واحد تولید اسید بنزوییک
تاریخچه اسید بنزوییک
اولین بار اسید بنزوییک توسط یک فیزیک دان فرانسوی در سال 1618شناخته شد. در سال 1832و ولر (Wohler) و لیبیگ (Liebig) و در سال 1834 میتشرلیح (Mitscherlich) موفق به شناخت ساختمان مولکولی آن شدند. در سال 1861با استفاده از اسید هیپوریک (C6H5CONCH2COOH) نیز اسید بنزوییک اولین بار در قرن نوزرهم میلادی به عنوان یک ماده دارویی به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1890 اسید بنزوییک از هیدرولیز تری کلروتولوئن و در سال 1891 از قطران ذغال سنگ تولید شد. اکسیداسیون تولوئن توسط اسید نیتریک یا دی کربوکسیلاسیون اسید فتالیک تا سالهای 1930بسیار مورد استفاده بودند. در طول جنگ جهانی دوم اکسیداسیون تولوئن برای تولید اسید بنزوییک توسط شرکتهای جی فاربن اینداستریز) I.G.Ferben Industries) متداول گشت واز آن زمان به بعد بیشتر فرآیندهای تهیه اسید بنزوییک بر این اساس استوارند.
امروزه بیشتر برای تولید اسید بنزوییک از روش اکسداسیون تولوئن استفاده می شود که در این پروژه از آن استفاده می کنیم.
سیستم واکنش
اسید بنزوییک از اکسیداسیون تولوئن با هوا در فاز مایع ساخته می شود.
آب + اسید بنزوئیک → اکسیژن + تولوئن
نوعا شرایط مشابه با شرایط اکسیداسیون سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول وسیکلوهگزانون است بنابراین یک نمک محلول کبالت به عنوان کانالیست مورد استفاده قرار می گیردد ما در گستره 140-160درجه سانتی گراد و فشار در محدوده11-5 اتمسفر می باشد هیدروپراکسید محصول اولیه واکنش است.
هیدروپراکسید از پیوند اکسیژن شکاف بر می دارد و رادیکالهای حاصله، تولید اسید بنزوییک می کنند
فرآیند دارای تبدیلی حدود 35% و حاصلی حدود90% است.
منابع خوراک و روشهای تولید
تهیه مواد شیمیایی ممکن است از چندین روش امکان داشته باشدکه بسته به شرایط باید یک روش انتخاب شده باید بهترین روش تولید و نسبت به دیگر موارد مقرون به صرفه باشد.
جهت تولید اسید بنزوئیک با توجه به نحوه تولید نیاز به تولوئن و یا نیاز به قطران ذغال سنگ و یا نیاز به تری کلر وتولوئن و یا نیاز به اسید فتالیک و یا اینکه انیدریدفنالیک می باشد.
اسید بنزوئیک COOH
اسید بنزوئیک هوا + تولوئن (1
اسید بنزوئیک کلرو بنزیل تولوئن (2
اسید بنزوئیک تولوئن (3
اسید بنزوئیک تری کلرو تلوئن (4
اسید فتالیک یا (5
اسید بنزوئیک
انیدرید فتالیک (6
اسید بنزوئیک قطران زغال سنگ (7
قیمت ماده اولیه و محصول نهایی
در جدول زیر قیمت اسید بنزوییک در سالهای 1965 تا 2004 آمده است
Benzoic acid
Year
Price, $ kg
Sales, t
39/0
37/0
37/0
30/0
26/0
44/0
3838
4614
6282
7811
12760
13742
1965
1967
1969
1981
1998
2004
کاربردها
از اسید بنزوییک در تهیه بنزوات سدیم و بنزوات پتاسیم که بازده خورندگی می باشند استفاده می شود و همچنین برخی رزین های الکید نرم کننده ها رنگ الیاف مصنوعی پلی استر، فنل، کاپرولاکتام و پتاسیم ترفتالات استفاده می شود.
اسید بنزوییک و بنزوات ها به عنوان حفاظت کننده مواد خوراکی در مقابل فساد به آنها اضافه می شود.
اسید بنزوییک در تهیه داروها و حتی گاهی به جای اسید سالسیلیک نیز به کار می رود.
قیمت این ماده در ایران به ازای هر کیکو گرم حدود 13000ریال می باشد.
ترکیبات شیمیایی با خواص ضد میکروبیچ
اسید های آلی
اسیدها به منظور اسیدی کردن و یا جلوگیری از رشد میکرو ارگانیسمها بکار می روند اثر بهینه ضد میکروبی اسیدهای مربوط به زنجیره هایی با طول
12 C10-Cو بیشترین اثر مربوط به شکل اسیدهای چرب تک غیر اشباعی C16:1و دو غیر اشباع C18:2 می باشد. باکتریهای گرام منفی بیشتر تحت تاثیر انواع اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (<C6) و مشتقات آنها (و کمتر تحت تاثیر انواع اسیدهای چرب زنجیر بلند) قرار می گیرند. اسید های آلی از طریق اثر بر یکیاز عوامل سلولی مانع از رشد میکرو ارگانیسمها می شوند این عوامل عبارتند از: دیواره سلولی، غشای سلولی، آنزیمهای متابولیکی، سیستم سنتز پروتئین و یا عوامل ژنتیکی. در مجموع خاصیت ضد میکروبی اسیدهای آلی بیشتر از اسیدهای معدنی می باشد.
مولکول تجزیه نشده اسید پس از ورود به سلول زنده تحت تاثیر PH داخلی آن معمولا بیشتر از PK اسید است تجزیه می گردد. در چنین حالتی برای ثابت ماندن PH داخلی سلول انتقال پروتون به خارج از سلول انجام می گیرد. همچنین انتقال فعال اسید به خارج از سلول نیز ممکن است به وقوع بپیوندد. جریان مداوم خروج پروتون از سلول می تواند سبب تخلیه انرژی سلولی شود. علت اثر ضد میکروبی اسیدهای چرب زنجیر کوتاه دخالت در متابولیسم می باشد.
