đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Mục lục Trang Mở đầu Phần I: Tổng quan Chơng I Tổng quan lý thuyết I Mục đích, ý nghĩa chất trình Reforming xúc tác I.1.Giới thiệu chung trình Reforming xúc tác lịch sử I.2 Mục đích trình Reforming Reforming xúc tác I.3 ý nghĩa trình Reforming xúc tác I.4 Bản chất trình Reforming xúc tác II Cơ sở hoá lý trình II.1 Các phản ứng hoá học Reforming xúc tác II.1.1 Dehydro hoá naphten thành hydrocacbon thơm II.1.2 Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin 10 II.1.3 Hydroizome hoá 11 II.1.4 Hydrocracking parafin naphten 12 II.1.5 Phản ứng tạo cốc 13 13 II.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác II.2.1 Cơ chế phản ứng Reforming hydrocacbon parafin 13 II.2.2 Cơ chế phản ứng Hydrocacbon naphten 15 16 II.3 Nguyên liệu sản phẩm trình Reforming xúc tác II.3.1 Nguyên liệu trình Reforming xúc tác 16 II.3.2 Hydro hoá làm nguyên liệu 19 II.3.3 Sản phẩm trình Reforming xúc tác 22 24 II.4 Xúc tác Reforming II.4.1 Bản chất xúc tác Reforming 25 II.4.2 Vai trò xúc tác cải tiến trình Reforming 27 II.4.3 Sự thay đổi tính chất xúc tác trình làm việc 28 II.4.4 Tái sinh xúc tác Reforming 31 32 II.5 Chế độ công nghệ trình Reforming xúc tác II.5.1 Nhiệt độ 32 33 II.5.2 áp suất II.5.3 Tốc độ nạp thể tích riêng 34 II.5.4 Tỷ lệ hydro nguyên liệu ( H2/RH ) 34 II.5.5 Độ khe khắc trình Reforming xúc tác 35 38 Chơng II Công nghệ Reforming xúc tác II.1 Giới thiệu số sơ đồ công nghệ Reforming xúc tác 38 II.2.So sánh chọn lựa sơ đồ công nghệ Reforming xúc tác 42 Phần II Tính toán trình reforming xúc tác 47 I Nhiệm vụ tính toán 47 II Cơ sở trình tự tính toán 47 III Tính toán lò thứ 55 III.1 Tính cân vật chất 55 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác III.2 Tính cân nhiệt lợng lò thứ 60 III.3 Tính toán kích thớc lò thứ 62 IV Tính toán cho lò phản ứng thứ hai 68 V Tính toán cho lò phản ứng thứ ba 70 VI Tính toán cho lò phản ứng thứ t 71 Phần III Xây dựng công nghiệp 74 I Chọn địa điểm xây dựng 74 I.1 Vai trò việc chọn địa điểm xây dựng 74 I.2 Yêu cầu địa điểm xây dựng nhà máy 74 I.2.1 Các yêu cầu chung 74 I.2.2 Các yếu tố kỹ thuật xây dựng 75 I.2.3 Các yêu cầu vệ sinh công nghiệp 75 II.Đặc điểm địa điểm xây dựng (khu công nghiệp Dung 76 Quất ) III Các nguyên tắc thiết kế xây dựng IV Bố trí mặt IV.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất IV.2 Mặt phân xởng Phần IV Tính toán Kinh Tế I.1 Mục đích việc tính kinh tế I.2 Tính toán I.2.1 Chế độ vận hành phân xởng I.2.2 Tính vốn đầu t ban đầu I.2.3 Kế hoạch tính toán II Tiền bán sản phẩm Phần V An toàn lao động I Khái quát an toàn lao động I.1 Nguyên nhân kỹ thuật I.2 Nguyên nhân tổ chức I.3 Nguyên nhân vệ sinh II Những yêu cầu phòng chống cháy nổ III Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ IV Những vấn đề độc tố hoá chất cách phòng chống Kết luận TàI liệu tham khảo 77 77 77 78 81 81 81 81 81 82 83 84 84 84 84 84 85 86 87 88 89 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Mở đầu Lịch sử dầu mỏ cách lâu Nhng loài ngời ý sử dụng dầu mỏ từ thập kỷ XVIII, công nghệ chế biến dầu mỏ đời Tốc độ phát triển hàng thập niên tăng nhanh, đến thập kỷ XX ngành công nghiệp dầu khí trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn Với u điểm sản phảm từ dầu khí dễ sử dụng, dễ điều khiển tự động, ( hầu nh tro xỉ ) giá thành thấp, ngày sản phẩm lợng dầu mỏ chiếm tới 70% tổng lợng tiêu thụ giới Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí giới dầu khí Việt Nam đợc phát từ năm 1970, ngày nớc ta tìm thấy nhiều mỏ dầu khí nh: Bạch Hổ, Đại Hùng, Rạng Đông, Lan Tây, Lan Đỏ Đó mạnh lớn mà quốc gia có Nhà nớc ta xây dựng nhà máy lọc dầu số Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm Đồng thời hàng loạt dự án sử dụng chế biến khí đồng hành, nh chuẩn bị xây dựng nhà máy chế biến dầu thứ Nghi Sơn đợc phê duyệt Để chế biến dầu thô tuỳ theo đặc điểm loại, có nhiều phơng pháp khác nhau, nhng mục đích cuối thu đợc nhiên liệu chất lợng cao giá thành hợp lý Và trình Reforming xúc tác số trình đáp ứng đợc yêu cầu Khi chế biến dầu khí sản phẩm cần quan tâm