Bài tập quá trình môn học quản trị công nghệ

Bài tập quá trình môn học quản trị công nghệ

1 Chọn 1 dây chuyền công nghệ tại 1 doanh nghiệp nào đó

2 Mô tả về công nghệ đó

3 Đánh giá về sự đổi mới của công nghệ đó trong 2 năm gấn đây

- Đánh giá chung về đổi mới qua ( T, H, I, O)

- Đánh giá tác động của đổi mới công nghệ đến khả năng cạnh tranh sản phẩm

- Nếu ưu nhược điểm chính và cách khắc phục

I Chọn dây chuyền công nghệ tại 1doanh nghiệp nào đó

1 Em xin được lựa chọn dây chuyền sản xuất Formandehyt bằng xúc tác bạc của Viện Hóa Học Công Nghiệp Viêt Nam làm dây chuyền công nghệ để mô tả trong bài tập quá trình của em

2 Sơ lược về Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam

Tiền thân của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam là Phòng Thí nghiệm của

Bộ Công Thương, hình thành trên cơ sở phòng thí nghiệm của sở mỏ Đông Dương cũ, năm 1955 Năm 1956, khi Bộ Công Thương tách thành Bộ Công nghiệp và Bộ Thương nghiệp, phòng thí nghiệm này trở thành Viện Nghiên cứu công nghiệp thuộc Bộ Công nghiệp Năm 1957, Viện nghiên cứu công nghiệp được đổi tên thành Viện Hóa học Năm 1964, theo quyết định số 75 CP/TTg, ngày 30 tháng 4 năm 1964 của Thủ tướng Chính phủ Phạm Văn Đồng, Viện nghiên cứu Hóa học hợp nhất với Phòng Hóa học thuộc Ủy ban Khoa học Nhà nước thành Viện Nghiên cứu Hóa học thuộc Bộ Công nghiệp nặng Năm 1969, Viện Nghiên cứu hóa học đổi tên thành Viện Hóa học Công nghiệp Và năm 2007 đổi tên thành Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam

CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ

- Nghiên cứu xây dựng chiến lược, chính sách, quy hoạch phát triển, định mức kinh tế - kỹ thuật, quy phạm, tiêu chuẩn ngành Hóa chất;

- Nghiên cứu khoa học công nghệ hóa học, triển khai ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật, bao gồm: nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng, sản xuất thử nghiệm để tạo ra công nghệ, sản phẩm, vật liệu và thiết kế, chế tạo thiết bị cho ngành công nghiệp hóa chất và các ngành kinh tế khác;

- Thực hiện các nhiệm vụ khoa học – công nghệ, dịch vụ khoa học – công nghệ với các tổ chức, cá nhân ở trong nước và ngoài nước;

- Tư vấn cho các đơn vị kinh tế trong ngoài ngành về khoa học kỹ thuật và đầu tư cho khoa học kỹ thuật; tham gia lập và thẩm định các dự án, phương án khoa học kỹ thuật; soạn thảo và chuyển giao công nghệ;

- Phân tích, giám định các loại tài nguyên, khoáng sản, hóa chất, nguyên liệu, thành phẩm; cung cấp các dịch vụ, tư vấn, giám sát, đánh giá tác động môi trường và công nghệ xử lý môi trường;

- Thực hiện liên kết, hợp tác trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ, đầu tư trực tiếp và dịch vụ khoa học – công nghệ với các tổ chức,

cá nhân ở trong nước và ngoài nước;

- Bồi dưỡng nâng cao trình độ quản lý, điều hành sản xuất, kinh doanh và chuyên môn cho đội ngũ cán bộ khoa học – công nghệ của ngành hóa chất; tổ chức đào tào đại học, trên đại học, công nhân kỹ thuật phục vụ sản xuất – kinh doanh chuyên ngành;

- Tổ chức các hoạt động thông tin khoa học, công nghệ và kinh tế ngành hóa chất;

- Trực tiếp kinh doanh xuất khẩu và nhập khẩu công nghệ, kỹ thuật mới, sản phẩm mới, vật tư, thiết bị, dây chuyền công nghệ hóa chất và các ngành công nghiệp khác

