1
THIEÁT KEÁNHAØMAÙY
(Chemical Plant Design)
VUÕ BAÙMINH
HOAØNG MINH NAM
2
Mụclục
Chương1: Giớithiệumônhọc
Chương2: Triễnkhaidựán (Project Development)
Chương3: Thiếtkếquytrình (Process Design)
Chương4: Lựachọnthiếtbòvàvậtliệuchếtạo
(Equipment Selection & Materials of Construction)
Chương5:Các tiệânnghihỗtrợsảnxuất (Utilities)
Chương6: Lựachọnđòiểmxâydựngnhàmáy
Chương7: Xâydựngnhàmáy
Chương8: Tínhkinhtếdựán
3
Chương1: GIỚI THIỆU MÔN HỌC
1.1. THIẾT KẾNHÀMÁY(TKNM)
1.1.1. Vaitròcủakỹsưhoáhọc(KSHH)
KSHH làngướicókỹnăngtriễnkhaivàosảnxuất:
§ mộtqui trình,
§ thiếtkế,
§ xây dựng
§ vậnhànhmộtnhàmáycôngnghiệp
Do đóKSHH cóthểlàmviệctrong4 lónhvựccủangànhcôngnghiệphoáhọc
nóichungnhưsau:
v Nghiên cứuvàtriễnkhai(R&D);
v Thiếtkế;
v Sảnxuất;
v Thươngmại.

KSHH rấtcótriễnvọngtrongcôngviệcvìkiếnthứcrấtđadạng
4
1.1.2. Thiếtkếkỹthuật
TKNM baogồmthiếtkế
§ qui trình,
§ thiếtbòvà
§ xây dựngnhàmáy
Đặctrưngmangtínhquyếtđònhcủangườikỹsưhoáhọcthể
hiệntrongbảnthiếtkếlàtínhsángtạonghềnghiệp.
CôngviệcTK đượcthựchiệnsaumộtkếhoạchđãđượcchuẩnbò
trước
§ đòiểmvàmặtbằngxâydựngnhàmáy,
§ lựachọnqui cáchcácthiếtbòcôngnghệ,
§ bốtríthiếtbòtheosơđồqui trìnhcôngnghệvà dựkiếnmở
rộngtrongtươnglai.
5
1.1.2. Thiếtkếkỹthuật
TK thiếtbòvàxâydựngphảiđạthiệuquảcaonhấtvềsửdụngnguyênvật
liệutrongqui trìnhcôngnghệ.
Cungứngvàdựtrữnguyênvậtliệựơcsắpxếpsaochoviệcmởrộng
saunàykhônglàmxáotrộndòngvậtliệudichuyểntrongqui trình
côngnghệ, vàđápứngtốtnhấtcácđiềukiệnhoạtđộngcủatừng
thiếtbò.
Côngviệcthiếtkếtậptrungvàocácbàitoántruyềnnhiệt, truyền
khốivàcácbiếnđổihoáhọc, sinhhọc.
Cácyếutốkhácphảiđượcxemxétthêmlàcháynổ, tínhđộchạicúa
cáchoáchất, an toànlaộng, sứckhoẻchocôngnhân, hệthống
phânphốimộtcáchkinhtếcáctiệnnghiphụcvụsảnxuấtnhưhơi
nước, điệnnăng, khínén…vàmởrộngsảnxuấtsaunày.
6

1.1.2. Thiếtkếkỹthuật
KSHH cónhiệmvụtínhtoán:
v suấtlượngcácdòng,
v hiệusuất,
v sửdụngnguyênvậtliệutrongdâychuyềnvàtồntrữ.
Cầnsửdụngcáckiếnthức:
§ cân bằngvậtchất-nănglượng,
§ vậnchuyểnnguyênvậtliệu,
§ truyềnnhiệt,
§ truyềnkhối, phânriêngvậtliệu,
§ nhiệtđộnglựchọc, cânbằngvàtốcđộcủacáchệphảnứng
hoáhọc, sinhhọc, đặctrưngchấtxúctác.
NgoàiraKSHH cònphảitínhchi tiếtchi phíthiếtbò=> trướckhi
đivàoTK chi tiết, cầnphảibiếtđựơcchi phíchếbiếncho1T
nguyênliệutrongcảqui trìnhcũngnhưtrongtừngcôngđoạn
7
1.1.3. Yêucầucủathiếtkếnhàmáy
§ YếutốchủyếuquyếtđònhSX mộtsảnphẩmmới, hay mởrộng,
hiệnđạihóamộtnhàmáycósẵn“Thờigianthuhồivốnđầutư ?”.
Thiếtkếnhàmáysơbộ(khảthi)
BảnphântíchTKNM baogồm:
§ Thiếtkếqui trình;
§ Lựachọn, thiếtkếthiếtbòvàvậtliệuchếtạo;
§ Lựachọnvòtrí, TK xâydựngđểướctínhchi phílaộng, đấtđaivà
xâydựng;
§ Phân tíchchi phísảnxuất.
Nếiđếnmộtquyếtđònhtíchcựcthựchiệndựánthìsẽtiếnhành
côngviệcthiếtkếchi tiếtnhàmáy.
Thiếtkếchi tiếtsẽbaogồmviệctốiưuhóavàcácchi tiết, qui cách
thiếtbòcôngnghệ, cácbảnvẽchi tiết…

