class_07cx2
New Member
Download miễn phí Đồ án Sản xuất Poly vinylclorua (viết tắt là PVC)
MỤC LỤC
Trang
Lời Thank 5
Mở đầu 6
PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 8
Chương I: Giới thiệu về nguyên liệu và sản phẩm 8
A. Nguyên liệu 8
I. axetylen 8
1. Tính chất vật lý 8
2. Tính chất hoá học 9
3. Sản xuất axetylen 11
II. Axit clohydric (HCl) 15
1. Tính chất vật lý 15
2. Tính chất hoá học 15
3. Điều chế axit HCl 15
III. Vinyl clorua (VC) 16
1. Tính chất vật lý 16
2. Tính chất hoá học 16
3. Ứng dụng của VC 17
Chương II: Các công nghệ sản xuất VC 20
A. Sản xuất VC từ EDC 20
I. Tiến hành quá trình trong pha lỏng 20
1. Cách thức tiến hành 20
2. Ưu nhược điểm của quá trình 21
II. Tiến hành quá trình trong pha khí 22
1. Cơ sở của quá trình 22
2. Sơ đồ công nghệ sản xuất VC từ EDC 23
3. Ưu nhược điểm của phương pháp 26
B. Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp 26
1. Liên hợp clo hoá etylen, tách HCl và hydro hoá C2H2 26
2. Liên hợp clo hoá, oxy clo hoá etylen và Cr-acking EDC 27
C. Sản xuất VC từ axetylen và HCl 28
I. Tiến hành quá trình trong pha lỏng 28
1. Cơ sở của phương pháp 28
2. Ưu nhược điểm của phương pháp 29
II. Tiến hành quá trình trong pha khí 29
1. Cơ sở của phương pháp 29
2. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất của quá trình 29
3. Công nghệ sản xuất VC trong pha khí 33
4. Ưu nhược điểm của phương pháp 35
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 37
A. Xác định thời gian làm việc của phân xưởng 37
B. Cân bằng vật chất 38
I. Tiêu hao nguyên liệu cho phản ứng chính 38
1. Tiêu hao nguyên liệu Axetylen 38
2. Tiêu hao nguyên liệu HCl 39
II. Tiêu hao nguyên liệu cho phản ứng phụ 40
III. Cân bằng vật chất 42
1. Cân bằng vật chất đối với thiết bị phản ứng 42
2. Cân bằng vật chất tại hệ thống tách HCl 43
3. Cân bằng vật chất tại tháp chưng cất sản phẩm VC 43
C. Cân bằng nhiệt lượng đối với thiết bị phản ứng 44
1. Tính nhiệt lượng do hỗn hợp khí mang vào 45
2. Nhiệt lượng do các phản ứng toả ra 46
3. Nhiệt lượng do hỗn hợp khí sản phẩm mang ra khỏi thiết
bị 47
4. Tính toán lượng chất tải nhiệt cần dùng 48
D. Tính toán thiết bị chính 49
1. Tính thể tích cấp xúc tác 49
2. Kích thước thiết bị phản ứng 52
3. Tính chiều dày thân thiết bị phản ứng 54
4. Tính đường kính các ống dẫn 56
5. Tính đáy và nắp thiết bị 60
6. Tính toán chân đỡ thiết bị 62
7. Chọn mặt bích 64
8. Chọn bơm 64
PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT 67
I. Mục đích 67
II. Các công tác cần thực hiện 67
1. Công tác về tư tưởng 67
2. Công tác kỹ thuật 67
3. Công tác vệ sinh trong lao động 68
PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG 70
I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 70
1. Yêu cầu chung về thiết kế 70
2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng 71
3. Các yêu cầu về môi trường và vệ sinh công nghiệp 71
II. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 72
1. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng 72
2. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 74
III. Thiết kế nhà sản xuất 76
1. Bố trí mặt bằng 75
2. Các yêu cầu của thiết kế mặt bằng 77
3. Giới thiệu mắt cắt 77
4. Kết cấu chụi lực của nhà sản xuất 77
5. Phương pháp bao che nhà sản xuất 78
6. Tổ chức thông gió tự nhiên 79
7. Tổ chức chiếu sáng tự nhiên 79
PHẦN V: TÍNH TOÁN KINH TẾ 81
I. Mục đích và nhiệm vụ của tính toán kinh tế 81
II. Nội dung tính toán kinh tế 81
1. Chế độ làm việc của phân xưởng 81
2. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 81
3. Chi phí nguyên liệu và năng lượng 84
4. Vốn đầu tư cố định 85
5. Quỹ lương công nhân viên làm việc trong phân xưởng 86
6. Tính khấu hao 87
7. Những khoản chi phí khác 88
8. Tính toán hiệu quả kinh tế 89
Kết luận 91
Tài liệu tham khảo 92
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
đỉnh tháp và phần sản phẩm nặng ( sản phẩm phụ ) thu được ở đáy tháp chưng cất.4. Ưu nhược điểm của phương pháp
đây là phương pháp được xử dụng khá phổ biến để tổng hợp VC trong công nghiệp bởi nó có hiệu suất chuyển hoá cao, axít HCl trong quá trính tồn tại ở pha đã làm giảm độ ăn mòn thiết bị, làm giảm chi phí trong việc chế tạo thiết bị phản ứng. Mặt khác trong quá trình này lượng sản phẩm phụ sinh ra là nhỏ, do đó sẽ giảm được chi phí cho các quá trình tinh chế sản phẩm, tăng chất lượng sản phẩm thu được.
