Đồ Án Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa Polyvinyl Clorua năng xuất 45000 tấn/năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀUKHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC
BÀ RỊA – VŨNG TÀU
NĂM 2012


Mục lục ( Đồ án dài 230 trang có File WORD)

LỜI MỞ ĐẦU i
ỜI CẢM ƠN . ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU vi
DANH MỤC HÌNH vii
TỪ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG 1 : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN .1

1.1 Giới thiệu về polyme và tiềm năng sử dụng . 1
1.1.1 Tầm quan trọng của các hợp chất cao phân tử .1
1.1.2 Giới thiệu về Polyvinyl Clorua .3
1.1.3 Lịch sử phát triển, tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC .6
1.2 Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của polyvinyl clorua 15
1.2.1 Cấu tạo .15
1.2.2 Tính chất 16
1.2.3 Ứng dụng .20
1.3 Lý thuyết trùng hợp polyvinyl clorua .22
1.3.1 Đặc điểm của phản ứng trùng hợp .22
1.3.2 Cơ chế của phản ứng trùng hợp 23
1.3.3 Các phương pháp khơi mào 26
1.3.4 Các phương pháp trùng hợp Vinylclorua tạo PVC 27
1.4 Nguyên liệu tổng hợp PVC .33
1.4.1 Vinylclorua monomer (VCM) 34
1.4.2 Chất ổn định huyền phù (Polyvinyl ancol – PVA) .36
1.4.3 Chất khơi mào (khởi đầu) 37
1.4.4 Chất kìm hãm .39
1.4.5 Chất chống tạo bọt 40
1.4.6 Chất ổn định .41
1.5 Công nghệ sản suất PVC bằng phương pháp trùng hợp huyền phù 42
1.5.1 Quy cách và thành phần nguyên liệu .42
1.5.2 Quy trình tiến hành trùng hợp .43
1.5.3 Một số dây chuyền công nghệ sản xuất PVC trên thế giới .46
1.5.4 Lựa chọn dây chuyền công nghệ sản xuất cho nhà máy .49


CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT .53

2.1 Tính cân bằng vật chất 53
2.1.1 Thông số ban đầu .53
2.1.2 Quá trình tính toán 55
2.2 Tính toán thiết bị chính 64
2.2.1 Quy cách thiết bị .64
2.2.2 Tính thể tích của thiết bị phản ứng 65
2.2.3 Tính chiều cao và đường kính thiết bị phản ứng 67
2.2.4 Tính chiều dày thiết bị phản ứng .68
2.2.5 Tính chiều dày vỏ áo thiết bị .74
2.2.6 Chọn bích nối cho thiết bị .75
2.2.7 Tính cánh khuấy của thiết bị phản ứng 76
2.2.8 Tính trọng lượng của thiết bị phản ứng .80
2.2.9 Chọn chân đỡ và tai treo .84
2.3 Tính cân bằng nhiệt lượng .85
2.3.1 Tính toán giai đoạn đun nóng hỗn hợp 85
2.3.2 Tính toán giai đoạn du y trì phản ứng ở 600C .98
2.4 Tính toán thiết bị phụ 104
2.4.1 Tính toán và chọn bơm .104
2.4.2 Tính và chọn các bồn chứa, bể chứa . 136
2.4.3 Tính toán thiết bị ngưng tụ 140
2.4.4 Tính toán thiết bị sấy 158

