ ĐĂC ĐOẠN I 1. Các số liệu ban đầu: Nhiệt độ nước làm lạnh vào : 250C Nhiệt độ nứơc làm lạnh ra : 350C Nhiệt độ lỏng ngưng tụ ra : 400C Nhiệt độ khí không ngưng ra: 400C 2. Tính toán Lượng hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ ở đây gồm hơi thứ thiết bị bốc hơi chân không và hơi thứ thiết bị cô dặc I. Hơi thứ ở bốc hơi chân không :2167,861 Hơi thứ ở thiết bị cô đặc I : 7497,664 Tổng lượng hơi vào ngưng tụ : 9665,525 Phần trăm hơi ở cô đặc I : ( 7497,644/9665,525) x 100% =77,57% Phần trăm bốc hơi nhanh : 22,43% Nhiệt độ chung của hỗn hợp khí: = 95 x 0,2243 + 130 x 0,7757 = 1220C 2.1 Nhiệt vào: 2.1.1. Nhiệt do hơi thứ của bốc hơi nhanh: Q1 = 2167,861 x 2671 = 5790356,731 (kJ/h) 2671- Nhiệt lượng riêng hơi bão hoà ở 950C (kJ/kg) 2.1.2 . Nhiệt do hơi thứ từ cô dặc I: Q2 = 20115592,68 (kJ/h ) Tổng nhiệt vào : 20115592,68 + 5790356,731 = 25905949,41 (kJ/h) 2.2 Nhiệt ra. Hiệu suất ngưng tụ hơi nước 98%, lượng nước ngưng tụ: 9665,525 x 0,98 = 9472,215 (kg/h) 2.2.1 Nhiệt theo nước ngưng : Q1 = 9472,215 x 167,5 = 1586595,929 (kJ/h) 167,5 - Nhiệt lượng riêng của nước ở 400C Lượng hơi nước không ngưng : 9665,525 – 9472,215 = 193,31 (kg/h) 2.2.2 Nhiệt theo hơi nước ra: Q2 = 193,31 x 2570,6 = 496922,686 (kJ/h) 2.2.3 Nhiệt do hơi nước làm lạnh mang ra: Q3 = x (kJ/h) Tổng nhiệt vào = Tổng nhiệt ra 25905949,41 = 1586595,929 + 496922,686 + x x = 23822430,8 (kJ/h) Lượng nước làm lạnh : m (kg/h) Q3 = m = Trong đó: Cp - Nhiệt dung riêng trung bình của nước ở 25 ÷ 350C Cp = 4,18 (kJ/kg 0C) - Hiệu số nhiệt độ: 35 -25 = 100C Vậy m= = 569914,612 (kg/h) Thể tích nước ngưng : V = (m3) Khối lượng riêng của nước ở 30 0C = 994 kg/m3 V 3. Tính bề mặt truyền nhiệt. F = (m2) Nhiệt lượng : (W/h) Ở đây e xin chọn hệ số truyền nhiệt thao thực tế của nhà máy Phân đạm Hà Bắc : K = 640 (W/m2 0C) Vậy bề mặt truyền nhiệt là : Ống truyền nhiệt được chọn loại IX18H9T, chiều cao 4 m , đường kính ống truyền nhiệt 0,025 m , chiều dày 0,002 m. Số ống truyền nhiệt : (ống) Theo qui chuẩn, chọn loại thiết bị xếp ống theo hình lục giác. Tổng số ống 613 ống. Số ống trên hình sáu cạnh là 12 ống, số ống trên đường xuyên tâm 25. Đường kính trong thiết bị ngưng tụ ; ( Dt) Dt = t. (b-1) + 4 x d t - bước ống , t = 1,3 x d Dt = 1,3 x 0,025 x (25-1) + 4 x 0,025 = 0,88 (m) TÍNH THÍẾT BỊ NGƯNG TỤ CÔ ĐẶC ĐOẠN II Hơi thứ vào ngưng tụ. Hơi thứ từ cô đặc đoạn II : 824,566 (kg/h) Nhiệt do hơi mang vào : 1396389,958 (kJ/h) Hơi nước bão hoà 13 atm vào bơm tuye để tạo chân không, lượng hơi 1031,3 kg/h . Nhiệt theo hơi bão hoà mang vào Q2 = 1031,3 x 2793 =2880420,9 (kJ/h) 2793 – Nhiệt lượng riêng của hơi nước bão hoà ở 13 atm (kJ/kg) Tổng nhiệt vào : Qv = Q1 + Q2 = 1396389,958 + 2880420,9 = 4276810,858 ( kJ/h) Nhiệt độ của hơi đốt bão hoà 190,7 0C Nhiệt độ của hỗn hợp hơi: Hiệu suất ngưng tụ của thiết bị là 98%. Lượng nước ngưng tụ : x 0,98 = 1857,325 (kg/h) Lượng hơi không ngưng tụ : 1895,23 - 1857,325 = 37,905 (kg/h) 2. Nhiệt ra: 2.1 Nhiệt theo nước ngưng ở 400 C . Q1 = 1857,325 x 167, 6 = 311287,67 (kJ/h) 167,6 Nhiệt lượng riêng của nước ở 40 0C (kJ/kg) 2.2 Nhiệt theo khí không ngưng. Q2 = 37,905 x 2570,3 = 97427,221 (kJ/h) 2.3 Nhiệt do hơi nước làm lạnh lấy ra. Q3 = x (kJ/h) Tổng nhiệt vào = Tổng nhiệt ra 4276810,858 = 311287,67 + 97427,221 + x x = 3868095,967 (kJ/h) Lượng nước cần làm lạnh : 3. Bề mặt truyền nhiệt. (m2) Nhiệt lượng : Hệ số truyền nhiệt được chọn theo thực tế của nhà máy Phân đạm Hà Bắc K = 240 (W/m2 0C) Hiệu số nhiệt độ trung bình : Bề mặt truyền nhiệt : Cọn thiết bị truyền nhiệt loại ống chum, các ống xếp theo hình lục giác. Vật liệu là thép IX18H9T, ống truyền nhiệt dài 4 m, đường kính 0,025 m, chiều dày 0,002 m. Số ống truyền nhiệt: (ống) Số ống tổng cộng: 304 ống Số ống trên đường xuyên tâm hình 6 cạnh :19 Số hình 6 cạnh : 9 Đường kính trong thiết bị ngưng tụ : Dt = t x ( b - 1) + 4 x d (m) t - Bước ống, t = 1,3 x d. Dt = 1,3 x 0,025 x (19 - 1 ) = 0,685 (m) TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TẠO HẠT 1. Các số liệu ban đầu. Lượng không khí ẩm vào tháp : 10000 (m3/h) Độ ẩm của không khí : 85 % Nhiệt độ khí vào : 25 oC Đường kính hạt ure : 2 (mm) Lượng dịch ure vào tháp tạo hạt : 20651.054 (kg/h) 2. Tính toán . 