xăng Xăng nhiên liệu đợc dùng cho nhiều loại động Một tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng xang trị số Octan Do vấn đề nâng cao số Octan đợc đặc lên hàng đầu công nghệ chế biến dầu Có nhiều biện pháp để nâng cao trị số Octan xăng trình Reforming biện pháp Xăng Reforming có trị số Octan cao, đến 100 105 có giá thành thấp nên nhiều nhà đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác công nghệ nghiên cứu phát triển trình Reforming xúc tác Công nghệ Reforming từ xúc tác cố định đến xúc tác liên tục Nhng ngày công nghệ Reforming với lớp xúc tác tái sinh liên tục đợc sử dụng nhiều nhất.Vì công nghệ có nhiều u điểm nh: Hiệu suất Refomat cao, giá thành hợp lý Ngoài xăng có số Octan cao, trình Reforming xúc tác cho lợng lớn H2 kỹ thuật với giá thành thấp hỗn hợp BTX hợp chất quan trọng phục vụ cho ngành tổng hợp hữu Có thể nói trình Reforming xúc tác có vai trò quan trọng nhà máy lọc dầu Nhất nớc trình Công Nghiệp Hoá, Hiện Đại Hoá nh Việt Nam Do việc nghiên cứu thiết kế phân xởng Reforming xúc tác cần thiết đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Lời cảm ơn Đất nớc Việt Nam nớc phát triển, với công phát triển đát nớc công nghiệp đòi hỏi phải có nhiều kỹ s đủ trình độ kỹ thuật công nghệ cao Để đáp ứng đợc nhu cầu trờng đại học, cao đẳng tạo điều kiện để sinh viên làm quen với công nghệ cao Và trờng đại học đào tạo tốt nớc ta trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Là sinh viên trờng ĐHBKHN em đợc nhà trờng thầy cô môn hoá dầu tạo điều kiện để học tập, tiếp cận công nghệ thiết thực qua việc làm đồ án tốt nghiệp Tuy trình làm đồ án tốt nghiệp diễn thời gian không nhiều nhng đợc giúp đỡ thầy cô giáo môn, đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo TS Lê văn Hiếu, em hoàn thành đồ án Vì vậy, em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo bạn lớp giúp dỡ em trình học tập tạI trờng Sinh viên Nguyễn Văn Hùng đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Phần I : tổng quan Chơng I Tổng quan lý thuyết I.1 Giới thiệu chung trình Refoming xúc tác lịch sử Reforming xúc tác trình chế biến hoá học tất nhà máy lọc dầu đại giới.Trong tiếng Anh Reforming có nghĩa biến đổi, thay đổi nên ta hiểu trình biến đổi hợp chất hydocacbon nguyên liệu thành hợp chất khác có trị số octan cao nhằm nâng cao trị số octan nguyên liệu Công nghệ Reforming xúc tác lần đợc đa vào ứng dụng Mỹ năm 1939 để có mục đích sản xuất xăng có trị số octan cao sản xuất Toluen cho việc chế tạo thuốc nổ TNT Xúc tác đợc dùng lúc Mo/Al 2O3 cố định, áp suất hydro cao Hiệu suất trình tất nhiên không cao Vào năm 1949 ngời ta chế tạo xúc tác hiệu Pt với chất mang Al2O3 Từ năm 1953 đến năm 1967 ngời ta dùng xúc tác Pt/Al2O3 đợc axit hoá nhẹ Clo Flo Vào năm 1967 xuất xúc tác loại xúc tác xúc tác đa chức (Pt-Re)/Al2O3 với nhiều đặc tính u việt so với loại xúc tác trớc Cùng với công nghệ biến đổi từ xúc tác cố định sang liên tục tái sinh tuần hoàn Công nghệ đợc dùng ngày có số biến đổi nhỏ I.2 Mục đích trình Reforming Reforming xúc tác Trong tất nhà máy chế biến dầu giới trình Reforming tính quan trọng Quá trình Reforming xúc tác đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác nhằm mục đích sản xuất xăng có trị số octan cao hợp chất thơm (Benzen, Toluen, Xylen) phục vụ cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ, hoá dầu Ngoài thu đợc lợng khí Hydro lớn nguyên liệu quan trọng cho trình làm sản phẩm hydrocracking Đây nguồn thu hydro hiệu suất lớn rẻ tiền (rẻ 10-15 lần so với điều chế) Hiện nhờ cải tiến dây chuyền công nghệ thiết bị mà xăng thu đợc có trị số octan, không cần pha chì chống đợc độc hại cho ngời tiêu dùng không ô nhiễm môi trờng I.3 ý nghĩa trình Reforming xúc tác ý nghĩa trình Reforming xúc tác ngày lớn việc nâng cao trị số octan xăng sản xuất Hydrocacbon thơm Khi trị số octan tăng hiệu suất động tăng lên chi phí nguyên liệu giảm Bên cạnh xăng Reforming không cần pha chì có trị số octan đạt yêu cầu độ ô nhiễm giảm nhiều Các hydrocacbon thu đợc trình Reforming có giá thành rẻ nên thúc đẩy công nghiệp chế biến hoá dầu từ nguyên liệu lên