Đề tài Thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3.000.000 tấn/ năm

cấu tử khí ở trong khoảng nhiệt độ 3000C - 5000C. Cấu tử Thành phần % trọng lượng Hàm nhiệt 3000C 4000C 5000C Riêng Riêng phần Riêng Riêng phần Riêng Riêng phần H2S 4,802 75,3 3,616 103,2 4,96 131 6,29 H2 1,13 1035,0 11,67 1383,0 15,62 1733 19,58 CH4 13,05 188,8 24,64 269,0 35,10 357 46,59 C2H4 3,22 142,9 4,60 205,0 6,601 273 8,79 C2H6 7,062 162,6 11,48 236,0 16,67 316 22,32 C3H6 18,192 141,4 25,72 204,0 37,11 272 49,48 C3H8 13,729 159,1 21,84 231,0 31,71 309 42,42 C4H8 22,316 148,9 33,23 214,0 47,76 285 63,60 C4H10 16,499 159,5 26,31 231,0 38,11 308 50,82 Tổng 100 163,10 233,64 309,89 Từ bảng trên ta xác định được hàm nhiệt của khí cracking khi ra khỏi lò phản ứng ở 5000C. Hàm nhiệt của khí cracking ở 5000C có giá trị bằng : qk = 309,89, Kcal/Kg. Như vậy nhiệt lượng do khí sản phẩm mang ra là : Qk = 66,375.103 . 309,89 = 2,057 .107 ,Kcal/h II.2 Nhiệt lượng do hơi các sản phẩm nặng hơn mang ra. Hàm nhiệt của hơi hydrocacbon được xác định theo công thức : qh = ( 50,2 + 0,109. t + 0,00014.t2 )*( 4 -g1515 ) -73,8 [6,120] Trong đó : qh : Hàm nhiệt của phân đoạn ở trạng thái hơi , Kcal/Kg g1515 : Tỷ trọng của phân đoạn lỏng t : nhiệt độ phân đoạn , 0C Hàm nhiệt của hơi sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng ở 5000C là : qh = ( 50,2 + 0,109.500 + 0,00014.5002 )*( 4 -0,76 ) -73,8 =378,83 Kcal/Kg. Nhiệt lượng do hơi xăng mang ra khỏi thiết bị phản ứng Qx = 169,125 .103 . 378,83 =6,4069.107 Kcal/h Nhiệt hàm của các hydrocacbon lỏng được tính theo công thức : ql = ( 0,403. t + 0,000405 .t2 ) [6,120] Trong đó : q l : là hàm nhiệt của phân đoạn hydrocacbon lỏng ở nhiệt độ t, Kcal/Kg d15,615,6 : Tỷ trọng của phân đoạn t : Nhiệt độ của phân đoạn .0C Hàm nhiệt của gasoil nhẹ ở 5000 C là : qgnh==313,43 ,Kcal/kg ( do tỷ trọng của gasoil nhẹ là : g1515 = 0,933 ) Lượng nhiệt do phần gasoil nhẹ mang ra : Qgnh = 82,5.103 . 313,43 = 2,5856 .107 ,Kcal/h Hàm nhiệt của phần gasoil nặng mang ra : qgn == 311,78 ,Kcal/kg ( tỷ trọng của gasoil nặng là : g1515 = 0,9429 ) Lượng nhiệt do phần gasoil nặng mang ra là : Qgn =46,875. 103. 311,78 = 1,4615 .107 ,Kcal/h Hàm nhiệt của cốc và xúc tác được tính theo công thức : qcốc = C.t [6,120] q cốc : hàm nhiệt của cốc hoặc xúc tác , Kcal/kg C : là nhiệt dung riêng của cốc hay nhiệt dung riêng của xúc tác và tương ứng bằng 0,6 và 0,27 ,Kcal/ Kg.độ. t : Nhiệt độ của xúc tác hay cốc. Hàm nhiệt của xúc tác đi vào ống phản ứng : qxtv =0,27. 600 = 162 ,Kcal/Kg Nhiệt lượng của xúc tác mang vào ống phản ứng QXtv = 2250. 103 .162 = 36,45 .107 ,Kcal/h Hàm nhiệt của xúc tác ra khỏi thiết bị phản ứng : qxtr =0,27 .500 = 135 ,Kcal/kg Lượng nhiệt do xúc tác mang ra khỏi thiết bị phản ứng : QXtr = 2250. 103 .135 = 30,375. 107 Kcal/h Hàm nhiệt của cốc mang ra khỏi thiết bị phản ứng : qcốc = 0,6.500 =300 Kcal/kg Lượng nhiệt do cốc mang ra là : Qcốc = 6,375 . 103 .300 =0,19125.107 Kcal/h Hàm nhiệt của hơi nước được xác định theo [7,196] Nhiệt dung riêng của hơi nước ở 40 at , 6000C là : 0,5285 Kcal/Kg.độ ở 40 at ,2300C là : 0,293 Kcal/ Kg.độ ở 2 at ,5000C là :0,509 Kcal/Kg.độ Hàm nhiệt của hơi nước mang vào ống phản ứng : qH2Ov1 = 0,5285 .600 = 317,1 Kcal/ Kg Lượng nhiệt do hơi nước mang vào ống phản ứng là : QH2Ovl = 6.103. 317,1 = 0,19026.107 , Kcal/h Hàm nhiệt do hơi nước mang vào vùng tách là : qH2Ov2 = 0,293.230 = 67,39 Kcal/kg Nhiệt lượng do hơi nước mang vào vùng tách là : qH2Ov2 = 15,75.103 . 67,39 = 0,1061.107 Kcal/h Tổng lượng nhiệt do hơi nước mang vào là : QH2Ot = (0,19026 +0,1061 ) .107 = 0,29636 .107 Kcal/h Hàm nhiệt của hơi nước khi ra khỏi thiết bị phản ứng : qH2Or = 0,590 .500 = 254,5 ,Kcal/ Kg Lượng nhiệt do hơi nước mang ra : QH2Ohr = 21,75.103 .254,5 =0,5535. 107 ,Kcal/h Độ sâu biến đổi được xác định: 100-22-12,5= 65,5% trọng lượng tra đồ thị hình 59 (tài liệu[ 6,120]) ta được hiệu ứng nhiệt của phản ứng: DH=62, Kcal/kg Lượng nhiệt tiêu hao cho phản ứng cracking: Qpư= 375.103.62= 2,325.107 , Kcal/h Lượng nhiệt mất mát ta coi như tính bằng 5% lượng nhiệt cân bằng ( Qmm = 0,05 Qvào ) Tổng lượng nhiệt vào thiết bị phản ứng : Qvào = QNL + 0,29636.107 + 36,45 .107 =QNL + 36,74636.107 ,Kcal/h Tổng lượng nhiệt mang ra khỏi thiết bị : Qr = 2,057 .107 + 6,4069.107 + 2,5856.107 + 1,4615 .107 + 30,375. 107 + 0,19125.107 +0,5535 . 107 + 2,325.107 + Qmm Qr = 45,96 . 107 +0,05. Qvào ,Kcal/h Qvào = Qr = 48,379 .107 , Kcal/h Qmm = 0,05 . 48,379. 107 = 2,61351.107 ,Kcal/h Lượng nhiệt do nguyên liệu mới mang vào là : QNL = (48,379 – 36,74636 ). 107 =11,63264.107 ,Kcal/h Hàm nhiệt của nguyên liệu : ,Kcal/ Kg. Ta có bảng cân bằng nhiệt như sau : Bảng 4: Bảng Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng Tên Nhiệt độ 0C Số lượng T/h Hàm nhiệt Kcal/Kg Tổng cộng, 107 Kcal/h Vào QNL 375 310,2 11,63264 QXtv 600 2250 162 36,45 QH2Ov1 600 6 317,1 0,19026 QH2Ov2 230 15,75 67,39 0,29636 Cộng 394,125 48,56926 Ra Qx 500 169,125 378,83 6,4069 Qk 500 66,375 309,89 2,057 Qgnh 500 82,5 313,43 2,5856 Qgn 500 46,875 311,78 1,4615 Qxtr 500 2250 135 30,375 Qcốc 500 6,375 300 0,19125 QH2Ohr 500 21,75 254,5 0,5535 Qpứ 500 62 2,325 Qmm 2,61351 Cộng 48,56926 III. Tính toán thiết bị phản ứng. III.1. Tính đường kính lò phản ứng Đường kính lò phản ứng được xác định theo công thức sau : D=1,128. [6,122] Trong đó : S : là diện tích tiết diện ngang của lò phản ứng , m2 S được tính bằng : S= Trong đó : V : Thể tích hơi đi qua mặt cắt ngang của lò phản ứng, m3/h Vận tốc cho phép của hơi ở trong tiết diện tự do của lò phản ứng , m/s. Đối với thiết bị cracking xúc tác thì vận tốc trung bình của hơi trong tiết diện tự do của lò phản ứng là 0,63 m/s. Khi đó V được xác định theo công thức : [ 6,123] : Là lượng hỗn hợp hơi ở trong lò phản ứng , Kmol/h , tp : Là nhiệt độ ở trong lò phản ứng ,0C p : áp suất tuyệt đối ở bên trên lớp giả sôi của lò phản ứng , ta lấy bằng 2 at Trọng lượng phân tử trung bình của khí cracking: , Kg/kmol Ta tính được: = + + + += 5560 , Kmol/h Vậy rút ra V là : , m3 /h Tiết diện ngang của lò phản ứng là : , m2 Đường kính của lò phản ứng là : D=1,128. =1,128 . = 9,946 , m Trong công nghiệp người ta thường sử dụng lò có đường kính nằm trong khoảng 2,5 m – 12 m . Ta chọn lò có đường kính là D = 10 , m. III.2. Tính chiều cao của lò phản ứng. Chiều cao toàn bộ lò phản ứng được xác định theo công thức sau : Htl = H1 + H2 + H3 +H4 [6,124] Trong đó : H1 : Chiều cao vùng tách, thường chọn H1 = 6 , m H2 : Chiều cao vùng đặt cyclon, nó phụ thuộc vào kích thước của cyclon và thường chọn là H2 = 6,m H3 : Chiều cao đỉnh lò phản ứng. Do đỉnh lò phản ứng có dạng bán cầu nên ta thường lấy H3 = 0,5 .D = 0,5 . 