Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI MỞ ĐẦU5PHẦN I TỔNG QUAN5 I. Đặc điểm, tính chất sản phẩm Styren 6I.1. Giới thiệu6I.2. Tính chất7I.2.1. Tính chất vật lý7I.2.2. Tính chất hóa học8I.2.2.1. Phản ứng cộng8I.2.2.2. Phản ứng trùng hợp và đồng trùng hợp8I.2.2.3. Phản ứng oxy hóa8I.3. Ứng dụng9I.4. Tình hình tiêu thụ, sản xuất 10 II. Các phương pháp sản xuất Styren 11II.1. Phương pháp Oxydehydro hóa11II.1.1. Bản chất hóa học11II.1.2. Công nghệ sản xuất13II.2. Phương pháp Alkyl hóa13II.2.1. Bản chất hóa học13II.3. Phương pháp Dehydro hóa14II.3.1. Bản chất hóa học14 II.3.1.1. Phương pháp Dehydro hóa trong hơi nước15 II.3.1.2. Phương pháp Dehydro hóa trong CO217II.3.2. Công nghệ sản xuất18 II.3.2.1. Công nghệ Dehydro hóa đẳng nhiệt
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển theo hướng công nghiệp hóa đại hóa , sản phẩm dầu mỏ ngày đóng vai trò chủ chốt kinh tế quốc dân , đặc biệt với nước có nguồn tài nguyên vàng đen , xây dựng hoàn thiện công nghệ đem lại giá trị kinh tế vô to lớn.Mặt khác ,khi xã hội phát triển yêu cầu môi trường khí thải đặt buộc người cần tạo vật liệu tiên tiến an toàn sinh hoạt tiêu dùng Những vật liệu đặc biệt đảm bảo không vấn đề tiện lợi, an toàn, mà giúp giảm chi phí chế tạo, vận chuyển Dẫn đến đời loại nhựa tổng hợp Polystyren số Với tính tăng tuyệt vời mình, Polystyren có mặt hầu khắp sống loại thiết bị kỹ thuật điện tử số máy nghe nhạc,đầu đĩa, DVD ….cũng ngành công nghiệp thực phẩm, hàng tiêu dung Mặc dù có nhiều ứng dụng việc sản xuất Polystyren nước ta gặp nhiều khó khăn : người,công nghệ,nguyên liệu,kinh phí ….Đặc biệt khó khăn lớn thiếu hụt nguồn nguyên liệu sản xuất Polystyren monomer Styren Chính điều đặt toán cần thiết kế phân xưởng sản xuất Styren nhằm đáp ứng nhu cầu Vì thế, em lựa chọn đề tài “ Thiết kế , mô tĩnh phân xưởng sản xuất Styren suất 50 000 tấn/năm phần mềm Hysys’’ Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền PHẦN I : TỔNG QUAN I Đặc điểm, tính chất sản phẩm Styren [1] I.1 Giới thiệu Styrene ( tên gọi khác phenyl ethylene, vinyl benzen hay styrol ), có công thức hóa học C6H5CH=CH2, chất đơn giản quan trọng họ monomer thơm Trong tự nhiên, tồn với lượng nhỏ loại thực vật quế, hạt cà phê…Đến kỷ XIX, styren phân tách từ trình chưng cất nhựa thơm bồ đề Nó có quế,hạt cà phê lạc,và tìm thấy hắc ín than Sự phát triển thương mại trình sản xuất styren dựa vào phản ứng dehydro etylbenzen bắt đầu vào năm 1930 Nhu cầu sử dụng nhựa Styren-Butadien chiến thứ II thúc đẩy sản xuất lớn Sau năm 1946, công suất trở nên ổn định để sản xuất monome độ tinh khiết cao để tạo loại nhựa ổn định, sạch, không màu rẻ Ngày nay, polystyren loại nhựa nhiệt dẻo rẻ [1] Bản thân styren chất lỏng vận chuyển dễ dàng an toàn Hoạt tính nhóm vinyl styren giúp dễ dàng thực phản ứng polyme hóa tạo thành polystyrene có ứng dụng lớn đời sống, sản xuất Với phát triển công nghệ, styren nhanh chóng trở thành loại hóa chất sản xuất với số lượng lớn nhu cầu ngày tăng với dự báo tới 30 000 000 tấn/năm vào 2015 [2] Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền I.2 Tính chất I.2.1 Tính chất vật lý Styren chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, nhẹ nước với khả tan lẫn nước lại tan vô hạn chất axeton, benzene… Một số tính chất vật lý styren tóm tắt bảng Bảng : Một số tính chất vật lý Styren [1] Tính chất Phân tử khối Điểm sôi Điểm chảy Nhiệt độ tới hạn Áp suất tới hạn Giới hạn cháy nổ không khí Điểm chớp cháy cốc kín Thông số 104,153 đvC 145,15 0C -30,6 0C 362,1 0C 3,83 mPa 1,1 – 6,1% thể tích 31,1 0C Ngoài tính chất trên, áp suất tính chất quan trọng, thiếu việc thiết kế vận hành tháp chưng tách sản phẩm styrene Một số thông số quan trọng áp suất theo nhiệt độ trình bày bảng Bảng : Áp suất Styren [1] Nhiệt độ ( 0C ) 20 50 80 100 Áp suất ( kPa) 0,6 3,2 12,2 25,7 Styren hòa tan với nhiều dung môi hữu nhiều tỷ lệ Styren dung