Hình 5: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất VC từ C2H2 và HCl trong pha khí
Phần iii : Tính toán công nghệ
Các số liệu ban đầu :
- Năng suất : 65000 tấn/năm
- Thành phần khí C2H2 ( nồng độ thể tích ) :
C2H2 : 99%
H2O : 0,03%
O2 : 0,01%
N2 : 0,96%
- thành phần khí HCl ( nồng độ thể tích ) :
HCl : 97,3%
H2 : 0,15%
N2 : 2,4%
H2O : 0,05%
- mức độ chuyển hoá :
Giả thiết độ chuyển hoá VC của quá trình là 98%
độ chuyển hoá diclo etan là 0,2 %
Coi lượng sản phẩm bị mất mát trong các quá trình là không đáng kể. Đồng thời trong quá trình sản xuất lượng VC thu được ở đỉnh của thiết bị chưng cất tách sản phẩm VC là 99% (hay hiệu suất phân tách VC đạt 99%)
A. xác định thời gian làm việc của phân xưởng
Giả thiết quá trình sản xuất là liên tục và chỉ dừng lại để bảo dưỡng, tái sinh
(thay thế) xúc tác định kỳ. Như vậy thời gian sản xuất của phân xưởng được tính như sau :
Ttt = Tlt – Tng
Trong đó :
Ttt là thời gian làm việc của phân xưởng ( giờ/năm )
Tlt là thời gian của một năm ( giờ/năm )
Tng là thời gian nghỉ của một năm ( giờ/năm )
Thời gian nghỉ (Tng) là thời gian dây chuyền ngừng hoạt động vì lý do kỹ thuật, bao gồm : thời gian nghỉ để thay đổi xúc tác, thời gian bảo dưỡng sửa chữa định kỳ và thời gian sửa chữa do hỏng hóc đột xuất.
Giả thiết thời gian nghỉ là 30 ngày
Như vậy thời gian làm việc của phân xưởng là:
Ttt = 365 – 30 = 335 (ngày/năm)
một ngày làm việc được chia làm 3 ca, mỗi ca làm việc là 8 tiếng. Vậy thời gian làm việc trong một năm của phân xưởng là :
T = 335 H 24 = 8040 (giờ/năm)
B. Cân bằng vật chất
I. Tiêu hao nguyên liệu cho phản ứng chính
1. Tiêu hao nguyên liệu Axetylen
Năng suất của dây chuyền là 60000 tấn/năm. Vậy năng suất tính theo
kg/giờ của dây chuyền là :
= 7462,69 (kg/ giờ)
Theo như giả thiết lượng VC ra khỏi tháp chưng cất tách sản phẩm là 99% so với lượng VC vào tháp nên lượng VC được tạo ra tại thiết bị phản ứng là:
= 7538,07 (kg/ giờ)
Phương trình của phản ứng tạo :
C2H2 + HCl CH2= CHCl (1)
26 36,5 62,5
Theo phản ứng (1) thì lượng axetylen tinh khiết tiêu hao (khi hiệu suất chuyển hoá đạt 100%) là :
= 3135,84 (kg/ giờ)
Do hiệu suất chuyển hoá của axetylen là 98% vì vậy lượng axetylen tinh khiết tiêu hao thực tế là :
= 3199,84 (kg/ giờ)
Lượng axetylen còn dư là:
3199,84 – 3135,84= 64 (kg/ giờ)
Khối lượng mol trung bình của nguyên liệu axetylen ( có thành phần về thể tích: 99% C2H2; 0,03% H2O; 0,01% O2; 0,96% N2 ) là :
0,9926 + 0,000132 + 0,000318 + 0,009628 = 26,0174 (kg/kmol)
Độ tinh khiết của axetylen nguyên liệu là 99% thể tích nên tiêu hao nguyên liệu axetylen thô là :
= 3234,32 (kg/ giờ)
Trong thành phần nguyên liệu axetylen thô nước chiếm 0,03% thể tích, do đó lượng nước là :
= 0,67 (kg/ giờ)
Lượng O2 trong thành phần nguyên liệu axetylen thô chiếm 0,01% thể tích, do đó lượng O2 là :
= 0,4 (kg/ giờ)
Lượng N2 trong thành phần nguyên liệu axetylen thô chiếm 0,96% thể tích, do đó lượng N2 là :
= 33,42 (kg/ giờ)
2. Tiêu hao nguyên liệu HCl
Theo phản ứng (1) tiêu hao HCl tinh khiết là :
= 4402,22 (kg/ giờ)
Mặt khác như đã nói ở phần trước, để quá trình làm việc đạt hiệu quả cao ta chọn tỷ lệ C2H2/HCl = 1/1,1. Như vậy lượng tiêu hao HCl tinh khiết là :
= 4941,29 (kg/ giờ)
Vậy lượng HCl còn dư là :
4941,29 – 4402,22 = 539,07 (kg/ giờ)
