Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Ure-Focmandehyt theo phương pháp nhũ tương với năng suất 100 tấn/năm

Më ®Çu C«ng nghÖ vËt liÖu ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng trong khoa häc vµ trong ®êi sèng x· héi. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc vµ kü thuËt, ngµnh c«ng nghÖ vËt liÖu nãi chung vµ c«ng nghÖ vËt liÖu polyme nãi riªng ngµy cµng cã nhiÒu tiÕn bé v­ît bËc, t¹o ra nhiÒu lo¹i vËt liÖu cã tÝnh chÊt ­u viÖt ®­îc øng dông réng r·i trong khoa häc vµ trong ®êi sèng. VËt liÖu polyme ®­îc sö dông rÊt réng r·i, c¸c s¶n phÈm tõ polyme g¾n liÒn víi ®êi sèng con ng­êi, chóng ®em l¹i nhiÒu tÝnh chÊt tèt vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Nhùa Ure_Focmaldehyt vµ Phenol _focmaldehyt lµ mét trong nh÷ng lo¹i nhùa tæng hîp ®Çu tiªn ®­îc øng dông trong th­¬ng m¹i. MÆc dï ®­îc tæng hîp muén h¬n nhiÒu lo¹i nhùa kh¸c vµ chØ ®­a vµo s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ë nh÷ng n¨m ®Çu cña thÕ kû 20 nh­ng cho ®Õn nay nhùa Ure_Focmaldehyt kh«ng ngõng ph¸t triÓn c¶ vÒ sè l­îng vµ chÊt l­îng. S¶n l­îng tiªu thô nhùa hµng n¨m t¨ng lªn ®¸ng kÓ. Trªn c¬ së ®ã viÖc: ''ThiÕt kÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt nhùa Ure-focmandehyt theo ph­¬ng ph¸p nhò t­¬ng víi n¨ng suÊt 100 tÊn/n¨m'' mang tÝnh thùc tÕ vµ cÇn thiÕt. Nh»m khai th¸c tèt nguån nguyªn liÖu do nhµ m¸y läc dÇu Dung QuÊt cung cÊp, ®ång thêi gãp phÇn ph¸t triÒn ngµnh c«ng nghiÖp hãa chÊt ë n­íc ta . môc lôc PhÇn I:tæng quan vÒ nhùa URE_FOCMALDEHYT CH­¬NG 1 :Giíi thiÖu chung vÒ nhùa ure_focmaldehyt 1.1. LÞch sö ph¸t triÓn N¨m 1850 lµ n¨m mµ c¸c nhµ ho¸ häc tËp trung nghiªn cøu qu¸ tr×nh l­u ho¸ cao su. §©y cßn ®­îc gäi lµ giai ®o¹n xenlulo v× trong giai ®o¹n nµy chñ yÕu chÕ t¹o c¸c lo¹i nhùa tõ xenlulo. Tõ n¨m 1900 – 1930 : lµ giai ®o¹n t×m ra c¸c lo¹i nhùa nhiÖt r¾n ®Çu tiªn nh­ ure_focmaldehyt. Lµ nÒn t¶ng cho qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa. Tõ n¨m 1930 -1950 : lµ giai ®o¹n mµ nghµnh c«ng nghÖ ho¸ häc míi b¾t ®Çu vµ thùc sù ph¸t triÓn víi viÖc t×m ra c¸c lo¹i nhùa nhiÖt dÎo nh­ PS, PMMA, vinylic … Giai ®o¹n tõ n¨m 1950 – 1960 lµ giai ®o¹n ph¸t triÓn nh¶y vät cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt chÊt dÎo víi viÖc nghiªn cøu, t×m ra c¸c hÖ xóc t¸c cho tæng hîp chÊt dÎo ®ã lµ : hÖ xóc t¸c ziggler natta vµ hÖ xóc t¸c phillips. Víi viÖc t×m ra c¸c hÖ xóc t¸c nµy, ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh tæng hîp c¸c nhùa nh­ PE, PP, PMMA, PVC … ®­îc dÔ dµng h¬n, tÝnh chÊt cña s¶n phÈm thu ®­îc cao h¬n nhiÒu, t¹o ra c¸c s¶n phÈm theo mong muèn. N¨ng suÊt s¶n phÈm chÊt dÎo t¨ng lªn mét c¸ch ®¸ng kÓ tõ 30 – 31 triÖu tÊn/ n¨m ®Õn 400 triÖu tÊn/ n¨m. Giai ®o¹n tõ 1960 ®Õn nay lµ giai ®o¹n mµ nghµnh c«ng nghÖ ho¸ häc nãi chung vµ c«ng nghiÖp s¶n xuÊt chÊt dÎo nãi riªng tiÕp tôc qu¸ tr×nh hoµn thiÖn, hiÖn ®¹i ho¸ c¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp, c¸c ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt, c¸c d©y chuyÒn c«ng nghÖ. 1.2. Ph©n lo¹i chÊt dÎo •Theo tÝnh chÊt nhùa ®­îc ph©n ra lµm nhùa nhiÖt r¾n vµ nhùa nhiÖt dÎo + Nhùa nhiÖt r¾n lµ lo¹i nhùa ë tr¹ng th¸i ban ®Çu lµ vËt r¾n nh­ng khi gia nhiÖt nã cã thÓ nãng ch¶y trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n, ®Õn mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh nã t¹o ra s¶n phÈm cã cÊu tróc kh«ng gian ba chiÒu, kh«ng thÓ nãng ch¶y vµ hoµ tan ®­îc n÷a. Nhùa nhiÖt r¾n lµ lo¹i nhùa kh«ng cã kh¶ n¨ng t¸i sinh. + Nhùa nhiÖt dÎo lµ lo¹i nhùa mµ khi gia nhiÖt nã cã thÓ chuyÓn sang tr¹ng th¸i nãng ch¶y vµ hoµ tan, nh­ng khi h¹ nhiÖt ®é th× nã cã kh¶ n¨ng chuyÓn vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu ( tr¹ng th¸i r¾n ).Nhùa nhiÖt dÎo lµ lo¹i nhùa cã kh¶ n¨ng t¸i sinh. •Theo c«ng dông nhùa th­êng ®­îc ph©n lo¹i thµnh 3 lo¹i : + Nhùa th«ng dông Lµ lo¹i nhùa ®­îc sö dông víi mét l­îng lín. Bao gåm nh÷ng chñng lo¹i nhùa : PE, PP, PS, ABS, PVC, PMMA ….. + Nhùa kü thuËt Lµ tªn chung cña nh÷ng lo¹i nhùa mµ chÊt l­îng tréi h¬n nhiÕuo víi c¸c lo¹i nhùa th«ng dông nh­ PE vµ PS trong tÝnh chÊt c¬ lý vµ ®­îc sö dông s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt m¸y vµ c¸c chi tiÕt yªu cÇu tÝnh n¨ng cao. Nhùa kü thuËt ®­îc gia c«ng víi sîi thuû tinh, sîi cacbon … theo c«ng dông yªu cÇu. C¸c lo¹i nhùa kü thuËt tiªu biÓu lµ PA, PC, PPO biÕn tÝnh … + Nhùa chuyªn dïng Lµ c¸c lo¹i nhùa chØ ®­îc sö dông trong mét sè lÜnh vùc riªng biÖt. vÝ dô nh­ c¸c lo¹i nhùa FEP, SILICONE, PE träng l­îng ph©n tö cùc cao … 1.3 ChÊt dÎo tõ nhùa Ure – Focmaldehyt . C¸c nhùa cã chøa nit¬ N2 thu ®­îc khi ng­ng tô Ure vµ c¸c dÉn xuÊt cña chóng víi Focmaldehyt cã tªn gäi lµ nhùa carbamit. Nhùa carbamit thuéc vµo lo¹i nhùa nhiÖt r¾n cã kh¶ n¨ng chuyÓn tõ tr¹ng th¸i nãng ch¶y vµ hoµ tan sang polime kh«ng gian – kh«ng nãng ch¶y vµ kh«ng hoµ tan. Kh¶ n¨ng nµy cã ®­îc lµ do trong ph©n tö c¸c chÊt tham gia ph¶n øng cã nhiÒu gèc ho¹t ®éng. Nhùa carbamit ®­îc t×m ra n¨m 1896 nh­ng m·i ®Õn n¨m 1918 míi b¾t ®Çu cã ý nghÜa trong s¶n xuÊt. Tuy nhiªn trong thêi gian ®Çu nµy ph¹m vi øng dông cña nã vÉn ch­a ®­îc réng r·i. VÒ mÆt tÝnh chÊt c¬ lý vµ cÊu t¹o ho¸ häc cña c¸c s¶n phÈm trung gian vµ s¶n phÈm cuèi cña qu¸ tr×nh ®a tô, nhùa carbamit cã nhiÒu ®iÓm rÊt gièng víi nhùa phenol – focmaldehyt. Ngoµi ra c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt trong gia c«ng, còng nh­ ph¹m vi sö dông cña hai lo¹i nhùa nµy còng cã nhiÒu ®iÓm t­¬ng tù nhau. So víi nhùa phenol – focmaldehyt, nhùa carbamit cã mét vµi ­u viÖt h¬n nh­ sau : kh«ng mµu cã thÓ nhuém mµu s¾c bÊt kú, bÒn víi t¸c dông cña ¸nh s¸ng, kh«ng mïi vµ kh«ng t¹o ra chÊt ®éc khi t¸c dông víi n­íc . Do ®é bÒn nhiÖt t­¬ng ®èi cao, tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn tèt vµ mét sè ­u ®iÓn kh¸c nªn nhùa carbamit ngµy nay ®­îc øng dông ngay cµng réng r·i. Nhùa carbamit trong thùc tÕ chñ yÕu ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt bét Ðp, keo d¸n, ®Ó tÈm c¸c lo¹i sîi … Bét Ðp tõ nhùa carbamit ®­îc dïng lµm vËt liÖu c¸ch ®iÖn, c¸c dông cô , chi tiÕt trong m¸y mãc , thiÕt bÞ vÒ ®iÖn, dïng lµm vËt liÖu x©y dùng, vËt liÖu trang hoµng. Nh÷ng tÊm nhùa carbamit víi phô gia giÊy ®­îc dïng lµm vËt liÖu trang hoµng bªn trong cho nghµnh kü nghÖ vËn t¶i, dïng trong x©y dùng, trong kü nghÖ lµm ®å gç : gi­êng , ghÕ … CH­¬NG ii: qu¸ tr×nh tæng nhùa ure_focmaldehyt 2.1. Nguyªn liÖu ®Ó ®iÒu chÕ nhùa carbamit. 2.1.1. Ure - CO ( NH2 )2. 2.1.1.1. TÝnh chÊt vµ ®Æc ®iÓm. Träng l­îng ph©n tö M = 60,66 Ure lµ tinh thÓ kh«ng mµu, bÒn trong kh«ng khÝ träng l­îng riªng dao ®éng tõ 1,323 ®Õn 1,335, nhiÖt ®é nãng ch¶y 132 – 1330 C . Ure hoµ tan tèt trong n­íc vµ trong r­îu ( metylic , etylic … ) trong amoniac láng, nh­ng hoµ tan Ýt trong ete vµ kh«ng hoµ tan trong clorophorm . Ure cã ®Æc tr­ng kiÒm yÕu vµ t¹o thµnh muèi víi c¸c axit m¹nh. Khi ®èt dung dÞch n­íc – ure ®Õn 800, t¹o ra muèi am«n cña axit carbamic ( NH3COOH ), vµ khi ®èt cao h¬n 1300 ure bÞ ph©n huû thµnh CO2 vµ NH3. Khi cã mÆt cña axit vµ kiÒm th× ure bÞ thuû ph©n rÊt nhanh . Ure dÔ t¹o thµnh c¸c ureic víi c¸c axit l­ìng chøc, c¸c aminoaxit. Víi axit oxalic, ure cã thÓ t¹o thµnh hai d¹ng ureic : NH2 NH-CO O=C vµ O=C NHOC-COOH NH-CO C¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt cña ure dïng trong s¶n xuÊt chÊt dÎo : B¶ng 1 STT Tªn c¸c chØ tiªu Yªu cÇu kü thuËt 1 -D¹ng bªn ngoµi Tinh thÓ tr¾ng hoÆc h¬i vµng 2 -§é chøa N2 + TÝnh theo vËt chÊt kh« + TÝnh theo ure - kh«ng bÐ h¬n 46,3% - kh«ng bÐ h¬n 99,3% 3 - §é chøa cña Fe2O3 , % - kh«ng lín h¬n 0,005% 4 - §é chøa cña c¸c chÊt kh«ng tan trong n­íc - kh«ng lín h¬n 0,05% 5 - §é chøa cña NH3 tù do 0,015% 6 - §é chøa cña c¸c sulphat tÝnh theo – SO4 - kh«ng lín h¬n 0,02% 7 - §é chøa cña c¸c chÊt cßn l¹i sau khi nung ®á - kh«ng lín h¬n 0,03% 8 - §é Èm - kh«ng lín h¬n 1% 9 - §é chøa cña biure - kh«ng lín h¬n 0,5% 2.1.1.2.C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ Ure Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p ®Ó s¶n xuÊt ure nh­ng chóng ta chØ xÐt mét ph­¬ng ph¸p ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt lµ thu ure tõ NH3 vµ khÝ CO2 qua hîp chÊt trung gian lµ carbamat – am«n ( NH2COONH4 ). Khi cã mÆt cña n­íc vµ d­íi ¸p suÊt, hçn hîp NH3 vµ CO2 sÏ ph¶n øng víi nhau vµ t¹o thµnh carbamat – am«n, sau ®ã t¸ch n­íc tõ carbamat r¾n hoÆc d¹ng ch¶y láng b»ng c¸ch ®un nãng ®Õn nhiÖt ®é 135 – 1500 C vµ ¸p suÊt 55 – 60 atm CO2 + 2 NH3 NH2COONH4 CO( NH2)2 + H2O 2.1.2. Focmaldehyt - CH2O. 2.1.2.1. TÝnh chÊt vµ ®Æc ®iÓm. Focmaldehyt lµ chÊt khÝ kh«ng mµu, cã mïi h¾c lµm ch¶y n­íc m¾t. Khi lµm l¹nh nã biÕn thµnh chÊt láng cã nhiÖt ®é s«i – 210, nhiÖt ®é nãng ch¶y – 920 vµ ë – 930 th× ®ãng l¹i thµnh mét khèi tinh thÓ tr¾ng ch¾c, träng l­îng riªng 0,8153 g/cm3 ( ë 200 ) Focmaldehyt chñ yÕu dïng ë d¹ng dung dÞch n­íc gäi lµ focmalin . Focmalin chøa 33 – 40% thÓ tÝch focmaldehyt hay lµ 30 – 37% tÝnh theo träng l­îng. Khi ®Ó l©u sÏ quan s¸t thÊy c¸c kÕt tña xèp t¸ch ra tõ dung dÞch focmalin, ®ã lµ c¸c polime cña focmaldehyt gi÷ lÊy mét l­îng focmaldehyt ®¸ng kÓ. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng nµy, ng­êi ta th­êng cho vµo dung dÞch focmalin kho¶ng 7 -12% r­îu metylic. VÒ mïa ®«ng qu¸ tr×nh t¹o ra polime focmaldehyt m¹nh h¬n so víi mïa hÌ, nªn ®Ó b¶o qu¶n dung dÞch focmalin ng­êi ta ph¶i t¨ng hµm l­îng cña r­îu metylic lªn kho¶ng 13 – 15%, hoÆc b»ng c¸ch ®un nãng ®Ó gi¶m bít hiÖn t­îng nµy. Nh­ng nÕu focmaldehyt s¶n xuÊt ra ®Ó dïng ngay t¹i chç th× nªn dïng focmalin cã nång ®é cao ( 50 -55% ) vµ l­îng r­îu metylic cÇn thiÕt gi¶m xuèng chØ cßn kho¶ng 1,5 – 2% lµ cã lîi nhÊt vÒ mÆt kinh tÕ . T¸c dông æn ®Þnh cña r­îu metylic cã thÓ ®­îc gi¶i thÝch b»ng sù kÕt hîp cña nã víi focmaldehyt – hy®rat ho¸ ( metylen glycol ) vµ t¹o thµnh acªtal, acªtal nµy dÔ bÞ ph©n li trë l¹i thµnh focmaldehyt. §Ó æn ®Þnh dung dÞch focmalin ngoµi r­îu metylic còng cã thÓ sö dông c¸c chÊt kh¸c nh­ r­îu etylic, propylic, isopropylic, glycol, glyxerin, ure vµ melamin . Hçn hîp polime focmaldehyt hay cßn ®­îc gäi lµ parafoc lµ bét v« ®Þnh h×nh chøa kho¶ng 7% n­íc hÊp phô. Khi ®èt nãng parafoc sÏ gi¶i phãng ra focmaldehyt. NhiÖt ®é nãng ch¶y cña parafoc lµ 150 – 1600 C. Khi ®èt nãng ®Õn 1000 nã ®· bÞ th¨ng hoa mét phÇn. Parafoc thùc tÕ kh«ng tan trong n­íc l¹nh, trong r­îu vµ ete nh­ng l¹i bÞ hoµ tan trong dung dÞch kiÒm vµ axit lo·ng ®un nãng. C¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt cña focmalin dïng trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn chÊt dÎo : - D¹ng bªn ngoµi : lµ chÊt láng trong suèt kh«ng mµu hoÆc cã mµu vµng nh¹t, kh«ng vÈn ®ôc . - §é chøa cña c¸c chÊt trong 100 ml focmalin kü thuËt tÝnh theo gram B¶ng 2 Lo¹i 1 Lo¹i 2 Focmaldehyt 40 ±0,5 40 ±0,5 R­îu metylic 7 - 12 7 – 12 Axit focmic Kh«ng qu¸ 0,05 Kh«ng qu¸ 0,15 §é chøa cña s¾t Kh«ng qu¸ 0,0005 - 2.1.2.2. C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ. * Oxy hãa r­îu metylic. §Ó s¶n xuÊt focmaldehyt th× ph­¬ng ph¸p phæ biÕn nhÊt vµ th­êng dïng trong c«ng nghiÖp lµ oxy ho¸ r­îu metylic. R­îu metylic ®­îc sö dông lµ lo¹i r­îu tæng hîp chø kh«ng ph¶i lµ r­îu cña c«ng nghiÖp gç. TiÕn hµnh oxy ho¸ r­îu b»ng oxy vµ cã b¹c tham gia lµm chÊt xóc t¸c. Ph¶n øng x¶y ra nh­ sau : +Oxy ho¸ r­îu metylic CH3OH + 1/2 O2 HCHO + H2O + 38 kcal (1) +§ång thêi khö hy®ro cña r­îu CH3OH + 1/2 O2 HCOOH + H2 - 20 kcal +Oxy ho¸ r­îu metylic s©u h¬n t¹o thµnh mét Ýt axit focmic : CH3OH + O2 HCOOH + H2O (2) +Oxy ho¸ r­îu metylic s©u h¬n n÷a t¹o thµnh CO2 CH3OH + 1/2 O2 CO2 + 2 H2O (3) +Khö mét phÇn hy®ro cña r­îu t¹o thµnh oxyt cacbon CH3OH CO + 2 H2 (4 ) Hy®ro t¹o thµnh ë ph¶n øng (1) vµ (4) khö mét phÇn r­îu metylic ®Õn metan. CH3OH + H2 CH4 + H2O + 58 kcal §ång thêi chóng còng tham gia