نمک اسید بنزوئیک، پروپیونیک و سوربیک معملا به عنوان ترکیبات ضد میکروبی بکار می روند. نقش اصلی سایر اسیدهای آلی افزایش اسیدینه ماده غذایی می باشد. یکی از قدیمی ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در موارد غذایی ، دارویی و آرایشی اسید بنزوئیک است. نمک سدیم اسید بنزوئیک اولین ترکیب شیمیای نگهدارنده مورد تایید وزارت غذا و داروی ایالات متحده می باشد. اسید بنزوئیک به صورت طبیعی در آلوی خشک، دارچین، سیب، توت فرنگی و ماست وجود دارد. اثر ضد میکروبی اسید بنزوئیک تنها مربوط به مولکولهای تجزیه نشده آن استالبته ، اسید بنزوئیک تجزیه شده نیز تا حدی می تواند از رشد میکروبی ممانعت نماید در PHمعادل 53/39 در صد از اسید به صورت تجزیه نشده تا حدی می تواند از رشد میکروبی ممانعت نماید در PH معادل4، تنها 3/59 درصد از اسید به صورت تجزیه نشده وجود دارد اسید بنزوئیک و بنزوات سدیم جزو لیست GRAS بوده و بهترین افزودنی جهت نگهداری مواد غذایی با PH کمتر از 5/4 می باشند برخی از مواد غذایی که با کمک اسید بنزوئیک و بنزوات سدیم قابل نگهداری هستند عبارتند از آبمیوه ها ، شربت سیب، نوشیدنیهای کربناته و غیر کربناته ، محصولات آردی پخته شده ، سسهای سالاد، مارگارین، کچاب گوجه فرنگی، سالاد میوه ساورکروات، مربا و ژله.
اسید بنزوئیک و بنزوات سدیم به عنوان قارچ کش نیز عمل می کنند و جهت جلوگیری از بیماریهای پس از برداشت میوه ها و سبزی ها بکار می روند . نوعی پلیمر پوشش دهنده از اسیدبنزوییک جهت جلوگیری از فساد سیب وجود دارد در غذاهای اسیدی بنزوات به عنوان ترکیب ممانعت کننده از رشد کپک و مخمر عمل می نماید. فعالیت ضعیف بنزوات در PH بالاتر از 4 اثر ضد باکتریهای آرا محدود می سازد. چنانچه بنزوات در غلظتهای بیش از 1/0 درصد به آبمیوه ها اضافه شود سبب یجاد طعم نا مطلوب تلخ یا "فلفلی" در محصول می گردد.
علت و مکانیزم ممانعت از رشد میکروبی
اسید بنزوییک اکسیداسیون گلوکز و بنزوات را در مرحله استات متوقف
می کند و سبب افزایش مصرف اکسیژن طی اکسیداسیون گلوکز در پروتئوس و ولگاریس می شود. اسید بنزوئیک ازجذب برخی از مولکولهای سوبسترا نظیر اسیدهای آمینه ممانعت می کند . بنزوات بر فعالیت آنزیمهای کنترل کننده متابولیسم اسید استیک و فسفر یلاسیون اکسیداسیون تاثیر می گذارد. همچنین در چند نقطه سیکل تری کربوکسیلیک اسید به خصوص در نقاطی که روژنارها ، اسید الفا کتو گلوتاریک و اسید سوکسیلیک وجود دارند مداخله می نمایند.
یکی از دلایل ممانعت از رشد میکروبی توسط بنزوات حذف شیب الکترو شیمیایی در غشای سلولی است برخی از پژوهشگران نیز بر این عقیده دارند که اسید بنزوئیک از طریق اثر بر پروتئینهای غشاء بر غشای سلولی اثر می گذارد.
همچنین اسید بنزوئیک می تواند از رشد سلولهای رویشی و اسپورها البته بعد از تخریب اسپور جلوگیر ی نماید.
مقدمه
دراین پروژه تولیداسید بنزوئیک برروش اکسیداسیون تولوئن بررسی
می شود، پس محاسبات اقتصادی و سوددهی پروژه بررسی می گردد.
بهتراست ابتدا مقدمه ی درباره ی اسید بنزوئیک روش تهیه و خالص سازی آن بیشتر بدانیم:
تولوئن در درون یک رآکتور د فشار 11 atm ودمای165C با اکسیژن واکنش کرده اسید بنزوئیک و بخارآب تولید می کند.پس خروجی رآکتور جهت خالص سازی به واحد مربوطه که شامل سه برج تقطیر خلآ می باشد فرستاده
می شود. محصول خروجی از رآکتور دارای خلوص تقریبی 88%می باشد که بعد از اینکه به واحد تقطیر فرستاده شد خلوص این محصول تا میزان99.9% افزوده می شود.
گرمای حاصل از واکنش تولوئن و اکسیژن توسط مبدلی گرفته شده و بوسیله جریان برگشتی به قسمتهای دیگر برای استفاده مجدد فرستاده می شود. تولوئن واکنش نداده در طول واکنش نیز جدا شده ومجددآ به داخل رآکتور فرستاده می شود.
در حین تولید مقادیری ازاسید فرمیک واسیداستیک نیز تولید شده که مرغوب نبوده و به وسیله سود خنثی شده و دفع می گردند.در ادامه روش اکسید اسیون تولوئن را به صورت کاملتر بررسی می کنیم.
اکسیداسیون تولوئن
همانگونه که درPFDمشاهده می شود خوراک تازه ازتولوئن،تولوئن برگشتی از برجC-101 وتولوئن وارد شده ازline 68 واستات کبالت به عنوان کاتالیزور به داخل رآکتورR-101 خوراک داده می شوند.هوا نیز بوسیله کمیرسور به داخل رآکتور بافشار وارد می شود.هوا نه تنها برای تولید اکسیژن مورد نیاز واکنش می باشد بلکه باعث ایجاد Agitate ویا توربونت در داخل رآکتور می شود وباعث می شود که محتویات رآکتور به خوبی باهم مخلوط شوند.شرایط عملیات رآکتور165 cدما و10 atm فشار می باشد.
واکنش اصلی که در رآکتور انجام می شود را در زیر مشاهده می کنیم:
گرمای خارج شده از این واکنش حرف تبخیر مجدد تولوئن و دیگر اجزای سبک دیگر می شود.
گرمای باقیمانده بوسیله یک جریان گردشی به داخل مبدل E-101از متویات داخل رآکتور گرفته شده و به آب سرد منتقل می شود واین عمل باعث جلوگیری از انجماد بنزوئیک اسید بروی لوله های مبدل می شود.گازهای بی اثر بر واکنش و بخارات حاصل از واکنش از بالای رآکتور خارج شده به داخل مبدل102 E- وارد می شود.بخارات مایع می شوند و گازها در مخزن جدا ساز گاز(gas seperator) 547 از مایعات جدا شده و خارج می شوند. بخارات مایع شده به دکانتور103-V فرستاده می شوند.فازآبی این مخزن شامل اسید های آلی (اسیدوفرمیک اسید)می باشد که در مخزن 104-V بوسیله سود خنثی شده و پس به سمت فاضلاب جهت دفع فرستاده می شوند.
فازآلی عمدتآ شامل تولوئن می باشد که به داخل رآکتور برگردانده می شود. مایع سیال خروجی از پائین رآکتور به داخل ستون تولوئنC-101 فرستاده
می شود.تولوئن ودیگر محصولات واکنش در دمای پائین جوش آمده،پس از دمای برج خارج شده و به سمت تانک T-102 جهت استفاده مجدد فرستاده
می شود.همراه جریان برگشتی مقداری بنزآلوئید و بنزیل الکل وجود دارد که هنگامی که مجددآ به درون رآکتور می روند واکنش تولیداسید بنزوئیک را کامل می کنند.
