Download miễn phí Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất VC
MỤC LỤC
MỤC LỤC . . 1
LỜI MỞ ĐẦU . 6
PHẦN I : TỔNG QUAN . 8
Chuơng I : Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm . 8
A. Tính chất của nguyên liệu 8
I. Tính chất của Axetylen . 8
1. Tính chất vật lý . 8
2. Tính chất hoá học . 9
2.1 Phản ứng thế . 10
2.2 Phản ứng kết hợp . 10
2.3 Phản ứng trùng hợp . 11
3. Tính chất nổ . 13
4. Sản xuất Axetylen . 14
4.1 Sản xuất Axetylen từ cacbua canxi . 14
4.2 Sản xuất Axetylen từ khí thiên nhiên và khí đồng hành . 16
4.3 So sánh hai phương pháp sản xuất Axetylen . 18
II. Tính chất của Axit Clohydric HCl . 19
1. Tính chất vật lý . 19
2. Tính chất hoá học . 19
B. Tính chất của sản phẩm Vinylclorua . 20
1. Tính chất vật lý . 20
2. Tính chất hoá học . 21
Chương II : Các phương pháp sản xuất Vinylclorua . . 23
I. Sản xuất Vinylclorua từ Axetylen . 23
1. Sản xuất VC từ Axetylen theo phương pháp pha lỏng 25
2. Sản xuất VC từ Axetylen theo phương pháp pha khí . 27
3. Dây chuyền công nghệ sản xuất VC từ Axetylen . 32
II. Sản xuất VC bằng các phơng pháp khác . 34
1. Sản xuất VC bằng các phương pháp Cr-acking EDC . 34
1.1 Quá trình trong pha lỏng . 34
1.2 Quá trình trong pha khí 35
1.3 Dây chuyền sản xuất VC bằng phương pháp
Cr-acking EDC 36
2. Phương pháp Clo hoá Etan . 39
3. Sản xuất VC bằng các quá trình liên hợp 39
3.1 Liên hợp Clo hoá Etylen, tách HCl và
Hidroclo hoá C2H2 . 39
3.2 Liên hợp Clo hoá, Oxy clo hoá Etylen và
Cr-acking EDC . 40
PHẦN II : TÍNH TOÁN . . 49
I. Cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng . 52
1. Xác định lượng nguyên liệu C2H2 . 52
2. Xác định lượng nguyên liệu HCl 53
II. Tính cân bằng vật chất tại hệ thống chưng 55
III. Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị phản ứng . 57
1. Tính nhiệt dung riêng của các cấu tử . 58
2. Tính nhiệt lượng mang vào của thiết bị phản ứng . 60
2.1 Tính nhiệt lượng nguyên liệu mang vào thiết bị
phản ứng Q1 . 60
2.2 Tính nhiệt lượng do nước mang vào thiết bị phản ứng Q2. 61
2.3 Tính nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra Q3 61
3. Tính nhiệt lượng mang ra của thiết bị phản ứng 62
3.1 Tính nhiệt lượng sản phẩm mang ra khỏi thiết bị phản
ứng Q4 . 62
3.2 Tính nhiệt lượng do nước mang ra khỏi thiết bị
phản ứng Q5 . 63
3.3 Nhiệt lượng do phản ứng toả ra môi trường
xung quanh Q6 . 63
IV. Tính toán thiết bị phản ứng 65
1. Xác định bề mặt truyền nhiệt của thiết bị phản ứng . 65
2. Tính đường kính thiết bị phản ứng . 66
2.1 Tính thể tích của thiết bị phản ứng . 66
2.2 Tính số ống trong thiết bị phản ứng . 69
2.3 Tính đường kính thiết bị phản ứng 69
3. Tính chiều cao thiết bị phản ứng . 70
4. Tính bề dày thiết bị phản ứng . 70
5. Tính đáy và nắp thiết bị . 73
6. Tính đường kính các ống dẫn . .75
6.1 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm vào và ra . 76
6.2 Tính đường kính ống dẫn nước làm mát . 76
7. Chọn mặt bích . 77
8. Tính chân đỡ và tai treo tháp . 78
PHẦN III : THIẾT KẾ XÂY DỰNG . 82