8
1.2. BẢN CHẤT CÔNG VIỆC THIẾT KẾ
Qui trìnhthiếtkếvàngườiKS thiếtkếphảilàmviệcnhưthếnào?
l TK làmộtcôngviệcmangtínhsángtạovàlàcôngviệcxứngđáng
chongườikỹsưthựchiện.
l TK làviệctổnghợptấtcảcácýtưởnglạinhằmđạtđếnmộtmụctiêu
mongmuốn.
KS thiếtkếbắtđầuvớimộtmụctiêuhay nhucầucụthểtrongđầuvàtriễn
khai, đánhgiácácphươngánthiếtkếcóthể nhằmđạtđếnmộtphươngán
tốtnhấtđểđạtmụctiêu, đócóthểlàmột sảnphẩmmới hay cảitiếnmột
côngđoạnnàótrongqui trìnhsảnxuất.
9
1.2. BẢN CHẤT CÔNG VIỆC THIẾT KẾ
KS thiếtkếsẽbò ràngbuộc bởinhiềuyếutốlàmgiảmsốlượng
phươngánthiếtkếcóthể, nhưnghiếmkhichỉcònmộtphươngánthiếtkế
cóthểđápứngmụctiêuban đầu.
SẽcómộtsốphươngánTK khácnhau, cóthểlàtốtnhất.
Cácràngbuộcnàycóthể cốđònh, khôngbiếnđổi:
* cácđònhluậtvậtlý,
* cácluậtlệ, qui đònhcủanhànước,
* cáctiêuchuẩn.
Cácràngbuộckhác linhđộnghơn vàcóthểvậndụngnhưlàmột
phầncủachiếnlựơctổngthểnhằmđạtđếnmộtbảnthiếtkếtốtnhất.
CácràngbuộcngoàitầmảnhhưởngTK xemnhưcácràngbuộcbên
ngoài(hình1.1). PhíatrongnhữngràngbuộcnàycónhữngTK hợplýđáp
ứngcácràngbuộcbêntrongcóthểkiểmsoátđượcnhư: lựachọnqui
trình, lựachọncácthôngsốvậnhànhcủaqui trình, vậtliệuchếtạo, thiết
bò.
10
1.2. BẢN CHẤT CÔNG VIỆC THIẾT KẾ

v Đánhgiátính khảthivềmặtkinhtế làràngbuộcchính
củabảnthiếtkếkỹthuật: nhàmáyphảisinhlợi.
v Thờigianhoànthànhcũnglàmộtràngbuộc.
Cácbướctriễnkhaithiếtkếtừxácđònhmụctiêuban
đầuchếnbảnthiếtkếcuốicùngđượctrìnhbàytrên
hình1.2 chothấyqui trìnhthiếtkếmangtínhlặplại.
TrongquátrìnhthiếtkếKS phảinhậnrượccác
phươngánmớicũngnhưnhữngràngbuộcmới, sẽphảitìm
cácsốliệumớicũngnhưýtưởngmớivàđánhgiácáclời
giảicóthể.
11
MỤC TIÊU THIẾT KẾ
Thu thậpsốliệu, tính
chấtvậtlý, phương
phápthiếtkế
Tổnghợpcácthiếtkế
khảthi
Lựachọnvàđánh
giá(tốiưuhoá)
BẢN THIẾT KẾ
CUỐI CÙNG
Hình1.2. Qui trìnhthiếtkế.
12
1.2.1. Mụctiêucủathiếtkế
l NgườiKS thiếtkếtạonênmộtbảnthiết
kếđểsảnxuấtmộtsảnphẩm, mộtqui trình
sảnxuấtđểđápứngmộtyêucầucụthể.
13
1.2.2. Thu thậpsốliệu
l Cầnphảitậphợptấtcảcáccơsởlýthuyếtvàsốliệucầnthiết

