Đồ án Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ít phần nhẹ với năng suất 2,5 triệu tấn/năm

g cách chƣng cất chân không phần cặn dầu mỏ, để tách phân huỷ ở đƣợc cao. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 41 III.5.2. Ứng dụng. Các phân đoạn dầu nhờn hẹp 320  4000C; 300  4000C; 400  4500C; 420  4900C; 450  5000C. đƣợc dùng để sản xuất các loại dầu nhờn bôi trơn khác nhau. Ngoài ra phân đoạn này còn đƣợc dùng để sản xuất sản phẩm trắng, các sản phẩm trắng là tên gọi của 3 loại nhiên liệu xăng, kerosen và diezen, đó là các loại nhiên liệu đƣợc sử dụng nhiều nhất, quan trọng nhất. Để làm tăng số lƣợng các nhiên liệu này có thể tiến hành phân huỷ gasoil nặng bằng phƣơng pháp crarking hoặc hyđrocrarking với cách này, có thể biến các cấu tử C21C40 thành xăng (C51 C11); kerosen (C11  C16); diezen (C16  C20). Nhƣ vậy nâng cao đƣợc hiệu suất sử dụng của dầu mỏ. III.6. PHÂN ĐOẠN MAZUT. Phân đoạn mazut là phân đoạn cặn chƣng cất khí quyển đƣợc dùng làm nhiên liệu đốt clo các lò công nghiệp hauy đƣợc sử dụng làm nhiên liệu cho quá trình chƣng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nhiên liệu cho quá trình Crarking nhiệt, Crarking xúc tác hay hydrocrarking. III.7. PHÂN ĐOẠN CẶN DẦU MỎ (CẶN GURON). III.7.1. Thành phần hoá học. Gudron là phần còn lại sau khi đã phân tích các phân đoạn kể trên, có nhiệt độ sôi lớn hơn 5000C gồm các hyđro cacbon lớn hơn C41 giới hạn cuối cùng có thể lên đến C80. Thành phần của phân đoạn này phức tạp có thể chia thành ba nhóm chính sau: III.7.1.1. Nhóm chất dầu. Nhóm chất dầu bao gồm các hyđro cacbon có phần tử lƣợng lớn tập trung nhiều các hợp chất thơm có độ ngƣng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa thơm và naphten đây là nhóm chất nhẹ nhất,có tỷ trọng xấp xỉ bằng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 42 1 hoà tan trong xăng n - pentan, CS2 nhƣng không hoá tan trong cồn. Trong phân đoạn cặn, nhóm đầu tiên khoảng 45  46 %. III.7.1.2. Nhóm chất nhựa. Nhóm này ở dạng keo quánh gồm hai nhóm thành phần đó là các chất trung tính và các chất axit. Các chất trung tính có màu đen hoặc nâu, nhiệt độ hoá mềm nhỏ hơn 100 0 C tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hoà tan trong xăng, naphta, chất trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo dai và tính kết, hàm lƣợng của nó ảnh hƣởng trực tiếp đến độ kéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10  15 khối lƣợng của cặn gudran. Các chất axit là chất có nhóm - COOH, màu nâu sẫm tỷ trọng lớn hơn 1 dễ hoà tan trong closofoc và rƣợu etylic; chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt khả năng kết dính của bitum phụ thuộc vào hàm lƣợng chất axit có trong nhựa nó chỉ chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ. III.7.1.3. Nhóm asphanten. Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen cấu tạo tinh thể tỷ trọng lớn hơn 1 chứa phần lớn các hợp chất dị vòng có khả năng hoà tan mạnh trong cacbon disunfua (CS2) đến ở 300 0 C không bị nóng chảy mà bị chảy mà bị cháy thành tro. Ngoài 3 nhóm chất chính nói trên, trong cặn guclron còn có các hợp chất kim của kim loại nặng, các chất cabon, cacboit rắn, giống nhƣ cốc , màu sẫm không tan trong các dung môi thông thƣờng, chỉ tan trong pyridin. III.7.2. Ứng dụng. Phân đoạn cặn gudron đƣợc sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ: sản xuất bitum, than cốc, nhiên liệu đốt lò. Trong các ứng dụng trên, để sản xuất bitum là ứng dụng quan trọng nhất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 43 CHƢƠNG IV: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT. IV.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHƢNG CẤT AD VỚI BAY HƠI MỘT LẦN Với dầu ỏ chứa lƣợng khí hoà tan thấp (0,5  1,2%) trữ lƣợng xăng thấp cho tới 3500C không lớn hơn 45% thì thuận tiện nhất và cũng phù hợp hơn cả là nên chọn sơ đồ công nghệ chƣng cất AD với bay hơi một lần và một tháp chƣng cất. IV.2. SƠ ĐỒ CHƢNG CẤT AD VỚI BAY HƠI HAI LẦN. Vời dầu mỏ chứa nhiều phần nhẹ, tiềm lƣợng sản phẩm trắng cao (50 65%) chứa nhiều khí hoà tan (> 1,2%) chứa nhiều phân đoạn xăng, trong trƣờng hợp này để đạt đƣợc mục đích của quá trình chƣng cất có kết quả cao thì ta nên chọn sơ đồ công nghệ chƣng cất AD với bay hơi hai lần, lần 1 bay hơi sơ bộ phần nhẹ và tinh cất chúng ở tháp sơ bộ còn lần hai chƣng cất phần dầu còn lại. Nhƣ vậy ở tháp chƣng sơ bộ còn lần hai chƣng cất phần dầu còn lại. Nhƣ vậy ở tháp chƣng sơ bộ ta tách đƣợc phần khí hoà tan và phần xăng có nhiệt độ sôi thấp ra khỏi dầu. Để ngƣng tụ hoàn toàn hơi bay lên, ngƣời ta phải tiến hành chƣng cất ở áp suất cao hơn (khoảng 0,35  1Mpa). Nhờ áp dụng chƣng hai lần ta có thể giảm đƣợc áp suất trong tháp thứ hai đến áp suất 0,14 0,16 Mpa và nhận đƣợc từ dầu thô lƣợng sản phẩm phẩm trắng nhiều hơn. Còn chƣng cất ở áp suất thấp khi dùng nguyên liệu cho quá trình crarking xúc tác hay quá trình hydro cracking. Sơ đồ chƣng cất dầu thô với tháp bay hơi sơ bộ rất phổ biến trong các nhà máy chế biến dầu Liên Bang Nga và các nƣớc Tây Âu. Sơ đồ công nghệ này cho phép đạt đƣợc độ sâu chƣng cất cần thiết và linh hoạt hơn khi liên kết AD và VD với các loại nguyên liệu dầu thô khác. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 44 IV.3. CHỌN CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ. Việc chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ chƣng cất trƣớc hết hoàn toàn phụ thuộc vào các đặc tính của nguyên liệu và mục đích của quá trình chế biến. IV.3.1. Chọn dây chuyền công nghệ. Ta chọn dây chuyền công nghệ chƣng cất loại một tháp. * Nhƣợc điểm: Đối với loại dầu chứa nhiều phân đoạn nhẹ nhiều tạp chất lƣu huỳnh, nƣớc thì gặp khó khăn khi áp dụng loại hình công nghệ chƣng cất này. Khó khăn là áp suất trong thiết bị lớn, vì vậy cần phải có độ bền lớn, tốn nhiên liệu, đắt tiền, cấu tạo thiết bị phức tạp để tránh gây nổ do áp suất cao. Do đó sơ đồ công nghệ này chỉ đƣợc chọn cho quá trình chƣng cất loại dầu chứa ít phần nhẹ ( không quá 8 10%) ít nƣớc ít lƣu huỳnh. * Ƣu điểm. Quá trình làm việc của sơ đồ công nghệ này là sự bốc hơi đồng thời các phân đoạn nhẹ và nặng góp phần làm giảm đƣợc nhiệt độ bốc hơi và nhiệt lƣợng đốt nóng dầu trong lò, quá trình chƣng cất cho phép áp dụng trong điều kiện thực tế chƣng cất dầu. thiết bị loại này có cấu tạo đơn giản, gọn, ít tốn kém. Trong đó: 1. Dầu thô 2. Lò đốt. 3. Bơm. 4. Thiết bị làm lạnh. 5. Thiết bị trao đổi nhiệt 7. Tháp chƣng 8. Tháp tái bay hơi. 9. Bể chứa 10. Tháp ổn định. 11. Thiết bị tái đun sôi 12. LPG. 13. Xăng. 14. Kerosen. 