2.1, Tính đường kính tháp . Đường kính tháp D = (m) Trong đó : F = - Tiết diện ngang của tháp (m2) Gkk - Lượng không khí vào tháp (m3/h) - Tốc độ không khí, ỏ đây = 0,4 (m/s) F = Đường kính tháp tạo hạt D = Quy chuẩn D = 20 (m) 2.2, Tính chiều cao tháp tạo hạt . a)Khối lượng của hạt ure : m= Vh - Thể tích hạt Vh = Thay số vào ta có : Vh = = 4,2.10-9 (m3) Khối lượng riêng của hạt ure : Vậy mh = 1330.4,2.10-9 =5,6/10-6 (kg) b) Diện tich mặt ngoài của hạt Fh = 4. (m2) Fh =4.3,14.0,0012 = 1,256.10-5 (m2) c)Tốc độ rơi của hạt *)Tốc độ rơi tuyệt đối của hạt Trong đó : g – Gia tốc rơi tự do (m2/s) d - Đường kính của hạt : d = 0,002 (m) - Khối lượng riêng của hạt ure : = 1330 (kg/m3) - Hệ số cản của hạt rơi : - Khối lượng riêng của không khí . Ở áp suất 760 mmHg : *)Tốc độ rơi tương đối của hạt *)Tốc độ rơi trung bình của hạt - Tốc độ ban đầu của hạt : d)Thời gian rơi của hạt Trong đó : - Hệ số hình học của hạt . Thay số vào ta có : Thay vào ta có : Tốc độ coi rơi đều trong tháp Vậy chiều cao của hạt rơi : Hr = = 7,71.3,8 = 29,3 (m) e)Thời gian đóng rắn của hạt : Qh - Nhiệt thoát ra trong quá trình đóng rắn : Qh = m.cp. Trong đó : Cp - Nhiệt dung của ure ,cp = 1,34 kcal/kg độ - Hiệu số nhiệt độ của ure vào và ra khỏi tháp oC Qh = 1,34.70 = 93,8 (Kcal/kg) - Hệ số cấp nhiệt . oC) *Chuẩn số : = Với giá trị Re như vậy dòng không khí và dòng hạt ure chảy ở trạng thái ổn định trong tháp. *Hệ số dẫn nhiệt của ure . oC) Hiệu số cấp nhiệt . oC) Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa không khí và ure : (oC) Trong đó : (oC) (oC) 54 ,25 oC - Nhiệt độ không khí vào và ra khỏi tháp Thời gian đóng rắn : Chiều cao đóng rắn của hạt : Hdr = [cosh()] Thay số vào ta có : Hdr = [cosh()] = 7,5 (m) f)Thời gian làm lạnh hạt . - Chênh lệch nhiệt độ vào và ra : (oC) - Chênh lệch nhiệt độ ure vào và không khí ra : (oC) Nhiệt dung riêng ure ở 70 oC : 1,347 (kJ/kg độ) *Chiều cao làm lạnh hạt . Hll =[cosh()] Hll = [cosh()] = 4,2 (m) *Chiều cao làm việc của tháp tạo hạt H = Hr + Hdr +Hll H = 29,3 + 7,5 + 4,2 = 41 (m) Phần chiều cao tháp bố trí phễu và băng tải : 10 (m) Phần đặt vòi phun và bố trí quạt hút : 15 (m) Tổng cộng chiều cao tháp tạo hạt : Ht = 41 +10 + 15 = 66 (m) TÍNH BƠM DUNG DỊCH ĐI TẠO HẠT Dùng bơm li tâm bơm dung dịch sau cô đặc (nồng độ 99,8 %) . Bơm đặt dưới thiết bị phân li lỏng hơi (buồng bốc) , do đó không cần chú ý đến chiều cao hút của bơm . 1, Công suất của bơm. N = Trong đó : Q – Năng suất của bơm (m3/s) - Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3) g – Gia tốc trọng trường H – Áp suất toàn phần của bơm (m) - Hiệu suất chung toàn phần của bơm (0,72 -0,93) *Năng suất của bơm : Q = Q = (m3/s) m - Lượng dịch ure phải bơm (kg/h) - Khối lượng riêng của dịch ure : (kg/m3) *Áp suất toàn phần của bơm Do đặt bơm ở độ cao 5 (m) ,nên chiều cao dịch lỏng cần bơm Hb = 51 – 5 = 46 (m) *Chọn hiệu suất chung của bơm Thay vào ta có công suất bơm : N = (kW) Trong đó : H = (m) P2 – Áp suất vòi phun dung dịch ure (N/m2) P1 – Áp suất trên bề mặt chất lỏng vào bơm (N/m2) h - Áp suất tiêu tốn để thắng trở lực . Do áp suất tiêu tốn để thăng trở lực nhỏ , trong quá trình có thể lấy hệ số dư nên có thể bỏ qua h H = 2.Ho = 2 x 46 = 92 (m) 2)Công suất động cơ điện : Ndc = Ndc = Trong đó : - Hiệu suất truyền động , - Hiệu suất động cơ , Thường chọn động cơ thực tế Ndc = Với ta có : Ndc = 1,5 . 24,2 = 36,3 (kW) Trong quá trình sản suất thường lắp hai bơm làm việc song song PHÀN I. LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG Chọn vị trí xây dựng một nhà máy tại một địa điểm nào đó là rất quan trọng và phức tạp. Đó là sự tổng hợp của nhiều yếu tố như ngành nghề và quy hoạch của quốc gia.Lựa chọn địa điểm xây dựng là điều quan trọng nhất, điều đó phát huy tốt khả năng hợp tác vớ các xí nghiệp lân cận và hạn chế tác nhân ảnh hưởng tới điều kiện sản xuất, môi trường sống. Nguyên liệu tổng hợp Urê là amoniac lỏng và đioxit cacbon, chúng đều được sản xuất từ các nguyên liệu khác. Do vậy phân xưởng Urê phải thuộc quy hoạch của nhà máy. Khi lựa chọn địa điểm xây dựng phải thoã mãn cơ bản sau: Địa điểm xây dựng phân xưởng: Phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu, năng lượng. Là xưởng sản xuất thành phẩm của nhà máy do vậy phân xưởng Urê được đặt gần kho chứa sản phẩm và thuận lợi cho việc vận chuyển. Giải quyết vần đề cấp thoát nước : Phân xưởng Urê là phân xưởng sử dụng rất nhiều nước trong các công đoạn xử lý làm lạnh, thải rửa do đó cần phải gần nguồn cung cấp nước và phù hợp hệ thống cấp thoát nước. Nhà máy phân đạm Hà Bắc được xây dựng bên cạnh sông Thương điều đó rất phù hợp cho việc cấp thoát nước và việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm bằng đường Thuỷ Đảm bảo thuận lợi về giao thông vận tải. Đây là vấn đề quan trọng, ảnh hưởng tới sự hoạt động liên tục của nhà máy.Phân xưởng Urê sản xuất sản phẩm do vậy phải bảo đảm đường sắt đi vào gần hệ thống kho chứa sản phẩm, đường bộ vận chuyển thuận lợi phù với mạng lưới giao thông