Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

fabrika tasarımı son

No description
by

berin tuncalı

on 28 March 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of fabrika tasarımı son

DÜNYA'DA Kİ YILLIK STİREN ÜRETİM MİKTARI
NEDEN STİREN?!
7 266 000 TON/YIL
11 278 000 TON /YIL
7 655 000 TON/YIL
640 000 TON/YIL
1 248 000 TON /YIL
NEDEN IZMİT?
•Hammadde
•Pazar İhtiyacı
•Güç ve Yakıt Kaynakları
•İklim
•Atık Giderme Olanakları
•İş Gücü
•Su kaynakları
•Taşıma Olanakları
•Arazi Özellikleri
RAKİP ŞİRKETLERİMİZ
BASF
Reaktör Etrafında Kütle Denkliği
Damıtma Kolonlarında Kütle Denkliği
3 Fazlı Ayırıcıda Kütle Denkliği
Isıtıcı Etrafında Kütle Denkliği
Soğutucu Etrafında Kütle Denkliği
Toplam Kütle Denkliği
peki ya enerji?
Reaktör Etrafında Enerji Denkliği
Reaktöre giren entalpi
Giren etilbenzen;
Hetilbenzen = metilbenzen .Cpetilbenzen .(T- Tref)
Hetilbenzen=34623340 kj
Giren kızgın buhar;
Hkızgınbuhar = 628197000 kj
Hgiren = 628197000 + 34623340 = 97443040 kj
Reaktörden çıkan entalpi:
Hç = Hetilbenzen + Hbenzen + Hetilen + Hmetan+ Htoluen + Hhidrojen+ Hstiren + Hsu
Hçıkan = 90951067,78 kj/st
Hg = Hç+Q
Q=6491972,22 kj
Isıtıcı Etrafında Enerji Denkliği
Q –W = (Hg – Hç ) + Ek +Ep Ek = 0, Ep = 0, W = 0 Q = Hg – Hç
Alınan Enerji = Verilen Enerji ( Qe.b. = - Qsu )
Isıtıcıya giren etilbenzen için;
Hg = 1332523,583 kj/st
Isıtıcıdan çıkan etilbenzen için;Hç = meb.Cpeb’.(Tç - Tref)
Hç = 34946923,01 kj/st
Qe.b. = Hg – Hç
Qsu = 33614399,42 kj/st olarak hesaplanır.
Soğutucu Etrafında Enerji Denkliği
Hg = Hetilbenzen + Hbenzen + Hetilen + Hmetan+ Htoluen + Hhidrojen+ Hstiren
Hg = 32305417,78 kj/st
Hç = 1389452,511 kj
Qkarışım = 1389452,511 - 32305417,78
Qkarışım = -30915965,27 kj
Qkarışım = - Qsu
Qsu = 30915965,27 kj
SOĞUTUCU VE ISITICIDA KULLANILAN
SU MİKTARININ HESAPLANMASI
Soğutucuya Girenlerin Entalpilari = Soğutucudan Çıkanların Entalpilari
Toplamı Toplamı
Hsogutucuya giren akımla r + Hsugiren = H sogutucudan çıkan akımlar + Hsuçıkan
90951067,78 + msu.83,9 = 1389452,511 + msu.334,9
msu = 356819,18 kg
Isıtıcıya Girenlerin Entalpileri = Isıtıcıdan Çıkanların Entalpileri
Toplamı Toplamı
Hısıtıcıya giren akımla r + Hsugiren = H ısıtıcıdan çıkan akımlar + Hsuçıkan
1382523,583 + msu.377 = 34946923,01 + msu.83,9
msu = 114685,77 kg