ph¶n øng oxy ho¸ t¹o thµnh n­íc. H2 + 1/2 O2 H2O + 58 kcal D­íi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao, mét phÇn focmaldehyt cã thÓ ph©n huû theo ph¶n øng : HCHO CO + H2 HCHO C + H2O Qu¸ tr×nh oxy ho¸ r­îu metylic cã thÓ tiÕn hµnh trong ch©n kh«ng hoÆc d­íi ¸p suÊt. HiÖn nay ®­îc ¸p dông réng r·i nhÊt trong c«ng nghiÖp lµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt focmaldehyt trong ch©n kh«ng * §iÒu chÕ focmaldehyt tõ metan . Nguyªn liÖu quan träng nhÊt lµ metan vµ c¸c khÝ thiªn nhiªn mµ thµnh phÇn chñ yÕu cña chóng lµ metan. Hµm l­îng khÝ metan trong mét sè khÝ thiªn nhiªn cã thÓ ®¹t tíi 90 – 98%. Ph­¬ng ph¸p kinh tÕ nhÊt vµ cã hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó ®iÒu chÕ metanol (nguyªn liÖu ®Çu ®Ó tæng hîp focmaldehyt ) tõ metan lµ cracking nhiÖt khÝ thiªn nhiªn ë 1400 – 15000 cã sù tham gia cña oxy. Cho khÝ thiªn nhiªn ®i qua ngän ®Ìn ®èt cã cÊu t¹o ®Æc biÖt víi tèc ®é lín ®Ó khÝ metan kh«ng ch¸y hoµn toµn. Khi ®ã x¶y ra 2 ph¶n øng chÝnh sau : 2 CH4 + O2 2 CO + 4 H2 2 CH4 CH CH + 3 H2 Sau ®ã, ng­êi ta tæng hîp metanol tõ hçn hîp khÝ CO2 vµ H2 võa nhËn ®­îc. Ph¶n øng cÇn ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, ¸p suÊt, cã mÆt xóc t¸c kÏm cromit vµ mét l­îng nhá kim lo¹i kiÒm hoÆc muèi s¾t CO + H2 CH3OH + C2H5OH Ngoµi ra ng­êi ta cßn sö dông ph­¬ng ph¸p : nÐn hçn hîp khÝ CO + H2 + olefin ®Õn ¸p suÊt cao , ë nhiÖt ®é 125 – 1450 C . Sau khi thu ®­îc metynol ng­êi ta tiÕn hµnh oxy ho¸ cã xóc t¸c ë 500 – 6000 b»ng oxy kh«ng khÝ th× nhËn ®­îc focmaldehyt . Ngoµi ph­¬ng ph¸p trªn focmaldehyt còng cã thÓ nhËn ®­îc tõ hçn hîp khÝ chøa metan b»ng c¸ch chuyÓn metan thµnh metylenclorit råi thuû ph©n metylenclorit ta thu ®­îc focmaldehyt. * Oxy ho¸ etylen Mét ph­¬ng ph¸p kh¸c ®Ó diÒu chÕ focmaldehyt lµ oxy ho¸ etylen . Thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ : cho hçn hîp khÝ chøa 85% thÓ tÝch etylen vµ 15% thÓ tÝch oxy ®i qua c¸c chÊt tiÕp xóc tr¬ ( ®Êt sÐt nung tÈm H3BO3 hoÆc H3PO4 ) ë 3750 hay lµ cho ®i qua th¸p chÊt ®Çy ®¸ bät tÈm KMnO4 hay KClO3 ë nhiÖt ®é cao h¬n 1000 . 2.2. C¸c ph¶n øng ®iÒu chÕ, cÊu t¹o ho¸ häc . Qu¸ tr×nh kÕt hîp cña Ure vµ Focmaldehyt lµ rÊt phóc t¹p, ngay c¶ ë giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh ng­ng tô còng cã thÓ t¹o ra s¶n phÈm kh«ng tan. Do ®ã cÊu t¹o cña nhùa Ure – Focmaldehyt lµ kh¸ phøc t¹p vµ Ýt ®­îc nghiªn cøu h¬n so víi nhùa phenol – focmaldehyt. Trong m«i tr­êng n­íc phô thuéc vµo c¸c yÕu tè chÝnh nh­ pH m«i tr­êng, tØ lÖ cÊu tö vµ nhiÖt ®é, ure vµ focmaldehyt cã thÓ t¹o ra nhiÒu s¶n phÈm kh¸c nhau : - ChÊt tinh thÓ tan trong n­íc. - S¶n phÈm v« ®Þnh h×nh kh«ng tan – t¸ch ra khái dung dÞch d­íi d¹ng bét hoÆc gel. - S¶n phÈm d¹ng nhùa hoµ tan : Trong sè c¸c s¶n phÈm trªn th× s¶n phÈm d¹ng tinh thÓ ®­îc nghiªn cøu kü nhÊt. Chóng t¹o ra trong m«i tr­êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu, khi nhiÖt ®é võa ph¶i ( kho¶ng 35 – 40 ), do t¸c dông cña mét hoÆc hai ph©n tö focmaldehyt víi mét ph©n tö ure, s¶n phÈm thu ®­îc lµ mono metylol ure hoÆc dimetylol ure ( nhãm – CH2OH bÒn trong m«i tr­êng kiÒm vµ ë nhiÖt ®é thÊp ) NH2 NH2 O C + CH2O O C NH2 NH-CH2OH Mono metylol ure NH2 NH-CH2OH O C + 2 CH2O O C NH2 NH-CH2OH ®imetylol ure Monometylol ure cã nhiÖt ®é nãng ch¶y 111 – 1130, cßn dimetylol ure lµ kho¶ng 121 – 1260. Chóng tan tèt trong n­íc, trong r­îu metylic vµ etylic, kh«ng tan trong ete. Ngoµi ra ng­êi ta cßn ®iÒu chÕ ®­îc tri vµ tetrametylol ure, chóng dÔ t¹o ra s¶n phÈm m¹ch vßng : CH2OH NH2 N CO + 4 CH2O CO CH2OH NH2 CH2OH N CH2OH O C HOH2C-N N-CH2OH H2C CH2 O §imetylol ure vµ monometylol ure, ®Æc biÖt trong hçn hîp víi ure, khi ®èt nãng vµ cã mÆt cña axit, chóng sÏ chuyÓn sang nhùa ë tr¹ng th¸i kh«ng nãng ch¶y, kh«ng hoµ tan. Ph¶n øng gi÷a c¸c dÉn xuÊt metylol ure s¬ cÊp khi ®èt nãng, cã kh¶ n¨ng x¶y ra theo c¸c h­íng sau 1/ - T¹o ra c¸c mèi nèi ete NH-CH2OH - H2O NH-CH2-O-CH2-NH 2OC CO CO NH2 NH2 H2N NH-CH2OH - 2H2O NH-CH2-O-CH2-NH 2OC CO CO NH-CH2OH NH-CH2-O-CH2-NH 2/ - TiÕp tôc t¹o ra mèi nèi metylen vµ gi¶i phãng ra CH2O NH-CH2-O-CH2-NH NH-CH2-NH CO CO CO CO +2CH2O NH-CH2-O-CH2-NH NH-CH2-NH Khi cã mÆt cña ure, c¸c dÉn xuÊt metylol cã thÓ ph¶n øng víi nã vµ t¹o thµnh c¸c cÇu nèi metylen. NH-CH2OH NH2 NH-CH2-NH CO + CO CO CO + H2O NH2 NH2 NH2 NH2 Ngoµi ra c¸c ph¶n øng gi÷a chóng còng cã kh¶ n¨ng x¶y ra víi sù t¹o thµnh lo¹i hîp chÊt metylol – metylen. NH-CH2-NH NH-CH2-N-CH2OH CO CO vµ CO CO NH-CH2-N-CH2OH NH-CH2-N-CH2OH Vµ c¸c ph¶n øng gi÷a chóng còng cã thÓ t¹o ra s¶n phÈm trïng hîp, mµ c«ng thøc cÊu t¹o cã thÓ ®­îc biÓu diÔn nh­ sau : .…… - N - CH2 - -N- CH2 - -N – CH2 - ……... CO CO CO ……. –N - CH2 -N- CH2 - n - N – CH2 - …… NÕu chóng ta ng­ng tô ure vµ focmaldehyt trong m«i tr­êng axit m¹nh ( pH < 3 ) vµ nhiÖt ®é cao th× sÏ thu ®­îc bét v« ®Þnh h×nh, kh«ng tan, lµ polime metylol ure. §Çu tiªn do ph¶n øng ng­ng tô trùc tiÕp cña ure víi focmaldehyt x¶y ra sù t¸ch n­íc vµ t¹o thµnh m«nome NH2 - H2O N=CH2 N=CH2 CO + CH2O CO vµ CO NH2 NH2 N=CH2 Sau ®ã tiÕp tôc t¹o ra polime – polimetylen ure , cã c«ng thøc chung lµ : N=CH2 N=CH2 CO vµ CO NH2 n N=CH2 n Polimetylen ure lµ s¶n phÈm kh«ng mong muèn. Do ®ã ®Ó lo¹i bá sù t¹o thµnh polimetylen ure, trong c«ng nghiÖp ng­êi ta th­êng tiÕn hµnh ®a tô ure víi focmaldehyt trong m«i tr­êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu vµ ë nhiÖt ®é võa ph¶i. Khi ®èt nãng dung dÞch ure trong focmalin trong m«i tr­êng axit yÕu ( pH = 4 – 6 ), ta thu ®­îc s¶n phÈm d¹ng nhùa ­a láng. S¶n phÈm nµy th­êng kh«ng t¸ch ra khái dung dÞch. Sau khi lµm mÊt n­íc vµ ®un nãng, chóng sÏ chuyÓn sang tr¹ng th¸i kh«ng nãng, kh«ng hoµ tan. Tr­íc khi chuyÓn sang tr¹ng th¸i kh«ng nãng ch¶y, kh«ng hoµ tan, trong ph©n tö ngoµi nhãm metylen cßn chøa mét sè ( 30 – 40% ) nhãm metylol tù do. CÊu t¹o cña nhùa lo¹i nµy cã thÓ biÓu diÔn b»ng c«ng thøc sau : H - NH – CO – N – CH2 – NH – CO – NH – CH2 - OH CH2OH n Do cã mÆt c¸c nhãm metylol tù do vµ hy®ro cña c¸c nhãm amin, nªn ph©n tö trªn cã kh¶ n¨ng ®a tô tiÕp tôc ®Ó t¹o ra s¶n phÈm cuèi cïng lµ polime kh«ng gian . Chóng ta xÐt toµn bé qu¸ tr×nh ®a tô cña ure víi focmaldehyt trong m«i tr­êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu, ë nhiÖt ®é võa ph¶i. Qu¸ tr×nh nµy ®­îc c«ng nhËn lµ t­¬ng ®èi chÝnh x¸c. Vµ lµ qu¸ tr×nh ®­îc øng dông trong c«ng nghiÖp ®Ó s¶n xuÊt nhùa ure – focmaldehyt. Phô thuéc vµo tû lÖ gi÷a ure vµ focmaldehyt trong m«i tr­êng trung tÝnh, trong giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh ®a tô t¹o ra s¶n phÈm lµ mono metylol ure hoÆc dimetylol ure. Sau ®ã do t¸c dông cña c¸c nhãm metylol víi amin thu ®­îc polime m¹ch th¼ng chøa mèi nèi metylen hoÆc metylen – ete. ….. – NH-CO-NH-CH2-NH-CO-NH-CH2 - …… HoÆc ….. – NH-CO-NH-CH2-O-CH2-NH-CO-NH-CH2-O-CH2 - …. HoÆc còng cã thÓ t¹o ra polime m¹ch th¼ng d¹ng vßng : …… - N – CH2 – N – CH2 – N – CH2 – N – CO CO CO CO - N – CH2 – N – CH2 – N – CH2 – N – ……… N – CH2 – O – CH2 – N – CH2 – O – CH2 – N – CO CO CO ……… N – CH2 – O – CH2 – N – CH2 – O – CH2 – N – Do nhùa carbamit cã ®é bÒn nhiÖt t­¬ng ®èi cao, kh«ng nãng ch¶y vµ kh«ng hoµ tan, nªn cã thÓ xem nã thuéc lo¹i polime kh«ng gian. Nh­ng d­íi t¸c dông cña n­íc nãng hoÆc lµ cña dung dÞch n­íc axit, nã bÞ ph©n huû mét phÇn, còng nh­ nhùa carbamit bÞ ph¸ huû cÊu tróc nhanh khi ®èt nãng thiÕu kh«ng khÝ. §iÒu ®ã lµ do sè mèi nèi ngang vµ sè m¹ch nh¸nh trong ph©n tö nhùa Ýt. B¶ng so s¸nh chØ sè cèc cña nhùa ure – focmaldehyt vµ phenol –focmaldehyt : Nhùa phenol – focmaldehyt ®ãng r¾n : chØ sè cèc Rezolic…………………. 44 - 53 Novolac………………… 27 Nhùa ure – focmaldehyt ë tr¹ng th¸i kh«ng nãng ch¶y …………………. 14 – 21,5 Dùa vµo b¶ng so s¸nh ta thÊy chØ sè cèc cña nhùa ure – focmaldehyt lµ thÊp nhÊt trong sè c¸c lo¹i nhùa trªn, ®iÒu ®ã chøng tá lµ cÊu tróc cña nhùa kh«ng ®­îc chÆt chÏ. Khi chuyÓn thµnh polime kh«ng gian do ph¶n øng kh©u m¹ch cña c¸c ph©n tö, do t¸c dông cña c¸c nhãm metylol cña m¹ch víi hy®ro cña nhãm – NH, vµ víi nhãm metylol cña c¸c m¹ch bªn c¹nh, kÕt qu¶ t¹o ra c¸c mèi nèi ete : …… NH – CO – N – CH2 – N – CO – NH – CH2 – N – CO - …… CH2 O CH2 CH2 …... – N – CH2 – N – CO – NH – CH2 – N – CO - …… §é kh«ng hoµ tan, kh«ng nãng ch¶y, còng nh­ ®é bÒn c¬ häc vµ ®é bÒn ho¸ häc cña nhùa ure – focmaldehyt phô thuéc vµo møc ®é thay thÕ cña hy®ro ë c¸c nhãm amin, vµ vµo mËt ®é c¸c mèi nèi ngang, Ph¶n øng ®a tô cµng tiÕn hµnh ®Õn cïng th× sè nhãm metylol tù do trong polime kh«ng gian cµng nhá, Tuy nhiªn trong nhùa kü thuËt do sù ¸n ng÷ kh«ng gian lín g©y khã kh¨n cho viÖc tham gia vµo ph¶n øng ®a tô ngay c¶ khi nhiÖt ®é cao vµ thêi gian dµi, nªn trong polime kh«ng gian cßn sãt l¹i mét sè nhãm metylol tù do. Do cã tån t¹i c¸c nhãm nµy nªn nhùa ure – focmaldehyt kh«ng bÒn víi t¸c dông cña n­íc nãng vµ cña dung dÞch axit. C¸c nhãm metylol tù do t¹o thµnh c¸c “ lç hæng ” trong ph©n tö polime kh«ng gian, nªn n­íc vµ axit cã thÓ thÊm vµo ®­îc. Do ®ã ®é cøng vµ ®é bÒn cña s¶n phÈm kÐm ®i. C¸c nhãm metylol cßn l¹i cµng nhiÒu vµ sè mèi nèi ete trong m¹ng l­íi ph©n tö cµng lín, th× focmaldehyt t¹o ra trong c¸c qu¸ tr×nh ®a tô tiÕp theo nh­ khi gia c«ng nhiÖt s¶n phÈm hoÆc khi nhóng trong n­íc nãng sÏ cµng lín. Do ®ã Khu – vinc ®­a ra cÊu t¹o cña nhùa ure – focmaldehyt nh­ sau : ….. – N – CH2 – N - ….. CO CO N – CH2 – N - CH2 – CH2 – N – CH2 – N - CO OH lç hæng CO CO N – CH2 – N – CH2 N – CH2 – N – CH2 CO CO OH …. – N – CH2 – N – CH2 – N – CH2 – N – CH2 CO CO - CH2 – N – CH2 – N – CH2 – N – CH2 Marvel còng ®· ®­a ra mét s¬ ®å kh¸c c1ña cÊu tróc nhùa ure – focmaldehyt, theo ®ã trong qu¸ tr×nh ph¶n øng ure ®ãng vai trß nh­ amit cña aminoaxit. §Çu tiªn nã t¹o ra metylol imin R – NH2 + CH2O R – N=CH2 + H2O ë ®©y R lµ gèc -CO – NH2 Sau ®ã metylen imin chuyÓn sang trime vµ t¹o thµnh vßng trimetylen triamin R N H2C CH2 3 R – N = CH2 R – N N - R CH2 Khi ®ã nhãm – NH2 tù do cña gèc R ( gèc –CONH2 ) t¸c dông víi focmaldehyt t¹o ra mèi nèi metylen-®iamit gi÷a c¸c vßng. KÕt qu¶ thu ®­îc polime kh«ng gian cã cÊu t¹o nh­ sau : NH CH2 NH CO CO N N H2C CH2 H2C CH2 …. CH2-NH- CO- N N-CO-NH HN-CO-N N-CO-NH-CH2- CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 CO CH2 …-NH-CO-N N-CO-NH HN-CO-N N-CO-NH-CH2- H2C CH2 H2C CH2 N N Giai ®o¹n cuèi cïng cña qu¸ tr×nh ®a tô t¹o ra polime kh«ng gian nhiÒu nh¸nh, cã cÊu t¹o h×nh cÇu . Nhùa carbamit còng cã thÓ ®ãng r¾n nguéi do t¸c dông cña c¸c axit h÷u c¬, c¸c muèi axit hoÆc c¸c ete axit. Mét sè axit bÐo l­ìng chøc nh­ axit oxalic ( HOOC – COOH ) axit maleic lµ c¸c chÊt ®ãng r¾n tèt cho nhùa carbamit. 