تصميم وحدة إلنتاج الغاز المنزلي من الغاز الطبيعي

Transcript

1 وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة البحر األحمر كلية الهندسة قسم الهندسة الكيميائية بحث تكميلي لنيل درجة البكالوريوس مرتبة الشرف في الهندسة الكيميائية بعنوان : تصميم وحدة إلنتاج الغاز المنزلي من الغاز الطبيعي إعداد : ثويبة محمد طه محمد حليمة آدم إدريس محمد هدى موسى محمدطاهر موسى إشراف : د. مصطفي سر الختم سبتمبر 2016

2 يقول هللا تعالي : سورة التوبة اآلية )105 ) أ

3 إلي من ساهم في وصولنا لطريق النهاية إلي كل من علمني شيئا جديدا ( أساتذتي ) إلي من جرع من الكأس ف ارغا ليسقيني قطرة حب إلي من كلت أنامله ليقدم لنا لحظة سعادة إلي من حصد األشواك عن دربي ليمهد لي طريق العلم ( والدي العزيز ) ( إلي رمز الحنان والحب وبلسم الشف اء إلي الق لب الناصع البياض أمي الغالية ) إلي سندي وقوتي ومالذي بعد هللا إلي من آثروني علي أنفسهم إلى من أظهروا لي ماهو أجمل من الحياة ( إخوتي ) إلى من كانوا مالذي وملجئ إلى من تذوقت معهم أجمل اللحظات إلى منجعلهم هللا إخوتي في هللا ( صديقاتي ) ب

4 قبل أن نمضي نقدم أسمى آيات الشكر واالمتنان والتقدير والمحبة إلى الذين حملوا أقدس رسالة في الحياة. إلى الذين مهدوا لنا طريق العلم والمعرفة... إلي جميع أساتذتنا األفاضل.. إلى من علمونا : " كن عالما... فان لم تستطيع فكن متعلما, فان لم تستطيع فأحب العلماء فان لم تستطيع فال تبغضهم " ونخص بالشكر الدكتور مصطفي سر الختم علي إتمام هذا المشروع وتقدمية لنا العون وتزويدنا بالمعلومات الالزمة إلتمام هذا المشروع وزرعه التفاؤل في قلوبنا. ونقدم الشكر لكل دكاترتنا وأساتذتنا في الذين مدونا بالمعلومات التي استطعنا من خاللها تجميع تلك المعلومات للوصول إلي هذه النهاية. ونخص بالذكر دكتور: فاروق عبد السالم واألستاذة : سلمي عيسى والشكر أيضا للمهندس محمدسيدحسن لما قدمه لنا من المساعدة وكان عون لنا فله التحية والتقدير.. ج

5 المتسلسل الموضوع اآلية اإلهداء الشكر والعرفان المحتويات قائمة األشكال قائمة الجداول الخالصة الخالصة (English) الباب األول الهيدروكربونات البترول Composition) ( التركيب تصنيف البترول نظريات تكوين البترول الغاز الطبيعي كيفية تكون الغاز الطبيعي استخدامات الغاز الطبيعي الغاز المسال )الغاز المنزلي ) مميزات الغاز المنزلي أهمية الغاز المنزلي خواص الغاز المنزلي وصف العملية الباب الثاني مقدمة الصفحة أ ب ج د ز ح ط ي د

6 الموازنة العامة للمادة موازنة حول برج التقطير األول موازنة حول برج التقطير الثاني موازنة حول برج التقطير الثالث الباب الثالث ه مقدمة األثر الحراري حول برج التقطير األول األثر الحراري حول البرج )2 ) األثر الحراري حول البرج )3 ) الباب الرابع مقدمة تصميم برج التقطير( Design (Distillation Column تصميم الصينية الباب الخامس التحكم أنواع التحكم المتغيرات التي يتم التحكم فيها أهمية إستخدام أجهزة التحكم التحكم في برج التقطير العناصر التي يتم التحكم فيها في برج التقطير الباب السادس مقدمة الجدوى اإلقتصادية إختيار الموقع طريقة اإلختيار الباب السابع

7 البيئة األثر البيئي الهدف من دراسة األثر البيئي حقائق عن الغاز المنزلي اآلثار اإليجابية لمشروع الغاز المنزلي األمن والسالمة األهداف العامة التي تسعي األمن والسالمة المهنية لتحقيقها أخطار الغاز المنزلي األعراض المصاحبة الستنشاق الغاز األمن والسالمة في منشآت الغاز التوصيات المراجع الملحقات و

8 قائمة األشكال: رقم الشكل االسم الباب األول مخطط العملية الباب الثاني مخطط موازنة المادة الباب الثالث مخطط موازنة الطاقة الباب الخامس التحكم في برج التقطير التحكم في معدل التدفق التحكم في الضغط التحكم في درجة الحرارة الباب السادس خارطة المصنع المقترح رقم الصفحة ز

9 قائمة الجداول: رقم الجدول االسم الباب الثالث ثوابت المكونات المواد الداخلة للبرج) 1 ) المواد الخارجة من البرج) 1 ) المواد الخارجة من البرج) 2 ) المواد الخارجة من البرج) 3 ) الباب الرابع للمكونات الداخلة للبرج ) (Antoine ثوابت معادلة أنتوني الكسر الكتلي للمكون الخفيف الباب السادس حساب جملة التكاليف االستثمارية اإلهالك السنوي تكاليف اإلنتاج السنوية التحليل المالي للمشروع إختيار الموقع رقم الصفحة ح

10 الخالصة : في هذا البحث تم تصميم وحدة إلنتاج الغاز المنزلي من الغاز الطبيعي بتخفيض الضغط عن طريق عمليات الفصل باستخدام أب ارج التقطير بارتفاع( 13 متر( وتم عمل موازنة المادة والطاقة للوحدة كما تمت د ارسة الجدوى االقتصادية والفنية للمشروع )$ ( لتهيئة المشروع للتطبيق علي أرض الواقع حين إتاحة الفرصة لذلك كما تمت د ارسة األثر البيئي للمشروع واحتياطات األمن والسالمة. ط

11 Abstract In this research the unit production domestic gas from natural gas by decreasing the pressure has designed, by separation process using distillation column also the material balance and energy balance have done, and calculated the cost estimation and technical feasibility studies for this research to be put inaction when it s possible, In addition to that the environmental effection and the safety side have been studied. ي

12 الباب األول المقدمة ووصف العملية

13 1-1 الهيدركربونات : الهيدروكربون في الكيمياء هو أي مركب كيميائي يتكون من سلسلة من الكربون )C( والهيدروجين )H( هذه تتكون المركبات من سلسلة الكربون و ذ ارت الهيدروجين متصلة بتلك السلسلة, وغالبا ما فقط.. يستخدم مصطلح الهيدروكربون كاختصار للمصطلح هيدروكربون أليفاتي الهيدروكربونات السائلة المستخرجة جيولوجيا هي البترول أو الزيت المعدني بينما الهيدروكربونات الغازية تسمي الغاز الطبيعي. كالهما يعد مصد ار أساسيا للوقود ومواد أولية إلنتاج الكيماويات العضوية, وتتواجد هذه الهيدروكربونات تحت سطح األرض. الهيدروكربونات لها أهمية اقتصادية كبيرة نظ ار ألنها تمثل مكونات الوقود الحفري ( الفحم, البترول, الغاز الطبيعي ) إضافة للوقود الحيوي واللدائن والشموع والمذيبات. 1-2 البترول Petroleum) :( البترول أو زيت الصخر مصطلح التيني مكون من ) Petra ( بمعنى صخر rock) ( و ) (oleum بمعنى زيت oil) ( ويطلق على البترول أحيانا اسم ( الذهب األسود ) وهو سائل ثقيل القوام )كثافته عالية أسود اللون يميل إلى البني أو األخضر( والبترول سائل قابل لالشتعال الحتوائه على كثير من المواد المشتعلة. يظهر أحيانا على سطح األرض في بعض المناطق على شكل برك نفطية حيث عرفه القدماء في صورته الخام وأستخدم في بعض االستخدامات الحياتية كاإلضاءة والبناء وطالء السفن كما أستخدم في عالج بعض األم ارض وفي تحنيط الموتى وفي بعض 1