môi tốt cho tổng hợp cao su, polystyren,… styren hòa tan hợp chất hydroxy nhiều chức glycol diglycol monoete Styren nước hòa tan lẫn Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Nhiệt độ (oC) Nước Styren Styren (%KL) (%KL) 0,02 0,018 10 0,04 0,023 25 0.07 0,032 50 0,12 0,045 nước Bảng Độ hòa tan, styren/nước [1] I.2.2 Tính chất hóa học I.2.2.1 Phản ứng cộng Dù phân tử tồn liên kết đôi nhánh lẫn mạch vòng liên kết đôi nhân thơm tạo thành hệ liên hợp kín nên phản ứng cộng chủ yếu thực liên kết đôi nhánh : CH2 CH2Br Br2 CH CHBr I.2.2.2 Phản ứng trùng hợp đồng trùng hợp Đây phản ứng quan trọng Styren nhằm tạo thành polystyren co-polime khác n CH CH2 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương xt, t0 CH3 Trang CH2 n Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền I.2.2.3 Phản ứng oxy hóa Các phản ứng oxy hóa styrene chủ yếu xảy liên kết đôi nhánh giúp tạo thành hợp chất benzaldehyde, formandehyde, axit benzoic… Sau số phản ứng oxy hóa tiêu biểu Styren : CH2 Br2 CH COOH NaOH, KMnO4 COCOOH O3 CHO I.3 Ứng dụng Styren ứng dụng chủ yếu làm nguyên liệu để sản xuất loại nhựa cao su tổng hợp polystyren, acrylonitril butadien styren ( ABS ), nhựa xốp polystyren ( EPS ) Sau tỷ trọng ứng dụng styren năm 2013 : Hình : Ứng dụng Styren toàn cầu năm 2013 [3] I.4 Tình hình tiêu thụ, sản xuất [ ] Tính đến thời điểm tháng 10/2014, giá styren châu Âu đà tăng mạnh tới 1700 USD/ Tuy nhiên, tăng giá thiếu hụt nguồn cung phát triển thị trường tiêu thụ Sự sụt giảm nguồn cung nhà máy sản xuất styren Shell Chemicals Moerdijk, Hà Lan xảy cố vào ngày 2/10/2014 dẫn đến việc tạm dừng đóng cửa Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền dây chuyền sản xuất 450 000 tấn/ năm Bên cạnh đó, nhà máy Versalis, Italia có suất 200 000 /năm phải dừng hoạt động để bảo trì Bên cạnh đó, có số dự án lớn giới : - Jiangsu Chemical ShuangLiang, 500 000 tấn/ năm, khởi công vào tháng - 2/2014 Shenhua 100 000 tấn/ năm Nam Thông, Giang Tô, Trung Quốc I.5 Tồn chứa vận chuyển Styren Styren chất dễ cháy, hoạt động mạnh Nhiệt độ chớp cháy 31 oC Giới hạn cháy nổ là: 1.1 – 6.1 % vol không khí, styrene trùng hợp dễ dàng phản ứng tỏa nhiệt cao vận chuyển bà tồn chứa không kiểm soát phản ứng trùng hợp dẫn đến áp lực lớn cho thiết bị tồn chứa gây cháy nổ cao Styren chất có mùi nên đễ dàng nhận biết rò rỉ.Trong bảo quản Styren, dùng chất ức chế, như: 4-tert-butylcatechol, Hydroquinone Trong bảo quản người thêm chất ức chế oxy nhằm giữ lạnh styrene tránh phản ứng trùng hợp monomer styrene Trong tồn chứa sử dụng hệ thống tank chứa làm từ thép cacbon đặc biệt nhôm lót lớp kẽm vô Sử dụng hệ thống cách nhiệt bảo ôn nhiệt cho sản phẩm I.6 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm thương mại Các tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng styren thay đổi qua năm Nhưng hầu hết nhà sản xuất thường sử dụng tiêu chuẩn ASTM D2827-92 để đánh giá chất lượng sản phẩm họ Yếu cầu độ tinh khiết styren >97% Dùng phương pháp sắc kí khí để đánh giá độ không tinh khiết sản phẩm từ xác định chất lượng sản phẩm II Các phương pháp sản xuất Styren [5] Các trình sản xuất styren diễn quy mô toàn cầu từ cách khoảng 60 năm Hiện nay, cho dù công nghệ sản xuất ngày phát minh cải tiến nguyên liệu cho trình Etylbenzen với phương pháp sau : II.1 Phương pháp Oxy-dehydro hóa II.1.1 Bản chất hóa học Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Phương pháp tiến hành qua giai đoạn sau : - Oxy hóa etylbenzen O2 không khí 1300C , 0,2 MPa nhằm tạo Etylbenzen hydroperoxit H3 C H3C CH2 OOH CH 1300C, 0,2 MPa O2 Ngoài ra, trình tạo sản phẩm phụ rượu α-metylbenzyl, acetonephenone phản ứng sau : H 3C H3C CH2 1/2 O2 H 3C CH 1300C, 0,2 MPa H3C CH2 O2 OH O C 1300C, 0,2 MPa Độ chuyển hóa thường giới hạn khoảng 13% nhằm hạn chế sản phẩm phụ với độ chọn lọc Etylbenzen tạo thành Styren 90% với hỗn hợp rượu α-metylbenzyl, acetonephenone 