A. Chọn địa điểm xây dựng . 82
I. Yêu cầu chung . 83
II. Yêu cầu về khu đất xây dựng . 83
B. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy . 84
I. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà máy . 84
II. Nguyên tắc phân vùng . 85
III. Nguyên tắc hợp khối 87
C. Thiết kế nhà sản xuất 88
1. Giới thiệu các yêu cấu thiết kế . 88
2. Các yêu cầu thiết kế mặt bằng 88
3. Giới thiệu mặt cắt . 89
4. Giải pháp kết cấu chịu lực nhà sản xuất . 89
5. Phương pháp bao che nhà sản xuất . 89
6. Giao thông trong nhà máy và các đường ống . 90
7. Giải pháp thiết kế 91
D. Một số yêu cầu khi xây dựng nhà máy 91
PHẦN IV : AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG . 95
1. Mục đích . 95
2. Công tác đảm bảo an toàn lao động . 95
3. Các biện pháp kỹ thuật . 95
PHẦN V : TỰ ĐỘNG HOÁ 98
1. Mục đích và ý nghĩa . 98
2. Các dạng tự động hoá . 99
2.1 Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ . 99
2.2 Dạng tự động điều khiển . .100
3. Dạng tự động điều chỉnh . 100
4. Cấu tạo của một số thiết bị tự động . 102
4.1 Bộ cảm biến áp suất . .102
4.2 Bộ cảm ứng nhiệt độ . 102
4.3 Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng .103
4.4 Bộ cảm biến lưu lượng . .103
PHẦN VI : TÍNH TOÁN KINH TẾ . .105
I. Mục đích và nhiệm vụ của tính toán kinh tế 105
II. Nội dung tính toán kinh tế 105
1. Xác định chế độ công tác của phân xưởng .105
2. Nhu cầu về nguyên vật liệu 105
2.1 Nhu cầu về nguyên liệu 105
2.2 Nhu cầu về điện năng . 106
2.3 Tính chi phí nguyên vật liệu, nhiên liệu và năng lượng . 108
2.4 Tính vốn đầu tư cố định . 108
2.5 Quỹ lương công nhân làm việc trong phân xưởng 109
2.6 Tính khấu hao .110
2.7 Các khoản chi phí khác 111
2.8 Xác định kết quả .112
KẾT LUẬN . 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO .115
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_thiet_ke_phan_xuong_san_xuat_vc_7H7UC1Ttga.png /tai-lieu/do-an-thiet-ke-phan-xuong-san-xuat-vc-87671/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
nhiên các phương pháp tận dụng clo này đều có mặt hạn chế như độ tinh khiết của axit clohydric thu được chưa cao và sự chuyển hóa của nó trong qúa trình sản xuất chung nằm trên mức yêu cầu. Vì vậy, vấn đề sử dụng hoàn toàn hơn clo như chuyển nó thành HCl hay khắc phục sự tạo thành HCl phụ đã trở nên quan trọng hơn tất cả đối với tính chất kinh tế của qúa trình sản xuất chất hữu cơ chứa clo. Vấn đề này sẽ được giải quyết nhờ qúa trình clo oxy hóa (hay gọi là oxyclo hóa):
Phản ứng Dicon là phản ứng cơ sở của qúa trình này:
2HCl + 0,5 O2
H2O + Cl2
- ∆Ho298 = 43,5 KJ/mol
Do tính tỏa nhiệt của phản ứng nên cân bằng của nó dịch chuyển sang phải khi ở nhiệt độ thấp, nhưng tất cả các chất xúc tác đã biết trên cơ sở CuCl2 đều chỉ cho phép làm việc ở 200 – 400oC. Trong các điều kiện này sẽ xảy ra các phản ứng clo hóa còn khi kết hợp cả hai qúa trình trong cùng một thiết bị (gọi là qúa trình) clo oxy hóa với sự tham gia của HCl và O2 sẽ là qúa trình không thuận nghịch.