14 الصناعات البسيطة ويعتبر النفط مصدر مهم للطاقة ومصدر غني للعديد من المركبات والمنتجات الكيميائية كالمذيبات واألسمدة والمبيدات الحشرية والبالستيك وغيرها. : التركيب Composition) ( يتألف البترول )النفط( من خليط معق د من غا ازت وسوائل ومواد صلبة من الهيدروكربونات والمركبات العضوية األخرى ويتفاوت تركيبه بشكل كبير من نوع إلى أخر والمركبات العضوية كما هو معروف تتأل ف من الكربون والهيدروجين وعناصر أخرى كاألكسجين والنيتروجين والكبريت كما يحتوي النفط على آثار من بعض العناصر المعدنية كالحديد والفاناديوم والنيكل. ويشك ل الميثان CH واإليثان C H والبروبان C H والبيوتان C H نسبة عالية من الهيدروكربونات المكو نة للبترول تصنيف البترول : يتم تصنيف البترول بأساليب متعددة إما على تركيبه الكيميائي أو على خواصه الطبيعية وعلى سبيل المثال يصنف البترول حسب كثافته النوعية و لزوجته إلى خفيف ومتوسط وثقيل وحسب مكوناته الهيدروكربونية إلى با ارفيني )Paraffinic( ونافثيني )Naphthenic( وأروماتي أو أسفلتي با ارفيني إلى أو القاعدة أو أسفلتي القاعدة أو مختلط القاعدة أو مهجن القاعدة, )Asphaltic(. Paraffinic, Asphaltic, Mixed or Hybrid Base Oils 2

15 1-2-3 نظريات تكوين البترول : نظريتان هما: هناك عدة نظريات توضح أصل البترول أو كيفية تكونه في باطن األرض, من أهمها أ/ النظرية العضوية : تنص علي أن البترول قد تكون في باطن األرض نتيجة انتهاء دورة الحياة للكائنات العضوية مثل الحيوانات والنباتات التي كانت تعيش في األزمنة الساحقة وتحويلها إلي رواسب, ثم إلي بعض مكونات الصخور الرسوبية بعد ت اركم الرواسب فوقها بمرور الزمن.ونتيجة تحلل هذه الكائنات العضوية بفعل الضغط والح اررة عبر ماليين السنين, باإلضافة إلي وجود الهيدروجين تحولت إلي بترول. تعتمد هذه النظرية علي أن الكربون هو أحد مكونات الكائنات العضوية وهو أيضا أحد مكونات البترول. ب/ النظرية العضوية : غير تنص النظرية غير العضوية علي أن الكربون والهيدروجين كانا موجودين عند بدء الخليقة, وقد أدت زيادة الضغط والح اررة إلي أن يتحد العنص ارن معا ويكونا البترول. 3

16 1-3 الغاز الطبيعي : الغاز الطبيعي هو االسم الذي يطلق على مزيج من الغا ازت الهيدروكربونية. يستخدم في التسخين وتوليد الطاقة الكهربائية كما يستخدم أيضا كوقود ومن ممي ازته أنه أقل تلوثا من النفط ومشتقاته ولكن الغاز الطبيعي سريع االشتعال وأي تسرب يؤدي إلى إنفجا ارت وح ارئق مميتة,مكونه األساسي الميثان ويمكن فصله إلى غاز البيوتان والبروبان كيفية تكون الغاز الطبيعي : يتكون الغاز من الطبيعي العوالق وهي كائنات تتضمن مجهريه الطحالب والكائنات األولية التي ماتت وت اركمت في طبقات المحيطات واألرض وانضغطت البقايا تحت طبقات رسوبية. وعبر آالف السنين قام الضغط والح اررة الناتجان عن الطبقات الرسوبية بتحويل هذه المواد العضوية إلى غاز طبيعي وال يختلف الغاز الطبيعي في تكوينه كثي ار عن أنواع الوقود األخرى مثل الحفري البترولي الفحم.وحيث أن البترول والغاز الطبيعي يتكونان في نفس الظروف الطبيعية هذين المركبين الهيدروكربونيين عادة ما يتواجدان معا في حقول تحت األرض أو الماء وعموما الطبقات الرسوبية 60 العضوية المدفونة في أعماق تت اروح بين إلى متر )عند درجات ح اررة تت اروح بين إلى درجة مئوية تنتج بتروال, بينما تلك المدفونة أعمق وعند درجات ح اررة أعلى فإنها تنتج غاز 150 طبيعي وكلما ازد عمق المصدر كلما كان أكثر جفافا أي تقل نسبة المتكثفات في الغاز(. بعد التكون التدريجي في القشرة األرضية يتسرب الغاز الطبيعي والبترول ببطء إلى حفر صغيرة في الصخور المسامية القريبة التي تعمل كمستودعات لحفظ الخام وألن هذه الصخور تكون 4

17 عادة مملوءة بالمياه فإن البترول والغاز الطبيعي وكالهما أخف من الماء وأقل كثافة من الصخور المحيطة ينتقالن ألعلى عبر القشرة األرضية لمسافات طويلة أحيانا. في النهاية ت حبس بعض هذه المواد الهيدروكربونية المنتقلة ألعلى في طبقة ال مسامية )غير منفذة للماء( من الصخور ت عرف بصخور الغطاء( Rock (Cap وألن الغاز الطبيعي أخف من البترول فيقوم بتكوين طبقة فوق البترول تسمى غطاء الغاز Cap) (Gas وال بد أن يصاحب البترول غاز يسمى بالغاز المصاح ب Gas) (Associated كذلك تحتوى مناجم الفحم على كميات من للغاز الرئيسي الم كو ن الميثان الطبيعي. يعد الغاز الطبيعي من مصادر الطاقة الهامة نظ ار الحتوائه على وحدات ح اررية من النفط والفحم ويصاحب الغاز الطبيعي عمليات ضخ النفط وقد يوجد في حقول مستقلة خالية من النفط كما يتميز الغاز الطبيعي عن غيره من مصادر الطاقة بأنه أقل سع ار باإلضافة لسهولة نقله بواسطة األنابيب وأكثر أمنا من ناحية السيطرة عليه. استخدامات الغاز الطبيعي : يدخل الغاز الطبيعي كأحد أهم المواد المستعملة في العديد من المجاالت الرئيسية والحيوية مثل : 1. طهي الطعام وتشغيل المصانع والتدفئة وتسخين الماء وتكييف الهواء. 2..يوف ر دخال ماديا ثابتا ومرتفعا فهو أكثر اقتصادا من بعض أنواع الوقود البديل.ويعتبر من أكثر مصادر الطاقة أمانا إذا ما قورن بمصادر الطاقة األخرى. 5

18 يساعد على استدامة واستم اررية عمل المنشأة التي تعتمد عليه في عملها وذلك يعود إلى أن الغاز.3 الطبيعي يتم توزيعه من خالل شبكات توزيع خاصة قادرة على إمداد المنشآت المختلفة بكميات الغاز التي تحتاجها وبشكل مستمر دون انقطاع أو توقف. 4. النقل يتم من خالل شبكات خاصة مدفونة تحت سطح األرض.ساعدت طريقة النقل هذه على التقليل من التلوث السمعي الضوضائي والذي يساعد في تقليل التلوث البيئي وذلك لكونه من المصادر النظيفة الصديقة للبيئة. يساعد على توفير الكميات واستغاللها كاملة دون وجود فاقد وذلك يعود إلى الدقة الال متناهية.5 في عدادات الغاز المستعمل. 1-4 الغاز المسال )الغاز المنزلي (: الغاز المسال هو غاز الطهي البيتي المعروف لنا جميعا واليوم استخدامه انتشر بشكل كبير نظر لكونه مصدر طاقة نظيفة يمكن من استغالل الطاقة بالحد األقصى. والغاز المسال هو منتح ثانوي ينبعث خالل تصفية النفط الخام وميزة الغاز المسال كمصدر طاقة هي قدرته على االحت ارق الكلي حيث تستغل جميع المادة وال تصدر ملوثات للهواء أو للتربة أو للماء. إن استخدام نجاعة الطاقة يجذب الكثير من الزبائن بدأ من زبائن الصناعات الثقيلة ويشمل البيوت الخاصة التي الستخدام انتقلت الغاز المسال كمصدر طاقة فعال وقليل التكلفة.وأغلب الغاز المستخدم في المنازل يحتوي علي نسبه كبيرة من البيوتان. ومن أجل زيادة القدرة على التخزين ي سوق الغاز بالحالة السائلة وعندما يطلق للهواء يغير حالته بشكل طبيعي إلى غاز يحترق باالشتعال.وشركة الغاز تعبئ الغاز المسال في أسطوانات بوزن 6