chung của nhà máy. Như vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí cho vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm.Về giao thông Bắc Giang có đường sắt quốc gia và quốc lộ I A nhà máy sản xuất Phân đạm Hà Bắc có vị trí rất thuận lợi phía trước mặt nhà máy là đường quốc lộ điều đó rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm bằng đường bộ. Phía sau nhà máy là sông Thương điều này đảm bảo thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu bằng đường thuỷ. Đảm bảo gần nguồn cung cấp vật liệu xây dựng Gần nguồn cung cấp vật liệu xây dựng sẽ góp phần hạ giá thành xây dựng cơ bản.Nhà máy Phân đạm Hà Bắc được xây dựng cách trung tâm thành phố Bắc Giang có 3 km nên rất thuận lợi cho việc đảm bảo gần nguồn cung cấp vật liệu xây dựng. Đảm bảo điều kiện hợp tác với các phân xưởng liên quan. Đây là vấn đề quan trọng trong xây dựng và sản xuất của phân xưởng và sản xuất của phân xưởng Urê vì phân xưởng là một mắt xích trong hệ thống sản xuất kín và liên tục của nhà máy.Sự liên kết giữa các phân xưởng tạo ổn định trong sản xuất của nhà máy. Đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp. Dây chuyền Urê cũng như các phân xưởng khác của nhà máy, luôn có khí thải độc hại ảnh hưởng tới môi trường. Để hạn chế tối đa ảnh hưởng xấu, việc quy hoạch xây dựng phải phù hợp hệ thống xử lý làm sạch phế thải trong sản xuất. Đặc biệt là bầu không khí của toàn phân xưởng, nhà máy và các môi trường xung quanh. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng. Về địa hình : Thoả mãn về diện tích hình dáng phù hợp có độ dốc thích hợp tốt nhất là 1% để thoát nước tự nhiên dễ dàng đồng thời phải cao ráo,tránh ngập lụt trong mùa mưa. Hướng gió của nhà máy củ yếu là hướng gió Nam và nhà máy được đặt ở cuối hướng gió và cách ly với khu dân cư 1000m. Địa điểm xây dựng phải có kích thước và hình dạng phù hợp cho việc xây dựng trước măt cũng như mở rộng tương lai. Khu đấy được lựa chọn phải tương đối bằng phẳng tốt nhất là có độ rộng tự nhiên từ i = 0,5 ÷ 1,5 % để hạn chế tối đa chi phí san lấp mặt bằng. - Khu đất được lựa chọn phải ở nơi cao ráo tránh ngập lụt - Phù hợp với các điều kiện vệ sinh công nghiệp - Đảm bảo khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp Về địa chất: Đất xây dựng có cường độ chịu lực 2.105 ÷ 2,5.105 N/m2 .Các loại đất như đất đồi, đất sét, đất đá ong Và phải tránh những vùng có khoáng sản ở dưới. Tóm lại với những yêu cầu chọn lựa về địa điểm xây dựng ở trên và những ưu điểm đã nói ở trên thì chúng ta chọn địa điểm xây dựng dây chuyền sản xuất Urê ở Bắc Giang là hợp lý. II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TOÀN NHÀ MÁY Khử vi lượng Két Khí Kho NH3 Kho urª T¹o h¹t Tæng hîp Urª Khö H2S 1 2 3 4 5 Khö CO2 Khö H2S ChuyÓn ho¸ CO T.hîp NH3 1 2 3 4 5 6 Khö H2S Tạo khí than Than III . ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY - Quá trình sản xuất đi từ nguyên liệu đầu là than đá sản phẩm trung gian là NH3 vả sản phẩm cuối cùng là Urê. - Quá trình sản xuất liên tục, các bộ phận liên hệ chặt chẽ với nhau. - Phần lớn dây chuyền làm việc ở áp suất cao, nhiệt độ cao, vì vậy thiết bị phải chịu được áp và chịu nhiệt trong môi trường ăn mòn, thiết bị cồng kềnh. - Chế độ làm việc 3 ca số lượng công nhân tương đối đông. - Tiêu hao năng lượng lớn do vậy phải yêu cầu cung cấp năng lượng liên tục và ổn định. - Lượng nước tiêu hao và thải lớn, trong nước thải có chứa nhiều chất độc hại vì vậy cần xử lý. - Cường độ giao thông lớn nhiều phương tiện giao thông: ôtô, đường sắt, đường thuỷ, - Vệ sinh công nghiệp: + Quá trình sản xuất phát sinh nhiều chất lỏng, khí rất độc hại và ăn mòn như : CO, CO2, NH3, H2S, SO2, ,. + Các két khí ở áp suất cao dễ cháy nổ. + Khu vực đặt máy nén làm việc ở áp suất cao gây rung động và ồn ào. + Môi trường có độ ẩm lớn do quá trình làm lạnh bằng nước. V-CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH TRONG NHÀ MÁY STT Tên Công Trình Kích thước Ghi Chú Rộng Dài 1 Bãi để than 60 120 Lộ thiên 2 Kho than khô 24 102 Bán lộ thiên 3 Kho vật tư 18 54 Có tường bao che 4 Bãi xỉ 18 54 Lộ thiên 5 Bể lắng than bùn 48 54 Lộ thiên 6 Nhà nồi hơi 18 48 Bán lộ thiên 7 Két khí than 24 24 Lộ thiên 8 Nhà khí hoá than 18 108 Có tường bao che 9 Khu lộ thiên khí hoá 30 96 Lộ thiên 10 Lọc bụi điện 18 36 Lộ thiên 11 Nhà quạt gió 18 54 Có tường bao che 12 Khu lộ thiên chuyển hoá CO 30 54 Lộ thiên 13 Nhà chuyển hoá CO 24 42 Có tường bao che 14 Két khí chuyển hoá 24 24 Lộ thiên 15 Khu lộ thiên khử H2S 24 48 Lộ thiên 16 Nhà bơm 6 18 Có tường bao che 17 Nhà khử H2S 12 48 Có tường bao che 18 Trạm biến thế điện 12 36 