Đồ án Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen

hản ứng quy chuẩn là H1 = 5 (m) Chiều cao tổng thể của lò phản ứng là: H = H1 + 2.hd Trong đó: hd: là chiều cao đáy (nắp) thiết bị. [Tra bảng VIII – 10, trang 382] [15] DT = 2400 mm → hd = 600 mm Vậy chiều cao tổng thể của lò phản ứng R – 101: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 81 H = H1 + 2.hd = 5 + 2×0.6 = 6.2 [m] II. Tính toán kích thước bích nối h db Do Dt D1 Db Hình 26: Kích thước bích nối đáy và nắp với thân lò phản ứng - Chọn bích liền bằng thép để nối nắp và đáy tháp với thân thiết bị. - Tra bảng [XIII. 27 - 417][15], ứng với D =2400 mm ta có kích thƣớc của bích nhƣ sau: Bảng 36: Kích thước bích nối đáy và nắp với thân lò phản ứng Dt mm Kích thước nối h D Db D1 D0 Bulông db z mm Cái 2400 2550 2500 2460 2415 M24 56 35 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 82 Phần III THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY ( Mô phỏng tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm của UOP) Sự tăng trƣởng kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có sự đóng góp đặc biệt quan trọng của nền kinh tế công nghiệp và điều quan trọng nhất vẫn là xác định địa điểm xây dựng. Xác định địa điểm xây dựng hợp lý sẽ tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tƣ là cơ sở phát triển sản xuất, kinh doanh của nhà máy trƣớc mắt cũng nhƣ lâu dài. Vị trí của nhà máy sẽ quyết định sự ảnh hƣởng trực tiếp đến môi trƣờng. Trong từng giai đoạn phát triển, nhà nƣớc đều có định hƣớng qui hoạch có tầm chiến lƣợc phù hợp với sự phát triển của thực tiễn khách quan, thể chế chính trị, chủ trƣơng đƣờng lối phát triển kinh tế. Vì vậy, việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy là vấn đề then chốt để thoả mãn với chủ trƣơng đƣờng lối của nhà nƣớc nhằm mục đích tồn tại và phát triển lâu dài. I. Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy 1. Các yêu cầu chung: Nhà máy đƣợc đặt trong khu công nghiệp Dung Quất- Quảng Ngãi. Khu công nghiệp Dung Quất là nơi có địa điểm xây dựng phù hợp với qui hoạch lãnh thổ, qui hoạch vùng, qui hoạch cụm kinh tế công nghiệp và đã đƣợc chính phủ Việt Nam phê duyệt. Hiện nay khu công nghiệp Dung Quất đã và đang đƣợc xây dựng. ( Bản đồ qui hoạch khu công nghiệp Dung Quất tại phần PHỤ LỤC ) Nhà máy sản xuất Benzen đặt trong khu công nghiệp Dung Quất tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất của nhà máy với nhà máy lân cận. Nhà máy sản xuất Benzen đặt trong khu công nghiệp Dung Quất, nguồn nguyên liệu cho nhà máy là hydro các quá trình lọc dầu có thể đáp ứng đủ để sản xuất Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 83 benzen. Sản phẩm Benzen có thể tiêu thụ ngay trong nội tỉnh cũng nhƣ các tỉnh lân cận: Quảng Nam, Đà Nẳng, Bình Định... và xuất khẩu sang nƣớc ngoài. Các nguồn cung cấp năng lƣợng, nhiên liệu nhƣ: điện, nƣớc, hơi, khí nén, dầu... có thể lấy từ các nhà máy lân cận nhờ vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí cho vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm và thúc đẩy phát triển của nhà máy. Quảng Ngãi là một tỉnh nằm trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế của chính phủ, với dự án phát triển khu công nghiệp cao. Xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp sẽ tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm: Đƣờng sắt, đƣờng bộ, đƣờng thủy và đƣờng hàng không. Hƣớng đông cách khoảng 6 km là biển có cảng sâu Dung Quất với độ sâu và độ rộng rất thuận tiện cho các tàu có trọng tải lớn cập bến và có thể nhiều tàu cập bến một lần. Hƣớng tây nam là mạng lƣới giao thông quốc gia có cả đƣờng bộ ( Quốc lộ 1A )và đƣờng sắt đi qua. Hƣớng bắc giáp với khu kinh tế mở Chu Lai (Quảng Nam), gần sân bay Chu Lai. Vì vậy về mặt giao thông sẽ thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu về nhà máy cũng nhƣ vận chuyển sản phẩm của nhà máy đi tiêu thụ. Đồng thời tận dụng tối đa mạng lƣới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lƣới kỹ thuật khác. Mặt khác vật liệu, vật tƣ xây dựng lấy ngay trong nội tỉnh do đó giảm chi phí giá thành đầu tƣ xây dựng cơ bản của nhà máy, hạn chế tối đa chi phí cho vận chuyển vật tƣ xây dựng từ nơi xa đến, đồng thời góp phần thúc đẩy sự phát triển của tỉnh Quảng Ngãi. Nguồn nhân công dồi dào, đây là yếu tố quan trọng trong quá trình đẩy mạnh xây dựng nhà máy cũng nhƣ việc vận hành nhà máy sau này, tạo điều kiện công ăn việc làm cho công dân trong tỉnh và các tỉnh lân cận trong quá trình đô thị hoá. Tuy nhiên do trình độ kỹ thuật Việt Nam còn thấp, khi xây dựng và vận hành vẫn cần có các chuyên gia nƣớc ngoài. Nguồn công nhân chủ yếu là các kỹ sƣ tốt nghiệp các trƣờng đại học trong nƣớc nhƣ Bách Khoa Hà Nội, Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Mỏ , Tổng Hợp.... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 84 2. Các yêu cầu về khu đất xây dựng: Tại khu công nghiệp Dung Quất-Quảng Ngãi khu đất có hình dạng chử nhật rất thuận tiện cho xây dựng và bố trí mặt bằng sản xuất. Khu đất cao ráo không bị ngập lụt vào mùa mƣa, có mực nƣớc ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nƣớc thải và nƣớc bề mặt dễ dàng. Khu đất tƣơng đối bằng phẳng, có độ dốc tự nhiên 0,7, do đó chi phí cho san lấp là không đáng kể, mặt khác lại thuận lợi cho việc cấp thoát nƣớc trong mùa mƣa. Với nền đất sét kết hợp với đá ong nên đảm bảo tính chịu tải trọng lớn, giảm đƣợc tối đa san lấp nên giảm tối đa chi phí gia cố nền móng các hạn mục công trình. 3. Các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp: Trong quá trình sản xuất các nhà máy thƣờng thải ra các chất độc hại nhƣ: Khí độc, nƣớc bẩn, khói bụi, tiếng ồn.... Hoặc các yếu tố bấc lợi khác nhƣ dễ cháy, nổ, ô nhiễm môi trƣờng....