Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa PVC-S

m sạch và sửa chữa. 6.1.1. Những thông số ban đầu Chọn ống chiều dài l = 1,5m. Đường kính trong ống: 0,03m. Nhiệt độ nước làm lạnh vào thiết bị ngưng tụ VCM là: 250C. Chọn áp suất làm việc: P = 14 kg/cm2, hay P = 1,37´106 N/m2. 6.1.2. Xác định chiều dày của ống truyền nhiệt Chiều dày của ống được xác định theo công thức: [STQTTB tập 2, Tr 360] Trong đó: Dt- Đường kính trong của ống, Dt = 0,03m. j- hệ số bền của thành ống theo phương dọc trục, j = 0,9 P- áp suất làm việc, P = 1,37×106 N/m2. C- hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày. - ứng suất kéo cho phép. Lấy C = 1,8 mm. Lấy: Do nên chiều dày ống được tính theo công thức sau: (mm) Quy chuẩn lấy S = 2 mm. Kiểm tra ứng suất thành ống: Với: P0 – áp suất thử thủy lực, P0 = 1,5×P = 1,5×1,37×106 = 2,058×106 (N/m2). s Vậy S = 2 mm thỏa mãn điều kiện làm việc. 6.1.3. Xác định số ống truyền nhiệt 6.1.3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ Theo công thức V.101 [STQTTB tập 2, Tr 28] Trong đó: -khối lượng riêng của VCM, = 860kg/m3 ở nhiệt độ 580C -hệ số dẫn nhiệt của VCM, =0,06 W/m.độ ở nhiệt độ 580C -độ nhớt của VCM, = 0,19×10-3 N.s/m2 r-ẩn nhiệt ngưng tụ của VCM, r = 75,2 kcal/kg.độ = 314847,36 J/kg.độ H-chiều dài của ống, H = 1,5 m -hệ số dẫn nhiệt của thành ống, =46,5 W/m.độ d- chiều dày của thành ống, d= 2 mm : hiệu số nhiệt độ của hơi và nhiệt độ thành trong của ống truyền nhiệt. Giả thiết lấy: oC oC Vậy: (W/m.độ) Mặt khác, theo phương trình truyền nhiệt: Ở đây: tN-nhiệt độ ngoài thành ống ngưng tụ, oC. m2.độ/W, là tổng nhiệt trở của thành ống và cặn bẩn. Vậy: 0C 6.1.3.2. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước làm mát Theo công thức V.40 [STQTTB tập 2, Tr 14]: Trong đó, theo công thức V.36 [STQTTB tập 2, Tr 13]: Với: l - chiều dài ống, l = 1,5m - khối lượng riêng của nước ở 250C, = 997,08 kg/m3 - độ nhớt của nước ở 250C, =0,8937×10-3N.s/m2 - tốc độ dòng chảy, = 0,5m/s Vậy: - hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài ống (l =1,5m) đường kính trong của ống (Dt = 0,03m): Ta có tỷ lệ: Re>1×105 Theo bảng V.2 [STQTTB tập 2, tr 15], lấy Pr - chuẩn số Pran của dòng theo nhiệt độ trung bình của thành ống. Prt - chuẩn số Pran theo nhiêt độ của dòng. Do chênh lệch nhiệt độ không lớn, PrPrt nên Với: Cp - nhiệt dung riêng của nước ở 250C, CP = 4,18×103 J/kg.độ - độ nhớt của nước ở 250C, = 0,8937×10-3N.s.m2 - hệ số dẫn nhiệt của nước, =0,621 W/m.độ Như vậy: trong đó l là chiều cao ống truyền nhiệt Xét: Vậy, giả thiết chọn 0C là phù hợp. 6.1.3.3. Xác định hệ số truyền nhiệt K Theo công thức V.5 [STQTTB tập 2, Tr 3]: (W/m2.độ) Trong đó: m2.độ/W, là nhiệt trở của thành ống. (W/m2.độ) Theo công thức V.8 [STQTTB tập 2, Tr 5], hiệu số nhiệt độ trung bình: 0C Nhiệt lượng được lấy ra ở thiết bị ngưng tụ ở mỗi nồi: Q = QNT = 5108,112×106(J) Thời gian của quá trình lấy nhiệt này là 180 phút hay 3 giờ. Như vậy, nhiệt lượng được lấy ra theo mỗi giờ là: (J) = 464174(W) Nhiệt lượng Q1 được xác định theo công thức V.1 [STQTTB tập 2, Tr 3] Như vậy, diện tích bề mặt truyền nhiệt: Như vậy, tổng số ống truyền nhiệt là: ống Theo bảng V.11 [STQTTB tập 2, Tr 48], qui chuẩn lấy số ống là 331 ống. 6.1.4. Tính đường kính thiết bị ngưng tụ VCM Theo công thức V.140 [STQTTB tập 2, Tr 49], đường kính thiết bị ngưng tụ là: Trong đó: t - bước ống, thường chọn bước ống t = 1,2 ¸ 1,5d d - đường kính ngoài ống, d = 0,03 + 2×0,002 = 0,034 m. b - số ống trên đường chéo của hình sáu cạnh đều, b = 2a -1 a - số ống trên một cạnh của hình sáu cạnh ngoài cùng. Theo bảng V.11 [STQTTB tập 2, Tr 48], với số ống 331 thì: b = 21 ống và ống. Chọn Vậy: Quy chuẩn, chọn Dt = 1,1 m Chiều cao thân: 6.1.5. Tính chiều dày của thành thiết bị ngưng tụ VCM Chiều dày thiết bị ngưng tụ được tính theo công thức: [STQTTB tập 2, Tr 360] Trong đó: Dt - đường kính trong của thiết bị, Dt = 1,1 m. j - hệ số bền của thành ống theo phương dọc trục, j = 0,9 P - áp suất làm việc, P = 1,37×106 N/m2 C - hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày - ứng suất kéo cho phép. Lấy Lấy C = 1,8 mm. Do nên chiều dày ống được tính theo công thức sau: (m) Quy chuẩn lấy S = 0,009 m = 9 mm. Kiểm tra ứng suất thành thiết bị: Với: P0 – áp suất thử thủy lực, P0 = 1,5×P = 1,5 × 1,37×106 = 2,058×106(N/m2). s Vậy S = 9 mm thỏa mãn điều kiện làm việc. Khối lượng thiết bị ngưng tụ: mnt= mt + mống Vậy: mnt = 363,132 +873,967 = 1237,099 (kg). 6.2. Tính kết cấu thiết bị tách VCM tự do Công đoạn tách VCM được tiến hành khi toàn bộ huyền phù từ thiết bị phản ứng được nạp vào. Do vậy ta chọn thiết bị tách có cùng kích thước với thiết bị phản ứng. Thiết bị tách được gắn cánh khuấy kiểu tấm để tăng hiệu quả tách. Thiết bị có vỏ gia nhiệt bằng nước nóng ở 900C. Chọn áp suất tính toán 2 at. Tính chiều dày thiết bị Chọn vật liệu chế tạo thiết bị loại thép không rỉ X18H10T thì độ bền của vật liệu như sau: Chọn sk = 540×106 (N/m2), sch = 220×106 (N/m2) [STQTTB tập 2,Tr 310] Hệ số an toàn với thép tấm sản xuất theo phương pháp cán dập nk = 2,6 và nch=1,5. Hệ số điều chỉnh h = 0,9. Ta có: Giới hạn bền kéo: Giới hạn bền chảy: Tính chiều dày thân thiết bị Thiết bị làm việc ở chân không nên chiều dày của thiết bị được tính theo thân thiết bị chịu áp suất ngoài: [STQTTB tập 2, Tr 370] Trong đó: Et là môđun đàn hồi của vật liệu Et = 285×109(N/m2). Pn là áp suất bên trong thiết bị (Pmt=0,62at), áp suất bên ngoài (Pmn=2at): Pn = Pmn +Pmt =2×0,0981×106 +0,62´0,0981×106 = 0,257022×106 (N/m2). Hệ số bổ sung chiều dày C = C1 + C2 + C3 = 1,8 (mm) Vậy chiều dày của thân thiết bị: Chọn ST = 22 mm. Chiều dày của thân thiết bị chịu áp suất trong được tính theo công thức: [STQTTB tập 2, Tr 360] Trong đó: Dt - đường kính trong của thiết bị j - hệ số bền theo phương dọc trục, j = 0,95 P - áp suất bên trong thiết bị, N/m2 C - hệ số bổ sung [] - ứng suất kéo cho phép Vậy chiều dày của thân thiết bị: Chọn chiều dày thân thiết bị ST= 22 mm. Chọn chiều dày của nắp và đáy của thiết bị tách VCM tự do SD,N=22 mm. Tính cánh khuấy Hỗn hợp sau phản ứng có độ nhớt tương đối lớn, khi tách VCM thì yêu cầu phải khuấy trộn để tăng khả năng khuếch tán của VCM lên bề mặt. Do vậy