19 Nhà để xe đạp 9 54 Bán lộ thiên 20 Nhà KCS 12 54 Có tường bao che 21 Hội trường 12 54 Có tường bao che 22 Nhà hành chính 12 54 Có tường bao che 23 Nhà sinh hoạt 12 54 Có tường bao che 24 Nhà hành chính xường 2 12 36 Có tường bao che 25 Trạm Y tế 12 48 Có tường bao che 26 Bơm dung dịch đồng 12 36 Bán lộ thiên 27 Thiết bị rửa đồng ,kiềm 9 24 Lộ thiên 28 Nhà máy nén tổng hợp NH3 24 72 Có tường bao che 29 Khu thiết bị tổng hợp NH3 9 30 Lộ thiên 30 Nhà để máy nén tuần hoàn 6 12 Có tường bao che 31 Trạm phân phối điện 12 36 Có tường bao che 32 Nhà cung cấp NH3,CO2 lỏng 12 48 Có tường bao che 33 Kho chứa NH3 lỏng 12 84 Lộ thiên 34 Nhà bơm NH3 lỏng 18 60 Có tường bao che 35 Nhà nén CO2 lỏng 18 60 Có tường bao che 36 Nhà tổng Urê 18 60 Có tường bao che 37 Nhà tạo hạt 12 30 Có tường bao che 38 Kho chứa và bao gói sản phẩm 36 84 Có tường bao che 39 Nhà hành chính xưởng 3 12 36 Có tường bao che 40 Nhà ăn ca 18 42 Có tường bao che 41 Xưởng cơ khí 18 54 Có tường bao che 42 Nhà tắm giặt 12 48 Có tường bao che 43 Nhà để xe cứu hoả 12 42 Có tường bao che 44 Trạm bơm nước cấp 2 18 54 Có tường bao che 45 Bể chứa nước 36 48 Lộ thiên 46 Gara Ôtô 18 54 Có tường bao che 47 Nhà thí nghiệm trung tâm 18 54 Có tường bao che 48 Phòng thường trực bảo vệ 6 9 Có tường bao che Tổng diện tích xây dựng: 53460 (m2) VI – CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG: a. Hệ số xây dựng: KXD = (Diện tích xây dựng)/(Diện tích khu đất nhà máy) KXD b. Hệ số sử dụng đất: KSD 50,23% VII - NHÀ SẢN XUẤT 1- Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất: Chưng luyện cấp 2 Tổng hợp Urê Chưng luyện cấp I Cô đặc đoạn 1 Bốc hơi CK Tạo hạt Đóng bao Dịch Cacbamat 200at 40÷450 C CO2 khí 200at 110÷1200 C Cô đặc đoạn 2 NH3 lỏng 200at 40÷450C 2- Thiết bị sản xuất: STT TÊN THIẾT BỊ 1 Máy nén CO2 ( Kiểu 4D12-55/220) : 32,2T; (58 +8) x 5890 x 2050 2 Bơm cao áp NH3 3 Bơm dung dịch đoạn I kiểu 3W-J 4 Tháp tổng hợp Urê: 110 T: =1400; H=26127; V=37,4m3 5 Bơm nước rửa cao áp :(JQ62-4) 6 Tháp phân giải I : 4T , =1200, H=5108 7 Tbị gia nhiệt phân giải đoạn I: 4,715T; =800; H=6108 8 Tbị phân ly đoạn I:1,424T; =1100; H=3958 9 Tháp phân giải đoạn II: =900; H=6115 10 Tbị gia nhiệt đoạn II:1,93T; =700; H=3810 11 Tháp hấp thụ đoạn I:6,63T; =1600; H=7712 12 Tbị ngưng tụ NH3:11,75T; 1100 ; L=7172 13 Tháp rửa khí trơ:1,87T; =500; H=7160 14 Tháp hấp thụ đoạn II-a: 8,2T; = 1400,1200; H= 7385 15 Tháp hấp thụ đoạn II-b: 2,86T; = 500,800; H6284 16 Tháp hấp thụ khí cuối :1,24T; H = 5072 17 Tbị làm lạnh,hấp thụ khí cuối:1,02T; = 400, H=5072 18 Tháp chưng NH3: 1,01T; = 700; H= 6348 19 Tbị trao đổi nhiệt tháp chưng NH3:1,02T; =400; H = 5072 20 Tbị gia nhiệt bốc hơi đoạn I:6,477T; = 800; H= 8681. 21 Tbị phân ly bốc hơi đoạn I:1,77T, = 1400; H= 5400 22 Tbị gia nhiệt bốc hơi đoạn II: 1,697T; = 1400; H= 4800 23 Bơm dung dịch Urê 24 Tbị phân ly bốc hơi II: 4,222T; = 1000 ; H= 1662 25 Bơm dung dịch cacbamat đoạn II 26 Tháp tạo hạt : = 9,4 m; H= 66 m 27 Máy đóng bao 28 Kho chứa 3. Đặc điểm sản xuất: Sản xuất Urê (NH2)2CO từ NH3 và CO2 bằng cách tổng hợp trực tiếp thì có 3 phương pháp chính: Phương pháp tuần không tuần hoàn Phương pháp bán tuần hoàn Phương pháp tuần hoàn toàn bộ ( nghĩa là toàn bộ lượng khí dư sau khi tổng hợp Urê được tuần hoàn trở lại tháp tổng hợp Urê) Ở đây em chọn phương pháp lỏng tuần hoàn toàn bộ đây là 1 phương pháp hiện đại để sản xuất Urê trong điều kiện t =185 ÷ 188 0C , p = 200 atm. *Lưu trình công nghệ: Đặc điểm sản xuất Urê ở công ty Phân Đạm và hoá chất Hà Bắc đi từ khí hoá than nguyên liệu rắn, quá trình khí hoá ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu chính là than cục, hơi nước và không khí. Các phản ứng hoá học xảy ra như sau. 2C + O2 = 2CO + Q1 C + O2 = CO2 + Q2 2CO + O2 = 2 CO2 + Q3 C + H2O = CO + H2 + Q4 C + 2 H2O = CO2 + 2H2 + Q5 Mục đích của quá trình khí hoá than chỉ nhằm thu được H2 và N2 theo tỷ lệ H2:N2 = 3:1 làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3 và để chế tạo khí CO2 Từ NH3 và CO2 được đưa sang xưởng sản xuất urê để sản xuất urê. -Công đoạn tổng hơp: + NH3 lỏng từ khoa cầu đến được tăng từ 20 at đến 200 at đi vào tháp tổng hợp. + Khí CO2 từ các giai đoạn tinh chế đến qua máy nén 5 cấp được tăng áp đến 200 at đi vào tháp tổng hợp. Ở tháp tổng hợp xảy ra phản ứng tổng hợp Urê vói hiệu suất chuyển hoá là khoảng 65 ÷ 68%.. Công đoạn phân giải các chất chưa phản ứng: + Sau khi ra khỏi tháp tổng hợp gồm 2 pha khí và lỏng được giảm áp xuống 17 at và dung dich Urê đc phân ly ra khỏi khí NH3,CO2 và hơi nước trong hệ thống phân giải đoạn 1 và 2.Khí chưa được phản ứng sẽ được tuần