5-7 % Tuy vậy, sản phẩm hydroperoxit tạo không bền nên phải giữ nhiệt độ - phản ứng không cao để tránh phân hủy Tiếp sau Etylbenzen hydroperoxit tiếp tục tham gia phản ứng với propylene với xúc tác kim loại tạo propylene oxit rượu α-metylbenzyl Qúa trình Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền tiến hành 1100C , MPa, gần toàn Etylbenzen hydroperoxit chuyển hóa hoàn toàn OOH H3C CH H3C OH CH O SiO2 - Để cải thiện hiệu suất, Acetophenone tiếp tục hydro hóa tạo thành rượu αmetylbenzyl Phản ứng tiến hành pha lỏng 90 – 150 0C MPa Xúc tác cho trình hỗn hợp ZnO CuO Độ chuyển hóa đạt khoảng 90% OH O H3C H3C CH C H2 - 1500C, MPa Cuối cùng, rượu α-metylbenzyl dehydrat hóa tạo Styren 250 0C, áp suất thấp với xúc tác Al2O3 H3C OH H2C CH CH Al2O3 H2O II.1.2 Công nghệ sản xuất Quá trình lần thương mại hóa vào năm 1980 liên doanh Halcon Alantic Rich field mang tên ARCO Bên cạnh đó, Shell tự phát triển công nghệ cho riêng dựa theo phương pháp Ưu điểm phương pháp thu sản phẩm styren thu sản phẩm phụ propylene oxit có giá trị cao thị trường Tuy nhiên, với trình Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền sản xuất phức tạp qua nhiều công đoạn thiết bị phản ứng khác dẫn đến chi phí đầu tư vô lớn khiến phương pháp ứng dụng công nghiệp II.2 Phương pháp Alkyl hóa II.2.1 Bản chất hóa học Quá trình bao gồm công đoạn sau : - Alkyl hóa toluene với methanol 4500C : CH3 H3C H2C CH H2 OH H2O Do có mặt nhiệt độ cao nên H dễ dàng cộng hợp vào liên kết đôi Styren phản ứng: H2C CH H2C H2 - CH3 t0 Quá trình tách hỗn hợp Styren/ Etylbenzen qua chưng tách phân đoạn, phần Styren thu đưa bể chứa Etylbenzen đưa Dehydro hóa tương tự trình trình bày Qua thấy, phương pháp phức tạp, cần vốn đầu tư ban đầu lớn vận hành phức tạp Chính thế, thời điểm này, phương pháp chưa ứng dụng thực tế sản xuất thương mại II.3 Phương pháp Dehydro hóa trực tiếp EB Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Phương pháp Dehydro Etylbenzen phương pháp đơn giản sản xuất styren số lượng lớn có độ tinh khiết cao, chiếm tới 90% phương pháp giới II.3.1 Bản chất hóa học Tùy thuộc vào môi trường tiến hành trình Dehydro hóa nước hay CO2 mà phương pháp có thay đổi đôi chút phản ứng giúp bảo vệ xúc tác giúp chuyển dịch chiều phản ứng Phản ứng dehydro hóa EB phản ứng thu nhiệt mạnh, tăng thể tích theo phương trình sau: C6H5-CH2-CH3 > C6H5-CH=CH2 +H2 H0298 = 125kJ/mol Quá trình thích hợp nhiệt độ cao, áp suất thấp, gần giống điều kiện phản ứng dehydro hóa buten sản phẩm steam cracking thành butadien [2] Nếu không sử dụng xúc tác, trình tiến hành nhiệt độ 700-800 oC, độ chuyển hóa sau vòng phản ứng 20-30%, hiệu suất thấp 50-60% Quá trình thường kèm theo phản ứng phụ dealkyl hóa thành benzen toluen, phản ứng cracking với tạo thành cốc khí, phản ứng ankyl hóa styren thành metylstyren chuyển hóa sản phẩm phụ [2] Cũng tương tự phản ứng steam cracking, trình dehydro hóa thích hợp tiến hành với có mặt nước làm lạnh nhanh khí sản phẩm, trình tăng tốc cách sử dụng xúc tác Hơi nước có vai trò cung cấp nhiệt cho phản ứng (đặc biệt trình tiến hành chế độ đoạn nhiệt), giảm nhiệt lượng cung cấp cho đơn vị thể thể tích, giảm áp suất riêng phần hydrocacbon, làm phản ứng chuyển dịch phía tạo thành styren, làm giảm lượng cốc tạo thành trì hoạt tính xúc tác Xúc tác có vai trò làm tăng độ chuyển hóa chọn lọc phản ứng, giảm nhiệt độ phản ứng Tuy nhiệt độ phản ứng cao, khoảng 550-650, áp suất 0,1-0,3 MPa (trong sơ đồ cũ) thấp 0,1 MPa (trong sơ đồ mới) Các xúc tác Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 10 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư - GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền F : Diện tích toàn nhà máy A : Diện tích đất nhà công trình B : Kho bãi lộ thiên C : Diện tích chiếm đất đường, hè rãnh thoát nước KXD = 100 = 29% KSD = 100 = 65% Qua hệ số KXD = 27% thuộc 25-30% KSD = 