CHƯƠNG 3 : BỐ TRÍ XÂY DỰNG & TÍNH TOÁN KINH TẾ . 165

3.1 Tính toán và bố trí xây dựng .165
3.1.1 Địa điểm xây dựng .165
3.1.2 Tính diện tích của các hạng mục . 166
3.1.3 Thu yết minh thiết kế mặt bằng phân xưởng 167
3.1.4 Thông gió và chiếu sáng .170
3.1.5 Cơ sở hạ tầng 170
3.1.6 Xử lý môi trường 171
3.2 An toàn lao động 171
3.2.1 Giới thiệu chung .171
3.2.2 Phân tích đặc điểm của nhà máy . 173
3.2.3 Các giải pháp an toàn trong sản xuất . 174
3.2.4 Một số biện pháp giải qu yết khi có sự cố xảy ra 175
3.3 Tính năng lượng tiêu thụ 176
3.3.1 Tính lượng điện tiêu thụ .176
3.3.2 Tính lượng nước tiêu thụ 178
3.3.3 Tính lượng ngu yên liệu đốt tiêu thụ 179
3.4 Tính toán kinh tế .180
3.4.1 Tính chi phí nguyên liệu trong 1 năm 180
3.4.2 Tính chi phí điện, nước trong 1 năm . 181
3.4.3 Tính vốn đầu tư 182
3.4.4 Tính qu ỹ lương cho công nhân, nhân viên trong nhà máy . 184
3.4.5 Tổng chi phí sản xuất trong một năm 185
3.4.6 Tính giá thành sản phẩm .186
3.4.7 Tính lợi nhuận và thời gian thu hồi vốn 187
KẾT LUẬN 188

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO . 189











DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 : Diễn biến giá nhập khẩu của một số loại nhựa thông dụng 6
Bảng 1.2 : Công suất nhựa PVC của Châu Á - Thái Bình Dương (giai đoạn
2000 – 2007) 9
Bảng 1.3 : Sản lượng PVC trên thế giới. .9
Bảng 1.4 : Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam. .13
Bảng 1.5 : Mục tiêu sản lượng nguyên vật liệu của Việt Nam (năm 2010) .14
Bảng 1.6 : Độ dẫn nhiệt của một số vật liệu 17
Bảng 1.7 : So sánh các phương pháp trùng hợp vinylclorua monomer . 33
Bảng 2.1 : Cân bằng vật chất cho một tấn sản phẩm 62
Bảng 2.2 : Cân bằng vật chất cho một giờ sản xuất 62
Bảng 2.3 : Cân bằng vật chất cho một chu kỳ sản xuất 63
Bảng 2.4 : Cân bằng vật chất cho một ngày sản xuất .63
Bảng 2.5 : Cân bằng vật chất cho một năm sản xuất 64
Bảng 2.6 : Bích nối thân thiết bị với đáy và nắp 76
Bảng 2.7 : Bích nối thân thiết bị với vỏ áo 76
Bảng 2.8 : Các thông số của chân đỡ .84
Bảng 2.9 : Các thông số của tai treo 84
Bảng 2.10 : Tổng hợp lượng nước sử dụng cho quá trình gia nhiệt và làm lạnh .104
Bảng 2.11 : Bích nối cho thiết bị ngưng tụ 150
Bảng 3.1 : Tổng hợp điện năng tiêu thụ của phân xưởng sản xuất chính 177
Bảng 3.2 : Chi phí nguyên liệu cho 1 tấn sản phẩm .181
Bảng 3.3 : Chi phí cho năng lượng trong 1 năm 182
Bảng 3.4 : Chi phí đầu tư máy móc, thiết bị 182
Bảng 3.5 : Chi phí tiền lương cho bộ phận hành chính 184
Bảng 3.6 : Chi phí tiền lương cho nhân viên làm ca 185
Bảng 3.7 : Tổng chi phí sản xuất trong một năm .186
Bảng 3.8 : Dự toán giá bán nhựa PVC của nhà máy .186



DANH MỤC HÌNH


Hình 1.1 : Sản lượng nhựa tổng hợp của thế giới (1950 – 2009) 1
Hình 1.2 : Tình hình sản xuất nhựa tổng hợp năm 2009 theo các khu vực. .3
Hình 1.3 : Nhu cầu các loại chất dẻo tổng hợp vủa thế giới năm 2009 .4
Hình 1.4 : Tỷ lệ các phân đoạn sản phẩm của quá trình lọc dầu .5
Hình 1.5 : Các lĩnh vực ứng dụng của dầu mỏ .5
Hình 1.6 : Sản lượng PVC của các khu vực trong những năm gần đây và dự báo
đến năm 2025. .7