محصول خروجی از پائین برجC-101 شامل بنزوئیک اسید ومواد با دمای جوش بالاتر مانند بنزیل بنزوات دی فنیل ودی فنیل می باشد. در فشار اتمسفر بنزوئیک اسید و دی فنیل باهم تشکیل یک آزئوتروب را می دهند. امکان جدا سازی آند و از همدیگر امکانپذیر نیست،برای آنکه این دو از یکدیگر جدا شوند،محصول پایین برج C-101 به برج C-102 خوراک داده می شود، برج C-102درشرایط فشاری بسیارپائین ویک خلآء بسیارقوی درحدود25mmHg کار می کند.درفشارپائین آزئوتروپ اسید بنزوئیک و دی فنیل مشاهده نمی گردد و در حدود 70% از دی فنیل از اسید بنزوئیک جدا شده وازبالای برج C-102 به صورت بخارخارج می شود.
پس محصول پائین برج C-102 به سمت برج تقطسر C-103 فرستاده می شود.بنزوئیک اسید بدست آمده از بالای برج C-103به میزان %99.9 خالص است و مقدار بسیار کمی ئی فنیل همراه خود دارد.پس اسید بنزوئیک بدست آمده از این مرحله را می توان ذخیره سازی نمود ویا به سمت خط تولیدهای دیگری از جمله تولید فنل و…فرستاد.
محصول پائین برج C-103 شامل استات کبالت که کاتالیزورمورد استفاده در این فرایند است می باشد که می توان آنرا مجددآ به رآکتور بازگرداند(بعد از خشک کردن و احیاء.)
ملاحظات اینر(Safety consideration & Hazard)
محصول نهایی یعنی اسید بنزوئیک به مقدار کمی سمی می باشد و اگر در صنایع غذایی مورداستفاده قرار می گیرد نباید مقدارآن از 0.1% تجاوزنماید در غیر این صورت برای سلامتی زیان آور است.
این ماده در حالت عادی آتشفرابود ونبایدآن رانزدیک شعله ویا دما و حرارت زیاد قرارداد.
به صورت جامد یا مایع خطرات پندانی برای انسان و محیط زیست نداشته وتماس آن با پوست برای مدت کوتاه هیچ اثرات منفی نداشته وبرای استفاده های طولانی باید حتمآ ازدستکش وماسک استفاده نمود.
خواص فیزیکی و شیمیایی اسید بنزوئیک
اسید بنزوئیک در دمای محیط کریستالی سفید رنگ با بوی بنزآاوئید یا بنزوئین است.چگالی آن1.2659بوده ودردمای بالا فاقد بومی باشد.در الکلها، اترها، کلروفرم، بنزن، کربن دی سولفید و تتراکلریدکربن محصول
می باشد. حلالیت اسیدبنزوئیک درآب کم می باشد. این ماده آتشزا می باشد.
اسید بنزوئیک را از روشهای متعدد از جمله اکسیداسیون تولوئن می توان بدست آورد وبه روش تخلیه خالص سازی نمود.این ماده نسبتآ سمی است وبه عنوان نگهدارنده در مداد غذایی، نرم کننده درزرینهای آکسیدی،به عنوان استاندارد در شیمی تجزیه،درصنایع آرایشی بهداشتی ونهایتآ به عنوان یک ضد قارچ کاربرد دارد.برخی از خواص آن در جدول زیر آمده است:
122.4C
m.p
249.2C
bp
Density
1.316
solid
1.02942
Liquid
122.15C
Freezing Point
99.69
Purity mol%
460mg koh/gm
Acidno.
22ppm
Benzaldehyde
20ppm
A sh
Metals
1ppm
Fe
1ppm>
Al,Ca,Co,Cu,Mg,Mn,Mo
Toluene Oxidation Process
STREAM FLOWS
Capacity:55000 Tn/yr Benzoic Acid
Average Stream Flows(kg/hr)
(3)
(2)
(1)
13780.3
5121.4
Toluene
7.86
Cobult acetate
Oxygen
Nitrogen
6.35
Benzoic Acid
Formic Acid
Acid Acetic
Carbon dixode
Water
152.9
Benzyle alchol
229.2
Benzaldehyde
Diphenyl
Diphenyle ethane
Benzyle Benzoate
Phexyl Benzoate
NaoH
7.86
14168.75
5121.4
Total (kg/hr)
Toluene Oxidation Process
STREAM FLOWS
Capacity:55000 Tn/yr Benzoic Acid
Average Stream Flows(kg/hr)
(7)
(6)
(5)
(4)
1.01
438.2
Toluene
Cobult acetate
258.1
3245.5
Oxygen
10705.9
10865.5
Nitrogen
1.01
Benzoic Acid
208.8
20.1
Formic Acid
139.17
5.4
Acid Acetic
250.4
Carbon dixode
262.25
1043.8
76.8
Water
Benzyle alchol
Benzaldehyde
Diphenyl
Diphenyle ethane
Benzyle Benzoate
Phexyl Benzoate
262.25
NaoH
524.5
1391.7
11754.9
14111
Total (kg/hr)
Toluene Oxidation Process
STREAM FLOWS
Capacity:55000 Tn/yr Benzoic Acid
(10)
(9)
(8)
6.3
13787
Toluene
7.86
7.86
Cobult acetate
Oxygen
Nitrogen
6395.2
6401.5
Benzoic Acid
Formic Acid
Acid Acetic
Carbon dixode
Water
152.86
Benzyle alchol
229.2
Benzaldehyde
+22.87
22.98
Diphenyl
1299.4
129.9
Diphenyle ethane
233.4
233.4
Benzyle Benzoate
Phexyl Benzoate
NaoH
6.3
6789.3
20964.7
Total (kg/hr)
Average Stream Flows(kg/hr)
Toluene Oxidation Process
STREAM FLOWS
Capacity:55000 Tn/yr Benzoic Acid
Average Stream Flows(kg/hr)
(14)
(13)
(12)
(11)
Toluene
7.86
Cobult acetate
Oxygen
Nitrogen
6266.1
1.81
6331.2
62.14
Benzoic Acid
Formic Acid
Acid Acetic
Carbon dixode
Water
Benzyle alchol
Benzaldehyde
6.9
1.48
6.95
14.36
Diphenyl
129.87
Diphenyle ethane
233.52
Benzyle Benzoate
Phexyl Benzoate
NaoH
6273
3.3
6709.4
76.6
Total (kg/hr)
Toluene Oxidation Process
STREAM FLOWS
Capacity:55000 Tn/yr Benzoic Acid
(18)
(17)
(16)
(15)
18901.7
Toluene
7.86
7.86
Cobult acetate
Oxygen
Nitrogen
6.35
1.8
63.35
Benzoic Acid
14.66
Formic Acid
5.53
Acid Acetic
Carbon dixode
Water
152.9
Benzyle alchol
228.2
Benzaldehyde
Diphenyl
129.87
Diphenyle ethane
233.42
Benzyle Benzoate
Phexyl Benzoate
NaoH
703.3
19297
1.8
434.5
Total (kg/hr)
طراحی برجC-101
ستون 101که خروجی رآکتور مستقیمآ به آن وارد می شود در دمای112C وفشار520mmkg کار می کند.این برج جهت جداسازی تولوئن واکنش نکرده درمرحله قبل ازمحصول یعنی اسیدبنزوئیک می باشد.عمده ی خروجی بالای برج تولوئن وپائین برج اسید بنزوئیک ناخالص می باشد.با توجه به این موارد قطرو ارتفاع این برج را می یابیم،داریم:
قطر برج
نوع برج راسینی داروسینی ها راازنوع valve Trays انتخاب می نمائیم.