19 و كغم أو مباشرة داخل خ ازنات ) 25 حتى 40 طن( والغاز المسال هو بدون لون وبدون ارئحة مميزة وأثقل من الهواء ويستقر في األماكن المنخفضة ممي ازت الغاز المنزلي : 1. احت ارقه نظافة : عندما يحترق الغاز ال يترك مخلفات نتيجة االحت ارق ولذا فإنه يعد صديق للبيئة وهذه ميزة مهمة.2 في ظل ت ازيد مخاطر التلوث الناتجة من مخلفات المصانع والمعامل ونحوها والتي تعود بالضرر علي اإلنسان والبيئة. 3. استخداماته تعدد : استخدامات له عديدة منها المنزلي والصناعي والتجاري وفقا الحتياجات كل غرض كالطهي في المنازل والصهر والتجفيف في المعامل والمصانع وتدفئة البيوت المحمية في الز ارعة ونحوها. سهولة 4. نقله وتخزينه : يتم نقله وتخزينه بعد تسييله في صهاريج وأوعية ذات مواصفات محدودة متوفرة بأشكال وأحجام متعددة حسب الحاجة ومنها أسطوانات الغاز الشائعة االستخدام في المنازل. 7

20 1-4-2 أهمية الغاز المنزلي : يعد الغاز الطبيعي من مصادر الطاقة النظيفة والهامة نظ ار الحتوائه على وحدات ح اررية أعلي من النفط والفحم كما يتميز الغاز الطبيعي عن غيره من مصادر الطاقة بأنه أقل سع ار باإلضافة لسهولة نقله بواسطة األنابيب وأكثر أمنا من ناحية السيطرة عليه خواص الغاز المنزلي : 1. اللون وال ارئحة : هو غاز عديم اللون وال ارئحة في حاله التسرب. لذا يتم إضافة مادة المياركبتان Mercaptan( )Ethyl للتعرف عليه.2 السمية : هو غاز غير سام ولكنه قد يؤدي إلي عندما يتم االختناق استنشاقه في محيط مشبع بالغاز. 3. كثافة بخار الغاز : نظ ار ألن كثافة الغاز المنزلي أثقل من كثافة الهواء فإن الغاز المتسرب يتجه إلي المناطق المنخفضة. 8

21 1-5 وصف العملية : 25 C تدخل التغذية إلي البرج األول عند ضغط 30bar ودرجة ح اررة فينخفض الضغط في أعلي البرج إلي 18bar وتزيد درجة الح اررة إلي وتزيد درجة الح اررة إلي 37 C وبالتالي تتطاير 26bar الغا ازت الخفيفة C 1,C 2 في أعلي البرج وينخفض إلي أسفل البرج ودرجة الح اررة ترتفع. C 1,C 2, C 3 إلي 247 C وتنفصل باقي المكونات في األسفل التغذية أسفل البرج األول تدخل كتغذية للبرج الثاني عند نفس الظروف,فينخفض الضغط إلي ودرجة الح اررة 77 C األعلى في فينفصل البروبان والبيوتان وينخفض الضغط في األسفل 16bar ودرجة الح اررة ترتفع إلي 252 C وينفصل البنتان في األسفل. 17bar وفي البرج الثالث تدخل التغذية في شكل خليط من البروبان والبيوتان عند 77 C والضغط فينخفض الضغط إلي ودرجة الح اررة إلي 23 C فينفصل في األعلى البروبان ونسبة 9bar 16bar من البيوتان أعلي البرج وينفصل في األسفل البيوتان ونسبة من البروبان. والخليط الذي يخرج من أسفل البرج الثالث يرسل إلي الخ ازنات. 9

22 تم استخدام برنامج المحاكاة Hyprotech Hysys3.2 plant simulation software Name Tag Description VLV-100 Deethanizer Expansion Valve T-100 Deethanizer distillation column E-101 Deethanizer reboiler steam VLV-101 Debutanizer Expansion Valve T-101 Debutanizer distillation column E-102 Debutanizer reboiler steam E-103 Debutanizer top product condenser VLV-102 Depropanizer Expansion Valve T-102 Depropanizer distillation column E-104 Depropanizer reboiler steam E-105 Depropanizer top product condenser 10

23 Process Flow diagram of domestic Gas production 11

24 الباب الثاني موازنة المادة

25 اإلختصا ارت المستخدمة في موازنة المادة : الداللة التغذية الكميات أعلي البرج الكميات أسفل البرج الكسر الجزيئي لتغذية برج التقطير الكسر الجزيئي للكميات أسفل برج التقطير الكسر الجزيئي للكميات أعلي برج التقطير الرمز F A B XF XB XD

26 2-1 مقدمة : ال يمكن ألي عملية صناعية أن تتم بنجاح للحصول على منتج آخر ذو جودة عالية دون تحديد كميات ونسب المواد الداخلة والخارجة من العمليات الصناعية. موازنة المواد ألي عملية تقوم على أساس قانون بقاء المادة الذي ينص على إن المادة ال تفنى وال تستحدث من العدم ولكن يمكن أن تتحول من صورة ألخرى. تصنيف العمليات الكيميائية : تصنف العمليات الكيميائية إلي ثالث: العمليات المتقطعة : وفيها يتم إدخال كامل الشحنة الالزمة للعملية إلي الجهاز وتركها فترة.1 معينة زمنية حتى ينتهي التفاعل أو يتم الفصل المطلوب. وال يتم سحب أي منتج إال بعد توقف العملية ويتم تفريغ الجهاز من الشحنة ويفصل ويجهز لمرة أخرى. العمليات المستمرة: وهي أهم الطرق المستخدمة في الصناعة الحديثة وإلنتاج كميات كبيره حيث.2 تغذى المواد األولية إلي الجهاز ونفس الوقت تسحب المنتجات بصورة مستمرة بدون توقف لتيا ارت التغذية والمنتجات. العمليات شبه المستمرة : هي عمليات خاصة يتم فيها إدخال الشحنة بأكملها إلي الجهاز دفعة.3 واحدة وتسحب المواد الناتجة بصورة مستمرة حتى يتم تفريغ الشحنة من الجهاز أو العكس. 12

27 القانون العام لموازنة المادة : - )الداخل خالل حدود النظام +المتكون خالل النظام( - الخارج خالل حدود النظام المستهلك خالل النظام= المت اركم خالل النظام وفي الحالة المستقرة : الداخل = الخارج Flow in = Flow out 2-2 الموازنة العامة للمادة ) Balance :(Overall material NGL) ) كأساس لموازنة المادة )الكتلة( 1000 تم إج ارء الحسابات بكمية تغذية kg/hr من 13

28 موازنة كلية : A+B= موازنة حول برج التقطير األول : موازنةجزئية ل c 1 A * B * 0=1000 * A= =5.970 kg/hr B= = kg/hr * التيار العلوي : /1 كمية C * = kg\hr /2 كمية C * =1.970 kg/hr * التيار السفلي : 14

29 /1 كمية C * = kg/hr /2 كمية C * = kg/hr /3 كمية C * = kg/hr 15

30 2-2-2 موازنة حول برج التقطير الثاني موازنة كلية : A+B = موازنة جزئية ل C * = * B B = kg/hr = A = kg/hr 16

31 * التيار العلوي : /1 كمية C * = kg/hr /2 كمية C * = kg/hr * التيار السفلي : C 5 = موازنة حول برج التقطير الثالث : كمية C3 في التيار العلوي : * 0.21 * = kg/hr كمية C4 في التيار العلوي : * 0.79 * = kg/hr كمية C3 في التيار السفلي : 17

32 0.001 * * 0.21 = kg/hr كمية C4 في التيار السفلي : * 0.79 * = kg/hr 18

33 Material Balance Flow Sheet 19

34 الباب الثالث موازنة الطاقة

35 االختصا ارت الموجودة في موازنة الطاقة : الرمز Q M C P T Mw الداللة كمية الطاقة )kj/hr( معدل التدفق الكتلي )kg/hr( السعة الح اررية النوعية )K )kj/mol درجة الح اررة )K( الوزن الجزيئي )g/mol(

36 موازنة الطاقة: 3.1 مقدمة: تستخدم موازنة الطاقة لعمل التصاميم الالزمة لتوصيل الطاقة بالجهاز المحدد وتحديد الفاقد من الطاقة في كل عملية ومحاولة تقليدها. تشمل موازنة الطاقة مجموعة من العمليات الكيميائية مثل تقدير كمية الح اررة في كل عملية وتستخدم معادالت موازنة الطاقة والح اررة في إعداد تصاميم األجهزة والمصانع ود ارسة النمذجة والمحاكاة. المعادلة العامة لحفظ الطاقة: الطاقة الداخلة إلي النظام + الطاقة المتولدة خالل النظام = الطاقة المستهلكة خالل النظام + الطاقة الخارجة من النظام + الطاقة المت اركمة في النظام + الفاقد وفي الحالة المستقرة: Q input = Q output القانون المستخدم لحساب األثر الح ارري للمواد في الحالة السائلة هو قانون المحتوى الح ارري: Q = m* Cp av * t 20