trình độ cao sản phẩm thu đợc đa dạng giá thành rẻ Bên cạnh thu đợc lợng lớn Hydro rẻ tiền nên trình phát triển thúc đẩy phát triển trình làm trình chế biến dầu mỏ phải sử dụng Hydro I.4 Bản chất trình Reforming xúc tác Reforming xúc tác trình chuyển hoá hoá học phức tạp dùng nguyên liệu xăng chng cất trực tiếp Gần nhờ phát triển trình làm H2 ngời ta có khả sử dụng xăng trình thứ cấp làm nguyên liệu cho trình Quá trình tiến hành xúc tác hai chức (chức oxy hoá khử chức axit bazơ) Chức oxy hoá khử có tác dụng tăng tốc độ phản ứng hydro hoá khử hydro Chức axit-bazơ thúc đẩy phản ứng đồng phân hoá hydrocracking Phản ứng xảy trình phản ứng khử đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác hydro hydro hoá Phản ứng khử hydro khép vòng olefin xảy với tốc độ lớn so với hydrocacbon parafin Tuy phản ứng ngng tụ phân hủy xảy song song làm cho xúc tác dễ bị hoạt tính nguyên liệu không đợc chứa Olefin Nếu có Olefin phải làm trớc tiến hành Reforming II Cơ sở hoá lý trình II.1 Các phản úng hoá học trình Reforming xúc tác Quá trình Reforming trình biến đổi thành phần HydroCacbon nguyên liệu ( chủ yếu Naphten parafin ) thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao Sơ đồ phản ứng xảy trình: n-parafin Dehydro vòng hoá Dehydro Alkyl cyclo hoá Hydrocacbon thơm hexan Hydro cracking Sản phẩm cracking Izo-parafin Alkyl Cyclopentan Dehydro vòng hoá II.1.1 Dehydro hoá naphten thành hydrocacbon thơm R R + H2 + 50 Kcal/mol Đây phản ứng thu nhiệt mạnh Khi tăng nhiệt độ giảm áp suất, hiệu suất hydrocacbon thơm tăng lên Theo cac nghiên cứu cho thấy việc tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hởng đến cân phản ứng đề hydro đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác hoá naphten, ảnh hởng bù lại việc tăng nhiệt độ trình Khi hàm lợng hydrocacbon naphten nguyên liệu cao, trình refoming làm tăng hàm lợng hydrocacbon thơm Từ cho phép ta lựa chọn xử lý nguyên liệu để đạt mục đích mong muốn Phản ứng đề hydro hoá xyclohexan dẫn xuất phản ứng đặc trng phản ứng đehydro hoá naphten CH3 + 3H2 Đây phản ứng có tốc độ lớn dùng xúc tác Pt, lợng hoạt hoá khoảng 20 Kcal/mol Phản ứng đồng phân hoá naphten vòng cạnh thành vòng cạnh phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp: Kcal/mol Do tăng nhiệt độ cân chuyển dịch phía tạo vòng naphten cạnh Nhng nhiệt độ 500oC ( nồng độ cân metyl xyclopentan 95%, xyclohexan 5% ) tốc độ phản ứng dehydro hoá xảy nhanh mà không cân phản ứng đồng phân hoá có điều kiện chuyển hoá thành xyclohexan phản ứng nồng độ naphten cha bị chuyển hoá 5% Nh vậy, nhờ phản ứng dehydro hoá naphten có tốc độ cao mà trình Refoming ta nhận đợc nhiều hydrocacbon thơm hydro Do phản ứng thu nhiệt mạnh nên công nghệ ngời ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp nhiều reactor để nhận đợc độ chuyển hoá cao II.1.2 Phản ứng đehydro vòng hoá n-parafin R RCCCCCC + H , Q = 60 Kcal/mol Dehydro vòng hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm phản ứng quan trọng Refoming xúc tác Nhờ phản ứng mà cho phép biến đổi lợng lớn hợp chất có trị số octan thấp nguyên liệu đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác thành hydrocacbon thơm cấu tử có trị số octan cao ví dụ: Trị số octan n C7 = O Toluen = 120 Phản ứng dehyro vòng hoá n-parafin xảy khó so với phản ứng naphten Chỉ nhiệt độ cao nhận đợc hiệu suất hydrocacbon thơm đáng kể Khi tăng chiều dài mạch cacbon parafin, số cân tạo hydrocacbon thơm đợc tăng lên nhanh, nhanh so với phản ứng đehydro hoá naphten Nhng tốc độ phản ứng đehydro vòng hoá lại nhạy với thay đổi áp suất tỷ số H 2/RH nguyên liệu Năng lợng hoạt động phản ứng thay đổi từ 25 đến 40 Kcal/mol dùng xúc tác Cr 2O3/Al2O3 , dùng xúc tác Pt/Al2O3 từ 20 đến 30 Kcal/mol Tốc độ phản ứng tăng lên tăng số nguyên tử cacbon nhân tử parafin, điều dẫn tới hàm lợng hydrocacbon thơm sản phẩm phản ứng tăng lên Nguyên liệu Hydrocacbon thơm % Độ chuyển hoá, %V khối lợng /Nguyên liệu n C7H16 39,8 57,0 n C12H26 60,2 67,0 II.1.3 Hydroizome hoá a Phản ứng izome hoá n- parafin n- parafin izo_parafin + Q = Kcal/mol Các phản ứng có vai trò quan trọng