hoàn trở lại còn dung dịch Urê qua bốc hơi chân không cô đặc đến nồng độ 99,8% để đi tạo hạt. -Công đoạn tạo hạt: + Trong tháp tạo hạt dung dịch Urê phun từ trên xuống như sương còn không khí đi từ dưới lên Urê được cô đặc lại và tạo hạt, rơi xuống băng tải chuyển đến máy đóng bao và kho chứa. 4. Số cán bộ - công nhân viên trong nhà sản xuất Urê: Số người làm việc trong nhà sản xuất Urê tính cho 4 kíp STT Loại cán bộ - công nhân Số lưọng Ghi chú 1 Quản đốc kiêm phó quản đốc 2 2 2 Cán bộ kỹ thuật: 10 Đốc công cơ khí 1 Trưởng ca vận hành 4 Công đoạn trưởng 1 Kỹ thuật công nghệ 1 Kỹ thuật vật tư Kỹ thuật phân tich Kỹ thuật an toàn 3 Nhân viên gián tiếp lao động tiền lương: 4 Thống kê kế toán 1 Thủ kho 1 Tạp vụ 1 4 Trực tiếp sản xuất: 132 Khu máy nén CO2 16 Bơm cao áp 4 Tổng hợp- phân giải- hấp thụ 8 Tạo hạt- cô đặc 8 Khống chế- tập trung 4 Phân tích 4 Đóng bao Urê 12 Xếp dỡ bao Urê 32 Lái xe máy 8 Sửa chữa cơ khí 36 Tổng cộng 148 5. Giải pháp chức năng mặt bằng, hình khối, không gian của nhà sản xuất a. Đặc điểm của nhà : - Nhà có dây chuyền ngang và đứng, có nhiều tầng - Máy nén khí ( 3 máy) đuợc thiết kế trpng nhà 1 tầng. - Công đoạn phân ly, phân giải, bơm, làm lạnh có dây chuyền đứng nên thiết kế trong nhà nhiều tầng. - Công đoạn tháp tạo hạt có khung sàn công tác. - Nhà cần xây dựng thông thoáng, có biện pháp thông gió thích hợp. Do trong nhà có nhiều chất độc hại nên dung cửa mái thông thoáng. - Do rửa ướt và ăn mòn nên kết cấu chịu lực dung loại ít bị ăn mòn có thể dung loại ít bị ăn mòn, có thể dung bê tông cốt thép. - Kết cấu bao che : Tường và mái dung panal tường bê tông chịu nhiệt hay bê tông cốt thép có rườn 1. Nhà máy nén khí CO2: Nhà đặt máy nén khí CO2 được bố trí ở đầu dây chuyền sản xuất Urê gần xưởng tinh chế khí . Trong đố đặt các thiết bị nén khí và làm sạch khí CO2 trước khi đưa vào tháp tổng hợp Urê. + Nhà khung bê tông cốt thép 1 tầng: + Nhịp : L = 18 (m) + Chiều cao : H = 17 (m) + Chiều cao tầng sàn để máy nén khí CO2 : H1 = 4,8 (m) + Bước cột : B = 6 (m) + Chiều dài của phòng : 48 (m) Phòng để máy bơm, thiết bị phân ly, phân giải đoạn I, đoạn II + Khung nhà bê tông cốt thép nhiều tầng: 3 tầng + Chiều dài : 42 (m) + Nhịp : L = 6 (m) + Bước cột : B = 6 (m) + H1 = 7,2 (m) + H2 = 9 (m) + H3 = 10,8 (m) 2)Tháp tạo hạt. + Tháp tạo hạt có : H = 65,5 (m) D = 20 (m) + Sàn thao tác là một nhà khung bê tông côt thép. + Nhịp nhà: L = 6 (m) + Bước cột : B = 6 (m) + Chiều dài nhà : 42 (m) Vậy cả nhà sản xuất urê là một nhà lớn. Có chiều dài lần lượt là : 48 (m), 42 (m), 42 (m). Tổng cộng : 132 (m) + Chiều rộng chung = 24 (m) b. Giải pháp thiết kế. b.1.1)Kết cấu chịu lực: *Phòng để máy nén CO2. +Cột: Bê tông cốt thép, 2 thân, kích thước thống nhất hoá ( h = 18 (m); Q = 45(T) + Tiết diện cột : - Cột biên : b = 500 H1 = 400 H2 = 1000 H3 = 250 + Móng cột bê tông cốt thép, kích thước thống nhất hoá: Các kích thước : a x b = 1700 x 1000 a1 x b1 = 3300 x 2500 a2 x b2 =2500 x 1700 H = 1500 h = 300 + Dầm móng : - Bê tông cốt thép : Kích thước thống nhất hoá . l = 5950 b x h = 250 x 450 + Kết cấu chịu lực mái: - Dầm mái bê tông cốt thép . L= 18m b.1.2)Kết cấu bao che: b.1.2.1)Tường. + Tường bao gạch dày 330 mm, dùng làm tường chịu lực + Tường gạch chịu lực tốt, dễ thi công, đơn giản, cách âm, cách nhiệt tốt Nhược điểm: Thi công chậm, khi bị lún thì dễ nứt b.1.2.2)Cửa sổ. + Cửa sổ để chiếu sáng và thông gió tự nhiên cho nhà. Diện tích cửa sổ thường chiếm từ 35 – 52% diện tích tường ngoài. b.1.3)Cửa đi. +Cửa đi dùng để đi lại vận chuyển trong sản xuất và dể dàng thoát ra khi xảy ra sự cố. + Kích thước của cửa đi phụ thuộc vào kích thước thiết bị vận chuyển và vào số lượng người ra vào. b.1.4)Tấm che. + Dùng tấm che ngang loại này có ưu điểm che nắng, che mưa tốt b.1.5)Cửa mái. +Cửa mái có tác dụng thông gió, thông hơi, thoát nhiệt thừa, thỉa khí độc hại và để chiếu sáng tự nhiên ở vùng giữa nhà. +Trong xưởng sản xuất urê nhịp nhà L = 24m nên cần thiết phải có cửa mái do cần phải có độ chiếu sáng tương đối cao đồng thời nhà sản xuất phát sinh nhiều nhân tố bất lợi + Trong xưởng sản xuất urê dùng loại cửa mái hỗn hợp vừa chiếu sáng vừa thông gió. Cửa mái được bố trí dọc nhà sản xuất urê. b.1.6)Mái. c. Thiết kế mặt bằng. + Dùng loại mái dốc do xương tổng hợp urê phát sinh nhiều nhiệt thừa + Khi thiết kế mặt bằng cần phải thoả mãn về yêu cầu của dây chuyền sản xuất, các yêu cầu kỹ đến quá trình thuật có liên quan sản xuất như : tải trọng, lực chấn động, chế độ ôn độ, ẩm độ, phòng nổ, phòng độc, bụi, thông gió và chiếu sáng. Ngoài ra còn phải nghiên cứu bố trí hợp lý các cửa, đường