Để hạn chế tối đa ảnh hƣởng xấu của môi trƣờng công nghiệp đến khu dân cƣ, các di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh của địa phƣơng ta phải bố trí hợp lí. Với địa hình của nhà máy là hƣớng đông giáp với biển và hƣớng gió chủ đạo là hƣớng tây nam vì vậy các chất khí bụi của nhà máy sẽ ít hoặc không ảnh hƣởng tới khu dân cƣ. Đồng thời phải thực hiện các giải pháp phân khu và bố trí hƣớng cho hợp lý để đảm bảo vệ sinh môi trƣờng. II. Phân tích thiết kế mặt bằng nhà máy Tổng mặt bằng nhà máy đƣợc thiết kế dựa trên nguyên tắc phân vùng. 1. Nguyên tắc phân vùng: Tuỳ theo đặc tính sản xuất của nhà máy mà phân vùng cho hợp lý. Trong thực tiển thiết kế, biện pháp phân chia khu đất thành các vùng theo đặc điểm sử dụng là phổ biến nhất . Tổng mặt bằng nhà máy đƣợc chia làm 4 vùng chính: + Vùng trước nhà máy : Nơi bố trí các nhà hành chính quản lý, phục vụ sinh hoạt , cổng ra vào, gara ô tô xe máy, xe đạp, phòng bảo vệ, nhà ăn ...Diện tích từ 4 20% tổng diện tích toàn nhà máy. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 85 + Vùng sản xuất : Vùng sản xuất bao gồm phân xƣởng sản xuất chính, phòng điều khiển trung tâm, nhà kho nguyên liệu và kho sản phẩm ...Diện tích từ 22 25% tổng diện tích toàn nhà máy . + Vùng phụ trợ phục vụ sản xuất : Vùng này bao gồm các kho công cụ, phân xƣởng cơ khí , trạm điện, bộ phận nƣớc sinh hoạt, xử lý nƣớc thải, nhà cứu hoả ... Diện tích từ 19 28% tổng diện tích toàn nhà máy. + Vùng kho tàng và phục vụ giao thông : Vùng này bao gồm nơi xuất sản phẩm, hệ thống kho hàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hoá ... Diện tích từ 23 37% tổng diện tích toàn nhà máy. 2. Ưu - nhược điểm của nguyên tắc phân vùng: * Ưu điểm: + Dễ dàng quản lý theo các xƣởng, công đoạn của dây chuyền sản xuất. + Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông trong nhà máy. + Thuận lợi trong quá trình phát triển nhà máy. + Đảm bảo đƣợc các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các bộ phận phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong các nhà máy sản xuất các chất dễ cháy nổ nhƣ MTBE. + Phù hợp với đặc điểm khí hậu Việt Nam. * Nhược điểm: + Hệ thống đƣờng ống kỹ thuật và mạng lƣới giao thông tăng lên. + Dây chuyền sản xuất phải kéo dài. + Hệ số xây dựng, sử dụng đất thấp. 3. Các hạng mục công trình: 3.1. Bảng thống kê các hạng mục: Các hạng mục công trình của nhà máy đã đƣợc thống kê trong bảng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 86 3.2. Các dữ liệu kinh tế kỹ thuật: Khu đất xây dựng có dạng hình chữ nhật có: Tổng diện tích toàn phân xƣởng: F = 300 x 200 = 60.000 m2. Diện tích xây dựng: Sxd = 30755m2. Diện tích sử dụng: Ssd = 3/2.Sxd = 3/2. 30755 = 46132.5 m 2 . Hệ số xây dựng : Kxd =30755/60000 = 51.25%. Hệ số sử dụng : Ksd = 46132.5/60000 = 76.88%. Bảng 37 : Thống kê các hạng mục công trình STT Tên các hạng mục công trình Kích thứơc [m] Diện tích [m 2 ] Số tầng Số lượ ng Dài Rộng Cao 1 Phòng bảo vệ 3 3 4,2 9 1 5 2 Phòng y tế 15 10 4,8 150 1 1 3 Nhà ăn, căng tin 40 10 12 400 2 1 4 Nhà thay ca 25 10 12 250 2 1 5 Nhà hành chính 25 10 12 250 2 1 6 Nhà để xe đạp, xe máy 20 20 5 400 1 1 7 Nhà để xe con 10 20 5 200 1 1 8 Nhà điều khiển hoạt động nhà máy 25 10 12 250 2 1 9 Phòng thí nghiệm 10 10 12 100 2 1 10 Trạm bơm nƣớc 10 7 5 70 1 1 11 Trạm cứu hỏa 10 7 5 70 1 1 12 Bồn nƣớc cho trạm bơm và cứu hỏa 15 5 - 75 - 2 13 Nhà để xe cổng phụ 15 3 5 45 1 1 14 Khu vực để xe tải, xe chuyên chở 30 20 5 600 1 1 15 Khu vực bồn bể chứa nguyên liệu 50 25 - 1250 - 1 16 Khu vực bồn bể chứa sản phẩm 70 25 - 1750 - 1 17 Trạm xử lý nƣớc thải 15 10 6 150 1 1 18 Trạm xử lý khí thải 15 10 6 150 1 1 19 Xƣởng sửa chữa, bảo dƣỡng thiết bị 30 10 6 300 1 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 87 20 Nhà kho 20 10 6 200 1 1 21 Trạm điện 10 5 5 50 1 1 Khu vực sản xuất (200 × 120) 22 Phân xƣởng NHT 35 35 - 1225 - 1 23 Phân xƣởng Platforming 70 35 - 2450 - 1 24 Phân xƣởng Sulforlane 80 35 - 2800 - 1 25 Phân xƣởng THDA 45 35 - 1575 - 1 26 Phân xƣởng Tatoray 45 35 - 1575 - 1 27 Phân xƣởng Isomar 35 35 - 1225 - 1 28 Phân xƣởng Parex 70 35 - 2450 - 1 29 Tháp tách Reformate - - - - - 1 30 Tháp chƣng tách Benzen - - - - - 1 31 Tháp chƣng tách Toluen - - - - - 1 32 Tháp chƣng tách Xylen - - - - - 1 33 Tháp chƣng tách Heptan - - - - - 1 34 Tháp chƣng tách Ortho Xylen - - - - - 1 35 Tháp chƣng tách hợp chất thơm nặng - - - - - 1 Tổng diện tích xây dựng 30755 Bảng 38: Bố trí thiết bị trong phân xưởng THDA Ký hiệu Thiết bị P1 Bơm nguyên liệu E1 Trao đổi nhiệt sơ bộ H Lò đốt gia nhiệt R Thiết bị phản ứng chính E2 Trao đổi nhiệt dòng tuần hoàn C Máy nén dòng tuần hoàn V1 Tháp tách pha lỏng - khí áp suất cao V2 Tháp tách pha lỏng – khí áp suất thấp P2 Bơm sản phẩm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 88 III.Thiết kế mặt bằng 1. Yêu cầu đặt ra đối với nhà máy Nhà máy là một tổ hợp các phân xƣởng sản xuất hydrocacbon thơm, đƣợc xây dựng dựa trên mô hình của tập đoàn UOP. Đây là mô hình đƣợc UOP nghiên cứu và phát triển nhiều năm. Giữa các phân xƣởng có sự phối hợp chặt chẽ về nguồn nguyên liệu và sản phẩm, đặc biệt là quá trình chƣng tách sản phẩm. Nhờ đó mà giảm tải đƣợc thiết bị, chi phí đầu tƣ, diện tích mặt bằng. Do đó, kết cấu nhà máy phải đƣợc thiết kế thật khoa học và hợp lý, tạo sự phối hợp chặt chẽ giữa các phân xƣởng, phát huy tối đa công suất nhà máy. Bên cạnh đó vẫn đảm bảo nguyên tắc phân vùng trong thiết kế xây dựng. Nguồn nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là phân đoạn naphta từ nhà máy lọc dầu Dung Quất _ nằm ở phía đông nhà máy. Sản phẩm của nhà máy có thể xuất ra khu công nghiệp phía đông nhà máy, hay các vùng công nghiệp khác trên toàn quốc theo quốc lộ 1A và đƣờng cao tốc nằm ở phía tây nhà máy. Vì vậy giao thông trong nhà máy phải đƣợc bố chí hợp lý, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho quá trình lƣu thông của dòng ngƣời, dòng xe. Đồng thời đảm bảo lƣu thông của nguyên liệu, sản phẩm, các hoá chất phụ trợ cũng nhƣ xúc tác và các thiết bị phƣơng tiện phụ trợ khác. Nhà mày sản xuất đƣợc xây dựng trên khu đất đƣợc ƣu tiên đặc biệt về địa hình, địa thế, đảm bảo có độ chịu lực cho phép