15. Gasoi nhẹ. 16. Gasoil nặng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 45 17. Cặn. IV.2.2 Thuyết minh. Dầu thô đƣợc bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt rồi vào thiết bị tách muối và nƣớc (5) theo phƣơng pháp điện trƣờng ở áp suất 9  12kg/cm2 nhiệt độ từ 130  1500C sau đó tiếp tục đi thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm chƣng cất rồi đi vào lò đốt nóng đến nhiệt độ cho phép (dầu chƣa bị phân huỷ) nhiệt độ tuỳ thuộc vào lƣợng lƣu huỳnh, nếu dầu chứa nhiều lƣu huỳnh thì nhiệt độ không quá 320 0 C nếu dầu chứa ít lƣu huỳnh thì nhiệt độ không quá 3600C. Sau khi đạt đƣợc nhiệt độ đó ta nạp vào tháp chƣng cất (7) trong tháp chƣng cất hỗn hợp lỏng, hơi của dầu thô đƣợc nạp vào đĩa nạp liệu, từ đó hơi bay lên và quá trình tinh chế hơi đƣợc thực hiện ở giai đoạn luyện, ở đỉnh tháp chƣng cất phần nhẹ bay lên đƣợc qua thiết bị làm lạnh ngƣng tụ vào bể chứa (9) sau đó một phần đƣợc cho hồi lƣu lại đỉnh tháp để chế độ làm việc đƣợc liên tục. Phần còn lại đƣợc đƣa qua thiết bị đốt nóng rồi vào tháp ổn định (10) ở đây ta tách đƣợc khí khô (C1,C2); LPG (C3,C4) và phần xăng. Các phân đoạn cạnh sƣờn (7) đƣợc tách ra đƣa sang thiết bị tái bay hơi. Ở đáy một phần hồi lƣu trở lại đáy tháp để ổn định nhiệt độ đáy. Các phân đoạn sau khi qua thiết bị tái bay hơi đƣợc bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt và qua thiết bị làm lạnh ta thu đƣợc sản phẩm Kerosen, gagsoil nhẹ; Gasoil nặng. Phần còn lại ở đáy qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm lạnh ta thu đƣợc phần cặn. * Hoạt động của thiết bị chính trong dây chuyền. Dầu thô đƣợc bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bị tách muối, nƣớc rồi đƣa vào lò đốt, ở đây dầu đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ 3610C. nếu dầu thô không đƣợc cung cấp đủ nhiệt thì sẽ gây ảnh hƣởng đến sự phân chia trong tháp chƣng cất, dẫn đến sản phẩm kém chất lƣợng và có thể bị hỏng và ngƣợc lại nếu nhiệt độ quá cao thì không chỉ tiêu hao dầu đốt mà còn tạo ra quá trình crarking mạnh phần nặng trong tháp dẫn đến hiệu quả chƣng cất thấp. Dầu đƣợc gia nhiệt từ thiết bị gia nhiệt và đƣợc nạp vào tháp chƣng ở ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 46 đĩa nạp liệu. Bên trong tháp chƣng phần nhẹ sẽ di chuyển lên phía trên ở dạng hơi phần nặng chảy xuống dƣới đáy tháp ở dạng lỏng. Trong tháp có khoảng 40 tầng đĩa, trong tháp xảy ra quá trình chƣng cất ở một số đĩa thu đƣợc naphten, kerosen, gasoil nhẹ (LGO), Gasoil nặng ( HGO) các sản phẩm này đƣợc lấy ra từ chƣng cất và đƣợc đƣa vào các tháp tách cạnh tháp chƣng. Hỗn hợp hơi của khí nhẹ, LPG và xăng đƣợc đẩy lên đỉnh tháp, hơi nƣớc đƣợc bổ sung trong quá trình chƣng cất. * Chế độ công nghệ. - Thiết bị tách muối và nƣớc. + Nhiệt độ đầu 130  1500C. + Áp suất 9  12kg.cm2 + Tiêu hao nƣớc, % so với dầu 3  8% thể tích dầu thô. - Cột chƣng AD + Nhiệt độ 0C. Cấp liệu: 3600C. Đỉnh cột: 1400C. + Tại cửa ra của phân đoạn:180  230. + Tại cửa ra hồi lƣu 1 216 + Cửa ra của phân đoạn: 230  280 196 + Tới hồi lƣu 2 260 + Cửa ra của phân đoạn: 280  360 312 + Đáy tháp 342 + Tại thiết bị chứa 60 - Áp suất Mpa + Tại đỉnh 0,25 + Ở thiết bị chứa + Chỉ số hồi lƣu, kg/kg. - Tiêu hao hơi, % so với phân đoạn. 180 - 230 0 C 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 47 230  2800C 1 280 - 360 0,5 > 360 0 C Để đảm bảo chế độ nhiệt trong tháp chƣng và khả năng phân chia cấu tử nhẹ trong tháp ngoài hồi lƣu chỉnh và hồi lƣu đáy ngƣời ta sử dụng hồi lƣu trung gian sục hơi nƣớc quá trình nhiệt vào đáy tháp. Ngƣời ta dùng hơi nƣớc cho thiết bị tái bay hơi để điều chỉnh nhiệt độ của phân đoạn cắt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 48 CHƢƠNG V: THIẾT BỊ CHÍNH CỦA SƠ ĐỒ CHƢNG CẤT V.1. THIẾT BỊ CHÍNH TRONG DÂY CHUYỀN. Thiết bị góp phần quan trọng nhất trong dây chuyền công nghệ chƣng cất dầu mỏ thô bằng áp suất thƣờng là: V.1.1. Tháp chƣng cất. 1. Nguyên liệu vào tháp 2. Bể chứa 3. Hồi lƣu vào tháp 4. Thiết bị ngƣng tụ và làm lạnh 5. Thân tháp chƣng cất 6. Các đĩa 7. Thiết bị đun sôi 8. Bể chứa cặn 9. Bể chứa sản phẩm đỉnh. Nguyên lý làm việc: Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả hai phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngƣợc chiều nhau. Quá trình này đƣợc thực hiện trong tháp(cột ) tinh luyện. Để đảm bạ tiếp xúc hoàn thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong tháp đƣợc trang bị các”Đĩa hay Đệm” . Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha( số đĩa lý thuyết) vào lƣợng hồi lƣu ở mỗi đĩa và hồi lƣu ở đỉnh tháp. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 49 Hình 14. Sơ đồ nguyên lý làm việc của tháp chƣng cất. Hình 10: Nguyên lý làm việc của tháp chưng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 50 V.1.2. Tháp đệm. 1 2 3 Khí Lỏng Khí 4 5 Lỏng 1. Thân tháp 2. Bộ phận phân phối chất 3. Lớp đệm lỏng hồi lƣu 4. Bộ phận phân phối hơi. 5. Vòngđệm có tấm chắn Hình 11: Loại tháp đệm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 51 Trong tháp đệm ngƣời ta bố trí các ngăn co chứa đệm với hình dạng khác nhau nhƣ hình vành khuyên, hình trụ. Các đệm trong tháp là các vòng bằng gốm, để tăng bề mặt tiếp xúc tron vòng gốm njngƣờta làm bằng các tấm chắn, ngƣời ta xếp đệm trên các đĩa có hai loại lỗ khác nhau. Các lỗ nhỏ (ở phía dƣới) để chất lỏng chảy vào và lỗ lớn (ở phía trên) để cho hơi đi qua. - Ƣu điểm: Các ngăn có chứa đệm có hình dạng là hình trụ có tấm chắn để tăng bề mặt tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng. - Nhƣợc điểm: Quá trình tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng không tốt, không đồng