đi, cầu thang, phòng sinh hoạt và các bộ phận phụ khác. + Thiết kế nhà sản xuất urê áp dụng là nhà prabon như vậy là hợp lý vì giải pháp hình khối , mặt bằng cơ động, linh hoạt, dễ thay thế thiết bị, dễ bố trí lại dây chuyền sản xuất mà ít ảnh hưởng đến kết cấu nhà. Tách được sàn trung gian khỏi khung nhà. Không gian bên trong nhà thoải mái, dễ bố trí các loại đường ống kỹ thuật đồng thời tạo khả năng cải thiện môi trường lao động + Nhà parabon một nhịp 24 (m), toàn nhà có cùng một độ cao + Nhà thiết kế hạng sản xuất B, bậc chịu lực II + Các bộ phận độc hại, dễ nổ như tháp tổng hợp urê, tháp khử lưu huỳnh được bố trí ở ngoài trời phía sau nhà, cuối hướng gió chủ đạo + Nhà để máy nén khí CO2 gây rung động, ồn ào, độc được bố trí tách riêng trong một nhà + Các máy bơm gây rung động và liên quan nhiều đến nước, đến nước NH3, cacbamat được bố trí tập trung lại ở tầng một với kết cấu bao che bán lộ thiên để tăng độ thông thoáng và giảm độ ẩm trong nhà. + Liên hệ giữa các sàn công tác bằng hai cầu thang thép rộng 1 m, nghiêng 60o, bậc thang 300mm. + Cầu thang chữa cháy ở đầu hồi nhà + Theo các chu vi của khung sàn ở mỗi tầng có bố trí mặt bằng công xôn nhô ra 1,5 m để công nhân đi lại thao tác, quan sât và bảo dưỡng thiết bị. Mặt bằng tầng một: + Bố trí các máy bơm như 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 bằng tầng hai: + Các thiết bị được bố trí trên khung sàn trung gian (độc lập với khung nhà) gồm có thiết bị phân giải, hấp thụ, cô đặc, thùng chứa. Mặt bằng tầng ba: + Bố trí các thiết bị hấp thụ, phân giải, cô 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 các mặt bằng đều có bố trí lối đi để quan sát, bảo dưỡng thiết bị. PHẦN VIII : TÍNH KINH TẾ I. Mục đích và ý nghĩa của việc tính kinh tế. Hạch toán kinh tế là một vấn đề quan trọng trong sản xuất kinh doanh nó quyết định sự tồn tại và phát triển của nhà máy. Việc hoạch toán kinh tế không chỉ cho ta đánh giá về mặt kinh tế mà cón thấy được mức độ áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất. Việc tính toán kinh tế của một phân xưởng sản xuất bao gồm : + Thiết lập chế độ hoạt động của phân xưởng + Tính toán nhu cầu lao động, năng lượng nguyên liệu của phân xưởng + Tính chi phí đầu tư vốn cố định + Tính quỹ lương, ngân sách, thuế, bảo hiểm Qua việc tính toán các nội dung trên ta sẽ xác định được giá thành sản phẩm và tỷ lệ mức độ lãi hàng năm. II. Chế độ làm việc của phân xưởng. Do tính chất và yêu cầu giải pháp kỹ thuật cho quá trình sản xuất Urê nên phân xưởng Urê làm việc theo phương thức liên tục, mỗi ngày làm 3 ca, mỗi ca làm việc 8 tiếng có 4 kíp. Mỗi năm được nghỉ phép 15 ngày và chế độ nghỉ lễ, tết theo quy định của nhà nước . Do đó thời gian chạy máy trong năm là 365- ( 30 +15 ) = 320 ngày và số giờ làm việc trong 1 năm của phân xưởng là 320 . 24 = 7680 (h) III. Tính nhu cầu nguyên vật liệu, năng lượng sử dụng. Nguyên vật liệu: Dựa vào cân bằng chất và cân bằng nhiệt ta tính được nhu cầu sử dụng nguyên liệu trong 1 năm như sau: a. Amoniac : 11067,566 (kg/h ) Trong 1 năm: = 84998,406 (tấn/năm) Hệ số tiêu hao: = = 0,566 b. Cacbon đioxit : 14537,382 (kg/h) Trong 1 năm : = 111644,093 (tấn/năm) Hệ số tiêu hao: 0,744 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 các 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: (m3/T) d. Lượng hơi nước: Bao gồm; Lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt chưng phân giải cấp I: (tấn/năm) Lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt chưng phân giải cấp II: = 101794,914 ( tấn/năm) Lượng hơi đốt cho hai thiết bị gia nhiệt cô đặc: = 66538,713 (tấn/năm) Lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt ammoniac: = 1055,083 (tấn/năm) Lượng hơi đốt cho thiết bị chưng nhả: = 46479,36 (tấn/năm) Tổng lượng hơi nước : 46479,36 + 1055,083 + 66538,713 + 101794,914 + 1111541,114 = 1327489,184 (tấn/năm) Hệ số tiêu hao cho hơi đốt: 2. Nhu cầu về năng lượng trong năm. Năng lượng dung cho dây chuyền ở đây là điện năng dung cho công nghệ và chiếu sáng: Hệ số tiêu hao điện cho công nghệ : 150 KW/tấn sản phẩm Hệ số tiêu hao điện năng cho chiếu sáng : 50 KW/tấn sản phẩm Lượng điện dùng cho 1 năm: 150 . 24 . 150000 + 50 . 24 . 150000 = 720000000 ( kWh ) * Tiêu hao dầu: Lượng dầu tiêu hao thực tế là 0,26 kg/tấn sản phẩm Hay = 39 tấn /năm Tiêu hao bao bì sản phẩm mỗi bao 50 kg.Vậy số bao cần thiết trong 1 năm: 150000. 