65% thuộc 65 – 75 %, ta thấy diện tích tổng mặt nhà máy 25224 m2 phù hợp với yêu cầu xây dựng nhà máy PHẦN V TÍNH TOÁN KINH TẾ V.1 Mục đích nhiệm vụ tính toán kinh tế Như biết tính toán thiết kế phân xưởng sản xuất bên cạnh việc tính toán thiết kế công nghệ, xây dựng vấn đề tính kinh tế vấn đề hàng đầu, mang tính định khả thi hay không khả thi dự án chuẩn bị tiến hành Tính toán kinh tế phần quan trọng đồ án thiết ké Một phương án thiết kế tốt đảm bảo trình độ kỹ thuật sản xuất, chất lượng sản phẩm đồng thời đem lại hiệu kính tế cho nhà sản xuất Do tính toán kinh tế cho ta thấy giá trị dự án Nó tác động đến điều chỉnh, bố trí phù hợp cho cấu dự án tổ chức, kế hoạch sản xuất, tổ chức quản lý, vốn đầu tư, giá thành nguyên vật liệu sản phẩm Từ xác định dự án, đầu tư có khả khả thi hay không Và khả thi đầu tư trì hoạt động Đây vấn đề trung tâm mà người quản lý nhà kỹ thuật cần nắm vững để điều hành dự án cách tốt V.2 Tính toán kinh tế Trong phần thiết kế công nghệ Số ngày làm việc phân xưởng : 340 ngày - Năng suất phân xưởng 50 000 tấn/năm hay 6128 kg/h Theo tính toán phần cân vật chất ta có chất cần cho trình sản xuất gồm : Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 79 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Bảng 13 : Lượng chất cần cho trình sản xuất Đơn vị Nguyên liệu Etylbenzen Nước công nghiệp Xúc tác kg/h 15060 12780 0,113 tấn/năm 122889,6 104284,8 0,919 V.2.1 Nhu cầu điện tiêu thụ Trong trình làm việc phân xưởng ta dùng điện để thắp sáng, dùng cho bơm nguyên liệu, đun sôi nước ( dùng cho thiết bị đun sôi đáy tháp) nhiều hình thức điện sinh hoạt khác Điện dùng cho máy công nghiệp tính công thức sau: W=K1.K ∑ N tb n i t i Trong : W : Điện dùng năm Ntb : Công suất động trung bình thứ i ni : Số loại động thứ i ti : Thời gian sử dụng năm K1 : Hệ số phụ tải, thường lấy 0,75 K2 : Hệ số tổn thất, thường lấy 1,05 Trong toàn nhà máy sử dụng khoảng 24 động cơ, có 12 động làm việc, 12 đông dự phòng với công suất trung bình 14 W, ta có nhu cầu điện W=K1 K ∑ N tb n i t i = 0,75.1,05.12.14.340.24 = 1079568 kW Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 80 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Điện dùng để thắp sáng cho phân xưởng hai ca chiều tính theo công thức sau : Ws = ∑ n i p.t i Trong : Ws : Điện dùng thắp sáng năm ni : Số bóng đèn loại i ti : Thời gian sử dụng năm p : Công suất đèn loại i Phân xưởng sản xuất làm việc 340 ngày với 24h/ ngày Hội trường họp ngày lần, lần h Các công trình nhà bảo vệ, để xe, nhà ăn, trạm điện bật vào buổi chiều tối, 12 h/ngày Bảng 14 : Nhu cầu điện thắp sáng STT 10 11 12 Tên hạng mục tiêu Loại thụ điện bóng (W) Cụm phản ứng 220 Cụm tinh chế 220 Hội trường 220 Khu bể nguyên liệu 220 Khu bể sản phẩm 220 Khu điểu hành 220 Lò gia nhiệt 220 Nhà ăn 220 Nhà bảo vệ 220 Nhà để xe 100 Phòng thí nghiệm 220 Trạm cứu hỏa 220 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 81 Số lượng Thời gian Nhu cầu (Cái) sử dụng năm (kW) 40 8160 71808 40 8160 71808 15 340 1122 10 4080 8976 12 4080 10771,2 25 8160 44880 15 8160 26928 10 4080 8976 4080 2692,8 4080 2448 18 8160 32313,6 8160 7180,8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 13 14 15 16 Trạm điện 220 4080 3590,4 Trạm xử lý nước thải 220 8160 10771,2 Trạm xử lý khí thải 220 8160 10771,2 Trạm y tế 220 10 8160 17952 Tổng cộng 323800,2 Gía điện sản xuất công nghiệp tính theo bình thường 1388 đ/kWh.