10 = 5 ,m Ta có: H4 = HN + HT HN : Chiều cao phần hình nón của vùng chuyển tiếp HT : Chiều cao phần hình trụ của vùng chuyển tiếp. Thường chọn HT = 5 , m. Cho đường kính vùng tách D1 = 5 m và góc tạo bởi phần hình nón và thiết bị là 450, ta tính được: HN = = = 2 , m Vậy: H4 = 2 + 5 = 7 ,m Như vậy chiều cao của lò phản ứng là : H = 6 + 6 + 5 +7 = 24 ,m III.3. Tính toán ống đứng. Theo việc lựa chọn công nghệ FCC thời gian tiếp xúc ngắn , ta chọn thời gian lưu của nguyên liệu và sản phẩm trong ống đứng là : t=2, s. Tốc độ của hơi nguyên liệu và sản phẩm ta chọn giá trị v =15 ,m/s chiều dài ống đứng là : Hống = t.v = 30 ,m Thể tích của ống đứng là : Vđ = Hống. S Trong đó: S : Là diện tích tiết diện ngang của ống đứng. Hống : Chiều cao của ống đứng. Ta có S = Trong đó : d : là đường kính ống đứng , m Như vậy có : Vđ = Hống . d = Ta có thời gian lưu : = ,s Trong đó : Vống : Thể tích ống đứng , m3 V : Thể tích hơi đi qua mặt cắt ngang của lò phản ứng ,m3/s Suy ra Vống = Như vậy đường kính của ống đứng là : d = == 2,04 , m Chọn đường kính ống phản ứng là d = 2 , m V.Cyclon của lò phản ứng Ta đặt cyclon ở trong lò phản ứng nhằm mục đích thu hồi bụi xúc tác bị cuốn theo hơi sản phẩm phản ứng. Mức độ làm sạch có thể dao động trong khoảng 65 – 98% .Trong trường hợp cần làm sạch ở mức độ cao hơn ta có thể dùng cyclon hai hay ba bậc. Trong đồ án này ta chỉ giới hạn ở việc tính số lượng và trở lực thuỷ lực của cyclon. Để tính toán ta phải dựa vào tốc độ quy ước của dòng hơi sản phẩm đi trong tiết diện tự do của cyclon và tốc độ quy ước đó được xác định theo công thức : wy = ,m/s [6,129] Trong đó : V : là thể tích của dòng hơi sản phẩm , m3/s S : tiết diện chung của các cyclon, m2 Mức giảm áp suất trong cyclon được xác định như một trở lực cục bộ : Dp ==x . .gsp = x . .rsp , N/m2 [6,129] Trong đó : x : Là hệ số trở lực gsp : Trọng lượng riêng của hơi sản phẩm, N/m3 g : Là gia tốc trọng trường , m/s2 rsp : Tỷ trọng của hơi sản phẩm , Kg/m3 Ta chọn =65 ,m ta tính được theo công thức : = ,m/s Ta chọn loại cyclon theo [6,130] có : Đường kính ống ra D1 = 0,6 Chiều rộng ống vào B =0,26 Chiều cao ống vào h1’ =0,66 Chiều cao ống ra : h2’ =1,74 Chiều cao phần hình trụ : h3’ = 2,26 Chiều cao phần hình nón : h4’ = 2,00 Chiều cao chung của cyclon : H =4,56 Đường kính đáy hình nón : d =0,25 Hệ số trở lực thuỷ lực : x = 105 Thay các gía trị trên vào ta tính được = =3,485 ,m/s Tiết diện chung của các cyclon là : S = = 14,054, m2 Nếu ta dùng cyclon có D =0,8 ,m thì tiết diện của một cyclon sẽ là : s = = = 0,5 ,m2 Số cyclon cần dùng là : n = = =28,109 Ta lấy chẵn số cyclon là n = 28 khi đó tiết diện chung thực tế của các cyclon là : S = 0,5 .28 = 14 ,m2 . CHƯƠNG V Xây Dựng I. Mục đích và ý nghĩa. Việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy là vấn đề quan trọng, then chốt để giúp đất nước ngày càng phát triển. Bởi vậy, xác định được địa điểm xây dựng hợp lý sẽ tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, là cơ sở cho việc phát triển sản xuất của nhà máy, nó tạo điều kiện làm giảm vốn đầu tư cũng như giá thành của sản phẩm của nhà máy về trước mắt cũng như lâu dài. Vị trí của nhà máy sẽ quyết định đến sự ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường. Đồng thời vị trí của nhà máy còn có liên quan đến sự phát triển kinh tế và chính trị của đất nước. II. Các yêu cầu chung đối với địa điểm xây dựng nhà máy. II.1.Về quy hoạch. Địa điểm xây dựng lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất của nhà máy với các nhà máy lân cận. II.2. Về điều kiện tổ chức sản xuất. Địa điểm lựa chọn xây dựng phải thỏa mãn các điều kiện sau : Phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và gần nơi tiêu thụ sản phẩm của nhà máy. Gần các nguồn cung cấp năng lượng, nguyên liệu như : Điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu... như vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí cho vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhà máy. II.3. Điều kiện hạ tầng kỹ thuật. Địa điểm xây dựng phải đảm bảo được sự hoạt động liên tục của nhà máy. Do đó cần chú ý tới các yếu tố sau : Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm : Đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển, đường hàng không. Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác. Nếu ở địa phương chưa có sẵn các điều kiện hạ tầng kỹ thuật trên thì phải xét đến khả năng xây dựng các cơ sở hạ tầng kỹ thuật trước mắt cũng như trong tương lại. II.4. Điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy. Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải chú ý các điều kiện sau : Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng để giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng cơ bản của nhà máy, giảm chi phí vận chuyển vật liệu và vật tư xây dựng từ xa đến. Khả năng cung ứng công nhân trong quá trình xây dựng nhà máy cũng như vận hành nhà máy sau này. Do vậy trong qúa trình thiết kế cần chú ý xác định các công nhân của nhà máy và khả năng cung ứng công nhân ở địa phương ngoài ra còn phải tính đến khả năng cung ứng công nhân ở các địa phương lân cận. III.Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng. III.1. Về địa hình. Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt cũng như trong việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Kích thước, hình dạng và quy mô của khu đất không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế, bố trí dây truyền công nghệ cũng như việc bố trí các hạng mục công trình trên mặt bằng khu đất đó do vậy khu đất lựa chọn cần phải đáp ứng các yêu cầu sau : Khu đất phải cao ráo để tránh ngập lụt trong mùa mưa lũ, khu đất phải có mực nước ngầm thấp, tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt dễ dàng. Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là 0,5 -1% để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng III.2.Về địa chất. Khu đất được lựa chọn phải đáp ứng được các yêu cầu sau : Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định như là động đất, sói mòn đất, hay hiện tượng cát chảy. Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 - 2,5 KG/cm2.Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi...để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình, nhất là hạng mục công trình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn. III.3. Yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp. Khi chọn địa điểm xây dựng cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Đây là điều cần thiết vì trong quá trình sản xuất các nhà máy hoá chất thường thải các hoá chất độc hại như : Khí độc, nước bẩn, khói bụi, tiếng ồn... hoặc các yếu tố bất lợi khác như dễ cháy nổ, ô nhiễm môi trường ...Để hạn chế tối đa ảnh hưởng của môi trường công nghiệp tới khu dân cư, các khu vực có di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh của địa phương cần phải đảm bảo các điều kiện sau : Đảm bảo khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp thích hợp, địa điểm xây dựng phải đảm bảo yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp. Phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây ra. Vị trí xây dựng nhà máy thường ở cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải của nhà máy đã được xử lý ở hạ lưu và cách bến nước dùng của khu dân cư tối thiểu là 500 m. Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý, phải căn cứ vào các yếu tố trên nhưng trong thực tế rất khó khăn khi lựa chọn được địa điểm thoả mãn các yêu cầu trên. Do vậy các chuyên gia cần nghiên cứu, cân nhắc và ưu tiên đến đặc điểm sản xuất riêng của nhà máy để quyết định địa điểm lựa chọn nhà máy là tối ưu. Từ những yêu cầu trên, ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu tại Dung Quất – Quảng ngãi. Nơi đã được chính phủ phê duyệt xây dựng nhà máy. IV. Đặc điểm của địa điểm xây dựng. Nhà máy lọc dầu là nhà máy hiện đại về mặt dây chuyền, sản xuất với quy mô lớn. Nó có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân đồng thời đây là một dự án mang tính chiến lược của Chính Phủ. Vì vậy việc chọn địa điểm xây dựng cần phải thận trọng. Ơ đây ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu tại Dung Quất – Quảng ngãi. Phân xưởng cracking xúc tác được xây dựng trong nhà máy lọc dầu. Đối với địa điểm này, mang nhiều yếu tố thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy lọc hóa dầu như : Mạng lứơi giao thông, do nằm trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế của chính phủ với dự án phát triển khu công nghệ cao.Thuận tiện cả về giao thông đường bộ và đường thủy và hàng không. Hướng đông cách biển khoảng 6 Km. Biển có độ sâu lớn và rộng tạo điều kiện thuận lợi cho các tàu có tải trọng lớn vào cập bến. Hướng Bắc giáp khu kinh tế mở Quảng Nam. Vì vậy về mặt giao thông sẽ rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm của nhà máy đi tiêu thụ. Vật liệu , vật tư xây dựng lấy ngay trong nội tỉnh. Nguồn công nhân dồi dào, đây là yếu tố quan trọng trong quá trình đẩy mạnh xây dựng nhà máy cũng như việc vận hành nhà máy sau này. Kích thước và hình dạng của khu đất rất thuận lơij cho việc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng nhà máy sau này . Khu đất rất cao ráo, không bị ngập lụt , độ dốc tự nhiên của khu đất khoảng 1%, không nằm trên các mỏ khoáng sản, có độ chịu nén tốt. Hướng gió chủ đạo là gió Đông – Nam vì vậy các chất khí, bụi của nhà máy sẽ ít ảnh hưởng đến khu dân cư. Tuy nhiên vẫn còn mặt hạn chế đó là : Xa nguồn nguyên liệu do vậy mà chi phí vận chuyển nguyên liệu cao. Nền kinh tế ở đây nhìn chung chưa phát triển các ngành thương mại, dịch vụ chưa mạnh. Khí hậu khắc nghiệt, thường có bảo, lũ. CHƯƠNG VI Thiết kế tổng mặt bằng của phân xưởng và tính toán kinh tế I. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng của phân xưởng cracking xúc tác.[ 8,131] Để có được phương án tối ưu khi lựa chọn và thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng nhà công nghiệp phải thoả mãn các yêu cầu cụ thể sau : Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy phải đáp ứng được yêu cầu cao nhất của dây truyền công nghệ sao cho chiều dài dây truyền sản xuất ngăn nhất, không trùng lặp và lộn xộn, hạn chế tối đa sự giao nhau.Bảo đảm mối liên hệ mật thiết giữa các hạng mục công trình với hệ thống giao thông và các mạng lứơi cung cấp kỹ thuật khác bên trong cũng như bên ngoài nhà máy. Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được phân chia thành các khu vực chức năng theo đặc điểm sản xuất, yêu cầu vệ sinh, đặc điểm sự cố, khối lượng, phương tiện vận chuyển, mật độ công nhân... tạo điều kiện tốt nhất cho việc quản lý vận hành các khu vực chức năng. Diện tích khu đất xây dựng được tính toán thoả mãn mọi yêu cầu đỏi hỏi của dây chuyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình, tăng cường khả năng hợp khối nâng tầng, sử dụng tối đa các diện tích không xây dựng để trồng cây xanh, tổ chức môi trường công nghiệp và định hướng phát triển mở rộng nhà máy trong tương lai. Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển hợp lý phù hợp với dây truyền công nghệ , đặc tính hàng hóa để đáp ứng mọi yêu cầu sản xuất và quản lý. Luông người và luồng hàng hoá phải không trùng lặp hoặc cắt nhau. Ngoài ra còn phải chú ý khai thác và tận dụng mạng lưới giao thông quốc gia và của các cụm nhà máy lân cận. Phải thoả mãn các yêu cầu vệ sinh công nghiệp, hạn chế tối đa sự cố sản xuất, đảm bảo vệ sinh môi trường bằng các giải pháp phân khu chức năng, bố trí hướng nhà hợp lý theo hướng gío chủ đạo của khu đất. Khoảng cách của các hạng mục công trình phải tuân theo quy phạm thiết kế, tạo mọi điều kiện cho việc thông thoáng tự nhiên, hạn chế bức xạ nhiệt của mặt trời truyền vào nhà. Khai thác triệt để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa phương nhằm giảm tối thiểu các chi phí san nền, xử lý nền đất, tiêu thuỷ và xử lý các công trình ngầm khi bố trí các hạng mục công trình. Phải đảm bảo tốt các mối quan hệ hợp tác mật thiết với các nhà máy lân cận trong khu công nghiệp với việc sử dụng chung các công trình đảm bảo kỹ thuật, xử lý chất thải, chống ô nhiểm môi trường cũng như các công trình hành chính phục vụ công cộng... nhằm mang lại hiệu quả kinh tể, hạn chế vốn đầu tư xây dựng nhà máy và tiết kiệm đất xây dựng. Phân chia thời kỳ xây dựng hợp lý, tạo điều kiện thi công nhanh,sớm đưa nhà máy vào hoạt động sản xuất, nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng. Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật thẩm mỹ của từng công trinh, tổng thể nhà máy. Hoà nhập, đóng góp cảnh quan xung quanh, tạo thành khung cảnh kiến trúc công nghiệp đô thị. II.Bố trí mặt bằng. II.1. Đặc điểm của phân xưởng. Phân xưởng cracking xúc tác thường đặt liên hợp với các dây chuyền chưng cất dầu thô, alkyl hoá, isome hoá, phân xưởng polime...và nó là phân xưởng rất quan trọng của nhà máy lọc dầu để sản xuất ra xăng. Vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm trong phân xưởng chủ yếu bằng đường ống.Trong quá trình sản xuất phân xưởng sinh ra khí CO, SOx , NOx , H2S gây ảnh hưởng xấu tới môi trường và các chất dễ bay hơi ,dễ gây cháy nổ nên đặt cuối hướng gió. Toàn bộ dây truyền đều lộ thiên II.2. Bố trí mặt bặng phân xưởng. Thiết kế mặt bằng của phân xưởng tuân theo quy tắc phân vùng gồm có các vùng sau : Vùng phía trước phân xưởng: Bao gồm nhà hành chính, nhà để xe, nhà ăn, hội trường, phòng bảo vệ... Vùng sản xuất : Đây là vùng quan trọng nhất trong nhà máy.Vì vậy khi bố trí mặt bằng thì nó được ưu tiên về mọi mặt như địa chất , địa hình và về hướng. Đây cũng là nơi gây ra tiếng ồn lớn,lượng bụi tạo ra nhiều, các chất gây tác động xấu đến môi trường, lượng nhiệt toả ra lớn, rất dễ gây cháy nổ nên đặt ở phía cuối hướng gió và phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định của vệ sinh công nghiệp. Gồm có thiết bị phản ứng, thiết bị tái sinh, thiết bị tách phân đoạn chính, tổ hợp xử lý khí cracking , ống khói, sản xuất hơi nước, phòng điều khiển trung tâm. Vùng công trình phụ : Là nơi đặt các công trình phụ trợ như các trạm cung cấp điện, máy bơm, máy nén, phân xưởng cơ khí, nhà phòng cháy chữa cháy và các hệ thống cung cấp kỹ thuật khác ( hệ thống đường ống dẫn nguyên liệu, sản phẩm, hệ thống đường ống phòng cháy chữa cháy...). Đối với các hệ thống kỹ thuật thì cần phải lắp đặt tối ưu không chồng chéo không gây ảnh hưỏng tới giao thông trong nhà máy. Vùng kho tàng hệ thống giao thông : Là vùng bố trí hệ thống kho tàng bến bãi để nhập nguyên liệu và xuất sản phẩm. Do nguyên liệu và sản phẩm của nghành hóa dầu dễ cháy nổ. Nên khi bố trí nó thì phải đặt cuối hướng gió, tại mỗi bể chứa thì cần phải lắp đặt hệ thống các đường ống chữa cháy để khi có sự cố thì ngay lập tức hoạt động. Vùng này bao gồm bể chứa nguyên liệu và sản phẩm. Ta bố trí khoảng cách giữa hai bể là 50m, Đường chính trong phân xưởng thiết kế rộng 5m. ưu điểm của việc bố trí mặt bằng như trên là : Dễ quản lý theo ngành, theo các phân xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất của nhà máy. Thích hợp với các nhà máy có những xưởng, những công đoạn có các đặc điểm và điều kiện sản xuất khác nhau . Đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các bộ phận phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như khí độc, bụi, cháy, nổ ... Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông và sắp xếp các thiết bị trong nhà máy. Thuận lợi trong quá trình phát triển mở rộng nhà máy. Giảm được tải trọng công trình như kết cấu bao che, tải trọng gió ngang, cầu trục trong nhà...Do vậy, giảm được khối lượng xây dựng, tiết kiệm được vật liệu xây dựng từ đó giảm được chi phí cho xây dựng. Giảm thời gian xây dựng, tiết kiệm được mặt bằng. Tuy nhiên còn có những nhược điểm là : Dây chuyền sản xuất kéo dài. Hệ thống đường ống kỹ thuật và mạng lưới giao thông tăng. Hệ số xây dựng và sử dụng thấp. II.3. Các hạng mục công trình. Các công trình trong phân xưởng được thể hiện ở bảng dứơi đây : Bảng 5: Các hạng mục công trình trong phân xưởng cracking Số TT Tên công trình Số lượng Kích thước Diện tích, m2 1 Phòng bảo vệ 3 6 4 72 2 Nhà để xe 1 30 18 540 3 Nhà hành chính 1 30 12 360 4 Nhà ăn 1 20 12 240 5 Hội trường 1 30 12 360 6 Trạm y tế 1 12 6 72 7 Bể chứa nước sạch 1 20 20 400 8 Trạm điện 1 12 6 72 9 Xưởng cơ khí 1 12 9 108 10 Phòng thí nghiệm 1 12 6 72 11 Bể xử lý nước thải 1 20 20 400 12 Phòng điều khiển trung tâm 1 12 6 72 13 Thiết bị phản ứng 1 12 12 144 14 Thiết bị tái sinh 1 12 12 144 15 Tháp phân tách chính 1 12 12 144 16 Tổ hợp xử lý khí cracking 1 2412 288 17 Sản xuất hơi nước 1 24 12 288 18 ống khói 1 12 12 144 19 Bể chứa nguyên liệu đầu 4 30 30 3600 20 Bể chứa xăng 4 24 24 2304 21 Bể chứa LCO 2 24 24 1152 22 Bể chứa LPG 2 24 24 1152 23 Bể chứa khí nhẹ 2 24 24 1152 24 Bể chứa HCO 2 24 24 1152 25 Bể chứa dầu cặn 2 24 24 1152 26 Kho chứa xúc tác mới 2 50 30 3000 27 Nhà máy bơm và máy nén 1 12 6 72 28 Nhà phòng cháy chữa cháy. 1 12 6 72 Tổng 18152 II.4.Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản. Chiều dài phân xưởng: 350 ,m Chiều rộng phân xưởng: 220 ,m Tổng diện tích phân xưởng F: F = 77000,m2 Diện tích chiếm đất của nhà và công trình A : A = 18152 , m2 Diện tích kho bãi lộ thiên B : B = 4500 ,m2 Diện tích chiếm đất của đường giao thông, của hệ thống đường ống vận chuyển vật chất, rãnh thoát nước, vỉa hè và đất dự trữ C = 30000, m2 Xác định hệ số xây dựng Kxd: Kxd = [8 ,141] Kxd = = 29,42% Xác định hệ số sử dụng Ksd: Ksd = [8,141] Ksd = = 68,38% Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật xây dựng Kxd và Ksd của phân xưởng cracking xúc tác hoàn toàn thoả mãn và đảm bảo yêu cầu quy định. Do quá trình sản xuất hầu hết được tiến hành trong các thiết bị kín, kích thước thiết bị rất cao và to, vận chuyển bằng đường ống, các quá trình được cơ khí hoá tự động hoá toàn bộ, việc điều khiển được tiến hành trong phòng điều khiển trung tâm. Do đó thiết kế nhà sản xuất lộ thiên - bán lộ thiên. Nhà sản xuất lộ thiên - bán lộ thiên được thiết kế bằng khung thép. Bên trong có nhà điều khiển trung tâm và đặt các thiết bị phụ trợ cho quá trình sản xuất như thiết bị làm lạnh nồi hơi, bơm, các thiết bị chính như thiết bị phản ứng, thiết bị tái sinh, thiết bị tách sản phẩm được đặt ở ngoài trời. Nhịp nhà L1 = 6 m, L2 = 6 m. Bước cột B = 6 m. Chiều cao nhà H = 6 m. Nhà