2.3. C¸c ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt nhùa Ure – Focmaldehyt . Nhùa carbamit míi b¾t ®Çu s¶n xuÊt vµo kho¶ng n¨m 1918 – 1928. Trong thêi gian ®Çu nµy nhùa carbamit chØ ®­îc sö dông lµm vËt liÖu tÊm trong suèt – thñy tinh h÷u c¬. Nh­ng lo¹i thñy tinh h÷u c¬ nµy kÐm chÞu Èm vµ bÞ r¹n nøt khi thay ®æi khÝ hËu. Do ®ã vÒ sau ng­êi ta b¾t ®Çu nghiªn cøu, øng dông nhùa carbamit lµm bét Ðp, keo d¸n vµ ®Ó tÈm c¸c vËt liÖu sîi. Qu¸ tr×nh ng­ng tô ure vµ focmaldehyt ®Ó thu nhùa carbamit lµ rÊt khã kh¨n, bëi v× ngay c¶ thêi gian ®Çu còng cã thÓ bÞ gelatin hãa. Do ®ã kh©u sÊy nhùa ure – focmaldehyt lµ rÊt quan träng vµ cÇn hÕt søc cÈn thËn. Nguyªn nh©n gelatin hãa lµ do ®é nh¹y cña qu¸ tr×nh ®a tô khi thay ®æi pH m«i tr­êng ; ngoµi ra cßn do tØ lÖ cÊu tö tham gia ph¶n øng, ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é … Bëi vËy ®Ó thu ®­îc nhùa r¾n trong suèt, phÈm chÊt nhùa b¶o ®¶m yªu cÇu kü thuËt th× ta ph¶i khèng chÕ thÝch hîp sù phô thuéc qu¸ tr×nh ng­ng tô vµo c¸c yÕu tè trªn, tr­íc tiªn ph¶i kÓ ®Õn ®é axit cña m«i tr­êng. Qua c¸c nghiªn cøu ng­êi ta thÊy r»ng, ph¶n øng ng­ng tô ure víi focmaldehyt tèi ­u nhÊt khi tiÕn hµnh trong hai pha. Trong pha ®Çu cø mét mol ure dïng 2 mol focmaldehyt, nh­ng kÕt qu¶ chØ cã kho¶ng 1,6 mol focmaldehyt tham gia ph¶n øng, cßn 0,4 mol tù do. Do ®ã trong pha thø hai cÇn ph¶i cho thªm mét l­îng ure vµo ®Ó tØ lÖ ph©n tö trong hçn hîp ph¶n øng lóc nµy b»ng 1: 1,5, ure cho thªm vµo trong lÇn thø hai nµy sÏ kÕt hîp víi focmaldehyt tù do. Nh­ vËy th× phÈm chÊt s¶n phÈm vÉn tèt, l­îng focmaldehyt tù do cßn l¹i Ýt vµ gi¸ thµnh thÊp … §é axit cña m«i tr­êng cã ¶nh h­ëng quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng cña nhùa. Do ®ã víi mçi mét giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh ng­ng tô, cÇn thiÕt lËp mét gi¸ trÞ pH thÝch hîp. Giai ®o¹n ®Çu ph¶n øng, ®Ó t¹o ra c¸c dÉn xuÊt metylol, m«i tr­êng cÇn ph¶i trung tÝnh ( pH = 6,5 – 7,5 ). Sau ®ã cÇn t¨ng vËn tèc qu¸ tr×nh nªn pH khèng chÕ kho¶ng 5,5 – 6,5. Trong giai ®o¹n sÊy nhùa, ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng gelatin hãa, pH ph¶i b¶o ®¶m trong kho¶ng 6,5 – 7,5. Giai ®o¹n cuèi cña qu¸ tr×nh ®a tô, ®Ó ®ãng r¾n nhùa ( t¹o ra polime kh«ng gian ) nªn t¨ng ®é axit ®Õn pH kho¶ng 3,5 – 4,5. Trong focmalin kü thuËt do cã mÆt axit focmic nªn ban ®Çu pH = 2,5 – 3,5 ;vµ ngay c¶ trong qu¸ tr×nh ng­ng tô l­îng axit focmic cã thÓ t¨ng do sù oxy hãa d­íi t¸c dông cña oxy kh«ng khÝ vµ còng cã thÓ do ph¶n øng oxy hãa – khö 2 CH2O + H2O CH3OH + HCOOH Ph¶n øng nµy cã thÓ x¶y ra trong m«i tr­êng axit Do ®ã ®Ó lo¹i bá sù t¨ng ®é axit, trong qu¸ tr×nh ng­ng tô cÇn gi÷ pH kho¶ng 5,5 – 6,5 th­êng cho vµo hçn hîp ph¶n øng c¸c muèi kiÒm cña axit yÕu nh­ axetat natri, photphat natri …C¸c muèi nµy cßn gäi lµ xóc t¸c ®Öm, v× chóng cã t¸c dông ®iÒu chØnh pH m«i tr­êng trong qu¸ tr×nh ng­ng tô. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng gelatin hãa trong qu¸ tr×nh sÊy nhùa, nªn cho cacbonat – natri vµo trung hßa ph¶n øng ®Õn pH = 6,5 – 7,5. Khi ®ãng r¾n nhùa cã thÓ t¨ng ®é axit m«i tr­êng ®Õn pH = 3,5 – 4,5 b»ng c¸ch dïng c¸c axit h÷u c¬ r¾n hoÆc c¸c s¶n phÈm ng­ng tô chóng víi r­îu ®a chøc hoÆc dïng c¸c axit bÐo. Tû lÖ ban ®Çu cña c¸c cÊu tö trong hçn hîp ph¶n øng phô thuéc ®é axit ®Çu tiªn cña m«i tr­êng. VÝ dô khi ng­ng tô trong m«i tr­êng axit yÕu ( pH = 4,5 – 5,5 ) cø mét mol ure dïng 2 mol focmaldehyt. NÕu trong m«i tr­êng axit m¹nh nªn dïng thõa focmaldehyt ( 2,5 – 3 mol hoÆc lín h¬n ) ®Ó phßng ngõa hiÖn t­îng gelatin hãa, nh­ thÕ trong pha thø hai cÇn cho c¸c chÊt nh­ ure vµo nhiÒu h¬n ®Ó trung hßa focmaldehyt tù do. Do ®ã c¸c ph­¬ng ph¸p nµy sÏ g©y tèn kÐm trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt v× ph¶i tèn nhiÒu nguyªn liÖu h¬n. H¬n thÕ n÷a qu¸ tr×nh l¹i phøc t¹p h¬n v× ph¶i khèng chÕ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng gelatin hãa. V× vËy trong c«ng nghiÖp ng­êi ta chñ yÕu ng­ng tô ure vµ focmaldehyt trong m«i tr­êng trung tÝnh lµ tiÕt kiÖm nhÊt, kinh tÕ nhÊt mµ chÊt l­îng s¶n phÈm ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt. Qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ nhùa ure – focmaldehyt lµm vËt liÖu Ðp cã thÓ tiÕn hµnh theo hai ph­¬ng ph¸p : Ph­¬ng ph¸p thø nhÊt : ®iÒu chÕ nhùa kh«ng t¸ch n­íc, d¹ng “xi-r«p”, sau ®ã tÈm phô gia, sÊy vµ Ðp. Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao ( 950 ). Qu¸ tr×nh nhùa d¹ng xi-r«p rÊt phøc t¹p, bëi v× rÊt khã khèng chÕ ®é axit vµ ®é nhít cña m«i tr­êng. H¬n thÕ n÷a vËt liÖu Ðp chuÈn bÞ theo ph­¬ng ph¸p nµy phÈm chÊt kÐm. Do ®ã ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng ®­îc øng dông lµm bét Ðp mµ chØ dïng ®Ó s¶n xuÊt nhùa tÊm . Ph­¬ng ph¸p thø hai : tiÕn hµnh ng­ng tô trong m«i tr­êng trung tÝnh hay kiÒm yÕu, s¶n phÈm ®Çu tiªn cña qu¸ tr×nh lµ c¸c dÉn xuÊt metylol ure. Ph­¬ng ph¸p nµy hiÖn nay ®­îc øng dông réng r·i h¬n. Qua c¸c nghiªn cøu Van-set thÊy r»ng trong tÊt c¶ c¸c tr­êng hîp khi ®un nãng urotropin víi ure vµ focmaldehyt th× dung dÞch theo thêi gian sÏ t¨ng tÝnh axit. §é axit nµy sÏ b»ng trÞ sè axit ban ®Çu ( tr­íc khi thªm urotropin ), vµ khi ®ã dung dÞch bÞ gelatin ho¸ rÊt nhanh . B¶ng d­íi ®©y nªu lªn sù phô thuéc pH m«i tr­êng vµo l­îng urotropin vµ thêi gian ®un nãng khi ®iÒu chÕ nhùa ure – focmaldehyt : ( pH m«i tr­êng tr­íc khi thªm urotropin = 3,8 ) B¶ng 3 L­îng urotropin tÝnh theo % träng l­îng ure 1 3 5 10 15 pH m«i tr­êng tr­íc khi ®èt nãng (ngay sau khi cho urotropin vµo ) 5,0 6,2 6,8 7,8 7,8 pH m«i tr­êng sau khi ®un nãng 5 phót Gelatin ho¸ - 3,8 6,2 7,5 - - 10 phót - Gelatin ho¸ Gelatin ho¸ 4,4 6,4 - - -15 phót - - - 3,8 5,4 - - -20 phót - - - Gelatin ho¸ 4,2 - - -25 phót - - - - 3,8 - - -32 phót - - - - Gelatin ho¸ §é axit cña dung dÞch t¨ng lªn ®Õn trÞ sè pH ban ®Çu ®­îc gi¶i thÝch lµ khi urotropin t¸c dông víi focmalin vµ ure t¹o ra s¶n phÈm cã ®Æc tr­ng trung tÝnh ( muèi ®Öm ). Khi ®èt nãng c¸c muèi nµy bÞ ph©n huû vµ pH dung dÞch dÇn dÇn gi¶m . Sù cã mÆt cña urotropin trong hçn hîp ph¶n øng sÏ lµm thay ®æi liªn tôc pH m«i tr­êng. VËn tèc qu¸ tr×nh ph¶n øng vµ thêi gian b¾t ®Çu xuÊt hiÖn gelatin ho¸ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng nång ®é urotropin, nhiÖt ®é vµ ®é axit ban ®Çu cña m«i tr­êng . §é axit ban ®Çu cña m«i tr­êng ( tr­íc khi cho urotropin vµo ) cã thÓ gi¶m theo ý muèn b»ng c¸ch dïng NaOH hoÆc Na2CO3 ®Ó trung hoµ . HiÖn t­îng gelatin ho¸ cña hçn hîp ph¶n øng xuÊt hiÖn khi l­îng dÉn xuÊt metylen ure tréi h¬n rÊt nhiÒu so víi l­îng dÉn xuÊt metylol ure t¹o ra lóc ®Çu, khi ®ã nÕu ®é axit m«i tr­êng cµng lín, dÉn xuÊt metylen ure t¹o ra cµng nhiÒu vµ hiÖn t­îng gelatin x¶y ra cµng nhanh . Tõ trªn cã thÓ rót ra kÕt luËn : hiÖn t­îng gelatin ho¸, t¨ng khi t¨ng nhiÖt ®é ph¶n øng , t¨ng ®é axit ban ®Çu vµ gi¶m l­îng urotropin cho vµo. §Ó xóc tiÕn vËn tèc ®ãng r¾n cña nhùa khi Ðp nãng, cÇn thiÕt thªm c¸c chÊt xóc tiÕn vµo thµnh phÇn hçn hîp ph¶n øng. C¸c chÊt nµy th­êng lµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ r¾n. Chóng cÇn cã nhiÖt ®é nãng ch¶y n»m trong kho¶ng nhiÖt ®é Ðp. Trong tr­êng hîp nµy nhùa láng t¸c dông víi axit nãng ch¶y lµm cho ®é axit trong hçn hîp t¨ng lªn m¹nh, do ®ã vËn tèc ®ãng r¾n t¨ng vµ vËn tèc Ðp còng t¨ng. L­îng chÊt xóc tiÕn cÇn ph¶i thÝch hîp ®Ó ®¹t ®­îc vËn tèc ®ãng r¾n cña nhùa cao khi Ðp nãng, nÕu thõa nhiÒu cã thÓ lµm gi¶m ®é linh ®éng cña vËt liÖu Ðp khi Ðp . Trªn c¸c c¬ së ph©n tÝch ë trªn, ta thÊy r»ng qu¸ tr×nh s¶n xuÊt nhùa ure – focmaldehyt tèt nhÊt lµ tiÕn hµnh ng­ng tô ure víi focmaldehyt cã mÆt urotropin vµ axit oxalic lµm xóc t¸c, trong m«i tr­êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu, khi ng­ng tô hoÆc khi ®èt nãng nhÑ. Khi ®ã s¶n phÈm thu ®­îc lµ c¸c dÉn xuÊt metylol ure. CH­¬NG 3 Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt Nhùa Ure – Focmaldehyt trong c«ng nghiÖp Nhùa ure – focmaldehyt cã thÓ ®iÒu chÕ theo hai ph­¬ng ph¸p : - ph­¬ng ph¸p nãng ( thu nhùa d¹ng “ xi – r«p ” ) - ph­¬ng ph¸p nguéi (thu nhùa d¹ng dung dÞch lµ c¸c dÉn xuÊt metylol – ure ). Trong c«ng nghiÖp chÊt dÎo th× ph­¬ng ph¸p nguéi ®­îc øng dông réng r·i h¬n. Lµ do sö dông ph­¬ng ph¸p nµy sÏ b¶o ®¶m thu ®­îc s¶n phÈm ®ång nhÊt, chÊt l­îng ®¹t yªu cÇu kü thuËt, còng nh­ qu¸ tr×nh cã kh¶ n¨ng kiÓm tra vµ ®iÒu khiÓn tù ®éng dÔ dµng. Ph­¬ng ph¸p nãng : qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vµ kiÓm tra rÊt phøc t¹p, phÈm chÊt s¶n phÈm kÐm, do ®ã Ýt ®­îc øng dông trong c«ng nghiÖp. 3.1 Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt bét Ðp Ure – Focmaldehyt theo ph­¬ng ph¸p nguéi. 3.1.1 S¬ ®å khèi cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. ChuÈn bÞ ng­ng tô khö n­íc Nguyªn liÖu ®ãng gãi SÊy S¶n phÈm s¶n phÈm S¶n xuÊt nhùa theo ph­¬ng ph¸p ­ít gåm c¸c giai ®o¹n kü thuËt c¬ b¶n sau : 1/ - ChuÈn bÞ nguyªn liÖu 2/ - Qu¸ tr×nh ng­ng tô ure vµ focmaldehyt ®Ó ®iÒu chÕ c¸c s¶n phÈm ban ®Çu – c¸c dÉn xuÊt metylol ( trong d¹ng dung dÞch ) hoÆc d¹ng nhùa. 3/ - Khö n­íc trong hçn hîp ph¶n øng. 4/ - SÊy hçn hîp. 5/ - §ãng gãi s¶n phÈm. 3.1.2 c¸c giai ®o¹n chÝnh cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊT 3.1.2.1 CHUÈN BÞ NGUY£N LIÖU Giai ®o¹n chuÈn bÞ nguyªn liÖu lµ giai ®o¹n ®Çu tiªn cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ lµ mét giai ®o¹n quan träng cã ¶nh h­ëng lín ®Õn chÊt l­îng vËt liÖu Ðp. V× nguyªn liÖu cã tèt, tinh khiÕt, Ýt t¹p chÊt th× chÊt l­îng s¶n phÈm míi cao. Qu¸ tr×nh chuÈn bÞ nguyªn liÖu gåm cã c¸c c«ng ®o¹n : sµng ure, chuÈn bÞ thïng chóa focmaldehyt. Sµng ure th­êng tiÕn hµnh trong kho chøa cña nhµ m¸y, môc ®Ých lµ ®Ó lo¹i c¸c t¹p chÊt vµ c¸c côc lín. §Ó sµng ure ng­êi ta th­êng dïng lo¹i sµng cã bi. Ure ®­îc chuyÓn ®Õn m¸y sµng b»ng hÖ thèng gÇu vµ qua c¸c bong-ke chøa. Ure còng cã thÓ vËn chuyÓn tõ kho chøa ®Õn n¬i lµm viÖc b»ng kh«n._.g khÝ ( ch©n kh«ng hoÆc kh«ng khÝ nÐn ). NÕu dïng ph­¬ng ph¸p nµy, tr­íc khi vËn chuyÓn ure cÇn ®­îc lµm rêi ra d­íi d¹ng bét. Trong mét vµi nhµ m¸y, ng­êi ta sµng ure trùc tiÕp trong ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa, ë ®©y sù vËn chuyÓn ure sau khi sµng sÏ ®¬n gi¶n h¬n rÊt nhiÒu. Muèn cho qu¸ tr×nh ng­ng tô tiÕn hµnh tèt, vÊn ®Ò quan träng lµ focmalin tham gia vµo s¶n xuÊt ph¶i b¶o ®¶m phÈm chÊt ®óng qui chuÈn, nhÊt lµ kh«ng ®­îc chøa c¸c t¹p chÊt s¾t. NÕu trong focmalinchøa nhiÒu c¸c muèi s¾t sÏ lµm bÈn s¶n phÈm vµ khã khèng chÕ nång ®é ion hy®ro khi ng­ng tô. Do ®ã c¸c thïng chøa, b¬m, vµ èng dÉn focmalin ph¶i lµm b»ng nh«m vµ thÐp kh«ng rØ. Focmalin tr­íc khi dïng cÇn khuÊy ®Òu ®Ó b¶o ®¶m ®ång nhÊt, l­îng focmalin ®­îc khuÊy ph¶i b¶o ®¶m s¶n xuÊt kho¶ng hai tuÇn. Khi n¨ng suÊt ph©n x­ëng nhùa lín, nªn tæ chøc s¶n xuÊt focmalin ngay bªn c¹nh n¬i tiªu thô, nh­ thÕ rÊt cã lîi, bëi v× khi ®ã nång ®é focmaldehyt trong focmalin cã thÓ t¨ng lªn h¬n 40%, vµ tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng t¹o thµnh parafoc – kÕt tña v« ®Þnh h×nh. Focmalin th­êng chøa trong c¸c bÓ ®øng b»ng nh«m , cã thÓ ®Æt ngoµi nhµ gÇn n¬i tiªu thô. Trong tr­êng hîp nµy bÓ chøa cÇn ®­îc b¶o «n kü, nhÊt lµ vÒ mïa ®«ng,®Ó tr¸nh hiÖn t­îng ph©n lípdo t¹o ra kÕt tña v« ®Þnh h×nh kh«ng tan. ë c¸c n­íc xø l¹nh vÒ mïa ®«ng ng­êi ta ph¶i ®èt nãng focmalin ®Ó gi¶m hiÖn t­îng t¹o thµnh parafoc. Focmalin chøa trong bÓ cÇn ®­îc khuÊy th­êng xuyªn b»ng b¬m ly t©m, ®ång thêi còng dïng b¬m nµy ®Ó vËn chuyÓn focmalin trong bÓ tõ thïng chøa ®Õn thiÕt bÞ ph¶n øng. §Ó ®o møc ®é focmalin trong bÓ cã thÓ dïng hÖ thèng phao hoÆc m¸y ®o tù ®éng. 3.1.2.2 ng­ng tô ure – focmaldehyt. Ng­ng tô ure víi focmaldehyt lµ qu¸ tr×nh c¨n b¶n trong s¶n xuÊt nhùa. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ tiÕn hµnh theo hai ph­¬ng ph¸p. - Ph­¬ng ph¸p nãng hay lµ ph­¬ng ph¸p thu nhùa d¹ng “ xi-r«p ” (nhò t­¬ng ), ph­¬ng ph¸p nµy chØ cã lîi khi s¶n xuÊt nhùa melamin – focmaldehyt hoÆc ure – melamin – focmaldehyt. §èi víi nhùa ure – focmaldehyt lµm bét Ðp ph­¬ng ph¸p nµy hiÖn nay Ýt ®­îc øng dông, chØ dïng khi ®iÒu chÕ nhùa ®Ó tÈm v¶i, giÊy vµ c¸c phô gia tÈm kh¸c. - Ph­¬ng ph¸p nguéi hoÆc ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ c¸c dÉn xuÊt metylol – ure (s¶n phÈm d¹ng dung dÞch ), sau ®ã tÈm phô gia sîi. Ph­¬ng ph¸p nµy hiÖn nay ®­îc øng dông réng r·i lµm bét Ðp. Trong c¶ hai tr­êng hîp ®Òu dïng thiÕt bÞ ph¶n øng cã cÊu t¹o gièng nhau, dung tÝch tõ 1 ®Õn 10 m3. ThiÕt bÞ ph¶n øng lµ mét thïng h×nh trô, ®¸y vµ n¾p cong, cã l¾p vá ngoµi ®Ó ®un nãng b»ng h¬i n­íc ( hoÆc n­íc nãng ). PhÇn trªn cña vá hµn vµo thiÕt bÞ, cßn phÇn d­íi kÕt hîp víi thiÕt bÞ qua èng th¸o s¶n phÈm. Th­êng th× vá ngoµi cña thiÕt bÞ tÝnh víi ¸p suÊt 3 atm. Qu¸ tr×nh ng­ng tô tiÕn hµnh d­íi ¸p lùc th­êng. Trong thiÕt bÞ ph¶n øng cã l¾p c¸nh khuÊy lo¹i má neo, c¸nh khuÊy kÕt hîp víi m«t¬ qua bé phËn gi¶m tèc. M«t¬ vµ hép gi¶m tèc th­êng ®Æt trªn n¾p thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ ph¶n øng lµm b»ng thÐp kh«ng rØ hoÆc nh«m. Focmalin th­êng ®­îc ®ong l­êng b»ng thïng c©n ( gåm mét thïng ®Æt trªn tiÕt diÖn bµn c©n víi chiÒu cao thÝch hîp ®Ó b¶o ®¶m tù ch¶y xuèng thiÕt bÞ ph¶n øng ). Khi c©n cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng tay hoÆc b»ng c©n tù ®éng. NÕu thiÕt bÞ ph¶n øng lín lµm viÖc liªn tôc, n¨ng suÊt lín, cã thÓ ®ong l­êng focmalin b»ng hÖ thèng m¸y tÝnh Vol-man vµ c¸c lo¹i kh¸c. Do trong qu¸ tr×nh c©n vÞ trÝ cña thïng lu«n lu«n thay ®æi, nªn c¸c èng dÉn nèi thïng c©n víi thiÕt bÞ ph¶n øng vµ b¬m kh«ng ®­îc ghÐp cøng, nghÜa lµ ph¶i lµm thÕ nµo ®Ó thïng c©n chuyÓn ®éng tù do kh«ng bÞ c¶n trë lµm mÊt chÝnh x¸c. §ong l­êng ure cã thÓ dïng bong-ke ®Æt trªn hÖ thèng c©n ®iÒu khiÓn b»ng tay hoÆc tù ®éng. Ure ®­a tõ kho chøa ®Õn bong-ke b»ng hÖ thèng gÇu hoÆc b»ng kh«ng khÝ ( d­íi ¸p suÊt hay ch©n kh«ng ), råi tõ bong-ke dïng trôc xo¾n ph©n phèi ®Õn thiÕt bÞ ph¶n øng. C¸c yÕu tè c¨n b¶n ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh ng­ng tô ure vµ focmaldehyt lµ : tØ lÖ cÊu tö tham gia ph¶n øng, nång ®é i«n hy®ro ( pH ) vµ nhiÖt ®é ng­ng tô. Qua nghiªn cøu thÊy r»ng tØ lÖ ph©n tö tiªu chuÈn gi÷a ure vµ focmaldehyt lµ 1 : 1,5. Khi ng­ng tô hai pha, trong pha ®Çu tØ lÖ gi÷a chóng lµ 1 : 2, trong pha thø hai tØ lÖ nµy sÏ gi¶m ®Õn 1 : 1,5 b»ng c¸ch thªm ure míi vµo. Nh­ thÕ trong pha ®Çu b¶o ®¶m t¹o ra dimetylol ure, trong pha thø hai cã thÓ mét phÇn focmaldehyt t¸ch ra khái dÉn xuÊt dimetylol, nh­ng nhê thªm ure míi vµo nªn focmaldehyt nµy l¹i kÕt hîp trë l¹i víi l­îng ure ®ã. §ã lµ ­u ®iÓm cña qu¸ tr×nh ng­ng tô hai pha, bëi v× nh­ thÕ sÏ gi¶m ®­îcl­îng focmaldehyt mÊt m¸t, ng¨n c¶n ®­îc focmaldehyt t¹o ra trong c¸c giai ®o¹n s¶n xuÊt vµ gia c«ng nhùa tiÕp tôc ( khi trén, sÊy kh«, Ðp s¶n phÈm ). Khi ng­ng tô hai pha th× s¶n phÈm chÝnh t¹o ra lµ c¸c dÉn xuÊt metylol ure vµ ng¨n ngõa ®­îc sù h×nh thµnh c¸c dÉn xuÊt metylen. DÉn xuÊt nµy sÏ lµm gi¶m ®é bÒn n­íc vµ ®é linh ®éng cña vËt liÖu Ðp. §Ó thuËn lîi cho viÖc t¹o thµnh c¸c dÉn xuÊt metylol ure cÇn tiÕn hµnh ng­ng tô trong m«i tr­êng trung tÝnh hoÆc kiÒm yÕu. Muèn thÕ focmalin ®Çu tiªn cã pH = 2,8 – 3,6 s¬ bé trung hoµ ®Õn pH = 6 – 8 b»ng NaOH, Na2CO3 hoÆc b»ng c¸c base kh¸c. Còng cã thÓ dïng urotropin trung hoµ, urotropin víi focmaldehyt t¹o ra mét hîp chÊt cã pH lín h¬n 7. Khi trén víi ure pH sÏ thay ®æi vµ khi t¨ng nhiÖt ®é ®Õn 950, pH gi¶m ®Õn ®¹i l­îng ban ®Çu. NÕu trung hoµ mét phÇn focmaldehyt b»ng NaOH, sau ®ã thªm urotropin vµ ure vµo, khi ®èt nãng pH dung dÞch chØ gi¶m ®Õn ®¹i l­îng tr­íc khi thªm urotropin. Nh­ thÕ urotropin víi axit ( hoÆc víi focmalin ) t¹o ra muèi ®Öm cã ®Æc tr­ng trung tÝnh, khi ®èt nãng chóng bÞ ph©n huû vµ pH dung dÞch gi¶m dÇn ®Õn ®¹i l­îng ban ®Çu. NÕu tiÕn hµnh ng­ng tô theo ph­¬ng ph¸p nãng, do pH dung dÞch gi¶m nhanh nªn hçn hîp cã kh¶ n¨ng bÞ gelatin ho¸, nghÜa lµ t¹o ra c¸c s¶n phÈm v« ®Þnh h×nh kh«ng tan. §Ó tr¸nh hiÖn t­îng nµy, ngoµi viÖc dïng c¸c hîp chÊt ®Öm, ng­êi ta cßn t¨ng l­îng urotropin hoÆc gi¶m l­îng axit oxalic. KÕt qu¶ tèt nhÊt lµ ®un nãng dÇn dÇn hçn hîp ph¶n øng : thêi gian ®Çu ®Õn 750, sau ®ã gi÷ ë 900 vµ kiÓm tra chÆt chÏ pH m«i tr­êng. NÕu thêi gian ®Çu qu¸ tr×nh t¨ng nhiÖt ®é ®Õn 900, thËm chÝ khi kh«ng x¶y ra gelatin ho¸, nh­ng ®é linh ®éng cña vËt liÖu Ðp còng bÞ gi¶m do t¨ng hîp chÊt cã mèi nèi metylen. §iÒu kiÖn tiªu chuÈn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh ng­ng tô ure víi focmaldehyt lµ nhiÖt ®é 15 – 400 ( ph­¬ng ph¸p nguéi ). NhiÖt ®é nµy ®Ó tr¸nh ®­îc sù t¹o thµnh gel, lµm ®¬n gi¶n qu¸ tr×nh kü thuËt . Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn cña nhµ m¸y, qu¸ tr×nh ng­ng tô ure vµ focmaldehyt x¶y ra theo tuÇn tù sau : cho focmalin vµ urotropin vµo thiÕt bÞ ph¶n øng, khuÊy ®Òu vµ lÊy mÉu thö x¸c ®Þnh pH. Khi thªm urotropin cÇn theo sù phô thuéc cña pH dung dÞch urotropin trong focmaldehyt vµo nång ®é urotropin : Nång ®é urotropin pH cña dung dÞch trong focmaldehyt, % 24,75 8,2 11,8 8,0 5,35 7,65 3,95 7,55 §¹i l­îng pH cña dung dÞch n­íc urotropin hÇu nh­ kh«ng phô thuéc vµo nång ®é urotropin : Nång ®é urotropin pH dung dÞch trong n­íc, % 24,75 7,8 11,8 7,7 6,54 7,6 4,52 7,4 Sau khi thiÕt lËp ®­îc ®¹i l­îng pH dung dÞch ®óng qui chuÈn, cho ure vµo thiÕt bÞ ph¶n øng, khuÊy ®Òu trong thêi gian 30 – 45 phót, råi cho dung dÞch axit oxalic 10% vµo vµ tiÕp tôc khuÊy 10 phót n÷a, sau ®ã x¸c ®Þnh l¹i pH. Qu¸ tr×nh ng­ng tô ure – focmaldehyt ph¶i chÝnh x¸c, do ®ã qu¸ tr×nh ®o l­êng nguyªn liÖu cÇn ph¶i chÝnh x¸c vµ tiÕn hµnh b»ng c©n. Thêi gian chung ®Õn khi thu ®­îc s¶n phÈm ng­ng tô ban ®Çu kho¶ng 2 giê. NhiÖt ®é dung dÞch kh«ng nªn qu¸ 350. Thùc tÕ cã thÓ ®un nãng focmalin ®Õn 400, sau ®ã ngõng cho n­íc nãng hoÆc h¬i n­íc vµo vá thiÕt bÞ ph¶n øng. Sau ®©y lµ biÓu ®å lµm viÖc cña thiÕt bÞ ph¶n øng : B¶ng 4 Tªn c¸c qu¸ tr×nh Thêi gian ( phót ) Cho focmalin vµo thiÕt bÞ 5 ®èt ®Õn 400 5 Cho urotropin vµo vµ khuÊy 15 Cho ure vµo khuÊy 40 Cho dung dÞch axit oxalic vµo vµ khuÊy 10 KhuÊy liªn tôc vµ gi÷ ë ®iÒu kiÖn nµy 35 Th¸o s¶n phÈm 10 Tæng céng 120 Tiªu hao nguyªn liÖu trong qu¸ tr×nh ng­ng tô tÝnh theo 1 tÊn bét Ðp nhùa ( kg ) - focmalin 37% 923 - urotropin 31 - ure 452 - axit oxalic 10% 26 1432 kg 3.1.2.3 khö n­íc trong hçn hîp ph¶n øng Trong qu¸ tr×nh ng­ng tô ure víi focmaldehyt ®Ó t¹o ra s¶n phÈm th× ph¶n øng sinh ra mét l­îng lín n­íc. L­îng n­íc nµy trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cña thiÕt bÞ ph¶n øng ( 35 – 400 C ) bèc h¬i mét phÇn. Qu¸ tr×nh ng­ng tô ure víi focmaldehyt ®Ó t¹o ra s¶n phÈm lµ mét qu¸ tr×nh thuËn nghÞch, ph¶n øng kh«ng thÓ ®¹t ®­îc hiÖu suÊt 100%. §Ó t¨ng hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh, t¨ng l­îng nhùa ®­îc t¹o ra trong qu¸ tr×nh ng­ng tô vµ ®a tô, th× cÇn ph¶i lµm dÞch chuyÓn c©n b»ng vÒ phÝa t¹o ra c¸c s¶n phÈm nhùa. Muèn thÕ chóng ta hoÆc lµ ph¶i t¸ch ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng mét l­îng nhùa hoÆc lµm tho¸t ra mét l­îng n­íc lµ c©n b»ng cña ph¶n øng sÏ dÞch chuyÓn vÒ phÝa t¹o ra c¸c s¶n phÈm. ViÖc t¸ch nhùa ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng lµ kh¸ khã kh¨n vµ phøc t¹p v×, chóng ta ph¶i ®îi cho hçn hîp ph¶n øng ph©n líp míi t¸ch ®­îc, muèn thÕ chóng ta ph¶i ngõng qu¸ tr×nh trong mét thêi gian lµm gi¸n ®o¹n qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. C¸ch thø hai ®Ó lµm dÞch chuyÓn c©n b»ng cã thÓ thùc hiÖn ®¬n gi¶n h¬n rÊt nhiÒu ®ã lµ t¸ch n­íc ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng. C«ng viÖc nµy cã thÓ thùc hiÖn mét c¸ch kh¸ dÔ dµng. H¬n n÷a, viÖc t¸ch n­íc ra khái thiÕt bÞ ph¶n øng kh«ng chØ lµm cho hiÖu suÊt ph¶n øng cao h¬n, qu¸ tr×nh ng­ng tô vµ ®a tô diÔn ra s©u h¬n mµ nã cßn t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh sÊy nhùa nhanh h¬n vµ chÊt l­îng tèt h¬n. V× nã ®· gi¶m bít ®i mét l­îng ®¸ng kÓ n­íc. Ng­êi ta nèi thiÕt bÞ ph¶n øng víi mét b¬m hót ch©n kh«ng. B¬m hót ch©n kh«ng nµy sÏ cã t¸c dông hót l­îng h¬i n­íc bèc lªn trong thiÕt bÞ ph¶n øng. 3.1.2.4. sÊy hçn hîp : SÊy hçn hîp nhùa lµ giai ®o¹n kü thuËt rÊt quan träng bëi v× trong qu¸ tr×nh sÊy cã kÌm theo c¸c qu¸ tr×nh ng­ng tô vµ ®a tô tiÕp tôc. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh sÊy lµ lµm bay h¬i n­íc, l­îng nguyªn liÖu thõa vµ c¸c t¹p chÊt nÕu cã ®Ó t¹o ra s¶n phÈm tinh khiÕt cã chÊt l­îng tèt. Do qu¸ tr×nh sÊy lµm bay h¬i n­íc triÖt ®Ó nªn qu¸ tr×nh ng­ng tô vµ ®a tô tiÕp tôc diÔn ra s©u h¬n vµ ®Õn cïng. KÕt qu¶ lµ nhùa thu ®­îc cã hiÖu suÊt cao, Ýt t¹p chÊt. Do qu¸ tr×nh sÊy cã ý nghÜa vµ vai trß quan träng nh­ vËy nªn cÇn nghiªn cøu, thiÕt lËp ®­îc c¸c ®iÒu kiÖn sÊy, chÕ ®é sÊy tèi ­u nhÊt, hiÖu qu¶ nhÊt. §Ó tõ ®ã chän ®­îc c¸c thiÕt bÞ sÊy phï hîp. Pªtroop vµ p«grªbeski ®· nghiªn cøu thiÕt lËp ®­îc c¸c ®iÒu kiÖn sÊy trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt nh­ sau : 1/ - NhiÖt ®é kh«ng khÝ ®i vµo trong thiÕt bÞ sÊy kh«ng qu¸ 900. NhiÖt ®é trung b×nh thÝch hîp nhÊt lµ 800. Qu¸ tr×nh sÊy cã khuÊy trén vËt liÖu cho ®Òu. 2/ - ChiÒu dµy líp nguyªn liÖu kho¶ng 15 – 20 mm . 3/ - Hµm Èm kh«ng khÝ ph¶i trong kho¶ng 35 – 60 gam/kg, hµm Èm nµy ®¹t ®­îc b»ng c¸ch ®iÒu chØnh møc ®é tuÇn hoµn kh«ng khÝ trong m¸y sÊy. 4/ - VËn tèc kh«ng khÝ trªn vËt liÖu sÊy nªn lÊy b»ng 1,2 m/s . 5/ - Nªn gia nhiÖt vµo m¸y sÊy ( b»ng c¸ch ®èt bªn ngoµi ) ®Ó nhiÖt ®é trªn bÒ mÆt cña thµnh m¸y kho¶ng 120 – 1300. 6/ - Tr­íc khi th¸o vËt liÖu ra cÇn lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é 300 ( ®Ó chÊm døt qu¸ tr×nh ®a tô tiÕp tôc ). Víi c¸c ®iÒu kiÖn nh­ thÕ, hçn hîp nhùa thu ®­îc sau khi sÊy cã ®é Èm 2 – 3%, vµ ®é linh ®éng 150 – 190 mm. L­îng Èm bèc ra trªn 1 m2 bÒ mÆt m¸y sÊy kho¶ng 1,3 – 1,5 kg/giê . Trong qu¸ tr×nh sÊy cÇn kiÓm tra nhiÖt ®é, hµm Èm kh«ng khÝ lóc vµo vµ lóc ra khái m¸y sÊy, kiÓm tra nhiÖt ®é theo tõng ®ît , vËn tèc kh«ng khÝ vµ chiÒu dµy líp vËt liÖu. §ång thêi x¸c ®Þnh ®é Èm , hµm l­îng focmaldehyt trong nhùa vµ ®é linh ®éng cña nã. §Ó sÊy hçn hîp carbamit hiÖn nay th­êng dïng c¸c lo¹i m¸y sÊy sau : m¸y sÊy ch©n kh«ng cã cµo ®Ó trén ®Òu, t¸c dông gi¸n ®o¹n ; lo¹i b¨ng chuyÒn vµ tua – bin t¸c dông liªn tôc, cã bé phËn khuÊy trén vËt liÖu khi sÊy vµ bé phËn c¬ khÝ nhËp vµ xuÊt liÖu liªn tôc. Phßng sÊy gi¸n ®o¹n hiÖn nay hÇu nh­ kh«ng ®­îc dïng ®Õn, bëi v× lo¹i nµy kh«ng b¶o ®¶m ®­îc chÕ ®é sÊy ë trªn. Ngoµi ra n¨ng suÊt cña chóng nhá, ®ßi hái nhiÒu lao ®éng b»ng tay vµ kh«ng hîp vÖ sinh. H¬n n÷a v× qu¸ tr×nh sÊy tiÕn hµnh ë ¸p suÊt th­êng, thiÕt bÞ kh«ng kÝn nªn kh«ng khÝ bÞ b·o hoµ h¬i focmadehyt. H×nh sè 1: s¬ ®å m¸y sÊy ch©n kh«ng cã cµo ®Ó sÊy vËt liÖu Ðp carbamit. §Æc tr­ng kü thuËt cña lo¹i m¸y sÊy nµy lµ : - ChiÒu dµi chung, mm : 7540 - §­êng kÝnh trong, mm : 1252 - BÒ mÆt truyÒn nhiÖt, m2 : 15 - Tèc ®é quay cña c¸nh khuÊy : 5 vßng/phót - C«ng suÊt ®éng c¬ : 11,5 Kw - Tèc ®é quay cña ®éng c¬ : 950 vßng/phót - Träng l­îng m¸y sÊy : 11200 Kg - Trong ®ã träng l­îng thÐp cr«m – nikel : 4600 Kg - VËt liÖu th©n thiÕt bÞ, trôc vµ c¸nh khuÊy m¸i chÌo : thÐp cr«m – nikel ( ®èi víi trôc, bªn trong lµ thÐp ngoµi lãt cr«m – nikel ). Nh÷ng ­u viÖt cña m¸y sÊy ch©n kh«ng cã cµo ( c¸nh khuÊy ) so víi phßng sÊy gi¸n ®o¹n nh­ sau : thêi gian sÊy ng¾n, kÝn, c¬ khÝ ho¸ bé phËn nhËp vµ xuÊt liÖu. Tuy nhiªn m¸y sÊy ch©n kh«ng còng cã nh÷ng nh­îc ®iÓm chÝnh sau : m¸y sÊy lµm viÖc gi¸n ®o¹n nªn khi cho nguyªn liÖu vµo vµ khi th¸o ra còng gi¸n ®o¹n, cÇn lu«n lu«n ph¶i ®iÒu chØnh chÕ ®é sÊy. Mét nh­îc ®iÓm n÷a cña m¸y sÊy ch©n kh«ng lµ trªn bÒ mÆt cña nã t¹o ra mét líp cao do nguyªn liÖu ®ãng r¾n l¹i, do ®ã hÖ sè truyÒn nhiÖt bÞ gi¶m rÊt nhiÒu. H×nh sè 2 : biÓu diÔn s¬ ®å m¸y sÊy lo¹i b¨ng chuyÒn. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y sÊy lo¹i nµy nh­ sau : vËt liÖu Ðp ®­îc ®­a vµo kho chøa vËt liÖu vµo, råi nhê bé phËn vËn chuyÓn ®Æt nghiªng, vËt liÖu ®­îc ®­a lªn bong – ke vµ qua bong – ke ph©n phèi ®Òu theo chiÒu réng cña b¨ng chuyÒn trªn cïng. VËt liÖu chuyÓn ®éng cïng víi b¨ng chuyÒn däc theo phßng sÊy ®Õn cuèi b¨ng chuyÒn trªn cïng, vËt liÖu r¬i xuèng b¨ng chuyÒn phÝa d­íi chuyÓn ®éng theo h­íng ng­îc l¹i. §Õn cuèi b¨ng chuyÒn nµy vËt liÖu l¹i r¬i xuèng b¨ng chuyÒn phÝa d­íi chuyÓn ®éng theo h­íng ng­îc l¹i. Cø nh­ vËy vËt liÖu ®­îc chuyÓn ®éng qua hÕt b¨ng chuyÒn nµy ®Õn b¨ng chuyÒn kh¸c, råi tõ b¨ng chuyÒn d­íi cïng vËt liÖu r¬i vµo kho chøa s¶n phÈm. Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng trªn c¸c b¨ng chuyÒn vµ r¬i tõ b¨ng chuyÒn nµy ®Õn b¨ng chuyÒn kia, vËt liÖu sÊy ®­îc ®¶o trén ®Òu ®¶m b¶o qu¸ tr×nh sÊy ®Òu ®Æn vµ liªn tôc. Qu¸ tr×nh sÊy hçn hîp Ðp trong m¸y sÊy lo¹i nµy ®­îc cung cÊp nhiÖt nhê vµo nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ mang ®Õn sau khi ®­îc ®èt nãng qua c¸c caloriphe s­ëi, vµ nhiÖt bøc x¹ cña hÖ thèng èng h¬i ruét gµ ®Æt gi÷a c¸c b¨ng chuyÒn. H×nh sè lµ m¸y sÊy lo¹i tua – bin, gåm cã mét phßng sÊy h×nh trô, bªn trong trªn trôc ®øng 1l¾p r«tor 2. Cét 3 nèi víi vßng ngang 4 vµ 5, trªn ®ã cã l¾p c¸c ®Üa 6, ®Üa bÞ chia thµnh nhiÒu vïng do c¸c r·nh h­íng t©m . Xung quanh ®Üa l¾p èng xo¾n ruét gµ 7. Trôc ®øng 1 ®Æt trªn æ bi ®ì 8vµ quay nhê ®éng c¬ 9 nèi víi bé phËn chuyÓn ®éng 11. Vßng ®ì vµ b¸nh xe r¨ng khÝa 12 g¾n liÒn víi vßng ngang 4, do ®ã cét 3 vµ ®Üa 6 nèi víi nã còng quay nhê ®éng c¬ 13 qua hép gi¶m tèc 10 vµ b¸nh xe r¨ng khÝa cßn chuyÓn ®Õn b¸nh xe 12. VËt liÖu ®­îc ph©n phèi ®Òu tõ trªn qua bong – ke vµo ®Üa quay trªn cïng. Khi quay ®­îc mét vßng, vËt liÖu nhê thanh cµo chuyÓn qua c¸c r·nh h­íng t©m xuèng ®Üa d­íi vµ cø tiÕp tôc nh­ thÕ. PhÇn d­íi m¸y sÊy cho kh«ng khÝ l¹nh vµo ®Ó lµm nguéi vËt liÖu. Tõ ®Üa cuèi cïng vËt liÖu r¬i xuèng bong – ke chøa vµ nhê b¨ng chuyÒn ®­a ra ngoµi. Kh«ng khÝ tuÇn hoµn nhê vµo sù quay cña r«tor, ®­îc ®èt nãng b»ng h¬i n­íc trong èng xo¾n 7. Nhê sù ®¶o trén cña vËt liÖu tõ trªn xuèng trong thêi gian sÊy, nªn ®iÒu kiÖn sÊy ®­îc tèt, n¨ng suÊt sÊy t¨ng, vµ b¶o ®¶m sÊy ®ång nhÊt. Do bÒ mÆt lµm l¹nh trªn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch nhá vµ sù cã mÆt cña c¸c caloriphere bªn trong nªn m¸y sÊy tua – bin Ýt mÊt nhiÖt h¬n m¸y sÊy b¨ng chuyÒn. NÕu t¨ng tèc ®é kh«ng khÝ trong m¸y sÊy sÏ t¨ng ®­îc hÖ sè truyÒn nhiÖt vµ hÖ sè t¸c dông cã Ých cña m¸y sÊy. VÒ ph­¬ng diÖn chØ tiªu kinh tÕ vµ kü thuËt, so víi c¸c m¸y sÊy trªn th× m¸y sÊy tua – bin lµ ­u viÖt h¬n c¶. Do ®ã lo¹i m¸y sÊy nµy ®­îc sö dông réng r·i ®Ó sÊy bét Ðp carbamit. 3.1.3. S¬ ®å d©y chuyÒn s¶n xuÊt ure – focmaldehyt b»ng ph­¬ng ph¸p n­íc – nhò t­¬ng. Nh­ ë phÇn trªn ®· ph©n tÝch, hiÖn nay trong c«ng nghiÖp ®Ó s¶n xuÊt bét Ðp ure – focmaldehyt ng­êi ta chñ yÕu sö dông ph­¬ng ph¸p nguéi tøc lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ c¸c dÉn xuÊt metylol ure. §Ó thùc hiÖn s¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p nguéi th× trong c«ng nghiÖp l¹i chia ra hai ph­¬ng ph¸p thuéc ph­¬ng ph¸p nguéi ®ã lµ : ph­¬ng ph¸p n­íc – nhò t­¬ng. ph­¬ng ph¸p c¸n kh«. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p c¸n kh« kh«ng ®­îc øng dông réng r·i trong c«ng nghiÖp, bëi v× s¶n phÈm thu ®­îc cã thµnh phÈm kh«ng ®ång nhÊt. VÊn ®Ò nµy ®­îc gi¶i thÝch lµ qu¸ tr×nh t¹o nhùa phÇn lín xÈy ra khi ñ trong phßng riªng, nghÜa lµ kh«ng khuÊy vµ nhiÖt ph¶n øng to¶ ra kh«ng ph©n phèi ®Òu trong hçn hîp. Do ®ã møc ®é ng­ng tô cña c¸c líp bªn trong vµ bªn ngoµi kh«ng gièng nhau. Ngoµi ra trong ph­¬ng ph¸p c¸n kh« cÇn ®ßi hái parafoc tinh khiÕt, ®óng qui chuÈn. VÊn ®Ò nµy trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt rÊt lµ khã kh¨n. H¬n n÷a qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vµ kiÓm tra s¶n xuÊt phøc t¹p. ChÝnh v× nh÷ng nh­îc ®iÓm trªn cña ph­¬ng ph¸p c¸n kh« mµ hiÖn nay trong c«ng nghiÖp ®Ó s¶n xuÊt bét Ðp ng­êi ta sö dông réng r·i ph­¬ng ph¸p n­íc – nhò t­¬ng. S¬ ®å s¶n xuÊt vËt liÖu Ðp ure – focmaldehyt b»ng ph­¬ng ph¸p n­íc – nhò t­¬ng. Focmalin tõ c¸c thïng chøa cña ph©n x­ëng ®­îc b¬m ®­a ®Õn thïng c©n 6, ure vµ urotropin sau khi c©n ®­îc chuyÓn tíi thiÕt bÞ ph¶n øng b»ng cÇu n©ng ( ure cã thÓ ®­îc vËn chuyÓn b»ng kh«ng khÝ nÐn hoÆc ch©n kh«ng ). C¸c cÊu tö focmalin, urotropin vµ ure sau khi c©n lÇn l­ît cho vµo thiÕt bÞ ph¶n øng 9 ®Ó ng­ng tô t¹o ra c¸c s¶n phÈm ban ®Çu lµ c¸c dÉn xuÊt metylol ure. ThiÕt bÞ ph¶n øng 9 kÕt hîp víi m¸y lµm l¹nh thuËn nghÞch 10. Sau khi ph¶n øng kÕt thóc, dung dÞch ng­ng tô tù ch¶y xuèng m¸y läc 11. ë ®©y dung dÞch ®­îc lµm s¹ch khái c¸c t¹p chÊt c¬ häc ( m¸y läc lµ mét thïng nhá trong cã l­íi ng¨n ®Æt ngang ®Ó gi÷ c¸c t¹p chÊt l¹i ). Sau khi qua m¸y läc, nhê b¬m ch©n kh«ng ®­a dung dÞch lªn thïng chøa 12. Dung dÞch nhùa tõ thïng chøa 12 ch¶y xuèng m¸y sÊy ch©n kh«ng cã c¸nh khuÊy 13. M¸y sÊy 13 nèi víi thiÕt bÞ läc bôi vµ m¸y ng­ng tô kiªm thïng chøa vµ kÕt hîp víi ch©n kh«ng. Nhùa sau khi sÊy ®­îc ®­a xuèng thïng chøa s¶n phÈm 16. ch­¬ng IV tÝnh chÊt vµ øng dông cña NHùA urE – focmaldehyt 4.1.TÝnh chÊt ChÊt l­îng cña nhùa ure – focmaldehyt phÇn lín ®­îc x¸c ®Þnh b»ng mµu s¾c cña vËt liÖu, sù ®ång nhÊt khi nhuém mµu vµ ®é bÒn cña nã d­íi t¸c dông cña ¸nh s¸ng, m«i tr­êng Èm vµ n­íc nãng. Theo mµu s¾c, bét Ðp ure – focmaldehyt chia lµm hai lo¹i : kh«ng trong vµ trong mê. Nhùa ure – focmaldehyt bÞ ¶nh h­ëng nhiÒu khi cã sù dao ®éng cña nhiÖt ®é, ¸p suÊt vµ ®èt kh«ng ®ång nhÊt khi Ðp. Sau ®©y lµ nh÷ng chØ tiªu vÒ tÝnh chÊt c¬ lý cña chÊt dÎo tõ nhùa ure – focmaldehyt : - Träng l­îng riªng, g/cm3 : 1,45 – 1,55 - Giíi h¹n bÒn khi uèn, kg/cm2 : 600 - 900 - Giíi h¹n bÒn khi kÐo, kg/cm2 : 350 - 400 - Giíi h¹n bÒn khi nÐn, kg/cm2 : 1500 - 2000 - C­êng ®é va ch¹m riªng, kg.cm/cm2 : 6 - 8 - §é bÒn nhiÖt, 0 C : 100 - 120 - §é bÒn n­íc : 0,35 – 1,5 - §iÖn trë thÓ tÝch riªng 1011 - 1012 - §iÖn trë riªng theo bÒ mÆt 1010 - 1011 - H»ng sè ®iÖn m«i khi 50 hz : 5 - 7 - §iÖn thÕ chäc thñng, Kv/mm : 10 - 15 §é bÒn n­íc cña nhùa ure – focmaldehyt kÐm nhiÒu so víi nhùa phenol – focmaldehyt. Khi cho vµo n­íc s«i, sau 30 phót chÊt dÎo carbamit hÊp thô ®Õn 4% n­íc, ngoµi ra khi ®ã focmaldehyt bÞ t¸ch ra. NÕu t¸c dông nhiÖt ®é cao trong thêi gian l©u lªn chÊt dÎo carbamit, chóng cã thÓ bÒn ®Õn 800 ; nÕu t¸c dông nhanh cã thÓ ®Õn 110 – 1200. NhiÖt ®é cµng cao, ®é bÒn cµng gi¶m vµ träng l­îng bÞ thay ®æi. 4.2. øng dông 4.2.1. Lµm bét Ðp øng dông chÝnh cña nhùa ure focmaldehyt lµ ®Ó s¶n xuÊt bét Ðp. Bét Ðp ure focmaldehyt cã ®é bÒn n­íc kÐm vµ cã tÝnh chÊt ®iÖn m«i cao. Do ®ã bét Ðp ure_focmaldehyt ®­îc øng dông chÝnh ®Ó s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm yªu cÇu tÝnh chÊt ®iÖn m«i cao vµ kh«ng ®ßi hái ®é bÒn n­íc. Bét Ðp carbamit dïng trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, vËt liÖu c¸ch ®iÖn nh­ : lµm vá vµ tay quay cña m¸y ®iÖn tho¹i, c¸i bÊm ®iÖn, t¸n ®Ìn. Nã cßn ®­îc dïng trong nghµnh x©y dùng vµ nghµnh vËn t¶i lµm c¸c vËt liÖu trang hoµng. 4.2.2. Lµm vËt liÖu Ðp d¹ng líp. VËt liÖu Ðp d¹ng líp ®­îc chÕ t¹o tõ nhùa carbamit tÈm c¸c phô gia líp nh­ : v¶i hoÆc giÊy. Nhùa tÊm ure – focmaldehyt trªn c¬ së phô gia giÊy, v¶i, gç, vµ v¶i thuû tinh, cã ®é bÒn c¬ häc kh«ng kÐm c¸c nhùa tÊm phenol – focmaldehyt víi phô gia t­¬ng øng. Tuy nhiªn ®é bÒn n­íc, bÒn ho¸ häc vµ bÒn nhiÖt cña nã kÐm nhiÒu so víi phenol – focmaldehyt. Ng­îc l¹i nhùa tÊm ure – focmaldehyt cã ­u ®iÓm lµ bÒn ¸nh s¸ng, cã thÓ nhuém cac mµu s¸ng chãi, kh«ng cã mïi ngay c¶ khi nhiÖt ®é cao. Nhùa tÊm ure – focmaldehyt ®­îc dïng lµm vËt liÖu x©y dùng (trang hoµng bªn trong c¸c va – g«ng tµu, xe, cabin tµu thuû…). Ngoµi ra cßn dïng trong kü nghÖ lµm ®å gç : gi­êng, bµn, ghÕ … Nhùa ure – focmaldehyt cßn dïng lµm nhùa bät. So víi c¸c nhùa bät nhiÖt dÎo nh­ nhùa bät polistyrol, th× nhùa bät ure – focmaldehyt bÒn nhiÖt h¬n nªn th­êng dïng lµm vËt liÖu c¸ch nhiÖt. 4.2.3.Nhùa ure – focmaldehyt ®Ó lµm s¬n §Ó chÕ t¹o mµng s¬n tõ nhùa ure – focmaldehyt ng­êi ta tiÕn hµnh ete ho¸ c¸c nhãm metylol tù do trong nhùa b»ng r­îu. §Ó ete ho¸ th­êng dïng r­îu butylic hoÆc còng cã thÓ dïng glixªrin vµ glicol. Mµng s¬n thu ®­îc b»ng c¸ch biÕn tÝnh nhùa ure – focmaldehyt bÒn, kh«ng dån, cã ®é co gi·n bÐ, kh«ng trén lÉn víi nhiÒu nhùa kh¸c vµ sù hoµ tan bÞ h¹n chÕ. HiÖn nay ng­êi ta t×m ®­îc lo¹i nhùa biÕn tÝnh ure – focmaldehyt kh¸c cã ®é hoµ tan tèt, mµng s¬n thu ®­îc bÒn vµ mÒm h¬n. Nhùa nµy ®iÒu chÕ b»ng c¸ch biÕn tÝnh ure – focmaldehyt víi poly – ete. 4.2.4. Nhùa ure – focmaldehyt ®Ó lµm keo d¸n. Ngoµi c¸c øng dông kÓ trªn, nhùa ure – focmaldehyt cßn ®­îc sö dông lµm keo d¸n. Keo d¸n ure – focmaldehyt cã thÓ ë d¹ng bét kh« tan trong n­íc hoÆc ë d¹ng láng. Keo d¸n ure – focmaldehyt cã nhiÒu øng dông kh¸c nhau nh­ dïng ®Ó d¸n gç, sø, kim lo¹i… Nh­ng ®Æc biÖt lµ ®­îc øng dông trong réng r·i trong nghµnh gç d¸n v× nã cã mét sè tÝnh chÊt ­u viÖt sau : - Ho¸ r¾n nhanh khi nhiÖt ®é cao vµ thÊp. - Hoµ tan trong n­íc tr­íc khi ®ãng r¾n. - §é bÒn c¬ häc cao sau khi ®ãng r¾n. - BÒn víi t¸c dông cña c¸c vi sinh vËt. - Gi¸ thµnh thÊp so víi c¸c keo tæng hîp kh¸c. - Nguyªn liÖu dÔ t×m. 4.2.5. Nhùa ure – focmaldehyt dïng ®Ó s¶n xuÊt “ MIPOR ” ( nhùa bät carbamit ) “ MIPOR ” lµ mét lo¹i nhùa bät, xèp mµu tr¾ng, ®­îc ®iÒu chÕ tõ nhùa ure – focmaldehyt khi cã mÆt chÊt t¹o bät. “ MIPOR ” rÊt nhÑ, träng l­îng thÓ tÝch nhá, ®é c¸ch nhiÖt vµ c¸ch ©m rÊt tèt. øng dông chÝnh cña nhùa bät carbamit lµ ®Ó lµm vËt liÖu c¸ch nhiÖt trong s¶n xuÊt m¸y ­íp l¹nh dïng cho thùc phÈm, trong ngµnh giao th«ng vËn t¶i. ë n­íc ta, t­¬ng lai nhùa t¹o bät ®­îc øng dông rÊt nhiÒu trong nghµnh c«ng nghiÖp thùc phÈm. Bëi v× n­íc ta lµ n­íc nhiÖt ®íi cã khÝ hËu nãng Èm , giã mïa nªn trong nghµnh c«ng nghiÖp thùc phÈm vµ lµm l¹nh cÇn cã vËt liÖu c¸ch nhiÖt tèt ®Ó b¶o qu¶n s¶n phÈm. Ngoµi kh«ng khÝ ra ch­a t×m thÊy vËt liÖu nµo cã tÝnh c¸ch nhiÖt tèt h¬n nhùa t¹o bät. §é dÉn nhiÖt cña kh«ng khÝ lµ 0,021 Kcal/M.giê. 0 C , cßn cña nhùa t¹o bät lµ 0,026 Kcal/ M.giê. 0 C . PhÇn II: tÝnh to¸n ch­¬ng 1 : tÝnh to¸n kü thuËt 1.1.TÝnh phèi liÖu vµ c©n b»ng vËt chÊt. 1.1.1. §¬n phèi liÖu Focmaldehyt 37 % 100 phÇn khèi l­îng Ure 50 phÇn khèi l­îng Urotropin 3 phÇn khèi l­îng Axit oxalic 10% 3 phÇn khèi l­îng 1.1.2. C©n b»ng vËt chÊt - S¬ ®å s¶n xuÊt keo ure focmaldehyt S¶n phÈm SÊy Läc §a tô Nguyªn liÖu Thêi gian lµm viÖc cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt nh­ sau: Tæng sè ngµy trong n¨m: 365 ngµy Trong ®ã sè ngµy nghØ lµ : B¶o d­ìng 4 ngµy (ba th¸ng mét lÇn) Söa ch÷a 5 ngµy NghØ lÔ tÕt 9 ngµy NghØ ngµy chñ nhËt: 52 ngµy Tæng sè ngµy nghØ lµ 70 ngµy Sè ngµy lµm viÖc cña d©y chuyÒn lµ: 365- 70 = 295 ngµy d©y chuyÒn lµm viÖc. S¶n l­îng ure focmaldehyt cÇn s¶n xuÊt trong 1 n¨m lµ 100 tÊn/1n¨m L­îng ure focmaldehyt ph¶i s¶n xuÊt trong mét ngµy lµ: 100/295 = 0,339 tÊn/ngµy = 339 (kg/ngµy). Gi¶ thiÕt tæn hao qua c¸c c«ng ®o¹n nh­ sau: N¹p liÖu: 0,5% . §a tô: 1%. Läc, T¸ch: 0,5%. SÊy: 0,5% §ãng gãi s¶n phÈm: 0,5%. §Ó thuËn tiÖn ta tÝnh c©n b»ng cho mét tÊn s¶n phÈm. · C«ng ®o¹n ®ãng gãi s¶n phÈm tæn hao 0,5 % nªn l­îng s¶n phÈm tr­íc khi ®­a vµo c«ng ®o¹n nµy lµ : 1000.100/99,5 =1005 (kg) L­îng tæn hao lµ : 1005-1000 =5 (kg) 1005.100/99,5 =1010 (kg) L­îng tæn hao lµ : 1010 – 1005 = 5 (kg) · C«ng ®o¹n läc t¸ch n­íc tæn hao 0,5% nªn l­îng s¶n phÈm tr­íc khi ®­a vµo c«ng ®o¹n nµy lµ : 1010.100/99,5 = 1015 (kg) L­îng tæn hao lµ : 1015- 1010 = 5(kg) · C«ng ®o¹n ®a ti\ô tæn hao 1% nªn l­îng s¶n phÈm tr­íc khi ®­a vµo c«ng ®o¹n nµy : 1015.100/ 99 = 1025,25 (kg) Do hiÖu suÊt cña c«ng ®o¹n nµy lµ 70% nªn l­îng nguyªn liÖu thùc tÕ lµ 1025,25.100/70 = 1464,65 (kg) vËy l­îng tæn hao lµ : 1464,65- 1015 = 449,65 (kg) · N¹p liÖu tæn hao 0,5 % nªn l­îng nguyªn liÖu cÇn cho c«ng ®o¹n nµy lµ 1464,65.100/99,5 = 1472 (kg) L­îng tæn hao lµ : 1472 – 1464,65 = 7,35 (kg) VËy ®Ó tæng hîp ra 1000 kg s¶n cÇn 1472 kg Focmaldehyt 37% 736 kg Ure 44,16 kg Urotropin 44,16 kg Axit oxalic Tõ ®ã tÝnh ®­îc c©n b»ng vËt chÊt cho 100 tÊn s¶n phÈm/ mét n¨m Nguyªn liÖu L­îng vµo(tÊn) L­îng ra(tÊn) Ure 73,6 100 Focmalin 37% 147,2 Urotropin 4,416 Axit oxalic 10% 4,416 Tæng céng 229,632 C©n b»ng vËt chÊt cho mét ngµy s¶n xuÊt : Nguyªn liÖu L­îng vµo(kg) L­îng ra(kg) Ure 249,5 339 Focmalin 37% 499 Urotropin 15 Axit oxalic 10% 15 Tæng céng 763,5 1.1.3. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho 1 mÎ 1 nåi - B­íc chuÈn bÞ Thêi gian - ChuÈn bÞ nguyªn liÖu 15 phót - Cho Focmalin vµo 15 phót - ®èt nãng ®Õn 400 C 10 phót - cho urotropin vµo vµ khuÊy 20 phót - cho ure vµo khuÊy 45 phót - cho dung dÞch axit oxalic vµo vµ khuÊy 15 phót - khuÊy liªn tôc ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng 45 phót - th¸o s¶n phÈm 10 phót - läc vµ röa s¶n phÈm 30 phót - ChuÈn bÞ cho mÎ sau 30 phót - Thêi gian sÊy vµ nghiÒn nhùa 20 phót Tæng céng 4 giê 15 phót Thêi gian s¶n xuÊt cho mét mÎ lµ 4 giê 15 phót. Ngµy lµm viÖc 8 giê chia lµm 2 ca, mçi ca mét nåi ph¶n øng, vËy nguyªn liÖu dïng cho mét mÎ mét nåi b»ng 1/2 nguyªn liÖu dïng cho mét ngµy s¶n xuÊt. Nguyªn liÖu L­îng vµo(kg) L­îng ra(kg) Ure 124,75 169,5 Focmalin 37% 249,5 Urotropin 7,5 Axit oxalic 10% 7,5 Tæng céng 381,75 1.2.TÝnh to¸n thiÕt bÞ ph¶n øng . 