thiết bị được gắn thêm cánh khuấy để tăng hiệu quả tách VCM, với trạng thái hỗn hợp là huyền phù đặc ta sử dụng loại cánh khuấy dạng tấm. Vận tốc của cánh khuấy khoảng 0,8 vòng/giây. Tính kích thước của cánh khuấy Kích thước của cánh khuấy tính theo bảng VI.1 [STQTTB tập 1, Tr 616] ta có: Đường kính ngoài của cánh khuấy: Khoảng cách từ cánh khuấy đến thành thiết bị s = 0,36×dn = 0,648(m). Chọn chiều cao của cánh khuấy, để tăng hiệu quả khuấy trộn ta chọn chiều cao của cánh khuấy theo tiêu chuẩn h = 0,885×dn = 1,593(m). Tính công suất của cánh khuấy Vận tốc quay của cánh khuấy 0,8 vòng/giây thì dòng chất lỏng trong thiết bị chuyển động xoáy. Do vậy công suất của cánh khuấy được tính theo công thức sau: N=A´n3 ´dn5´r (W) Giả thiết, khối lượng riêng của hỗn hợp là: r=1300(kg/m3). Vận tốc cánh khuấy n = 0,8 (vòng/giây). Với chế độ chảy xoáy A = 14,35 [STQTTB tập 1, Tr 616] Þ N=14,35´0,83´1,85´1300 = 180,479(KW) Tính công suất mở máy Khi mở máy cần có công để thắng lực ì (Ng)và lực ma sát (Nm). Nc = Ng + Nm Trong đó:Nm=N, Ng=K´dn5´n3´r. Với K là hệ số đặc trưng cho loại cánh. K = 3,78 a với. Þ Ng= 3,78´0,885 ´ 0,83´1,85´1300 = 42,073 (KW) Nc = 42,073+180,479 = 22,552 (KW) Vậy công suất mở máy: Nc = 222,552 (KW) Công suất của động cơ điện: với hiệu suất truyền lực h = 0,7 thì công suất thực của động cơ: Tính đường kính của trục khuấy Ta có mômen xoắn của trục: Ứng suất tiếp lớn nhất của trục: Trong đó: Công suất của mở máy của động cơ: Nđc = 257827 (W) Vận tốc góc của cánh khuấy: w = 4,396 (radian/giây). Mômen chống xoắn của trục: Wp = 0,2×dk3 Ứng suất tiếp tuyến lớn nhất của trục: Ứng suất cho phép khi kéo: Đường kính trục cánh khuấy được tính theo công thức: . Thay số vào ta có: . Chọn dk = 138 (mm) Tính chiều dày lớp bảo ôn của thiết bị tách VCM tự do Thiết bị tách được gia nhiệt bằng nước nóng ở 900C để nâng nhiệt độ của huyền phù lên khoảng 740C. Để giảm tổn thất nhiệt ra môi trường và tạo điều kiện thuận lợi cho người vận hành thì vỏ ngoài của thiết bị được bọc lớp cách nhiệt. Chọn vật liệu làm chất cách nhiệt là bông thuỷ tinh. Ta có: Nhiệt độ của nước nóng trong vỏ áo t1= 900C Nhiệt độ phía trong thành của vỏ gia nhiệt t2. Nhiệt độ phía ngoài của lớp cách nhiệt t3. Nhiệt độ của không khí xung quanh t4=300C Nhiệt tải riêng cấp từ vỏ bọc: =a1(t1-t2) (1) Nhiệt tải riêng qua tường nhiều lớp: (2) Nhiệt tải riêng ra môi trường: :=a3 (t4-t3) (3) Từ (1),(2) và(3) ta có: Trong đó: R là tổng nhiệt trở của môi trường (m2độ/W). a1,a3 là hệ số cấp nhiệt (W/m2độ). R được tính theo công thức: . Với: dt là chiều dày của vỏ gia nhiệt dt= 6 (mm). dtt là chiều dày của lớp bông thuỷ tinh. Hệ số dẫn nhiệt của thép lt = 46,5 (W/m2độ). Hệ số dẫn nhiệt của bông thuỷ tinh ltt= 0,13(W /m2độ). ac là nhiệt trở của cặn bẩn của môi trường: Giả thiết nhiệt độ bên ngoài lớp bông thuỷ tinh, t3 =350C, hiệu số nhiệt độ từ không gian vỏ bọc đến thành: Dt1 = 30C. Þ t2 = t1-3 = 870C Dt2= t2- t3 =87-35 = 520C Dt3= t3- t4 =35-30 = 50C Hệ số cấp nhiệt ra môi trường: a3 = 9,3 + 0,058´t3 Þ a3 = 9,3 + 0,058´35 = 11,33 (W/m2độ). Þ (m2độ/W) Vậy, chiều dày của lớp bông thủy tinh: Chọn dtt = 60 mm. Tổng thể tích của lớp bông thuỷ tinh: V = Vt + Vd Đường kính ngoài của vỏ bọc Dn = 3,8+2*0,007 + 2´0,1 + 2´0,005+0,06*2 =4,144 (m). Chiều cao của phần thân h = 5,06 m. Khối lượng của bông thuỷ tinh: mtt = V´r = 3,893 ´200 = 778,658(kg) 6.3. Tính và chọn bơm Hiện nay trong các ngành công nghiệp, nhất là trong ngành công nghiệp hóa chất, các loại bơm được sử dụng rất rộng rải. Sử dụng loại bơm nào là do yêu cầu kỹ thuật như năng suất, công suất, hiệu suất, rẻ tiền và làm việc an toàn. Tuy nhiên, bơm ly tâm được dùng nhiều hơn cả. Chúng có nhiều ưu điểm hơn các loại bơm khác như: * Cung cấp đều. * Quay nhanh (có thể nối trực tiếp với động cơ). * Thiết bị đơn giản. * Có thể bơm các chất lỏng không sạch. * Không có suppap nên ít bị tắt và hư hỏng. Bơm ly tâm được dùng trong phạm vi áp suất từ trung bình trở xuống và năng suất từ trung bình trở lên. Như vậy ta sử dụng bơm ly tâm để bơm H2O và VCM. 6.3.1. Tính toán bơm ly tâm để bơm nước nạp liệu Thời gian bơm nước vào thiết bị phản ứng là 30 phút. Khối lượng nước cần cho một nồi theo đơn phối liệu là: (kg) Thể tích của nước: . Năng suất cần thiết của bơm: . Vận tốc của chất lỏng trong ống là: w = 2(m/s). Đường kính của ống dẫn: [STQTTB tập 1, Tr 369] Áp suất toàn phần của bơm (m). [STQTTB tập 1, Tr 438] Trong đó: H - áp suất toàn phần do bơm tạo ra (m). P2, P1 - áp suất trên bề mặt trong ống đẩy và hút N/m2. r - Khối lượng riêng của nước: r =997,08 (kg/m3). g - gia tốc trọng trường: g = 9,81(m/s2). H0 - chiều cao đẩy chất lỏng của bơm: H0 = 14(m). Độ nhớt của nước ở 250C: m = 0,894×10-3 (Ns/m2). hm - áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy Xác định trở lực do ma sát khi bơm nước lên thành ống theo công thức: [STQTTB tập 1, Tr 438 ] Trong đó: l - chiều dài ống dẫn, l = 20(m). g - hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re. Xác định Re theo công thức: [STQTTB tập 1, Tr 35] Với: -vận tốc dòng chảy, = 0,2 m/s d - đường kính trong ống dẫn, 0,101m r - khối lượng riêng của nước: r =997,08 (kg/m3). -độ nhớt của nước ở 250C, = 0,894×10-3 N.s/m2. Þ . Do Re lớn nên g được xác định theo công thức [5, Tr 68 ] : Trong đó: n -Độ nhám tương đối hay hệ số độ nhám: . e - Chiều cao trung bình của gờ nhám hay chiều sâu của rãnh, mm. r - bán kính của ống dẫn, m. Với thép mới, chọn e = 0,1(mm) = 0,1´10-3(m). Þ g = 0,012 Vậy trở lực do ma sát là: . Xác định trở lực cục bộ trên đường ống: [STQTTB tập 1, tr 68] - hệ số trở lực chung: Với: x1 - hệ số trở lực cục bộ do đột thu, trên đường ống có hai đột thu, ở cửa vào ống hút và cửa vào của bơm. Hệ số này phụ thuộc vào tỷ lệ giữa tiết diện của đột thu f1 và tiết diện của ống ban đầu f2. Ở cửa vào ống hút:, ở cửa vào của bơm:. Theo bảng N013 [STQTTB tập 1, tr 388] ta có: x1 = 0,25 + 0,3 = 0,55 x2 - hệ số trở lực cục bộ do đột mở, trên đường ống có hai đột mở, ở cửa ra của bơm: , và ở cửa ra của ống: . Theo bảng N011 [STQTTB tập 1, tr 387] ta có: x2= 0,16 + 0,09 = 0,25. x3 - hệ số trở lực cục bộ do khuỷu ống. Trên đường ống có năm khuỷu 900, hai khuỷu ở trước cửa