Đồ Án Nghiên cứu thiết kế các quá trình thiết bị phục vụ cho ngành tổng hợp VinylClorua

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÁC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO NGÀNH TỔNG HỢP VINYLCLORUA​


MỞ ĐẦU


Trong những năm gần đây, các loại chất dẻo, polyme được ứng dụng hết sức rộng rãi ở tất cả những lĩnh vực trong cuộc sống với những tính năng ưu việt. Các sản phẩm làm từ polyme đã trở thành không thể thay thế với nhiều ngành kỹ thuật; trong cuộc sống, nó thay thế nhiều loại vật liệu truyền thống như gỗ, sắt thép, . Ngày nay, khi đứng ở bất cứ đâu ta cũng có thể thấy các sản phẩm làm từ polyme. Có nhiều loại polyme khác nhau đã và đang được nghiên cứu và tổng hợp, trong đó PolyVinylClorua (PVC) là polyme được quan tâm vào hàng đầu. PVC là chất dẻo có khả năng co giãn và độ bền tương đối lớn, độ ổn định, độ bền hoá học cao, có khả năng cách điện tốt, không thấm nước, . Do đó, PVC được dùng để chế tạo các loại ống dẫn chất lỏng, làm vật liệu lót trong các thiết bị hoá học làm việc ở nhiệt độ thấp thay thế các loại hợp kim đắt tiền. Ngoài ra PVC còn được dùng sản xuất các loại vỏ bọc thiết bị như tivi, tủ lạnh, . ,bàn ghế, các loại bàng chống thầm, .


PVC được tổng hợp từ monome VinylClorua theo phản ứng trùng hợp. Trên thế giới, VinylClorua được tổng hợp với mục đích chính là để làm nguyên liệu sản xuất PVC. Ngoài ra VinylClorua còn được dùng để sản xuất một số loại polyme khác nhưng với sản lượng thấp hơn nhiều khi đồng trùng hợp với các loại monome khác như VinylAxetat, Acrylnitrit, . VinylClorua có khả năng tham gia phản ứng mạnh, có chọn lọc nên nó còn được dùng làm hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác.


VinylClorua lần đầu tiên được tổng hợp vào năm 1830-1834 bởi V.Regnault. Do trong thời gian này, những nghiên cứu trong lĩnh vực polyme chưa phát triển nên VinylClorua chưa được chú ý nhiều. Đến năm 1930, khi lĩnh vực polyme phát triển đã kéo theo sự phát triển không ngừng trong việc nghiên cứu, tổng hợp các monome liên quan, trong đó VinylClorua là một trong những monome được quan tâm hàng đầu. Hàng năm lượng VinylClorua tổng hợp ra trên thế giới đều liên tục tăng với tỷ lệ lớn.


Ở Việt Nam, một đất nước đang phát triển nên rất cần các loại nguyên vật liệu phục vụ cho các ngành công nghiệp cũng như cuộc sống. Hiện nay, các loại chất dẻo sử dụng ở nước ta hầu hết phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao, không ổn định. Do đó, việc nghiên cứu, thiết kế các quá trình, thiết bị phục vụ cho ngành tổng hợp VinylClorua có ý nghĩa hết sức quan trọng.


Mục lục 1


Mở đầu 6
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XẢN XUẤT VINYLCLORUA
I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT VINYL CLORUA. 8
1. Tính chất của Axetylen. 8
a. Ứng dụng của Axetylen. 8
b. Tính chất vật lý. 8
c. Tính chất hoá học. 9
d. Sản xuất Axetylen. 10
2. Tính chất của axit HCl 12
a. ứng dụng của axit HCl. 12
b. Tính chất vật lý. 12
c. Tính chất hoá học. 13
d. Sản xuất axit HCl. 13
3. Tính chất của etylen. 14
a. Ứng dụng của etylen. 14
b. Tính chất vật lý. 14
c. Tính chất hoá học. 14
d. Sản xuất Etylen. 15
4. Tính chất của Dicloetan. 16
a. Ứng dụng của Dicloetan. 16
b. Tính chất vật lý. 17
c. Tính chất hoá học. 17
II. TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM VINYLCLORUA. 21
1. Tính chất vật lý. 21
2. Tính chất hoá học. 21
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYLCLORUA TRONG CÔNG NGHIỆP. 23
1. Sản xuất Vinyl Clorua từ axetylen và HCl. 23
a. Cơ sở quá trình. 25
b. Sản xuất Vinyl Clorua. 25
- Sản xuất Axetylen theo phương pháp pha lỏng. 25
- Sản xuất Axetylen theo phương pháp pha khí. 26
2. Sản xuất Vinyl Clorua đi từ Dicloetan (DCE). 31
a. Quá trình trong pha lỏng. 31
b. Quá trình trong pha khí. 32
3. Công nghệ tổng hợp vinyl clorua từ etylen. 35
a. Cơ chế phản ứng của phương pháp. 35
b. Dây chuyền sản xuất VC từ etylen. 36
4. Phương pháp liên hợp sản xuất VC 37
a. Quá trình liên hợp Clo hoá Etylen, tách HCl và HyđroClo hoá Axetylen. 37
b. Quá trình liên hợp Clo hoá, Oxy hoá Etylen và Cracking DCE. 38
IV. THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT. 38
1. Đánh giá và lựa chọn công nghệ. 39
2. Thiết kế dây chuyền công nghệ. 39
3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ. 40