trình Refoming xúc tác làm thay đổi trị số octan theo chiều hớng cao Với n parafin nhẹ, izome hoá làm tăng trị số octan NO n C5 : 62 NO izo C5 : 80 10 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác I.2 Các yêu cầu địa điểm xây dựng nhà máy I.2.1 Các yêu cầu chung -Về mặt quy hoạch: Địa điểm đợc chọn phải phù hợp với quy hoạch chung nhà nớc, tỉnh thành phố mà chọn Địa điểm đợc chọn phải đợc quan có thẩm quyền xem xét phê duyệt phải có khả hợp tác với nhà máy lân cận để dễ dàng chọn phơng pháp sản xuất khác - Về điều kiện tổ chức sản xuất : + Phải thuận lợi cho việc cung cấp nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm + Gần nguồn cung cấp lợng nh: Điện, nớc, than để hạn chế chi phí vận chuyển nguyên liệu sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm để thu đợc lợi nhuận tối đa - Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật : Địa điểm đợc chọn phải phù hợp tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia nh: Đờng bộ, đờng thuỷ, đờng không, đờng sắt Ngoài phải tận dụng tối đa mạng lới cấp điện, thông tin liên lạc mạng lới kỹ thuật khác Nên ý yếu tố quan trọng làm giảm đáng kể chi phí đầu t ban đầu nhà máy Nếu cần tiến hành tu bổ để đa vào sử dụng đợc tránh việc xây tốn nhiều lần - Về điều kiện xây lắp vận hành: + Địa điểm xây dựng đợc chọn phải tính đến khả cung cấp nguyên liệu, vật t xây dựng + Có khả cung ứng công nhân trình xây dựng nh vận hành sau - Về điều kiện trị xã hội: Địa điểm xây dựng phải thuộc vùng có điều kiện trị xã hội ổn định Bên cạnh phải nghiên cứu kỹ đặc điểm dân c, tình 71 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác hình trị kinh tế xã hội địa phơng lân cận để đa kết luận xác đắn I.2.2 Các yếu tố kỹ thuật xây dựng - Về địa hình: Khu đất phải cao ráo, không bị ngập lụt vào mùa ma lũ không khô hạn vào mùa khô, có mực nớc ngầm thấp, tháo nớc mặt dễ dàng Khu đất phải tơng đối phẳng, độ dốc tự nhiên i:= 05 - % Một điều kiện khu đất phải có kích thớc hình dạng thuận lợi cho việc mở rộng nhà máy tơng lai - Về địa chất: Khu đất đợc chọn không đợc nằm vùng có mỏ khoáng sản địa chất không ổn định Cờng độ khu đất xây dựng 1.5 - 2.5 kg/cm2 I.2.3 Các yêu cầu vệ sinh công nghiệp Đảm bảo khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp, có vành đai xanh để hạn chế tác hại khu công nghiệp gây nên Vị trí xây dựng phải cuối hớng gió chủ đạo, nguồn nớc thải phải cách xa nguồn nớc sinh hoạt khu dân c phải đợc xử lý sơ trớc thải II Đặc điểm địa điểm xây dựng (Khu công nghiệp Dung Quất) * Đặc điểm khu vực Quảng Ngãi -Về dân c kinh tế: Quảng Ngãi tỉnh thuộc miền Trung nớc ta có kinh tế cha phát triển trình độ dân trí cha cao -Về khí hậu: Một năm thờng có hai mùa mùa ma mùa khô Nhiệt độ quanh năm cao thờng vào khoảng 300C Mùa khô thờng ngắn mùa ma -Về địa hình: 72 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Địa hình Quảng Ngãi không phẳng, phía tây giáp với dãy Trờng Sơn, phía Đông cách biển Đông km Biển có độ sâu độ rộng thuận lợi cho tàu có tải trọng lớn cập bến nhiều tàu cập bến lần Hớng Tây Nam mạng lới giao thông quốc gia đờng đờng sắt Hớng Bắc giáp khu kinh tế mở Quảng Nam Do mặt giao thông thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu nh tiêu thụ sản phẩm Ưu nhợc điểm Dung Quất: Ưu điểm: - Quảng Ngãi tỉnh nằm vùng phát triển kinh tế trọng điểm nớc với dự án phát triển khu công nghiệp tập trung khu công nghệ cao - Có sân bay Chu Lai, cảng nớc sâu Dung Quất với hệ thống giao thông xuyên quốc gia nên thuận lợi lớn mặt giao thông - Nguồn nhân công dồi rẻ Nhợc điểm : - Xa vùng nguyên liệu, nguồn nguyên liệu thờng xăng dầu thô mà chúng lại tỉnh phía Nam nên bất lợi việc vận chuyển - Cơ sở hạ tầng phát triển cha cao nên gặp nhiều khó khăn xây dựng nh vận hành nhà máy Mặc dù có nhợc điểm kể nhng xét tổng quan Dung Quất có tính khả thi xây dựng nhà máy lọc dầu nh phân xởng Reforming nên chọn địa điểm xây dựng khu công nghiệp Dung Quất III Các nguyên tắc thiết kế xây dựng Việc xây dựng phải tuân theo nguyên tắc sau: - Cần bố trí hạng mục dây chuyền cách hợp lý để thuận lợi cho hoạt động vận hành nhà máy - Bố trí hạng mục hợp lý để tiết kiệm diện tích 73 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác - Khi bố trí mặt cần phải dự kiến hạng mục xây dựng giai đoạn sau tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng nhà máy sau - Các công trình phụ trợ nên đặt gần công trình để giảm chi phí vận chuyển xây dựng - Các công trình gây ô nhiễm cần đặt xa khu hành khu dân c, cần đặt cuối hớng gió chủ đạo - Đờng giao thông cần bố trí hợp lý không giao nhiều mật độ dày để đảm bảo an toàn sản xuất - Nhà máy cần đảm bảo số yêu cầu mặt mỹ quan IV Bố trí mặt nhà máy IV.