RH + HCl + 0,5 O2 RCl + H2O
Ngoài phản ứng cơ sở còn xảy ra phản ứng là oxy hóa hydrocacbon bằng oxy, thuỷ ngân các dẫn xuất clo bằng hơi nước và dehydro clo hóa. Do nguyên nhân này, qúa trình có thể chỉ sử dụng đối với các tác chất ổn định hay đối với metan, etylen, benzen và ở mức độ nhỏ đối với etan. Đầu tiên, nó đã được sử dụng để điều chế phenol qua qúa trình clo oxy hóa benzen, nhưng qúa trình này của Rasig đã bị mất giá trị của nó. Chỉ trong thời gian gần đây, phương pháp mới được ứng dụng để tổng hợp các dẫn xuất clo mạch thẳng, thấp phân tử.
Khi clo oxy hóa etylen ở 210 – 280oC sẽ xảy ra sự cộng hợp clo theo liên kết đôi chứ không xảy ra phản ứng thế. Đối với trường hợp này người ta đã xác định rằng sự clo hóa thực hiện không phải bởi clo mà trực tiếp bởi CuCl2, CuCl2 được tái sinh dưới tác dụng của HCl và O2.
CH2 = CH2 + 2HCl + 0,5O2 ClCH2 – CH2Cl + H2O
CH2 = CH2 + 2CuCl2 ClCH2 – CH2Cl + Cu2Cl2
Cu2Cl2 + 2HCl + 0,5O2 2CuCl2 + H2O
Như vậy, oxy sẽ oxy hóa Cu2Cl2 thành oxy clorua Cu (II) và nhờ HCl chuyển thành CuCl2.
Các chất xúc tác của qúa trình oxy clo hóa được chế tạo bởi chất mang (đá bọt, silicat Axetylen,...), bởi muối đã sấy khô. Cấu tử cơ sở của chúng là clorua Cu (II). Để giảm độ nóng chảy của nó, người ta bổ sung KCl vào, KCl sẽ tạo phức với CuCl2. Người ta cũng đưa ra các loại xúc tác khác là hợp chất của các nguyên tố đất hiếm.
Đặc điểm nổi bật quan trọng của qúa trình là tính tỏa nhiệt của nó rất cao nên trong thiết bị phản ứng cần bố trí bộ phận trao đổi nhiệt. Thông thường người ta sử dụng các thiết bị phản ứng với xúc tác giả lỏng, tác chất lạnh được đưa vào trong nó còn nhiệt lượng toả ra sẽ giảm nhờ bộ phận trao đổi nhiệt bên trong làm bay hơi nước ngưng tụ để tái sinh hơi có áp suất tương ứng. Người ta có thể sử dụng các thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định, chúng được chế tạo dưới dạng thiết bị vỏ ống như đã trình bày để hydroclo hóa axetylen.
Không khí thường được sử dụng làm chất oxy hóa, trong đó để giảm thể tích thiết bị, vận chuyển chất dễ cũng như tách loại các sản phẩm được tốt hơn người ta vận hành thiết bị ở áp suất 0,3 – 1 Mpa cũng vì mục đích này thỉnh thoảng người ta sử dụng oxy kỹ thuật làm chất oxy hóa, nó cho phép tiến hành hoàn lưu các chất chưa chuyển hóa. Oxy thường dùng với lượng dư nhỏ (gần bằng 5%) so với lượng lý thuyết cần để oxy hóa HCl. Tỷ lệ mol của HCl và tác chất hữu cơ phụ thuộc vào số lượng các nguyên tử clo đưa vào trong phân tử. Độ chuyển hóa của HCl và oxy đạt 80 – 90% trong đó 2 – 5% hydrocachon ban đầu bị cháy thành CO2.
* Công nghệ sản xuất Vinyclorua từ Etylen :
Phương pháp cân bằng theo clo để sản xuất clorua vinyl từ etylen là phương pháp quan trọng trong các qúa trình clo oxy hóa.
