Download miễn phí Đồ án Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô loại hai tháp
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I
TỔNG QUAN 3
CHƯƠNG I. NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH CHƯƠNG CẤT . . 3
I.1. Thành phần hóa học . 3
I.1.1. Hydrocacbon-thành phần chủ yếu của dầu khí . 3
I.1.1.1. Hydrocacbon họ Parafinic . 4
I.1.1.2.Hydrocacbonnaphtennic . 4
I.1.1.3.Hydrocacbon aromatic . 5
I.1.1.4. hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-aromatic . 6
I.1.2. Thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ . 6
I.1.2.1. Các hợp chất chứa lưu huỳnh . 6
I.1.2.2. Các hợp chất chứa Nitơ . 8
I.1.2.3. Các hợp chất chứa Oxy . 9
I.1.2.4. Các hợp chất cao phân tử . 9
I.1.2.5. Các kim loại nặng . 9
I.1.2.6 Nước lẫn trong dầu mỏ 9
I.2. Phân loại dầu mỏ . 10
I.2.1. Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hóa học . 10
I.2.2. Phân loại dầu mỏ dựa theo bản chất vật lý . 12
I.3. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô . 13
I.3.1. Tỷ trọng . 13
I.3.2. Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu . 13
I.3.3. Thành phần phân đoạn 14
I.3.3.1. Đường chương cất Engler 14
I.3.3.2. Đường cong điểm sôi thực . 15
I.4. Đánh giá dầu thô . 17
I.4.1. Hydrocacbon . 17
I.4.2. Tỷ trọng . 18
I.4.3. Hệ số đặc trưng K . 19
I.4.4. Hàm lượng các hợp chất chứa nguyên tố dị thể 19
I.4.5. Độ nhớt . 20
I.4.6. Nhiệt độ đông đặc . 20
I.4.7. Nhiệt độ chớp cháy . 20
I.4.8. Hàm lượng cốc conradson . 20
I.4.9. Kim loại nặng trong dầu . 21
I.4.10. Tiềm lượng các phân đoạn . 21
I.5. Lựa chọn nguyên liệu . 21
I.6. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất . 24
I.6.1.Ổn định dầu nguyên khai 24
I.6.2.Tách tạp chất cơ học, nước và muối 24
I.6.2.1.Tách bằng các phương pháp cơ học . 24
I.6.2.2. Các phương pháp khác 26
CHƯƠNGII. SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 28
II.1. Khí hydrocacbon 28
II.2. Phân đoạn xăng . 28
II.3. Phân đoạn Kerosen . 28
II.4. Phân đoạn Diezel 29
II.5. Phân đoạn mazut 29
II.6. Phân đoạn dầu nhờn . 29
II.7. Phân đoạn gudron . 29
CHƯƠNG III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH . 30
III.1. Ý nghĩa của quá trình chương cất . 30
III.2. Cở sở lý thuyết của quá trình chương cất dầu thô . 30
III.2.1. Chưng đơn giản 30
III.2.1.1. Chưng bay hơi dần dần 31
III.2.1.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần 31
III.2.1.3. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần . 32
III.2.2. Chương cất phức tạp . 33
III.2.2.1. Chưng cất có hồi lưu . 33
III.2.2.2. Chưng cất có tinh luyện 33
III.2.2.3. Chưng cất chân không và chưng cất với
hơi nước . 33
III.3. Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình
chưng cất . 37
III.3.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng cất . 37
III.3.2. Áp suất trong tháp chưng 41
III.3.3. Các loại tháp chưng 41
CHƯƠNG IV. CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 42
IV.1. Các loại sơ đồ công nghệ . 42
IV.1.1. Chưng ở áp suất thường . 42
IV.1.1.1. Sơ đồ bốc hơi một lần và tinh luyện một lần
trong cùng một tháp chưng luyện . 42
IV.1.1.2. Sơ đồ bốc hơi hai lần và tinh luyện hai lần
trong hai tháp nối tiếp nhau . 43
IV.1.2. Chưng ở áp suất chân không 44
IV.2. Dây chuyền công nghệ . 45
IV.2.1. Lựa chọn chế độ công nghệ và đồ công nghệ . 45
IV.2.2. Dây chuyền công nghệ sản xuất dầu thô loại hai
tháp 46
IV.3. Các loại tháp trong dây chuyền công nghệ . 50
IV.3.1. Các loại tháp chưng luyện 50
IV.3.2. Thiết bị đun nóng 51
IV.3.2.1. Đun nóng bằng khói lò 51
IV.3.2.2. Thiết bị đun nóng lò ống . 52
IV.3.3. Thiết bị trao đổi nhiệt . 53
PHẦN II
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 56
I. Cân bằng vật chất . 56
I.1. Tại tháp tách sơ bộ 56