(با توجه به شرایط عملکرد)
تعداد سینی ها را بوسیله مخزن تعادلی و رسم یکان و ضرب دو راندمان مفید 28عدد بدست می آوریم.
28 Valve Trays,0.5 Spacing
با درنظرگرفتن فاصله0.5m برای هر سینی برای طول برج داریم:
وارتفاع کل برج با احتساب دوکله گی پائین وبالای برج با احتساب هرکله گی1mبرابر زیر خواهد شد:
Design Equipment:
طراحی دستگاههای مورد نیاز:
طراحی برج C-10
ستون تقطیرC-102 جهت جدا سازی اجزای سبک از اسید بنزوئیک بکار می رود.بدلیل اینکهbiphenyl با بنزوئیک اسید درفشار اتمسفری دارای نقطه آزئوتروپ می باشند،به همین دلیل سعی می شود دراین برج فشار تا حدی زیاد کاهش یابد،که این کاهش فشارتوسط Ejectorنصب شده بر بالای برج تا25mmHgکاهش می یابد.دمای عملکرد برج151 C می باشد.داریم:
قطر برج
تعداد سینهای این برج 38 عدد می باشد که از نوعValve Trayوبه فاصله ی 0.5ازهمدیگر قرار می گیرند:
ارتفاع کل برج با احتساب دو کله گی،هر کدام1mبرای بالا و پائین برج برابر است با
طراحی برج C-103
برج تقطیر C-103 که هدف اصلی آن خالص سازی محصول نهایی یعنی اسیدبنزوئیک است در دما و فشار255 mmHg,214 C کار می کند.محصول خروجی از برجC-102 به برج C-103 خوراک داده می شود تا اجزای سنگین تر آن از جمله کاتالیزور جدا شده وبه رآکتوربازیابی شوند.محصول بالای این برج به میزان 99.9%اسید بنزوئیک خالص را دارا می باشد که برای ذخیره سازی به تانک 104می رود.
تعداد سینی های این برج 30عدد وازنوع Valve Trayمی باشد که هر کدام به فاصله 0.5ازهمدیگرقرار دارند بنایراین:
ارتفاع برج
که ارتفاع کل برج بااحتساب دو کله گی برای بالا وپایین برج وهرکدام به طول1mبرابر است با:
طراحی رآکتور R-101
منظوراز طراحی رآکتوربدست آوردن حجم مخزن جهت انجام واکنش مورد نظراست.هنگامی که واکنش با درصد تبدیل هدف باشد.زمان ماند واکنش دهنده ها در درون رآکتور مشخص باشد بدست آوردن حجم رآکتور ساده بوده و به راحتی می توان مقدار آنرا مشخص نمود.
از آنجا که زمان ماند محصولات و درصد تبدیل دررآکتور مستقل از دبیهای ورودی خروجی می باشد،بنابراین زمان ماند دراین واکنش همان زمان ماند اصلی واکنش یعنی می باشد.بنابراین:
دبی ورودی تولوئن به رآکتور
دبی جرمی هوای ورودی
جنس بدنه رآکتوررافولاد ضدزنگ شماره304 درنظر می گیریم.
طراحی مبدل E-101
مبدل E-101 یک کندانسور می باشد که جهت خنک نمودن رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد.چون درون رآکتور واکنش بین تولوئن واکسیژن در فشار11atmدرحال انجام است وهوانیزهنگام شدن داغ می شود
(تا دمای 437C)وتولوئن نیزماده ای آتشزا می شود،اگر محتویات رآکتورخنک می تواند خطرناک باشد،همچنین واکنش اکسیداسیون منجربه سوختن تولوئن شود.
به همین جهت برای خنک کردن آن نیاز به طراحی یک مبدل حرارتی است که بوسیله آب سرد محتویات رآکتورراخنک کند.اصول طراحی به شرح زیر می باشد:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله ها را304ssدر نظرمی گیریم.
طراحی مبدل E-102
مبدل حرارت E-102فیزیک کندانسوراست که محتویات خروجی بالای رآکتوررا سود کرده وآنها راازفازبخاربه فازمایع درمی آورد.فازمایع شامل دو فاز آلی وآبی است که فازآلی مجددآ به رآکتوربرای تکمیل واکنش اکسیداسیون Recycleمی شود،پس مبدل دارای هدف اصلی سرد کردن مواد آلی بازگردانی به رآکتور می باشد.جهت این امرازآب سرد استفاده می شود.
اصول طراحی به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله ها را304ssدر نظرمی گیریم.
طراحی مبدل E-103
مبدل E-102یک کندانسوراست که برای خنک کردن و مایع نمودن خروجی بخاربالای برج C-101 به کار می رود.هدف اصلی این مبدل مایع کردن تولوئن واکنش نداده در رآکتوراست که عمده ی خروجی بخاربالای برج C-101راشامل می شود،همچنین مقداری از مایع سرد شده توسط این کنداسیوربه برج Recycleمی شود.مایع خنک کننده دراین مبدل آب سرد می باشد که از واحدutilityکارخانه تآمین می گردد.اصول طراحی به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله ها را304ssدر نظر
می گیریم.
طراحی مبدلE-104
مبدل حرارتی E-104یک ریبویلراست که برای گرم کردن وجوش آوردن مقداری ازمحصول خروجی پائین برج C-101 طراحی شده است.هدف اصلی آن جوش آوردن محصول پایین برج وRecycleکردن آن به برج جهت دستیابی به خصوص بالاترمحصول وایجاد فازگازدر زیر سینی های پایینی برج تقطیرمی باشد. اصول طراحی به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله هایTube side را304ssدر نظرمی گیریم.
ضمنآ برای گرم کردن محتویات ورودی به مبدل ازبخارآب که از واحدutility کارخانه تآمین می گردد،استفاده می شود.
طراحی مبدل E-105
مبدل E-105 یک کندانسوربرای سردو مایع کردن خروجی بالای برجC-102می باشد.این مبدل گاز وبخارات خروجی از برج را سرد و مایع کرده و به داخل مخزن7-106می فرستد تا فاز آلی آن جدا شده و به برج بر می گردد وپس مواد زاید از جملهbiphenylآنرا به سمت سوزانند می فرستد. اصول طراحی آن به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله هایShell را304ssدر نظرمی گیریم.
ضمنآ جهت تآمین گرمای Qمورد نیازمبدل از آب استفاده می نمائیم.
طراحی مبدلE-106
مبدل E-106یک ریبویلراست که که قسمتی ازجریان خروجی از پائین برجC-102را جوش آورده و مجددآ به داخل برج بر می گرداند.ازآنجا که عمدتآ محصول پائین برج اسید بنزوئیک،دی فنیل اتان و…است،دمای نهایی خروجی ازمبدل برای ما اهمیت دارد،ضمنآ هنگام تغیرفازمخلوط قطعا افزایش دما راخواهیم داشت دمای عملکرد مبدل هرگزنباید زیر130بیاید،زیرا این دما،احتمال انسداد
لوله ها توسط رسوب جامداسیدبنزوئیک بسیارمحتمل است. اصول طراحی آن به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله هایTube side را304ssدر نظرمی گیریم.
برای گرمایQمبدل ازبخاردرفشار1025میلی مترجیوه استفاده می نمائیم.
طراحی مبدل E-107
مبدل حرارتی E-107یک کندانسوربا بارحرارتی بالا می باشد.این کندانسورآخرین مرحله در تولیداسید بنزوئیک می باشد.بخارات شامل اسید بنزوئیک که ازبالای برج دردمای 214C وفشار255mmHgخارج می شوند به این کندانسوروارد شده تا به فازمایع تبدیل می شود.اسیدبنزوئیک در این مرحله خلوص99.9%را داراست.دمای خروجی این مبدل دراتمسفر،نباید
کمتر ازدمای انجماداسیدبنزوئیک باشد. اصول طراحی آن به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله هایTube side را304ssدر نظرمی گیریم.
برای خنک کردن دراین کندانسورمی توان ازآب ویا مواد دیگر مانند BFWاستفاده کرد.حاصل محدودکننده در اینجا مسائل اقتصادی است.
طراحی مبدلE-108
مبدل حرارتیE-108یک ریبویلر می باشد که قسمتی از خروجی پائین برجC-103راگرفته،گرم کرده،به جوش می آورد وپس جهت تآمین فازگاز برج و خالص سازی به داخل برج Recycleمی شود. اصول طراحی آن به شرط زیراست:
موازنه حرارتی
نوع مبدل راازنوعShell & Tube وجنس لوله هایTube side را316ssدر نظرمی گیریم.
باید توجه نمود که چون لیکورعبورمی کنداز لوله های مبدل دارای درصد موارخورنده ی بیشتری می باشد،جنس لوله های مبدل را316ssانتخاب نموده تا دو برابرعواملی از جمله خوردگی مقاوم باشند.
طراحی مخزنV-101
مخزنV-101 یک مخزن اختلاط می شود.خوراک تازه ورودی با کاتالیزور
در درون این مخزن بایکدیگر مخلوط شده وسپس به سمت رآکتور فرستاده می شود.
درون این مخزن یک همزن تلبیه شده است که با توان موتورO.S اسب بخار کار می کند.این همزن محل اختلاط کاتالیزوربا ماده ی خام اولیه را برای ما کامل می کند.
برای طراحی مخزن باید حجم موردنیاز برای فرآیند را تعیین کنیم.چون این مخزن،فقط یکmixerاست وماده ی خام زمان زیادی را درآن سپری نمی کند بنابراین با توجه به دبی وروری تولوئن واستات کبالت حجم1000litویا را برای آن در نظرمی گیریم.
جنس مخزن نیز با توجه به موادی که به آن وارد شده وخارج می شوند و با توجه به آنکه در درون مخزنAgitate مایع را داریم،جنس آنراss304(Stainlless stell) در نظر می گیریم.
طراحی مخزن 102-7
مخزن 102-7یک gas sepreatorاست.
خروجی بالای رآکتور شامل تولوئن،بخارآب،اکسیژن ونیتروژن می باشد که میزان تولوئن موجود درآن قابل توجه است و نمی توان آنرا دور ریخت به همین دلیل یک جداساز بعدازمبدل حرارتی تعبیه می شود تا گازهای خروجی شامل اکسیژن و نیتروژن جدا شده ومایع،شامل تولوئن،آب استیک اسید و فرمیک اسید به سمت مخزن 103-7فرستاده شوند.
برای طراحی مخزن 102داریم:
زمان ماند
حجم مورد نیازبرای جداسازمی باشد که همیشه در طراحی مخازن30%فضای خالی برای مخزن در نظر می گیریم.بنابراین حجم بهینه
برای این مخزن عبارتست از:
جنس مخزن را نیز304ss در نظر می گیریم.
طراحی مخزن103-7
مخزن103-7یک دکانتور است و به منظور جداسازی فازآلی وآبی خروجی ازمخزن 102تعبیه شده است.خروجی مخزن102-7 شامل تولوئن،آب،اسید بنزوئیک،اسید فرمیک واسیداستیک می باشد.حجم تولوئن درمقایسه با مواد دیگر خیلی خیلی بیشتر است،بنابراین باید تولوئن که درتولید ارزش بیشتری دارد ازمواد دیگرجدا شود وازآنجا که تولوئن یک ماده ی آلی سبک می باشد ومواد زاید ما در فاز آلی هستند،در این مخزن به آنها اجازه داده می شود تا از همدیگرجدا شوند وفاز آلی به رآکتوربرمی گردد وفاز آلی جهت خنثی سازی به تانک104فرستاده شود.
زمان ماند
همیشه مقدار30%ازبالای مخزن را خالی در نظر می گیرند بنابراین داریم:
جنس مخزن را نیز304ssدر نظر می گیریم.
طراحی مخزن104-7
مخزن104-7 یکmixerجهت خنثی سازی اسید وبازاست.
خروجی مخزن(دکانتور)103شامل آب،اسید فرمیک واسید استیک می باشد که از وفوییت بالای برخوردارنیستند وارزش جداسازی ندارند،بنابراین باید دورریخته شوند.چون مواداسیدی نمی توانند آزادانه در محیط رها شوند،باید خنثی شوند،بنابراین دراین مخزن اسید های خروجی رآکتور باسود وارده از تانک103مخلوط شده،به شدت همزده می شوند و خنثی می شوندوپس دفع می شوند.برای طراحی این مخزن داریم:
زمان ماند
معمولآ ویا30%فضای بالای مخزن را خالی در نظر می گیرند،بنابراین برای جمله بهینه مخزن داریم:
باتوجه به اینکه درون مخزن واکنش خنثی شدن صورت می گیرد و هم اسید و باز هردوخورانده اند،جنس مخزن راازنوع فولاد ضد رنگ304انتخاب می کنیم.