vào của bơm và ba khuỷu ở sau cửa ra của bơm. Theo bảng 1.3 [STQTTB tập 1, tr 70] với bề mặt ống nhẵn: x3 = = 6,3. x4- hệ số trở lực cục bộ do van chắn, trên đường ống có ba van, một đặt ở cửa vào và hai đặt ở cửa ra của bơm. Trong đó có hai van chắn và một van khóa nút có góc . Theo bảng 1.5 [5,Tr 72] ta có: x4 =2´ 0,81 + 0,75 = 2,37. Như vậy hệ số trở lực cục bộ chung là: = 0,55 + 0,25+ 6,3 + 2,37 = 9,47. Vậy trở lực cục bộ trên đường ống: . H = 0,4 + 14 + 1,93 = 16,33 (m). Công suất của bơm ly tâm là: (kW) [STQTTB tập 1, tr 439] với h - hiệu suất của bơm, h = 0,6 ¸ 0,8. Lấy h = 0,7 Þ (KW) Công suất động cơ điện: . [STQTTB tập 1, tr 439] Trong đó htr - hiệu suất truyền động, htr = 0,8. hđc - hiệu suất động cơ, hđc= 0,9. (KW) Thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán. [STQTTB tập 1, tr 439] với b là hệ số dự trữ công suất, với Nđc = 5 ¸ 50(kw). Ta lấy b= 1,2¸1,15 (KW) Như vậy ta chọn bơm ly tâm có công suất động cơ: 7 KW. 6.3.2. Tính và chọn bơm pittông để bơm VCM Thể tích của VCM cần bơm cho một nồi là: . Năng suất của bơm là: (m3/s). Số vòng quay của bơm là: Trong đó: -hiệu suất của bơm, chọn = 0,9. F - tiết diện của pittông. S - khoảng chạy của pittông. Chọn S= 0,18m Chọn đường kính pittông là : D = 0,1(m). Tiết diện của pittông: Số vòng quay của bơm: Chọn: n = 10 vòng/phút. Vận tốc của dòng chảy w = 2 m/s, đường kính của ống dẫn: Tính áp suất toàn phần của bơm: (m). Xác định trở lực do ma sát khi bơm VCM lên thành ống. Khối lượng riêng của VCM: r = 989,2 (kg/m3). Độ nhớt của VCM: m = 0,18´10-3 (N.s/m2). . Do Re lớn nên g được xác định theo công thức: .Với thép mới, chọn e = 0,1mm = 0,1´10-3(m). Þg = 0,013(W/m). Vậy trở lực do ma sát là: Hệ số trở lực chung: = 0,55 + 0,25+ 6,3 + 2,37 =9,47. Trở lực cục bộ trên đường ống: Khi bơm VCM vào thùng chứa, ở 200C thì một phần VCM ở trạng thái lỏng sẽ chuyển sang trạng thái hơi làm cho áp suất bên trong thùng tăng lên. Ở 200C áp suất do hơi VCM tạo ra là P = 1(kg/cm2), áp suất này sẽ gây trở lực cho quá trình bơm. Như vậy áp suất toàn phần của bơm phải cộng thêm trở lực áp suất bên trong thùng. P =1 kg/cm2 =1´104mmH2O = 10mH2O. Theo bảng II.31.STQTTB tập 1 chọn chiều cao hút giới hạn của bơm pittong là 7,5 m Do đó, áp suất toàn phần của bơm: H = 0,768 + 7,5 + 1,93 +10 = 20,198(m). Công suất của bơm: (KW). Công suất động cơ điện: (KW). Với ηtr=0,9, ηdc=0,8 (bảng II.32. STQTTB tập 1 trang 439) Thông thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán, hệ số dự trữ công suất b =1,2. Þ Công suất của động cơ: (KW). Như vậy ta chọn bơm pittông có công suất động cơ: 6 KW. 6.3.3. Tính toán và chọn bơm ly tâm để bơm nước làm lạnh ở vỏ áo và thiết bị ngưng tụ VCM Tổng thể nước cần để dùng làm lạnh ở vỏ áo và thiết bị ngưng tụ : 187,036+80,158 =267,194 (m3) Thời gian phản ứng là 360 phút thì năng suất của bơm : ( m3/s). Vận tốc của dòng chảy trong ống là:w = 2 m/s. Như vậy đường kính của ống dẫn: Áp suất toàn phần của bơm (m). [STQTTB tập 1, Tr 438] Trong đó: H - áp suất toàn phần do bơm tạo ra (m). P2, P1 - áp suất trên bề mặt trong ống đẩy và hút N/m2. r - Khối lượng riêng của nước: r =997,08 (kg/m3). g - gia tốc trọng trường: g = 9,81(m/s2). H0 - chiều cao đẩy chất lỏng của bơm: H0 = 14(m). Độ nhớt của nước ở 250C: m = 0,894×10-3 (Ns/m2). hm - áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy Xác định trở lực do ma sát khi bơm nước lên thành ống theo công thức: [STQTTB tập 1, Tr 438 ] Trong đó: l - chiều dài ống dẫn, l = 40(m). g - hệ số ma sát phụ thuộc vào chuẩn số Re. Xác định Re theo công thức: [STQTTB tập 1, Tr 35] Với: -vận tốc dòng chảy, = 0,2 m/s d - đường kính trong ống dẫn, 0,089m r - khối lượng riêng của nước: r =997,08 (kg/m3). -độ nhớt của nước ở 250C, = 0,894×10-3 N.s/m2. Þ . Do Re lớn nên g được xác định theo công thức [5, Tr 68 ] : Trong đó: n - độ nhám tương đối hay hệ số độ nhám: . e - chiều cao trung bình của gờ nhám hay chiều sâu của rãnh, mm. r - bán kính của ống dẫn, m. Với thép mới, chọn e = 0,1(mm) = 0,1´10-3(m). Þ g = 0,044 Vậy trở lực do ma sát là: . Xác định trở lực cục bộ trên đường ống: [STQTTB tập 1, tr 68] - hệ số trở lực chung: Với: x1 - hệ số trở lực cục bộ do đột thu, trên đường ống có 4 đột thu, 1 cửa vào ống hút, 1 ở cửa vào của bơm, 2 đột thu ở đầu nhánh rẻ. Hệ số này phụ thuộc vào tỷ lệ giữa tiết diện của đột thu f1 và tiết diện của ống ban đầu f2 Năng suất bơm ly tâm trên đường ống cung cấp nước làm mát ở vỏ áo và thiết bị ngưng tụ lần lượt là : Vận tốc dòng chảy trong ống là ω = 2 m/s Đường kính của ống dẫn cung cấp nước làm mát ở vỏ áo và thiết bị ngưng tụ lần lượt là: Như vậy, đột thu ở đường ống cung cấp nước làm mát cho thiết bị phản ứng có , và ống cung cấp nước cho thiết bị ngưng tụ có: Như vậy: x1= I+II+0,55=0,2 + 0,34+0,55 = 1,09. x2 - hệ số trở lực do đột mở. Trên đường ống có 3 đột mở, 1 ở cửa ra của bơm, , 2 ở cửa ra của ống Như vậy: x2=C+D=0,16+2×0,09=0,34 x3 – hệ số trở lực do khuỷu ống, trên đường ống có 5 khuỷu 900, hai ở cửa trước vào của bơm, ba ở sau cửa ra của bơm. Với bề mặt ống nhẵn, x3 = = 6,3. x4 - hệ số trở lực cục bộ do van chắn, trên đường ống có 4 van, 2 van chắn với đột mở. Theo bảng 1.5 [5,Tr 72] ta có: x4 =2´ 0,81 + 2×0,75 = 3,12. x5 – hệ số trở lực cục bộ do nhánh rẽ trên đường ống. Tra [STQTTB tạp 1, tr 71] ta có x5=2,0 Như vậy hệ số trở lực cục bộ chung là: = 1,09+0,34+6,3+3,12+2,0=12,85 Vậy trở lực cục bộ trên đường ống: . H = 4,032 + 14 + 2,62 = 20,652 (m). Công suất của bơm ly tâm là: (kW) [STQTTB tập 1, tr 439] với h - hiệu suất của bơm, h = 0,6 ¸ 0,8. Lấy h = 0,7 Þ (KW) Công suất động cơ điện: . [STQTTB tập 1, tr 439] Trong đó htr - hiệu suất truyền động, htr = 0,8. hđc - hiệu suất động cơ, hđc= 0,9. (KW) Thường người ta chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán. [STQTTB tập 1, tr 439] với b là hệ số dự trữ công suất, với Nđc = 5 ¸ 50(kw). Ta lấy b= 1,2¸1,15 (KW) Như vậy ta chọn bơm ly tâm có công suất động cơ: 6 KW. 6.4. Tính và chọn calorife cho thiết bị sấy 6.4.1.Tính và chọn thiết bị sấy Chọn máy sấy thuộc loại sấy tầng sôi làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng tạo ra từ caloriphe. Nhiệt độ tác nhân sấy 900C. Tốc độ thăng bằng của hạt với giả thiết hạt có hình cầu có đường kính bằng kích thước lỗ sàng. (m/s) [STQTTB tập 2, Tr 123] Khối lượng riêng của hạt: r = 1300 (kg/m3). Khối lượng riêng của không khí sấy: rk= 0,972(kg/m3). Hệ số k = 3,88 Þ. Tốc độ của khí: wk = (1 + 0,2)´ w1 = 6,24 (m/s). Lưu lượng của khí trong ống: [STQTTB tập 2, Tr 123] Trong đó G là năng suất của máy, thời gian sấy một nồi là 2,7 giờ để đảm bảo dây chuyền hoạt động liên tục thì năng suất của máy: . v là nồng độ thể tích của vật liệu, thường lấy giá trị này v = 0,8(kg/m3). Þ 6.4.2. Tính và chọn caloriphe Trong các loại thiết bị trao đổi nhiệt thì loại ống chùm được sử dụng phổ biến. Nguyên nhân là do có cấu tạo đơn giản, hiệu suất truyền nhiệt cao. Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ta thiết kế ống chùm có cánh tản nhiệt ở phía không khí, các ống được đặt so le để tăng diện tích trao đổi nhiệt. Ở đây ta sử dụng tác nhân sấy là không khí nóng đã được gia nhiệt lên đến 900C. Tác nhân đun nóng là hơi nước bão hoà. Do vậy, vật liệu cấu tạo phải là loại thép không rỉ nên ta chọn thép cấu tạo 12MX. Tính độ bền của thiết bị. Chọn ống truyền nhiệt có đường kính trong d=24(mm), chiều dày d=3(mm) Giới hạn bền: sk=450×106 (N/m2), sc=240×106 (N/m2) Để đảm bảo an toàn, ta tiến hành kiểm tra độ bền của ống theo công thức: P0=Pth=1,25×P=1,25´0,098×106 =0,225×106 (N/m2). Dung sai chiều dày: C=1(mm). Hệ số bền theo phương dọc j=0,8. Þ. Như vậy chiều dày của ống thỏa mãn điều kiện làm việc. Tính số ống truyền nhiệt. Nhiệt cấp của nước nóng đến thành ống trao đổi nhiệt: Q=a1´(t1-tT1)´F.(W). ÞNhiệt tải riêng đến thành ống: (W/m2).(1) Nhiệt dẫn qua tường ống:(W). Þ Nhiệt tải riêng qua thành ống: (W/m2).(2) Nhiệt cấp thành ống trao đổi nhiệt ra môi trường không khí: Q=a2´(tT2-t2)´F(W). ÞNhiệt tải riêng đến thành ống: (W/m2).(3) Từ 3 phương trình (1), (2) và (3) ta có: (W). Trong đó: Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước đến thành ống: a1 (W/m2.độ). Hệ số cấp nhiệt từ thành ống ra không khí: a2 (W/m2.độ). Hệ số dẫn nhiệt của ống truyền nhiệt: l=46,5 (W/m.độ). Chiều dày của ống truyền nhiệt: d=0,003(mm). Nhiệt độ của hơi nước bão hoà: t1=1200C. Nhiệt độ của không khí nóng: t2=900C. Nhiệt độ tại thành trong và thành ngoài của ống tT1, tT2. Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước đến thành ống: (W/m.độ). Giả thiết chênh lệch nhiệt độ ngưng tụ: Dt1=10 0C. Nhiệt hoá hơi của nước ở 1200C: r=2260,4×103 (J/kg) [3,Tr 314] Chọn chiều cao của ống truyền nhiệt: h=0,5 (m). Hệ số A được xác định theo nhiệt độ màng: . Ta có A=169. Khi đó nhiệt độ ở thành ống: tT1 =t1-Dt1=1100C. Từ đó ta tính được: (W/m2 độ). Þ Nhiệt tải riêng của hơi nước đến thành ống: q1=a1´Dt1 =83624(W/m2 ). Þ . Hệ số cấp nhiệt từ thành ống ra không khí:. Trong đó: hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 900C: lk=3,13×10-2 (W/m2.độ). Kích thước thiết bị: l=d=0,025 m. Chuẩn số Nu=0,018´e´Re0,8, với e=1,08[4,Tr 16]. Re được tính theo công thức sau: [3,Tr 13]. Chọn vận tốc của không khí đi qua tiết diện nhỏ nhất của calorife là 13(m/s). Độ nhớt động học của không khí ở 900C: mk=20,3945×10-6(Ns/m). Khối lượng riêng của không khí ở 900C: r=0,972 (kg/m3) Nu=839 Þ(W/m2). (W/m2). Ta có: . Như vậy giả thiết chênh lệch nhiệt độ như vậy là đúng. Hệ số truyền nhiệt K : .Ta tính được: K=582,5(W/m2 độ). Thời gian sấy một mẻ là 8 giờ, tổng khối lượng không khí cần sử dụng cho một mẻ: m=8´Vk´r=8´10245,6´0,972=79669,786(kg). Nhiệt lượng cung cấp cho không khí là : Qk=m´C´(t2-tk).(J) Với: ts là nhiệt độ của không khí sấy: t2=900C. tk nhiệt độ ban đầu của không khí: tk=250C Nhiệt dung riêng của không khí: C=1,01×103 (J/kg.độ). ÞQk=79669,786´1,01×103´(90-25)=5230,321×106(J). Thời gian sấy cho một mẻ là 2,7 giờ nên ta có công suất của calorife : (W). Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Số ống truyền nhiệt: .Qui chuẩn n=85 6.4.3. Tính quạt đẩy không khí Lưu lượng không khí cung cấp cho thiết bị sấy:Vk = 10245,6(m3/h) = 2,846(m3/s). Vận tốc không khí trong ống dẫn của quạt: w = 6(m/s). Þ đường kính của ống dẫn được: [STQTTB tập 2, tr 369] Tính áp suất toàn phần do quạt tạo ra. [STQTTB tập 2, Tr 354] Tổn thất áp suất trên đường ống hút: . +Tính trở lực do ma sát trên đường ống hút: [STQTTB tập 2, Tr 377]. Trong đó: Chiều dài ống hút: lh = 5 m. Khối lượng riêng của không khí ở 250C: r = 1,17(kg/m3). Vận tốc của không khí trong ống hút: w = 6 (m/s). Hệ số ma sát g phụ thuộc vào Re với: [5,Tr 35] Với độ nhớt động học của không khí ở 250C: m = 15,78×10-6(Ns/m2). Þ. Do Re lớn nên g được xác định theo công thức: [5,Tr 68] . Trong đó: n-độ nhám tương đối hay hệ số độ nhám:. e - chiều cao trung bình của gờ nhám hay chiều sâu của rãnh, mm. r - bán kính của ống dẫn, m. Với thép mới, chọn e = 0,2mm = 0,2×10-3m. Þ g=0,0185 Vậy tổn thất áp suất do ma sát là:(N/m2). +Xác định trở lực cục bộ trên đường ống: [STQTTB tập 2, Tr 387] Trở lực cục bộ trên đường ống hút bao gồm trở lực do đột thu trước khi vào quạt, trở lực qua thiết bị lọc trước khi vào quạt. Ở đây ta đặt ống hút ở trên cao nhằm hạn chế bụi đến mức thấp nhất. Do vậy, xuất hiện trở lực do ba khuỷu 900 trên đường ống. Với khuỷu 900 ta có trở lực cục bộ x1=1,13. + Tính hệ số trở lực với đột thu trước khi vào quạt. Chọn đường kính của đột thu dt=0,6(m). Diện tích của mặt cắt của đột thu: . Diện tích của mặt cắt của ống dẫn: . Nên ta chọn: x2=0,2 [STQTTB tập 1, Tr 388] Trở lực cục bộ của thiết bị lọc ước tính: (N/m2). Trở lực cục bộ trên đường ống hút: (N/m2). ÞTổng tổn thất áp suất trên đường ống hút: .(N/m2). Tổn thất áp suất trên đường ống đẩy: +Trở lực do ma sát trên đường ống đẩy: - Trở lực do ma sát trên đường ống đẩy từ quạt đến calorife. . [STQTTB tập 2, Tr 377] Vận tốc không khí trước khi vào quạt và sau khi ra khỏi quạt là không đổi nên: Re =22,33×104 Þ Þg = 0,0185 Chiều dài ống dẫn từ quạt đến calorife: l1=3(m) Þ.