3 Quy mô phân xưởng sản xuất Formalin

Công nghệ sản xuất Formalin trên xúc tác bạc của Viện Hóa Học Công Nghiệp có công suất 10.000 đến 30.000 tấn/năm

4 Sản phẩm

Formaldehyt lỏng có tiêu chuẩn chất lượng: (TCVN)

- Hàm lượng Fomaldehyt : 40 - 50%

- Hàm lượng methanol : < 2,5%

- Hàm lượng axit fomic : < 0,05%

-II Dây chuyền công nghệ và mô tả về công nghệ đó

Đặc trưng của công nghệ này là duy trì chế độ chuyển hoá metanol ở nhiệt độ cao (đều 7200C) Do đó metanol có mức độ chuyển hoá cao Sản phẩm có nồng độ 40 - 50% formaldehyde: 1,3% Metanol và 0,01% axit formic Hiệu suất của quá trình đạt 89 - 95%

Hỗn hợp metanol và nước được dẫn vào cột bay hơi Không khí sạch được dẫn vào cột chưng tách Hỗn hợp không khí và metanol được tạo thành và trong đó còn có cả một lượng khí trơ N2,H2O, CO2 Với mong muốn sao cho

hỗn hợp nằm ngoài giới hạn nổ khoảng 60% là metanol, 40% là khí trơ và các loại khác Một phần hỗn hợp hơi tạo thành được quay trở lại thiết bị bay hơi

Sự đòi hỏi cho quá trình bay hơi của hỗn hợp metanol và nước được thực hiện bởi thiết bị gia nhiệt hoặc nhiệt thừa của cột hấp thụ Sau khi qua thiết bị gia nhiệt thì hỗn hợp có nhiệt độ rất cao và được dẫn vào thiết bị phản ứng Trong thiết bị phản ứng hỗn hợp hơi được đi qua các líp xúc tác Ag có bề dầy 25 -30mm Líp xúc tác này được trải rộng trên các đĩa của thiết bị phản ứng, điều này cho phép phản ứng diễn ra trên bề mặt là tốt nhất Những tầng trung gian được gia nhiệt bằng cách đun nóng ngoài

Sản phẩm phản ứng sau khi làm lạnh được đưa vào tháp hấp thụ đệm 4 bậc có làm lạnh trung gian Nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi hỗn hợp metanol- nước được cất nhờ thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ở tháp hấp thụ

Sản phẩm tuần hoàn trong giai đoạn đầu có thể lên tới 50% formaldehyde Sản phẩm cuối cùng chứa 40 - 55% khối lượng formaldehyde và mong muốn đạt được 0,01% axit formic, 1.3% metanol Phần khí thải được dẫn vào thiết bị đốt và sau khi đốt nó toả ra một năng lượng khoảng1970KJ/m3 vì trước khi đốt cháy khí chứa 0.2% CO2, 0.8%CO, 17.3% O2, 81.7%N2 Khí sau khi cháy không chứa chất gây ô nhiễm môi trường Tổng lượng khí cháy là 3 tấn/100 tấn formaldehyde sản xuất được

Dung dịch formaldehyde ở giai đoạn thứ ba và thứ tư của tháp hấp thụ được đưa tuần hoàn tới thiết bị bốc hơi Một lượng formaldehyde xác định được tuần hoàn vào thiết bị bốc hơi sau đó trộn lẫn với dòng nguyên liệu vào Kết quả là hỗn hợp giàu metanol được đưa vào thiết bị phản ứng Trong trường hợp này nhiệt độ của giai đoạn thứ hai của tháp hấp thụ là 650C

Thời gian sống của xúc tác phụ thuộc vào độ tinh khiết, ví dụ một số hợp chấtvô cơ của nguyên liệu đầu có thể gây ngộ độc xúc tác