Nó là sự kết hợp của 3 qúa trình:
Cộng hợp trực tiếp clo và etylen tạo thành 1,2 – dicloetan; dehydroclo hóa nhiệt 1,2 – dicloetan thành cloruavinyl và qúa trình clo oxy hóa etylen thành 1,2 – dicloetan với sự tham gia của HCl tạo ra khi dehydro clo hóa.
+ Qúa trình dựa trên các phản ứng sau:
C2H4 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl ∆H = -220 kJ/mol (1)
2CH2Cl – CH2Cl 2CH2 = CHCl + 2HCl (2)
C2H4 + 2HCl + 1/2 O2 CH2Cl – CH2Cl + H2O (3)
Phản ứng tổng cộng:
2C2H4 + Cl2 + 1/2 O2 2CH2 = CHCl + H2O
Theo kết qủa từ etylen, clo và oxy sẽ nhận được cloruavinyl trong đó clo được sử dụng hoàn toàn và không tạo thành HCl. Phương pháp này không cần sử dụng axetylen đắt tiền và hiện nay nó là phương pháp kinh tế nhất để tổng hợp cloruavinyl: giá thành monome nhận được giảm từ 25 – 30% so với phương pháp hydroclo hóa axetylen.
-Dây chuyền công nghệ sản xuât VC từ etylen :
. Phản ứng cộng hợp clo trực tiếp etylen thành 1,2 – dicloetan thực hiện trong tháp clo hóa 1, ở đây clo và etylen được cho vào qua các cơ cấu sục khí tương ứng. Mực chất lỏng trong tháp luôn thay đổi, xúc tác (FeCl3) hoà tan trong chất lỏng này. Nhiệt phản ứng dùng làm bay hơi 1,2 – dicloetan, hơi của nó thoát lên phía trên và ngưng tụ trong thiết bị làm lạnh ngưng tụ 2. Phần ngưng chảy xuống bồn chứa 3, từ đây một phần của nó cho hoàn lưu trở về tháp (để giữ chế độ nhiệt bình thường cho phản ứng và mực chất lỏng không thay đổi), còn phần còn lại thì đem đi chưng phân đoạn. Trong bồn chứa 3 từ phần ngưng sẽ tách được các khí còn lại, các khí này có thể được làm lạnh bổ sung bằng dung dịch muối trong thiết bị làm lạnh 2 để hạn chế sự mất mát 1,2 – dicloetan, khí thoát ra từ thiết bị làm lạnh này được đem đi làm sạch và sau đó thải vào khí quyển.
Giai đoạn oxy clo tiến hành trong thiết bị phản ứng 5 với lớp xúc tác giả lỏng dưới áp suất 0,5 Mpa ở 260 – 280oC. Etylen, khí hoàn lưu và cloruahydro được trộn sơ bộ trong ống sau đó là trong thiết bị trộn 4, oxy kỹ thuật sẽ bổ sung vào thiết bị này. Phương pháp khuấy trộn và thành phần hỗn hợp phải được bảo đảm tránh điều kiện gây nổ cho qúa trình làm việc. Trong thiết bị phản ứng 5 nhiệt toả ra được dùng làm bay hơi nước ngưng dưới áp suất, theo kết quả sẽ thu nhận hơi công nghệ, hơi này được sử dụng trong hệ thống thiết bị này.
Các khí phản ứng bao gồm etylen chưa chuyển hóa, oxy và clo hydro cũng như hơi 1,2 – dicloetan và hợp chất khí trơ sẽ được làm lạnh trong thiết bị làm lạnh 6 bằng hỗn hợp nước và 1,2 dicloetan hoàn lưu từ thiết bị làm lạnh 7. Một phần hỗn hợp hơi, khí đã làm lạnh được tinh chế ra khỏi HCl và CO2 trong thiết bị lọc khí đốt cháy bằng kiềm 9 và sẽ được làm lạnh lần cuối trong thiết bị 10. Phần ngưng được tách ra khỏi khí trong thiết bị phân ly 11, sau đó hoàn lưu khí tuần hoàn (hỗn hợp etylen, ôxy và các chất trơ) về quá trình oxy clo hoá nhờ máy nén 13.