cóliênquan.
l Đểthiếtkếqui trìnhcôngnghệ, cầnthuthậptấtcảcácthông
tin vềcácqui trìnhđãcó, đặctínhcủacácthiếtbò, tínhchấtvật
lý.
l Công tyTK soạnsẵncácsổtaysốliệucơbản, cácqui trìnhcông
nghệ. Hầuhếtcáccôngtynàycòncócácsổtaythiếtkếtrong
đótrìnhbàycácphươngphápvàsốliệuthườngdùng.
l Tiêu chuẩnnhànướccũnglàcácnguồncungcấpphươngpháp
vàsốliệuTK; cáctiêuchuẩnnàycũnglànhữngràngbuộctrong
quátrìnhthiếtkế.
l Cácràngbuộc, nhấtlàcácràngbuộcbênngòai, nênđượcxác
đònhtrướckhibắtđầucôngviệcthiếtkế.
14
1.2.3. Tổnghợpcáclờigiảicóthểcócủabàitoán
thiếtkế
l Phầnsángtạolàtổnghợpcáclờigiảicóthểcủabài
toánTK để phântích, đánhgiávàlựachọn.
l KS cókinhnghiệmsẽlựachọncácphươngphápđã
đượcthửnghiệmcókếtquảhơnlàcácphươngphápcó
vẻhấpdẫnnhưngchưượckiểmnghiệm. Khốilượng
côngviệcvàphươngphápgiảiquyếtsẽphụthuộcvào
mứcđộmớilạcủadựánthiếtkế.
15
1.2.3. Tổnghợpcáclờigiảicóthểcócủa
bàitoánthiếtkế
DựánTK củangànhCNHH cóthểđựơcchiaralàmbaloại:
l Hiệuchỉnh, bổsung chomộtnhàmáãcósẵn;
l Tăngcông suấtcủanhàmáápứngnhucầuthòtrường;
l Mộtqui trìnhcôngnghệmớipháttriễntừnghiêncứutrong
phòngthínghiệm, qua giaiđoạnsảnxuấtthử(pilot) vàđến

giaiđoạnsảnxuấtthươngmại.
Bướcđầutiênlàthiếtkếqui trìnhcôngnghệdướidạngsơđồ
khốivàliệtkêcácnhiệmvụchính(mụctiêu) vàcácràng
buộcchínhcủamỗicôngđoạn.
Kinhnghiệmcuảngườikỹsưsẽquyếtđònhnênxemxétloạiquá
trìnhvàthiếtbònàochocôngđoạnđó.
16
1.2.4. Lựachọn
Quátrìnhlựachọn, sànglọccácgiảiphápqua cácbướcsau:
l Cácbảnthiếtkếcóthểtin cậy–đápứngcácràngbuộc
bênngoài
l CácbảnTK tin cậược(khảthi) –đápứngcácràng
buộcbêntrong
l Cácbảnthiếtkếcóthểthựchiệnđược
l Bảnthiếtkếtốtnhất(tốiưu)
Tronggiaiđoạnsànglọcban đầuchỉcầnđếnnhữngbiện
luậnkỹthuậtthôngthườngvàcácphéptínhchi phígần
đúng. Đểlựachọnrượcmộtbảnthiếtkếtốtnhấttừ
nhữngbảnthiếtkếkhảthicầnphảithiếtkếvàtínhkinh
tếchi tiết.
17
1.3. THIẾT KẾNHÀMÁY VÀCÁC MỐI LIÊN
HỆVỚI KINH DOANH
MụcđíchcơbảncủaTKNM cuốicùngvẫnlàbánđược
nhiềusảnphẩmhơnvàthượcnhiềulợinhuậnhơn
bằngcách
l giữchosảnphẩmvàdâychuyềnsảnxuấtluôncóưu
thếcạnhtranh;
l đadạnghoádâychuyềnSX đểđápứngnhucầuthò
trường;