khi xây dựng và vận hành, nền tƣơng đối cao, thuận tiện cho cấp thoát nƣớc và tránh ngập lụt trong mùa mƣa lũ. Do là một nhà máy hoá chất, điều kiện làm việc của nhà máy có những công đoạn đòi hỏi rất khắc khe về chế độ công nghệ sản phẩm dễ gây cháy nổ do đó cần đặc biệt chú ý và tuyệt đối đảm bảo an toàn chống cháy nổ trong phân xƣởng. Với tính chất cháy nổ của nhà máy hoá chất do vậy vấn đề tránh độc hại cho con ngƣời cũng nhƣ không gây ô nhiễm môi trƣờng càng phải đƣợc chú ý đặc biệt. 2. Tổ hợp sản xuất hydrocacbon của UOP - Quy trình Naptha Hydrotreating (NHT) - Loại bỏ lƣu huỳnh và các chất ô nhiễm nitơ trong nguyên liệu naphtha - Quy trình CCR platforming – Biến đổi nguyên liệu naphta thành các hợp chất thơm (BTX) và hydro có độ tinh khiết cao Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 89 - Quy trình ED Sulfolane -chiết xuất Benzene và toluene từ reformate bằng cách sử dụng chƣng cất. - Quy trình Tatoray – Qúa trình bất phân bố toluen đƣợc áp dụng với hợp chất C9, C10 + để sản xuất benzen và xylen. - Quy trình THDA – Sử dụng nhiệt để tách nhóm alkyl của toluen và các hợp chất thơm nặng để sản xuất benzen - Quy trình Parex– Phân tách para-xylen có độ tinh khiết cao từ đồng phân hỗn hợp chất thơm C8 - Quy trình Isomar – Quá trình chuyển hóa của đồng phân xylen và eltyl Benzene thành benzen và xylen Hình 27: Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm của UOP 3. Giải pháp thiết kế xây dựng 3.1. Giải pháp xây dựng lộ thiên Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 90 Ngày nay, các nhà máy hóa học không chỉ còn là một phân xƣởng nhỏ với các thiết bị chƣng cất đơn giản nhƣ xƣa. Sự phối hợp của nhiều phân xƣởng và qui mô sản xuất đã biến cả nhà máy thành một tổ hợp của nhiều quá trình sản xuất phức tạp. Yêu cầu về diện tích cũng nhƣ khoảng không của các đƣờng ống và thiết bị đã đƣợc đáp ứng bằng giải pháp xây dựng lộ thiên. 3.1.1. Ý nghĩa và tác dụng: Giảm tải trọng tác dụng lên khung chịu lực của công trình không có tải trọng bao che, lực gió ngang.. Do vậy giảm đƣợc khối lƣợng xây dựng từ 20 40%, tiết kiệm đƣợc đầu tƣ ban đầu. Giảm thời gian thiết kế ,chuẩn bị và thi công công trình . Nâng cao tính linh hoạt của công trình, dễ dàng bố trí, sắp xếp và sửa chữa thiết bị, đồng thời tạo điều kiện mở rộng và cải tạo công trình. Ít phải quan tâm đến điện chiếu sáng, giảm nguy cơ cháy nổ. Từ những ƣu điểm trên, phân xƣởng sản xuất có thể giảm xây dựng 5-20% so với dạng công trình kín giảm giá thành 50% , do đó giảm giá thành sản phẩm từ 8- 18%. 3.1.2. Các nguyên tắc cơ bản khi xây dựng lộ thiên : Trong các phân xƣởng lộ thiên do chịu tác động trực tiếp nên các thiết bị chịu đƣợc sự ăn mòn, phá huỷ của khí hậu Việt Nam. Quá trình sản xuất phải đƣợc cơ giới, tự động hoá tới một phòng điều khiển trung tâm, hạn chế tối đa làm việc ngoài trời , khi đó phải có mái che. Nhà điều khiển trung tâm phải có kết cấu chống gió, chống ồn, đầy đủ tiện nghi và an toàn nhất, đƣợc đặt tại nơi có khả năng quan sát tốt nhất toàn phân xƣởng khi cần thiết. 3.2. Thiết kế xây dựng Bản thiết kế mặt bằng xây dựng đã đƣợc trình bày ở bản vẽ lớn (A0). Theo những yêu cầu đã đặt ra của nhà máy, và các nguyên tác cơ bản trong thiết kế và xây dựng, tôi đã bố trí các hạng mục công trình nhƣ sau : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 91 - Theo nghiên cứu, hƣớng gió chủ đạo trong năm của Quảng Ngãi là hƣớng đông, ngoài ra có gió tại hƣớng bắc và tây bắc. Nhà máy có hƣớng chính quay về hƣớng bắc. - Nhà máy có 3 cổng ra vào : + Cổng chính quay hƣớng bắc, là cổng lớn nhất. Thuận tiện cho công nhân ra vào, tiếp khách và giao dịch thƣơng mại. + Cổng phụ bên phía đông thuận tiện cho xe chuyên chở nguồn nguyên liệu từ nhà máy Dung Quất. +Cổng phụ phía Tây nhà máy thuận tiện cho xe chuyên chở sản phẩm đi các khu công nghiệp và ra đƣờng quốc lộ. - Toàn nhà máy đƣợc chia ra làm 4 khu vực cơ bản + Khu vực phía trƣớc nhà máy bao gồm nhà hành chính, hội trƣờng, nhà thay ca,... + Diện tích trung tâm nhà máy là tổ hợp các phân xƣởng sản xuất hydrocacbon thơm. + Hai bên nhà máy là các khu nhà phụ trợ. + Cuối nhà máy là khu vực bồn bể chứa nguyên liệu, sản phẩm, và trạm xử lý khí thải và nƣớc thải. - Các hạng mục của công trình thì tùy theo chức năng mà đƣợc bố trí đầu hay cuối hƣớng gió. Cụ thể : + Khu vực hành chính, sinh hoạt của công nhân đƣợc bố trí đầu hƣớng gió. + Xử lý khí thải, nƣớc thải ở phía cuối nhà máy. + Các hạng mục ít có sự sinh hoạt của công nhân : trạm, khu vực bồn bể chứa thì ở cuối hƣớng gió. - Khu vực để xe tải chuyên chở ở cuối nhà máy, song ở đầu hƣớng gió, gần nơi bồn bể chứa nguyên liệu và sản phẩm để thuận tiện giao thông. Tránh ách tắc giao thông trong nhà máy. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 92 - Nhà cứu hỏa ở gần các phân xƣởng, khu vức bồn bể chứa để thuận tiện khi có sự cố cháy nổ. - Nhà cứu hỏa, trạm nƣớc, và bồn nƣớc ở gần nhau sẽ thuận tiện hỗ trợ cho nhâu trong việc bơn nƣớc và cứu hỏa. - Khu nhà điều hành chính ở đầu nhà máy, đầu hƣớng gió sẽ yên tĩnh và tránh khí thải. Song từ nhà điều khiển trung tâm hoàn toàn có thể quan sát toàn bộ các phân xƣởng để tiện cho quá trình điều hành. - Trạm điện đƣợc bố trí ở góc nhà máy, mạn bên phía tây, thuận tiện cho đƣờng điện vào từ đƣờng điện lƣới quốc gia. - Khu nhà phụ trợ ít có sinh hoạt nhƣ : trạm điện, nhà kho,..đƣợc bố trí ở mạn phía tây là cuối hƣớng gió đông. - Khu phụ trợ cần tránh khí thải nhà máy nhƣ : nhà ăn, căng tin, phong y tế,..đƣợc bố trí ở mạn phía đông nhà máy là ở đầu hƣớng gió. - Các phân xƣởng và tháp chƣng trong khu vực sản xuất đƣợc bố trí sao cho thuận tiện cho đƣờng tiếp nguyên liệu và lấy sản phẩm, đặc biệt là sự phối hợp sao cho đƣờng ống dẫn nối là ngắn nhất. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 93 Phần IV TÍNH TOÁN KINH TẾ I. Các số liệu ban đầu - Số ngày làm việc của phân xƣởng THDA trong 1 năm là 350 ngày. - Năng suất doanh nghiệp dây chuyền 100.000 tấn benzen/năm. - Nhân lực và bố trí lực lƣợng sản xuất: + 1 quản đốc. + 1 phó quản đốc. + 4 kỹ sƣ công ngệ hóa học. + 2 Kỹ sƣ điện và 2 kỹ sƣ cơ khí. + 20 công nhân lành nghề. + 3 bảo vệ. + 2 công nhân làm công tác vệ sinh. - Tổng số 35 ngƣời đƣợc chia làm 3 ca: 6 h 14 h 22 h 6 h II. Số vốn đầu tư phân xưởng: 1. Vốn đầu tư cố định : + Chuẩn bị mặt bằng. + Nhà xƣởng. + Thiết bị. + Thuê đất. + Chạy thử sản xuất và định hƣớng vận hành. 1.1. Chuẩn bị mặt bằng : Giả thiết mặt bằng đất tƣơng đối bằng phẳng, chi phí cho sang lấp và gia cố đất là 100 triệu VNĐ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 94 1.2. Phân xưởng: Giả sử xây dựng toàn phân xƣởng cần : + Một trăm tấn thép, thép I cán thép I ghép, thép L, thép bản với giá 6,5 triệu đồng/tấn. + 50 tấn vật liệu khác: bê tông, gạch, bi tum, xi măng, cát với giá trung bình 1 triệu VNĐ/tấn. Vậy chi phí mua vật liệu xây dựng là: 100 x 6,5 + 50 1,0 = 700 triệu VNĐ. 1.3. Vốn đầu tư thiết bị: Với dây chuyền sản xuất hiện đại của hãng UOP thì Việt Nam chƣa có khả năng và điều kiện cũng nhƣ thiết bị tối tân để sản xuất cung cấp toàn bộ các thiết bị phân xƣởng yêu cầu, do đó một số thiết bị phức tạp và quan trọng nhƣ thiết bị dehydro hoá, ete hoá, tháp tái sinh xúc tác phải mua từ nƣớc ngoài, số còn lại có thể mua trong nƣớc hoặc mua thép CT3 về gia công. Giả thiết chi phí mua các loại thiết bị ở nƣớc ngoài 800 triệu đồng. Còn khối lƣợng thép CT3 cần mua để chế tạo các thiết bị còn lại, đƣờng ống là 100 tấn với giá thị trƣờng thế giới là 500 USD/tấn. Vậy số tiền đầu tƣ cho thiết bị là: 800 + 100 x500 16.000 = 1600 triệu đồng. 1.4. Chi phí xây dựng và lắp đặt: Giả sử chi phí cho xây dựng phân xƣởng và lắp đặt thiết bị là 500 triệu VNĐ. 1.5. Thuế đất: Giá thuế đất hiện nay đối với đất nông nghiệp là 5 triệu/ha năm. 5 x 2,0 = 10 triệu / năm. Giả sử phân xƣởng hoạt động trong 20 năm vậy chi phí cho thuế đất là. 10x 20 x 2,0 = 800 triệu VNĐ. 1.6. Chi phí cho quá trình chạy thử và hướng dẫn sử dụng thiết bị: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 95 Giả sử hƣớng dẫn và cho phân xƣởng sản xuất hoạt động trong 3 ngày khoảng 50 triệu VNĐ. Vậy tổng chi phí cố định là: 100 + 700 + 1600 + 500 + 10 + 50 = 2960 triệu VNĐ. 2. Chi phí đầu tư khai thác: - Chi phí mua nguyên vật liệu. - Chi phí cho điện nƣớc. - Chi phí cho bộ phận quản lí doanh nghiệp. - Trả lƣơng cho công nhân và kỹ sƣ. - Chi phí bảo dƣỡng. - Chi phí cho những vấn đề về sự cố ngừng hoạt động. 2.1. Chi phí nguyên vật liệu: Bảng 39: Nguyên liệu cho quá trình sản xuất benzen [kg/h] [tấn/năm] Hydro 1653.1 13886.040 Metan 16.604 139.4736 Toluen 14770.17 124069.428 ∑ 16439.874 138094.94 Tổng nguyên liệu cho quá trình là: 138094.94 tấn/năm. Giả sử mức giá chung cho hai loại này là 1 triệu VNĐ/tấn thì chi phí mua nguyên vật liệu là: 138094.94 x 1,0 = 138094.94 triệu VNĐ/tấn. Tính cho một đơn vị sản phẩm là: triệu VNĐ/benzen. 38,1 100000 138094.94 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 96 2.2. Chi phí cho điện nước: + Nƣớc : Giả sử mỗi giờ phân xƣởng sử dụng nƣớc là 20 m3 nƣớc, giá nƣớc công nghiệp là 2800 Đ/m3. Vậy chi phí cho sử dụng nƣớc là : 20 .2800.24 .350 = 470.4 triệu VNĐ. + Điện : Giả sử mỗi giờ toàn phân xƣởng dùng 500 kw, sinh hoạt dùng 10kw. Vậy số điện sử dụng trong một năm là: (500 + 10)x24 350 = 4284000 kw. Giá điện công nghiệp hiện tại là 1200 Đ/kw. Vậy chi phí sử dụng điện là: 4284000 x 1200 = 5140,8 triệu đồng/năm. Tính cho một đơn vị sản phẩm là: 5140.8/100000 = 0.0514 triệu VNĐ/tấn benzen. Tổng chi phí nƣớc và điện: 470.4 + 5140.8 = 5611.2 triệu VNĐ 2.3. Tổng chi phí cho công nhân: - Trả lƣơng mức bình quân 3 triệu VNĐ/ngƣời : tháng - Tổng chi phí trả lƣơng cho công nhân trong 1 năm: 35x3x12 = 1260 Triệu VNĐ/năm. Hay 0.0126 triệu VNĐ/1 tấn benzen + Trích 20% theo lƣơng để trả bảo hiểm xã hội, bảo hiểm y tế... 1260 x 0,2 = 252 triệu VNĐ/năm. Hay 0,00252 triệu VNĐ / tấn benzen + Trả phụ cấp độc hại 10% lƣơng +10% cho các bụi. 1260×0,2 = 252 triệu VNĐ/năm. Hay 0,00252 triệu VNĐ/ tấn benzen. 2.4. Chi phí bảo dưỡng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 97 Giả sử chi phí bão dƣỡng một năm là 20 triệu. 2.5. Chi phí cho những vấn đề về sự cố ngừng hoạt động: 50 triệu. *Vậy tổng chi phí khai thác là: 138094.94 + 5611.2 + 1260 + 252 + 252 + 20 + 50 = 145540.14 triệu VNĐ / năm. 3. Vốn đầu tư lưu động (Doanh thu/ số vòng quay): + Lấy số vòng quay là 4. + Đơn giá bán thị trƣờng là 3,5 triệu VNĐ/tấn sản phẩm. Doanh thu = 100000 x 3,5 = 350000 triệu VNĐ/năm. Vốn đầu tƣ lƣu động = 87500 4 350000 triệu VNĐ/năm. 4. Tính khấu hao phân xưởng : - Để đơn giản, ta xem xét khấu hao tài sản bao gồm: + Khấu hao thiết bị 10%: 1600 0,1 = 160 triệu VNĐ/năm. + Khấu hao phân xƣởng 15%: 700 x 0,15 = 105 triệu VNĐ/ năm. - Tổng khấu hao tài sản cố định là: 265 triệu VNĐ/ tấn benzen. - Gọi các khấu hao khác chiếm 20% khấu hao tài sản cố định: 265 0,2 = 53 triệu VNĐ/năm. Hay 0.53 310 triệu VNĐ/ tấn sản phẩm. Tổng khấu hao phân xƣởng: 265 + 53 = 318 triệu VNĐ/năm. Hay 3.18x10 -3 triệu VNĐ/tấn benzen. 5. Tổng chi phí sản xuất chung: Chi phí nguyên liệu trực tiếp + chi phí nhân công + chí phí chung phân xƣởng, thể hiện ở bảng sau: Bảng 40: Chi phí sản xuất chung cho quá trình THDA Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 98 Các loại chi phí Tính một đơn vị sản phẩm (triệu đồng) Tính cho cả năm (triệu đồng) Chi phí nguyên liệu trực tiếp + Nguyên liệu chung + Điện + nƣớc 1.38 0.056 138094.94 5611.2 Chi phí nhân công + Lƣơng + Trích 20% đóng bảo hiểm + 10% độc hại và 10% bụi 0.0126 0,00252 0,00252 1260 252 252 Chi phí sản xuất suất chung cho phân xƣởng + Khấu hao tài sản cố định + Chi phí khác 2.65×10 -3 0.53×10 -3 265 53 Chi phí bão dƣỡng và những sự cố + Bão dƣỡng + Sự cố 0.2×10 -3 0.5×10 -3 20 50 Chi phí sản xuất chung 1.4575 145858.14 6. Chi phí quản lý doanh nghiệp: - Giả sử chi phí quản lý doanh nghiệp chiếm 2% chi phí sản xuất chung. 