37 حيث: كمية الح اررة) KJ ( Q= = التدفق الكتلي للمادة (mol/hr) M = السعة الح اررية )K )KJ/mol CP )K( درجه الح اررة T= )Q in ( الخارجة ( out )Q الداخلة الطاقة = الطاقة األثر الح ارري ( loss Q( القانون المستخدم لحساب السعة الح اررية للمكون الواحد: Cp = A + B * T + C * T 2 + D * T 3, D عبارة عن ثوابت لمكونات التغذية C, B,A القانون المستخدم لحساب السعة الح اررية المتوسطة للتيار: Cp av = n i=0 X i C pi جدول )1-1( يوضح ثوابت المكونات: COM A B C D CH E-08 C2H E-09 C3H E-08 21

38 C4H E-09 C5H E األثر الح ارري حول برج التقطير األول : جدول )3-2( يوضح المواد الداخلة للبرج T)K) C P ( KJ/mol K ) )Kg( المواد الداخلة إلي الكمية البرج )1( CH C 2 H C 3 H C 4 H C 5 H 12 m c1 =)3.999*1000/16)= mol m c2 = (1.790*1000/30) = mol m c3 =( *1000/44) = mol m c4 = ( *1000/58) = mol m c5 =(9.940*1000 /72) = mol m total = mol 22

39 CP mix =0.004 * * * * * = KJ/mol.k Q in =m * CP mix * T = * * 298 = KJ/hr جدول) 3-3 ( يوضح المواد الخارجة من البرج T)K) Cp(KJ/mol K) )mol( من الخارجة المواد الكمية البرج )1( CH C 2 H C 3 H C 4 H C 5 H 12 البرج األول : Q (i) +Q (ii) =Q out(1) Q (I) = * * 310 = kj /hr Q (ii) = * 59.6* 310 = kj/hr Q out(1) = = kj /hr Q out (2) =Q (i) +Q (ii) +Q (iii) 23

40 Q (i) = * *520 = kj /hr Q (ii) = * *520 = kj /hr Q (iii ) = * * 520 = kj /hr Q out(2) = = kj/hr Q out =Q out(1) +Q out(2) = = kj /hr LOAD =Q out -Q in = = kj /hr 24

41 3.2 األثر الح ارري حول برج التقطير الثاني : Q in = KJ /hr جدول )3-4( يوضح المواد الخارجة من البرج T)K) Cp(kJ /mol K) الكميه (kg( من الخارجة المواد البرج )2( C 3 H C 4 H C 5 H 12 m c3 = ( *1000/44) = mol m c4 = ( *1000 /58 ) = mol Q = m * cp * T Q out(1) =Q (i) +Q (ii) Q (i) = * 525 * = kj/hr Q (ii) = * 525 * = kj/hr Q out = = kj/hr 25

42 Q out(2) = * * 350 = kj/hr Q out = Q out(1) + Q out(2) = = kj/hr LOAD =Q out -Qin = kj/hr 26

43 3.3 األثر الح ارري حول برج التقطير الثالث : Q in = kj/hr جدول )3-5( يوضح المواد الخارجة من البرج المواد الخارجة من الكمية (kg) T(K) Cp(kJ/mol (K البرج )3( C 3 H C 4 H C 3 H C 4 H10 أعلي البرج: C 3 H 8 (Kg) = ( *1000/44) = mol C 4 H 10 (Kg) = (0.777 *1000/58) = mol Q out(1) =Q (i) +Q (ii) Q (i) = * *296 = kj/hr Q (ii) = * *296 = kj/hr Q out(1) = = kj/hr 27

44 أسفل البرج : C 3 H 8 (Kg) = ( * 1000/44) = 4.695mol C 4 H 10 (Kg) = ( * 1000/58) = mol Q out (2) =Q (i) +Q (ii) Q (i) = 4.695* *348 = kj/hr Q (ii) = * *348 = kj/hr Q out(2) = = kj/hr Q out =Q out(1) +Q out(2) = = kj/hr LOAD =Q out -Q in = kj/hr 28

45 Energy Balance Flow Sheet 29

46 الباب الرابع التصميم

47 االختصا ارت الموجودة في التصميم : الداللة 2 المساحة الكلية لبرج التقطير ( m( الرمز A D P Αij avα القطر )m( الضغط البخاري )mmhg( التطايرية متوسط التطايرية N min األدنى الحد لعدد الصواني R min لل ارجع األدنى الحد R N Nact E ال ارجع الحقيقي )الفعلي ) عدد الصواني النظرية )Stages( عدد الصواني الفعلية أو الحقيقية )Stages( كفاءة برج التقطير H t برج التقطير ارتفاع C المسافة بين كل صينيتين )m( T ارتفاع الجزء العلوي في برج التقطير )m( B FLV L V Ρv Ρl A d ارتفاع الجزء السفلي في برج التقطير) m ( معامل التدفق معدل التدفق للسائل )kg/hr( معدل التدفق للبخار )kg/hr( كثافة كثافة 3 البخار ( )kg/m 3 السائل ( )kg/m مساحة ماسورة نزول السائل في برج التقطير

48 A 0 U f U n Q V k 1 C, B, At D Fp Aa A 2 )m ( مساحة الثقوب في صينية برج التقطير سرعة البخار عند الطفح وهي 2 )m ( أقصى سرعة ممكن السماح بها خالل البرج أو هي الحد األدنى لسرعة االصطياد )m/hr( سرعة جريان البخار) m/hr ( 3 معدل التدفق الحجمي للبخار) hr / m( ثابت يعتمد علي معامل التدفق والمسافة بين الصواني ثوابت معادلة أنتوني مساحة البرج 2 )m ( قطر البرج )m( نسبة الطفح المساحة النشطة

49 4-1 مقدمة : يتم في التصميم تحديد أحجام وأبعاد األجهزة المستخدمة داخل الوحدة وفقا لقوانين ومعادالت, ويتم خاصة بتصميم األجهزة, وفقا للخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد المستخدمة داخل األجهزة التصميم تحت ظروف محددة كدرجة الح اررة والضغط واإلجهاد ومعدل التدفق وغيرها من الظروف الخاصة لكل عملية, حسب مواصفات ومتطلبات العملية المعينة, بغرض الوصول للتصميم األمثل من حيث التكلفة اإلقتصادية والتقنية األفضل تصميم برج التقطير Design) :(Distillation Column هي عمليه فيزيائية تستخدم لفصل خليط من السوائل المذابة باستخدام الح اررة حيث يتم تسخين الخليط حتى تتطاير المكونات ابتداء من األقل تطايرية. وتتجمع األبخرة في أعلي البرج ثم تكثف وتفصل في أوعية مختلفة ويكون التسخين حسب االختالف في درجات الغليان. وقد تصنف عمليات التقطير حسب مكونات الخليط: 1. تقطير ثنائي. 2. تقطير متعدد. 30

50 جدول )4-1( ثوابت معادلة أنتوني )Antoine( للمكونات الداخلة للبرج : Component A B C C 3 H C 4 H log P = A- B C+T P =10 (A B C+T ) K i = Pi pt K j = Pj pt, αij = Ki Kj = Pi Pj جدول )4-2( يوضح الكسر الكتلي للمكون الخفيف: Mass Fraction X F X D X B Of C3H الضغط البخاري أعلى البرج عند K P C3H8 = 10 ( ( 25.16)+296 ) = mmHg 31

51 P C4H10 = 10 ( ( 34.41)+296 ) = mmhg الضغط البخاري أسفل 348 البرج عند K P C3H8 = 10 ( ( 25.16)+348 ) = mmhg P C4H10 = 10 ( ( 34.41)+348 ) = mmhg حساب التطايرية أعلى البرج : Top = = = P C3H8 P C4H10 حساب التطايرية أسفل البرج : Bottom = = = P C3H8 P C4H10 حساب متوسط التطايرية النسبية )α ) av : av= Top Bottom α av α = = حساب الحد األدنى لعدد الصواني ( min ) N : Nmin = Log[( Xd 1 Xd ) (1 Xb Xb )] Log αavg Xd :الكسر الكتلي للمكون الخفيف 32

52 Xb :الكسر الكتلي للمكون الثقيل Nmin = Log[( ) ( )] Log = Stages حساب أدنى ارجع ( min )R : R min = 1 αav 1 [xd xf αav(1 xd) (1 xf) ] : الكسر الكتلي للمكون الخفيف في المقطر Xd :Xf الكسر الكتلي للمكون الثقيل في التغذية R min = [ (1 0.99) (1 0.21) ] R min = حساب ال ارجع الحقيقي )R( : R = ( ) R min Let R = 1.3 R min R = 1.3 * = حساب عدد الصواني النظرية )N( : N = Nmin+ Y 1 Y عدد موالت البخارY : 33