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất - Quá trình Reforming xúc tác trình sản xuất liên tục - Trong trình vận hành thải khí độc nớc gây ô nhiễm - Toàn dây truyền nằm mặt đất - Nhà máy phần khu liên hợp chế biến nh Cracking, Ankyl hoá thuộc khu công nghiệp Dung Quất IV.2 Mặt phân xởng Các hạng mục công trình phân xởng Reforming xúc tác đợc trình bày bảng sau: Bảng hạng mục công trình phân xởng ST Tên công trình T Thiết bị phản ứng Thiết bị trao đổi nhiệt Bơm máy nén Thiết bị ổn định Bộ phận phân chia khí Tháp tách Lò gia nhiệt Số lợng Kích thớc Diện tích 1 1 1 12 ì 12 12 ì 12 12 ì 12 12 ì 12 12 ì 12 12 ì12 12 ì12 144 144 144 144 144 144 144 74 đồ án tốt nghiệp 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Lò tái sinh xúc tác Nhà khí Khu điều khiển hoá nghiệm Bể chứa nớc Nhà sản xuất nớc Trạm điện Nhà xe Nhà cứu hoả Khu hành Hội trờng nhà ăn Khu vận chuyển Bể chứa Reformat Bể chứa LPG 21 Bể chứa khí nhẹ 22 Bể chứa Hydro 23 Bể chứa nguyên liệu 1 1 1 1 1 12 ì12 24 ì12 12 ì9 ì6 ì12 ì6 24 ì 12 ì9 24 ì9 24 ì9 144 288 108 54 108 36 216 108 216 216 24 ì24 24 ì12 1152 288 1 12 ì12 12 ì12 30 ì30 144 144 5400 Tổng diện tích phân xởng : F= 9774 = 39096 m2 Chiều dài phân xởng : D= 200 m Chiều rộng phân xởng : R= 195,5 m *Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Hệ số xây dựng : K= A+B 100% F Trong : A : Diện tích đất nhà công trình (m2) B : Diện tích kho bãi lộ thiên (m2) 75 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác K= Nh ta có 9770 100% = 25% 39096 Hệ số sử dụng : K XD = A+B+C 100% : F Trong C : Diện tích đất chiếm đờng bộ, hệ thống thoát nớc, m2 C= 14832 m2 Nên K SD = 9770 + 15642 100% = 65% 39096 Theo tiêu kinh tế kỹ thuật xác định K SD hai số chấp nhận đợc PHần IV: Tính toán kinh tế I.1 Mục đích việc tính kinh tế Sau thiết kế hoàn chỉnh mặt công nghệ nh xây dựng công nghiệp yêu cầu kỹ s phải xét xem phơng án lập nên có tính khả thi hay không vầ đem vào ứng dụng sản xuất đợc 76 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác không Muốn biết đợc điều bắt buộc phải tính toán mặt kinh tế cho phơng án Hiệu phơng án đợc thể qua hai số sau đây: Hệ số hiệu vốn đầu t E: E= Lợi nhuận năm Vốn dầu tư Thời gian thu hồi vốn đầu t T T= Vốn dầu tư Lợi nhuận năm + khấu hao I.2 Tính toán Để phù hợp với toán quốc tế ta dùng đơn vị toán USD I.2.1 Chế độ vận hành phân xởng Số hoạt động năm: 8000 Năng suất hoạt động: 600.000 tấn/năm Hiệu suất sản phẩm ( khối lợng): + Reformat: 91,1% + Hydro: 6,4% + LPG: 1,0% + Khí nhẹ: 0,7% I.2.2.Tính vố lơng cho công nhân: Nhà máy có 120 công nhân với tiền lơng trung bình cho công nhân 200 USD/tháng tơng đơng với 2400 USD/năm Do tổng chi phí là: 2400.120 = 0,288.106 USD năm +Chi phí phục vụ sản xuất: Tiêu hao xúc tác nguyên liệu 2% năm nên khoản chi phí là: 0,02.(170,22 + 0,77).106 = 3,42.106 USD +Chi phí cho lợng nớc, hoá chất: 0,02.106 USD 77 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác +Chi phí cho phân xởng: Khấu hao cho toàn 10% vốn đầu t thời gian làm việc 15 năm nên tổng chi phí là: 0,1 73,5.106 = 7,35.106 năm + Chi phí cho vận chuyển: Lấy 5% vốn đầu t ban đầu phí là: 0,05 73,5.106 = 0,3675.106 USD +Chi phí bồi dỡng làm thêm giờ, ca đêm bảo hiểm độc hại lấy 20% chi phí dành cho lơng công nhân phí là: 0,2 0,288 106 = 0,0576 106 USD +Chi phí dành cho quản lý, bán hàng khoản phụ trội lấy 10% tổng chi phí dành cho lơng công nhân nguyên liệu hay chi phí là: 0,1.(0,288 + 170,22) 106 = 17,051.106 USD Khi ta có tổng chi phí là: 199,024.106 USD II Tiền bán sản phẩm + Reformat: 240 USD/tấn Thành tiền: 169,27.106USD + LPG: 300 USD/tấn 17,8 106USD +Hydro: 320 USD/tấn 18,22.106USD +Khí nhẹ: 130USD/tấn 1,04.106USD Tổng số tiền bán sản phẩm là: 206,33.106 USD Lợi nhuận trớc thuế : 206,33 199,524 = 6,809 106 USD/năm Lợi nhuận sau thuế : +Tính thuế VAT = 10% nên tiền đóng thuế đợc tính nh sau : 6,809 0,1.106 = 0,6809.106 USD +Khi lợi nhuận sau thuế : (6,809 - 0,6809) 106 = 6,128.106 USD Vậy số hiệu đầu t: E = 6,128.106/73,5.106 = 0,083 78 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Thời gian hoàn vốn: T = 73,5.106/6,128.106 = 12 năm Vậy ta có thời gian hoàn vốn 12 năm Qua phần tính toán ta thấy thời gian thu hồi vốn nhanh nên phơng án có tính khả thi vào lắp đặt hoạt động đợc Phần V: An toàn lao động I Khái quát an toàn lao động Trong trình sản xuất nhà máy nói chung nhà máy lọc dầu nói riêng vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trờng luôn đợc đặt lên hàng đầu Chi phí giành cho công tác chiếm đến 40% chi phí vận hành Đối với công nghệ hóa dầu vấn đề cần quan tâm an toàn cháy nổ Ta chia nguyên nhân gây tai nạn thành ba nhóm: I.1 Nguyên nhân kỹ thuật Nguyên nhân phụ thuộc vào tình trạng máy móc, thiết bị, đờng ống nơi làm việc nh: - Sự hỏng hóc máy móc, dụng cụ, phụ tùng - Sự h hỏng đờng ống - Sự h hỏng kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng không hoàn chỉnh - Không đảm bảo khoảng cách an toàn máy móc, thiết bị 79 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác I.2 Nguyên nhân tổ chức Nguyên nhân phụ thuộc vào việc tổ chức giao nhận công việc không quy định bao gồm: - Vi phạm quy tắc, quy trình kỹ thuật - Tổ chức lao động, chỗ làm việc không yêu cầu - Giám sát kỹ thuật không đầy đủ thiếu trách nhiệm - Sử dụng lao động không ngành nghề chuyên môn - Ngời lao động cha nắm vững đợc điều lệ, quy tắc an toàn lao động I.3 Nguyên nhân vệ sinh - Môi trờng không khí ô nhiễm - Điều khiện khí hậu không thích nghi - Công tác chiếu sáng thông gió không tốt II Những yêu cầu phòng chống cháy nổ Nguyên liệu sản phẩm trình reforming xúc tác dễ bị cháy nổ nên vấn đề cần quan tâm hàng đầu phòng chống cháy nổ * Để phòng chống cháy ta thực biện pháp sau - Ngăn ngừa khả tạo môi trờng cháy - Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy môi trờng - Duy trì nhiệt độ môi trờng thấp nhiệt độ cho phép lớn cháy đợc - Duy trì áp suất môi trờng thấp áp suất cho phép lớn cháy đợc Để ngăn ngừa khả xuất môi trờng cháy môi trờng ta cần ý điều sau: + Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí dạng lơ lửng không khí Nói cách khác phải tiến hành giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocacbon với không khí oxy Sau giới hạn cháy nổ số hydrocacbon với không khí : 80 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Với không khí Giới hạn d- Giới hạn Với oxy Giới hạn dGiới hạn ới[%TT] Metan 5.3 Etan Propan 2.2 n-Butan 1.9 n-Pentan 1.5 Benzen 1.4 + Nồng độ cần thiết ới[%TT] trên[%TT] [%TT] 14 5.1 61 12.5 66 9.5 2.3 55 8.5 1.8 49 7.8 1.8 49 7.1 2.6 30 chất giảm độ nhạy chất cháy dạng khí hơi, lỏng + Tính dễ cháy chất, vật liệu, thiết bị kết cấu Để ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy ta cần ý: + Tuân theo quy định sử dụng, vận hành bảo vệ máy móc thiết bị nh vật liệu sản phẩm khác nguồn cháy môi trờng cháy + Sử dụng thiết bị điện phù hợp với loại gian phòng sử dụng điện thiết bị bên phù hợp với nhóm hạng hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ + áp dụng quy trình công nghệ sử dụng thiết bị đảm bảo không phát tia lửa điện + Có biện pháp chống sét cho phân xởng thiết bị + Quy định nhiệt độ nung nóng cho phép lớn bề mặt thiết bị,sản phẩm vật liệu tiếp xúc với môi trờng cháy + Sử dụng thiết bị không phát tia lửa điện làm việc với chất nổ cháy + Loại trừ điều khiện dẫn đến cháy tự do, cháy tác dụng hoá học, sinh vật với vật liệu kết cấu sở sản xuất III Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ 81 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác + Trớc giao việc cần tổ chức cho công nhân ngời liên quan học tập công tác an toàn cháy nổ Đối với