(N/m2). -Trở lực do ma sát trên đường ống dẫn khí từ calorife đến thiết bị sấy: Trong đó: Chiều dài của ống dẫn từ calorife đến cuối ống phụt: l2 =10(m). Đường kính ống phụt d2= 0,76(m). Vận tốc của khí trong ống phụt w2 = wk = 6,24(m/s). Hệ số ma sát trên đường ống phụt g2 = 0,0164. Þ. ÞTổn thất áp suất do ma sát trên đường ống đẩy: (N/m2). +Trở lực cục bộ trên đường ống đẩy: -Trở lực cục bộ của calorife: [STQTTB tập 2, Tr 377] Trong đó: Vận tốc của không khí trong calorife: w = 13(m/s). Khối lượng riêng của khôngkhí: r = 0,972(kg/m3) Trở lực cục bộ của calorife:[3,Tr 404 ] Số dãy ống theo phương chuyển động: m = 7. Đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt dn = 0,025(m). Bước ống trao đổi nhiệt t = 1,25×dn = 0,03125(m). Þ Þ(N/m2). -Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn từ calorife đến thiết bị sấy, trở lực này do một khuỷu 900C: (N/m2). Trở lực cục bộ trên đường ống đẩy: . Vậy tổn thất áp suất trên đường ống đẩy: .(N/m2). Áp suất toàn phần do quạt tạo ra: Trong đó: Vận tốc của khí trong ống w = 6(m/s). Khối lượng riêng của không khí trong ống: r = 0,972(kg/m3). Khối lượng riêng của không khí môi trường xung quanh: rk= 1,17(kg/m3). Chiều cao của ống: h = 12(m). Þ(N/m2). Chọn quạt. Công suất trên trục động cơ: (KW) [STQTTB tập 2, Tr 463] Trong đó:Hiệu suất của guồng: hq = 0,4 ¸ 0,6. Lấy hq = 0,4 Hiệu suất truyền động: htr= 0,95. Áp suất toàn phần: Khối lượng riêng của không khí: r = 1,17(kg/m3) Lưu lượng khí trong ống: Vk = 2,846(m3/s). Þ (KW). Công suất thiết lập của động cơ: Với hệ số dự trữ k=1,2, ta có: Ndc= 1,2´3,353=4,023(KW) 6.5. Tính và chọn xyclon Giả sử thời gian lưu của nguyên liệu trong xyclon là 30 giây. Năng suất lắng của xiclon: Bán kính ống dẫn ra khỏi xyclon: [STQTTB tập 1, Tr 519] Chọn tốc độ dòng khí ra khỏi xyclon: wr = 6(m/s) Þ Ống có dạng hình chữ nhật, chiều cao h, chiều rộng b, tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng là 3. Chọn vận tốc của khí trong ống vào xyclon: wv=18(m/s)Þ [STQTTB tập 1, Tr 519] Þh = 3´b=0,462(m) Bán kính phần hình trụ của xyclon: r2 = r1+d+Dr. Chọn bề dày ống dẫn khí ra khỏi xyclon d = 3(mm). Khoảng cách theo đường kính giữa ống và thành thiết bị lấy Dr = 0,24(m). Þr2 = 0,260 + 0,24 + 3×10-3 = 0,503(m). Tốc độ góc của dòng khí trong xyclon: [STQTTB tập 1, Tr 520] wtb là tốc độ khí trung bình lấy wtb = 9(m/s). rtb là bán kính quay trung bình, công thức xác định giá trị này phụ thuộc vào tỷ số . Ta có c=3 nên:[STQTTB tập 1, Tr 520] Þ wv = 24(m/s) Thời gian lưu lại của khí trong xyclon. Với vận tốc dòng không lớn thì quá trình lắng trong thiết bị là lắng dòng, khi đó: thời gian lưu của không khí trong xyclon: . Độ nhớt của không khí: m = 0,02394×10-3(N/m2). Đường kính trung bình của hạt sau khi đi qua máy sấy: d = 10-4 (m). Khối lượng riêng của không khí sấy: rk= 0,972(kg/m3). Khối lượng riêng của hạt: r =1300(kg/m3). Þ . Thể tích làm việc của xyclon: Vlv=V´t=0,37 ´2,846 = 1,070(m3) Chiều cao phần hình trụ của xiclon: [STQTTB tập 1,Tr 520] Hệ số dự trữ k = 1,25 Þ 6.6. Tính bồn chứa Để chứa nguyên liệu phản ứng và các hỗn hợp trung gian ta chọn thùng chứa hình trụ có tỷ lệ chiều dài của thân l và đường kính D là l=1,2×D. Đáy và nắp có hình elíp, chiều dài của cả thùng là L. 6.6.1. Bồn chứa VCM Đặc điểm của dây chuyền là hoạt động liên tục. Do vậy, ta bố trí thùng chứa VCM đủ cho một mẻ là 57940,695 kg. Hệ số đầy là 0,9 thể tích thùng chứa: Chọn hệ số đầy: ηd= 0,9 Thể tích thiết bị: Đường kính thiết bị: Þ. ÞD= 3,678 m, l= 1,2´D=4,414 m, L= l+ηd ´2= 4,414 + 0,9 ×2=6,214 m. Chọn chiều dày thùng chứa VCM, S= 10 mm 6.6.2. Bồn chứa nước phản ứng Lượng nước cần cho một mẻ 86476,487(kg) ta bố trí thùng chứa có thể tích đủ cho một mẻ, hệ số đầy 0,9 nên thể tích của thùng chứa: Đường kính thiết bị: Þ. ÞD2 =4,188 m, l=1,2´D2 =5,025 m, L= l+ηday´2= 5,025+0,9×2=6,825 m. Chọn S= 8 mm CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ XÂY DỰNG 7.1. Chọn địa điểm xây dựng 7.1.1. Vị trí Phân xưởng được xây dựng trong khu công nghiệp tập trung để tận dụng các điều kiện về cơ sở hạ tầng, môi trường, giao thông vận chuyển…. Ở đây chọn phương án xây dựng phân xưởng tại khu công nghiệp Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng dựa trên các cơ sở sau: + Giao thông vận chuyển: Khu công nghiệp Hoà Khánh nằm trên quốc lộ 1A, rất gần với hầm đường bộ đèo Hải Vân nên rất thuận lợi cho tiêu thụ sản phẩm ở khu vực phía Bắc. Mặt khác khu công nghiệp Hoà Khánh chỉ cách cảng Tiên Sa khoảng 30 km, cách tuyến đường xuyên Á đang hình thành khoảng 10 km do đó rất thuận lợi để mở rộng thị trường, hoặc nhập nguyên liệu. + Cơ sở hạ tầng: Hệ thống cơ sở hạ tầng của khu công nghiệp Hoà Khánh được xây dựng khá hoàn chỉnh. Tương lai sẽ được xây dựng thêm trạm xử lý nước thải tại khu vực Bàu Tràm. + Môi trường: Khu công nghiệp Hoà Khánh được qui hoạch xa khu dân cư nên vấn đề xử lý môi trường tương đối thuận lợi. + Thị trường tiêu thụ: Phân xưởng được đặt tại vị trí trung tâm miền Trung nên thuận lợi cho vận chuyển sản phẩm để tiêu thụ trên địa bàn các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên. Khi nâng công suất trong tương lai thì có thể mở rộng thị trường tiêu thụ ra hai đầu đất nước. Thị trường trọng điểm là thành phố Đà Nẵng, tỉnh Quảng Nam, tỉnh Quảng Ngãi. Dựa trên định hướng phát triển kinh tế xã hội của chính phủ thì có thể nhận thấy đây là thị trường rất tiềm năng. 7.1.2. Đặc điểm khí hậu Thuộc khí hậu miền Trung, chịu hướng gió chính là Đông Nam. + Lượng mưa trung bình hằng năm từ 1600 ÷ 2300mm/năm. + Nhiệt độ trung bình hằng năm từ 24÷ 280C. + Nhiệt độ trung bình tháng khắc nghiệt nhất biến thiên từ 31÷ 39 0C, nhiệt độ các tháng thấp nhất 12÷150C. + Mùa nắng kéo dài nhất thường vào tháng 5. + Mùa rét thường kéo dài từ tháng 12 đến tháng 1 năm sau. 7.2. Tính diện tích của các hạng mục Để sản xuất PVC, phân xưởng phải nằm trong một nhà máy bao gồm các bộ phận sản xuất phụ trợ như sau: Bộ phận hỗ trợ sản xuất có nhiệm vụ - Cung cấp nước nhờ hệ thống xử lý nước bằng phương pháp lắng lọc trao đổi ion. - Cung cấp khí nén, khí sạch nhờ hệ thống bơm nén và lọc không khí. - Cung cấp hơi nóng, nước nóng nhờ sử dụng hệ thống lò hơi. - Bảo quản nhà kho. - Đóng bao, bốc dỡ thành phẩm. Bộ phận điện năng - Cung cấp và bảo đảm điện cho sản xuất. Bộ phận bảo trì - Bảo dưởng và kiểm tra định kỳ các thiết bị và toàn bộ cơ sở vật chất của phân xưởng. Bộ phận an toàn - Đảm bảo an toàn cho phân xưởng. - Phòng cháy chữa cháy. - Cung cấp các dụng cụ bảo hộ lao động và đảm bảo an toàn cho công nhân. Bộ phận hành chính - Quản lý mọi hoạt động của toàn phân xưởng. 