53 X = R Rmin R+1 = =0.057 Y = 1 ^(1/3) (X) Y = 1 (0.057)^(1/3) = = plate N = حساب عدد الصواني الحقيقية )R( : E = N Nact N act = N E ( % ((الكفاءة : E عدد الصواني النظريه :N N act = = plates تحديد صينية التغذية : n = m [(Xhk ) f Xlk (Xlk,B Xhk,D )2 B ] D n = m [(0.79 ) 0.21 ( ) ] n m = m = Nact 1+ n m = =

54 n = N act m = = 6 صينية التغذية هي الصينية السادسة حساب إرتفاع البرج( H) t : H t = ( N act 1 )*C + (Nact C) 10 + T + B Let T + B = 0.2 H t المسافه بين الصواني : C الجزء العلوي من البرج :T الجزء السفلي من البرج :B Let C = 0.6 m, H t = (17 1)*0.6 + (17 0.6) H t 10 H t = = m 13 m Let T = 0.5 B 0.5B + B = 0.2 * B =1.77 m 35

55 T = 0.5 * 1.77 = m حساب معامل التدفق للسائل والبخار ) LV F) : F LV = Ln Vn ρv ρl معدل تدفق السائل Ln: معدل تدفق البخار: Vn كثافه البخار ρv: كثافه السائل: ρl Ln = R * D = * = kg/hr Vn = Ln + D = * = kg/hr ρ V = kg/m 3, ρ L = kg/m 3 F LV = = حساب سرعة اإلصطياد ) f (U : U f = k 1 * ( ρ l ρ v ρ v ) 0.5 From Figure Flooding velocity, sieve plates 36

56 معامل الطفح Ki: سرعه االصطياد Uf: k 1 = U f = 0.08 * = m/hr Q V = Vn ρ v معدل التدفق الحجمي : Qv = = m 3 \hr حساب مساحة مقطع البرج ( t A( : A d = 0.12* A t مساحه البرج At: مساحه مقطع ماسورة النزول Ad: A n = A t - A d An: المساحة الصافية للصينية A n = A t A t = 0.88 A t 37

57 Q V = A n * 0.8 U f A n = Q V 0.8 U f 0.88 A t = A t = m 3 A d = 0.12 * At = 0.12 * = m 2 A n = 0.88 * = m 2 حساب قطر البرج (D) : A t = πd2 4 D = 4 At π D = π = 6 m سرعة البخار خالل البرج ) n U): U n = F p * U f نفترض أن البرج يعمل عند % 80 من سرعة البخار عند الطفح نسبه الطفح : p F = 0.8 * = m/sec 38

58 تحديد حجم البرج ( V ) V = At * Ht V = * = m تصميم الصينية : هناك عدة أنواع للصواني المستخدمة في أب ارج التقطير أشهرها : صواني المناخل, صواني الصمامات, صواني أكواب الفقاقيع. استخدمت في هذا التصميم صواني المناخل نسبة لبساطتها وسهولة تركيبها. المساحة النشطة (Aa) Aa = At 2Ad = (2.977) = m 2 مساحة الثقوب في )A0( صواني البرج مساحة الثقوب في صواني البرج % 10 من المساحة النشطة للبرج A0 = 0.1 * Aa = 0.1 * = m 2 39

59 الباب الخامس التحكم بعض االختصا ارت المستخدمة في التحكم:

60 Simple T.C T.T T.S P.C P.T P.S F.C F.T F.S S.P L.P H.P Instrument Key Temperature Control Temperature Transmitter Temperature Sensor Pressure Control Pressure Transmitter Pressure Sensor Flow Control Flow Transmitter Flow Sensor Set Point Light Product Heavy Product

61 ) 5-1 التحكم control(: التحكم هو القيام بعمل منظم ألجل الوصول إلي أهداف محددة مطلوبة وهو أحد الدعائم األساسية التي يبني عليها التقدم في مجاالت الصناعة المختلفة حيث يدخل في العديد من المجاالت التي تصل إلي درجة عالية من التطور. التحكم مهم في عمليات الهندسة الكيميائية وذالك بالتحكم في المتغي ارت المختلفة ضمن الحدود المرغوب بها ومن أجل الوصول إلي مستوي عالي من الكفاءة أنواع التحكم : 1/ التحكم األلي : هو عملية يتم فيها بشكل متواصل تحسس كمية ي ارد تنظيمها ومقارنتها مع كمية أخرى و باإلعتماد على نتيجة المقارنة يتم التأثير على الكمية الم ارد تنظيمها ومقارنتها مع الكمية المنظمة. 2/ التحكم اليدوي: يتم التحكم في متغير العملية بواسطة المشغل وتكون أجهزة الضبط في موقع اإلنتاج. 40

62 5-1-2 المتغي ارت التي يتم التحكم فيها:.1 المستوي.level.2 الضغط.pressure الح اررة درجة.temperature.3.4 التدفق.flow أهمية إستخدام أجهزة التحكم: 1.إنجاز معدل اإلنتاج المطلوب. 2.الحفاظ علي نوعية المنتج وذلك بالحصول عليه ضمن. الحدود المطلوبة. 3.التشغيل عند أقل تكلفه إنتاج دون أن يؤثر على معدل اإلنتاج المطلوب ونوعية المنتج 4.تشغيل المصنع ضمن حدود السالمة الحدود اإلقتصادية. 41

63 5-1 التحكم في برج التقطير: شكل )5-1( يوضح التحكم في برج التقطير 42

64 5-2-1 العناصر التي يتم التحكم فيها في برج التقطير: 1.التحكم في المستوى. 2.التحكم في الضغط. 3.التحكم في معدل التدفق. 4.التحكم في درجة الح اررة. أوال : التحكم في معدل التدفق: يتم التحكم في معدل التدفق في التغذية الداخلة إلي برج التقطير. حيث يقاس معدل الجريان ب ويقوم المحول (Transmitter) بإرسال (Venture Meter) الق ارءة إلى جهاز التحكم )Controller( في شكل إشارة حيث يكون جهاز التحكم مزود بالقيمة الم ارد ضبطها ويقوم الجهاز بمقارنة القيمة المقاسة Value( )Measuring مع ال )Set Value( Value( )Set وذلك لتحديد الخطأ ( إن وجد( يقوم بتعديله تلقائيا بإرسال إشارة لفتح أو قفل صمام التحكم لتعديل مقدار التدفق وذلك وفق المعادلة : E = S.V M. V )Adjusting Device( 43

65 شكل )5-2( يوضح التحكم في معدل التدفق 44

66 ثانيا : التحكم في الضغط: يتحكم في الضغط في أعلي البرج من خالل صمام يتحكم في درجة ح اررة ماء التبريد الداخل إلي المكثف حيث العالقة طردية أي كلما ازدت بقفل صمام ماء التبريد الداخل إلي المكثف. درجة ح اررة ماء التبريد ازد الضغط حيث يقوم النظام شكل )5-3( يوضح التحكم في الضغط 45

67 ثالثا : التحكم في درجة الح اررة: يتحكم في درجة ح اررة أسفل البرج من خالل صمام يتحكم في معدل تدفق مائع التسخين الداخل إلي الغالية حيث أن العالقة عكسية, أي أنه كلما قلت درجة الح اررة أسفل البرج ازد معدل تدفق مائع التسخين إلي الغالية والعكس. يتم التحكم أيضا في درجة ح اررة أعلى البرج وذلك بتدفق السائل ال ارجع البارد وكلما ازدت درجة الح اررة يتم فتح صمام ال ارجع والعكس. شكل )5-4( يوضح التحكم في درجة الح اررة 46

68 الباب السادس دراسة الجدوى

69 6-1 المقدمة: عادة ما يتم تشييد المصانع وتنفيذ العمليات بغرض الحصول على ربح وتشغيل العمال ويتطلب ذلك معرفة تفاصيل التكاليف الخاصة بمستلزمات المصنع وكذلك معرفة كمية المنتج التي يجب إنتاجها. وعلى الشخص الذي يقوم بإعداد التكلفة أن يدرك العالقة بين التكلفة واإلنتاج حتى يصل على تقدير جيد وسليم. وتعتمد دقة التقدير على مدى توفر تفاصيل التصاميم وصحة البيانات المتوفرة وزمن التشغيل وكذلك يعتمد تقدير التكلفة الكلية على الدقة. 6-2 الجدوى االقتصادية : ألي مشروع هي عبارة عن عملية جمع معلومات عن مشروع مقترح ومن ثم تحليلها لمعرفة إمكانية تنفيذها وتقليل المخاطر وربحية المشروع, والناتج الرئيسي لد ارسة الجدوى هو اإلجابة على السؤال " هل المشروع مجدي لالستثمار " بنعم أو ال. وتشمل عملية د ارسة وتقدير التكاليف كل من البنود التالية: التكلفة الثابتة أو رؤوس األموال الثابتة وأحيانا يشار إلى هذه التكلفة باألصول الثابتة وسميت كذلك.1 ألن قيمتها ال ترتبط وال تتغير وال تتوقف على معدل اإلنتاج ومثال لذلك ثمن األرض المقام عليها 47