NOT: Isıtıcı ve Soğutucuda kullanılan suların entalpi değerleri Kimya Mühendisliğinde
Kütle ve Enerji Denklikleri kitabından Tablo B1 Buhar tablolarından okunmuştur.
TASARIM
Reaktör Tasarımı
Yapılan hesaplar sonucu A=15 m2 dir.
L/D =5 alınırsa;
D= 3,9 m3
L= 19,5 m
Reaktör Çıkışındaki Soğutucu
Q = U*A* ∆Tln
A = 10,2 m2< 20 m2 (Çift borulu)
A=2 π r L
10,2 m2 = 2 π(D/2).10D →
D=0,57 m
Ceket çapı
L/D=10 L
= 5,7 m
Isıtıcı Tasarımı
Q = U*A* ∆Tln
A= 9,1167 m2< 20 m2 (Çift borulu)
A=2 π r L
L/D=10 [2]
9,1167 =2 π (D/2).10D→D= 0,54 m Ceket çapı
L = 5,4 m
3 Fazlı Ayırıcı Tasarımı
Temel : 77751,64 kg/st
•Bileşenlerin ağırlıkça yüzdeleri bulundu.
•65 derecede ki yoğunlukları hesaplandı.
•Gaz akımları için yoğunluk hesaplandı.
•Maksimum hacim hesabı yapıldı.
•Buharın hacimsel debisi bulundu.
•Tankın alanı hesaplandı.
A=0,25m2
D=0,564m
L=3,418m
Toplam ayırıcı uzunluğu = sıvının yüksekliği + boşaltma noktası yüksekliği
Toplam ayırıcı uzunluğu =3,982m
Beslemenin Sisteme Verilmesi İçin Gerekli Pompanın Tasarımı
Etilbenzen miktarı = 23751,64 kg/st
P1 =190 kPa
P2 =170 kPa
Pompa verimi = 0,80
Güç = m*Wp
Güç = 211,45 watt
Güç =0,28 hp
Soğutucudan Üç Fazlı Ayırıcıya Girecek Pompanın Tasarımı
Toplam miktar = 35893 kg/st (Buhar hariç)
P1 = 80 kPa
Pompa verimi = 0,80
Güç =0,53hp
Üç Fazlı Ayırıcı Çıkışından 1.Damıtma Kolonuna Beslemek İçin Kullanılan Pompanın Tasarımı
P1 =65 kPa
P2 =55 kPa
Güç =1,3 hp
Stiren Etilbenzen Karışımının 2.Damıtma Kolonuna Beslenmesi İçin Gerekli Pompanın Tasarımı
P1=128kPa
P2=65kPa
Güç=0,87 hp
Etilbenzenin Sisteme Geri Döndürüldüğü Pompa Tasarımı
Etilbenzen miktarı = 10872 kg/st
P1 = 25 kPa
P2 = 200 kPa
Pompa verimi ( ) = 0,90
Güç =0,95 hp
Etilbenzenin Sisteme Geri Döndürüldüğü Pompa Tasarımı
Etilbenzen miktarı = 10872 kg/st
P1 = 25 kPa
P2 = 200 kPa
Pompa verimi = 0,90
Güç =0,95 hp
Reaktörde enerji denkliği;

Q –W = (Hg – Hç ) + Ek +Ep

Ek = 0, Ep = 0, W = 0

Hg = Hç+Q
Depolama Tankı Tasarımı
Sisteme saatte 23751,65 kg/st etilbenzen beslemesi yapılmaktadır. Depolama tankında 1 gün kaldığı emniyet faktörünün %10 olduğu varsayılmıştır. Beslemenin %5’inin depolama tankında olduğu düşünülmüştür.
Yapılan hesaplar sonucu;
L/D oranı 2 olarak alınırsa
D=2,96 m L=5,93 m
1.Distilasyon Kolonu Tasarımı
Distilasyon kolonuna giren akımlarım molleri toplamı=224,07kmol/st
Distilasyon sonucu üst üründe elde edilen ürünlerin toplamı=1,396 kmol/st
Distilasyon sonucu alt üründe elde edilen ürünlerin toplamı=222,67 kmol/st
•Antonie eşitliğinden basınçlar hesaplandı.
•Uçuculuk hesapları yapıldı.
•Underwood denklimi kullanılarak Rdmin bulundu.
•Tüm kolon verimi %60 seçilerek kademe sayısı bulundu.
N=14
S=7,18 (soyulma bölgesinde 8.rafta)
Z=6,82 (zenginleştirme bölgesinde 7.rafta)
Raf aralığı (LR) 0,45 m alınarak kolon yüksekliği;
ZT=5,0625 m bulunmuştur.
I.DAMITMA KOLONU KONDENSER VE KAZAN TASARIMI
Q - W =ΔH + ΔEk + ΔEp
ΔH=0
Gizli buhar ısıları hesaplandı
qc =U*A* ΔTln
qc =15479,17 kj/st
L/D = 5
D=0,17 m ; L=0,7 m
Kazan Tasarımı
Kaynama noktası = stiren >etilbenzen >toluen >benzen


Benzenin kaynama noktasından düşük olması için varsayım yapıldı.