0,02 x 145858.14 = 2917.1628 triệu VND/ năm. hay 0,029 triệu VND/tấn sản phẩm. - Tổng giá thành bằng tổng chi phí sản xuất chung cộng với chi phí tiêu thụ cộng với chi phí quản lý doanh nghiệp. (tổng giá thành xem bảng 37) Bảng 41: Tổng giá thành quá trình THDA STT Chi phí Cả năm (triệu VNĐ) Một đơn vị sản phẩm (triệu VND) 1 Chi phí sản xuất chung 145858.14 1.45858 2 Chi phí quản lý doanh nghiệp 2917.1628 0,029 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 99 3 Chi phí cố định 2960 0.0296 Tổng giá thành 151735.3 1.51718 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 100 Phần V TỰ ĐỘNG HOÁ I. Khái niệm Mô hình tự động hóa trong dây chuyền công nghệ là quá trình sử dụng các dụng cụ, các thiết bị máy móc tự động. Chúng điều khiển sự hoạt động của các bộ phận trong dây chuyền công nghệ theo đúng yêu cầu đã đƣợc tạo dựng theo chế độ công nghệ của dây chuyền đó. II. Mục đích và ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất Việc đƣa hệ thống mô hình điều khiển tự động hoá này vào trong dây chuyền công nghệ là nhằm làm cho các máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ƣu nhất, một cách chính xác nhất, tránh đƣợc sự cố trong thao tác điều khiển, bộ phận này tự động báo động khi có sự cố xảy ra. Mặt khác, nhờ sự công dụng hệ thống tự động hoá này vào trong dây chuyền công nghệ cho phép tránh sự nhầm lẫn, giảm số lƣợng công nhân làm việc trong nhà máy, đồng thời tăng năng suất lao động. Nhờ hệ thống tự động hoá mà trong dây chuyền công nghệ có những nơi sinh khí độc hại hay dễ gây cháy nổ... làm cho công nhân không thể điều khiển trực tiếp đƣợc, khi đó sử dụng hệ thống điều khiển tự động sẽ đảm bảo an toàn tính mạng cho công nhân . Nhƣ vậy, việc áp dụng hệ thống mô hình điều khiển tự động trong dây chuyền công nghệ không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính bắt buộc đối với công nghệ. III. Một số dạng tự động: Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tƣợng (ĐT) điều chỉnh và bộ điều chỉnh (BĐC). Bộ điều chỉnh có thể gồm: bộ cảm biến và bộ khuếch đại. + Bộ cảm biến: dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá trị cho trƣớc và biến đổi thành tín hiệu. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 101 + Bộ khuếch đại: làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu của bộ cảm biến đến giá trị mà cơ quan điều khiển (CQĐK) có thể điều chỉnh, cơ quan này tác động lên đối tƣợng nhằm xoá đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. 1. Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ: Tự động kiểm tra các thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, lƣu lƣợng, nồng độ...) kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không? Nếu có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó. §T CB B§K N CT G PL C 1 2 3 5 5.1 5.2 5.3 5.44 Hình 28: Sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh Trong đó: 1 Đối tƣợng điều chỉnh 2 Cảm biến đối tƣợng 3 Bộ khuếch đại 4 Nguồn cung cấp năng lƣợng 5 Cơ cấu chấp hành 5.1 Cảnh báo 5.2 Chỉ thị bằng kim loại hoặc bằng số 5.4 Phân loại 5.3 Ghi lại sự thay đổi 2. Dạng tự động điều khiển: Sơ đồ cấu trúc: §T 1 CB 2 SS 3 4 N 5 B§ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 102 Hình 29 : Sơ đồ tự động điều khiển Trong đó : 1. Đối tƣợng điều chỉnh. 2. Cảm biến đối tƣợng. 3. Bộ khuếch đại. 4. Nguồn cung cấp năng lƣợng. 5. Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức các tác động có định hƣớng điều khiển tự động. 3. Dạng tự động điều chỉnh: Sơ đồ cấu trúc: §T CB SS BD CCCH B§K N Hình 30 : Sơ đồ tư động điều chỉnh Trong đó : ĐT Đối tƣợng điều chỉnh N Nguồn cung cấp năng lƣợng CB Cảm biến đối tƣợng BĐK Bộ so sánh SS Bộ khuếch đại CCCH Cơ cấu chấp hành. BD Bộ đặc 4. Dạng điều khiển phản hồi: Trong tất cả các dạng tự động điều khiển thƣờng sử dụng nhất là kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín). Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trên sự khác nhau giữa các giá trị đo đƣợc của biến điều khiển với giá trị tiêu chun. IV. Cấu tạo của một số thiết bị tự động: 1. Bộ cảm biến áp suất: Trong các bộ điều chỉnh thƣờng sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp, piston, ống cong đàn hồi...Việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh và độ chính xác theo yêu cầu. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 103 p z Hình 31: Bộ cảm ứng suất kiểu màng Hình 32: Bộ cảm ứng kiểu hộp. 2. Bộ cảm ứng nhiệt độ: Hoạt động của bộ cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở. 3. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng: Mức các chất lỏng có thể đo đƣợc bằng nhiều cách khác nhau nhƣng phƣơng pháp đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Hình 36: Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh lưỡng kim loại giãn nở Z Hình 34: Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng Z Hình 33: Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp Hình 35: Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 104 4. Bộ cảm biến lưu lượng: - Bộ cảm biến lƣu lƣợng đƣợc xây dựng trên sự phụ thuộc vào biểu thức sau: Q = f.V F : Diện tích của đƣờng ống dẫn. V: Tốc độ chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli S P V .2 Trong đó: S: Tỷ trọng của chất lỏng. P: Độ chênh lệch áp suất chất lỏng. - Nếu tỷ trọng không đổi thì lƣu lƣợng thể tích phụ thuộc vào hai thông số là tiết diện f và độ chênh lệch áp suất P. Ta có hai cách đo lƣu lƣợng: + Khi tiết diện không đổi đo lƣu lƣợng bằng độ chênh lệch áp suất trƣớc và sau thiết bị có ống hẹp. + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo điện tích tiết diện của ống dẫn xác định đƣợc lƣu lƣợng của dòng chảy. Hình 37: Kiểu phao Hình 38: Kiểu màng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 105 V. Thiết kế mô hình tự động hóa 1. Các ký hiệu cơ bản trong thiết kế tự động hóa (P&ID) Bảng 42: Các ký hiệu cơ bản trong thiết kế tự động hóa (P&ID) Vị trí của thiết bị đo Thiết bị đo đặt tại nhà máy Thiết bị