70 المصنع تكلفة المباني والمعدات ويبقى سعرها ثابتا إذا ما تم تشغيل المصنع بكامل طاقته اإلنتاجية أو دون ذلك. 2. التكلفة المباشرة أو رؤوس األموال غير الثابتة وأحيانا يشار أليها باألصول المتغيرة والسبب في ذلك أنها ترتبط ارتباطا مباش ار بمعدل اإلنتاج مثل تكلفة المواد الخام تكلفة العمال وتشمل ( أجور العمال, وتكلفة رعايتهم صحيا واجتماعيا تكلفة الطاقة, وتكلفة المنافع العامة(. والبد من تصميم المصنع بطاقة إنتاجية عالية للحصول على ربحية جيدة في أقصر زمن ممكن الستعادة أرس المال المستثمر في أقل فترة ممكنة حتى يتم سداد الدفعيات الواجب دفعها. لقد تم حساب د ارسة الجدوى االقتصادية باالستعانة ببرنامج excel لتسهيل العمليات الحسابية. تم حساب بنود التكاليف االستثمارية واإلهالك وتكاليف اإلنتاج الكلية ونقطة التعادل والربحية )نقطة التحليل المالي( بإدخال المعادالت اآلتية : نسب بنود التكاليف االستثمارية مأخوذة من الجدول )من الملحقات(.1 2. نسب بنود تكاليف اإلنتاج الكلية مأخوذة من الجدول )من الملحقات( نسب بنود التكاليف االستثمارية مأخوذة كنسبة من تكاليف اإلنتاج..3 سعر المعدات تم الحصول عليه من د ارسة سابقة ثم تعديل السعر ليتناسب مع حجوم المعدات..4.5 بناء على معرفة تكلفة المعدات في عام تم حساب سعر المعدات في عام 2016 باستخدام 2010 المعادلة : 48

71 سعر الجهاز )A( = سعر الجهاز )B(*} سعة الجهاز )A( / سعة الجهاز )B(}^0.6 أوال : تقدير تكاليف أرس المال المستثمر: األصول الثابتة: األصول الثابتة = التكاليف المباشرة + التكاليف غير المباشرة ثمن ش ارء المعدات يمثل 30% من جملة األصول الثابتة ثمن ش ارء المعدات يتم الحصول عليه من الملحقات (6-11 (Table وعن طريق قاعدة الستة Us.Inflation Rate أعشار يمكن الحصول على ثمن الجهاز لكن للعام 2010 وباستخدام موقع Calculator يتم الحصول على ثمن ش ارء األجهزة للعام الحالي 2016 ثمن الجهاز )A( = ثمن الجهاز )B( *)سعه الجهاز )A(\ سعه الجهاز )B((^ m = سعة الجهاز )A( = * ( / 49945,769)^0.6 :2010 ومنها ثمن الجهاز في عام = $ 49

72 :2016 ومن موقع Us.Inflation Rate Calculator ثمن ش ارء األجهزة لسنة $ ثمن ش ارء المعدات يمثل 30% من جملة األصول الثابتة جملة األصول الثابتة = = $ األصول المتحركة: األصول الثابتة = %85 من جملة التكاليف االستثمارية األصول المتحركة = %15 من جملة التكاليف االستثمارية األصول المتحركة = (0.15* ) /0.85) = $ جملة التكاليف االستثمارية = األصول الثابتة + األصول المتحركة ( أرس المال العامل( جملة التكاليف االستثمارية = = $ 50

73 ) يوضح حساب جملة التكاليف االستثمارية : جدول )6-1 النسبة )من جملة األصول البند الثابتة( التكلفة بالدوالر 1/ األصول الثابتة % 8% 6% 12% 6% 7% 9% 5% التكاليف المباشرة ش ارء المعدات تركيب المعدات توصيالت المياه و الهواء المضغوط أنظمة الكهرباء ونظم التحكم ش ارء األرض المباني وسائل النقل األثاثات التكاليف غير المباشرة % 4% 5% المصروفات الهندسية واإلش ارف تكاليف اإلنشاء مصروفات أخرى جملة األصول الثابتة 51

74 2/ أألصول المتحركة % مواد خام )لتشغيل المصنع لمدة ثالثة أشهر( قطع غيار )لثالثة أشهر( سيولة جملة األصول المتحركة جملة أرس المال المستثمر ثانيا : اإلهالك السنوي إهالك المعدات = تكلفة المعدات / العمر االفت ارضي للمعدات جدول) 6-2 ( يوضح اإلهالك السنوي: /10 = $ البند العمر االفت ارضي التكلفة بالدوالر ) 10 سنوات ) ) 15 سنة ) ) 3 سنوات ) ) 5 سنوات ) إهالك المعدات إهالك المباني إهالك أنظمة الكهرباء و التحكم إهالك وسائل النقل جملة اإلهالك السنوي 52

75 ثالثا :تقدير تكاليف اإلنتاج كجم/ساعة : السنوية إلنتاج التكاليف المتغيرة: المواد الخام: 1000 Kg/hr سوائل الغاز الطبيعي )NGL( تستخدم حوالي $ 2.60 سعر الكيلوج ارم من سوائل الغاز الطبيعي )NGL( = التكلفة السنوية من سوائل الغاز الطبيعي )NGL( 1000 * 24 * 300 * 2.6 = $ تكلفة إمدادات التشغيل = )الكهرباء ) تمثل %15 من تكلفة اإلنتاج الكلية = * 0.15 = $ تكلفة التأمين: تمثل 0.04% من األصول الثابتة = * = $ تكلفة الض ارئب : 53

76 %4 من إجمالي التكاليف االستثمارية * 0.04 = $ جدول )3-6( يوضح تكاليف اإلنتاج السنوية : تكاليف اإلنتاج السنوية 1/ تكاليف التصنيع البند النسبة التكلفة بالدوالر أ/ تكاليف التصنيع المباشرة تكلفة المادة الخام السنوية %80 80 %من تكاليف اإلنتاج الكلية تكلفة عمالة اإلنتاج %20 %20 من تكاليف اإلنتاج الكلية تكلفة الصيانة و اإلصالح %5 %5 من األصول الثابتة مرتبات المشرفين و اإلداريين %20 %20 من مرتبات عمالة اإلنتاج %15 اإلمدادات %15 من تكاليف اإلنتاج الكلية جملة تكاليف التصنيع المباشرة ب/تكاليف التصنيع غير المباشرة اإلهالك السنوي 54

77 % التأمين السنوي %0.40 من األصول الثابتة %4 الض ارئب %4 من إجمالي التكاليف االستثمارية %15 التكاليف ال أرسمالية %15 من تكاليف اإلنتاج الكلية جملة تكاليف التصنيع غير المباشرة جملة تكاليف التصنيع أ + ب 2 /مصروفات عامة المصروفات اإلدارية %3 %3 من تكاليف اإلنتاج الكلية مصروفات التوزيع والتسويق %10 %10 من جملة تكاليف اإلنتاج إجمالي المصروفات العامة إجمالي تكاليف اإلنتاج السنوية 1 55

78 اربعا:التحليل المالي للمشروع: العائد السنوي : اإلنتاج السنوي = عدد الوحدات المنتجة )كجم/ساعة( * عدد الورديات * عدد ساعات العمل * الطاقة اإلنتاجية الفعلية = * 3 * 8 * 0.9 *300 = Kg/year * العائد من PAN = الكمية المنتجة بالكيلوج ارم سعر الكيلوج ارم الكمية المنتجة بالكيلوج ارم = * 28 = $ العائد = $ الربح = العائد التكاليف = $ التدفق النقدي: التدفق النقدي = صافي الربح + اإلهالك صافي الربح = الربح السنوي جملة اإلهالك السنوي 56

79 الربح السنوي = إجمالي العائد السنوي إجمالي تكاليف السنوية اإلنتاج = $ صافي الربح = = $ التدفق النقدي = = $ االسترداد: فترة فترة االسترداد = إجمالي التكاليف اإلستثمارية التدفق النقدي فترة االسترداد = فترة االسترداد = 4.16 سنة نقطة التعادل: التي الكمية تحقق نقطة التعادل = تكاليف اإلنتاج الثابتة سعر البيع التكاليف المتغيرة للوحدة = = التكاليف المتغيرة للوحدة = جملة تكاليف التصنيع اإلنتاج السنوي الفعلي 57