Một phần khí này chuyển sang thiết bị tách loại khí khác để hạn chế sự tích tụ nhiều các tạp chất trơ và sau khi thu hồi các chất hữu cơ chứa clo dễ bay hơi từ nó và làm sạch thì thải chúng ra ngoài khí quyển. Phần ngưng từ thiết bị phân ly 11 chuyển sang thiết bị phân ly 12, ở đây sẽ tách được nặng hơn là 1,2- dicloêtan ra khỏi nước. Nó được sử dụng để pha loãng chất kiềm dùng làm sạch khí trong thiết bị lọc khí 9, điều này cho phép hạn chế sự thất thoát trong quá trình hoà tan 1,2- dicloetan.
1,2- đicloêtan thu nhận khi oxy clo hoá được bão hoà bằng nước nên nó cần sử lý tiếp theo trong tháp sấy 14 với sự hỗ trợ của nồi đun 15, thiết bị làm lạnh ngưng tụ 2 và thiết bị phân ly 12. Sau khi cả hai dòng 1,2- dicloêtan này từ các giai đoạn clo hoá trực tiếp và oxy clo hoá không bị chuyển hoá khi nhiệt phân sẽ được phối trộn với nhau. Trong tháp chưng phân đoạn 16 sẽ chưng tách được 1,2- dicloetan ra khỏi các clorua bậc cao và nó sẽ được thu hồi trong thiết bị định lượng 17 với độ tinh khiết cao. Quá trình nhiệt phân 1,2- dicloetan thành cloruavinyl và HCl tiến hành trong buồng đốt ống 19 ở 1,5 ữ 2 MPa và 500 0C. Các khí phản ứng được làm lạnh trong thiết bị lạnh 20 bởi 1,2- dicloetan tuần hoàn và sau đó là trong thiết bị làm lạnh ngưng tụ 2 bởi nước. Kế tiếp hỗn hợp sẽ tham gia vào tháp chưng phân đoạn 2 với sự hỗ trợ của nồi đun, thiết bị lạnh ngưng tụ và thiết bị phân ly 11. áp suất trong tháp cho phép ngưng tụ HCl dưới dạng nhớt và tiến hành tinh chế có hiệu quả các sản phẩm ra khỏi HCl ở dạng tinh khiết. Khí HCl này được chuyển sang quá trình oxy Clo hoá. Chất lỏng ở đáy tháp 21 gồm aaaaaaaâaaaaaaaa
cloruavinyl và 1,2- dicloetan chưa chuyển hoá được đưa qua tháp 22 làm việc dưới áp suất để bảo đảm ngưng tụ cloruavinyl và chưng tách nó ra khỏi dicloetan chưa chuyển hoá, dicloetan này được hoàn lưu trở về quá trình chưng phân đoạn.
+ Ưu điểm của qúa trình: tiêu tốn ít năng lượng (do tận dụng được nhiệt của các phản ứng toả nhiệt), sử dụng được HCl tạo thành và không dùng C2H2 do vậy chi phí rẻ hơn.
+ Sơ đồ qúa trình:
Clo hóa
Oxy clo hóa
Cr-acking
Tách VC
EDC
VC
Oxy
Etylen
Clo
EDC
HCl
Cloruavinyl nhận được chứa 99,9 % chất chủ yếu và đây là một điều thuận lợi cho quá trình polime hoá tiếp theo.
-Sơ đồ công nghệ của qúa trình biểu diễn hình 5 dưới đây:
* Các quá trình kết hợp oxy clo hoá và phân huỷ các dẫn xuất clo :
Trong quá trình tổng hợp cloruavinyl vừa xem phản ứng oxy clo hoá và phân huỷ HCl được tiến...