đều ở toàn bộ đệm theo tiết diện ngang của tháp. Nhƣng nếu đƣờng kính tháp nhỏ hơn 1 m, thì loại tháp đệm cũng có hiệu quả tƣơng đƣơng nhƣ các loại tháp đĩa khác. Vì vậy loại tháp đệm hay đƣợc dùng trong dây chuyên có công suất thấp. V.1.3. Tháp đĩa chụp. 1- Tấm 2- Ống chảy truyền 3- Chụp 4- Ống nhánh 5- Lỗ chụp cho hơi qua 6- Không gian biên 7- Tấm chắn để giữ nƣớc chất lỏng trên đĩa 8- Thành tháp. Hình 12 Loại tháp này đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghệ chƣng cất dầu mỏ và phân đoạn dầu. Các đĩa chụp có nhiều dạng khác nhau bởi cấu tạo và hình dạng của chụp. 2 3 1 6 5 4 7 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 52 Đĩa hình chóp là các đĩa kim loại mà trong đó cấu tạo có nhiều lỗ để cho hơi đi qua. Theo chu vi các lỗ ngƣời ta bố trí ống nhánh có độ cao xác định gọi là cốc. Phía trên các ống nhánh là các chụp có vùng không gian cho hơi đi qua, đi từ đĩa dƣới lên đĩa trên. Nguyên lý cấu tạo đĩa chụp: Mức chất lỏng ở các đĩa đƣợc giữ nhờ tấm chắn theo ống chảy chuyền cho xuống đĩa dƣới. Có rất nhiều loại đĩa chụp nhƣng đƣợc dùng phổ biến là đĩa chụp máng, đĩa chụp hình chữ S, đĩa chụp hình tròn, đĩa chụp hình xupap. Đĩa chụp hình máng có cấu tạo đơn giản và rất vệ sinh. Loại này có nhƣợc điểm là diện tích sủi bọt bé (chỉ khoảng 30% diện tích của đĩa), điều đó làm tăng tốc độ hơi và tăng sự cuốn chất lỏng đi. Đĩa chụp hình chữ S khác với đĩa hình máng. Đĩa chụp hình chữ S chất lỏng chuyển động theo phƣơng của các chụp, còn mỗi chụp của đĩa là lòng máng các đĩa. Đĩa hình chữ S dùng cho các tháp làm việc ở áp suất không lớn (nhƣ áp suất khí quyển). Công suất của các đĩa cao, cao hơn các đĩa lòng máng là 20%. Đĩa chụp Supap loại này có hiệu quả làm việc rất tốt, khi mà tải trọng thay đổi theo hơi và chất lỏng và loại này phân chia rất triệt để. Đĩa supap khác với các đĩa khác là làm việc trong chế độ thay đổi và có đặc tính động học. Sự hoạt động của van phụ thuộc vào trọng tải của hơi từ dƣới lên trên, hay chất lỏng từ trên xuống. V.1.4. Tháp đĩa sàng: Loại này rất thích hợp cho chƣng cất cặn hay sản phẩm có độ nhớt cao. Lớp chất lỏng một có chiều cao khoảng 25  30mm giữ ở trên các đĩa, hơi qua các lỗ sàng và làm sủi bọt qua lớp chất lỏng trên đĩa mà dƣ thì chảy chuyền xuống phía dƣới. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 53 Loại đĩa này yêu cầu chế độ không đổi, vì rằng nhƣ khi giảm hiệu suất thiết bị sẽ làm giảm sự gặp nhau giữa dòng hơi và dòng lỏng và chất lỏng đi hết xuống dƣới làm cho đĩa trơ ra, khi tăng công suất thì làm tăng dòng hơi gặp nhau, và lƣợng hơi lớn. Cấu tử nặng đi ra khỏi chất lỏng làm phá vỡ cân bằng trong tháp và làm giảm sự phân chia trong tháp. Loại đĩa này có cấu ttạo phức tạp làm tiêu hao vật liệu kim loại lớn. Nừu đƣờng kính của đĩa lớn thì tải trọng lớn dần đến cấu tạo phải có giá đỡ. Tuy nhiên loại đĩa này làm việc chắc chắn, có thể áp dụng đƣợc cho bất kỳ loại dung dịch nào. Hình 20. 1. Lớp chất lỏng 2. Các lỗ sàng 3. Ống chảy chuyền Hình 13: Đĩa sàng V.2. LÒ ĐỐT. Lò đốt là nguồn cung cấp nhiệt quan trọng. Phổ biến nhất là loại lò đốt vỏ bọc thép với vật liệu cách nhiệt trong công nghiệp lọc hoá dầu lò đốt đƣợc sử dụng rất phổ biến. V.2.1. Phân loại lò đốt. V.2.1.1. Phân loại theo hình dạng và cấu trúc. - Loại hộp. 1 2 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 54 - Loại lƣới. - Loại đƣờng và trụ - Loại hộp cao. Kiểu phân loại này đƣợc dựa trên bề ngoài phần bức xạ của lò chúng đƣợc thể hiện qua tên gọi. V.2.1.2. Phân loại theo mục đích sử dụng. a. Phân loại theo mục đích sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ đốt, sấy lò, phản ứng hay cracking tuỳ theo yêu cầu của quá trình. b Có các loại lò sau: - Lò đốt truyền nhiệt cho chất lỏng để tạo ra sự biến đổi nhiệt độ. Loại này dùng để truyền nhiệt cho chất lỏng tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của chúng. - Lò đốt truyền nhiệt cho chất lỏng trong ống để tạo ra sự biến đổi pha của chất lỏng. Chất lỏng đƣợc bay hơi từng phần hoặc bay hơi hoàn toàn và sau đó ra khỏi lò ở dạng hơi. Loại lò này sử dụng vàoloại cấp nhiệt cho chất lỏng trƣớc khi vào tháp chƣng, tháp tách và các thiết bị cạnh sƣờn. c. Loại lò được sử dụng cho các thiết bị phản ứng các quá trình nhƣ reforming và cracking . Tiêu biểu của dạng này là dạng lò đốt để tách H2S do dầu FO và những loại nhiên liệu khác. Tờt cả các loại lò này có đặc điểm chung là làm việc dƣới áp suất cao nhƣng nhiệt độ lại không cao lắm. Một số loại là sử dụng trực tiếp nhƣ thiết bị tách H2S cho dầu FO, áp suất 150 kg/cm 2 . d. Lò sử dụng để đốt nóng khí: Ví dụ tiêu biểu là những thiết bị phản ứng cho việc thực hiện hydro hoá xăng nhẹ và thiết bị reforming. Ngoài ra lò đốt nóng bằng hơi nƣớc quá nhiệt đốt nóng không khí cùng thuộc loại này. e. Lò đốt gia nhiệt cho phản ứng cracking ở bên trong ống. Tiêu biểu của công nghệ cracking. Trong lò này áp suất thấp nhƣng nhiệt độ cao. Một ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 55 số loại craking nhiệt để sản xuất etylen, nhiệt độ sản phẩm có khi cao tới 840 0 C. Vì vậy cần phải chi phí để nâng cao chất lƣợng của loại vật liệu. f. Loại lò mà trong đó có chứa chất xúc tác. Loại lò này đƣợc sử dụng cho phản ứng refoming xúc tác. Ví dụ: Tiêu biểu cho loại lò này là lò refoming sử dụng cho sản xuất xăng, khí hydrô. V.2.2. Cấu trúc của lò ống. Lò ống cấu tạo gồm 5 phần. a. Phần bức xạ nhiệt: Là phần quan trọng của lò đốt và còn gọi là buồng đốt, ở đây nhiên liệu đƣợc đốt cháy trực tiếp để tạo ra ngọn lửa, phần bức xạ nhệit độ cao nhất so với các p hần khác của lò. Vì vậy phải quan tâm tới cấu trúc cơ khí và vật liệu phần bức xạ. b. Phần đối lưu: Thƣờng đặt trên phần bức xạ ở phần này sẽ hấp phụ nhiệt của khí cháy toả ra từ vùng đốt bằng đối lƣu nhiệt, phần này là một hệ thống ống sắp đặt một cách khép kín. c. Phần thu hồi nhiệt: ở đây sẽ thu hồi từ khí cháy toả ra từ phần đối lƣu. Nhiệt thu hồi có thể quay trở lại tuần hoàn cho lò đốt hoặc sử dụng vào mục đích khác. d. Phần đốt cháy: Đây là bộ phận phát nhiệt, nó là phần quan trọng của lò đốt. Điều quan trọng là tạo ra ngọn lửa và điều chỉnh sao cho ngọn lửa tiếp xúc với những ống đốt và làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn, quan tâm đến khoảng cách giữa các ống đốt và ngọn lửa để sự truyền nhiệt hiệu quả và đều đặn. e. Phần thông gió: Thiết bị phần thông gió đóng vai trò quan trọng, nó dẫn khí cháy vào buồng đốt và thải khí ra ngoài lò đốt. Hệ thống thông gió có thể là tự nhiên hay cƣỡng bức. Trong hệ thống gió tự nhiên sẽ có những ống khói đƣợc lắp đặt để thông gió, không cần năng lƣợng cơ học nào, Các thiết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 56 bị nhƣ quạt gió sẽ tạo ra sự đối lƣu. Nhìn chung hệ thống thông gió tự nhiên sử dụng ống khói đƣợc sử dụng rộng rãi vì nó làm mất áp suất đáng kể, hệ thống của lò khi sử dụng hệ thống này phức tạp, có thêm hệ thống thu hồi nhiệt thừa và quạt hút gió. V.3. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT. V.3.1. Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà. Loại thiết bị này đƣợc sử dụng sớm nhất trong công nghiệp hoá chất. Thƣờng ngƣời ta dùng cách uốn lại thành nhiều vòng xoắn và đặt vào trong thùng hoặc gồm nhiều ống thẳng nối với nhau vào ống khuỷu, một chất tải nhiệt cho vào thùng còn chất tải nhiệtkhác đi trong ống xoắn, vì thùng có thểtích lớn hơn nhiều so với thể tích của ống xoắn cho nên vận tốc của chất tải nhiệt trong thùng nhỏ. Vì vậy hệ thống cấp nhiệt ở mặt ngoài của ống bé tức là hệ số truyền nhiệt không thấp. Bởi vậy ngƣời ta cải tạo thiết bị này bằngcsach đặt nhiều dây xoắn để chiếm nhiều diện tích của thùng chứa làm cho vận tốc của chất tải nhiệt trong thùng tăng lên. Vì thể tích chất lỏng trong thùng kín, nhiệt độ đều nhau ở mọi chỗ nên làm tăng hiệu số nhiệt độ chung. Thiết bị làm việc tốt cần cho đi trong ống xoắn, các chất lỏng thay đổi trong trạng thái của nó. Số vòng xoắn trong thiết bị phụ thuộc vào lƣợng chất lỏng chảy trong ống. Vì ống xoắn có sức cản thuỷ lực cho nên vận tốc của chất tải nhiệt đi trong ống xoắn thƣờng bé hơn đi trong ống thẳng, vận tốc chất lỏng thƣờng V= 5  11m/s còn vận tốc khí ở p = 1at thƣờng là v = 5  12ms, chất lỏng đo trong ống xoắn thƣờng cho vào từ dƣới, đi ra ở trên để ống xoắn luôn chứa đầy chất lỏng, còn khí hoặc hơi đi từ trễnuống để tránh tạo nút khí, tránh va đạp thuỷ lực. Nếu hơi đi trong ống có áp suất 30  50 N/cm2 nên chọn tỷ số giữa chiều dài và đƣờng kính của ống xoắn trong khoảng từ 225  270 N/cm2 (khi hiệu số nhiệt trung bình giữa hai chất tải nhiệt là 30 + 400C). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 57 Loại này có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền có thể ché tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, có khả năng chịu đƣợc áp suất lớn (đến 2000 N/cm2) ít nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ vì nó giãn nở tự do. Tuy nhiên loại này khó làm sạch bề mặt trong ống vì có hệ số truyền nhiệt cao. Ngoài các thiết bị trên còn có các thiết bị đúc bằng gang, giữa lớp vỏ đúc bằng gang đó đặt ống xoắn bằng thép hay thiết bị dùng ống thép hàn bên ngoài xung quanh vỏ. Thiết bị truyền nhiệt ống xoắn ruột gà: Hình 14: Ống xoắn ruột gà V.3.2. Loại thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống: Dùng để trao đổi nhiệt giữa các chất lỏng khí và hơi vì cấu tạo thiết bị gồm có nhiều loại ống, đoạn này tiếp lên đoạn kia nối lại với nhau nhờ các ống khuỷ, mỗi đoạn gôm hai ống có đƣờng kính khác nhau, lồng vào nhau. Mỗi chất lỏng tải nhiệt đi ở ống trong còn một chất tải nhiệt đi ở khoảng không gian giữa hai ống và thƣờng cho hai chất tải nhiệt đi ngƣợc chiều nhau. Trƣờng hợp khi cần bề mặt trao đổi nhiệt lớn thì đặt vào thiết bị ghép song song với nhau là các ống tập trung. Khi đun nóng chất lỏng bằng hơi nƣớc hoặc khí ngƣng tụ hơi bão hoà thì cho chất lỏng đi từ phía dƣới vào ống trong rồi đi ra phía trên, còn hơi đi vào phía trên đi vào khoảng trống giữa hai ống và cùng nƣớc ngƣng tự đi ra phía dƣới. Nếu trong khi sử dụng không cần làm sạch phía trong ống và ứng dụng khi số nhiệt giữa thành ống của hai ống bé hơn 5000C. Nếu hiệu số nhiệt ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 58 độ giữa thành của hai ống lớn hơn 5000C và cần phải làm sạch khoảng trống giữa hai ống thi lam cơ cấu hộp đệm ơ mộtd dầu hoặc hai đầu. Để làm giảm mối ghép hình mỗi một giây của thiết bị lam ống có hình chữ U. Bề mặt trao đôi nhiệt của thiết bị này không những tạo bởi ống phẳng mà còn tạo nên bởi ống có gân dọc. Eng gân làm cho điều kiện trao dổi nhiệt ở hai phía bề mặt trao đổi nhiệt đƣợc đồng đều, các chất lỏng có độ nhớt lơn tức là hệ số cấp nhiệt bé hơn so với chất tải nhiệt khác thì thƣờng cho nó đi về phía có gân. Vật liệu chế tạo thiết bị thƣờng dùng thép cacbon, thép chịu axit, sành sứ, thuỷ tinh... Loại thiết bị này có ƣu điểm là hệ số truyền nhiệt lớn, vận tốc của chất tải nhiệt lớn không có cặn bám trên thành ống, chế tạo đơn giản. Tuy nhiên thiết bị này lại cồng kềnh, khó cọ sạch khoảng trống giữa hai ống, chi phí cho một m2 bề mặt trao đổi nhiệt độ lơn chúng chỉ thích hợp khi lƣu lƣơng chất tai nhiệt bé và trung bình. A B Hình 15: Thiết bị ống lồng ống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 59 V.3.3. Loại thiết bị ống chùm: A 1 B 4 3 2 Hình 16: Thiết bị ống chùm 1. Vỏ thiết bị 2. ống truyền nhiệt 3. Lƣới ống 4. Nắp PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ Các số liệu ban đầu  Công nghệ: Chọn loại sơ đồ chƣng cất 1 tháp  Năng suất: 2.500.000 tấn/năm  Sản phẩm theo % so với dầu thô: (lấy theo tài liệu tham khảo) Khí : 1,1% Xăng : 14% Kerosen : 13,9% Gasoil : 14,9% Cặn dầu mazut : 56,1%. Yêu cầu tính toán tháp chƣng luyện dầu mỏ làm việc ở áp suất thƣờng. I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT  Theo số liệu thống kê hàng năm, số ngày nghỉ, tu sửa và bảo dƣỡng là 30 ngày. Vậy số ngày làm việc trong 1 năm là: 365  30 = 335 ngày Tính cân bằng vật chất của dây chuyền chƣng cất loại một tháp (AD) năng suất 2.500.000 tấn một năm. Năng suất của dây chuyền làm trong một ngày là: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 60 2.500.000 : 325 = 7462,686 (tấn/ngày) 7464,686: 24 = 310,945 (tấn/giờ) I.1. Tại tháp tách sơ bộ. Giả sử tại tháp tách này nguyên liệu sẽ bốc hơi toàn phần khí với hiệu suất 1,1% và xăng với hiệu suất 14%. Năng suất các phân đoạn tính theo thành phần % của nguyên liệu. Hiệu suất sản phẩm khí là 2,5%. Lƣu lƣợng sản phẩm khí là: 2.500.000 1,1 100  = 27.500 (tấn/năm) 27.500 335 = 82,09 (tấn/ngày) 82,09 24 = 3,42 (tấn/giờ) Hiệu suất sản phẩm xăng là 14%. Lƣu lƣợng sản phẩm xăng là: 2.500.000 14 100  = 350.000 (tấn/năm) 350000 325 = 1044,776 (tấn/ngày) 1044,776 24 = 43,532 (tấn/giờ) Hiệu suất sản phẩm cặn mazut là 56,1%   2500.000x56,1 1402500 tÊn/n¨m 100    1402500 4186,567 tÊn/ngµy 24  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 61   4186,567 174,44 tÊn/g׬ 24  I.2. Tại tháp có bay hơi (tháp tách phân đoạn) Hiệu suất sản phẩm kerosen 13,9%   2500.000x13,9 347500 tÊn/n¨m 100    347500 1037,31 tÊn/ngµy 355    1037,31 43,22 tÊn/g׬ 24  Hiệu suất sản phẩm Gasil 14,9%   2500.000x14,9 372500 tÊn/n¨m 100    372500 1111,94 tÊn/ngµy 355    1111,94 46,33 tÊn/g׬ 24  Bảng 1: Kết quả tính cân bằng vật chất. Chất vào Chất ra Tên chất Tấn/giờ Tên chất Tấn/giờ Nguyên liệu 310,945 Khí 3,42 Xăng 43,532 Kerosen 43,22 Gusoil 46,33 Cặn 174,44  310,945 310,945 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 62 II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƢỢNG Phƣơng trình cân bằng nhiệt lƣợng QV = QR QV = QK,X + QKe + QGa + QC + Tính QV  3V ng.l v VQ Q G .I 310,945.10 .224,25.4,183 291887336,4 Kcal / h    (IV: tính theo phƣơng pháp trung bình)  3K,X K,X K,XQ G .I 46,952.10 .144,9.4,186 28478801,33 Kcal / h    3Ke Ke KQ G .I 43,22.10 .98,795.4,186 17873884,7 Kcal / h    3Ga Ga GaQ G .I 46,33.10 .158,46.4,186 30731317,25 Kcal / h   Theo phƣơng trình cân bằng nhiệt lƣợng ta có:  QC = QV – (QK,X + QGa) QC = 291887336,4 – (28478801,33 + 17873884,7 + 30731317,23) QC =214803333,3 (Kcal/h( Bảng 2: Kết quả cân bằng nhiệt lượng cho tháp chưng cất. Nhiệt vào Dòng Kcal/h Nguyên liệu 291887336,4 Nhiệt ra QK,X 28478801,33 QKe 17873884,7 QGa 30731317,23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 63 QC 214803333,1  291887336,4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 64 PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG I. AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƢỞNG CHƢNG CẤT KHÍ QUYỂN Trong quá trình thiết kế sản xuất thì khâu an toàn lao động có vai trò rất quan trọng nhằm cải thiện đƣợc điều kiện làm việc của công nhân, đảm bảo sức khoẻ an toàn cho công nhân làm việc trong nhà máy. Vì vậy ngay từ đầu thiết kế xây dựng phân xƣởng cần phải có những bố trí hợp lý, huấn luyện tuyên truyền nhiều những pháp chế của Nhà nƣớc. Nhƣ vậy để hoàn thiện tốt nhất cần đảm bảo những yêu cầu sau: I.1. Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy Thƣờng xuyên thực hiện các công tác giáo dục an toàn lao động đến toàn công nhân lao động trong phân xƣởng, thực hiện những 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 xƣởng 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 các hiện tƣợng 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 những vật liệu ở những nơi có thể xảy ra cháy nổ. Phải ó hệ thống tự động hoá an tòn lao động và báo động kịp thời khi có hiện tƣợng cháy nổ xảy ra. Bố trí các máy móc thiết bị phải thoáng, các đƣờng ống dẫn trong nhà máy phải đảm bảo hạn chế khả năng đƣờng ống chồng chéo lên nhau, những đƣờng ống bắt qua đƣờng giao thông chính không đƣợc nổi lên, các đƣờng ống trong khu sản xuất phải bố trí trên cao đảm bảo cho công nhân qua lại tránh va chạm cần thiết. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 65 Khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải có tƣờng bao che chắn để đề phòng khi có sự cố dầu bị rò rỉ ra ngoài, phải tránh các khả năng phát sinh nguồn mồi lửa cháy (nhiệt, bật lửa, cấm dùng điện thoại di động, cấm hút thuốc trong phân xƣởng) Bố trí hệ thống tự động hoá cho các thiết bị dễ sinh cháy nổ đảm bảo an toàn các hệ thống cấp điện cho các thiết bị tự động phải tuyệt đối an toàn không có hiện tƣợng chập mạch làm phát sinh tia lửa điện. Vận hành các thiết bị theo đúng thao tác kỹ thuật, đúng quy trình công nghệ khi khởi động cũng nhƣ khi tắt khởi dọng, làm việc phải tuân theo các quy định chặt chẽ. Trong trƣờng hợp phải sửa chữa các thiết bị có chứa hơi sản phẩm dễ gây nổ thì cần dùng khí trơ để thổi vào thiết bị để đuổi hết các hơi sản phẩm ra ngoài, lƣu ý nếu sửa chữa bằng hàn phải khẳng định trong thiết bị an toàn hết khí cháy nổ. Giảm thấp nhất nồng độ các chất cháy nổ trong khu sản xuất, đối với cháy nổ trong xăng dầu (nhất là xăng có thể bắt nhiệt nay cả ở nhiệt độ thƣờng). Đây là một vấn đề đƣợc quan tâm nhất hiện nay để bảo vệ tính mạng con ngƣời và tài sản của nhà máy. Trong phân xƣởng phải có đội ngũ phòng cháy thƣờng trực 24/24 giờ với đầy đủ trang thiết bị hiện đại, thuận tiện. Các tiêu lệnh về phòng cháy chữa cháy phải tuân theo đầy đủ để đề phòng khi có sự cố xảy ra, xử lý kịp thời Bố trí dụng cụ, thiết bị chữa cháy tại chỗ các thiết bị dễ gây cháy nổ (tháp cất, thiết bị lọc) kịp thời khi có hiện tƣợng. Tóm lại trong nhà máy chƣng cất dầu thô cần phải trang bị đầy đủ các trang thiết bị phòng cháy chữa cháy hiện đại, phải có đội ngũ cán bộ phòng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 66 cháy thƣờng trƣợc tại chỗ các thiết bị dễ gây ra hiện tƣợng cháy nổ và cần bố trí các thiết bị chữa cháy linh động, xung quanh các bể chứa sản phẩm nguyên liệu hay thiết bị cần bố trí hệ thống đƣờng dẫn khí trơ, hơi nƣớc và bọt chữa cháy để kịp thời khi có sự cố, tại nhà chữa cháy phải có đầy đủ các thiết bị chữa cháy đúng quy định. Khi có sự cố các thiết bị phải đƣợc thao tác đúng kỹ thuật và kịp thời, đƣờng đilại trong khu sản xuất phải thuận tiện dễ dàng cho các xe cứu hoả đi lại. các thiết bị phải đƣợc bảo dƣỡng đúng định kỳ, theo dõi chặt chẽ đúng chế độ công nghệ của nhà máy các bể chứa cần phải nối đất tránh đề phòng khi xăng dầu bơm chuyển bị tích điện tích, sét đánh nhà máy sẽ xảy ra cháy nổ. Trong quá trình sản xuất phải đảm bảo an toàn các thiết bị áp lực, hệ thống điện phải đƣợc 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 xƣởng. I.2. Trang thiết bị phòng hộ lao động. Những công nhân làm việc trong nhà máy phải đƣợc học tập các thao tác phògn cháy chữa cháy, phải có kiến thức bảo vệ thân thể và môi trƣờng không gây độc hại. Trong nhà máy tuyệt đối không dùng lửa, tránh các va chạm cần thiết dễ gây ra các tia lửa điện, trong sửa chữa hạn chế việc sử dụng nguồn điện cao áp. Trong công tác bảo quản 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 đƣợc trang bị các thiết bị phòng hộ lao động: quần áo, mặt nạ, găng tay, ủng tránh các hơi độc bám vào ngƣời qua da, các trang bị phògn hộ lao động phải đƣợc cất giữ tại nơi làm việc không đƣợc mang ra ngoài. Đối với các quá trình có phát sinh hơi độc lớn cần bố trí hệ thống tự động hoá ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 67 trong sản xuất giảm bớt lƣợng công nhân cần thiết, bảo vệ sức khỏe cho công nhân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế. Kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho công nhân, phát hiện những bệnh phổ biến để phòng chống đảm bảo chế độ lao động cho mọi ngƣời theo quy định của Nhà nƣớc Nghiêm cấm sử dụng xăng đàu rửa tay chân, cọ quần áo, vì chúng có tác hại lớn đối với sức khoẻ con ngƣời, trong xăng dầu chủ yếu là các hydrocacbon mà đặc biệt là các hydrocacbon thơm gây độc lớn. Xăng dầu là các hydrocacbon dễ bay hơi, hơi xăng dầu dễ gây ô nhiễm môi trƣờng do đó việc xử lý hơi xăng dầu cũng là một nhiệm vụ hết sức quan trọng của nhà máy. I.3. Yêu cầu đối với vệ sinh môi trƣờng Đối với mặt bằng phân xƣởng phải chọn tƣơng đối bằng phẳng, có độ dốc tiêu thoát nƣớc tốt, vùng quy hoạch nhất thiết phải đƣợc nghiên cứu, phải đƣợc các cấp chính phủ phê duyệt, bảo đảm vệ sinh môi trƣờng, đồng thời phòng ngừa cháy nổ gây ra. Vị trí nhà máy phải có khoảng cách an toàn tới khu dân cƣ, đồng thời phát triển liên hợp với các nhà máy khác mà cũng phải sử dụng hợp lý hệ thống giao thông quốc gia, là nhà máy chế biến dầu nên chất thải ra không tránh khỏi đến ảnh hƣởng tới vệ sinh môi trƣờng. Vậy để đảm bảo môi trƣờng sinh thái sản xuất, các chất thải cần xử lý trƣớc khi thải ra ngoài môi trƣờng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 68 PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG I. YÊU CẦU CHUNG Địa điểm xây dựng phải đƣợc lựa chọn phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch của cụm chính quyền đã đƣợc cấp thẩm quyền duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất với nhà máy lân cận. Phải gần nơi cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất và tiêu thụ sản phẩm gần nguồn cung cấp năng lƣợng nhiên liệu nhƣ: điện, nƣớc hạn chế tối đa chi phí vận chuyển. Địa điểm xây dựng phải đảm bảo cho sự hoạt động liên tục của nhà máy phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông của quốc gia, tận dụng tối đa hệ thống cung cấp điện, thông tin liên lạc, nếu địa phƣơng cho cơ sở hạ tầng thích hợp thì cần phải xét đến khả năng xây dựng trƣớc mắt cũng nhƣ trong tƣơng lai. Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tƣ xây dựng, giảm chi phí giá thành đầu tƣ xây dựng cơ bản, khả năng cung ứng công nhân xây dựng cho nhà máy cũng nhƣ công nhân vận hành nhà máy sau này. II. YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT Diện tích ban đầu của nhà máy khoảng 150ha, khu chƣng khí quyển khoảng 10ha, địa chất công trình tốt, cao ráo tránh ngập lụt trong mùa mƣa, có mức nƣớc ngầm thấp để tạo điều kiện tốt cho quá trình thoát nƣớc và nƣớc mặt để dùng, đất phải tƣơng đối bằng có độ dốc tự nhiên. III. YÊU CẦU VỀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP. Để đảm bảo tốt khi sản xuất cho phân xƣởng và khu xung quanh phải thoả mãn các yêu cầu sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 69 + Khoảng cách tới khu dân cƣ phải hợp lý,phân xƣởng bố trí cách khu dân cƣ tối thiểu là 300m, phân xƣởng xây dựng ở khu liên hợp + Địa điểm xây dựng ở cuối hƣớng gió chủ đạo so với khu dân cƣ và có vùng cây xanh bảo vệ. + Bố trí nhà xƣởng và thiết bị hợp lý, tránh để ống dẫn khói và ống dẫn chất thải về phía dân cƣ. IV. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XÂY DỰNG 1. Đặc điểm của phân xƣởng sản xuất. Phân xƣởng nằm trong nhà máy phải có quy mô sản xuất rộng lớn. Vì vậy phân xƣởng chƣng cất dầu thô là một mắt xích quan trọng nhất của nhà máy chế biến dầu, nhƣ vậy để đảm bảo cho quá trình đƣợc hoạt động liên tục đòi hỏi phân xƣởng phải đủ rộng, khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải lớn để cung cấp cho nhà máy đƣợc hoạt động theo dây chuyền, liên kết chặt chẽ với các phân xƣởng khác để cung cấp nguyên liệu đảm bảo cho nhà máy hoạt động. Đặc thù của phân xƣởng là các thiết bị hoạt động hầu nhƣ ở nhiệt độ cao và áp suất cao, nên rất dễ gây ra hiện tƣợng cháy nổ trong nhà máy, do đó khi bố trí mặt bằng phân xƣởng cần chủ yếu đến các biện pháp an toàn cháy nổ trong phân xƣởng, các thiết bị chính đặt cách nhau 20m đủ để bố trí hệ thống các đƣờng ống và các hệ thống tự động hoá điều khiển an toàn và lƣu thông thuận lợi. Do yêu cầu về công nghệ nên hầu hết các thiết bị của phân xƣởng đƣợc bố trí lộ thiên ngoài trời. Khi bố trí cần chủ yếu đến hƣớng gió, các khu sản xuất có nhiệt độ cao cần bố trí ở cuối hƣớng gió chủ đạo tránh hƣớng gió mang nhiệt cao bay sang các khu dễ gây cháy nổ nhƣ kho nguyên liệu và sản phẩm. Ngoài ra phòng cháy chữa cháy trong phân xƣởng cũng là một biện pháp rất quan trọng, do đó khi bố trí mặt bằng cần bố trí hệ thống chữa cháy cho phân xƣởng. Nhà chữa cháy phải bố trí gần nơi có thể xảy ra cháy nổ và thuận tiện dễ lấy và dễ thấy, đƣờng giao thông đủ rộng để cho 3 xe ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 70 tránh nhau đƣợc (10m), hạn chế đƣờng đi lại trong khu sản xuất, các đƣờng ống dẫn đi qua đƣờng iao thông chính phải đƣợc bố trí chìm dƣới mặt đất, trong khu sản xuất chính các đƣờng ống dẫn phải đƣợc bố trí trên ca (2,5m) đảm bảo cho công nhân đi qua lại, tránh không cho các van va