L=75 0C denildi. Benzenin kaynama noktasından düşük olması için varsayım yapıldı.
V = V – (1-q)*F
Ayırma defterine bakarak sıvılar için q=1 alındı.
V =V
Q - W =ΔH + ΔEk + ΔEp
ΔH=0 ;Tref =25
mC = 7652,45 kg/st
qC = mC * Cp *ΔT
qc=309371,5 j/s
A =10 m2
L/D = 5 ise
D=0,8 m ; L=4 m
2.Damıtma Kolonunun Tasarımı
Oluşturulan çizelgede denge verileri ile EK.1 ‘de gösterilen denge diyagramı çizilmiştir. Bu diyagramda XB ,XF ve XD değerleri kullanılarak gerekli raf sayısı hesaplanmıştır. Grafikte de görüldüğü gibi raf sayısı 79 çıkmıştır. Rafların arasında 0,15 m boşluk olduğunu düşünürsek ;
Kolon uzunluğu ( L) : 79*0,15 = 11,85 m olarak hesaplanır.
II.Damıtma Kolonu Kondenser Ve Kazan Tasarımı
Kondenser Tasarımı

1.Damıtma kolonundaki işlemler tekrarlanmıştır.
D=0,5 m ; L=2,5 m
Kazan Tasarımı
D=0,56 m ; L=2,82 m
chemcad akış şeması
Bizi dinlediğiniz için teşekkür ederiz..
A= 9,1167 m2
SONUÇ
Tasarım projemizde öncelikle fizibilite araştırması yapıldı. Stiren üretiminde hammadde kaynaklarının neler olduğu, kimyasal tepkime kinetikleri ve termodinamikleri, kullanılacak donanım ve ekipmanlar, satın alınması gereken hizmetler, işletme maliyetleri , emniyet önlemleri ve pazar araştırmaları incelendi. Etilbenzenden stiren üretimine ait akım şeması oluşturuldu ve tasarım için gerekli ekipmanlar (Reaktör ,ısıtıcı ,ayırıcı ,pompa vs. ) belirlendi. Yıllık üretim kapasitesine göre gerekli hesaplamalar yapılarak kütle ve enerji denklikleri her bir aygıtta kuruldu ve bu aygıtların tasarımları literatür bilgilerinden de yararlanılarak tasarım yapıldı.Her bir ekipman için şartnameler oluşturuldu ve kullanılan hammaddeler için güvenlik bilgi formları araştırıldı.