طراحی مخزن105-7
مخزن105-7یکReflu Dramld می باشد که وظیفه اصلی آن بازگردانی بخارات مایع شده به برج و بازگردانی تولوئن واکنش نکرده به رآکتور است.
این مخزن که بعد ازکندانسور بالای برج C-101تعبیه شده است و بخارات مایع شده توسط کندانسوررا که قسمت عمده ی آن شامل تولوئن می باشد را ازبخارات تولوئن آن جدا کرده و مقداری را به برج101برگردانده و قسمت عمده ی آنرا به سمت رآکتور جهت واکنش مجدد می فرستد.
اصول طراحی:
با درنظرگرفتن 30%فضای خالی جهت مخزن،جسم بهینه برابر می شودبا:
جنس مخزن فولاد ضدزنگ Stainlless Stell 304در نظر گرفته
می شود.
طراحی مخزن106-7
مخزن106-7 فیزیکReflux Drumمی باشد.
خروجی مبدل بالای برجc-102شامل اسید بنزوئیک وBiphenyl می باشد که ایندو در شرایط محیط با همدیگرآزئوتروپ تشکیل می دهند و جداسازی آنها به صرفه نیست به همین دلیل در این مخزن مقداری را برای مایع بالای برج به داخل برج برمی گردانند ومابقی دور ریخته می شود.
برای طراحی داریم:
زمان ماند
با در نظر گرفتن30%فضای خالی بالای مخزن داریم:
جنس مخزن را نیز فولاد زنگ نزن304در نظر می گیریم.
طراحی مخزن107-7
مخزن107-7 نیز یک Reflux Drumمی باشدکه خروجی بالای برج103بعد ازکندانس شدن به آن وارد می شود.این خروجی که شامل اسید بنزوئیک خالص است به سمت تانک ذخیره سازی فرستاده می شود و مقداری ازآن نیز به داخل برج برگردانده می شود.
اصول طراحی:
زمان ماند
عمومآ30%جسم بالی مخزن را خالی در نظر می گیریم،بنابراین:
جنس مخزن را نیز فولاد ضدزنگ 304در نظر می گیریم.
طراحی کمپرسورK-101
کمپرسورK-101 برای افزایش فشار داخل رآکتور جهت ایجاد فشار مورد نیاز واکنش استفاده می گردد.هوا در دما و فشار محیط یعنی1atm,254به کمپرسور وارد می شود وهدف ایجاد فشار11atmدرخروجی کمپرسور
می باشد.دبی ورودی وخروجی کمپرسوربرابر14111kg/hr هوا می باشد،داریم:
طراحی تانکهای ذخیره سازی
در این پروژه مقدار 4 تانک مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از:
تانکT-101:جهت ذخیره سازی تولوئن ورودی به کارخانه و انباشت آن برای خوراک رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد.حجم آنراوجنس مخزن را کربن استیل در نظر می گیریم.
تانکT-102: این تانک جهت ذخیره سازی و انباشت تولوئن برگشتی از برج101 و اضافه نمودن آن به خط جریان خوراک رآکتور طراحی شده است. حجم آنراوجنس مخزن را کربن استیل در نظر می گیریم.
تانکT-103:سود مورد استفاده جهت خنثی سازی اسید های غیر استفاده و ضایعاتی در واکنش،در این تانک با آب رقیق شده و به سمت مخزن104-7فرستاده می شود. حجم آنرابا توجه به دبی ورودی به آنوجنس مخزن را کربن استیل در نظر می گیریم.
تانکT-104:این تانک جهت ذخیره سازی اسید بنزوئیک یعنی محصول نهایی کارخانه استفاده می شود. حجم آنرابا توجه به دبی ورودی به آنوجنس مخزن را فولاد زنگ نزن استفاده می کنیم.لازم به ذکراست که هنگامی که کارخانه به صورت پیوسته مشغول به کار است خروجی مخزن104 به دستگاهای پر کن فرستاده می شود تا محصول بشکه، بشکه شده وبه انبارفرستاده شود و یا به بازارعرضه گردد.
Equipment: Cost of
محاسبه قیمت تجهیزات:
محاسبه قیمت برجC-101
برای محاسبه قیمت برج باید وزن پوسته رامحاسبه نمود وبا احتساب دوکله می بنویسیم.
پس قیمت سینی ها را به طورجداگانه محاسبه وازنموداربخواهیم و یادداشت کنیم.
قطر داخلی
Pفشارداخل برج،iشعاع داخل،sتنش مجاز،Ejضریب استحکام اتصالات . ضخامت
ضخامت پوسته
وزن پوسته
قطر داخلی،Hطول برج،tضخامت،pپوسته
با احتساب دوکله گی
وزن کل پوسته
با توجه به جداول درج شده درمنابع و یا ازبازارمی توانیم قیمت پوسته را با توجه به وزن وجنس آن محاسبه کنیم،داریم:
اگر جنس دیواره برج را الیاژ فولاد ضد زنگ درنظربگیریم قیمت پوسته برابرزیرمی شود:
قیمت پوسته
تعداد سینی های برج 101،28عدد می باشد که برای قیمت آنها از روی نمودارValve Traysداریم:
قیمت هر سینی
قیمت تمام سینی ها
بنابراین قیمت تمام شده برج جهت خریداری برای Plantمورد نظر برابر زیر است:
$146400=قیمت کل
محاسبه قیمت برجC-102
ابتدا باید وزن برج را بدست آوریم.منظورازوزن برج وزن پوسته برج می باشد که به طور جداگانه محاسبه شده وقیمت گرفته می شود.سپس سینی ها محاسبه و قیمت گرفته می شوند.
قطرداخلی برج
فشار داخلی برج
وزن پوسته
وزن پوسته با احتساب دوکله گی
وزن کل پوسته
اگرجنس آلیاژپوسته فولاد ضدزنگ304باشد قیمت پوسته
قیمت تمام سینی ها قیمت هرسینی
قیمت کل برج
محاسبه قیمت برجc-103
برای محاسبه قیمت برجc-103ابتدا باید وزن پوسته برج رامحاسبه نمود.برای بدست آوردن وزن پوسته ابتدا ضخامت جداره را حساب کرده و سپس وزن پوسته را محاسبه می کنیم.
وزن کل پوسته شامل وزن پوسته برج باضافه وزن دو کله گی دو سر برج می باشد.بعد از محاسبه قیمت برج نوبت به محاسبه قیمت سینی ها می رسد.
داریم:
قطرداخلی برج
فشار داخلی برج
وزن پوسته
وزن پوسته با احتساب دوکله گی
تجهیزات نصب شده بربرج ازجمله نردبانها،نازلها ودریچه های عبورکارگر نیز به این مقدار اضافه می گردد.