1.2.1.TÝnh thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. 1.2.1.1.TÝnh thÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. Hçn hîp ph¶n øng gåm 4 cÊu tö Ure, dung dÞch Focmalin, Urotropin vµ xóc t¸c axit oxalic. ThÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau Vhh= Trong ®ã Ghh: Khèi l­îng hçn hîp ph¶n øng. Vhh: ThÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng. : Khèi l­îng riªng cña hçn hîp ph¶n øng. Khèi l­îng riªng cña hçn hîp ph¶n øng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc [7 – Tr5 ] r1, r2,r3,r4 :lÇn l­ît lµ khèi l­îng riªng cña Ure, dung dÞch Focmalin, Ur«tr«pin, vµ xóc t¸c axit oxalic rhh lµ khèi l­îng riªng cña hçn hîp,(kg/m3). x1,x2,x3,x4: lÇn l­ît lµ nång ®é phÇn khèi l­îng cña tõng cÊu tö trong hçn hîp Theo [ 7-Tr82] tÝnh ®­îc r1=1329 kg/m3 Theo [7- Tr81] tÝnh ®­îc r2=1002,4 kg/m3 Theo [7 ] ta cã r3 =1330 kg/m3, r4 =1000,51 kg/m3 Thay vµo c«ng thøc [ 7 –Tr5 ] TÝnh ®­îc khèi l­îng riªng cña hçn hîp ph¶n øng : rhh = 1104,62 kg/m3 ThÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng lµ : Vhh= = =0,3455 m3 ThÓ tÝch lµm viÖc cña hçn hîp ®­îc tÝnh thao c«ng thøc : Vlv=, trong ®ã : hÖ sè ®iÒn ®Çy cña thiÕt bÞ, trong c«ng nghÖ ho¸ häc th­êng lÊy : 0,6 – 0,8 Chän = 0,6 , vËy thÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ lµ : Vlv = = 0,576 m3 ThÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ lµ Vlv = 0,6 m3 Theo [ 8 – Tr 359 ] ta chän ®­êng kÝnh trong cña nåi ph¶n øng lµ : Dt = 0,8 m Tõ c«ng thøc tÝnh thÓ tÝch cña th¸p : V = . DT2.H H : chiÒu cao cét chÊt láng trong nåi ph¶n øng (m) Dt : ®­êng kÝnh trong thiÕt bÞ ph¶n øng (m) Ta tÝnh ®­îc : H = 1,19426 m , chän H = 1,2 m 1.2.1.2. TÝnh chiÒu dµy thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh . Th©n h×nh trô lµ bé phËn chñ yÕu do lµm viÖc ë ¸p xuÊt th­êng nªn chÕ t¹o th©n h×nh trô theo ph­¬ng ph¸p hµn . ChiÒu dµy th©n h×nh trô ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: S=+ C (m) [ 8-Tr360]. Trong ®ã: : Lµ hÖ sè cña thiÕt bÞ ph¶n øng theo ph­¬ng ph¸p hµn. Chän ph­¬ng ph¸p hµn b¨ng tay vµ hå quang ®iÖn, kتu hµn gi¸p mèi 2 bªn. Theo [8- Tr362] ®­îc = 0,95. Dt: ®­êng kÝnh cña thiÕt bÞ. P: ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p. P= Pkq + P1 Trong ®ã P1: lµ ¸p suÊt thuû tÜnh cña cét chÊt láng. Pkq: lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn. P1 ®­îc tÝnh nh­ sau. P1=.g.H [8-Tr360]. : khèi l­îng riªng cña hçn hîp c¸c chÊt trong ph¶n øng. = 1104,62 (kgm3) P1= 1104,62.9,81.1,2=13003.59(N/m2). P=105+13783,31=113003,59(N/m2). • TÝnh [] : [] §é bÒn cña vËt liÖu ë ®©y lµ thÐp kh«ng gØ X17H13M2T. []=. [8-Tr356] []=. Trong ®ã: nK, nC – HÖ sè an toµn theo giíi h¹n bÒn vµ giíi h¹n chÈy. , - Gíi h¹n bÒn khi keo vµ khi chÈy. - HÖ sè hiÖu chØnh chän =0,9). Víi thÐp kh«ng gØ tra ë [8-Tr356] ®­îc nK=2,6, nC=1,5. Tra ë [8-Tr320] ®­îc:= 540.106 N/m2. = 220.106 N/m2. Do ®ã []==186,92.106 N/m2 []==132.106 N/m2 . Chon gi¸ trÞ [] theo gi¸ trÞ nhá nhÊt []=132.106 N/m2. • TÝnh C: C=C1+C2+C3(m) Trong ®ã : C1: bæ sung do ¨n mßn, xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ¨n mon vËt liÖu cña m«i tr­êng vµ thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ. Chän C1=1 mm. C2:bæ sung do hao mßn C2=0. C3: bæ sung do dung sai cña chiÒu dµy. Theo [8-Tr 364] cã C3=0,4mm. C= C1+C2+C3 = 1+0+0,4=1,4 mm=1,4.10-3m VËy chiÒu dÇy cña th¸p lµ: Do ==1109,7 >50 nªn cã thÓ bá P ë mÉu sè. Do ®ã S=+C S= +1,4.10-3 .=1,94.10-3m Do S-C<10 chän S=5mm. • KiÓm tra øng suÊt thö. Theo [8-Tr365] øng suÊt tÝnh theo ¸p suÊt thö ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: =. Trong ®ã PO: ¸p suÊt thö tÝnh to¸n . PO=Pth+P1 N/m2. [8-Tr366] Pth: ¸p suÊt thö thuû lùc. Do P=113003,59 N/m2<0,5.106 VËy Pth=1,5.P=1,5.113003,59 =169505,39 N/m2 [8-Tr358] P1: ¸p suÊt thuû tÜnh cña n­íc. P1=. : Khèi l­îng riªng cña n­íc ë nhiÖt ®é 98oC (nhiÖt ®é trong th¸p ). =968,44kg/m3 t¹i 40oC. H: chiÒu cao cña thiÕt bÞ chÝnh. g: gia tèc träng tr­êng. P1=.g.H=968,44.9,81.1,2 = 11400,48 N/m2. Po=Pth+P1=169505,39 + 11400,48 = 180905,87 N/m2. Do ®ã: ==21,25.106(N/m2). =21,25.106<==110.106. VËy chiÒu dµy S=5._.Þa h×nh, ­u tiªn vÒ h­íng, thuËn lîi giao th«ng ®i l¹i trong nhµ m¸y. Ph©n x­ëng s¶n xuÊt cã tÝnh chÊt ph¸t sinh khÝ th¶i, dÔ ch¸y næ, bôi ån… nªn ®­îc c¸ch ly víi c¸c khu vùc kh¸c b»ng c©y xanh. Vµ xö lý c¸c bé phËn « nhiÔm tr¸nh ¶nh h­ëng ®Õn m«i tr­êng. + Bé phËn phô trî: gåm khu phôc vô n¨ng l­îng, c«ng tr×nh xö lý n­íc th¶i. ChiÕm 5% diÖn tÝch toµn nhµ m¸y. §­îc tæ chøc ë c¸c vÞ trÝ bÊt lîi h¬n vÒ h­íng nh­ cuèi nhµ m¸y. Tuy nhiªn vÉn liªn hÖ trùc tiÕp víi khu vùc s¶n xuÊt. + Bé phËn kho tµng phôc vô giao th«ng: gåm c¸c c«ng tr×nh kho tµng (kho nguyªn liÖu, s¶n phÈm), c¸c s©n b·i tiÕp nhËn hµng hãa vµ xuÊt s¶n phÈm. ChiÕm 20% diÖn tÝch toµn nhµ m¸y. §­îc tæ chøc ë ®Çu vµ cuèi d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®Ó thuËn tiÖn cho s¶n xuÊt vµ ®­êng vËn chuyÓn ®­îc ng¾n nhÊt. + Khu ®Êt më réng : ChiÕm 40 % diÖn tÝch toµn nhµ m¸y. Tæ chøc hÖ thèng kü thuËt vµ giao th«ng: C¸c nguyªn liÖu cña nhµ m¸y chñ yÕu ë d¹ng láng, h¹t, bét nªn vËn chuyÓn vµo s¶n xuÊt b»ng hÖ thèng ®­êng èng. HÖ thèng ®­êng èng ®­îc bè trÝ ë trªn cao vµ kÕt hîp víi ngÇm d­íi ®Êt. §­êng giao th«ng ph©n thµnh c¸c cÊp kh¸c nhau. §­êng vËn chuyÓn 2 lµn xe réng 7 m, ®­êng ®i bé cho ng­êi réng 1,5 m, cã tæ chøc c©y xanh lÊy bãng m¸t vµ ®Ìn th¾p s¸ng trªn toµn bé c¸c tuyÕn giao th«ng cña nhµ m¸y. HÖ thèng tho¸t n­íc th¶i ®­îc tËp trung xö lý s¬ bé tr­íc khi th¶i ra hÖ thèng xö lý n­íc th¶i chung cña khu c«ng nghiÖp. C©y xanh tæ chøc trong nhµ m¸y ®­îc ph©n thµnh hµng: C©y xanh lÊy bãng m¸t trång däc theo c¸c ®­êng giao th«ng, lèi ®i. C©y xanh c¸ch ly vÖ sinh tæ chøc gi÷a khu hµnh chÝnh vµ khu s¶n xuÊt. Gi÷a khu s¶n xuÊt víi c¸c khu vùc kh¸c cña nhµ m¸y vµ theo chu vi cña nhµ m¸y ®Æc biÖt lµ cuèi khu vùc nhµ m¸y ®­îc trång víi diÖn tÝch lín. C©y xanh t¹o c¶nh quan ®­îc tæ chøc ë c¸c v­ên c¶nh cña nhµ m¸y: tr­íc khu hµnh chÝnh vµ ë c¸c khu nghØ. KÕt hîp víi c¸c nh©n tè t¹o c¶nh quan kh¸c nh­: hå n­íc, biÓu t­îng nhµ m¸y, ghÕ ngåi nghØ, s©n v­ên, ®Ìn chiÕu s¸ng t¹o c¶nh… 2.2.3. ThiÕt kÕ tæng mÆt b»ng ph©n x­ëng Do ®Æc ®iÓm kü thuËt, c«ng nghÖ vµ yªu cÇu diÖn tÝch l¾p ®Æt, söa ch÷a vµ thao t¸c. Ta thiÕt kÕ ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa URE_FOCMALDEHYT lµ nhµ 2 tÇng. Víi n¨ng suÊt 100 tÊn/n¨m th× nhµ m¸y cã yªu cÇu vÒ ph©n x­ëng vµ c¸c c«ng tr×nh phô trî nh­ sau: - Ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa URE_FOCMALDEHYT: Nhµ 2 tÇng cao 8,4 m kÝch th­íc nhµ: dµi 18 m. chiÒu réng 12 m. chiÒu cao 8,4 m. - Cac cong trinh cung cap nang luong khac - Khu nhµ sinh ho¹t, hµnh chÝnh vµ phôc vô. - C¸c c«ng tr×nh cÊp tho¸t n­íc trong nhµ m¸y + C«ng tr×nh cÊp n­íc: gåm tr¹m b¬m, bÓ l¾ng, bÓ läc, ®­êng èng. + C«ng tr×nh tho¸t n­íc: gåm tr¹m xö lý n­íc bÈn, tr¹m xö lý n­íc th¶i, hÖ thèng cèng r·nh tho¸t n­íc. - C¸c c«ng tr×nh giao th«ng vËn t¶i trong nhµ m¸y: ®¶m b¶o cho vËn chuyÓn nguyªn liÖu vµo còng nh­ s¶n ra khái kho. * C¸c h¹ng môc c«ng trinh STT H¹ng môc c«ng tr×nh KÝch th­íc c¬ b¶n (m) DiÖn tÝch (m2) Sè tÇng Sè nhÞp nhµ Dài Réng Cao 1 Ph©n x­ëng s¶n xuÊt chÝnh 18 12 8,4 216 2 1 2 Nhµ s¶n xuÊt phô trî 9 6 4,8 54 1 1 3 Phßng th­êng trùc 6 4 4,8 24 1 1 4 Nhµ chøa nguyªn liÖu 12 6 4,8 72 1 1 5 Khu vùc n¨ng l­îng 9 6 4,8 54 1 1 6 Nhµ chøa s¶n phÈm 12 6 4,8 72 1 1 7 Tr¹m cung cÊp n­íc s¹ch 12 6 4,8 72 1 1 8 Tr¹m xö lý n­íc th¶i 12 6 4,8 72 1 1 9 Khu dù tr÷ 12 9 4,8 108 1 1 10 Nhµ hµnh chÝnh 9 6 4,8 72 1 1 11 Nhµ thÝ nghiÖm 9 6 4,8 1 1 12 Nhµ ¨n, c¨ng tin 12 6 4,8 72 1 1 13 Nhµ ®Ó xe 9 6 4,8 54 1 1 14 Khu gi¶i trÝ 9 6 4,8 54 1 1 Tæng diÖn tÝch x©y dùng 960 HÖ sè x©y dùng Kxd ( ChØ tiªu mËt ®é x©y dùng tèi thiÓu ) cña ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt nhùa theo TCVN 4514-88 Kxd = 50% Kxd = Sxd = S1 + S2 S1 tæng diÖn tÝch xay dùng 960 (m2) S2: Gi¶i ph¸p tæ chøc giao th«ng S2 = 30% F Kxd = => 0,5 = F = 4800 (m2) S2 = 1440 (m2) Ksd = S3: C©y xanh mÆt n­íc S3 = 15%F Ksd = Ksd = 65% DiÖn tÝch thùc tÕ Stt Stt = F + Sdp Sdp: DiÖn tÝch dù phßng 15 % Stt = 4800 + 0,15.4800 = 5520 (m2) §Ó thiÕt kÕ mÆt b»ng ph©n x­ëng ta c¨n cø vµo s¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ ®Æc ®iÓm cña ph©n x­áng. S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ: D©y chuyÒn s¶n xuÊt khÐp kÝn, liªn tôc: ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh Thïng l­êng Thïng chøa nguyªn liÖu ThiÕt bÞ läc Thïng chøa dd nhùa ng­ng tô ThiÕt bÞ sÊy Thïng chøa s¶n phÈm §ãng gãi s¶n phÈm + C«ng nghÖ d©y chuyÒn: + D©y chuyÒn ph¶i khÐp kÝn, liªn tôc. + ThiÕt bÞ chÝnh ®­îc bè trÝ trªn cao phï hîp víi yªu cÇu vµ ®Æc ®iÓm s¶n xuÊt cña ph©n x­ëng: + Do s¶n xuÊt nhùa URE_FOCMALDEHYT cho nªn mÆc dï thiÕt bÞ vµ ®­êng èng lµ kÝn nh­ng vÉn ph¸t sinh khi ®éc do h¬i focmaldehyt. Do vËy khi thiÕt kÕ ph¶i ®¶m b¶o th«ng giã tù nhiªn lµ chÝnh. + Ngoµi ra n­íc th¶i cña ph©n x­ëng vÉn cßn lÉn hãa chÊt nh­ axit oxalic, focmalin, ( ®éc h¹i ) do ®ã cÇn cã hÖ thèng sö lý n­íc th¶i. + §iÒu kiÖn thùc tÕ vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt: + Víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt cña n­íc ta hiÖn nay cã thÓ ®¶m b¶o kü thuËt ®èi víi mét nhµ m¸y ho¸ chÊt nãi chung vµ ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa URE_FOCMALDEHYT nãi riªng. + Do kinh PhÝ ®Ó x©y dùng mét ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa kh«ng lín l¾m cho nªn hoµn toµn cã thÓ x©y dùng ®­îc nhµ m¸y. 2.2.3. C¬ cÊu vµ kÝch th­íc ph©n x­¬ng s¶n xuÊt chÝnh - Ph©n x­ëng s¶n xuÊt: Do ®Æc ®iÓm kü thuËt, c«ng nghÖ vµ yªu cÇu diÖn tÝch l¾p ®Æt, söa ch÷a vµ thao t¸c. KÕt cÊu ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa PS lµ nhµ khung thÐp Zamil, hai tÇng, cã tÇng kü thuËt t¹o ®é cao ®Ó tæ chøc thiÕt bÞ. Víi n¨ng suÊt 1000 tÊn/n¨m th× ph©n x­ëng ®­îc thiÕt kÕ : KÝch th­íc l­íi cét nh­ sau: (L x B) 6 x 6 m ChiÒu dµi (l):18 m ( n x B = 3 x 6 = 18 m) c¨n cø vµo ®Æc thï c¸c thiÕt bÞ trong ph©n x­ëng, vµo ®Æc ®iÓm s¶n xuÊt, vµo c¸c yªu cÇu vÒ th«ng giã, chiÕu s¸ng vµ c¸c kh¶ n¨ng tho¸t h¬i, tho¸t nhiÖt, kh¶ n¨ng ph¸t triÓn c«ng suÊt trong t­¬ng lai. ChiÒu réng ( n x L = 2 x 6 = 12 m):12 m c¨n cø vµo chiÒu réng cña c¸c thiÕt bÞ trong ph©n x­ëng. ChiÒu cao (H):8,4 m c¨n cø vµo chiÒu cao cÇn thiÕt ®Ó tæ chøc c¸c thiÕt bÞ , do ®Æc ®iÓm s¶n xuÊt c«ng nghÖ cÇn chiÒu cao ®Ó t¹o kh¶ n¨ng tù ch¶y cña nguyªn liÖu. C¸c thiÕt bÞ ®­îc tæ chøc b¶o ®¶m theo d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ c¸c yªu cÇu vÒ vÖ sinh c«ng nghiÖp cho ph©n x­ëng. Nhµ 2 nhÞp, mçi nhÞp dµi 6 m Hai cöa ®i, kÝch th­íc cöa chÝnh réng 4,2 m, cao 3,5 m ®Ó thuËn lîi cho viÖc vËn chuyÓn nguyªn liÖu còng nh­ thµnh phÈm. §ång thêi ®¶m b¶o kh¶ n¨ng tho¸t ng­êi khi cã sù cè. Cöa sæ réng 4 m, cao 3 m ®Ó t¹o kh¶ n¨ng tho¸t nhiÖt, th«ng giã vµ chiÕu s¸ng tù nhiªn tèt. Cöa sæ quay theo trôc ngang b»ng vËt liÖu khung kim lo¹i, kÝnh trong ®Ó ®¶m b¶o th«ng giã vµ chiÕu s¸ng. Nhµ cã dÇm cÇu trôc ®Ó phôc vô cho viÖc s÷a ch÷a vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ. CÇu trôc cã t¶i träng Q = 2T ®­îc treo trªn dÇm m¸i. M¸i nhµ lîp b»ng t«n cã kh¶ n¨ng tho¸t nhiÖt vµ chèng thÊm tèt. §é dèc m¸i i = 1/10 b¶o ®¶m tho¸t n­íc m­a tèt. T­êng bao xung quanh dµy 220 mm. ChiÕu s¸ng vµ th«ng giã kÕt hîp tù nhiªn vµ nh©n t¹o. ChiÕu s¸ng vµ th«ng giã tù nhiªn qua diÖn tÝch cöa sæ lín, b¶o ®¶m chiÕu s¸ng ban ngµy ®ñ ®é víi kÕt hîp chiÕu s¸ng ®Ìn vµo ban ®ªm, kiÓu chiÕu s¸ng chung vµ chiÕu s¸ng côc bé t¹i c¸c vÞ trÝ ®Æc biÖt cÇn nh×n râ. Th«ng giã nh©n t¹o b»ng qu¹t thæi. C¸c thiÕt bÞ cã nguy c¬ ph¸t sinh khÝ ®éc h¹i vµ ch¸y næ tæ chøc cuèi h­íng giã so víi toµn ph©n x­ëng, gÇn víi cöa sæ ®Ó tho¸t nhiÖt ®ång thêi h¹n chÕ ¶nh h­ëng tíi toµn ph©n x­ëng. Nhµ x­ëng cao, tho¸ng ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ vÖ sinh c«ng nghiÖp vµ kh¶ n¨ng tho¸t nhiÖt, tho¸t ng­êi khi cã sù cè. C¸c líp sµn: + S¬n epoxy lo¹i tù c©n b»ng, chèng ¨n mßn hãa häc dµy 3 mm mµu xanh d­¬ng ®Ëm. + Bª t«ng cèt thÐp nªn dµy 100 mm m¸c 200, lµm ph¼ng b»ng m¸y chuyªn dông. +L­íi thÐp ®ì sµn dµy 0,4 mm + DÇm chÝnh I400. + DÇm phô I300. C¸c líp nÒn: + S¬n epoxy lo¹i tù c©n b»ng, chèng ¨n mßn hãa häc, mµu xanh d­¬ng, dµy 3mm. + Bª t«ng nÒn dµy 100 mm, m¸c 200, lµm ph¼ng b»ng m¸y chuyªn dông. + 2 líp ®Êt ®Çm chÆt K = 0, ®Êt tù nhiªn ®Çm chÆt mçi líp dµy 200 mm CH¦¥NG 3: KINH TÕ 3.1. Tãm l­îc dù ¸n. - Dù ¸n kinh tÕ ph¶n ¸nh c¬ cÊu tæ chøc s¶n xuÊt vèn ®Çu t­ x©y dùng, thiÕt bÞ m¸y mãc gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt. Th«ng qua tÝnh to¸n kinh tÕ cho ta biÕt tÝnh hîp lý cña dù ¸n vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ cña nã ®ång thêi quyÕt ®Þnh xem xÐt viÖc x©y dùng ph©n x­ëng s¶n xuÊt ®ã cã ®óng ®¾n kh«ng. - Trªn c¬ së tÝnh to¸n kinh tÕ thÊy ®­îc hiÖu qu¶ kinh tÕ cña toµn ph©n x­ëng ®Ó x©y dùng thiÕt kÕ nh»m x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt tõ ®ã cho phÐp ®Çu t­ c¸c h¹ng môc trong gia thµnh s¶n phÈm. - Nhùa Ure _ Focmaldehyt ®­îc tæng hîp vµ øng dông rÊt nhiÒu trong nghµnh c«ng nghiÖp hãa chÊt. H¬n n÷a ë n­íc ta hiÖn nay ch­a cã mét nhµ m¸y nµo s¶n xuÊt nhùa nµy mµ th­êng ph¶i nhËp ngo¹i vÒ hoÆc nÊu thñ c«ng (ë mét sè doanh nghiÖp nhá ) cho nªn viÖc tiªu thô s¶n phÈm lµ rÊt lín. -X©y dùng nhµ m¸y t¹i khu c«ng nghiÖp Dung QuÊt TØnh Qu¶ng Ng·i, víi tæng diÖn tÝch mÆt b»ng lµ 5520 m2. TØnh Qu¶ng Ng·i cã nh÷ng chÝnh s¸ch ­u ®·i ®Æc biÖt: Thêi gian thuª mÆt b»ng tèi ®a lµ 70 n¨m. ThuÕ doanh nghiÖp lµ 10% trong 15 n¨m ®Çu. PhÝ thµnh lËp doanh nghiÖp lµ 3triÖu ®ång. Gi¸ thuª mÆt b»ng lµ 152VN§/m2/n¨m, miÔn 5 n¨m ®Çu. 3.2. ThÞ tr­êng vµ kÕ ho¹ch s¶n xuÊt 3.2.1. Nhu cÇu - Cïng víi sù ph¸t triÓn cña x· héi vÒ mäi lÜnh vùc th× nhu cÇu vÒ nhùa kh«ng ngõng t¨ng lªn. ThÞ tr­êng tiªu thô nhùa Ure _ Focmaldehyt nh­: nghµnh c«ng nghÖ s¬n, c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm keo d¸n, v¸n Ðp, vËt liÖu c¸ch ®iÖn, c¸ch nhiÖt .. - HiÖn nay ë n­íc ta gÇn nh­ hoµn toµn ph¶i nhËp ngo¹i nhùa nªn gi¸ thµnh cao vµ bÞ ®éng trong s¶n xuÊt. NÕu s¶n xuÊt nhùa Novolac trong n­íc mµ cã chÊt l­îng t­¬ng ®­¬ng th× gi¸ thµnh sÏ h¹ h¬n ( do tËn dông ®­îc nguyªn liÖu s½n cã, nguån lao ®éng rÎ ..) ch¾c ch¾n sÏ chiÕm lÜnh ®­îc thÞ tr­êng . 3.2.2. KÕ ho¹ch s¶n xuÊt . - Víi nhu cÇu hiÖn t¹i vµ t­¬ng lai nhÊt lµ trong thêi kú hiÖn ®¹i hãa ®Êt n­íc th× viÖc thiÕt kÕ ph©n x­ëng s¶n xuÊt ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa Ure _ Focmaldehyt víi n¨ng suÊt 100 tÊn/n¨m lµ mét quyÕt ®Þnh ®óng ®¾n vµ quan träng v× nã gióp cho ta kh«ng bÞ ®éng khi ph¶i nhËp ngo¹i, tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ, gi¸ thµnh h¹, t¹o viÖc lµm cho ng­êi lao ®éng… Tuy nhiªn, trong thêi gian ®Çu cã thÓ ch­a ph¸t huy ®­îc toµn bé c«ng suÊt v× sù ph¸t triÓn c«ng nghiÖp nhùa ë n­íc ta. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt giai ®o¹n ®Çu cã thÓ gÆp nhiÒu khã kh¨n do ch­a cã kinh nghiÖm, uy tÝn víi kh¸ch hµng ch­a cao …V× vËy cÇn ®­a ra nh÷ng kÕ ho¹ch ph¸t triÓn thÞ tr­êng cô thÓ, tõng b­íc ph¸t triÓn qui m« s¶n xuÊt. 3.3. TÝnh to¸n kinh tÕ 3.3.1. Chi phÝ tµi s¶n cè ®Þnh. Vèn cè ®Þnh bao gåm chi phÝ x©y l¾p nhµ x­ëng vµ chi phÝ mua s¾m l¾p ®Æt hÖ thèng thiÕt bÞ d©y chuyÒn s¶n xuÊt. 3.3.1.1 Chi phÝ x©y dùng. B¶ng 3.1 : Tt C¸c c«ng tr×nh DiÖn tÝch (m2) §¬n gi¸ (VND/m2) Thµnh tiÒn (triÖu ®ång) 1 Ph©n x­ëng s¶n xuÊt chÝnh 216 2 000 000 432 2 Nhµ s¶n xuÊt phô trî 54 1 500 000 81 3 Phßng th­êng trùc 24 1 500 000 36 4 Nhµ chøa nguyªn liÖu 72 1 500 000 108 5 Khu vùc n¨ng l­îng 54 1 000 000 54 6 Nhµ chøa s¶n phÈm 72 1 500 000 108 7 Tr¹m cung cÊp n­íc 72 1 500 000 108 8 Tr¹m xö lý n­íc th¶i 72 1 500 000 108 9 Khu dù tr÷ 108 1 500 000 162 10 Nhµ hµnh chÝnh 72 2 000 000 144 11 Nhµ thÝ nghiÖm 54 1 500 000 81 12 Nhµ ¨n, c¨ng tin 72 1 500 000 108 13 Nhµ ®Ó xe 54 500 000 27 14 Khu gi¶i trÝ 54 1 500 000 81 15 §­êng x¸ hÌ 150 16 Tæng 1788 KhÊu hao x©y dùng Ax©ydùng lÊy b»ng 10% vèn x©y dùng. Ax©ydùng = 0,1.1788+ = 178,8 (TriÖu ®ång) 3.3.1.2. Chi phÝ ®Çu t­ thiÕt bÞ m¸y mãc: Trong d©y truyÒn s¶n xuÊt gåm rÊt nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c nhau v× vËy ta cÇn tÝnh to¸n cô thÓ cho tõng lo¹i m¸y, thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh: ®©y lµ thiÕt bÞ cã d¹ng trô trßn, ®¸y vµ n¾p d¹ng vßm ®­îc lµm b»ng thÐp kh«ng gØ. Khèi l­îng thÐp kh«ng gØ dïng ®Ó s¶n xuÊt th©n thiÕt bÞ lµ : 119.813(kg). Khèi l­îng thÐp kh«ng gØ dïng ®Ó s¶n xuÊt ®¸y vµ n¾p thiÕt bÞ lµ: 2.30,2=60,4(kg) Khèi l­îng thÐp lÊy d­ so víi l­îng cÇn thiÕt lµ 10%. Tæng l­îng thÐp kh«ng gØ lµ: 119,813+60,4+0,1.(119,813+60,4)=198,24(kg). Khèi l­îng thÐp CT3 cÇn dïng ®Ó lµm vá ¸o cña thiÕt bÞ lµ : 107,23+0,1.107,23=117,953(kg) Khèi l­îng b«ng thñy tinh cÇn dïng lµ 36,47+5=41,47(kg). Chi phÝ nguyªn vËt liÖu dïng ®Ó lµm thiÕt bÞ ph¶n øng : Gi¸ thÐp X17H13M2T. lµ 40.000®/kg Gi¸ thÐp CT3 lµ 17.000®/kg Gi¸ b«ng thñy tinh lµ 85.000®/kg Tæng chi phi nguyªn vËt liÖu lµ : 198,24.40000+117,953.17000+41,47.85000=13459751 (®). LÊy trßn chi phÝ nguyªn liÖu lµ 14 000 000 (®) Chi phÝ nh©n c«ng lµm thiÕt bÞ ph¶n øng lµ: 5.106(®). Chi phÝ s¶n xuÊt chung gåm chi phÝ n¨ng l­îng, chi phÝ nguyªn vËt liÖu phô, m¸y mãc thiÕt bÞ trong qu¸ tr×nh gia c«ng lµ: 8.106(®). Tæng chi phÝ s¶n xuÊt thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh lµ: 14.106+5.106+8.106=27.106(®). TÝnh t­¬ng tù nh­ trªn cho c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ kh¸c ta ®­îc kÕt qu¶ nh­ sau. TÝnh t­¬ng tù nh­ trªn cho c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ kh¸c ta ®­îc kÕt qu¶ nh­ sau. B¶ng 3.2 Tªn thiÕt bÞ Sè l­îng §¬n gi¸ Thµnh tiÒn(tr) ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh 1 27.106 27.106 C¸nh khuÊy 1 3.106 3.106 B¬m ly t©m 6 4.106 24.106 §éng c¬ khuÊy 1 10.106 10.106 ThiÕt bÞ läc 1 5.106 5.106 ThiÕt bÞ ng­ng tô 1 3.106 5.106 Thïng chøa 4 5.106 15.106 ThiÕt bÞ sÊy 1 20.106 20.106 ThiÕt bÞ lµm l¹nh 1 20.106 20.106 Thïng l­êng 4 4.106 16.106 Qu¹t khÝ 2 2.106 4.106 HÖ thèng ®iÖn 30.106 Tæng 179.106 VËy vèn ®Çu t­ thiÕt bÞ lµ 179.106(®). Vtb=179.106(®) KhÊu hao trung b×nh hµng n¨m vÒ thiÕt bÞ: At=0,1Vtb=0,1.179.106=17,9.106(®). Chi phÝ vËn chuyÓn, l¾p ®Æt, ®µo t¹o vËn hµnh dù tÝnh b»ng 20% chi phÝ mua thiÕt bÞ. 179.106.0.2 =35.8.106(®) Tæng ®Çu t­ tµi s¶n cè ®Þnh : 1788.106+178,8.106+179.106+35,8.106= 2181,6.106(®) 3.3.2. Chi phÝ tµi s¶n l­u ®éng. 3.3.2.1. Chi phÝ nguyªn vËt liÖu. B¶ng 3.3 Nguyªn liÖu §Þnh møc cho 1 tÊn s¶n phÈm (kg) §¬n gi¸ (®/kg) Thµnh tiÒn (®) Ure 736 5 500 4 048 000 Focmalin 1472 9 500 13 984 000 Urotropin 44,16 28 000 1 236 480 Axit Oxalic 44,16 15 500 684 480 Tæng 19 952 960 Chi phÝ nguyªn vËt liÖu cho mét n¨m s¶n xuÊt: 19952960.100=1995,96.106(®). Chi phÝ vËn chuyÓn nguyªn vËt liÖu tÝnh b»ng 5% chi phi nguyªn vËt liÖu. Tæng chi phÝ nguyªn vËt liÖu: 1995,96.106+1995,96.106.0,05=2095,758.106(®). 3.3.2.2. Chi phÝ vÒ ®iÖn. - §iÖn chiÕu s¸ng: Nhµ s¶n xuÊt th­êng ho¹t ®éng 2 ca nªn ®­îc thiÕt kÕ ®Ó tËn dông tèt ¸nh s¸ng tù nhiªn, ¸nh s¸ng tù nhiªn kh«ng tèt sÏ ¶nh h­ëng tíi sinh lý con ng­êi. Trong x©y dùng th­êng tËn dông ¸nh s¸ng tù nhiªn nµy b»ng cöa sæ. Dïng lo¹i ®Ìn mét d©y tãc cã chôp b¶o vÖ chèng ch¸y næ. Sè bãng ®­îc bè trÝ theo b¶ng sau: B¶ng 3.4: Tt Tªn phßng C«ng suÊt(W) Sè l­îng Tæng c«ng suÊt, W 1 Ph©n x­ëng chÝnh 150 12 1 800 2 C«ng tr×nh phô 80 4 320 3 Phßng thÝ nghiÖm 100 2 200 4 Phßng qu¶n ®èc 100 2 200 5 Phßng trùc 100 4 400 6 CÇu thang 100 2 200 7 G¸c phô 100 1 100 Tæng 3 220 N¨ng l­îng dïng trong s¶n suÊt ®­îc tæng kÕt t¹i b¶ng sau: B¶ng 3.5: Tt Tªn thiÕt bÞ C«ng suÊt (Kw) Sè l­îng Thêi gian (giê) Tæng c«ng suÊt (Kw) 1 B¬m ly t©m 1 2 0,5 2 2 B¬m nhùa 1 1 1 1 3 B¬m n­íc 1 1 8 8 4 Nåi ph¶n øng 10 1 4,25 42,5 5 ThiÕt bÞ sÊy nhùa 3 1 0,5 1,5 6 Phßng ®iÒu khiÓn 3 1 5 15 7 ThiÕt bÞ läc 3 1 0,5 1,5 8 Hót ch©n kh«ng 3 1 4,25 12,75 9 B¨ng t¶i 3 1 1 3 10 Tæng sè 31 10 87,25 - ChiÕu s¸ng: Acs = Pcs..k Trong ®ã: k: HÖ sè ®ång thêi, k=0,9 Pcs: C«ng suÊt chiÕu s¸ng, Pcs = 3,22 KW : Thêi gian tiªu thô ®iÖn Acs= 0,9 . 3,22 . 295 . 8 = 6839,28 (KW). · §iÖn n¨ng dïng trong s¶n xuÊt. Asx = kc.Psx .t kc: HÖ sè tiªu dïng, kc=0,5. Psx: C«ng suÊt tiªu dïng trong s¶n xuÊt. Asx = 0,5 . 87,25 . 295 . 2 = 25738,75 (KW). §iÖn n¨ng tiªu dïng trong toµn ph©n x­ëng s¶n xuÊt: A = km.(Asx+Acs) km: HÖ sè tæn hao ®iªn ¸p, km = 1,03. A = 1,03.(6839,28 + 25738,75) = 33 554,6(KW) Chi phÝ cho ®iÖn trong mét n¨m lµ (1780 VN§/ kW) 33 554,6 . 1 780 = 60 000 000 (VN§) = 60 (TriÖu ®ång) 3.3.2.3. Chi phÝ vÒ nhu cÇu n­íc. - N­íc dïng trong ph©n x­ëng gåm n­íc dïng trong s¶n xuÊt vµ n­íc dïng trong sinh ho¹t. · N­íc dïng trong sinh ho¹t - N­íc dïng trong sinh ho¹t víi mçi ng­êi lao ®éng lµ 75l/ng­êi. Sè c«ng nh©n trong ph©n x­ëng tham gia trùc tiÕp vµ gi¸n tiÕp vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lµ 16 ng­êi. VËy n­íc sinh ho¹t dïng trong mét ngµy lµ 75.16=1200(lit/ngµy) · N­íc dïng trong s¶n xuÊt. - N­íc dïng trong thiÕt bi ng­ng tô vµ trong qu¸ tr×nh lµm l¹nh: 0,72.3600.8=20736(kg) - L­îng nø¬c trung trung b×nh ®Ó röa thiÕt bÞ ph¶n øng trong mét ngµy lµ: 1000(kg). VËy tæng l­îng n­íc dïng trong mét ngµy lµ: 1000 + 20736 = 21736(kg) L­îng n­íc dïng trong mét n¨m s¶n xuÊt lµ 21736.295=6412120(kg) T­¬ng ®­¬ng =6412,12(m3). Chi phÝ vÒ n­íc cho mét n¨m s¶n xuÊt lµ :(víi gi¸ 8.000 ®/tÊn) 6412,12.8 000 = 51296,96 lÊy 52.106 (®) 3.3.2.4. Chi phÝ h¬i n­íc. PhÇn c©n b»ng nhiÖt ®· tÝnh h¬i n­íc cÇn thiÕt lµ 80(kg). Gi¸ thµnh h¬i n­íc lµ 50.000®/kg. Vh¬i=80.50.000= 4 000 000(®). VËy tæng sè vèn l­u ®éng lµ: Vl®=Vngl+V®iÖn+Vn­íc+Vh¬i. Vl®=2095,758.106+60.106+52.106+4.106=2 211,758.106(®). 3.3.3. TÝnh nhu cÇu lao ®éng. + Bè trÝ c«ng nh©n lµm viÖc cho tõng ca nh­ sau: ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh : 1 c«ng nh©n. ThiÕt bÞ läc : 1 c«ng nh©n. ThiÕt bÞ sÊy : 1 c«ng nh©n. §ãng gãi s¶n phÈm : 1 c«ng nh©n. ThiÕt bÞ thïng chøa :1 c«ng nh©n ThiÕt bÞ l­êng :1 c«ng nh©n Tæng céng :6 c«ng nh©n Ph©n x­ëng s¶n xuÊt lµm viÖc liªn tôc c¶ ngµy, chia lµm 2 ca trong 1 ngµy vµ 1 ca dù tr÷. VËy tæng sè c«ng nh©n lµ 18 c«ng nh©n. + C¸n bé tham gia s¶n xuÊt gi¸n tiÕp: Qu¶n ®èc : 1 ng­êi. Phã qu¶n ®èc : 1 ng­êi. Nh©n viªn hµnh chÝnh : 5 ng­êi. Kü s­ c«ng nghÖ : 2 ng­êi. Kü s­ söa ch÷a : 2 ng­êi. C¸n bé ho¸ nghiÖm : 1 ng­êi. Tæng : 12 ng­êi. - TÝnh quü l­¬ng tr¶ cho c«ng nh©n trùc tiÕp: + L­¬ng c¬ b¶n hiÖn nay lµ: 540.000 VN§/th¸ng – hÖ sè 1. + Quü l­¬ng bao gåm: -HÖ sè cÊp bËc. -Phô cÊp 100 000®/ng­êi.th¸ng -¨n ca 150 000 ®/ng­êi.th¸ng -§éc h¹i 150 000®/ ng­êi.th¸ng B¶ng 3.6: Sè l­îng BËc l­¬ng HÖ sè Quü l­¬ng CÊp bËc Phô cÊp ¨n ca + ®éc h¹i Tæng 8 4 1,92 1036 800 100 000 300 000 1 436 800 5 5 2,54 1371 600 100 000 300 000 1 771 600 5 6 2,84 1533 600 100 000 300 000 1 933 600 VËy sè tiÒn ®Ó chi tr¶ l­¬ng cho c«ng nh©n lµ: 8 . 1 436 800 + 5 . 1 771 600 + 5 . 1 933 600 = 30,02 (TriÖu ®ång) - TÝnh quü l­¬ng tr¶ cho c«ng nh©n gi¸n tiÕp. + L­¬ng c¬ b¶n hiªn nay lµ: 540.000VN§/th¸ng – hÖ sè 1. + Quü l­¬ng bao gåm: -HÖ sè cÊp bËc -Phô cÊp 100 000®/ng­êi.th¸ng -¨n ca 150 000®/ng­êi.th¸ng -§éc h¹i 150 000®/ng­êi.th¸ng B¶ng 3.7: Chøc vô Sè l­îng BËc l­¬ng Tr¸ch nhiÖm HÖ sè l­¬ng Tæng Qu¶n ®èc 1 7 0,2 2,94 2 155 120 Phã qu¶n ®èc 1 6 0,2 2,84 2 090 320 Kü s­ 5 5 2,54 1 621 600 Hµnh chÝnh 5 4 2,44 1 567 600 B¶o vÖ 3 4 1,87 1 259 800 Tæng: (1 . 