[21] Như lượng điện tiêu thụ năm phân xưởng : 1079568 + 323800,2 = 1403368,2 (kW) Lượng điện tiêu thụ cho sản phẩm : 1403368,2 /50 000= 28 (kW) Tính chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng Gía nguyên liệu Etylbenzen 1000 USD/ = 1000 21380 = 21,38 triệu VNĐ[22] Gía nước sản xuất công nghiệp 12 400đ/ m3 [23] Bảng 15 : Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng STT Nguyên lượng liệu, Đơn vị Etylbenzen Tấn H2O Tấn Xúc tác Tấn Điện kW Tổng cộng V.2.2 Tinh vốn đầu tư xây dựng Lượng dùng Đơn giá năm ( VNĐ) 108972,8 21,38 100939,2 12400 0,919 20.106 1403368,2 1388 Thành tiền (VNĐ) 2,32 1,29 18,38.106 1,95 2,1935.1012 Đơn giá xây dựng khung bêtông cốt thép toàn khối, tường bao che 500 000 đ/m2 Tổng diện tích xây dựng 6306 m2 Vậy : 6306 500 000= 9,459.109 VNĐ V.2.3 Vốn đầu tư cho thiết bị máy móc VTB Chi phí toàn cho dây chuyền chuyển giao từ nước : 000 000 USD = 21,38.109 VNĐ Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 82 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Chi phí lắp đặt 5% VTB Chi phí vận chuyển thiết bị 5% VTB Vậy chi phí vận chuyển chi phí lắp đặt 10% VTB Tổng số vốn đầu tư cho thiết bị : 21,38.109 + 0,1 21,38.109 = 23,518.109 (VNĐ) Các vốn đầu tư khác gồm có : Chi phí vận chuyển, khảo sát thiết kế, đào tạo cán chiếm 10% tổng số vốn đầu tư cố định VĐT = VXD + VTB + Vkhác VĐT = VXD + VTB + 0,1.VĐT VĐT = = = 3,66 1010 VNĐ V.2.4 Lương công nhân nhân viên Mức lương công nhân trực tiếp 3.000.000 Đ/tháng [24] Bảng 16: Bảng lương cán công nhân viên STT Chức vụ 10 11 12 13 14 Tổng Giám đốc Phó giám đốc Quản đốc Tổ trưởng Thư ký Hành Kế toán Kỹ sư công nghệ Thợ điện Thợ bơm Marketing NV bảo vệ Thợ khí Công nhân Số lượng Lương tháng ( Lương tháng triệu VNĐ) toàn ( triệu VNĐ) 40 40 30 30 20 20 13 45 8 7 16 10 50 21 7 12 48 20 15 45 135 79 Lương ca đêm = 170% lương ngày bình thường tính theo giờ[25] Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 83 Lương năm toàn ( triệu VNĐ) 480 360 240 1080 96 84 192 600 252 84 576 240 180 1620 6084 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền = 0,1 6084.106 = 608,4.106 VNĐ Lương bồi dưỡng độc hại = 0,1 6084.106 = 608,4.106 VNĐ Tổng quỹ lương năm : (tổng lương 1năm + lương đêm+lương độc hại) = (6084 + 608,4 + 608,4 ).10 = 7300,6.106 (VNĐ) Chi phí bảo hiểm xã hội 10% lương : Tông lương năm.0,1 = 0,1 6084.106 = 608,4.106 (VNĐ) Chi phí bảo hiểm y tế 3% lương : Tổng lương năm.0,03 = 0,03 6084.106 = 182,52.106 (VNĐ) Vậy tổng số tiền trả lương bảo hiểm : (6084 +608,4+182,52) 106 = 6874,92.106 (VNĐ) V.2.5 Tính khấu hao Nhà sản xuất có thời gian khấu hao 20 năm : VXD / 20 = 9,459.109 / 20 = 472,95 106 VNĐ/năm Thiết bị máy móc thời gian khấu hao 10 năm : VTB / 10 = 7,0609.109 /10 = 706,09.106 VNĐ/năm Tổng mức khấu hao toàn phân xưởng : 472,95 106 + 706,09.106 = 1,179.109 VNĐ/năm Mức khấu hao đơn vị sản phẩm : Tổng khấu hao / đv sp =1,179.109 /50 000 = 23580 VNĐ/ sản phẩm V.2.6 Tính giá sản phẩm Bảng 17 : Bảng giá thành đầu tư Khoản mục Nguyên liệu Etylbenzen H2O Xúc tác Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Đơn vị Tấn Tấn Tấn Chi phí cho đơn vị sản phẩm (VNĐ) 21,38 12400 Chi phí toàn Số lượng dùng Thành (VNĐ) 20.106 0,919 Trang 84 108972,8 100939,2 2,32 1,29 18,38.106 tiền Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện kW Tổng chi phí nguyên liệu, nhiên liệu, điện Chi phí tiền lương bảo hiểm Vốn đầu tư khác Vốn đầu tư cho thiết bị Vốn đầu tư cho xây dựng Khấu hao Tổng GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 1388 1403368,2 1,95 2,3235.1012 6874,92.106 3,66.1010 23,518.109 9,459.109 1,179.109 2,782.1012 Tổng giá thành đầu tư để sản xuất 50 000 sản phẩm : 2,782.1012 (VNĐ) Do lượng sản phẩm phụ Toluen lớn nên tính giá bán thành phẩm Styren mà không tính tới Toluen giá Styren lớn, không đảm bảo tính cạnh tranh Do định giá Styren, cần tính tới lượng tiền thu bán Toluen để vừa đảm bảo lợi nhuận vừa đảm bảo tính cạnh tranh Styren Quyết đinh giá bán sản phẩm : 37.106 (VNĐ/tấn sản phẩm) Do đó, tổng số doanh thu bán 50 000 sản phẩm : 37.106 50 000 = 1,85.1012 (VNĐ) V.2.7 Thu hồi sản phẩm phụ Giá Toluen 1200.21380 = 25,65.106 VNĐ[24] Bảng 18 : Doanh thu sản phẩm phụ STT Tổng Sản phẩm Đơn vị phụ Toluen Tấn Số lượng Giá bán 54574,08 25,65.106 Thành tiến (VNĐ) 1,39.1012 Tổng giá thành sản phẩm bán năm : Doanh thu sp chinh + sp phụ = 1,39.1012 + 1,85 1012 = 3,24.1012 (VNĐ) Lợi nhuận trước thuế năm : Tổng giá bán - tổng giá sx = 3,24.1012 – 2,782.1012 = 458.109 (VNĐ) Lợi nhuận sau thuế năm ( thuế doanh nghiệp 20-22%) : Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 85 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền L = lợi nhuận trc – loi nhuận trc Thuế 22% = 458.109 0,78 =358,24 109 (VNĐ) Doanh lợi đầu tư : = = 0,142 Thời gian thu hồi vốn đầu tư : THV = = = 7,7 năm Vậy thời gian thu hồi vốn 7,7 năm Như với lợi nhuận năm đạt 358,24 tỷ VNĐ, thời gian thu hồi vốn gần năm kết khả quan đem lại hiệu cao, cho phép ứng dụng vào thực tế sản xuất KẾT LUẬN Sau hoàn thành đồ án với đề tài “Mô – thiết kế sơ phân xưởng sản xuất Styren từ Etylbenzen” Đồ án giải vấn đề sau: Đã có nhìn tổng quan nguyên liệu , sản phẩm tính thiết thực đề tài Nhận thấy công nghệ Dehydro hóa đoạn nhiệt phù hợp với điều kiện đất nước Hoàn thành mô sơ công nghệ phần mềm Hysys, tính toán cân vật chất cân lượng nghiên cứu đưa yếu tố then chốt ảnh hưởng đến trình sản xuất Qua nhận thấy thông số công nghệ hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu , báo cáo thực tế Tính toán sơ , thiết kế sizing cho thiết bị phản ứng phân xưởng , qua xây dựng nên vẽ lắp hoàn chỉnh Nghiên cứu địa lý lên thiết kế xây dựng công nghiệp cho phân xưởng đặt Long Sơn – Vũng Tàu , vị trí địa lí phát triển ngành hóa dầu tương lai Đã bước đầu tính toán kinh tế , nhận thấy đề tài có tính thiết thực cao phù hợp với phát triển ngành dầu khí nước giai đoạn Hà Nội , Tháng năm 2015 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 86 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Nguyễn Duy Phương CHÚ THÍCH TRÍCH DẪN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, Trang 24185, John Willey and Sons, Inc 2005 2,http://www.icis.com/resources/news/2011/12/05/9513409/petrochemicals-challengesin-the-styrene-market/ 3, Styrene : 2014 World market outlook and forecast up to 2018, Merchant Research and Consulting Ltd, 1/2014 4,http://www.chemorbis.com/global/plastics-news/Spot-styrene-prices-surge-over-200-in-Europe/2014/10/14/608693?pub=common&isflashhaber=true 5, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, Trang 24188, John Willey and Sons, Inc 2005 6,7, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, Trang 24190, John Willey and Sons, Inc 2005 8, Richard E Hughes, Belmont, Mass, Method of producing Styrene, US 847 968, 1973 9, Kevin J Schwint, Long Valley, Richard J Wilcox, West Caldwell, Styren monomer process base on oxidative dehydrogenation of ethylbenzene using CO as soft oxidant, US 964 765 B2, 2011 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 87 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền 10, http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/EstirenoUOP.pdf 11, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, Trang 8862, John Willey and Sons, Inc 2005 12, http://www.marketresearchreports.biz/analysis-details/ethylbenzene-global-marketto-2020-growth-in-south-and-central-america-to-outpace-china-while-asia-pacificcontinues-to-be-the-major-volume-contributor 13, Hoàng Trọng Yêm, Hóa học hữu cơ, Tập 3, Trang 72, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật năm 2000 14, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, Trang 8863, John Willey and Sons, Inc 2005 15,http://www.micromarketmonitor.com/market/asia-pacific-ethylbenzene -6992883041.html 16, http://www.prweb.com/releases/ethylbenzene/market/prweb12027100.htm 17, https://www.linkedin.com/pulse/20140828104708-68229468-global-ethylbenzenemarket-research-reort-2020-by-researchmoz 18, Seyed Mahdi Mousavi, Parvaneh Nakhostin Panahi, Aligholi Niaei, Ali Farzi, Dariush Salari, Modeling and Simulation of Styrene Monomer Reactor: Mathematical and Artificial Neural Netwwork Model, International Journal of Scientific & Engineering Research số 