Hình 1.7 : Sản lượng và tốc độ tăng trưởng các loại nhựa tổng hợp của thế giới
trong những thập niên gần đây và dự báo đến năm 2014 .8
Hình 1.8 : Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam .10
Hình 1.9 : Các nước cung cấp chính nguyên liệu ngành nhựa cho Việt Nam 11
Hình 1.10 : Sơ đồ phát triển ngành Hóa dầu Việt Nam 12
Hình 1.11 : Kim ngạch và sản lượng nguyên liệu nhựa nhập khẩu của Việt Nam .14
Hình 1.12 : Dây chuyền sản xuất PVC của hãng Chisso Corp 47
Hình 1.13 : Dây chuyền sản xuất PVC của hãng Vinnolit, Đức 48
Hình 2.1 : Mô hình mặt cắt 3D thiết bị phản ứng trùng hợp PVC .65
Hình 3.1 : Bố trí mặt bằng xây dựng nhà máy


LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, cùng với nền khoa học hiện đại, công nghệ hóa học không ngừng phát triển và đã chiếm một vị trí vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Công nghệ về hợp chất cao phân tử là một trong những công nghệ điển hình, rất tiêu biểu về tốc độ phát triển và phạm vi sử dụng. Tuy ra đời có muộn hơn các ngành khác nhưng khả năng ứng dụng của nó là vô cùng rộng lớn. Hầu hết các vật liệu trong kỹ thuật và đời sống ngày nay được thay thế bằng nhiều loại vật liệu mới được chế tạo từ các hợp chất cao phân tử. Đây là hướng đi mới mà nhiều quốc gia trên thế giới nhận thấy. Vì vậ y các nhà khoa học đã không ngừng đầu tư và nghiên cứu về lĩnh vực quan trọng này. Có được tầm quan trọng như vậy là vì các hợp chất cao phân tử có nhiều tính chất rất quý như: độ bền cơ học, độ đàn hồi, cách âm, cách nhiệt, cách điện, nhẹ và dễ gia công hơn kim loại Bên cạnh đó giá thành lại rẻ. Do đó việc sản xuất các hợp chất cao phân tử tổng hợp cũng như các sản phẩm từ nó ngày càng gia tăng đáng kể. Một trong những loại nhựa tổng hợp phổ biến được sản xuất nhiều là nhựa Polyvinyl Clorua (PVC).

Nhựa Polyvinylclorua là một trong những sản phẩm ra đời sớm của nền sản xuất chất dẻo. Trong công nghệ sản xuất nhựa Polyvin yl clorua, tùy theo phương pháp sản xuất và thành phần của các cấu tử tham gia mà ta có thể thu được một số loại nhựa có tỷ trọng khác nhau như: K - 58, K - 66, K - 71. Nhựa Polyvinylclorua có nhiều đặc điểm tốt như ổn định hóa học, bền cơ học, dễ gia công ra nhiều loại sản phẩm thông dụng (màng bao gói, áo đi mưa, dép ) và đặc biệt là dùng để sản xuất ống chiếm tới 50% tổng sản lượng. Bên cạnh đó nhựa Polyvinylclorua còn được dùng để bọc dây điện, lót nền, trần nhà và các chi tiết của thiết bị công nghiệp hóa học Ngoài ra Polyvin ylclorua đồng trùng hợp với cloruavinilden còn được dùng làm sợi tổng hợp. Chính vì thế mà việc thiết kế nhà máy sản xuất nhựa Polyvin ylclorua rất là cần thiết. Đặc biệt là nhà máy sản xuất nhựa Polyvin ylclorua theo phương pháp huyền phù. Đó là lý do em chọn đề tài thiết kế nhà máy sản xuất nhựa Polyvinylclorua theo phương pháp trùng hợp hu yền phù với công suất là 45000 tấn/năm.