chạm không cần thiết xảy ra. 2. Bố trí mặt bằng trong phân xƣởng. Căn cứ theo dây chuyền sản xuất và đặc thù của phân xƣởng chƣng cất dầu thô mà chia mặt bằng thành 4 khu chính nhƣ sau: Khu trƣớc của nhà máy Khu sản xuất chính Các công trình phụ trợ Giao thông và kho bãi Khu trƣớc nhà máy gần nhà chính khu sinh hoạt giải trí và mỹ quan của nhà máy. Khu sản xuất chính bao gồm khu chƣng cất dầu thô, các thiết bị lọc, lắng, trao đổi nhiệt và làm lạnh Khu phụ trợ gần nà điều khiển trung tâm, nhà thí nghiệm, xƣởng cơ khí, cơ điẹn, dịch vụ. Đƣờng giao thông đƣợc bố trí trong nhà máy đủ rộng nối liền với các phân xƣởng khác để lƣu thông vận chuyển tốt việc mua bán sản phẩm cũng nhƣ nhu cầu phát triển của nhà máy đồng thời thuận tiện cho việc phòng chữa cháy. Việc phân vùng khku sản xuất nhƣ vậy giúp ta theo dõi chặt chẽ các quá trình hoạt động sản xuất của các công đoạn trong phân xƣởng, phù hợp với nhà máy có những công đoạn khác nhau, đảm bảo đƣợc vệ sinh công nghiệp và dễ dàng khi xử lý khi có sự cố xảy ra đồng thời cũng thuận tiện cho việc phát triển của nhà máy sau này, phù hợp với khí hậu nƣớc ta. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 71 Chỉ tiêu kinh tế xây dựng. Hệ số xây dựng x©y dùng A B K F   Hệ số sử dụng: sö dông A B C K F    Trong đó: F: diện tích ban đầu của toàn nhà máy A: diện tích xây dựng B: diện tích đất lộ thiên C: diện tích đất của hệ thống giao thôg, hệ rãnh cấp thoát nƣớc trong nhà máy. Kết quả bố trí mặt bằng nhƣ sau Bảng 3: Bảng số liệu các công trình trong phân xưởng TT Tên công trình Dài (m) Rộng (m) Diện tích (m 2 ) 1. Phòng bảo vệ 4x6 4x6 144 2. Nhà để xe 18 9 162 3. Nhà hành chính 18 9 162 4. Hội trƣờng 24 12 288 5. Khu dịch vụ 24 12 288 6. Cứu hoả 18 12 216 7. Bơm và nén 18 12 108 8. Nhà cơ khí 12 9 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 72 9. Nhà thí nghiệm 18 12 216 10. Nhà điều khiển 12 9 108 11. Trạm điện 12 9 108 12. Lò đốt 18 6 108 13. Tháp chƣng 18 12 216 14. Tháp tái bay hơi 12 12 144 15. Tháp ổn định 12 12 144 16. Thiết bị tách muối và nƣớc 12 12 144 17. ống khói 12 6 72 18. Xử lý nƣớc thải 12 6 72 19. Làm lạnh 12 6 72 20. Bể chứa nguyên liệu 50x4 50x4 10000 21. Bế chƣa gas 40 40 1600 22. Bể xăng 40*4 40*4 10000 23. Bể gasoil 40x2 40x2 5000 24. Bể Kerosen 40x2 40x2 5000 25. Bể chứa cặn 40x1 40x1 3200 Tổng diện tích 37680 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 73 18 1 1 1 11719 98 3 5 5 2 23 20 20 16 15 17 19 6 12 13 14 10 21 21 NB T M Æ t b » n g p h © n x - ë n g c h - n g c Ê t d Ç u t h « 1 20 20 20 20 1 6 21 21 21 21 21 21 21 21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 74 2 3 4 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 11 10 9 8 7 6 5 Tr¹m y tÕ Khu vÖ sinh BÓ chøa s¶n phÈm BÓ chøa nguyªn liÖu Lµm l¹nh Xö lý n- í c th¶i Trao ®æi nhiÖt ThiÕt bÞ t¸ ch muèi vµ n- í c Th¸ p æn ®Þnh Th¸ p t¸ i bay h¬i Th¸ p ch- ng Nhµ thÝ nghiÖm B¬m vµ nÐn Cøu ho¶ Nhµ c¬ khÝ Tr¹m ®iÖn Nhµ ®iÒu khiÓn 1 Phßng b¶o vÖ Nhµ ®Ó xe Nhµ hµnh chÝnh Héi tr- êng Khu dÞch vô ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 75 KẾT LUẬN Nhƣ chúng ta đã biết, để có sản phẩm chất lƣợng cao, ngoài các thành phần của dầu thô và các tính chất lý hoá khác, chƣng cất đóng một vai trò rất quan trọng đến chất lƣợng sản phẩm. Đây là đề tài rất có ích trong nganh công nghiệp chế biến dầu. Từ đây ta sản xuất ra nhiều nguyên liệu cho các động cơ khác, giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự động hoá và có chất lƣợng cao. Trải qua thời gian nghiên cứu với sự hƣớng dẫn tận tình của thày Nguyễn Hữu Trịnh cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn bản đồ án của em đã đƣợc hoàn thành. Đồ án gồm các phần chính sau: + Tổng quan về lý thuyết của quá trình chƣng cất dầu + Tính toán cân bằng vật chất chế độ làm việc của thiết bị chính + Đề cập nguyên tắc xây dựng nhà máy chế biến dầu và cách bố trí mặt bằng trong phân xƣởng. Việc thực hiện đồ án này giúp em tƣ duy tốt hơn về mặt tổng quan lý thuyết của quá trình chƣng cất dầu. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và kiến thức nên đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót khi áp dụng thực tế, em rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em đƣợc tốt hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Trịnh đã tận tình hƣớng dẫn em hoàn thành đồ án trong thời gian qua. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu mỏ; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội; 2000. 2. PGS. TS. Đinh Thị Ngọ. Hóa học dầu mỏ; Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; 1999. 3. Trần Mạnh Trí. Dầu khí và dầu khí ở Việt Nam; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội; 1996. 4. Bộ môn nhiên liệu. Giáo trình tính toán công nghệ các quá trình chế biến dầu mỏ; Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; 1972 5. Nguyễn Trọng Khuông, ĐinhTrọng Xoan, Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất; tập I. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội; 1992. 6. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Lê Nguyên Dƣơng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất; tập II. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội; 1999. 7. Trần Mạnh Trí. Hoá học dầu mỏ và khí; Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; 1980. 8. Hƣớng thiết kế quá trình chế biến dầu mỏ trƣờng ĐHBK - HN 1975. 9. Giáo trình tính toán công nghệ các quá trình chế biến dầu mỏ; Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; 1972. 10. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập 1 - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 77 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 2 PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ..................................................................... 5 CHƢƠNG I. NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ ...................................................................... 5 I.1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU MỎ. ................................... 