đo nằm ở trƣớc bảng điều khiển trong phòng điều khiển Thiết bị đo nằm ở sau bảng điều khiển trong phòng điều khiển Ý nghĩa của các ký tự Ký hiệu Từ đầu tiên (X) Từ thứ 2 hoặc thứ 3 (y) A Phân tích Báo động B Đèn đốt C Độ dẫn điện Điều khiển D Tỷ trọng, khối lƣợng riêng E Điện áp Bộ phận F Lƣu lƣợng H Tay Cao I Cƣờng độ dòng điện Chỉ dẫn J Năng lƣợng K Thời gian, thời gian biểu Bộ điều chỉnh L Mức Nhẹ, thấp M Độ ẩm, ẩm kế Ở giữa, phụ, trung gian O Cửa, độ mở P Áp suất, độ chân không Điểm Q Lƣợng, biến cố R Đọ phóng xạ, hệ số Ghi âm, in S Tốc độ, tần xuất Công tắc XYY Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 106 T Nhiệt độ Truyền tải V Độ nhớt Van, bộ chống rung, cửa thông hơi W Khối lƣợng Tốt Y Chuyển tiếp, tính toán Z Đinh vị Vận chuyển Xác định các kết nối của thiết bị đo Ống mao dẫn Kiểu khí nén Điện Tù ®éng ®ãng khi mÊt tÝn hiÖu Tù ®éng më khi mÊt tÝn hiÖu C¬ cÊu chÊp hµnh C¬ cÊu ®iÒu chØnh Gi÷ nguyªn 2. Tự động hóa trong phân xưởng THDA - Phân xƣởng THDA là phân xƣởng có kết cấu khá đơn giản. Các thiết bị chính bao gồm lò phản ứng dạng ống chùm, tháp tách pha và tháp chƣng. Do vậy, thuận tiện cho quá trình tự động hóa trong quá trình sản xuất. - Các thiết bị tự động hóa sử dụng trong quá trình này chủ yếu là: + Van tự động + Thiết bị đo áp suất và nhiệt độ + Thiết bị đo mức chất lỏng + Thiết bi đo lƣu lƣợng dòng - Cụ thể, với bản vẽ PFD, các ký hiệu nhƣ sau: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 107 PC C FIC LIC Điều khiển áp suất Điều khiển lƣu lƣợng dòng Điều khiển mức chất lỏng TIC Điều khiển nhiệt độ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 108 Phần VI AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG I. Mục đích Hiên nay, “ an toàn lao động” vẫn là vấn đề hàng đầu mà mọi ngành nghề quan tâm. Xã hội càng phát triển thì giá trị con ngƣời càng đƣợc đề cao, đơn giản là vì không máy móc nào có thể thay thế đƣợc con ngƣời. Đặc biệt là trong công nghiệp hóa chất, chi phí đầu tƣ cho an toàn lao động là không hề nhỏ (40% chi phí vận hành). Vậy để thực hiện tốt công tác đảm bảo an toàn trong sản xuất, trƣớc tiên phải hiểu rõ nguyên nhân của tai nạn lao động. Đó thƣờng là các nguyên nhân sau: 1. Nguyên nhân do kỹ thuật. Nguyên nhân này phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bị đƣờng ống, nơi làm việc...nhƣ: + Sự hƣ hỏng các máy móc chính và các dụng cụ, phụ tùng. + Sự hƣ hỏng các đƣờng ống + Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh. + Không bảo đảm khoảng cách an toàn giữa các máy móc. + Thiếu rào chắn, ngăn che. 2. Nguyên nhân do tổ chức. Nguyên nhân này phụ thuộc vào việc tổ chức hoặc giao nhận công việc không đúng quy định bao gồm: + Công tác tuyên truyền kém + Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật. + Tổ chức lao động, chỗ làm việc không đúng yêu cầu. + Giám sát kỹ thuật không đầy đủ. + Vi phạm chế độ làm việc. + Sử dụng lao động không đúng ngành nghề, chuyên môn. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 109 + Ngƣời lao động chƣa nắm vững đƣợc điều lệ, quy tắc an toàn trong lao động. 3. Nguyên nhân do vệ sinh. + Môi trƣờng không khí bị ô nhiễm. + Điều kiện khí hậu không thích nghi. + Công tác chiếu sáng và thông gió không đƣợc tốt. + Tiếng ồn và chấn động mạnh. + Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân. II. Công tác đảm bảo an toàn lao động. 1. Công tác giáo dục tư tưởng: + Công tác bảo hộ lao động mang tính chất quần chúng, vì vậy công tác này phần lớn là do quần chúng tự giác thực hiện. Phân xƣởng phải thƣờng xuyên giáo dục để mọi ngƣời thấm nhuần các nội quy của nhà máy về công tác bảo hộ lao động. + Đồng thời thƣờng xuyên kiểm tra thực hiện quy định, an toàn khi thao tác, kịp thời giải quyết các sự cố xảy ra. 2. Trang bị phòng hộ lao động. Trong nhà máy, nhất là trong phân xƣởng sản xuất hóa chất việc cấp phát đầy đủ các trang thiết bị về an toàn lao động nhƣ quần áo, giầy, mũ, găng tay là cần thiết. Đây là yếu tố ngăn ngừa các tai nạn lao động và các bệnh nghề nghiệp. Đồng thời còn nhắc nhở thƣờng xuyên việc kiểm tra thực hiện của công nhân trong vấn đề này. 3. Các biện pháp kỹ thuật được xem là quan trọng nhât, cụ thể là: - Thực hiện nghiêm chỉnh chế độ bảo dƣỡng máy móc đúng định kỳ. - Trang bị đầy đủ các công cụ sản xuất đúng tiêu chuẩn kỹ thuật - Các công cụ thiết bị điện phải che chắn đúng kỹ thuật, đảm bảo an toàn. - Các hệ thống chuyển động, nhƣ môtô phải bao che chắc chắn - Kiểm tra nguyên vật liệu trƣớc khi đƣa vào sản xuất. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 110 - Trang bị và bảo dƣỡng thƣờng xuyên các van, bộ phận động. - Thƣờng xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm - Tuyệt đối tuân theo các yêu cầu chung - Sử dụng các hoá chất dễ cháy nổ, gây bỏng phải tuyệt đối cẩn thận. 4. Công tác vệ sinh. - Cần làm tốt vệ sinh lao động để tránh những bệnh nghề nghiệp. - Trong quá trình sản xuất phải có hệ thống thông gió, chiếu sáng cho phân xƣởng. + Hệ thống thông gió: Trong quá trình vận hành máy móc có sự phân nhiệt, phát sinh nhiệt, có các khí độc hại, do đó phải có biện pháp thông gió, cho từng công đoạn, ngoài thông gió tự nhiên cần bố trí hệ thống hút gió (quạt gió loại 4000m3/h) + Hệ thống chiếu sáng: Cần đảm bảo yếu tố sáng tự nhiên và nhân tạo để tạo điều kiện cho công nhân làm việc đƣợc thoải mái và năng suất cao, chính xác, tránh đƣợc bệnh nghề nghiệp. Khi làm việc ca đêm cần phải đảm bảo ánh sáng cho phân xƣởng. + Hệ thống vệ sinh cá nhân: Phân xƣởng có khu vệ sinh ở mỗi tầng, gồm có phòng thay quần áo, tắm rửa, vệ sinh đảm bảo sức khoẻ cho công nhân sản xuất. + Tiêu hao nƣớc sinh hoạt do công nhân phân xƣởng lấy trung bình 8m 3/ngƣời/tháng. Nhƣ vậy một năm tiêu thụ lƣợng nƣớc là 8x12 = 96m 3/ngƣời/năm. → Nhƣ vậy để nâng cao năng suất lao động đem lại hiệu quả kinh tế cho xã hội cần phải chăm lo đến cuộc sông sức khoẻ và nhu cầu của ngƣời lao động. Điều kiện làm việc thoải mái, sức khoẻ đảm bảo sẽ giúp cho mọi ngƣời hăng hái trong lao động sản xuất. 5. Yêu cầu vệ sinh đối với mặt bằng nhà máy - Mặt bằng của nhà máy phải đảm bảo điều kiện thải các chất độc thuận lợi nhƣ vậy thì mặt bằng phải đủ cao mới tiêu nƣớc dễ dàng và tránh hiện tƣợng ngấm nƣớc từ ngoài vào. - Mặt bằng phải chú ý đến hƣớng gió và hƣớng mặt trời. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 111 - Các bộ phận sản xuất có bụi, khí độc, có tiếng ồn cần bố trí cuối hƣớng gió. - Bố trí hƣớng nhà máy theo hƣớng mặt trời sao cho chống nắng tốt nhƣng điều kiện chiếu sáng tự nhiên là tốt nhất. III. Yêu cầu về phòng chống cháy nổ trong nhà máy Phòng cháy nổ là một vấn đề hết sức quan trọng của ngành dầu mỏ, vì trong các nhà máy chế biến dầu mỏ có rất nhiều nguồn nhiên liệu dễ gây ra cháy nổ. Do vậy, trong nhà máy cần chú ý các biện pháp phòng chống cháy nổ nhằm đạt hiệu quả cao nhất khi có sự cố xảy ra. Các biện pháp phòng cháy trong nhà máy: Phải có các thiết bị phòng cháy đặt cố định trên các bể chứa , khi có sự cố về cháy nổ xảy ra nó tự động làm việc và các thiết bị lƣu động nhằm hỗ trợ với các thiết bị cố định nhằm dập tắt ngay sau khi có cháy nổ xảy ra. Đối với các nhà máy hoá chất thì phải có nhà cứu hoả và bộ phận cứu hoả thƣờng trực. Nhà cứu hoả là nơi cất giữ các phƣơng tiện, dụng cụ phòng và chữa cháy. Nhà cứu hoả phải đặt ở vị trí thuận tiện để sử dụng nhanh nhất khi có sự cố xảy ra. Thiết bị trong phân xƣởng làm việc ở điều kiện áp suất cao, sản phẩm và nguyên liệu là các chất dễ gây ra cháy nổ. Do vậy phải có khoảng cách giữa các nhà xƣởng thích hợp nhằm đảm bảo an toàn cho ngƣời thi hành công việc cũng nhƣ đảm bảo hạn chế ảnh hƣởng đến các thiết bị khác. Nhà xƣởng phải thoáng, cần chú ý đến hƣớng gió. Đối với mọi ngƣời khi ra vào nhà máy phải xuất trình giấy tờ và không đƣợc mang chất gây nổ, chất dễ cháy vào nhà máy và phải đƣợc sự đồng ý của ban bảo vệ mới đƣợc vào khu vực nhà máy, những ngƣời không có nhiệm vụ không đƣợc vào khu vực nhà máy. Đối với công nhân viên, phải thực hiện đúng quy định về an toàn lao động, công nhân phải học tập đào tạo về an toàn cháy nổ trƣớc khi vào nhà máy. Phải kiểm tra định kỳ về kiến thức an toàn để học hỏi thêm kiến thức cho công nhân viên trong nhà máy. Trong nhà máy không dùng nguồn lửa hở, không hút thuốc lá trong khi làm việc, Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 112 không đi lại bằng giầy đinh vì dễ gây ra chớp lửa dẫn đến cháy nổ. Không mang theo các vật liệu cháy nổ vào nơi làm việc nhằm đảm bảo cho tối đa an toàn về cháy nổ. Nhƣ chúng ta đã biết nguyên liệu cũng nhƣ sản phẩm của quá trình THDA hóa đều dễ bị cháy nổ. Vì vậy vấn đề cần quan tâm là phòng chống cháy nổ. Dƣới đây là những yêu cầu về cháy nổ. 1. Phòng chống cháy. Để phòng chống cháy phải thực hiện các biẹn pháp sau đây: + Ngăn ngừa những khả năng tạo ra môi trƣờng cháy. + Ngăn ngừa những khả năng xuất hiện những nguồn cháy trong môi trƣờng có thể cháy đƣợc. + Duy trì nhiệt độ của môi trƣờng thấp hơn nhiệt độ cho phép lớn nhất có thể cháy đƣợc. + Duy trì áp suất của môi trƣờng thấp hơn áp suất cho phép lớn nhất có thể cháy đƣợc. 2. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy. Để ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy trong môi trƣờng cháy phải tuân theo những quy tắc về: + Nồng độ cho phép của các chất cháy ở dạng khí, hơi hoặc dạng lơ lửng trong không khí. Nói cách khác là phải tiến hành quá trình ngoài giới hạn cháy nổ của hỗn hợp hydrocacbon với không khí và oxi. + Nồng độ cần thiết của các chất giảm độ nhạy trong chất cháy ở dạng khí, hơi hoặc lỏng. 3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy. + Tuân theo những quy định về sử dụng, vận hành và bảo quản máy móc, thiết bị cũng nhƣ vật liệu và các sản phẩm khác có thể là nguồn cháy trong môi trƣờng cháy. + Sử dụng thiết bị phù hợp với loại gian phòng sử dụng và các thiết bị bên ngoài phù hợp với nhóm và hạng của các hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 113 + áp dụng quy trình công nghệ và sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh ra tia lửa điện. + Có biện pháp chống sét, nối đất cho nhà xƣởng, thiết bị. + Quy định nhiệt độ nung nóng cho phép lớn nhất của bề mặt thiết bị, sản phẩm, vật liệu tiếp xúc với môi trƣờng cháy. + Sử dụng những thiết bị không phát ra tia lửa điện khi làm việc với những chất dễ cháy nổ. + Loại trừ những điều kiện có thể dẫn đến tự cháy do nhiệt độ, do tác dụng hóa học và do vi sinh vật đối với các vật liệu và kết cấu của cơ sở sản xuất 4. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ. Để đảm bảo an toàn cháy nổ cần thực hiện những biện pháp sau đây: + Trƣớc khi giao việc phải tổ chức cho công nhân và những ngƣời có liên quan học tập về công tác an toàn cháy nổ. Đối với những môi trƣờng làm việc đặc biệt nguy hiểm về cháy nổ thì cán bộ và công nhân cần đƣợc cấp giấy chứng nhận và định kỳ kiểm tra lại. + Mỗi phân xƣởng, xí nghiệp phải xây dựng các tiêu chuẩn quy phạm, nội quy an toàn phòng và chữa cháy thích hợp. + Định kỳ tổ chức kiểm tra việc thực hiện các quy định về phòng cháy, chữa cháy và bảo quản các phƣơng tiện phòng, chữa cháy. + Xây dựng các phƣơng án chữa cháy cụ thể, có kế hoạch phân công cho từng ngƣời, từng bộ phận. + Cách ly môi trƣờng cháy với các nguồn gây cháy phải đƣợc thực hiện bằng các biện pháp sau đây: - Cơ khí hóa, tự động hóa các quá trình công nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển những chất dễ cháy. - Đặt các thiết bị nguy hiểm về cháy nổ ở nơi riêng biệt hoặc ở ngoài trời. - Sử dụng những thiết bị sản xuất, bao bì kín cho những quá trình dễ cháy nổ. - Sử dụng những ngăn, khoang, buồng cách ly cho những quá trình dễ cháy nổ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 114 Bên cạnh những tai nạn có thể xảy ra do cháy nổ thì còn một vấn đề cần đƣợc quan tâm đó là “Độc tính của các hóa chất và cách phòng chống”. Nhƣ chúng ta đã biết hầu hết các hóa chất trong những điều kiện nhất định đều