2 155,12 + 1. 2 090,32 + 5 . 1 621,6 + 5 .1 567,6 + 3 .1 259,8).103 = 20,191(TriÖu ®ång) VËy, tæng sè l­¬ng tr¶ toµn ph©n x­ëng trong 1 n¨m lµ: (20,191 + 30,2).12 = 604,692 (TriÖu ®ång) B¶o hiÓm x· héi tÝnh b»ng 17% tiÒn l­¬ng: 604,692 . 0,17 = 102,8 (TriÖu ®ång) 3.3.4. Gi¸ thµnh s¶n phÈm. + Chi phÝ nguyªn liÖu, ®iÖn, n­íc trong 1 n¨m lµ: 2211,758 TriÖu ®ång + TiÒn l­¬ng c«ng nh©n s¶n xuÊt trùc tiÕp vµ gi¸n tiÕp lµ: 604,692 TriÖu ®ång + KhÊu hao tµi s¶n cè ®Þnh h»ng n¨m b»ng khÊu hao x©y dùng + khÊu hao m¸y mãc. A = Axd+Atb = 178,8 + 17,9 = 196,7 (TriÖu) B¶ng tæng hîp chi phÝ chñ yÕu: B¶ng 3.8: TT Kho¶n môc chi phÝ chñ yÕu TiÒn (triÖu ®ång) 1 Nguyªn liÖu, ®iÖn, n­íc 2211,758 2 L­¬ng 604,692 3 B¶o hiÓm x· héi 102,8 4 KhÊu hao tµi s¶n cè ®Þnh 196,7 Tæng 3115,95 + Gi¸ thµnh toµn bé (Gtb). Tæng chi phÝ chñ yÕu ´100 100- tû lÖ % c¸c chi phÝ kh¸c Gtb= Trong ®ã c¸c chi phi kh¸c bao gåm: + Chi phÝ ph©n x­ëng chiÕm 10% gi¸ thµnh toµn bé. + Qu¶n lý nhµ m¸y chiÕm 6% gi¸ thµnh toµn bé. + Chi phÝ ngoµi s¶n xuÊt chiÕm 4% gi¸ thµnh toµn bé. Do ®ã ta cã: Gtb=(TriÖu ®ång) + Chi phÝ ph©n x­ëng: PPX = 0,1.Gtb PPX = 0,1. 3894,94 = 398,494 (TriÖu ®ång). + Chi phÝ qu¶n lý xÝ nghiÖp: Pxn = 0,06.Gtb. Pxn= 0,06.3894,94 = 233,7 (triÖu ®ång). + Chi phÝ ngoµi ph©n x­ëng : Pnsx= 0,04.Gtb. pnsx= 0,04.3894,94 = 155,8 (TriÖu ®ång). Gi¸ thµnh ph©n x­ëng: GPX = chi phÝ chñ yÕu + PPX. GPX = 3115,95 + 398,494 = 3514,4 (triÖu ®ång) Gi¸ thµnh xÝ nghiÖp : Gxn = Pxn + Pnsx Gxn = 233,7 + 155,8 = 389,5 (triÖu ®ång) B¶ng ­íc tÝnh gi¸ s¶n phÈm: B¶ng 3.9: TT Kho¶n môc chi phÝ TiÒn (triÖu ®ång) 1 Nguyªn liÖu, n­íc, ®iÖn 2211,758 2 L­¬ng 604,692 3 B¶o hiÓm x· héi 102,8 4 KhÊu hao tµi s¶n cè ®Þnh 196,7 5 Kinh phÝ ph©n x­ëng 398,494 6 Kinh phÝ qu¶n lý xÝ nghiÖp 233,7 7 Kinh phÝ ngoµi s¶n xuÊt 155,8 Tæng 3903,944 Vèn thµnh lËp ph©n x­ëng lµ vèn chñ së hu÷ hoÆc d­íi h×nh thøc c«ng ty cæ phÇn . Gi¸ thµnh mét ®¬n vÞ s¶n phÈm: Tæng vèn ®Çu t­ S¶n l­îng c¶ n¨m Gsp= (TriÖu ®ång/1tÊn sp) 3.3.5. TÝnh thêi gian thu håi vèn. + L·i hµng n¨m : L = S.(B - Gsp ). Trong ®ã: L: L·i hµng n¨m cña nhµ m¸y. S : S¶n l­îng hµng n¨m cña nhµ m¸y. B: Gi¸ xuÊt x­ëng 1 ®¬n vÞ s¶n phÈm lµ: 60 TriÖu ®ång/tÊn sp Gsp: Gi¸ thµnh 1 ®¬n vÞ s¶n phÈm lµ: 38,24 TriÖu ®ång/tÊn sp L = 100. (60 – 39,04) = 2096 (TriÖu ®ång/n¨m). ThuÕ thu nhËp ®èi víi doanh nghiÖp lµ 28%. VËy lîi nhuËn sau thuÕ lµ: 2096 . (1 - 0,28) = 1509,12 (TriÖu ®ång) + Thêi gian thu håi vèn: T = Trong ®ã: i: lµ khÊu hao tµi s¶n cè ®Þnh hµng n¨m, i = 10% T: Tæng vèn ®Çu t­, T = 3903,944 TriÖu ®ång L: L·i hµng n¨m, L = 1509,12 TriÖu ®ång V: Vèn ®Çu t­ x©y dùng vµ thiÕt bÞ, V = 196,7TriÖu ®ång T = (n¨m). VËy, thêi gian thu håi vèn lµ 2,5 n¨m, phï hîp víi tiªu chuÈn cña ngµnh ho¸ chÊt. Khi dù ¸n thùc hiÖn, c¸c lîi Ých kinh tÕ x· héi ®¹t ®­îc: - Gi¶i quyÕt c«ng ¨n viÖc lµm cho 30 lao ®éng. - §ãng gãp vµo ng©n s¸ch nhµ n­íc hµng n¨m lµ 586,88 TriÖu ®ång. - Cung cÊp nhùa Ure_Focmaldehyt nguyªn sinh víi gi¸ thµnh thÊp h¬n so víi s¶n phÈm cïng lo¹i nhËp khÈu cña n­íc ngoµi . Gãp phÇn thóc ®Èy sù ph¸t triÓn cña ®Êt n­íc . phÇn iii: an toµn lao ®éng Tõ sau hßa b×nh lÆp l¹i §¶ng vµ nhµ n­íc ®· lu«n quan t©m ®Õn c«ng t¸c b¶o hé lao ®éng. Trong c«ng nghiÖp hãa häc cã nhiÒu nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm cã kh¶ n¨ng g©y t¸c h¹i cho c¬ thÓ con ng­êi, khi chóng x©m nhËp vµo c¬ thÓ sÏ g©y ph¸ hñy c¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng sinh lý b×nh th­êng cña con ng­êi. Møc ®é vµ t¸c h¹i cña nã tïy thuéc vµo ®é ®éc cña vËt chÊt, liÒu l­îng, thêi gian t¸c dông, ®­êng x©m ph¹m vµ t×nh tr¹ng c¬ thÓ. V× vËy ®¶m b¶o an toµn lao ®éng lµ ®¶m b¶o tÝnh m¹ng, søc kháe cho ng­êi lao ®éng. §¶m b¶o søc kháe cho ng­êi lao ®éng gãp phÇn n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng vµ chÊt l­îng s¶n phÈm. ®¶m b¶o an toµn s¶n xuÊt h¹n chÕ ®­îc thiÖt h¹i vÒ tµi s¶n cña tËp thÓ vµ nhµ n­íc. Ngoµi ra cßn tr¸nh ®­îc ¶nh h­ëng ®Õn m«i tr­êng xung quanh n¬i ®Æt d©y truyÒn s¶n xuÊt. Ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa Ure_Focmaldehyt lµ mét ph©n x­ëng mang ®Çy ®ñ ®Æc ®iÓm cña nhµ m¸y nghµnh hãa chÊt. Néi dung an toµn lao ®éng gåm nh÷ng vÊn ®Ò chÝnh sau: 1. Tæ chøc ®¶m b¶o an toµn lao ®éng ë nhµ m¸y: Bé m¸y hµnh chÝnh cña nhµ m¸y ph¶i cã ban an toµn lao ®éng, cã nhiÖm vô nghiªn cøu so¹n th¶o néi quy vÒ an toµn lao ®éng. Néi quy an toµn lao ®éng bao gåm nh÷ng yªu cÇu chung cña nghµnh vµ yªu cÇu riªng cña nhµ m¸y vµ xÝ nghiÖp. §Ó ®¶m b¶o an toµn trong s¶n xuÊt c¸n bé, c«ng nh©n viªn cña nhµ m¸y còng nh­ kh¸ch ®Õn c«ng t¸c trong nhµ m¸y ®Òu ph¶i häc tËp néi quy vÒ an toµn lao ®éng cña nhµ m¸y vµ c¸c bé phËn ®Õn lµm viÖc. Tõng bé phËn s¶n xuÊt cô thÓ ®Òu cã nh÷ng quy ®Þnh riªng vÒ an toµn lao ®éng, an toµn vËn hµng m¸y mãc ®Ó c«ng nh©n thao t¸c vµ lµm viÖc ë khu vùc ®ã tu©n theo . Ban an toµn lao ®éng cña nhµ m¸y ph¶i cã tr¸ch nhiÖm th­êng xuyªn theo dâi kiÓm tra viÖc thùc hiÖn néi quy an toµn lao ®éng. Theo ®Þnh kú cã tæ chøc líp häc an toµn lao ®éng cho c¸n bé c«ng nh©n viªn trong nhµ m¸y. Cã h×nh thøc khen th­ëng kÞp thêi c¸ nh©n, nhãm, tæ, bé phËn, thùc hiÖn tèt an toµn lao ®éng ®ång thêi cã h×nh thøc kû luËt thÝch ®¸ng ®èi víi c¸ nh©n vµ ®¬n vÞ vi ph¹m néi quy an toµn lao ®éng còng nh­ g©y mÊt an toµn lao ®éng. 2. Nguyªn nh©n g©y mÊt an toµn lao ®éng vµ bÖnh nghÒ nghiÖp. §Æc ®iÓm ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa Ure_Focmaldehyt còng nh­ ®Æc ®iÓm c«ng nghiÖp hãa chÊt cã thÓ g©y tai n¹n vµ bÖnh nghÒ nghiÖp. Nguyªn nh©n chñ yÕu: + ThiÕt bÞ ®Ó hë do c¸c c«ng ®o¹n thao t¸c thñ c«ng nh­ lÊy mÉu, cho xóc t¸c. + Do viÖc che, bÞt c¸c thiÕt bÞ c¸c hÖ thèng truyÒn t¶i kÐm, gio¨ng c¸c ®Çu nèi b¬m, èng nèi thiÕt bÞ … + Do cöa më, më n¾p cña c¸c ®­êng èng ®Ó ®o møc cét liÖu t¹o nªn lç hë…. + ThiÕt bÞ chøa, ®­êng èng bÞ hãa chÊt ¨n mßn, … g©y ra rß rØ. §Ó kh¾c phôc nh÷ng nguyªn nh©n trªn ph¶i n¾p ®Æt thiÕt bÞ thËt kÝn, tù ®éng hãa c«ng nghÖ, t×nh tr¹ng tho¸t h¬i, khÝ ®éc trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt d­¬ng kh¾c phôc chuyÓn sang lµm viÖc trong ch©n kh«ng. Ngoµi ra ph©n x­ëng cã nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ bè trÝ xen kÏ nhau trªn mÆt b»ng (ThiÕt bÞ ®iÖn, ®­êng ång, bÓ chøa,…) do ®ã dÔ g©y va ch¹m, nhÇm lÉn g©y tai n¹n lao ®éng do vËy thiÕt bÞ ph¶i tu©n theo ký hiÖu chung cña nghµnh vµ cã biÓn b¸o ë nh÷ng n¬i quan träng, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®óng tiªu chuÈn quy ®Þnh (c¸ch nhau Ýt nhÊt 1m) Ph©n x­ëng cã sö dông hãa chÊt cã kh¶ n¨ng bay h¬i ë nhiÖt ®é th­êng, hãa chÊt cã kh¶ n¨ng ¨n mßn g©y báng… cã thÓ g©y tai n¹n ngé ®éc vµ bÖnh nghÒ nghiÖp cho ng­êi lao ®éng. ThiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh th¶i ra nhiÖt trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt do ®ã lµm nhiÖt ®é trong ph©n x­ëng nãng lªn g©y ¶nh h­ëng tíi ®iÒu kiÖn lµm viÖc. V× vËy ph¶i cã biÖn ph¸p kh¾c phôc, phßng chèng c¸c t¸c h¹i cña hãa chÊt c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc. 3. C¸c biÖn ph¸p b¶o ®¶m an toµn lao ®éng: + C¸c biÖn ph¸p ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn m«i tr­êng lµm viÖc: C­êng ®é bøc x¹ nhiÖt 0,25%-- 1 Kcal/cm2.gi©y. Tèc ®é chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ 0,3 m/s th«ng giã chung, 0,7- 2 m/s th«ng giã bé phËn. NhiÖt ®é thÝch hîp cña kh«ng khÝ 20 – 250C. §é Èm t­¬ng ®èi kh«ng qu¸ 80%. + Phßng chèng báng hãa häc: Trong ph©n x­ëng cã sö duông hãa chÊt ®éc h¹i dÔ bay h¬i lªn ,cã kh¶ n¨ng ¨n da g©y ¶nh h­ëng ®Õn ®­êng h« hÊp. Do vËy ®Ó an toµn lao ®éng thiÕt bÞ, ®­êng èng ph¶i kÝn bÒn; §Æc biÖt chç cã ng­êi lµm viÖc, ®­êng èng lµm tõ vËt liÖu chèng ¨n mßn vµ h¬i nghiªng vÌ phÝa thïng chøa tr¸nh l¾ng ®äng chÊt láng.Thao t¸c ph¶i tu©n theo chÕ ®é quy ®Þnh. ThiÕt bÞ ®iÖn: Bè trÝ thiÕt bÞ ®iÖn ë vÞ trÝ Ýt ng­êi qua l¹i nh­ng ph¶i thuËn tiÖn khi cã sù cè x¶y ra, tr¸nh nh÷ng n¬i Èm ­ít, d©y ®iÖn ph¶i ®­îc kiÓm tra th­êng xuyªn tr¸nh hë,… §ãng ng¾t nguån ®iÖn ®óng quy ®Þnh kh«ng sö dông lµm viÖc riªng. Khi söa ch÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, hÖ thèng d©y dÉn, ®Ìn chÕu s¸ng ph¶i do thî ®iÖn cña nhµ m¸y cã b¶o hé lao ®éng. ChiÕu s¸ng: CÇn bè trÝ chiÕu s¸ng mét c¸ch khoa häc ®ñ ¸nh s¸ng cho qu¸ tr×nh thao t¸c vµ ®i l¹i trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. ChiÕu s¸ng nh©n t¹o hoÆc chiÕu s¸ng tù nhiªn, trong s¶n xuÊt tËn dông tèi ®a ¸nh s¸ng tù nhiªn. Th«ng giã: Lµ mét kh©u quan träng ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn khÝ hËu b×nh th­êng trong ph©n x­ëng. BiÖn ph¸p c¬ b¶n gi¶m nhiÖt ®é n¬i lµm viÖc ng¨n, ch¾n vµ c¸ch nhiÖt víi c¸c nguån ph¸t nhiÖt. Cã hai ph­¬ng ph¸p th«ng giã chñ yÕu lµ th«ng giã tù nhiªn vµ th«ng giã nh©n t¹o hoÆc c¬ häc. Qu¸ tr×nh th«ng giã ngoµi t¸c dông gi¶m nhiÖt ®é trong x­ëng cßn cã t¸c dông lµm gi¶m nång ®é h¬i hãa chÊt ®éc trong ph©n x­ëng, vµ t¹o ra mét m«i tr­êng lao ®éng, lµm viÖc s¹ch sÏ, an ta toµn. PhÇn iv: kÕt luËn. ThiÕt kÕ nhµ m¸y hãa chÊt nãi chung, hay mét ph©n x­ëng s¶n xuÊt nãi riªng lµ mét c«ng viÖc rÊt khã kh¨n vµ phøc t¹p, nã ®ßi hái ng­êi thiÕt kÕ ph¶i cã sù am hiÓu vÒ nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh­ lý thuyÕt chung, hay c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, còng nh­ vÒ x©y dùng, kinh tÕ, hay an toµn lao ®éng. MÆt kh¸c ph¶i lµm sao ®Ó khi ph©n x­ëng ®i vµo hoËt ®éng ph¶i ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ cao nhÊt. §©y lµ vÊn ®Ò quan träng hµng ®Çu, nã quyÕt ®Þnh ®Õn sù tån t¹i vµ ph¸t triÓn cña nhµ m¸y hay ph©n x­ëng. Sau h¬n 4 th¸ng miÖt mµi lµm viÖc, víi vèn kiÕn thøc tÝch lòy ®­îc trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr­êng, ®Æc biÖt víi sù gióp ®ì nhiÖt t×nh, chu ®¸o cña ThÇy gi¸o TS.nguyÔn thanh liªm, cïng víi c¸c thÇy c« trong trung t©m CNVL polyme, vµ c¸c thÇy, c« trong bé m«n kinh tÕ, x©y dùng, ®Õn nay b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp cña em víi ®Ò tµi: ThiÕt kÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt nhùa Ure_Focmaldehy ®· hoµn thµnh. Trong ®å ¸n nµy, em ®· thiÕt kÕ hoµn chØnh ph©n x­ëng s¶n xuÊt nhùa Ure_Focmaldehyt n¨ng suÊt 100 tÊn/n¨m, cô thÓ bao gåm cac phÇn chÝnh nh­ sau: Trong phÇn lý thuyÕt ®· tr×nh bµy mét c¸ch tãm t¾t lÞch sö ra ®êi vµ ph¸t triÓn cña nh­¹ ure_focmaldehyt, c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ trong c«ng nghiÖp. Tr×nh bµy c¸c tÝnh chÊt vµ øng dông cña nhùa ure_focmaldehyt. Trong phÇn c«ng nghÖ em ®· tÝnh ®­îc c©n b»ng vËt chÊt cho mét mÎ s¶n xuÊt vµ nhu cÇu më réng s¶n xuÊt, em ®· lùa chän ®­îc kÝch th­íc nhµ x­ëng. Sù bè trÝ thiÕt bÞ trong tæng mÆt b»ng. ë phÇn kinh tÕ, em ®· tÝnh ®­îc vèn ®Çu t­ cÇn thiÕt, gi¸ thµnh s¶n phÈm còng nh­ thêi gian hoµn vèn. Tõ ®ã cã thÓ kÕt luËn víi tÝnh kh¶ thi cña ®å ¸n. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình làm đồ án với cách làm việc nghiêm túc em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành nhiệm vụ được giao đồng thời củng cố thêm kiến thức đã học ở nhà trường, không những thế nó còn giúp em làm quen với cách làm việc khoa học cũng như cách giải quyết vấn đề khi đứng trước nhiệm vụ cụ thể và cách vận dụng kiÕn thức vào thực tế. Sau cùng em chân thành cảm ơn các thầy, cô trong trung tâm CNVL Polyme. Bộ môn xây dựng công nghiÖp, Bộ môn kinh tế, và đặc biệt là thầy giáo ts.nguyÔn thanh liªm đã giúp đỡ em. Các lời hướng dẫn của các thÇy, các cô luôn luôn là những ý kiến quý báu là những hướng để giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20/5/2008 Sinh viªn: lª anh ph­¬ng. ._.