3, 3/2012 19, Harold A.Huckins, New Canaan, Harold Gilman, Jackson Heights, Theodore W.Stein, Process for Producing Styrene, US 330 878, 11/7/1967 20, GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Trần Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toản, TS Trần Xoa, Sổ tay trình thiết bị công nghiệp hóa chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 6/2006 21, http://www.npc.com.vn/bieugiabandien.aspx 22, http://www.chemorbis.com/global/plastics-news/Spot-styrene-prices-surge-over 200-in-Europe/2014/10/14/608693?pub=common&isflashhaber=true Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 88 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 23, GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền http://kcnbacninh.com/vi/xem-tin-tuc/1837/tu-ngay-1-12-2014-ap-dung-gia-ban- nuoc-sach-tai-khu-cong-nghiep-do-thi-dai-dong-hoan-son.html 24, http://thuvienphapluat.vn/tintuc/vn/thoi-su-phap-luat/chinh-sach-moi/8555/tang- muc-luong-toi-thieu-vung-tu-1-1-2015 25, http://laodong.com.vn/lao-dong-doi-song/cach-tinh-luong-lam-viec-vao-ban-dem130473.bld 26, http://www.platts.com/news-feature/2013/petrochemicals/pgpi/toluene TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, John Willey and Sons, Inc 2005 PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS TS Nguyển Hồng Liên, Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu, Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội, 2006 3, GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Trần Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toản, TS Trần Xoa, Sổ tay trình thiết bị công nghiệp hóa chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 6/2006 4, Harold A.Huckins, New Canaan, Harold Gilman, Jackson Heights, Theodore W.Stein, Process for Producing Styrene, US 330 878, 11/7/1967 5, Hoàng Trọng Yêm, Hóa học hữu cơ, Tập 3, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật năm 2000 6, Kevin J Schwint, Long Valley, Richard J Wilcox, West Caldwell, Styren monomer process base on oxidative dehydrogenation of ethylbenzene using CO as soft oxidant, US 964 765 B2, 2011 7, Richard E Hughes, Belmont, Mass, Method of producing Styrene, US 847 968, 1973 8, Seyed Mahdi Mousavi, Parvaneh Nakhostin Panahi, Aligholi Niaei, Ali Farzi, Dariush Salari, Modeling and Simulation of Styrene Monomer Reactor: Mathematical Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 89 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền and Artificial Neural Netwwork Model, International Journal of Scientific & Engineering Research số 3, 3/2012 9, Styrene : 2014 World market outlook and forecast up to 2018, Merchant Research and Consulting Ltd, 1/2014 10, Ullmann’s Enc Of Industrial Chemistry, John Willey and Sons, Inc 2008 DANH MỤC BẢNG Bảng : Một số tính chất vật lý Styren…………………………………………….7 Bảng : Áp suất Styren……………………………………………………… Bảng : Độ hòa tan, styren/nước …………… …………………………………… Bảng : Ba loại xúc tác sử dụng cho thiết bị đoạn nhiệt ………………………… 21 Bảng 5: Ba loại thiết bị phản ứng đoạn nhiệt…………………………………………21 Bảng : Một số tính chất vật lý Etylbenzen ………………………………… …33 Bảng : Các số liệu Kinetic phản ứng trình………………………… 40 Bảng : Thông số nắp thiết bị ……………………………………………………… 71 Bảng : Thông số bích nối ………………………………………………………… 71 Bảng 10 : Thông số đáy thiết bị……………………………………………………….72 Bảng 11 : Thông số tai treo ……… ………………………………………………….74 Bảng 12 : Các hạng mục nhà máy ………………… ………………………… 84 Bảng 13: Lượng chất cần cho trình sản xuất ………… …………………………86 Bảng 14 : Nhu cầu điện thắp sáng …………………………………………………88 Bảng 15 : Chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu, lượng … …………………… 89 Bảng 16 : Bảng lương cán công nhân viên……………………………………… 90 Bảng 17 : Bảng giá thành đầu tư…………………………………………………… 92 Bảng 18 : Doanh thu sản phẩm phụ………….