Yapılan enerji denkliği hesaplamalarında distilasyon kolonlarında enerji denkliğinin sağlanamadığı görülmüştür.Bunun nedeni hesaplamalarımızda kütle denkliklerinde tüm maddelerin yüzde yüz damıtıldığı varsayılmıştı, dolayısıyla enerji denklikleri de distilasyon kolonlarında sağlanamamıştır.
Birinci Distilasyon Kolonunda Enerji Denkliği
Toplam giren enerji= 3128111,3 kj/st +qr
Toplam çıkan enerji = 3153047,1 kj/st + qc
İkinci Distilasyon Kolonunda Enerji Denkliği
Toplam giren enerji= 3152546,5 kj/st +qr
Toplam çıkan enerji = 2932104,9 kj/st + qc
Q=m*cp*(T-Tref)
Stiren nedir?
Stiren olarak da bilinen, vinil benzen ve etilen fenil , olduğu bir organik bileşik ile kimyasal formül C6H5CH=CH2. Bu türev benzen renksiz yağlı bir sıvı yüksek konsantrasyonlarda daha az hoş bir koku vermek olsa da, kolayca buharlaşır ve tatlı bir kokusu vardır.
MALİYET
REAKTÖR MALİYETİ
Reaktörün alanı= 15 m2
Reaktörün hacmi=933 m3
Reaktör çapı(D)=3,9 m ; Reaktör boyu(L)=19,5 m olarak bulunmuştu.
19,5 m uzunluğunda 0,0728 m çapında tüpler kullanılırsa;
Bir tüpün hacmi = 0,081 m3
Tüp sayısı = Reaktör hacmi / Bir tüpün hacmi
=933 m3/ 0,081 m3
Tüp sayısı= 11518 adet
Karbon çelik yoğunluğu kg/m3= 7,9 * 10 3 [28]
Bir tüp maliyeti=0,81m3 * 7,9 * 10 3 kg/m3 *1,5 TL/ kg = 959,85 TL
Toplam maliyet= 959,85 TL *11518 = 11 055 552,3 TL
REAKTÖR CEKET MALİYETİ
3 cm et kalınlığında 1 m2 ‘sinin piyasa fiyatı 11,5 TL olarak bulunmuştur. (m2 karbon çelik fiyatı) [29]
V= 933 m3 hacimli reaktör için;
D= 3,9 m
L=19,5 m boyutlarına sahip reaktörde toplam alan ;
= 262,8 m2
262,8m2 ‘lik alana sahip paslanmaz çeliğin maliyeti= 262,8 m2 * (11,5 TL/1 m2)
=3022,2 TL
TOPLAM REAKTÖR MALİYETİ = 11 055 552,3 + 3022,2
TOPLAM REAKTÖR MALİYETİ = 11 058 574,5 TL
Ayırıcı Maliyeti
Ayırıcı çapı(D)=0,564 m
Toplam ayırıcı uzunluğu(L) = 3,982 m olarak bulunmuştu.
Ayırıcı toplam alanı=2*π*r*L + 2*π*r2
= 7,5552 m2
Ayırıcı hacmi= π* r2*L= π* (D/2)2*L
=0,995 m3= 955 Litre
Fiyatlar 1000 – 50000 $ aralığındaydı ve
firmamızın üç fazlı ayırıcı fiyatı ortalama
25000 $ = 44 500 TL olarak alınmıştır. [30]
Isı Değiştirici Maliyetleri
Reaktör Girişindeki Isı Değiştirici Maliyeti
A= 9,1167 m2 x (1/0,093) = 98,03 ft2.
1 dolar = 1,803 TL alındı
Marshall ekonomi tablosundan 1990 yılındaki değer interpolasyon yapılarak 2013 yılına çevrildi.
Peter’s kitabından fig 15-17 ‘den okuma yapıldı (malzeme karbon çelik)
Isı değiştirici maliyeti 1100 $
1100 $ x 1,803 TL/1 $ x (1435/ 915,1) = 3149,092 TL
Reaktör Çıkışındaki Soğutucu Maliyeti
A= 10,2 m2 x (1/0,093) = 109,67 ft2
Marshall ekonomi tablosundan 1990 yılındaki değer interpolasyon yapılarak 2013 yılına çevrildi.
Peter’s kitabından fig 15-17 ‘den okuma yapıldı
Soğutucu maliyeti 900 $
900 $ x 1,803 TL/1$ x (1435/915,1) = 2576 TL
TOPLAM ISI DEĞİŞTİRİCİ MALİYETİ = 3149,092 + 2576
= 5725,92 TL
Depolama Tankı Maliyeti
Bir adet etilen besleme tankı
Etilen beslemesi 23751,65 kg/st* (1 ton / 1000 kg) = 23,75165