có thể gây tác hại đến cơ thể con ngƣời. Có thể phân chia các hóa chất nhƣ sau: + Nhóm 1: Gồm những chất có tác dụng làm cháy hoặc kích thích chủ yếu lên da và niêm mạc nhƣ: amoniac, vôi... + Nhóm 2: Gồm những hóa chất kích thích chức năng hô hấp. - Những chất tan đƣợc trong nƣớc: NH3, Cl2, CO2.. - Những chất không tan đƣợc trong nƣớc: NO3, NO2,... + Nhóm 3: Những chất gây độc cho máy, làm biến đổi động mạch, tủy xƣơng. Làm giảm các quá trình sinh bạch cầu nhƣ: benzen, toluen, xilen... Những chất làm biến đổi hồng cầu thành những sắc tố không bình thƣờng nhƣ các amin, CO, C6H5NO2... + Nhóm 4: Các chất độc đối với hệ thần kinh nhƣ: xăng, H2S, chỉ số độ nhớt, anilin, benzen... Qua quá trình nghiên cứu ngƣời ta đề ra các phòng tránh nhƣ sau: + Trong quá trình sản xuất phải chú ý đảm bảo an toàn cho các khâu đặc biệt là tháo, nạp sản phẩm, lọc, sấy, nghiền là những khâu mà công nhân thƣờng phải tiếp xúc trực tiếp. + Duy trì độ chân trong sản xuất. + Thay những chất độc đƣợc sử dụng trong những quá trình bằng những chất ít đọc hại hơn nếu có thể. + Tự động hóa, bán tự động những quá trình sử dụng nhiều hóa chất độc hại. + Bên cạnh những biện pháp kỹ thuật thì ngƣời lao động cần đƣợc học tập về an toàn và phải có ý thức tự giác cao. IV. Các yêu cầu về an toàn giao thông trong nhà máy: Trong nhà máy có rất nhiều đƣờng giao thông vì vậy việc bố trí cho đƣờng đi lại phải đảm bảo khoa học không để xảy ra tai nạn, đảm bảo cho việc đi lại khi có sự Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 115 cố cháy nổ xảy ra. Muốn đạt tốt điều đó cần bố trí đƣờng đi lại trong nhà máy cho hợp lý. Để đảm bảo chữa cháy tốt thì đƣờng phải dẫn về bất kỳ phân xƣởng nào cả hai phía. Nhà máy cần bố trí để xe chữa cháy có thể ra vào bốn phía, cửa tối thiểu cho xe là 6 m. Nếu nhƣ đƣờng cụt thì phải có bãi quay xe, mỗi bề rộng là 12 m. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 116 Kết luận Trên đây là toàn bộ nội dung đồ án tôi đã hoàn thành trong thời gian nghiên cứu tại trƣờng đại học Bách Khoa – Hà Nội. Tên đề tài là “Thiết kế phân xưởng hydrodealkyl hóa toluen sản xuất benzen” năng suất 100000 tấn/năm. Đƣợc sự giúp đỡ chỉ dẫn tận tình và chu đáo của cô giáo PGS-TS Phạm Thanh Huyền, cùng với sự nỗ lực tìm tòi tài liệu và nghiên cứu của bản thân, nay tôi đã hoàn thành bản đồ án đúng hạn. Thông qua đồ án này, tôi đã hiểu thêm nhiều về các quá trình công nghệ hóa học nói chung, và đặc biệt là quá trình “hydrodealkyl hóa toluen sản xuất benzen.” Đề tài của tôi nghiên cứu về quá trình hydrodealkyl hóa toluen dƣới tác dụng của nhiệt. Tên tiếng anh là “Thermal hydrodealkyl of toluen - THDA”. Sau thời gian nghiên cứu, tôi đã hiểu rõ về công nghệ mới mẻ này. Về cơ bản, điều kiện công nghệ nhƣ sau: + Nguồn nguyên liệu là hydro và toluen có độ tinh khiết cao + Ngoài sản phẩm chính là Benzen thì sản phẩm phụ chủ yếu là hỗn hợp khí hydro và metan. + Nhiệt độ phản ứng là 6200C, áp suất 4.3 Mpa, tỉ lệ khí hydro / RH trong nguyên liệu là 4 Đây là công nghệ còn mới tại Việt Nam. Song, sơ đô vận hành khá đơn giản, qui mô nhỏ mà hiệu suất sản phẩm benzen rất cao (98%), chi phí đầu tƣ và vận hành thấp. Có thể nói đây là công nghệ rất triển vọng cho tƣơng lai ngành hóa dầu sau này. Bên cạnh đó, dƣới sự chỉ dẫn của cô Phạm Thanh Huyền, tôi đã nghiên cứu và hoàn thiện đề tài theo phƣơng pháp hoàn toàn mới, tiếp cận kịp thời với công nghệ hiện nay. Các sơ đồ trong đồ án đƣợc vẽ theo bản vẽ PFD. Đây là bản vẽ đƣợc dùng phổ biến cho các nhà máy hóa học hiện nay, hay nói cách khác: PFD là ngôn ngữ chung của các kỹ sƣ hóa. Trong quá trình tính toán và thiết kế sơ đồ công nghệ, tôi đƣợc học cách thiết kế sơ đồ trên phần mềm HYSYS_một phần mềm chuyên tính toán và mô phỏng công nghệ trên máy tính. Khóa học này hoàn toàn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 117 không có trong dự tính, mà nảy sinh trong quá trình nghiên cứu. Ý tƣởng này của cô đã giúp tôi thực hiện đề tài nhanh chóng và hiệu quả hơn rất nhiều. Tôi nhận thấy: Trong các nhà máy hiện nay, không thể thiếu các quá trình bán tự động và tự động hóa. Việc tiếp cận phần mềm tính toán HYSYH, sẽ cho tôi kinh nghiệm làm việc tốt hơn sau này. Bản đồ án này đã đƣợc hoàn thành, nhƣng vì điều kiện thời gian, cũng nhƣ tài liệu tham khảo còn hạn chế, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu cũng hoàn toàn mới, hơn nữa ở Việt Nam ngành hoá dầu là một trong những ngành công nghiệp còn trẻ, bƣớc đầu làm quen với công tác thiết kế phân xƣởng cho nên chắc hẳn còn thiếu sót là điều không thể tránh khỏi. Vậy tôi rất mong đƣợc sự chỉ bảo cùng những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án đƣợc hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu - Hữu cơ và các bạn. Đặc biệt là cô giáo PGS-TS Phạm Thanh Huyền đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 7 tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO - [1] Alexandre C. Dimian - Integrated Design and Simulation of Chemical Processes - [2] – – - - [3] Robert A. Meyers, McGraw-Hill - Handbook of petroleum refining processes Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 118 - [4] Mare G. NobbenhuiS, Tamas Mallat, Affous BaiKer - Applied CatalysisaA: General 108 (1994) 241 – 260 - [5] - - [6] Nguyễn Minh Châu - Hóa hữu cơ - Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Qui Nhơn. 1995 - [7] Nguyễn Thị Thanh - Hóa hữu cơ. Tập 2 – Hợp chất hữu cơ mạch vòng - Nhà xuất bản Giáo Dục. 1998. - [8] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. Tập 1 - Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 1992. - [9] - [10] - [11] - [12] - [13] hydrodealkylation/ - – – - [15] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 2 – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. - [16] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1 – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật PHỤ LỤC Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 119