……………………………………… 93 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 90 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC HÌNH Hình : Ứng dụng Styren toàn cầu năm 2013 …………………………………….9 Hình : Sơ đồ công nghệ Dehydro hóa đẳng nhiệt BASF ………………………19 Hình : Sơ đồ nguyên lý công nghệ Dehydro hóa đoạn nhiệt …………………… 23 Hình : Công nghệ Total/Badger ……………… ………………………………….25 Hình : Công nghệ LUMMUS/UOP Classic SM……… ………………………….26 Hình : Công nghệ Lummus/UOP Smart SM ……………………………….…… 28 Hình : Công nghệ dehydro hóa đoạn nhiệt tổng quát…… ……………… … …31 Hình : Chọn hệ nhiệt động cho trình …………… ……………………………43 Hình : Chọn từ thư viện Hysys cấu tử cho trình ………………………… 43 Hình 10 : Xây dựng phương trình phản ứng cho trình ………………………… 44 Hình 11 : Xây dựng phương trình phản ứng cho trình ………………………… 44 Hình 12 : Xây dựng phương trình phản ứng cho trình……………………………45 Hình 13 : Xây dựng phương trình phản ứng cho trình……………………………46 Hình 14 : Khởi tạo dòng vật chất…………………………………………………… 47 Hình 15 : dòng nước nhiệt ……………………………………………………48 Hình 16 : Kết nối dòng vật chất cho thiết bị phản ứng…………………………… 49 Hình 17 : Thông số dòng vào thiết bị phản ứng thứ ……… ……………… 50 Hình 18 : Thông số dòng vào thiết bị phản ứng thứ hai ………………………… 50 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 91 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Hình 19 : Thông số dòng vào thiết bị tách pha V-102……………… ………….51 Hình 20 : Thông số dòng vào component splitter ……………………….……….52 Hình 21 : Xây dựng Shortcut Distillation T-101………………… ………………….53 Hình 21 : Xây dựng Shortcut Distillation T-101……………… …………………….53 Hình 23 : Xây dựng tháp chưng T-101 ………………… ………………………… 54 Hình 24 : Thông số hội tụ tháp chưng T-101……………………… ……………… 54 Hình 25: Xây dựng Shortcut Distillation T-102…… ……………………………… 55 Hình 26 : Dữ liệu Shortcut Distillation T-102…………… …………………………55 Hình 27 : Dữ liệu ban đầu Shortcut Distillation T-102………………………………56 Hình 28 : Xây dựng tháp chưng T-102………………….…………………………….56 Hình 29 : Thông số hội tụ tháp chưng T-102……….…………………………………57 Hình 30: Xây dựng Shortcut Distillation T-105………………………………………57 Hình 31 : Dữ liệu Shortcut Distillation T-105… ……………………………………58 Hình 32 : Dữ liệu Shortcut Distillation T-105……………………………………… 58 Hình 33 : Xây dựng tháp chưng T-105 ………………………………………………59 Hình 34 : Thông số hội tụ tháp chưng T-105…….……………………………………59 Hình 35 : Xây dựng Shortcut Distillation T-104………………………………… …60 Hình 36 : Dữ liệu Shortcut Distillation T-104……………………………………… 60 Hình 37 : Dữ liệu Shortcut Distillation T-104………………………… ……………61 Hình 38 : Xây dựng tháp chưng T-104………………………………………… ……61 Hình 39 : Thông số hội tụ tháp chưng T-104………………………………………….62 Hình 40 : Ảnh hưởng áp suất đến độ chuyển hóa phản ứng chính……………….62 Hình 41 : ảnh hưởng nhiệt độ đến độ chuyển hóa ……………………………… 63 Hình 42 : Sơ đồ mô Hysys………………………… …………………………64 Hình 43 : Cân vật chất cho toàn trình ……………………………….… 64 Hình 44 : Cân nhiệt lượng cho toàn trình ……………………………….65 Hình 45 : Mô hình kích thước lò phản ứng……………………………………………66 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 92 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Sinh viên : Nguyễn Duy Phương GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Trang 93 ... [1] Tính chất Phân tử khối Điểm sôi Điểm chảy Nhiệt độ tới hạn Áp suất tới hạn Giới hạn cháy nổ không khí Điểm chớp cháy cốc kín Thông số 10 4 ,15 3 đvC 14 5 ,15 0C -3 0,6 0C 362 ,1 0C 3,83 mPa 1, 1... nhiệt độ phản ứng cao, khoảng 55 0-6 50, áp suất 0, 1- 0 ,3 MPa (trong sơ đồ cũ) thấp 0 ,1 MPa (trong sơ đồ mới) Các xúc tác Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 10 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư GVHD: PGS.TS... Bình Chuyển hóa 5 5-6 0% 40% 5 0-5 5% Chọn lọc 8 9-9 0% 95% mol 90% mol Chịu mài mòn Trung bình Trung bình 1, 5-2 năm Hơi/EB >2 2-2 ,2 >2 Sinh viên : Nguyễn Duy Phương Trang 16 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư