Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi ***** céng hoµ x· héi chđ nghÜa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc o O o nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên: Hoàng Danh Kiên Khoá học: Hoá dầu Khoa: Công nghệ hoá học Nghành học : Công nghệ hữu - Hoá dầu 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế phân xởng chng cất dầu thô có nhiều cấu tử nhẹ Năng suất 4.600.000 tấn/năm 2.Các số liệu ban đầu …………………………………………………………………………… …………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………… Néi dung phần thuyết minh tính toán: - Tổng quan lý thuyết dầu mỏ -Công nghệ trình chng cất -Tính toán công nghệ -Xây dựng -Tính toán kinh tế Các vẽ(Ghi rõ loại vẽ kích thớc vẽ) - Dây chuyền sản x t - khỉ A0 - ThiÕt bÞ chÝnh - khổ A1 - Xây dựng - khổ A0 Cán hớng dẫn : Phần: Phần công nghệ: Phần Xây dựng: Họ tên cán Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày tháng năm Chủ nhiệm môn (ký ghi rõ họ tên) Kết điểm đánh giá - Quá trình thiết kế: - Điểm duyệt : - Bản vẽ thiết kế: : Ngày tháng năm 2004 Chủ tịch hội đồng (ký ghi rõ họ tên) Cán hớng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Học sinh hoàn thành (và nộp toàn thiết kế co khoa) Ngày tháng Mục lục Mở đầu Phần I Tổng quan lý thuyết I.Nguyên liệu Phân loại dầu mỏ Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon Thành phần hoá học II Sản phẩm khí chng cất Phân loại khí hydrocacbon Phân loại xăng Phân loại kerosene Phân loại diezen Phân loại mazut năm2004 sinh viên Phân loại dầu nhờn Phân đoạn Gudron III Xử lý dầu thô trớc chng cất Tách tạp chất học IVCác phơng pháp chng cất 1.Chng đơn giản 2.Chng Phức tạp V Các yếu tố ảnh hởng 1.Chế ®é nhiƯt cđa th¸p chng lun Ỹu tè ¸p suất tháp chng luyện Điều khiển khống chế chế độ làm việc tháp chng cất Các loại tháp chng cất Phần II Công nghệ trình I II Phân loại sơ đồ công nghệ Dây chuyền công nghệ 1.Chọn chế độ công nghệ sơ đồ công nghệ 2.Chọn sơ đồ công nghệ Thuyết minh sơ đồ chng cất dầu phơng pháp hai tháp Ưu điểm sơ đồ chng cất tháp III Thiết bị dây chuyền Tháp chng cất Các loại tháp chng luyện IV.Thiết bị đun nóng Đun nóng khói lò Thiết bị đun nónglò ống V Thiết bị trao đổi nhiệt khác Loại vỏ bọc loại ống Phần III tính toán công nghệ I II III IV V VI Tính cân vật chất I.1 Tại tháp tách sơ đồ I.2 Tại tháp tách phân đoạn Thiết Lập đờng cân (VE) cho sản phẩm II.1 Đờng cân (VE) sản phẩm xăng II.2 Đờng cân (VE) sản phẩm kerosen Xác định đại lợng trung bình sản phẩm III.1 Tỷ trọng trung bình III.2 Xác định nhiệt độ sôi trung bình III.3 Tính phân tử lợng trung bình sản phẩm Tính tiêu hao nớc IV.1 Tính tiêu hao hơI cho phân đoạn IV.2 Tính tiêu hao nớc cho tháp tách Tính chế đọ tháp chng cất V.1 Tính áp suất tháp V.2 Tính nhiệt độ tháp V.3 Tính số hồi lu đỉnh tháp Tính kÝch thíc cđa thap chng cÊt VI.1 TÝnh ®êng kÝnh th¸p VI.2 TÝnh chiỊu cao cđa th¸p VI.3 TÝnh sè chóp đờng kính chóp Phần IV Xây dựng I II III Xác định địa điểm xây dựng nhà máy Các yêu cầu vệ sinh công nghiệp Thiết kế tổng mặt nhà máy Phần VI An toàn I II III IV V Khi thiÕt kÕ mỈt b»ng xÝ nghiƯp Kü tht an toµn thiÕt kÕ sư dơng máy móc, thiết bị An toàn điện An toàn xây dựng Biện pháp phòng chống cháy nổ nhà máy Kết luận TàI liệu tham khảo Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn ts.Nguyễn Hữu Trịnh ngời đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ em mặt kiến thức khoa học, với ân cần bảo thầy đà giúp đỡ em hiểu đợc vấn đề cần thiết hoàn thành đồ án thời gian qui định Tuy nhiên với khối lợng công việc hoàn thành thời gian có hạnnên em tránh khỏi nhwngx sai sót vớng mắc định Vậy em kính mong thầy giáo, cô giáo bảo cho em Một lần cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ác thầy giáo cô giáo Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hoá dầu đà tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Hoàng Danh Kiên Mở đầu Dầu mỏ ®ỵc ngêi biÕt ®Õn tõ thêi cỉ xa, ®Õn kỉ 18, dầu mỏ đợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang kỉ 19, dầu mỏ đợc coi nh nguồn nhiên liệu cho phơng tiện giao thông cho kinh tế quốc dân Hiện nay, đà trở thành nguồn lợng quan trọng quốc gia giới Khoảng 65 - 70% lợng đợc sử dụng từ dầu mỏ, có 20 - 22% lợng từ than, - 6% lợng từ nớc - 12% từ lợng hạt nhân Bên cạnh hớng sử dụng mạnh mẽ có hiệu dầu mỏ làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nh:sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, chất hoạt động bề mặt, phân bón, chí prôtêin Ngoài sản phẩm nhiên liệuvà sản phẩm hoá học dầu mỏ, sản phẩm phi nhiên liệu nh dầu mỡ bôi trơn, nhựa đờng, hắc ín phần quan trọng phát triển công nghiệp Nếu dầu mỡ bôi trơn có công nghiệp động cơ, máy móc, tảng kinh tế xà hội Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh nhờ đặc tính quý riêng nguyên liệu dầu mỏ nguyên liệu từ than khoáng chất khác có,đó giá thành thấp, thuận tiện cho trình tự động hoá, dễ khống chế điều kiện công nghệ có công suất chế biến lớn, sản phẩm thu đợc có chất lợng cao, tạp chất dễ tinh chế, dễ tạo nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng nhu cầu nghành kinh tế quốc dân Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí, giới, dầu khí Việt Nam đà đợc phát triển từ năm 1970 đà phát triển Chúng ta đà tìm nhiều mỏ chứa dầu trữ lợng tơng đói lớn nh mỏ Bạch Hổ,Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; Các mỏ khí nh Tiền Hải(Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ.Đây nguồn tàI nguyên quí để giúp nớc ta bớc vào kỷ nguyên công nghệ dầu khí Nhà máy lọc đầ số Dung Quất với công suất 6,5 triệu /năm hoàn thành dể hoạt động tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số Nh nghành công nghiệp chế biến dầu khí nớc ta bớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nớc ta thực mục tieu công nghiệp hoá đại hoá Chắc chắn ự đóng góp nghành dầu khí có ý nghĩa, chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà nghành kinh tế mũi nhọn nguồn đoọng viêntinh thần toàn Đảng ,toàn dân ta thành viên hoạt động nghành dầu khíhăng hái lao động sáng tạo, góp phần xây dựng đất nớc Hiệu sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lợng trình chế biến Theo chuyên gia hoá dầu Châu Âu, Việc đa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao đợc hiệu sử dụng dầu mỏ lên lần, nh tiết kiệm đợc nguồn tài nguyên quí Dầu mỏ hỗn hợp phhức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hợp chất khác nh co2, N2, H2S, He, Ar … DÇu má muèn sử dụng đợc phảI tiến hành phân chia thành phân đoạn nhỏ.Sự phân chia dựa vào phơng pháp chng cất khoảng nhiệt độ khác Quá trình chng cất dầu trình vật lý phân chia dầu thô thành thành phần gọi phân đoạn Quá trình đợc thực biện pháp khác nhằm để tách cấu tử có dầu thô theo khoảng nhiệt độ sôi khác mà không làm phân huỷ chúng Tùy theo biện pháp tiến hành chng cất mà ngời ta phân chia trình chng cất thành chng cất đơn giản ,chng cất phức tạp ,chng cất nhờ cấu tử bay hay chng cất chân không.Trong nhà máy lọc dầu ,phân xởng chng cất dầu thô cho phép ta thu đợc phân đoạn dầu mỏ để chế biến Trong đồ án tiến hành đề cập tới vấn đề lý thuyết có liên quan.Trên sở thiết kế dây chuyền chng cất dầu thô nhiều phần nhẹ Đồng thời xem xét thiết kế mặt phân xởng vấn đề an toàn lao động Phần I Tổng quan lý thuyết I Nguyên liệu Dầu mỏ nguyên lệu hydrocacbon co thiên nhiên,có thành phần hoá học phức tạp, có đặc tính vật lý thay đổi giới hạn rộng nh độ nhớt, màu sắc tỷ trọng Màu sắc dầu mỏ nguyên khai màu sáng màu nâu ®en Tû träng cã thĨ thay ®ỉi tõ 0.7 - 1, ®é nhít cịng thay ®ỉi tõ - 50 cst 200 C Thành phần hoá học dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, gồm nhiều hydrocacbon Các hydrocacbon thờng thuộc vào họ: họ parafinic, họ naphtenic, họ aromatic hay gọi hydrocacbon thơm Với mức độ phức tạp khác nhau, cấu trúc dầu mỏ đồng thời có nặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp loại Trong dầu mỏ nguyên khai họ olephinic phân bố hydrocacbon kể dầu mỏ định công nghệ chế biến, hiệu suất chất lợng sản phẩm Phân loại dầu mỏ Nh ta đà biết loại dầu mỏ giới khác thành phần hoá học đặc tính Do để phân loại chúng thành nhóm có tính chất giống khó Trong dầu mỏ thành phần chủ yếu quan trọng định đặc tính dầu mỏ thành phần hợp chất hydrocacbon chứa Cho nên dầu mỏ thông thờng đợc chia thành nhiều loại Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon có thành phần hydrocacbon, nhng chúng không phần quan trọng Do cha có phân loại bao trùm tính chất khác cha có cách phân loại đợc hoàn hảo Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon phơng pháp phân loại thông dụng Theo cách phân loại dầu mỏ nói chung mang đặc tính loại hydrocacbon chiếm u Nh dầu mỏ có loại hydrocacbon chính: paraffin, naphaten hydrocacbon thơm, có nghĩa có loại dầu mỏ tơng ứng dầu mỏ parafinic, dầu mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic, loại lần lợt chiếm u số lợng dầu mỏ Dầu mỏ parafinic mang tính chất hoá học vật lý đặc trng hydrocacbon họ parafinic, tơng tự dầu mỏ naphtenic mang tính chất hoá học vật lý đặc trng hydrocacbon họ naphtenic Dầu mỏ aromatic mang tính chất hoá học vật lý đặc trng hydrocacbon họ thơm Tuy nhiên thành phần nặng 3500C hydrocacbon thờng không nằm dạng chủng mà bị hỗn hợp lẫn nhau,lai hoá lẫn Do để phân loại thờng phải xét phân bố họ hydrocacbon phân đoạn chng cất Trong thực tế họ dầu chủng gặp đặc biệt họ dầu aromatic hầu nh giới Vì trờng hợp mà hydrocacbon chiếm tỷ lệ không chênh lệch nhiều, dầu mỏ mang đặc tính hỗn hợp trung gian loại hydrocacbon Nh họ dầu gặp họ dầu trung gian parafinic naphtenic - aromatic Bằng cách nh rõ ràng dầu mỏ phân thành họ sau: Có họ + Hä parafinic + Hä naphtenic + Hä aromatic Cã hä dÇu trung gian: Hä naphteno – parafinic Hä parafino – naphtenic Hä aromato – naptenic Hä naphteno – aromatic Hä aromato – parafinic Hä parafino – aromatic Cã loại dầu hỗn hợp: Họ parafino aromano naphtenic Hä aromato – parafino – naphtenic Hä naphteno – parafino – aromatic Hä parafino – naphteno – aromatic Hä naphteno – aromato – parafinic Hä aromato – naphteno – parafinic Trong thùc tÕ, dÇu hä aromatic, dÇu hä aromato parafinic, parafino aromatic hầu nh không có, họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ Chủ yếu họ dầu trung gian Để phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon nh sử dụng phơng pháp phân tích xác định thành phần hoá học nhằm khảo sát phân bố hydrocacbon loại khác dầu mỏ Tuy nhiên, cách làm nh phức tạp Ngày để đơn giản hoá việc phân loại , thờng sử dụng thông số vật lý nh tỷ trọng, nhiệt độ sôi v.v *Phân loại dầu mỏ theo hydrocacbon cách đo tỷ trọng phân đoạn dầu mỏ tách giới hạn sau: - Phân đoạn 1: Bằng cách chng cất dầu mỏ áp suất thờng lấy phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250-2700C - Phân đoạn 2: Bằng cách chng cất phần lại chân không(ở 40 mmHg) lấy phân đoạn sôi 275-3000C áp suất chân không (tơng ứng 390 - 4150C áp suất thờng) Căn vào tỷ trọng ta đo đợc phân đoạn đối chiếu vào giới hạn qui định cho loại dầu bảng dới mà xếp dầu thuộc họ Họ dầu mỏ Phân đoạn Phân đoạn Hä parafinic ≤ 0,8251 ≤0,8762 Hä parafino - trung gian ≤ 0.8251 0,8767 ÷ 0,334 0.8256 ÷ 0,8597 < 0,8762 0.8256 ÷ 0,8597 < 0,8767 ÷ 0.9334 0,8265 ÷ 0,8597 ≥ 0.9340 ≥0,8602 0.8767 ÷ 0.9334 ≥0,8602 ≥ 0.9304 Hä trung gian - parafinic Hä trung gian Hä trung gian-naphtenic Họ naphteno- trung gian Họ naphtenic Thành phần hoá häc a) Hydrocacbon hä parafinic Hydrocacbon hä parafinic dÇu mỏ có từ C1 - C4 cao Nhng hydrocacbon họ parafinic từ C1 - C4 thể khí nằm dầu mỏ dới dạng hoà tan dầu mỏ trớc đa vào thiết bị chế biến dầu phảI qua giai đoạn loại bỏ khí thiết bị đặc biệt: Các thiết bị ổn định thành phần phân đoạn dầu mỏ Những hydrocacbon họ parafinic từ C5 C16 hydrocacbon dạng lỏng chúng nằm phân đoạn xăng, phân đoạn kerosene, phân đoạn gazoil dầu mỏ Về cấu trúc chúng có nhiều dạng đồng phân với mức độ phân nhánh khác Trong dầu mỏ có loại paraffin: n-parafin izo-parafin Trong n-parafin chiÕm ®a sè (25 - 30% thĨ tÝch), chóng cã số nguyêntử cacbon từ C1 - C45 Một điểm cần ý n-parafin có số cacbon 18, nhiệt độ thờng chúng đà chất rắn Chúng hoà tan dầu tạo thành tinh thể lơ lửng dầu Nếu hàm lợng cac paraffin rắn cao, dầu đông đặc lại gây khó khăn cho vấn đề vận chuyển Do vậy, chất paraffin rắn có liên quan đến độ linh động dầu mỏ Hàm lợng chúng cao, nhiệt độ đông đặc dầu lớn Tuy nhiên parafin rắn tách từ dầu thô lại nguyên liệu quý để tổng hợp hoá học, nh để điều chế : Chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi, phân bón, chất dẻo Các izo-parafin thờng nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sôI trung bình dầu Chúng thờng có cấu trúc đơn giản: mạch dài, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thờng nhánh metyl Các izo-parafin có số bon từ C5 - C10 cấu tử quí phần nhẹ dầu mỏ, chúng làm tăng khẳnng chống kích nổ xăng So với n-parafin izo-parafin có độ linh động cao Thành phần cấu trúc cac hydrocacbon họ parafinic phân đoạn dầu mỏ định nhiều đến hiệu suất chất lợng sản phẩm thu đợc Những hydrocacbon họ parafinic từ C17 trở lên có cấu trcs thẳng n-parafin, dầu mỏ hydrocacbon rắn, chúng thờng nằm dới dạng tinh thể lẫn lộn với hợp chất khác dầu mỏ Các parafin có cấu trúc tinh thể dạng dạng dài có nhiệt độ nóng chảy từ 40 - 470C chúng thờng có phân đoạn dầu nhờn Sù cã mỈt