7.2.1. Tính diện tích của phân xưởng sản xuất Diện tích của phân xưởng được tính bằng tổng diện tích bố trí các hạng mục ở tầng một. Theo nguyên tắc các thiết bị trong phân xưởng được đặt cách nhau và cách tường tối thiểu là 1,5m. Do vậy diện tích bố trí cho các hạng mục trong phân xưởng như sau: Các hạng mục xây dựng Số lượng Kích thước (m´m) Tổng diện tích (m2) Nồi phản ứng 3 11,5 x 15,1 173,650 Thiết bị tách VCM 2 Bơm 8 1x1 8,000 Cầu thang chính 2 2,2x3,5 15,400 Thiết bị tạo chân không 1 1x2 2,000 Thùng trung gian 3 2x1 9,000 Máy thổi khí 1 1x2 4,000 Thùng chứa huyền phù 4 3,2x5,5 70,000 Tháp tách VCM 2 3x3 9,000 Máy ly tâm 2 2,5x4,5 11,250 Quạt, calorife 1 4x4 16,000 Thiết bị trao đổi nhiệt 2 2x4,5 9,000 Máy sàng rung 1 3,5x5,5 19,250 Máy sấy và xyclôn 1 5x4 22,800 Silo chứa 1 3´3 9,000 Đóng bao 1 6´12 72,000 Cầu thang phụ 1 2,3x1,5 3,450 Phòng KCS 1 6´6 36,000 Tổng diện tích bố trí 490,200 Diện tích của toàn phân xưởng 756.00 7.2.2. Tính diện tích của kho chứa nguyên liệu VCM được hóa lỏng, chứa trong các bồn hình cầu có thể tích lớn. Các bồn hình cầu được bảo quản trong kho có mái che, bên ngoài có nước làm mát. Do đặc điểm nguồn nguyên liệu phải nhập ngoại nên lượng VCM dự trữ trong kho phải lớn. Dự tính lượng VCM dự trữ trong kho đủ cho phân xưởng sản xuất trong một tháng. Thể tích VCM sử dụng trong một ngày 58,573 m3 () nên thể tích VCM dự trữ phải là 1757,190 m3 chứa trong 5 bồn chứa hình cầu. Với hệ số đầy là 0,8 thì thể tích của mỗi bồn chứa tính được 439,298m3. Suy ra, đường kính của mỗi bồn chứa là 6,8m. Diện tích bố trí mỗi thùng 100 m2, vậy diện tích đất nhà kho là 500 m2. 7.2.3. Tính diện tích kho chứa thành phẩm Bột PVC được đóng thành bao gói, xếp thành khối 2tấn/m2. Khối lượng nhựa chứa trong kho bằng khối lượng nhựa phân xưởng sản xuất trong 7 ngày sản xuất. Trong một ngày phân xưởng sản xuất được 3´ 49751,330 = 149253,990kg = 149,254 tấn. Vậy khối lượng nhựa chứa trong kho là 149,254´7 = 1044 tấn Diện tích cần sử dụng 1044/2 = 522 m2 Phần diện tích của cột và đường đi chiếm 30% nên tổng diện tích mặt bằng kho: m2. 7.2.4. Các phân xưởng phụ trợ + Bộ phận thu hồi và xử lý VCM, diện tích phân xưởng này ước tính khoảng 700m2. + Khu sản xuất nước cho sản xuất và xử lý nước thải: 400m2. + Phân xưởng năng lượng (sản xuất hơi nước, nước gia nhiệt): 300 m2. Nhà hành chính Diện tích của nhà hành chính phụ thuộc vào sống lượng cán bộ và nhân viên, diện tích sử dụng tính cho một cán bộ, nhân viên cũng khác nhau. Cơ cấu tổ chức gồm 1giám đốc, 2 phó giám đốc, 1 kế toán, 1 trưởng phòng kinh doanh, 1 trưởng phòng quản lý chất lượng. Diện tích sử dụng cho một phòng 12 m2 nên diện tích sử dụng cho cán bộ là 84 m2. Các nhân viên hành chính gồm: 4 nhân viên kinh doanh, 4 nhân viên kế toán, 4 nhân viên văn phòng. Diện tích sử dụng cho mỗi người 4 m2 nên tổng diện tích dành cho các nhân viên là 48 m2. Như vậy ta bố trí nhà hành chính có tổng mặt bằng 180 m2, gồm 2 tầng, tầng trên là phòng họp, tầng dưới là các phòng làm việc. Nhà ăn, căn tin Số lượng công nhân làm việc trong ca đông nhất khoảng 80 người, diện tích nhà ăn tính cho một người là 2,25 m2 nên tổng diện tích nhà ăn được tính như sau: m2. Nhà để xe Diện tích nhà xe sử dụng cho một công nhân là 1m2 tính cho 75% số công nhân trong ca đông nhất thì tổng diện tích nhà xe: 0,75 ´100´1 = 75 m2 Các hạng mục khác + Trạm hạ thế: 50m2 + Trạm y tế: 60m2 + Nhà bảo vệ: 16m2 Ta có bảng thống kê các hạng mục xây dựng: Stt Hạng mục Kích thước (m´m) Diện tích(m2) 1 Nhà hành chính 10 ´18 180 2 Nhà ăn, nghỉ 15´20 300 3 Nhà để xe 7,5´10 75 4 Phân xưởng sản xuất 42x18 756 5 Khu chứa VCM 20´25 500 6 Khu xử lý nước thải và sản xuất nước mềm 24´29,5 708 7 Kho thành phẩm 23,5´24,3 571 8 An toàn, phòng cháy chữa cháy 10´15 150 9 Khu thu hồi và xử lý VCM 20´25 500 10 Khu chứa nguyên liệu 10´15 150 11 Trạm biến thế 5´8 40 12 Phân xưởng năng lượng 15x20 300 13 Trạm y tế 8´9 72 14 Khu điều khiển 20x10 200 15 Nhà bảo vệ 1 7x7 49 16 Khu chuẩn bị nguyên liệu 15x20 300 17 Khu mở rộng sản xuất 40´30 1200 Tổng diện tích 6051,000 Hệ số xây dựng: Kxd = 30% Þ Fsd = 7866,30 (m2) Vậy diện tích của đường giao thông, hè rãnh, hành lang, bãi lộ thiên,… F = Fsd - Fxd = 7866,30 – 6051,00 = 1815,30 (m2) 7.3. Thuyết minh thiết kế mặt bằng phân xưởng Do đặc điểm công nghệ, kỹ thuật nhà máy, đồng thời để tận dụng được khả năng dòng chảy tự nhiên và các yêu cầu diện tích, lắp đặt, sửa chửa. Ta thiết kế phân xưởng sản xuất là nhà hai tầng có thêm một số sàn công tác bằng thép ở tầng một và tầng hai. 7.3.1.Tầng một Trên cơ sở dây chuyền công nghệ ta bố trí các thiết bị và các phòng ở tầng trệt như sau: Khu vực phản ứng: + Hai bơm ly tâm dùng để bơm huyền phù. + Ba thiết bị phản ứng đặt trên sàn của tầng 2, một phần thiết bị nằm ở dưới tầng 1. + Hai bồn thu hồi VCM tự do đặt trên sàn tầng 2, một phần nằm ở tầng 1. + Ba thùng trung gian đặt tầng 1. Khu vực xử lý: + Bốn bơm ly tâm dùng để bơm huyền phù. + Hai thiết bị trao đổi nhiệt. + Hai tháp tách VCM đặt cách đất 1 m. + Bốn thùng chứa huyền phù. Khu vực ly tâm và sấy: + Hai máy ly tâm. + Túi lọc khí. + Quạt đẩy không khí. + Caloriphe. Vùng sàng, đóng bao: + Silo chứa sản phẩm đặt cách mặt đất 2m. + Máy thổi nhựa. + Cầu thang chính Tất cả các sàn công tác có cầu thang đi lên. 7.3.2. Tầng hai +Thiết bị phản ứng. + Nồi tách VCM. +Tháp tách VCM. + Thiết bị sấy + Vít tải + Sàng rung + Thiết bị trao đổi nhiệt + Silo chứa + Cầu thang phụ + Sàng công tác + Xyclon 7.3.3. Bố trí thiết bị đường ống Các đường ống bố trí sát vào thành tường và sàn nhà các van đặt cùng một phía, phù hợp với tầm tay. Các ống dẫn hơi và nước đặt cách xa các tủ điện, tủ đồng hồ đo. Phía trên cao sát với dầm mái có đường ray Balăng để nâng thiết bị khi lắp đặt sửa chửa. 7.4. Giải pháp kết cấu nhà + Nhà 2 tầng, chiều cao tầng 1 là 6m, tầng 2 là 12 m. + Mái nhà cao 3m, dài 42m, rộng 18m. + Cột bê tông cốt thép, kích thước cột 400x400mm, bước cột 6m. + Tường gạch có giằng bêtông cốt thép, tường dày 150mm. + Móng bằng bê tông cốt thép, đảm bảo chắc chắn chịu tải trọng