l cảitiếnhay thaổiSP khithấylợinhuậncóxuhướng
giảmvìthòtrườngđãbảohoà;
l tậndụngđểthulợitừsảnphẩmphụhay táichếsản
phẩmphếthải.
18
1.4. CẤU TRÚC CỦA MỘT QUI TRÌNH SẢN
XUẤT HOÁHỌC
Kho
nguyên
liệu
Chuẩnbò
nguyênliệu
Phảnứng
hoá&sinh
Phân
riêng
Tinhchế
sảnphẩm
Kho
sản
phẩm
Chấtthải
Hoànlưungliệuchưaphảnứng
Sảnphẩmphụ
19
Côngđoạn1: Tồntrữnguyênliệu
v Trừkhinguyênliệượccungcấpdướidạngbánthành
phẩmhoặcsảnphẩmtrunggiantừmộtnhàmáylâncận.
v Cầnđượcdựtrữchomộtthờigiansảnxuấtvàingày,
tuần…

v Lượngtồnkhocầnthiếtphụthuộcvàobảnchấtnguyên
liệu, phươngthứccungcấpvàsựđảmbảotínhliêntục
củanguồncungcấp.
v Nếunguyênliệuphảinhậpvàvậnchuyểnbằngđường
thuỷlượngtồnkhocầnphảidựtrữtừvàituầnđếnvài
tháng;
v Trongkhiđónếulượngnguyênliệukhôngcầnnhiều, có
sẵntrongnước, vậnchuyểnbằngđườngbộthìlựơngtồn
khokhôngcầnnhiều.
20
Côngđoạn2: Chuẩnbònguyênliệu
l Mộtsốloạinguyênliệucầnphảiđượcsơchế
thànhdạngphùhợptrướckhiđưavàothiết
bòphảnứng, thídụnguyênliệudạnglỏngcần
đượcbốchơitrươckhiđưavàothiếtbòphản
ứngphakhíhoặcnguyênliệudạngrắncần
phảinghiền, sàngchạtcỡthíchhợp.
21
Côngđoạn3: Thiếtbòphảnứng
l Côngđoạnphảnứnglàtrungtâmcủamột
qui trìnhsảnxuấthóachất. Trongthiếtbò
phảnứngnguyênliệượcđưếncácđiều
kiệnthíchhợpđểphảnứngvàsảnxuấtra
sảnphẩmmongmuốn(sảnphẩmchính) và
đươngnhiêncũngtạorasảnphẩmphụvà
cáchợpchấtkhôngmongmuốn.
22
Côngđoạn4: Phânriêngsảnphẩm
l Sauphảnứnglàphânriênghỗnhợpcácsản
phẩmchínhvàcácsảnphẩmphụrakhỏicác

nguyênliệuchưaphảnứng.
l Nếulượngvừủvàcógiátròkinhtế, nguyên
liệuchưaphảnứngsẽđượchoànlưutrựctiếp
vềthiếtbòphảnứng, hoặcvềcôngđoạnchuẩn
bònguyênliệu.
l Sảnphẩmphụcũngcóthểđượcphânriêngra
khỏisảnphẩmchínhtạicôngđoạnnày.
23
Côngđoạn5: Tinhchếsảnphẩm
l Trướckhiđónggóicungcấpchothòtrường, sản
phẩmchínhcầnđựợctinhchếđểđápứngđúng
qui cáchsảnphẩm.
l Nếucósốlựơnglớntrongquátrìnhsảnxuất,
sảnphẩmphụcũngcóthểđựơctinhchếđểcung
cấpchothòtrường.
24
Côngđoạn6: Tồntrữsảnphẩm
l Vấnđềtồntrữ, baobì, vậnchuyểnsản
phẩmphụthuộcvàobảnchấtcủasảnphẩm.
Nếusảnphẩmlỏngthườngđựơcchứatrong
thùnghoặcbồn. Chấtrắnthừơngđựơcchứa
trongbao, thùnggiấyhoặcpallet.
l Lượngtồntrữsẽphụthuộcvàobảnchất
củasảnphẩmvàthòtrường.
25
Tiệnnghiphụcvụsảnxuất(Utilities)
l Ngoàiqui trìnhsảnxuấtchínhtrongnhàmáycòn
cócácnguồncungcấptiệnnghiphụcvụsảnxuất
như:
v nướcchosảnxuất, nướclàmmát,

v khínén,
v hơi nước.
Cáccơsởkháccũngcầnthiếtchohoạtđộng
củanhàmáynhưxưởngbảotrì, phòngchống
cháynổ, phòngthínghiệm, vănphòng…