80 التي الكمية تحقق نقطة التعادل = التي الكمية تحقق نقطة التعادل = الربحية ( العائد السنوي البسيط( : % = = الربح إجمالي التكاليف اإلستثمارية الربحية = جدول) 6-4( يوضح التحليل المالي للمشروع : التحليل المالي للمشروع %90 أ/ عدد الوحدات المنتجة )كجم/ساعة( ب/ عدد الورديات ج/ عدد ساعات العمل اإلنتاج السنوي الفعلي )وحدة( سعر بيع الوحدة )$( إجمالي العائد السنوي )$( الربح السنوي )$( صافي الربح السنوي التدفق النقدي )صافي الربح+ اإلهالك( فترة االسترداد الربحية )%( 58

81 التكاليف المتغيرة للوحدة نقطة التعادل بداللة عدد الوحدات 3-6 إختيار الموقع : اختيار موقع المصنع من العوامل المهمة التي تؤدي إلي نجاح المشروع الصناعي وتحديد الموقع األفضل إلقامة مشروع صناعي يعتمد علي توفر العوامل التالية : -1 السوق. 2- المواد الخام. -3 العمالة. -4 الماء. باإلضافة إلي عوامل أخري اقتصادية واجتماعية واذا توفرت هذه العوامل في مكان واحد يقيم المشروع في تلك المنطقة واذا اختلفت مواقع هذه العوامل فإنه يلزم المفاضلة بينها الموقع اختيار و األمثل. عوامل إختيار الموقع : 1- المواد الخام : 59

82 القرب من مصادر المواد الخام من العوامل المؤثرة في إختيار الموقع. وله أهميه كبري في تقليل التخزين والنقل. -2 األسواق : ألن تكلفة النقل والتخزين للمنتج تشكل جزء مهم في سعر المبيعات لذلك يجب وضع المصنع قريبا من السوق الرئيسي حتى تسهل عملية نقل وتوزيع المنتجات وبأقل التكاليف. ويمكن تقسيم األسواق إلي نوعين : 1. أسواق داخلية : يتم اختيار الموقع وفقا للتوزيع المحلي. 2. أسواق خارجية: وهنا يتم إختيار موقع المصنع وفقا لقربه من موانئ التصدير 3. وسائل النقل : وتشمل األتي : 1.الطرق المعبدة التي تربط بين المدن. 2. النقل بالسكة الحديد. 60

83 3. الموانئ البحرية. يجب إختيار المصنع بحيث يكون قريبا علي األقل من طريقتين من الطرق المذكورة. 3- توفر العمالة : يجب أن يتوفر في الموقع المقترح للمصنع الكمية النوعية من العمال المطلوبين لتشييد وادارة العمليات كما يجب أن تتوفر األنواع التالية من العمالة : 1.العمالة غير المهرة. 2. العمالة المهرة. 3.العمالة المدربة. 4- الخدمات أو الم ارفق : يتطلب المصنع كميات كبيرة من المياه التي تستخدم في عمليات التبريد والتسخين لذلك يجب وضع المصنع بالقرب من مصادر المياه كما يجب أن يتوفر في المصنع المقترح مصدر للطاقة. -5 المناخ : ظروف المناخ في منطقة معينة يجب وضعها في االعتبار عند اإلختيار حيث يجب إختيار الموقع الذي يوفر المناخ المناسب للمنتجات والمواد الخام حتى ال تكون التكلفة عالية. 61

84 التغي ارت المناخية قد تكون لها تأثير سلبي علي العملية كما أنها أحيانا تتطلب تدابير احتياطية معينة وهذه تتسبب في زيادة التكلفة. 4-6 طريقة اإلختيار: يتم إختيار الموقع المناسب بطرق عملية مختلفة حيث تتم المقارنة بين عدة مواقع مقترحة لترجيح كفة موقع عن المواقع األخرى ويتم اختيارها. ومن الطرق المقترحة في عملية المفاضلة هي طريقة النقاط حيث تمنح نقاط أو درجات لكل موقع من المواقع انطالقا من العوامل المؤثرة علي إقامة المشروع ويتم منح درجات لكل موقع والموقع الذي يحصل علي أعلي درجات يكون هو الموقع المناسب. 62

85 جدول) 6-5 ) يوضح إختيار الموقع : جانب المقارنة المعامل الجزيرة األبيض بورتسودان توفر المادة الخام العمالة الطاقة توفير المياه المناخ الخدمات المواصالت التصدير االتصاالت التسويق 10 %86 %81 %72 المجموع %100 ووفقا للمعطيات السابقة تم إختيار والية البحر األحمر )مدينة بورتسودان ) إلنشاء المشروع. 63

86 خارطة المصنع المقترح : 64

87 الباب السابع األثر البيئي واألمن والسالمة

88 مقدمة 7-1 البيئة : هي اإلطار الذي يعيش فيه اإلنسان بما فيه من تربه وماء وهواء وما يحتوي كل منهما من مكونات جمادية أو كائنات حية وما يسوده من تغي ارت طبيعية في المناخ ويتميز هذا بالتوازن اإلطار الطبيعي األثر البيئي : هو اإلخالل في التوازن البيئي نتيجة لالستغالل غير المنتظم لتلك المكونات األساسية والذي يسبب عرقله في الفعاليات الحيوية لمعظم الكائنات الحية بعد فترة قصيرة كانت أم طويلة الهدف من د ارسة األثر البيئي : 1/ تأمين حماية أفضل للبيئة. 2/ االلت ازم والتقييد بالمعايير البيئية. 3/ اختصار الزمن وزيادة الفرص في قبول أفضل للمشروع. 4/ االستخدام األمثل لمصادر الطبيعة. 65

89 7-2 حقائق عن الغاز المنزلي : الغاز المنزلي يعتبر أخف من الهواء. فهو يتطاير سريعا في األماكن جيده التهوية إذا تجمع إال -1 في المناطق المغلقة. 2 -الغاز المنزلي مع الهواء يمكن أن يشتعل من الشرر أو من مفاتيح الكهرباء أو أي مصادر للهب المكشوف مثال )أعواد الثقاب الوالعات لمبة القطع والتسخين (. قد يحدث بسبب ذلك حريق أو انفجار. الغاز المنزلي غير سام. ولكن التعرض لنسبه عاليه من الغاز يمكن الغثيان إلي تؤدي أن -3 وفقدان الوعي ألنه يحل محل األوكسجين الالزم للتنفس. 4- الغاز الذي ينتج منه ليس له ارئحة _الغاز الخام _ ولذلك تقوم الشركات التوزيع بإضافة ارئحة نفاذة وذلك للتعرف عليه بالشم في حالة حدوث أي تسرب. اآلثار 7-3 االيجابية لمشروع الغاز المنزلي : وقود مثالي نظيف وأمن صديق للعائلة والبيئة ما تم التعامل متى معه بحذر. /1 2/ بخاره يعتبر أثقل من الهواء وفي حالة تسربه يت اركم في المستويات المنخفضة وبالتالي عدم حفظه في األقبية والحفر. 3 /عند تعبئته في االسطوانة يكون في حالة سائلة وعند خروجه يتحول إلي حالته الغازية. يتمدد سائل الغاز إلي حوالي )250( مرة ليتحول إلي غاز لذا يجب عدم إمالة أو االسطوانة /4 تخزينها بوضع أفقي. 66

90 -7 األمن والسالمة: 4 يعتبر جانب األمن والسالمة من أهم الجوانب في العمليات الصناعية حيث يهتم هذا الجانب بتقليل وقوع الحوادث إلى أدنى حد ممكن والحفاظ على األرواح والممتلكات والتوجيه المستمر إلدارة السالمة بوضع الخطط والب ارمج المتعددة لرفع مستوى السالمة التي تشمل سالمة العمال وسالمة المنشآت والت ازم الجميع بمبادئ وتعليمات السالمة وتنفيذها وفقا للب ارمج والخطط والتعليمات التي تضعها المؤسسة على كافة المستويات األهداف العامة التي تسعى األمن والسالمة المهنية لتحقيقها: 1/ حماية العنصر البشري من اإلصابات الناجمة عن مخاطر بيئة العمل وذالك بمنع تعرضهم للحوادث واألم ارض المهنية الحفاظ على مقومات العنصر المادي المتمثل في المنشآت وما تحتويه من أجهزة ومعدات من /2 التلف والضياع نتيجة الحوادث. توفير وتنفيذ كافة اشت ارطات األمن والسالمة المهنية التي تكفل توفير بيئة أمنة تحقق الوقاية من /3 المخاطر للعنصرين البشري والمادي. 4/ تثبيت األمان والطمأنينة في قلوب العاملين أثناء قيامهم بأعمالهم والحد من نوبات القلق والفزع الذي ينتابهم وهم يتعايشون بحكم ضروريات الحياة مع أدوات وماكينات يكمن بين ثناياها الخطر الذي يهدد حياتهم وتحت ظروف غير مأمونة تعرض حياتهم بين وقت وأخر ألخطار فادحة. 67