của nhà ta kết cấu móng băng ngang. + Dầm nhà bằng bê tông cốt thép 400x600mm. + Nền nhà tầng 1: Cấu tạo như sau (từ trên xuống). - Láng vữa xi măng dày 150mm. - Bê tông đá, sạn dày 300mm. - Đất đầm chặt. + Sàn nhà tầng 2: Bê tông cốt thép dày 150mm. + Cửa ra vào phân xưởng và các phòng có số lượng và kích thước như sau: - Phân xưởng: 1 cửa ra vào cao 3.5m rộng 4m và 2 cửa ra vào cao 3m rộng 3m. 7.5. Thông gió và chiếu sáng Có 2 hình thức thông gió là thông gió tự nhiên và thông gió nhân tạo: + Thông gió tự nhiên được tiến hành dưới hình thức như sau: Dưới tác dụng của sự chênh lệch về tỷ trọng không khí bên trong và bên ngoài phân xưởng. Trong quá trình làm việc các thiết bị tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh, nhiệt độ không khí giãn nở, nhẹ, bốc lên, do sự chệnh lệch gió từ bên ngoài bay vào và tiếp tục bị nóng lên như vậy quá trình thông gió một cách tuần hoàn. +Thông gió nhân tạo: Ta đặt hệ thống quạt gió để chuyển khí độc ra ngoài, đưa khí sạch vào một cách cưỡng bức, tùy thuộc vào khu vực mà khi thông gió ta nên hút hay đẩy. Chiếu sáng tự nhiên: + Ta đặt hệ thống cửa sổ với kích thước 1.5m, bằng kính để đảm bảo chiếu sáng tự nhiên. + Tùy thuộc vào khu vực ta chiếu sáng thích hợp nhưng với điều kiện không quá sáng và cũng không quá tối. + Ta có thể dùng chiếu sáng nhân tạo khi chiếu sáng tự nhiên không đủ. PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG 1. Giới thiệu chung Trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại, một yếu tố lớn không kém phần quan trọng đó là yếu tố an toàn lao động. Để hạn chế những sự cố trong lao động sản xuất làm ảnh hưởng đến năng suất làm việc, tài sản của nhà máy và đặc biệt là tính mạng của công nhân, cần đề ra những biện pháp để loại trừ đến mức tối đa những tai nạn có thể xảy ra. Do đó, trong khi thiết kế, cũng như trong sản xuất ta phải tính đến những khả năng cháy nổ, ảnh hưởng của hóa chất độc, tại nạn trong thao tác…làm ảnh hưởng đến sức khỏe và tính mạng của con người. Những biện pháp bảo vệ con người trong lao động sản xuất đã được nhà nước ta quy định thành văn bản và được thi hành trong các xí nghiệp, nhà máy. Tai nạn lao động được phân ra thành: chấn thương, nhiễm độc nghề nghiệp và bệnh nghề nghiệp. Chấn thương: là những trường hợp tai nạn, kết quả gây ra vết thương, dập thương hoặc sự hủy hoại khác cho cơ thể con người. Hậu quả của chấn thương có thể gây ra tạm thời hay vĩnh viễn mất khả năng lao động, có thể làm chết người. Nhiễm độc nghề nghiệp: là sự hủy hoại sức khỏe do kết quả tác dụng của các chất độc, khi chúng xâm nhập vào cơ thể con người trong điều kiện sản xuất. Sự tác dụng lâu dài của một lượng tương nhỏ các chất độc sẽ gây ra nhiễm độc mãn tính. Nhiễm độc đột ngột và sự xâm nhập vào cơ thể một lượng lớn chất độc gọi là nhiễm độc cấp tính, coi như chấn thương. Bệnh nghề nghiệp là sự suy yếu dần sức khỏe của người làm việc, do kết quả tác dụng của những điều kiện bất lợi tạo ra bởi tình trạng sản xuất hoặc do tác dụng có tính chất thường xuyên của các chất độc lên cơ thể con người trong sản xuất. Những nguyên nhân tai nạn có thể phân loại thành: Nguyên nhân kỹ thuật, nguyên nhân tổ chức và nguyên nhân vệ sinh. Những nguyên nhân tai nạn phụ thuộc vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống, chỗ làm việc. Những nguyên nhân kỹ thuật có thể xảy ra là: * Sự hỏng của thiết bị máy móc. * Sự hỏng của các thiết bị phụ tùng. * Sự hỏng của các đường ống. * Các kết cấu thiết bị phụ tùng không hoàn chỉnh. * Khoảng cách cần thiết giữa các thiết bị bố trí chưa đủ. * Thiếu rào chắn bao che ngăn cách. Những nguyên nhân tổ chức do phát sinh từ kết quả của công việc tổ chức hoặc giao nhận công việc chưa đúng. Đó là: * Vi phạm qui tắc, qui trình kỹ thuật. * Tổ chức lao động cũng như chỗ làm việc chưa đáp ứng yêu cầu. * Thiếu hoặc giám sát chưa đầy đủ. * Vi phạm chế độ lao động (làm việc quá giờ). * Sử dụng công nhân không đúng ngành nghề, trình độ chuyên môn. * Cho công nhân vào làm việc khi họ chưa được huấn luyện hướng dẫn, chưa nắm vững điều lệ, qui tắc kỹ thuật an toàn. Những nguyên nhân vệ sinh: * Môi trường không khí bị ô nhiễm. * Chiếu sáng và thông gió không đầy đủ. * Tiếng ồn và chấn động mạnh. * Có các tia phóng xạ. * Tình trạng vệ sinh của các phòng phục vụ sinh hoạt kém. * Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân. * Thiếu hoặc kiểm tra vệ sinh của y tế không đầy đủ. * Điều kiện về khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc lưu chuyển không khí, bức xạ nhiệt…) không thích nghi. 2. Phân tích đặc điểm của nhà máy VCM ở nhiệt độ phòng ở trạng thái hơi, là một chất độc hại và dễ cháy nổ. Nếu tiếp xúc với hơi VCM ở nồng độ cao sẽ có các triệu chứng chóng mặt, sau đó mất phương hướng, thậm chí nếu tiếp xúc kéo dài sẽ gây mê nhẹ toàn thân. Vì vậy, phải thận trọng trang bị mặt nạ phòng độc phòng khi có hiện tượng rò rỉ xảy ra, cũng như trong quá trình nhập VCM phải tránh hiện tượng cháy nổ. Trong nhà máy sản xuất nhựa PVC, ở phân xưởng đóng gói, là nơi có nhiều bụi (do bột PVC tạo ra) nên cần bố trí quạt hút có hệ thống lọc nhằm thu hồi bột nhựa và làm sạch môi trường không khí. Về phần cơ điện thì nhà máy có nhiều động cơ, thiết bị điện, nên phải chú ý vấn đề cách điện, chập mạch. Chú ý đến các bộ phận truyền động của động cơ. Nhà máy có nhiều nơi nhiệt độ cao nên phải chú ý đến vấn đề thông gió. Với nguyên liệu sản xuất VCM lỏng và các hóa chất khác như chất ổn định nhiệt, chất khơi mào…là những chất có khả năng gây cháy nổ và gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người nên phải thường xuyên kiểm tra môi trường và đường ống kỹ lưỡng. Khi sử dụng, phải tiến hành thao tác đúng chỉ dẫn và qui định an toàn với từng hóa chất cụ thể. Các kho chứa hóa chất phải được cách ly và để ngăn nắp tránh nhầm lẫn gây ra phản ứng hóa học giữa các chất. 3. Các giải pháp an toàn trong sản xuất * Xuất phát từ những đặc điểm đã phân tích ở trên, ta đề ra những biện pháp khắc phục như sau: Chú ý về việc thông gió tự nhiên và nhân tạo. Thiết kế xây dựng phải phù hợp, hệ thống dầm, cột sàn phải chịu lực, đảm bảo an toàn. Thiết bị máy móc phải đảm bảo, đường ống kín, ống dẫn hơi phải bảo