môi trờng đặc biệt nguy hiểm cán công nhân cần đợc cấp giấy chứng nhận an toàn có kiểm tra định kỳ lại + Mỗi phân xởng, xí nghiệp cần phải xây dựng tiêu chuẩn quy phạm, nội quy an toàn chữa cháy thích hợp + Định kỳ tổ chức kiểm tra việc thực quy định phòng cháy chữa cháy bảo quản phơng tiện phòng cháy chữa cháy + Trang bị phơng tiện phòng chữa cháy cụ thể, có kế hoạch phân công cho ngời, phận + Cách ly môi trờng cháy nguồn gây cháy + Với nguồn gây cháy cần phải đợc thực biện pháp sau đây: - Cơ khí hoá, tự động hoá trình công nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển chất dễ cháy - Đặt thiết bị nguy hiểm cháy nổ nơi riêng biệt trời - Sử dụng thiết bị sản xuất, bao bì kín cho chất dễ cháy nổ - Sử dụng ngăn, khoang, buồng chứa cho trình cháy IV Những vấn đề độc tố hoá chất cách phòng chống Hầu hết hoá chất chất gây độc ngời Ta phân thành bốn nhóm sau: *Nhóm 1: Gồm chất có làm cháy chủ yếu kích thích lên da mắt : VD : Vôi, Amoniac *Nhóm 2: Gồm chất kích thích chức hô hấp - Những chất tan nớc : NH3Cl2, SO2 - Những chất không tan nớc : NO3, NO2 82 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác *Nhóm 3: Gồm chất gây ngộ độc cho máu, làm biến đổi động mạch, tuỷ xơng Làm giảm trình tái sinh bạch cầu hay biến đổi bạch cầu nh : Benzen, Toluen, Amin, CO *Nhóm 4: Các chất độc với hệ thần kinh nh xăng, H2S, anilin, benzen Các biện pháp phòng chống: - Trong trình sản xuất phải ý đảm bảo an toàn cho khâu đặc biệt tháo, nạp sản phẩm Yêu cầu công nhân mặc bảo hộ lao động - Duy trì độ chân không sản xuất - Thay chất độc chất độc ngời - Tự động hoá, bán tự động hoá trình sử dụng nhiều hoá chất độc hại - Cần có ý thức tự giác an toàn cao lao động Kết luận Với đề tài tính Tính toán thiết kế phân xởng Reforming xúc tác tái sinh liên tục suất 21.000 thùng nguyên liệu/ngày ,đợc hớng dẫn giúp đỡ tận tình thầy giáo TS Lê Văn Hiếu với lực thân, em hoàn thành đồ án thời hạn Qua đồ án tốt nghiệp em rút kết luận sau: Phải tìm hiểu kỹ chất hoá học, nhiệt động học xúc tác trình nh đặc tính nguyên liệu, sản phẩm để phục vụ cho việc lựa chọn công nghệ Thông qua việc tìm hiểu sơ đồ công nghệ rút u nhợc điểm sơ đồ Từ chọn lựa đợc sơ đồ công nghệ thích hợp, cụ thể chọn đợc sơ đồ cụ thể nh Ngoài lựa chọn số thiết bị trình Đã tính toán đợc vấn đề trình: CBVC, CBNL, kích thớc thiết bị Bên cạnh em tìm hiểu đa sơ đồ nguyên tắc khu vực sản xuất phân xởng nh tính toán kinh tế, an toàn lao động 83 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Tuy kết đạt đợc giới hạn khuôn khổ đồ án tốt nghiệp Để đồ án đợc hoàn thiện hơn, em mong đợc góp ý, bảo thầy cô bạn bè để em hoàn thiện đồ án Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2002 Sinh viên thực Nguyễn Tiến Dũng Tài liệu tham khảo Phan Tử Bằng, Công nghệ Lọc dầu, Bài giảng, Hà Nội, 1999 Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến Dầu mỏ, Hà Nội, 2000 Đinh Thị Ngọ, Hoá học Dầu mỏ, Hà Nội, 1999 Trần Mạnh Trí, Dầu khí Dầu khí Việt Nam, Hà Nội 1996 Micheal D Winfield, The UOP processing guide, 1994 Hydrocacbon Processing Refining, 1996 Bộ môn hoá lý, Sổ tay tóm tắt đại lợng hoá lý, Hà Nội, 1983 Nguyễn Thị Minh Hiền, Chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, Hà Nội, 2000 Phan Minh Tân, Tổng hợp hứu hoá dầu, Tp HCM, 2000 10.IFP, Le Reforming Catalytique, 1989 11.J M Campbell, Gas Conditioning and Processing, Campbell Petroleum Series, 1994 12 13.A.A Kuznetsov, Rastretu oxnovnukh protsexxov i apparatov pererabotki uglevodorodhukh gazov, 1983 84 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác 14 Tập thể tác giả, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá học, Tập 1,1978 16 Tập thể tác giả, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá học, Tập 2,1978 17 An toàn cháy nổ, Sách tham khảo 18.Hoàng Đăng Lãnh, Nghiên cứu xúc tác Reforming phát triển/Al2O3 đợc biến tính Sn, Pb, Sb, Bi, Luận án PTS 18 Phan Tử Bằng, Hoá học Dầu mỏ khí tự nhiên, Hà Nội, 1999 19 FRG, Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1990 85 [...]