có hai mái dốc hai phía thông gió tự nhiên trong nhà do đối lưu không khí. Nền nhà là loại nền xi măng và bê tông, loại nền này chịu được khoáng chất, hợp chất vô cơ và kiềm yếu. Cột nhà bằng thép dùng móng đơn dưới cột. Loại móng này được đặt trên một lớp lót mỏng dày 100 mm. Nếu đất khô cũng có thể dùng lớp lót bằng đá dăm, nếu đất ướt dùng bê tông gạch vỡ hoặc bê tông mác 50. Cột có kích thước 400 mm, dầm chính chạy dọc theo chiều dọc nhà ó kích thước 300 mm, cứ 3 m sẽ có một dầm phụ theo chiều ngang dày 200 mm. Hai bên thiết bị sẽ có dầm phụ để chịu lực và giữ thiết bị đứng vững. Dầm chính được gắn vào cột nhờ bắt bulông qua gối tựa, dầm phụ gắn vào dầm chính bằng bulông. Mái nhà dùng loại mái 30% và góc nghiêng vỉa hè là 150. Đường giao thông trong phân xưởng chủ yếu là đường bộ, đường ôtô. Đường ôtô được đổ bằng bê tông nhựa có hai làn xe, mỗi làn 3 m một đầu nối với đường chính trong khu liên hợp một đầu nối với đường phụ xung quanh phân xưởng. Đường giao thông là loại đường cấp 3, vỉa hè đi bộ có chiều rộng 1,5 m. Trong phân xưởng có đường nối liền các khu với nhau bảo đảm mật độ giao thông vận chuyển các vật tư nguyên liệu được dễ dàng và thuận tiện. Hai bên đường trồng cây cảnh và các vườn hoa đảm bảo cảnh quan cho môi trường phân xưởng. Các đường ống chính trong phân xưởng như đường ống cấp nước phục vụ sản xuất, sinh hoạt, đường ống nước thải, các đường ống dẫn nguyên liệu lỏng, khí đặt trên mặt đất và ngầm dưới mặt đất. III.Tính toán kinh tế. III.1.Tính toán chi phí vật liệu đầu vào. Ta cần quy đổi giữa tấn và thùng, ta coi một thùng có thể chứa được 160 lít. Đối với sản phẩm khí ta coi tất cả là LPG thương mại .Dựa theo sản phẩm gas đang lưu hành ngoài thị trường , 1 bình gas 20 lít chứa được 12 Kg gas như vậy tỷ trọng của khí là d =0,6. Như vậy 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 160. 0,6 = 96 ,Kg. Suy ra 1000 Kg khí thì sẽ được chứa trong : =10,42 thùng. Đối với sản phầm xăng có tỷ trọng của xăng ở 200 C là d = 0,76 ,Kg/l 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,76. 160 = 121,6 ,Kg 1000 Kg xăng thì sẽ chứa được trong : = 8,22 thùng. Đối với sản phẩm gasoil nhẹ có tỷ trọng là 0,933, Kg/l 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,933 .160 = 149,28, Kg 1000 Kg nhẹ thì sẽ chứa được trong : = 6,7 thùng. Đối với sản phẩm gasoil nặng có tỷ trọng là 0,9429 Kg/l 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,9429.160 =150,864 , Kg. 1000 Kg gasoil nặng sẽ chứa được trong : = 6,63 thùng Dựa vào lượng sản phẩm thu được ta có bảng chuyển đổi giữa tấn sang thùng như sau : Bảng 6: Bảng chuyển đổi giữa tấn sang thùng Tên sản phẩm Trọng lượng , T/h Thùng/h Thùng/ năm Sản phẩm Khí 66,375 691,63 5533040 Sản phẩm Xăng 169,125 1390,2 11121600 Sản phẩm Gasoil nhẹ 82,5 552,75 4422000 Sản phẩm Gasoil nặng 46,875 310,78 2486240 Cốc 6,375 Lượng mất mát 3,75 Tổng 375 2945,36 23562880 III.1.1. Chi phí nguyên liệu.(CNL) Nguyên liệu đi từ phần cặn dầu Bạch Hổ, có khối lượng riêng là : 0,811, Kg/l. 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 160 .0,811 = 129,76 ,Kg. 1000 Kg sẽ chứa được trong : = 7,7 thùng. Do vậy 3000000 tấn sẽ chứa được trọng : 3000000 .7,7 = 23100000 thùng Giá của nguyên liệu : 20 USD /thùng. Như vậy chi phí cho nguyên liệu là : 23100000 .20 = 462000000 , USD/năm III.1.2. Chi phí điện.(CĐ) Định mức tiêu hao là 0,8 KWh/thùng sản phẩm, trong một năm sẽ tiêu thụ hết là : 0,8. 23562880 =18850304 , KWh/ năm. Giá của 1 KWh điện là : 0,15 USD Như vậy chi phí điện năng trong 1 năm là : 18850304 .0,15 =2827545,6, USD/năm III.1.3. Chi phí cho nhiên liệu đốt.(CNLĐ) Định mức tiêu hao là 0,01 tấn/thùng sản phẩm.Trong 1 năm sẽ tiêu tốn là : 0,01. 23562880 = 235628,8 Tấn/ năm. đơn giá của nguyên liệu đốt là : 10 USD/tấn Vậy chi phí nhiên liệu đốt trong 1 năm là : 10. 235628,8 =2356288 ,USD/năm III.1.4. Chi phí hơi nước.(CHN) Định mức tiêu hao là 4 m3/thùng sản phẩm tương ứng với : 4. 23562880 = 94251520 m3/năm. Đơn giá : 0,35 USD/m3. Vậy chi phí hơi nước trong 1 năm là : 0,4. 23562880 = 9425152 USD/năm. III.1.5. Chi phí cho nước công nghiệp.(CN) Định mức tiêu hao là 0,9 m3/thùng sản phẩm tương ứng với : 0,9. 23562880 = 21206592 m3/năm Đơn giá : 0,1 USD/năm. Vậy chi phí nước công nghiệp trong 1 năm là : 0,1. 21206592 =2120659,2 USD/năm. III.1.6.Chi phí cho xúc tác.(CXT) Định mức tiêu hao là 0,0025 Kg/thùng sản phẩm hay là 25.10-7 tấn/ thùng sản phẩm. Đơn giá 10 USD/Kg =10000 USD/tấn. Vậy chi phí xúc tác cho 1 năm là : 10000.25.10-7. 23562880 =589072 USD/năm. Như vậy tổng chi phí cho vật liệu đầu vào là : CPv = CNL +CĐ +CNLĐ + CHN +CN +CXT = 462000000 + 2827545,6 + 2356288 + 9425152 + 2120659,2 + 589072 = 479318716,8 USD/năm. Chi phí cho nguyên liệu, hơi nước, năng lượng cho một thùng sản phẩm là : =20,34 USD/thùng sản phẩm IV. Chi phí để vận hành phân xưởng. Để điều khiển phân xưởng hoạt động được liên tục thì cần phải có người vận hành phân xưởng và mỗi ngày làm việc được chia làm 3 ca. Công nhân phục vụ phân xưởng : Quản đốc : 1 Phó quản đốc : 1 Kỹ sư công nghệ : 4 Cán bộ thí nghiệm : 3 Công nhân vận hành : 25 Thợ cơ khí : 3 Thợ điện : 3 Tổng số công nhân lao động trong phân xưởng : 40 Chi phí cho công nhân lao động trong phân xưởng được thể hiện ở bảng dưới đây: Bảng 7: Bố trí công nhân lao động trong phân xưởng. Số TT Chức vụ Số lượng Lương tháng USD/người USD/năm 1 Quản đốc 1 270 3240 2 Phó quản đốc 1 250 3000 3 Kỹ sư công nghệ 4 230 11040 4 Cán bộ thí nghiệm 3 180 6480 5 Công nhân vận hành 25 200 60000 6 Thợ cơ khí 3 180 6480 7 Thợ điện 3 180 6480 8 Tổng 40 96720 Nhà máy thực hiện việc trả các loại bảo hiểm cho công nhân chiếm 20% lương: 0,2. 96720 =19344 ,USD/năm. Chi phí lương cho cán bộ công nhân viên làm việc trong phân xưởng là : 96720 + 19344 = 116064 USD/năm. Chi phí tiền lương cho công nhân trên 1 thùng sản phẩm( CTL ): CTL = = 0,0049 USD/thùng sản phẩm. V. Chi phí khấu hao cho phân xưởng. Vốn đầu tư cho xây dựng : Vxd = 35.000.000 ,USD. Vốn đầu tư cho thiết bị : Vtb = 85.000.000 ,USD. Các chi phí khác lấy bằng 5% tổng vốn đầu tư: Vđt = Vxd + Vtb + 0,05Vđt Như vậy ta tính được Vđt = =126315789,5 ,USD. Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, do đó mức khấu hao theo tài sản là : =1750000 ,USD/năm. Thiết bị có thời gian làm việc chung là 20 năm, do đó mức khấu hao trong 1 năm là : =4250000 ,USD/năm. Khấu hao sửa chữa lấy 5% khấu hao thiết bị và khấu hao nhà xưởng : 0,05 .( 1750000 + 4250000 ) = 300000 USD/năm. Tổng mức khấu hao trong 1 năm là : 1750000 + 4250000+300000 =6300000 ,USD/năm. Mức khấu hao trên 1 thùng sản phẩm là : =0,267 USD/thùng sản phẩm. VI. Các chi phí khác cho một thùng sản phẩm Chi phí khác cho phân xưởng lấy 2% chi phí sản xuất(CPSX) CPSX = 0,02. CPSX + KH +TL +NL KH : Chi phí khấu hao. NL : Chi phí cho nguyên liệu, nước, hơi nước,năng lượng. TL : Chi phí tiền lương. CPSX = 0,02 CPSX +0,2 +0,0049 + 20,34 CPSX = 20,96 USD/thùng sản phẩm. Vậy các chi phí khác là : 0,02 .20,96 =0,4192 USD/thùng sản phẩm Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và chi phí bán hàng 2% giá thành của một thùng(GT) : GT = 0,02.GT + CPSX GT = 21,39 USD/thùng sản phẩm Như vậy chi phí cho quản lý doanh nghiệp và bán hàng: CPQB = 0,02. 21,39=0,4278 USD/thùng sản phẩm Bảng dưới đây chỉ ra tổng chi phí cho sản xuất 1 thùng sản phẩm: Bảng 8: Chi phí cho sản xuất của một thùng sản phẩm Số TT Các khoản mục USD/thùng sản phẩm 1 Chi phí cho vật liệu đầu vào 20,34 2 Chi phí tiền lương 0,0049 3 Khấu hao 0,267 4 Các chi phí khác cho phân xưởng 0,4192 5 Chi phí quản lý va bán hàng 0,4278 6 Tổng 21,4589 Tổng chi phí của phân xưởng trong một năm sản suất là: 21,4589. 23562880 = 505633485,6 , USD/năm. VI. Tính hiệu quả kinh tế. Bảng dưới đây đưa ra giá bán các sản phẩm của phân xưởng. Bảng 9 : Quy định giá bán của các sản phẩm STT Tên sản phẩm Đơn giá cho 1 thùng sản phẩm , USD Lượng sản hẩm thu được trong 1 năm, Thùng Doanh thu trong 1 năm USD 1 Khí 24 5533040 132792960 2 Xăng 30 11121600 333648000 3 Gasoil nhẹ 25 4422000 110550000 4 Gasoil nặng 24 2486240 59669760 5 Cốc 100 USD/tấn 637,5 Tổng doanh thu phân xưởng trong 1 năm 636661357,5 Tính lợi nhuận Lợi nhuận = Doanh thu - Tổng chi phí - thuế. Coi thuế lấy bằng 10% doanh thu Vậy : Lợi nhuận = 636661357,5- 505633485,6 -0,1. 636661357,5 = 67361735,7 ,USD/năm Thời gian thu hồi vốn. VSX : là vốn sản xuất. VSX = Tổng chi phí + Vốn đầu tư = 505633485,6+126315789,5 = 631949275,1 USD/năm. T = = = 8,6 ,năm Như vậy thời gian thu hồi vốn 8 năm 8 tháng. Như vậy phương án xây dựng này có hiệu quả kinh tế tốt cho phép thời gian thu hồi vốn là 8 năm 8 tháng và khả năng sinh lời cao Chương VII an toàn lao động Trong quá trình sản xuất thì khâu an toàn lao động là khâu có vai trò rất quan trọng nhằm cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân, đảm bảo sức khoẻ an toàn cho công nhân làm việc trong nhà máy cũng như bảo vệ tài sản của nhà máy. Vì vậy ngay từ đầu thiết kế xây dựng phân xưởng cần phải có những giải pháp bố trí hợp lý và phải đề ra được các giải pháp tốt nhất về an toàn. Như vậy để hoàn thiện tốt nhất về an toàn cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: I. Yêu cầu phòng chữa cháy. Thường xuyên thực hiện các công tác giáo dục an toàn lao động đến toàn thể công nhân lao động trong phân xưởng, thực hiện quy định chung của nhà máy, tiến hành kiểm tra định kỳ thực hiện thao tác an toàn lao động trong sản xuất. Khi thiết kế bố trí mặt bằng phân xưởng cần phải hợp lý, thực hiện các biện pháp an toàn. Các thiết bị phải đảm bảo an toàn cháy nổ tuyệt đối không cho có hiện tượng rò rỉ hơi sản phẩm ra ngoài, khi thiết kế cần chọn những vật liệu có khả năng chống cháy nổ cao để thay thế các vật liệu ở những nơi có thể xảy ra cháy nổ. Phải có hệ thống tự động hoá an toàn lao động và báo động kịp thời khi có hiện tượng cháy nổ xảy ra. Bố trí các máy móc thiết bị phải thoáng, các đường ống dẫn trong nhà máy phải đảm bảo hạn chế tối đa hiện tượng các ống chồng chéo lên nhau, những ống bắt qua đường giao thông chính không được nổi lên, các đường ống trong khu sản xuất phải bố trí trên cao đảm bảo cho công nhân qua. Khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải có tường bao che để phòng khi có sự cố dầu bị rò rỉ ra ngoài , phải tính các khả năng phát sinh nguồn lửa bắt cháy.Khoảng cách giữa các bể chứa nguyên liệu cũng như là sản phẩm phải đảm bảo là cách nhau 50m để chống cháy nổ. Còn đối với những kho bãi có hệ thống phòng cháy chữa cháy tốt, hiện đại thì có thể bố trí hệ thống bồn bể cách nhau khoảng 30m và các bồn bể chứa phải nằm ở cuối hướng gió. Bố trí hệ thống tự động hoá cho các thiết bị dễ sinh ra hiện tượng cháy nổ đảm bảo an toàn, các hệ thống cung cấp điện cho các thiết bị tự động phải tuyệt đối an toàn không để hiện tượng chập mạch làm phát sinh tia lửa điện xảy ra. Vận hành các thiết bị phải theo đúng thao tác kỹ thuật, đúng quy trình công nghệ khi khởi động cũng như khi tắc hoạt động, làm việc theo các quy định chặt chẽ. Trong trường hợp phải chữa các thiết bị có chứa hơi sản phẩm dễ gây cháy nổ thì cần phải dùng khí trơ để thổi vào thiết bị để đuổi hết hơi sản phẩm ra ngoài , lưu ý nếu sửa chữa bằng hàn thì phải khẳng định trong thiết bị an toàn không còn khí gây cháy nổ. Giảm thấp nhất nồng độ các chất cháy nổ trong khu sản xuất, đối với cháy nổ trong xăng dầu đây là một vấn đề được quan tâm nhất hiện nay để bảo vệ tính mạng còn người và tài sản của nhà máy. Trong phân xưởng phải có đội ngũ phòng cháy chữa cháy thường trực 24/24h với đầy đủ trang thiết bị hiện đại thuận tiện. Các tiêu lênh về phòng cháy chữa cháy phải tuân theo đầy đủ đề phòng khi có các sự cố xảy ra để xử lý kịp thời. Bố trí dụng cụ thiết bị chữa cháy linh động tại chỗ các thiết bị dễ gây cháy nổ ( như thiết bị phản ứng, thiết bị phân tách, tổ hợp khí, kho bể chứa ) kịp thời khi có hiện tượng. Tóm lại, trong nhà máy lọc dầu nói chung và phân xưởng cracking xúc tác nói riêng cần phải trang bị đầy đủ các trang thiết bị phòng , chữa cháy hiện đại, phải có đội ngũ phòng chữa cháy thường trực,tại chỗ các thiết bị dễ xảy ra cháy nổ cần bố trí các thiết bị chứa cháy linh động. Xung quanh các bể chứa sản phẩm hoặc nguyên liệu cần bố trí hệ thống đường dẫn khí trơ, hơi nước và bọt chữa cháy để kịp thời xử lý khi có sự cố. Đường đi lại trong khu sản xuất phải thuận tiện dễ dàng cho các xe cứu hoả đi lại. Các thiết bị phải được bảo dưỡng đúng định kỳ, theo dõi chặt chẽ đúng chế độ công nghệ của nhà máy các bể chứa