ôn. Ống dẫn VCM phải làm bằng vật liệu chịu áp và phải thường xuyên kiểm tra đường ống. Điện chiếu sáng ban đêm phải đảm bảo, nơi cầu thang phải bắt bóng đèn. Tổ chức cho công nhân học phòng chống cháy nổ và nội qui an toàn lao động. Luôn nhắc nhở về thực hiện theo qui định về bảo hộ lao động trong sản xuất. Thiết kế hệ thống ống nước chữa cháy xung quanh nhà máy. Sử dụng thiết bị dò khí và hệ thống báo cháy tự động. * Các biện pháp cụ thể như sau: Khi thiết kế xây dựng nhà máy phải bố trí cửa sổ, cửa ra vào hợp lý. Máy móc thiết bị phải đặt cách nhau ở cự ly hợp lý để tạo được thông gió tốt. Những chỗ không thông gió tự nhiên thì ta bố trí thêm quạt gió. Để tránh gây ra cháy nổ, phải cẩn thận trong thao tác điện, cơ, tránh gây ra những tia lửa điện. Cần bố trí những dụng cụ chữa cháy ở các nơi để khi cần thiết thì có ngay. Kiểm tra thiết bị máy móc, điện chiếu sáng, hệ thống ống dẫn định kỳ mỗi tuần mỗi lần. Trang bị bảo hộ lao động cho công nhân như khẩu trang, mũ bảo hộ, bao tay, áo quần, kính bảo hộ… nhắc nhở công nhân phải chú ý trang bị trong quá trình sản xuất. Nhà tắm, nhà vệ sinh, nhà nghỉ phải được thoáng mát và sạch sẽ. Tuân thủ nội qui của nhà máy như: - Không hút thuốc, sử dụng lửa. - Không uống rượu hoặc ngủ trong khi làm việc. - Không rời khỏi máy khi đang hoạt động. 4. Cách giải quyết khi có sự cố xảy ra Với VCM Trong trường hợp hít phải VCM, tiếp xúc với môi trường có VCM quá lâu, không cần chữa trị mà phải đưa ra khỏi vùng có VCM ngay. Tiếp xúc nhiều với môi trường có VCM, có thể gây ra sự hôn mê sâu. trong trường hợp này, người công nhân được di chuyển ra khỏi vùng có VCM, đặt nằm ngữa và giữ sự hô hấp đều đặn, gọi bác sĩ. Nếu hô hấp bị ngừng, áp dụng hô hấp nhân tạo và gọi bác sĩ. Trong trường hợp tiếp xúc với da, cởi bỏ áo, rửa vùng da tiếp xúc với VCM thật kỹ. Nếu sự đóng băng xãy ra, đi bác sĩ. Trong trường hợp VCM dính vào mắt, rửa mắt với lượng nước trong vòng ít nhất 15 phút và đi bác sĩ. Với chất phụ gia Trong trường hợp tiếp xúc với da thì phải rửa với nhiều nước và xà phòng. Quần áo dính phải chất phụ gia thì được cởi bỏ và giặt trước khi sử dụng lại. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt trì phải xối rửa với nhiều nước trong vòng ít nhất là 15 phút và phải đi bác sĩ. Với chất bảo quản Khi chất bảo quản dính lên da nên cần rửa sạch ngay với nhiều nước và xà phòng. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, xối rửa bằng lượng lớn nước trong vòng ít nhất 15 phút và đi bác sĩ. Với chất làm dừng phản ứng Khi bị chảy lên da nên rửa sạch ngay bằng nhiều nước. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, xối rửa bằng lượng lớn nước. Với chất khơi mào Khi tiếp xúc với da thì phải rửa với nhiều nước. Trong trường hợp tiếp xúc với mắt, xối rửa bằng lượng lớn nước trong vòng ít nhất 15 phút và phải được chữa trị bởi bác sĩ chuyên khoa mắt ngay. Điện giật Nếu bị điện giật phải cắt cầu dao điện, hô hấp nhân tạo. Cháy nổ Nếu phát hiện cháy thì trước tiên phải báo động, sau đó xác định và ngắt nguồn cháy để cô lập đám cháy, rồi tiến hành chữa cháy bằng các phương tiện gần nhất. KẾT LUẬN Qua hơn ba tháng nghiên cứu tìm hiểu cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô T.S.Đoàn Thị Thu Loan, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao đúng thời gian qui định. Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa PVC theo phương pháp trùng hợp huyền phù với năng suất 50.000 tấn/năm được hoàn thành dựa vào kiến thức tổng hợp thu được trong những năm học vừa qua ở trường và qua các tài liệu tham khảo trong nước cũng như một số tài liệu của các nước công nghiệp phát triển trên thế giới. Qua quá trình thiết kế, em càng hiểu thêm về các dây chuyền công nghệ sản xuất hiện đại, đồng thời trang bị thêm cho mình kiến thức về thiết kế nhà máy công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên việc thiết kế phân xưởng một phân xưởng sản xuất đòi hỏi người thiết kế phải có một kiến thức tổng hợp về mặt lý thuyết cũng như quá trình công nghệ, kỹ năng tính toán, những kiến thức về xây dựng, đặc biệt là tổ chức vận hành dây chuyền công nghệ và hiểu thực tế. Bản thân em là sinh viên việc tiếp nhận thực tế chưa nhiều, kinh nghiệm thực tế hạn hẹp nên bản thiết kế của em không tránh khỏi những thiếu sót và tính khả thi của nó chưa cao, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô để bản đồ án của em được chỉnh chu hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn cùng quý thầy cô trong bộ môn đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. Đà Nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2013 Sinh viên thực hiện. PHẠM THỊ TRƯỜNG GIANG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Báo cáo Hiệp Hội Nhựa Việt Nam, http//:www.plastic.com.vn, truy cập ngày 23/02/2013. [2]: Website Hiệp Hội Nhựa Việt Nam (Vinaplast), truy cập ngày 23/02/2013. [3]: Báo cáo triển vọng ngành nhựa, Công ty cổ phần chứng khoán SMES, truy cập ngày 23/02/2013. [4]: Tổng quan ngành hàng nhựa Việt Nam – phần 2 [5]: Công ty cổ phần nhựa TPC Vina, Hiệp Hội Nhựa Việt Nam. [6]: Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1 - NXB Khoa học và kỹ thuật - 1992. [7]: Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 2 - NXB Khoa học và kỹ thuật - 1992. [8]: Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa - Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1- NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp - 1996. [9]: Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa - Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 2 - NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp - 1996. [10]: PTS Đào Hùng Cường- Cơ sở hóa học hữu cơ- Nhà xuất bản Đà Nẵng -1992. [11]: A.A.Strepikheep, V.A.Derevitskala, G.L.Slonhimsky - Cở sở của hóa học các hợp chất cao phân tử - NXB Khoa học và kỹ thuật - 1996. [12]: Kỹ thuật sản xuất chất dẻo - Đại học Bách Khoa Hà Nội - 1996. [13]: Nguyễn Nhật Lệ- Nguyễn Văn Vượng- Cơ học ứng dụng- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội -1998. [14]: Hội thảo "Ngành nhựa Việt Nam thực trạng và triển vọng" - Tp.HCM 2001. [15]: Kỹ thuật sản xuất chất dẻo tập 1 - Đại học Bách Khoa Hà Nội - 1996.