Trong thành phần nguyên liệu HCl thô bao gồm : 97,3% HCl; 0,15% H2; 2,4% N2; 0,05% H2O. Hay nói cách khác độ tinh khiết của nguyên liệu HCl thô là 97,3%. Khối lượng mol trung bình của nguyên liệu HCl là :
0,973H36,5 + 0,0015H2 + 0,024H28 + 0,0005H18 = 36,1985 (kg/kmol)
Tiêu hao nguyên liệu HCl thô là:
= 5036,46 (kg/ giờ)
Lượng nước có chứa trong thành phần nguyên liệu HCl thô là :
= 1,25 (kg/ giờ)
Lượng N2 có trong thành phần nguyên liệu HCl thô là :
= 93,5 (kg/ giờ)
Lượng H2 có trong thành phần nguyên liệu HCl thô là :
= 0,42 (kg/ giờ)
II. Tiêu hao nguyên liệu cho phản ứng phụ
Trong tổng hợp hữu cơ nói riêng và tổng hợp hoá học nói chung ta thường gặp những phản ứng phụ không mong muốn. Nó không những làm giảm chất lượng của sản phẩm, tiêu tốn nguyên liêu, gây khó khăn cho việc phân tách, tinh chế sản phẩm mà còn có thể gây tác hại trực tiếp cho phản ứng chính của quá trình. Tuy nhiên việc loại bỏ hoàn toàn các phản ứng phụ là rất khó khăn, thậm chí không thể thực hiện được. Giải pháp đặt ra là giảm thiểu đến mức thấp nhất các phản ứng phụ đó.
Trong quá trình sản xuất VC này có các phản ứng phụ sau :
CH CH + 2HCl CH3CH(Cl)2 (2)
26 73 99
CH CH + H2O CH3CHO (3)
26 18 44
Ngoài ra còn nhiều phản ứng phụ khác như: các phản ứng trùng hợp của axetylen, phản ứng trùng hợp của VC… Tuy nhiên trong quá trình sản xuất này ta coi lượng sản phẩm tạo thành của các phản ứng đó là không đáng kể so với hai phản ứng phụ trên. Vì vậy trong quá trình tính toán ta không tính đến lượng sản phẩm của của các phản ứng đó mà chỉ tính toán lượng sản phẩm tạo thành của hai phản ứng (2) và (3).
Theo như hai phản ứng phụ trên thì sản phẩm phụ tạo ra sẽ là diclo etan và axetal dehit. Ta sẽ tiến hành tính toán lượng tiêu hao nguyên liệu cho hai phản ứng phụ này và lượng sản phẩm phụ tạo ra.
Do hiệu suất chuyển hoá 1,1 dicloetan tính theo axetylen là 0,2% suy ra lượng axetylen tham gia vào phản ứng (2) là :
= 6,4 (kg/ giờ)
Lượng HCl tham gia phản ứng (2) là :
= 17,97 (kg/ giờ)
Lượng sản phẩm 1,1 dicloetan :
= 24,37 (kg/ giờ)
Xét phản ứng (3) (phản ứng phụ của axetylen với nước tạo axetan dehit. Giả thiết khí nguyên liệu axetylen thô khi qua hệ thống sấy khí đã loại bỏ được hoàn toàn lượng hơi nước. Như vậy lượng nước tham gia vào phản ứng (3) là nước do khí nguyên liệu HCl thô mang vào thiết bị phản ứng. Do lượng hơi nước là rất ít so với lượng axetylen nên ta coi như hơi nước phản ứng hết.
Theo phản ứng (3) thì lượng axetylen tham gia phản ứng là :
= 1,81 kg/ giờ)
Khi đó theo phản ứng (3) lượng axetandehit tạo thành là :
= 3,06 (kg/ giờ)
Lượng axetylen còn dư (trong hỗn hợp khí sản phẩm ở đầu ra của thiết bị phản ứng) là:
64 - 6,4 – 1,81 = 55,79 (kg/ giờ)
Lượng HCl còn dư (trong hỗn hợp khí sản phẩm ở đầu ra của thiết bị phản ứng) là:
539,07 – 17,97 = 521,1 (kg/ giờ)
III. Cân bằng vật chất
1. Cân bằng vật chất đối với thiết bị phản ứng
Tính toán đối với lượng vật chất đi vào thiết bị :
Lượng O2 là : 0,4 (kg/ giờ)
Lượng N2 là : 33,42 + 93,5 = 126,92 (kg/ giờ)
- Lượng H2 là : 0,42 (kg/ giờ)
Do O2, N2 và H2 không tham gia phản ứng nên lượng vào cũng chính là lượng ra khỏi thiết bị phản ứng
Cân bằng vật chất đối với thiết bị phản ứng được thể hiện ở bảng 5
Bảng 5 : Cân bằng ...