cần phải nối đất để phòng khi xăng dầu bơm chuyển bị tích điện, sét đánh. Trong qúa trình sản xuất phải đảm bảo an toàn các thiết bị áp lực, hệ thống điện phải được thiết kế an toàn, hạn chế tối đa các nguy cơ gây ra sự cố, thiết bị phải có hệ thống bảo hiểm, phải có che chắn. Trang thiết bị phòng hộ lao động cho công nhân lao động trong phân xưởng. II. Trang thiết bị phòng hộ lao động. Những công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao tác và nội quy phòng cháy chữa cháy của nhà máy, phải có kiến thức bảo vệ thân thể và môi trường không gây độc hại cho môi trường xung quanh. Trong nhà máy tuyệt đối không dùng lửa, tránh các va chạm cần thiết để gây ra các tia lửa điện , trong sửa chữa hạn chế việc sử dụng nguồn điện cao áp. Trong công tác bảo quản các bể chứa, nếu phải làm việc trong bể chứa phải đảm bảo hút hết các hơi độc của khí sản phẩm trong bể, công nhân làm việc trực tiếp phải được trang bị các thiết bị phòng hộ lao động : Quần áo, mặt lạ , găng tay, ủng ... tránh các hơi độc bám vào người qua da, các trang thiết bị phòng hộ lao động phải được cất giữ tại nơi làm việc không được mang ra ngoài. Đối với các quá trình có phát sinh hơi độc lớn cần bố trí hệ thống tự động hoá trong sản xuất giảm bớt lượng công nhân cần thiết, bảo vệ sức khoẻ cho công nhân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế, cần lắp đặt hệ thống đo lường tự động hàm lượng các chất gây độc hại cho con người cũng như môi trường để đưa ra các cảnh báo. Kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho công nhân, phát hiện những bệnh nghề nghiệp để phòng chống đảm bảo chế độ lao động cho mọi người theo quy định của nhà nước. Nghiêm cấm việc sử dụng xăng dầu để rửa chân tay, cọ quần áo vì chúng có tác hại lớn đối với sức khoẻ của con người. Xăng dầu là các hydrocacbon dễ bay hơi, hơi xăng dầu dễ gây ô nhiễm môi trường do đó việc xử lý hơi xăng dầu cũng là nhiệm vụ rất quan trọng của nhà máy. III. Yêu cầu đối với vấn đề vệ sinh môi trường. Đối với mặt bằng phân xưởng phải chọn tương đối bằng phẳng, có độ dốc tiêu thoát nước tốt, vùng quy hoạch nhất thiết phải được nghiên cứu, phải đựơc các cấp Chính Phủ phê duyệt, đảm bảo vệ sinh môi trường đồng thời phòng ngừa cháy nổ. Vị trí nhà máy phải có khoảng cách an toàn với khu dân cư , các phân xưởng thoát hơi ,bụi độc hại ra ngoài cần bố trí cuối hướng gió chủ đạo đồng thời cần lưu ý đến cường độ gío. Nước thải sinh hoạt cũng rất nguy hiểm do vậy cần phải xử lý làm sạch nước trước khi thải ra ngoài sông hồ. Nước thải sản xuất sau khi làm nguội các thiết bị trao đổi nhiệt, lượng nước ngưng mặc dù tiếp xúc trực tiếp hay không trực tiếp với các hơi độc cũng phải tiến hành xử lý. Chương VIII Tự động hóa I. Mục đích và vai trò của tự động hóa. Qúa trình điều khiển tự động là quá trình ứng dụng các dụng cụ, các thiết bị và các máy móc tự động điều khiển vào quá trình công nghệ.Những phương tiện này cho phép thực hiện các qúa trình công nghệ theo một phương trình tiêu chuẩn đã được tạo dựng phù hợp với công nghệ, đảm bảo cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hoá không chỉ làm đơn giản các thao tác trong sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao động và cho phép giảm số lượng công nhân và còn là biện pháp hữu hiệu trong an toàn lao động. Trong phân xưởng cracking xúc tác thì các thiết bị làm việc ở điều kiện nhiêt độ cao, hàm lượng hơi các hydrocacbon lớn chúng là những chất rất dễ gây cháy nổ. Ngoài các hơi sản phẩm của quá trình còn có các khí độc hại cho sức khoẻ và có hại cho môi trường : H2S , NH3 , SO2, CO2, CO... do đó cần phải nghiêm ngặt về an toàn trong sản xuất và đảm bảo sức khoẻ cho công nhân và môi trường xung quanh nhà máy. Để đảm bảo các yêu cầu vừa nêu thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các biện pháp tự động hoá trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính chất bắt buộc với công nghệ cracking xúc tác nói riêng và trong nhà máy lọc dầu nói chung. Trong khi hoạt động chỉ một thiết bị không ổn định thì chế độ ổn định của dây chuyền công nghệ bị phá vỡ, trong nhiều trường hợp phải dừng hoạt động của cả dây chuyền để sửa chữa cho dù chỉ do một thiết bị. Như vậy từ các đặc điểm đã cho thấy đo lường tự động hoá và tự động hóa trong dây chuyền công nghệ là một vấn đề hết sức quan trọng. Nó không chỉ tăng năng xuất của công nghệ, công suất của thiết bị mà là cơ sở để vận hành công nghệ tối ưu nhất tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm đồng thời làm giảm đáng kể các chi phí khác đảm bảo an toàn cho nhà máy sản xuất. Nhờ có điều khiển tự động mà cho ta biết được những nơi xảy ra hịên tượng rò rỉ không an toàn cũng như các sự cố trong thiết bị. Quá trình này giúp cho người lao động trong phân xưởng tránh phải tiếp xúc với các điều kiện độc hại nó còn thay thế cho con người làm việc trong các điều kiện khắc nghiệt những khu vực con người không thể vào được. Tự động hoá đảm bảo các thao tác điều khiển các thiết bị công nghệ một cách chính xác và tránh được các sự cố xảy ra trong thao tác điều khiển, tự động báo động khi có sự cố xảy ra. II. Hệ thống điều khiển tự động. Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) và bộ điều chỉnh ( BĐC ). Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuyếch đại. Bộ cảm biến dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá trị cho trước và biến đổi thành tín hiệu. Bộ khuyếch đại làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu của bộ cảm biến giá trị có thể điều khiển (CQĐK), cơ quan này tác động nên đối lượng nhằm xoá đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. Mạch điều chỉnh được khép kín nhờ quan hệ ngược. Quan hệ này được gọi là quan hệ hồi tiếp chính. III. Các dạng điều khiển tự động. Tự động kiểm tra các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ ...) kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không. Nếu có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó, truyền tín hiệu tác động điều chỉnh đến đối tượng. Sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh 1 2 3 5.b 5.a 5.c 5.d 4 Trong đó : 1: Đối tượng điều chỉnh. 5.a : Cảnh báo. 2: Cảm biến đối tượng. 5.b : Chỉ thị bằng kim hoặc bằng số. 3: Bộ khuyếch đại. 5.c : Ghi lại sự thay đổi. 4: Yếu tố nhiễu. 