1 ton etilen depolama tankı fiyatı
1 ton = 3000 euro [30]
3000 euro / 1ton (23,75165) (2,3550 TL/ 1 euro) = 167805,407 TL
Pompa Maliyetleri
Beslemenin Sisteme Verilmesi İçin
Gerekli Pompanın Maliyeti
Güç = 211,45 watt
Güç = 1hp/745,7 watt*211,45watt
Güç =0,28 hp
Fiyat araştırması yapıldığında standart olarak 0,5 hp gücünde pompa kullanılacağı görülmüş ve fiyat araştırması yapılarak maliyet hesaplanmıştır.
0,5 hp gücünde pompanın Maliyeti = 537,07 TL
Soğutucudan Üç Fazlı Ayırıcıya
Girecek Pompanın Maliyeti
Güç = 397,61 watt
Güç = 1hp/745,7 watt*397,61watt
Güç =0,53hp
Fiyat araştırması yapıldığında standart olarak 0,75 hp gücünde pompa kullanılacağı görülmüş ve fiyat araştırması yapılarak maliyet hesaplanmıştır.
0,75 hp gücünde pompanın Maliyeti = 589,03 TL
Üç Fazlı Ayırıcı Çıkışından 1.Damıtma Kolonuna Beslemek İçin Kullanılan Pompanın Maliyeti
Güç = 972 watt
Güç = 1hp/745,7 watt*972watt
Güç =1,3 hp
Fiyat araştırması yapıldığında standart olarak 2 hp gücünde pompa kullanılacağı görülmüş ve fiyat araştırması yapılarak maliyet hesaplanmıştır.
2 hp gücünde pompanın Maliyeti = 1114,84 TL
Stiren Etilbenzen Karışımının
2.Damıtma Kolonuna Beslenmesi İçin
Gerekli Pompanın Maliyeti
Güç = 648,8 watt
Güç = (648,8 watt*1 hp)/(745,7 watt) = 0,87 hp
Fiyat araştırması yapıldığında standart olarak 1,2 hp gücünde pompa kullanılacağı görülmüş ve fiyat araştırması yapılarak maliyet hesaplanmıştır.
1,2 hp gücünde pompanın Maliyeti = 806,12 TL
Etilbenzenin Sisteme Geri
Döndürüldüğü
Pompanın Maliyeti
Güç = 709,22 watt
Güç = 1hp/745,7 watt*709,22watt
Güç =0,95 hp
Fiyat araştırması yapıldığında standart olarak 1,2 hp gücünde pompa kullanılacağı görülmüş ve fiyat araştırması yapılarak maliyet hesaplanmıştır.
1,2 hp gücünde pompanın Maliyeti = 806,12 TL
Distilasyon Kolonu Maliyeti
Birinci Distilasyon Kolonu Maliyeti
Distilasyon kolonu maliyeti = 25 000 $ olarak alındı.[30]
1 dolar = 1,78 TL
Distilasyon kolonu maliyeti = 44 500 TL
Kazan maliyeti = 3281,84 TL
Yoğuşturucu maliyeti = 3326,2 TL
Toplam = 51 108,04 TL
İkinci Distilasyon Kolonu Maliyeti
Distilasyon kolonu maliyeti = 25 000 $ olarak alındı. [30]
1 dolar = 1,78 TL
Distilasyon kolonu maliyeti = 44 500 TL
Kazan maliyeti = 3148,79 TL
Yoğuşturucu maliyeti = 5247,99 TL
Toplam = 52 896,78 TL
Brüt kar = Satış Gelirleri-Toplam yıllık üretim giderleri
BK= SG-GYT
Üretilen 12500 ton/st stirenin satışından elde edilen gelir;
1 ton stiren = 1545 $
Satış Geliri : 12500kg/st*(1 ton)/1000kg*1545$/ton*(8592 st)/yıl = 165 933 000 $/yıl
Toplam Üretim Giderleri(plant design S:210/tablo 27) ( EK 1’ de tablo verilmiştir.)
BK= SG-GYT şeklinde ifade ediliyordu ,
BK= 165 933 000 $/yıl - 109 201 257 $/yıl
BK= 56 731 743 $/yıl olarak hesaplanır.
Birim Maliyet Hesabı ise;
bm = GYT / K
Burada GYT = 109 201 257 $/yıl , K = 107 000 ton /yıl olarak yerine konulduğunda;
bm = 109 201 257 / 107 000
bm = 1020,57 $/ton olarak hesaplanır.