Vì formaldehyde ăn mòn thép cacbon nên tất cả các phần mà dung dịch formaldehyde đi qua phải được làm bằng thép chống gỉ Hơn nữa tất cả các ống dẫn nước cũng như các ống dẫn khí phải được làm bằng kim loại nhằm bảo vệ xúc tác bạc chống lại sự ngộ độc xúc tác Nếu nhiệt độ phù hợp thì năng suất thiết bị tăng khi đường kính thiết bị tăng

Dưới đây là sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất Formaldehyt xúc tác bạc của hang BASF:

1 Thiết bị bốc hơi

2 Thiết bị phản ứng

3 Thiết bị trao đổi nhiệt

4 Tháp hấp thụ

5 Nồi hơi tận dụng nhiệt

6 Thiết bị làm lạnh

7 Đun quá nhiệt

KhÝ th¶i H¬i n íc

N íc

Kh«ngkhÝ

Metanol

N íc

H ¬ i

Formaldehyde

H×nh 1:D©y chuyÒn s¶n xuÊt Formalin theo

CN BASF

III Đánh giá về sự đổi mới của công nghệ trong 2 năm gấn đây.

1 Đánh giá chung về đổi mới thông qua 4 tiêu chí (T, H, I, O)

Hai năm vừa qua, dây chuyền sản xuất Fomalin của Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam

 Yếu tố kỹ thuật (T) : Trong 2 năm gần đây, Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam đã tiến hành sửa chữa, nâng cấp rất nhiều thiết bị, máy móc cho dây chuyền sản xuất Formaldehyt Viện đã có sự đầu tư mạnh về trang thiết bị đo – phan tích sản phẩm nhằm đưa ra thị trường những sản phẩm Formaldehyt tốt nhất Ngoài ra, trong 3 năm vừa qua Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam đã đầu tư xây dựng 1 đội ngũ các giáo sư, tiến sĩ, kỹ sư lớn mạnh cho công cuộc nghiên cứu xúc tác, quy trình vận hành để đưa ra những biện pháp tốt nhất để

có được sản phẩm tốt với chi phí thấp nhất Cụ thể trong 2 năm gần đây Viện Hóa Học Công Nghiệp đã đổi mới một số yếu tố sau:

- Xây dựng đường ống dẫn hơi nóng quá nhiệt từ phân xưởng dự án thuốc tuyển quặng vào bộ phận bay hơi Metanol và nước để tận dụng nguồn nhiệt thừa từ xưởng thuốc tuyển, giảm chi phí năng lượng cho dây chuyền

- Lắp đặt them bộ phận xử lý nguyên liệu đầu, cụ thể là tách các hợp chất vô cơ lẫn trong nước và methanol trước khi đi vào gia nhiệt, làm tăng tuổi thọ xúc tác bạc lên

 Yếu tố con người (H) : Gần đây, Viện Hóa Học Công Nghiệp Viêt Nam đã bổ sung thêm 5 tiến sĩ, 3 thạc sĩ, 7 kỹ sư Công nghệ Hóa Học cho công cuộc nghiên cứu tìm giả pháp tối ưu để sản xuất Formaldehyt phù hợp nhất với yêu cầu thị trường Và 2 kỹ sư máy và thiết bị hóa chất cho việc duy trì, bảo quản

và sửa chữa dây chuyền

 Yếu tố tổ chức (O) : Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam đã áp dụng các quy chế nghiêm ngặt về lao động, an toàn lao động, hạn chế tối thiểu các tình huống sự cố xảy ra, 2 năm gần đây đã không để xảy ra sự cố đáng tiếc gì khiến dây chuyền ngừng hoạt động đột ngột, gây ảnh hưởng đến sản xuất Làm việc ca – kip giúp bộ máy phân xưởng hoạt động trơn chu hơn Phân xưởng được chia ra các khu vực, mỗi khu vực có 1 đội trưởng, quản lý riêng, đảm bảo mọi bộ phận trong phân xưởng luôn được quan tâm, chú ý sát xao