وزن کل پوسته با احتساب نازلها ودریچه
با توجه به وزن پوسته قیمت آنرا از روی نمودار مربوط به جنس فولاد ضر زنگ شماره304 خوانده وداریم: قیمت پوسته
تعداد سینی های برجC-103،30عدد می باشد،نوع سینی ها Valve Trayمی باشد.
برای قیمت آنها داریم:
قیمت تمام سینی ها قیمت هرسینی
قیمت تمام شده برج
محاسبه قیمت رآکتورR-101
برای محاسبه قیمت رآکتورازروش وزن پوسته وتجهیزات استفاده می کنیم.
قطرداخلی برج
وزن پوسته
وزن پوسته با احتساب دوکله گی
وزن کل پوسته
قیمت تمام شده رآکتور
البته حجم رآکتورمی باشد که از روش حجم نیز می توانستیم قیمت را بدست آوریم ولی با توجه به اینکه رآکتورتحت فشار11atmعمل می کند وضخامت آن باید بیشتر باشد،روش فوق دقیق تر می باشد.
قیمت مبدل های حرارتی
در قسمت طراحی،برای کلیه مبدلهای حرارتی(اعم از کندانسور دریبویلر) سطح انتقال حرارت مورد نیاز فرآیند را بدست آوردیم که براساس آن قیمت تمامی مبدل های زیر آمده است.
Tube
shell
Cost $
Area
Heat Exchanger
304ss
c.s
109
E-101
304ss
c.s
77.5
E-102
c.s
c.s
38
E-103
304ss
c.s
33
E-104
304ss
c.s
3.5
E-105
304ss
c.s
27
E-106
304ss
c.s
37
E-107
304ss
c.s
21.5
E-108
Total:$750500
محاسبه قیمت مخازن،تانکها و کمپرسور
قیمت مخازن و تانکهای ذخیره سازی براساس حجم آنها و جنس مخزن برآورد می گردد.
Cost $
material
volume
unit
304ss
1
v-101
304ss
9.5
v-102
304ss
14
v-103
304ss
3.5
v-104
c.s
14
v-105
304ss
10
v-106
304ss
12.5
v-107
304ss
72
T-101
c.s
95
T-102
c.s
2
T-103
304ss
70
T-104
قیمت کمپرسور با توجه به دبی هوایی که تراکم می شود برآورمی گردد که در اینجا برابرخواهد شد.
در بعضی از تانکها و مخازن نیاز به همزن به قدرت0.5hp می باشدکه قسمت تمامی آنها برابر$500برآورد می گردد.M-101نیز که یک فولادی جهت اضافه کردن کاتالیزوربه مخزن درحال mixآن است نیز دارای حجمبوده و قیمت آن معادلخواهد شد پس
قیمت کل مخازن وتانکها وکمپرسور و تجهیزات جانبی
قیمت کلیه دستگاهها وتجهیزات موردنیازاین فرآیند طبق زیرارائه می گردد:
Cost $
146400
611720
227040
columns
C-101
C-102
C-103
Reactor
R-101
Cost $
Heat Exchanges
E-101
E-102
E-103
E-104
E-105
E-106
E-107
E-108
Purchas cost $
Vessels
V-101
V-102
V-103
V-104
V-105
V-106
V-107
Cost $ Purchased
Tanks
T-101
T-102
T-103
T-104
M-101
Cost $ Purchased
Compressor
K-101
Cost $ Purchased
با توجه به جدول فوق،قیمت کلی دستگاههای خریداری شده برابراست با:
$2678060= Purchased equipment cost(E)
که ارزش ریالی آن طبق هردلار9000ریال برابراست با:
E=24102540000
حال برای محاسبه تخمین سرمایه گذاری باید میزان کل سرمایه گذاری را بدست آوریم.از روشهای متعددی می توان میزان سرمایه گذاری را تخمین زد که در ادامه با استفاده از روش"درصد قیمت دستگاههای توزیع شده"میزان سرمایه گذاری محاسبه می گردد.
Estimating capital interstment & cost &profit calculate: تخمین سرمایه گذاری،هزینه ومحاسبه سود:
روش درصد قیمت دستگاههای توزیع شده جهت تخمین سرمایه گذاری
Percent of delirerid-equipment cost
$2678060 = (E) cost equipmen Purchased
47%=$1258688
Instlled
18%=$482051
Instrumentation &control
66%=$1767520
piping
11%=$294587
Electrical
18%=$482051
Buildings
10%=$267806
Yard Improvement
70%=$1874642
Service facilities
6%=$160684
land
Total Direct plant cost(D)=$9266088 Engineering & superrisoin 33%=$88375 Construction Expenses 41%=$1098005
Total Direct & indirect cost(D+I)=$11247852 Contractors fee 21%=$56239 Contingency 42%=$1124785 Fixed capital Investment=$12935030 Working capital Investment=$2303132(=15%T.C 86%E)
Total capital Investment=$15238161 معادل137143449000ریال
محاسبه هزینه ها
هزینه ها ویا مخارجی که بعدازشروع به کار کارخانه پرداخت می شوندبه شرح زیر مورد محاسبه قرار می گیرند.برای محاسبه صحیح هزینه ها باید قیمت خرید موادخام اولیه وقیمت فروش محصولات را استلام بگیریم.با توجه به اینکه ماده ی اصلی اولیه دراین پروژه تولوئن می باشد ویکی ازبزرگترین تولید کنندگان تولوئن در داخل کشورپتروشیمی اصفهان می باشد،نرخ هرکیلوگرم تولوئن را480تومان در دی ماه سال 1384اعلام کرد.ضمنآ کارشناس پتروشیمی تآکید نمود که قیمت تولوئن ماهیانه متغییر می باشد وبراساس بین المللی تعیین
می گردد.بنابراین ما در محاسبات خود قیمت فعلی تولوئن را درنظر می گیریم.
استالت کبالت نیزبه عنوان کاتالیزوردرفرآیند به کارمی رود که ازاستعلام بدست آمده ازاداره ی گمرک هرکیلوگرم از این ماده تا تاریخ13/12/84به مبلغ$14.5 یا 12870تومان به کشور وارد شده است.
سودنیزدرمرحله خنثی سازی اسیدهای زاید مورداستفاده قرارمی گیرد که قیمت آن به ازای هر کیلوگرم400-350تومان گزارش شده است.
محصول اصلی کارخانه،اسید بنزوئیک بوده که با توجه به استعلام بدست آمده از اداره ی گمرک،هر تن از اسید بنزوئیک به میزانبه کشور وارد شده است که با احتساب هر یورو وملارل1090تومان قیمت هرکیلوگرم اسید بنزوئیک1240تومان خواهد شد.