PHẦN 2. TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
A. LỰA CHỌN NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH. 42
B. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH, TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH. 44
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG. 45
1. Đổi nồng độ nguyên liệu từ phần thể tích sang phần khối lượng, tính các thông số cơ bản. 46
2. Tính lượng nguyên liệu đi vào thiết bị phản ứng. 49
a. Nguyên liệu Axetylen. 49
b. Nguyên liệu HCl. 50
3. Tính lượng nguyên liệu tiêu hao, sản phẩm tạo thành do phản ứng phụ. 51
4. Cân bằng vật chất thiết bị phản ứng: 52
II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG. 53
1. Nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào. 53
a. Tính nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào thiết bị phản ứng. 55
b. Tính nhiệt lượng toả ra do phản ứng trong thiết bị phản ứng. 55
c. Tính nhiệt lượng do sản phẩm mang ra khỏi thiết bị phản ứng. 56
d. Tính nhiệt lượng do dầu làm mát mang vào thiết bị phản ứng. 56
e. Tính nhiệt lượng do dầu làm mát mang khỏi thiết bị phản ứng. 56
f. Tính nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh. 56
III. TÍNH THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CHÍNH. 60
1. Tính lượng xúc tác trong thiết bị. 60
2. Tính số ống của thiết bị. 63
3. Tính đường kính thiết bị phản ứng. 63
4. Tính đường kính các ống dẫn. 64
a. Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu vào. 64
b. Tính đường kính ống dẫn sản phẩm ra. 65
c. Tính đường kính ống dẫn chất tải nhiệt vào và ra. 66
IV. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG. 67
1. Tính thân hình trụ. 68
2. Tính chiều dày đáy và nắp thiết bị. 72
a. Tính nắp thiết bị. 73
b. Tính đáy thiết bị. 74
3. Chọn mặt bích nối các phần của thiết bị. 75
a. Bích nối nắp với thân thiết bị. 75
b. Bích nối thân thiết bị với các ống dẫn. 76


PHẦN III. AN TOÀN SẢN XUẤT TRONG NHÀ MÁY 78
I. AN TOÀN VỀ BỐ TRÍ TRANG THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY. 78
II. KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG CÔNG NGHIỆP. 79
1. An toàn cháy nổ. 79
2. An toàn về điện. 79
3. An toàn về độc hại. 80
4. An toàn đối với các trang thiết bị trong nhà máy. 80
a. Với máy nén. 80
b. Với đường ống dẫn và bể chứa khí. 80
III. AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ PHÒNG CHỐNG ĐỘC HẠI VỚI CÔNG NHÂN, MÔI TRƯỜNG. 81


PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY. 82
I. PHÂN TÍCH, CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG. 82
1. Những cơ sở để xác định địa điểm xây dựng. 82
a. Các yêu cầu chung. 82
b. Các yêu cầu về khu đất xây dựng. 83
c. Các yêu về môi trường và vệ sinh công nghiệp . 84
d. Phân tích vị trí địa lý của khu đất. 84
II. PHÂN TÍCH - THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY. 85
1. Nguyên tắc phân vùng. 85
2. Ưu nhược điểm của nguyên tắc phân vùng. 87
a. ưu điểm: 87
b. Nhược điểm. 87
3. Các hạng mục của công trình. 87
a. Đặc điểm của dây chuyền sản xuất. 87
b. Thiết kế, tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản. 88
4. Các dữ liệu kinh tế kỹ thuật. 89
III. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG. 90
1. Nhà sản xuất chính. 90
2. Nhà hành chính, phòng họp, nhà nghỉ, . 90
3. Giao thông trong nhà máy. 90


PHẦN V. TÍNH TOÁN KINH TẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT. 91
I. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC TÍNH TOÁN KINH TẾ. 91
II. NỘI DUNG TÍNH TOÁN KINH TẾ. 91
III. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐẦU TƯ. 96
PHẦN V. PHỤ LỤC 97
PHẦN VI. KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100