5.d : Phân loại. 1 2 3 5 4 Trong đó : Đối tượng điều khiển. Cảm biến đối tượng Bộ khuyếch đại Yếu tố nhiễu Bộ đặc Sơ đồ tự động điều khiển 1 2 6 5 4 3 7 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động Trong đó : 1: Đối tượng điều chỉnh. 5: Bộ đặc. 2: Cảm biến đối tượng. 6: Bộ so sánh 3: Bộ khuyếch đại. 7: Cơ cấu chấp hành 4: Yếu tố nhiễu. Trong tất cả các dạng tự động điều khiển thường được sử dụng nhất là kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi ( mạch điều khiển khép kín ).Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trên sự khác nhau giữa các giá trị đo được của biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn. Sơ đồ được mô tả như sau: XĐT Y Phản hồi Đại lượng đặt XCB DX CB Đại lượng ra X N O XPH Sơ đô mạch điều khiển phản hồi. Trong đó : Y : là đại lượng đặt O : Đối tượng điều chỉnh ĐT: Phần tử đặt trị XĐT : Giá trị đặt trị X : Đại lượng ra XPH : Tín hiệu phản hồi ĐC : phần tử điều chỉnh DX = XĐT - XCB N : Tác nhân nhiễu CB : cảm biến XCB : Gía trị cảm biến. SS : phần tử so sánh Phần tử cảm biến : Là phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X và dịch chuyển nó ra một rạng thông số khác phù hợp với thiết bị điều chỉnh Phần tử đặt trị : Là bộ phận ấn định các thông số cần duy trì hoặc giá trị phạm vi các thông số cần điều chỉnh ( XĐT ). Khi thông số vận hành lệch ra khỏi giá trị đó thì thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại các thông số cho phù hợp. Phần tử so sánh : Là cơ cấu tiếp nhận gía trị của phần tử định trị quy định ( XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận được từ phần tử cảm biến XCĐ, xác định sai lệch của hai thông số DX = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cơ cấu điều chỉnh. Cơ cấu điều chỉnh : Có nhiệm vụ biến các tín hiệu đã nhận về sai lệch DX để gây ra tác động điều chỉnh trực tiếp. Giá trị điều chỉnh được thay đổi liên tục tương ứng với sự thay đổi liên tục của cơ cấu điều chỉnh. IV. Hệ điều khiển tự động phản hồi. Sơ đồ điều khiển nồng độ. LC Thiết bị Dòng ra Van điều chỉnh Dụng cụ đo Bộ điều khiển Trong sơ đồ này biến được điều khiển là nồng độ, tốc độ dòng chảy là biến thao tác. Tín hiệu được điều khiển sinh ra bằng cách so sánh các giá trị của biến được điều khiển với giá trị mong muốn ( giá trị cài đặt ) Sự sai khác giữa hai tín hiệu này được gọi là tín hiệu sai khác, hệ thống điều khiển thông tin luôn là hàm của các tín hiệu sai khác. Tín hiệu điều khiển được dùng bằng hơi nước hoặc dùng bằng điện. Tín hiệu điều khiển được truyền qua van điều khiển bằng van điều khiển đến các vị trí đặc biệt hoặc đóng , mở . Khi thay đổi một trong các tín hiệu điều khiển thì dẫn đến các thay đổi có thể tính trước trong tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi ra khỏi thiết bị. Như vậy về nguyên tắc thì nguyên lý điều khiển của hệ thống như trên hầu như là giống nhau trong tất cả các hệ thống. V. Các ký hiệu thường dùng trong tự động hoá. :Dụng cụ đo nhiệt độ. :Dụng cụ đo áp suất. :Dụng cụ đo lưu lượng. :Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển :Dụng cụ đo nhiệt truyền xa đặt tại trung tâm điều khiển. :Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh ( van an toàn ). : Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động, khí cụ lắp tai trung tâm điều khiển. : Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều chỉnh : Cơ cấu để điều chỉnh. : Cơ cấu để chấp hành. :Tự động mở khi mất tín hiệu. :Tự động đóng khi mất tín hiệu. :Giữ nguyên VI. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến. VI.1. Bộ cảm biến áp suất. Bộ cảm ứng kiểu màng Bộ cảm ứng kiểu piston Bộ cảm ứng kiểu piston Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp piston, ống cong đàn hồi...việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụ thuộc vào việc camr ứng và độ chính xác theo yêu cầu. VI.2. Bộ cảm ứng nhiệt độ. Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh Cảm ứng nhiệt độ kiểu lưỡng kim giãn nở điện trở Hoạt động của cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín, dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở. VI.3 Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng. Mức các chất lỏng có thể đo bằng nhiều cách khác nhau nhưng cách đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Kiểu phao Kiểu Màng VI.4. Bộ cảm biến lưu lượng. Bộ cảm biến lưu lượng được xây dựng trên sự phụ thuộc Q = f.V Trong đó: f : là diện tích của đường ống dẫn. V : là tốc độ chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli. V = DP: độ chênh lệch áp suất chất lỏng. r : tỷ trọng của chất lỏng. Nếu tỷ trọng không đổi thì lưu lượng thể tích phụ thuộc vào 2 thông số là tiết diện S và sự chênh lệch áp suất DP. Ta có hai cách đo lưu lượng: Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng bằng độ chênh lệch áp suất trước và sau thiết bị có ống hẹp. Chênh áp không biến đổi Chênh áp biến đổi Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện của ống dẫn xác định được lưu lượng của dòng chảy. Kết luận Cracking xúc tác là một phương pháp chế biến sâu và có một tầm quan trọng rất lớn trong công nghiệp chế biến dầu mỏ hiện nay vì nó đã góp phần giải quyết và đáp ứng kịp thời nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu của thị trường về cả số lượng và chất lượng. Sau hơn 3 tháng nghiên cứu và tìm hiểu, em đã hoàn thành đề tài thiết kế phân xưởng cracking xúc tác có năng xuất 3.000.000 tấn/năm. Qua bản đồ án này đã giúp em hiểu được cơ bản các bước về quá trình Thiết kế một phân xưởng sản xuất. Bản đồ án này giúp em hiểu được việc đưa một thành quả của việc áp dụng nghiên cứu vào sản xuất là một quá trình hết sức phức tạp, nó đòi hỏi phải có sự liên quan đến quá trình sản xuất. Bản đồ án này đã được hoàn thành nhưng vì điều kiện cũng như tài liệu tham khảo còn hạn chế, hơn nữa vì bước đầu làm quen với việc thiết kế phân xưởng sản xuất cho nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong được sự chỉ bảo cùng những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Hoá dầu - Hữu cơ và các bạn. Đặc biệt là thầy giáo TS. Lê Văn Hiếu đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2005 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Thịnh Mục lục Trang