قیمت کل خریداری مواداولیه
میزان تولوئن ورودی
قیمت تولوئن سالیانه
استالت کبالت موردنیاز
قیمت استالت کبالت سالیانه
تعداد سود ورودی
قیمت سالیانه سود
قیمت کل ماده خام سالیانه
قیمت واحد*تولید سالیانه= قیمت فروش محصول
تولید سالیانه اسیدبنزوئیک
قیمت اسیدبنزوئیک هرکیلوگرم 12400ریال می باشد.
قیمت فروش سالیانه محصول
توضیح:هرسال 360روزدرنظرگرفته شده است و6روز برایshut down یاoverhull درنظر گرفته می شود.
محاسبه هزینه ها
کل هزینه ها دریک کارخانه به ازای واحد محصول تولیدی،معادل با قیمت تمام شده ی محصول می باشد وطبق جدول27-6کتاب قیمت تمام شده محصول2تا10برابرقیمت ماده خام می باشدکه بسته به شرایط کارخانه و میزان تولید این نسبت متفاوت است.درکارخانه موردنظر قیمت تولوئن41%قیمت تمام شده محصول نهایی را تشکیل می دهد،بنابراین
100 + 41% =قیمت تمام شده محصول = کل هزینه ها
=کل هزینه ها
بنابراین سودناخالص سالیانه مانندزیرمحاسبه می شود:
ریال5262082667 = سود ناخالص سالیانه
طبق بررسی های بدست آمده ازاداره دارایی میزان مالیات اضافه بردرآمد 25%ازکل سود سالیانه را تشکیل می دهد.بعد ازکسرمالیات ازسود سالیانه میزانی سود خالص سالیانه بدست خواهد آمد
ریال 39465620000 =سود خالص سالیانه
یرای آنکه مقدارسودواقعی سالیانه را بدست آوریم باید هزینه استهلاک را نیز حساب نموده وازمیزان سود سالیانه کسرنماییم.
استهلاک:عبارتست از ازبین رفتن سرمایه درطول عمرمفید
برای محاسبه استهلاک باید قیمت قراضه دستگاههای خریداری ونصب شده راداشته باشیم که برای یک کارخانه شیمیایی قیمت قراضه دستگاهها معمولآ
قیمت نو می باشد.
عمر مفید کارخانه را 10سال می گیریم.داریم:
V:قیمت دستگاههای خریداری شده ی نو(F.C)
:قیمت قراضه
N:عمرمفید
بنابراین میزان خالص سود سالیانه این کارخانه بعدازکسرمالیات ومحاسبه استهلاک برابرزیرخواهد شد:
ریال 34465620000 = سود خالص سالیانه
لازم به ذکراست که میزان کل هزینه ها شامل هزینه های ثابت،استهلاک،مالیات،بیمه،هزینه های اداری،هزینه کارگرعملیاتی وماهر،هزینه های نظارت وسرپرستی،هزینه های تحقیق وتوسعه، هزینه آزمایشگاه، هزینه تغیرونگهداری وهزینه های موارد پیش بینی نشده می باشد.
محاسبه اندیس سودآوری
در این بخش اندیس سود آوری را ازچند روش مختلف محاسبه می نماییم:
1.Rate of Return (ROR)
قبل ازمالیات
بعدازمالیات
قیمت قراضه دستگاهها
C.F=cash flow to project after tax
2.Discounted cash flow method
اگرازبهره مرکب استفاده کنیم وفزض کنیم که جریان نقدی درتمام سالها با هم برابراست:
C.F=46449818200
3.Net present worth
اگرازبهره مرکب استفاده کنیم:
تعیین شده به وسیله خود کمپانیi=0.15
4.capitalized cost Method
5.Payout period Method
Mass & Energy Balance: موازنه جرم وانرژی:
موازنه جرم حولC-101
Reboiler(E-104)
Overall massbalance:
Condenser E-103
32589.2 =A=D+L
لازم به ذکر است که D میزان خروجی از پایین برج،Eورودی به ،Lمیزان برگشتی مایع بالای برج که خروجی از sepratorوجدا شده ازline2،cخروجی بخار بالای برج که به کندانسورE-103وارد می شود وبخارمایع آن ازهمدیگر جدا می شود.
موازنه جرم حول برجC-102
Reboiler E-106
Orerall mass balanee C-102 conclencerE-105
L:جریان برگشتی به برج
:Cخروجی بالای برج
😀 خروجی پایین برج
:Eورودی به مبدل106
موازنه جرم حول برجC-103
Reboiler=E-108
Condencer E-107
Orerall mass balanee C-103
L:جریان برگشتی بالا
:Cخروجی بالای برج
: خروجی پایین برج
:Eورودی ریبویلر
موازنه حول R-101 برای میزان هوای ورودی
میزان تولوئن ورودی
هوای مورد نیاز
در واکنش فوق نمی توان هوا را به میزان زیاد وارد کرد،زیرا تولوئن ماده ی اشتغال زا بوده واگر اکسیژن به میزان کافی در دسترس آن باشد،به جای اکسید شدن،مشتعل گشته و خطرناک است پس عامل محدود کننده در واکنش فوق o2ویا همان هوا می باشد به همین دلیل هوا را به میزان 32% کمتر از هوای مورد نیاز وارد ظرف واکنش کرده و تولوئن واکنش نداده را مجددآبه ظرف واکنش بر می گردانیم تا واکنش کامل گردد،داریم:
0.32()=14111kg/hr =هوای ورودی
Orerall mass balanee میزان کاتالیزور(استات کبالت)ورودی
کاتالیز مورداستفاده دراین فرآیند استات کبالت هیدراته ) cobalt acetate.4)می باشدکه میزان350ppmبه ازای تولوئن ورودی به سیستم اضافه می شود.
میزان فوق،مقداراستات کبالت به ازای خوراک ورودی است اما چون در سیستم جریان برگشتی ازتولوئن داریم وهدف ما تکمیل واکنش اکسیداسیون وپیشرفت بهترواکنش است،میزان کاتالیزور را به مقدار14.7%اضافه وارد کرده تاهدف فوق میسر گردد.
پس با این حساب جریان ورودی ما به رآکتورR-101که شامل خوراک تازه و تولوئن برگشتی می باشدکه به آن استات کبالت اضافه گردیده به میزان زیر است:
موازنه جرم مول رآکتور R-101
رآکتور مورد استفاده دراین فرآیندBubble column می باشد که در فشار11atmواکنش بین تولوئن و اکسیژن را برای ما انجام می دهد.فشار مورد نیاز توسط کمپرسور فراهم می شود که هوای ورودی را با خط 4 به ما می دهد، اگرCخروجی بالای زآکتور،Dخروجی پایین رآکتور ومحصول،A خروجی ازseprator 102ورودی به دکانتور103-7،Dمیزان برگشتی به رآکتور باشد، داریم:
Orerall mass balanee R-101
موازنه انرژی حول برجC-101
6