20 = 3000000 ( bao/năm) Tiêu hao chỉ khâu: = 4,5 (tấn/năm) IV. Tính chi phí cho nguyên vật liệu (Tính theo đơn giá của công ty phân đạm Hà Bắc) STT Danh mục Tấn/năm 103 đồng/tấn Thành tiền 103 1 NH3 84998,406 2000 169946812 2 CO2 111644,093 850 94897479,05 3 Nước 7548967 0,28 2113710,76 4 Hơi nước 1327489,184 61 80976840,22 5 Dầu 39 52 2028 6 Điện 720000000 0,6 432000000 7 Bao bì 3000000(cái) 25 75000000 8 Chỉ khâu 4,5 3500 15750 9 Tổng 854942620 V. Tính chi phí đầu tư cơ bản. 1. Chi phí xây dựng cơ bản. STT Danh mục Số tầng Diện tích Thành tiền 1 Nhà máy nén CO2 1 846 1269000 2 Nhà tổng hợp 5 360 3154375 3 Nhà khống chế 1 115 782000 4 Nhà cầu thang 1 30 39000 5 Tháp tạo hạt 10 226 3616000 6 Nhà băng tải 1 240 360000 7 Nhà đóng bao 2 400 1280000 8 Kho chứa 1 5040 6552000 9 Nhà điện 1 60 90000 10 Nhà hành chính 2 300 960000 11 Nhà bơm 1 240 360000 12 Nhà ăn 1 90 135000 13 Tổng 18102375 Đầu tư xây dưng các công trình đường xá,cống rãnh vệ sinh, lấy bằng 30% chi phí xây dựng cơ bản. Vậy chi phí là: 18102375. 103.0,3 = 54307125000 (đồng) Vậy tổng vốn đầu tư xây dựng là: 18102375000 + 5430712500 = 23533087500 (đ) 2. 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 1 Máy nén CO2 3 15000000 45000000 2 Thiết bị phân ly dầu 9 500000 4500000 3 T.bị làm lạnh khí 9 100000 900000 4 T.bị khử H2S 3 100000 300000 5 Ống dẫn khí 50 2500 125000 6 Van các loại 5 40000 200000 7 Sàng thép 3 6000 18000 8 T.bị lọc khí 2 7000 14000 9 T.bị đo lường 2 50000 150000 10 Quạt gió 1 5000 5000 11 Tổng 51412000 Khu vực khống chế. STT Danh mục Số lượng Đơn giá 103 đ Thành tiền 103 đ 1 Bơm NH3 lỏng 3 5000000 15000000 2 Bơm cacbamat 3 5000000 15000000 3 Bơm dịch NH3 lỏng 3 100000 300000 4 Bơm Urê lỏng 2 18000 36000 5 Bơm nước làm lạnh 2 15000 30000 6 Bơm dung dịch NH4OH 3 12000 36000 7 Bơm nước rửa t.bị 2 15000 30000 8 Bơm dịch Urê 1 20000 20000 9 Quạt gió tạo hạt 4 500000 2000000 10 Vòi phun 2 1000000 2000000 11 Tháp tổng hợp 2 50000000 100000000 12 Tháp chưng cấp I 1 1000000 1000000 13 Bộ gia nhiệt cấp I 1 150000 150000 14 Thiết bị phân ly cấp I 1 150000 150000 15 Tháp chưng cấp II 1 150000 150000 16 Thiết bị gia nhiệt cấp II 1 100000 100000 17 Thiết bị bốc hơi nhanh 1 100000 100000 18 Thiết bị gia nhiệt đoạn I 1 300000 300000 19 Gia nhiệt cô đặc đoạn II 1 120000 150000 20 T.bị cô đặc đoạn I 1 150000 150000 21 T.bị cô đặc đoạn II 1 150000 150000 22 Thiết bị rửa khí 1 1000000 1000000 23 T.bị ngưng tụ NH3 3 500000 1500000 24 T.bị rửa khí trơ 1 500000 500000 25 Thiết bị ngưng tụ I+II 2 350000 700000 26 T.bị chưng nhả 1 400000 400000 27 T.bị làm lạnh nhả 1 20000 20000 28 T.bị chứa NH3 lỏng 1 300000 300000 29 T.bị ngưng tụ cô đặc I 2 250000 500000 30 T.bị ngưng tụ cô đặc II 1 250000 250000 31 Thiết bị gia nhiệt nhả 1 50000 50000 32 T.bị gia nhiệt NH3 lỏng 1 50000 50000 33 Bơm tuye cô đặc I 1 10000 10000 34 Bơm tuye cô đặc II 2 150000 150000 35 Thùng chứa dịch cô đặc 1 20000 20000 36 Thùng chứa dịch Urê 1 150000 150000 37 Thùng chứa NH4OH 1 200000 200000 38 Thùng chứa nước ngưng 1 30000 30000 39 Thiết bị lọc NH3 lỏng 2 15000 30000 40 Băng tải cao su 1 1 200000 200000 41 Thùng hoãn xung NH3 1 10000 10000 42 Băng tải 2 1 100000 100000 43 Băng tải 3 1 100000 100000 44 Bunke chứa 1 1 20000 20000 45 Bunke chứa 2 1 30000 30000 46 Sàng Urê 1 50000 50000 47 Máy đóng bao 4 50000 50000 48 Băng tải cao su 4 1 50000 50000 49 Máy xếp dỡ 1 500000 500000 50 Băng tải xích 1 200000 200000 51 Quạt không khí 1 200000 200000 52 Cầu cân điện tử 1 50000 50000 53 Phụ phí khác 500000 50000 54 Tổng 144965000 Vậy tổng chi phí là mua thiết bị máy móc là: 144965000. 103 + 51412000.103 = 196377.106 ( đ ) Chi phí vận chuyển lắp đặt bằng 30% tiền mua thiết bị 196377.106 .0,3 = 58913100.103 (đ ) Vậy tổng chi phí mua thiết bị máy móc và lắp đặt là 196377.106 + 58913100.103 = 255290,1.105 (đ) Vậy tổng chi phí đầu tư cơ bản 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 1 3 9 3 Nén CO2 2 1 3 3 Cương vị cao áp 3 1 3 3 Thấp áp 4 2 6 3 Cô đặc 5 1 3 3 Bơm thấp áp 6 2 6 3 Phân tích 7 1 3 3 Bơm cao áp 8 1 3 3 Băng tải 9 3 9 3 Đóng bao 10 3 9 3 Xếp dỡ 11 2 6 3 Đồng hồ đo 12 1 3 3 Trực điện 13 3 9 3 Nấu ăn 14 1 3 3 C.N sửa chữa cơ khí 15 1 3 3 Trưởng ca 16 1 3 3 Tổ trưởng 17 8 8 1 Cơ khí 18 2 6 3 KTV công nghệ 19 2 6 3 KTV cơ khí 20 1 3 3 KTV an toàn 21 5 5 1 Khối hành chính 22 Tổng 109 - Tính quỹ tiền lương  + Mỗi tháng 22 ngày công lương, lương trung bình 400.000 đ/người.tháng. Do đó số tiền lương mỗi năm là 400000 . 109 . 12 = 523.200.000 (đ) + Tiền thưỏng bằng 5% tổng tiền lương 0,05 . 523.200.000 = 26.160.000 (đ) + Tiền bảo hiểm bằng 10% tổng tiền lương 0,1 . 523.200.000 = 52.320.000 (đ) + Tiền quản lý bằng 20% tổng tiền lương 0,2 . 