 Yếu tố thông tin (I) : Vận dụng, nghiên cứu kỹ các tài liệu, thực nghiệm từ các công ty trong và ngoài nước về lĩnh vực chế xuất Formaldehyt và xúc tác bạc luôn được Viện chú trọng Các update về công nghệ của hang BASF, những

phát hiện mới trong lĩnh vực cũng được bộ phận nghiên cứu của công ty quan tâm, phát triển Hàng năm, đại diện của hang BASF ( nhà sản xuất dây chuyền sản xuất Formaldehyt dựa trên xúc tác bạc)

2 Đánh giá tác động của đổi mới đến khả năng cạnh tranh sản phẩm

Nhờ những đổi mới mang tính chất tận dụng các nguồn năng lượng dư thừa từ các phân xưởng khác trong Viện và cải thiện chất lượng nguyên liệu đầu vào giúp cho tăng tuổi thọ xúc tác, mà giá thành của sản phẩm Formaldehyt của Viện Hóa Học Công Nghiệp có giá cả cạnh tranh hơn trên thị trường Tăng tuổi thọ xúc tác cũng gián tiếp mang lại sự ổn định hơn cho dây chuyền công nghệ, dẫn đến sự tin tưởng về nguồn cung của sản phẩm hơn đến khách hàng

3. Nêu ưu nhược điểm chính và cách khắc phục

Các chi phí để đầu tư xây dung một nhà máy sản suất Formaldehyde có năng suất khác nhau đã được nghiên cứu và so sánh từ các quá trình cơ bản khác nhau Các quá trình này có nguồn nguyên liệu đầu vào giống nhau Để tính toán chi phí cho các quá trình thf ta cần phải tính toán chi tiết và chỉ ra vốn thích hợp để đầu tư, chi phí cho các quá trình sử chữa thiết bị, số người điều hành công việc và chi phí trả lương cho công nhân, cũng như quá trình biến đổi giá cả trên thị trường Tuy nhiên hiệu quả về kinh tế cuối cùng của nhà máy phụ thuộc trước tiên không phải là vào công nghệ mà là chi phí cho nguyên liệuMetanol Lợi nhuận thu được từ formaldehyde phụ thuộc vào giá

cả vật liệu thô, mà theo tính toán đã chiếm hơn 80% tổng chi phí cho quá trình sản xuất

Điều đặc trưng của quá trình BASF là sản xuất dung dịch formaldehyde 50%

có sử dụng hệ thống mà trong đó nhiệt từ thiết bị hấp thụ được vận chuyển và

sử dụng cho thiết bị làm bay hơi metanol và nước

Sơ đồ hoạt động và quá trình khởi động và quá trình khởi động rất đơn giản có thể khởi động làm việc nhanh chóng sau khi ngưng nghỉ hoặc sau khi có sự cố xảy ra Quá trình BASF có một vài điểm thuận lợi khác formaldehyde nhận được từ quá trình cho metanol đi một lần qua líp xúc tác bạc Nếu cần dung dịch formaldehyde có nồng độ thấp thì ta có thể sử dụng metanol thô để thay thế cho metanol tinh khiết (nh đã trình bày trong phần công nghệ BASF) Việc khử axit bằng trao đổi ION chưa thật thuận tiện Khí thải không gây ra một vấn đề nào bởi vì nó được sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy điện để tạo

ra hơi nước…Xúc tác cần phải thay đổi trong khoảng 812h để đem đi tái sinh hoàn toàn mà hoạt tính chỉ thay đổi rất Ýt

Sơ đồ làm việc của BASF có thể tích khí nhỏ, bề mặt tiếp xúc thấp do đó vốn đầu tư cho quá trình này là thấp nhất trong ba quá trình trên

So sánh các nhân tố kinh tế trong quá trình sản xuất formaldehyde.