91 7-5 أخطار الغاز المنزلي : الغاز المنزلي سريع االشتعال لذا يجب الحذر في منشات الغاز والمباعدة بين الغاز وبين أي مصادر للح اررة كالشرر واللهب المكشوف أو أي مصادر أخري مثل الكهرباء اإلستاتيكية والمعدات الميكانيكية أو الكهربائية. ورغم الفائدة الجلي ة له إال أنه يعد خط ار في حال حدوث األخطار التالية: 1/ التسريب: يعد أكثر خطورة من الحريق ويجب الت ازم الهدوء وفتح جميع منافذ الهواء كاألبواب والنوافذ والمشي بهدوء تام حتى ال يحدث حالة من اإلحتكاك بين األرض وبيننا فينتج عن ذلك ش اررة قد تؤدي لالشتعال ويجب عدم إستعمال الكهرباء نهائيا وذلك حتى تزول ال ارئحة بشكل تام. االنتباه يجب الحريق: الدائم لمفتاح وصمام اسطوانة الغاز منعا لحصول حريق بفعل الغاز وفي /2 حال حدوث ذلك يجب إبالغ الجهات الخاصة للسيطرة على الحريق. يجب التأكد من النقاط التالية قبل إستعمال غاز الطبخ: أن تكون المالبس قطنية بأكمام قصيرة. تجنب لبس سالسل من ذهب في الرقبة أو خواتم بأحجام كبيرة /1 /2 عدم إستعمال مبيد حشري أو العطور التي قد تسبب. االشتعال /3 4/ يجب إستعمال أدوات مصن عة لغايات الطبخ. لخ ارطيم االنتباه الغاز وتركيبها بشكل جي د ومحكم. /5 68

92 7-6 األع ارض المصاحبة إلستنشاق الغاز: الدوار والغثيان االضط ارب الرؤية المتقطعة القي فقدان الوعي الوفاة. /1 /2 /3 /4 /5 /6 7-7 األمن والسالمة في منشات الغاز : يعتبر الغاز هو أحد مصادر الخطورة الرئيسية بمعني أنه بمثابة قنبلة موقوتة في كل موقع والمجازفة بعدم إتباع قواعد السالمة عند استخدامه قد يؤدي إلي كارثة مروعه وذلك ألن للغاز قابليه اشتعال سريع فضال علي أنه غاز خانق وفي حاله تسربه فإنه ينتشر بسرعة كبيرة فيكون عرضه لالشتعال عند مالمسته ألي مصدر ح ارري وقد يؤدي إلي حدوث انفجار. ولذلك البد من ضمان العمل اآلمن والصحي في أماكن العمل اإلداري واإلنتاجي وتجهيز هذه المواقع بالوسائل المناسبة )تهويه إنذار معدات وقائية معدات قياس التركيز...الخ( وتدريب العاملين علي خطط اإلخالء وتدابير األمن والسالمة وبشكل موثوق. كافة اتخاذ التدابير التكنولوجية لمنع تآكل المعدات والخ ازنات وخطوط النقل )موانع تأكل فعالة مهبطيه احتماالت حماية...( للحد من التسرب غير الم ارقب. منع استخدام أية معدات غير مختبرة وتحمل إشا ارت األمان القياسية )صمامات وصالت مواسير...الخ (. 69

93 تطبيق نظام التحكم اآللي علي منشات إنتاج ونقل وتخزين ومعالجه النفط والغاز )اإلغالق عند تحسس التسريبات من الخطوط اإلنذار عند ارتفاع ضغط الخ ازنات (. إن تامين وسائل الحماية الشخصية من خطر التعرض لفت ارت طويلة للغاز وخاصة للعاملين لفت ارت طويلة في قطاعات الخطر يعتبر شرط أساسي ضمن أي عقد. وهذه الوسائل : وسائل حماية الجسم : لباس وقائي كامل ( بدالت كمامات أحذية قفا ازت غطاء لل أرس( يضمن عدم تغلل الغاز للجسم والجلد. تغسل األلبسة بعد كل استخدام وتنظف األحذية والقفا ازت. كما يفترض بالعامل االغتسال بالكامل بعد كل عمليه ارتداء وتعرض. 70

94 التوصيات : السعي الجاد من قبل مؤسسات الدولة والمستثمرين إلنجاز مشروع الغاز المنزلي من الغاز.1 الطبيعي لما له من عائد مرتفع. اقتصادي دعم األفكار الجديدة ومشاريع التخرج والبحوث العلمية التي تدعم إنتاج الغاز المنزلي..2 من كمية االستفادة البروبان الناتجة في أعلي البرج الثالث..3

95 الم ارجع : مهندس/ 1. عبدالعزيز مصباح, أساسيات صناعة البترول, األولى, دار األمين للطباعة والنشر 2005 والتوزيع, القاهرة مصر, م 2. د.أحمد فتحي سيد أحمد, الكيمياء العضوية, الثانية, حقوق الطبع محفوظة للمؤلف, جمهورية 1999 م مصر, 3. د.محمد مجدي واصل, مبادئ الكيمياء الهندسية, األولى, األكاديمية الحديثة للكتاب الجامعي, 05/07/2010 مصر, - لبنان, كيميائي 4. محمد إسماعيل عمر, صناعة وتكرير البترول, دار الكتب العلمية, بيروت 2007 م أ.د كامل محمد الحسن وقيع هللا, د. خالد إب ارهيم الحميزي, د. سعيد محمد الزه ارني,أساسيات الهندسة الكيميائية, الدار العربية للموسوعات, م, د. محمد صالح العنكبي, أسس حسابات الهندسة الكيميائية و ازرة التعليم العالي والبحث العلمي م, الجامعة التكنولوجية, بغداد,, المكتبة محمد محمد مجاهد, محمد يوسف بكر, مبادئ في الكيمياء الصناعية للمهندسين.7 المركزية لجامعة األنبار, الع ارق, 1988 م. الم ارجع االنجليزية : 1. RK. SINNOTT, Chemical Engineering Design Volume 6, Fourth Edition, Butterworth-Heinemann, ROBERT H. PERRY, DON W. GREEN, PERRYS CHEMICAL ENGINEERS HANDBOOK, The McGraw-Hill Companies, Eldar Khabibullin, Feby Febrianti, Juejing Sheng, Sulalit Bandyopadhyay, Process Design and Economic investigation of LPG production from Natural Gas Liquid (NGL), NTNU Norwegian University of Science and Technology, Faculty of Natural Sciences

96 and Technology Department of Chemical Engineering 18th, 2010., November المواقع االلكترونية المستخدمة : 1. org /wiki/ar/index 4.

97 ملحق رقم )1( : االختصا ارت الموجودة في البحث : الداللة الرمز Q كمية الطاقة hr( )kj/ M معدل التدفق الكتلي )kg/hr( CP السعة الح اررية النوعية )K )kj/mol T درجة الح اررة )K( Mw A D XF XB XD P αij الوزن الجزيئي )g/mol( 2 المساحة الكلية لبرج التقطير ( m( القطر )m( الكسر الجزيئي لتغذية برج التقطير الكسر الجزيئي ألسفل برج التقطير الكسر الجزيئي العلي برج التقطير الضغط البخاري )mmhg( التطايرية avα متوسط التطايرية N min R min R N Nact E H t الحد األدني لعدد الصواني الحد االدني لل ارجع ال ارجع الحقيقي )الفعلي ) عدد الصواني النظرية )Stages( عدد الصواني الفعلية أو الحقيقية )Stages( كفاءة برج التقطير ارتفاع برج التقطير C المسافة بين كل صينيتين )m( T ارتفاع الجزء العلوي في برج التقطير )m( B ارتفاع الجزء السفلي في برج التقطير) m (

98 FLV L V ρv ρl A d معامل التدفق معدل التدفق للسائل )kg/hr( معدل التدفق للبخار )kg/hr( 3 كثافه البخار ( )kg/m 3 كثافه السائل ( )kg/m مساحة ماسورة نزول السائل في برج التقطير 2 )m ( A 0 2 مساحة الثقوب في صينية برج التقطير ( m( U f U n Q V سرعة البخار عند الطفح وهي اقصي سرعه ممكن السماح بها خالل البرج اوهي الحد االدني لسرعه االصطياد )m/hr( سرعة جريان البخار) m/hr ( 3 معدل التدفق الحجمي للبخار) hr / m( k 1 ثابت يعتمد علي معامل التدفق والمسافة الصواني بين C, B, A ثوابت معادلة أنطوني At D 2 )m ( )m( مساحة البرج قطر البرج F p Aa نسبة الطفح المساحة النشطة

99 ملحق رقم )2(