523.200.000 = 104.640.000 (đ) + Tiền ăn ca cho công nhân bằng 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) VIi. Tính giá thành sản phẩm - Chi phí vật liệu, năng lượng: 498.837.517,4.103 (đ) - Chi phí quỹ lương: 758.640.000 (đ) - Khấu hao tài sản cố định bằng 10% vốn đầu tư 0,1.273392,475.103 = 27339,2457.105 (đ) - Tiền thuế: lấy bằng 10% vốn đầu tư 0,1.273392,457.105 = 27339,2457.105 (đ) Vậy tổng chi phí là: 4999596,2121.106 (đ) Do đó giá thành một tấn sản phẩm là (đ/tấn) Khi đó giá bán ra thị trường là 4800.103 (đ/tấn) Vậy thời gian thu hồi vốn là (năm) PHẦN IX. AN TOÀN LAO ĐỘNG I. Mục đích ý nghĩa . Xuất phát từ quan điểm sức khỏe con người là vốn quý nhất, và mục đích cuối cùng của sản xuất là phục vụ nhu cầu và lợi ích của con người. Vì vậy công tác bảo hộ lao động trong các nhà máy xí nghiệp có một tầm quan trọng đặc biệt. Trong các nhà máy sản xuất hoá chất phần lớn đều sinh bụi, khí độc và tiếng ồn, nên công tác an toàn lao động đòi hỏi phải có những quy định cụ thể đối với từng nhà máy. Nhiều quá trình có cho sức khoẻ con người nhưng không biểu hiện ngay lập tức, nên công tác an toàn lao động cần tuân thủ một cách chặt chẽ và chấp hành một cách tự giác. II. Nội dung kỹ thuật an toàn 1. Các đặc điểm của nhà máy. - Có nhiều bụi do dùng than để sản xuất khí nguyên liệu - Độc hại cho công nhân do sinh ra các khí độc hại như CO, H2S, CO2, , - Có tiếng ồn do các máy nén khí và bơm sinh ra - Do sử dụng diện tích rộng rãi nên các tai nạn về điện cũng dễ xảy. - Có nhiều máy vận chuyển cũng có thể gây tai nạn trong lúc làm việc. 2.Các biện pháp kỹ thuật đảm bảo an toàn lao động. a. Trong xây dựng Như phần xây dựng đã nêu trên, việc chọn địa điểm ,bố trí tổng mặt bằng, chọn hướng nhà đã thoả mãn các yêu cầu cơ bản về nhiều mặt như vệ sinh công nghiệp , giao thông thuận tiện và phòng chống cháy nổ. Các giải pháp đó thể hiện như sau: Các nhà sản xuất chính quay hướng Đông Nam là hướng tốt nhất đảm bảo thông thoáng mát mẻ về mùa hè, ấm áp về mùa đông. Các phân xưởng sinh bụi khí độc nhiều, tiếng ồn lớn đặt ở cuối hướng gió chủ đạo và xa khu dân cư, chọn vật liệu và kết cấu xây dựng giảm tiếng ồn. Các biện pháp xây dựng như kết cấu chịu lực, bao che phải chú ý đến các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp b. An toàn đối với các thiết bị làm việc ở áp suất cao. Khi thiết kế phải đảm bảo quy trình, quy phạm an toàn trong vấn đề chọn vật liệu, tăng cường mức độ đúc liền các chi tiết và khối thiết bị Phải kiểm tra độ bền thiết bị, dụng cụ đo theo quy chế an toàn Trong quá trình vận chuyển bình khí nén phải tránh va chạm. Trước khi sửa chữa các thiết bị chịu áp có hoá chất trong nó phải xỉ thải hết hơi hoá chất mới được sửa chữa. c. An toàn đối với các thiết bị chịu nhiệt. Do các thiết bị làm việc ở 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 về điện. Phân xưởng sử dụng rất rộng rãi nên an toàn về điện là một vấn đề hết sức quan trọng nên cần chú ý các điểm sau: Dùng dòng điện an toàn, cách ly bao bọc dây dẫn, tiếp đất bảo vệ Hệ thống cầu dao, công tắc phải có hộp bảo vệ và đặt ở những nơi thuận tiện. Dùng các bộ phận tự động ngắt mạch khi có sự cố xảy ra. Phòng chống cháy nổ. Đảm bảo kín các thiết bị nhiệt khí nén. Cách ly thiết bị, vật dễ cháy nổ với xung quanh Tránh phát sinh tia lửa điện tại những nơi dễ gây cháy. Dùng các vật liệu chịu nhiệt, chịu lực ở những nơi cần thiết. Phải trang bị các bình chữa cháy. KẾT LUẬN Sau gần 4 tháng làm việc cố gắng, khẩn trương và được sự hướng dẫn tận tình của GS.TSKH. La Văn Bình cũng như các thầy cô giáo trong bộ môn tôi đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp “ Thiết kế phân xưởng sản xuất Urê với năng suât 150000 tấn/năm”. Quá trình làm làm Đồ Án Tốt Nghiệp là cơ hội bổ ích giúp tôi hiểu được sâu hơn về trình tự, cách tiến hành, các phương pháp thiết kế nhà máy để sau này trong quá trình làm việc có thể đảm đương được công tác của một người kỹ sư. Đồng thời trong làm Đồ Án Tốt Nghiệp cũng là dịp tôi cũng cố thêm được kiến thức đã học và mở rộng thêm vốn kiến thức của mình. Trong quá trình làm Đồ Án Tốt Nghiệp tôi đã cố gắng vận dụng kết hợp giữa lý thuyết và thực tế. Song do thời gian có hạn, phần tính toán và chọn thiết bị mới chỉ tính một số thiết bị chính. Mặt khác do khả năng và trình độ có hạn và tài liệu tham khảo không đủ nên việc tra cứu gặp nhiều khó khăn. Do vậy trong quyển Đồ Án này không thể tránh khỏi một số sai sót, rất mong được các thầy cô giáo trong bộ môn đóng góp ý kiến. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn GS.TSKH. La Văn Bình , và thầy giáo Đặng Xuân Hoàng cùng các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn Đồ Án này.. Hà Nội ngày 24 tháng 05 năm 2007 Sinh viên: Nguyễn Minh Thành