... cao hơn so với thiết kế 35 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Chơng II Công nghệ Reforming xúc tác I.1 Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ reforming xúc tác Từ khi ra đời ,công nghệ reforming xúc tác không ngừng đợc phát triển và cải tiến về xúc tác Hiện nay có hai loại hệ thống công nghệ reforming xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu mỏ.Đó là công nghệ với lớp xúc tác cố định và... khôi phục đợc một phần độ hoạt tính của xúc tác chứ không khôi phục đợc hoàn toàn độ hoạt tính nh xúc tác mơí Vì thế, sau nhiều lần tái sinh xúc tác cần thay thế xúc tác cũ bằng xúc tác mới 30 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác * Bổ xung hợp chất Clo: Chất xúc tác sau thời gian làm việc thì hàm lợng Clo giảm dần dẫn đến hoạt tính của chất xúc tác giảm Để khắc phục, ngời ta bổ xung... làm giảm tốc độ tạo thành cốc bám trên 24 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác xúc tác ( nguyên nhân chính làm giảm hoạt tính của xúc tác ) Hàm lợng Platin trên xúc tác chiếm khoảng 0,3 0,7% khối lợng Để đánh giá chất lợng của một xúc tác Reforming ngời ta dựa trên các tính chất: độ hoạt tính, độ chọn lọc và độ ổn định Một xúc tác Reforming tốt cần phải làm tăng tốc các phản ứng cơ... xúc táclà đơn kim loại hay khi tái sinh xúc tác không khống chế đợc nhiệt độ chặt chẽ 29 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Những thay đổi của tính chất xúc tác sẽ làm già hoá nhanh xúc tác và đến một thời gian nào đó, phần xúc tác đã gia hoá này phải đợc thay thế bằng xúc tác mới có độ hoạt tính cao hơn nhằm giữ cho độ hoạt tính chung của xúc tác không thay đổi, để hiệu suất và chất... chất xúc tác Re, Ir, Ge, Po Chế độ công nghệ - áp suất trong hệ thống, MPa 1,2 2 Nhợc điểm của xúc tác đa kim loại là nhạy với các hợp chất lu huỳnh, Nitơ, và hơi nớc Hơn nữa xúc tác mới làm việc ở áp suất thấp, nên nguyên liệu cần thiết phải qua hydro hoá làm sạch để loại bỏ các tạp chất có hại 26 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Các hãng chế tạo xúc tác Reforming [II-179] Loại xúc. .. sinh xúc tác Reforming Độ hoạt tính và độ hoạt động của xúc tác sau thời gian làm việc thờng bị giảm đáng kể so với xúc tác mới Hàm lợng Pt trong xúc tác mới và xúc tác đã làm việc giống nhau nhng độ phân tán khác nhau và nhất là hàm lợng Clo thay đổi đáng kể, ở xúc tác đã làm việc hàm lợng Clo giảm rất nhiều Bằng thực nghiệm cho thấy, hoạt tính dehydro của xúc tác đã làm việc giảm 1,5 lần so với xúc tác. .. số lần tái sinh xúc tác tăng lên Năm 1971, hãng UOP đã đa ra công nghệ xúc tác chuyển động với tái sinh xúc tác liên tục ( CCR ), công nghệ mới này cho phép giảm áp suất từ 20kg/cm2 xuống còn 10 12 kg/cm2 và khi có xúc tác thế hệ mới, công nghệ này cho phép giảm áp suất xuống 3 đến 3,5 kg/cm2 ( hãng UOP và FIN ) 32 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Đơng nhiên xúc tác thế hệ mới... đồng thời cốc bám trên xúc tác cũng tăng lên Rõ ràng khi tăng nhiệt độ thì hiệu suất sản phẩm khí nhẹ nh: propan, etan, izobutan tăng, vì khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh phản ứng hydrocracking Vì vấn đề tạo cốc trên xúc tác khi tăng nhiệt độ, nên việc chọn nhiệt độ trong quá trình Reforming xúc tác cần phải kết hợp với thông số khác của quá 31 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác. .. quá trình Reforming xúc tác Khi kết hợp với các quá trình khác nh phân 22 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác chia, tái phân bố, hydrodealkyl, izome hoá Cho phép nhận B, T, X rất thích hợp cho quá trình tổng hợp hoá dầu và hoá học * Khí hydro kỹ thuật Khí hydro kỹ thuật là khí chứa hydro với hàm lợng hydro lớn hơn 80% và là sản phẩm quan trọng cuả một quá trình Reforming xúc tác Khí... vòng thành hydrocacbon thơm 12 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Giai đoạn đầu và giai đoạn cuối xảy ra trên tâm xúc tác kim loại còn giai đoạn giữa xảy ra trên tâm xúc tác axit Các giai đoạn đó có thể xảy ra xen kẽ nhau Nhờ có sự tồn tại của những tâm xúc tác axit bên những tâm xúc tác kim loại mà các giai đoạn có thể xảy ra nối tiếp hoặc gần nh đồng thời Phần tử n-heptan ( n