5 I.1.1. THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ CỦA DẦU MỎ............................ 5 I.1.2. THÀNH PHẦN HYDRO CACBON TRONG DẦU MỎ. ............ 5 I.1.3. CÁC THÀNH PHẦN PHIHYDROCACBON. .............................. 9 I.2. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHẾ BIẾN. ................................................................................................................. 14 I.2.1. CÁC HỢP CHẤT CÓ HẠI TRONG DẦU THÔ . ....................... 14 I.2.2. ỔN ĐỊNH DẦU KHAI NGUYÊN. ............................................. 14 I.2.3. TÁCH CÁC TẠP CHẤT CƠ HỌC, NƢỚC VÀ MUỐI. ............. 14 CHƢƠNG II. CHƢNG CẤT DẦU THÔ. ..................................................................... 18 II. 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT DẦU THÔ ............................................................................................... 18 II.1.1. CÁC SƠ ĐỒP CÔNG NGHỆ ĐƢỢC TRÌNH BÀY Ở TRÊN HÌNH SAU: ................................................................................ 19 II.1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT DẦU THÔ. .......................................................................................... 20 II.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT. ................................................................................................................. 29 II.2.1. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THÁP CHƢNG LUYỆN. ..................... 29 II. 2.2. ÁP SUẤT CỦA THÁP CHƢNG. ............................................. 34 II.2.3. NHƢNG ĐIỂM CẦN LƢU Ý KHI ĐIỀU CHỈNH, CHỐNG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA THÁP CHƢNG CẤT. ............................. 34 CHƢƠNG III. SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT. ................................ 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 78 III.1. KHÍ HYĐRO CACBON. .............................................................. 36 III.2. PHÂN ĐOẠN XĂNG. ................................................................... 36 III.3. PHÂN ĐOẠN KEROSEN. ........................................................... 38 III.4. PHÂN ĐOẠN DIEZEN. ............................................................... 39 III.5. PHÂN ĐOẠN DẦU NHỜN. ......................................................... 40 III.6. PHÂN ĐOẠN MAZUT. ................................................................ 41 III.7. PHÂN ĐOẠN CẶN DẦU MỎ (CẶN GURON). ........................ 41 CHƢƠNG IV: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT. ......................................................................... 43 IV.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHƢNG CẤT AD VỚI BAY HƠI MỘT LẦN ......................................................................................................... 43 IV.2. SƠ ĐỒ CHƢNG CẤT AD VỚI BAY HƠI HAI LẦN. ................ 43 IV.3. CHỌN CHỌN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ. .......................... 44 CHƢƠNG V: THIẾT BỊ CHÍNH CỦA SƠ ĐỒ CHƢNG CẤT .................................. 48 V.1. THIẾT BỊ CHÍNH TRONG DÂY CHUYỀN. .............................. 48 V.1.1. THÁP CHƢNG CẤT. ................................................................ 48 V.1.2. THÁP ĐỆM. .............................................................................. 50 V.1.3. THÁP ĐĨA CHỤP. .................................................................... 51 V.1.4. THÁP ĐĨA SÀNG: .................................................................... 52 V.2. LÒ ĐỐT. ......................................................................................... 53 V.2.1. PHÂN LOẠI LÒ ĐỐT. ............................................................. 53 V.2.2. CẤU TRÚC CỦA LÒ ỐNG. ..................................................... 55 V.3. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT. ..................................................... 56 V.3.1. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ỐNG XOẮN RUỘT GÀ. .......... 56 V.3.2. LOẠI THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG LỒNG ỐNG: ................................................................................................... 57 V.3.3. LOẠI THIẾT BỊ ỐNG CHÙM: ................................................. 59 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ .................................................... 59 I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ......................................................... 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ Lớp Hoá dầu V02 - 01 79 I.1. TẠI THÁP TÁCH SƠ BỘ.............................................................. 60 I.2. TẠI THÁP CÓ BAY HƠI (THÁP TÁCH PHÂN ĐOẠN) ............. 61 II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƢỢNG................................................ 62 PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG .............................................................................. 64 I. AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƢỞNG CHƢNG CẤT KHÍ QUYỂN .......................................................................................... 64 I.1. YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY ............................. 64 I.2. TRANG THIẾT BỊ PHÒNG HỘ LAO ĐỘNG. ............................. 66 I.3. YÊU CẦU ĐỐI VỚI VỆ SINH MÔI TRƢỜNG ............................ 67 PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG ............................................................................. 68 I. YÊU CẦU CHUNG............................................................................. 68 II. YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT............................................................... 68 III. YÊU CẦU VỀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP. .................................... 68 IV. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XÂY DỰNG ............................................ 69 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 76