Nhà

máy

Nguyên liệu

Quá trình chuyển hoá hoàn toàn(Quá trình BASF)

Quá trình chuyển hoá không hoàn toàn

và chưng thu hồi Metanol

Quá trình Formox

Metanol :t/t

Nước :t/t

Mất mát xúc tác :g/t

Lượngxúctáctáisinh :kg/mẻ

Tiêu hao năng lượng: Điện

năng: KWh/t

Nước làm lạnh (150C):m3/t

Nước quá nhiệt:t/t :t/t

Hơi nước:t/t :t/t

Hơi nước cho quá trình

1.215 1.38 0.07 170 111

41 3.0

1.176 0.32 0.05 200 74

148 1.5 2.2

1.162 1.96 135

230

26

Nhận dược từ quá trình:t/t

Từ khí thải

Chi phí

Sản xuất:$/t

:$/t

Tổng vốn đầu tư:10 :106$

1.7 1.3

174.5 3.3

1.5

211.6 3.7

1.85

183.9 4.0

Còn đối với quá trình chuyển hoá không hoàn toàn và chưng thu hồi metanol, quá trình này có sử dụng thiết bị chưng cất cuối cùng để chưng thu hồi metanol và formaldehyde Theo bảng thống kê cho thấy quá trình này có sử dụng nhiều hơi nước và nước làm lạnh hơn so với quá trình BASF Một số đặc trưng của quá trình chuyển hoá không hoàn toàn là có một lượng lớn hơi nước được đưa vào trực tiếp trong nguyên liệu ban đầuvà nhiệt độ của phản ứng thấp hơn so với quá trình BASF, điều này cho ta một lượng lớn khí hydro trong khí thải và nhiệt lượng từ thành phần khí thải này toả ra cỡ 2140KJ/m3 Mặt khác hệ thống lọc trao đổi ION cũng làm tăng chi phí của quá trình

Quá trình formox sử dụng lượng không khí dư trong hỗn hợpvới metanol cung cấp vào và yêu cầu Ýt nhất 13mol không khí trên 1mol metanol nên hỗn hợp

sử dụng cho quá trình chuyển hoá bằng xúc tác là hỗn hợp rất dễ cháy Với việc tái sử dụng khí thải người ta có thể điều chỉnh được thể tích của khí phản ứng làm cho thời gian tiếp xúc với xúc tác lớn hơn 33.5 lần so với quá trình xúc tác bạc Mặt khác điều này làm cho quá trình điều tiết dòng chảy của khí

dễ dàng hơn Tuy nhiên quá trình này không thuận lợi là ở chỗ khí thải của quá trình không thể đốt cháy được ddiều này gây ảnh hưởng đến môi trường, cho nên phải đầu tư các thiết bị xử lý khí thải Để sự ô nhiễm trong không khí của quá trinh formox phải đốt lượng khí thải với nhiên liệu có chưá hợp chất lưu huỳnh và có thể kết hợp với quá trình sản xuấ hơi nước Quá trình có thuận lợi là phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ rất thấp, điều này cho phép

xúc tác thể hiện được độ chọn lọc cao và hơi nước được tạo ra rất đơn giản Tất cả những điều này cho thấy quá trình rất dễ điều chỉnh Sơ đồ này có thể thiết kế cho những nhà máy nhỏ cỡ vài nghìn tấn, do đó công nghệ formox được sử dụng ở rất nhiều nước trên thế giới Qua phân tích so sánh các quá trình sản xuất formaldehyde ở trên thấy rằng thiết bị phản ứng dùng xúc tác bạc có năng suất lớn, do chế độ tự nhiệt nên thời gian mở máy nhanh nhưng cũng nhạy với sự thay đổi của các thông số đầu vào, thiết bị phản ứng luôn có

bộ phận đốt nóng bằng điện để mở máy

Công nghệ trên xúc tác bạc tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nên hiệu suất thấp hơn đặc biệt là công nghệ BASF, nhưng bù vào đó thì ngoài những ưu điểm

về kỹ thuật phản ứng, do làm việc với nồng độ metanol cao của hỗn hợp phản ứng các thiết bị công nghệ có kích thước nhỏ hơn do dó tiêu hao năng lượng

và vố đầu tư thấp hơn, ngoài ra khí thải có khối lượng bé hơn và tự cháy được nên được sử dụng để đốt tạo hơi và chống ô nhiễm môi trường

Do những đặc điểm nói trên và điều kiện kinh tế của Việt Nam nên ta chọn công nghệ BASF để sản xuất formalin trên xúc tác bạc