NK = BK-Vy
Vy = (BK-Ai)*vv = 0,35 , Ai = 0 olarak alındı.
Vy = (56 731 743 $/yıl )*0,35 = 19 856 110,05 $/yıl
NK = 56 731 743 - 19 856 110,05
NK = 36 875 632,95 $/yıl*1,84 TL/ 1$
NK = 67 851 164,63 TL/yıl
Şirketin kara geçmesi için gereken süre;
Sabit sermaye yatırımı/Net kar = 57377693,51 TL/ 67 851 164,63 TL/yıl
= 0,8 yıl*(12 ay/1yıl)
= 10 ay sonra şirket kara geçiyor.
SONUÇ
Tasarım projemizde öncelikle fizibilite araştırması yapıldı. Stiren üretiminde hammadde kaynaklarının neler olduğu, kimyasal tepkime kinetikleri ve termodinamikleri, kullanılacak donanım ve ekipmanlar, satın alınması gereken hizmetler, işletme maliyetleri, emniyet önlemleri ve pazar araştırmaları incelendi. Etilbenzenden stiren üretimine ait akım şeması oluşturuldu ve tasarım için gerekli ekipmanlar (Reaktör, ısıtıcı, ayırıcı, pompa vs. ) belirlendi.
Proje konumuz olan etilbenzenden stiren üretiminde gerekli olan kütle enerji denklikleri, aygıt tasarımı, maliyet hesabı, güvenlik ve çevresel araştırılması yapılarak projemiz tamamlandı. Saatte üreteceğimiz stiren miktarını 12500 kg/st olarak belirledikten sonra tüm sistemde kütle denklikleri kuruldu ve kütle denkliğinin eşit olduğu görüldü. Sonrasında süreç için ön tasarım hesaplamaları yapılarak aygıtların tasarımına geçildi. Bir reaktör, bir ısıtıcı, bir soğutucu, bir ayırıcı, iki distilasyon kolonu, pompaların tasarımı yapıldı. 1.distilasyon kolonunda çok bileşenli kolon için verim %60 alınarak raf sayısı 14, ayırma ders notlarındaki yükseklik formülünden kolon yüksekliği 5,0625 m olarak bulundu. 2.distilasyon kolonunda iki bileşenli kolon için denge verilerinden yola çıkılarak Mc-Cabe Thiele yöntemi kullanılarak raf sayısı 79, kolon yükseliği de 11,85 m olarak hesaplandı. Aygıt tasarımı bitirildikten sonra, tasarlanan aygıtlar için gerekli şartnameler hazırlanarak ekipmanlar temin edildi. Aynı zamanda tesisimiz için güvenlik ve çevresel açıdan alınabilecek önlemler araştırılarak bu konuda bilgi edinildi.
Fabrika tasarımı aşamaları tamamlanarak ekipmanlar için maliyet hesaplamaları yapıldı. Maliyet kısmında genellikle internetten yararlanıldı. Ekipmanların toplam teslim maliyeti bulunarak kimya mühendisliği ekonomisi tablolarından sabit sermaye yatırımı, işletme sermayesi ve toplam sermaye yatırımı hesaplandı. Yıllık toplam üretim giderleri 109 201 257 $/yıl olarak bulundu ve kapasiteye bölünerek birim maliyete geçildi ve 1020,57 $/ton olarak bulundu.
Maliyetin büyük bir kısmı ekipman giderlerinden kaynaklanmaktadır. Yapılan hesaplamalar sonucunda stiren fabrikasının kurulması halinde fabrika 10 ay gibi bir sürede kara geçmeye başlamaktadır. Bu süre ekipmanların maliyeti daha kapsamlı araştırma yapılarak biraz daha ucuz alınarak daha da kısaltılabilir.Maliyet hesaplamaları sonucunda fabrikanın kısa sürede kara geçeceği görülmüş ve fabrikanın kurulmasına karar verilmiştir.
HACER AYDIN
ZEYNEP BOZKURT
SEZER BAYRAMOĞLU
KEVSER ÜNAL
BERİN TUNCALI
PEKİ BİZ KİMİZ?:)
Full transcript