I.2. Tại tháp tách phân đoạn . 57
I.3. Tổng kết cân bằng . 58
II. Thiết lập đường cân bằng (VE) cho các sản phẩm . 59
II.1. Đường cân bằng của xăng . 59
II.2. Đường cân bằng của kerosen 60
II.3. Đường cân bằng của gazoil 61
III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm 62
III.1. Tỷ trọng trung bình . 62
III.2. Nhiệt độ sôi trung bình 62
III.3. Phân tử lượng trung bình của các sản phẩm . 63
IV. Tính tiêu hao hơi nước . 64
IV.1. Tính tiêu hao hơi nước cho tháp phân đoạn . 64
IV.2. Tính tiêu hao hơi nước cho tháp các tháp tách . 64
V. Tính chế độ của tháp chương cất 65
V.1. Tính áp suất của tháp 65
V.1.1. áp suất tại đỉnh tháp . 65
V.1.2. áp suất tại đĩa lấy kerosen 65
V.1.3. áp suất tại đĩa lấy gazoil . 65
V.1.4. áp suất tại đĩa nạp liệu . 65
V.2. Tính nhiệt độ của tháp . 66
V.2.1. Nhiệt độ tại đĩa nạp liệu 66
V.2.2. Nhiệt độ tại đáy tháp 67
V.2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp 67
V.2.4. Nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen . 68
V.2.5. Nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil 70
V.3. Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp 72
VI. Kích thước của tháp chưng cất 72
VI.1. Tính đường kính tháp . 72
VI.2. Tính chiều cao tháp . 74
VI.3. Tính số chóp và đường kính chóp 74
PHẦN III
TÍNH TOÁN KINH TẾ 76
I. Mục đích 76
II. Chế độ công tác của phân xưởng 76
III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 78
1. Nhu cầu về nguyên liệu 78
2. Nhu cầu về năng lượng 79
IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng 80
V. Tính khấu hao cho phân xưởng 80
VI. Chi phí khác cho một thùng sản phẩm 81
VII. Xác định hiệu quả kinh tế . 82
PHẦN IV
XÂY DỰNG 84
I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy . 84
II. Yêu cầu về kỹ thuật 84
III. Yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp 84
IV. Giải pháp thiết kế xây dựng . 85
IV.1. Sơ đồ khối biểu diễn dây chuyền công nghệ và các
bộ phận hỗ trợ sản xuất khác trong phân xưởng. 85
IV.2. Đặc điểm của phân xưởng sản xuất . 85
IV.3. Bố trí mặt bằng phân xưởng . 86
PHẦN V
AN TOÀN 89
I. An toàn lao động trong phân xưởng chương cất khí
quyển . 89
I.1. Yêu cầu về phòng cháy, chữa cháy 89
I.2. Trang bị phòng hộ lao động 91
I.3. Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường 92
II. Tự động hóa . 92
II.1. Một số dạng tự động . 95
II.2. Cấu tạo của một số thiết bị tự động . 96
KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_thiet_ke_phan_xuong_chung_cat_dau_tho_loai_hai_thap_iuKiYVYmqQ.png /tai-lieu/do-an-thiet-ke-phan-xuong-chung-cat-dau-tho-loai-hai-thap-87668/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ợc dùng ngay cả trong chưng cất khí quyển. Khi tinh luyện, hơi nước được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa trong mazut hay trong gudron, trong nguyên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo hiệu quả tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn (có thể đến 550 - 600oC).
Tuy nhiên tác dụng của hơi nước làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế vì nhiệt độ bay hơi khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng. Vì thế nếu tăng lượng hơi nước thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảm xuống và sự tách hơi cũng giảm theo. Do vậy, lượng hơi nước có hiệu quả tốt nhất chỉ trong khoảng từ 2 á 3% so với nguyên liệu đem chưng cất khi mà số cấp tiếp xúc là 3 hay 4. Trong điều kiện như vậy lượng hơi dầu tách ra từ phân đoạn mazut đạt tới 14 á 23%.
Khi chưng cất với hơi nước số lượng phân đoạn tách ra được có thể tính theo phương trình sau:
Trong đó:
G và Z: số lượng hơi dầu tách được và lượng hơi nước
Mf: phân tử lượng của hơi dầu
18: phân tử lượng của nước
P: áp suất tổng cộng của hệ
Pf: áp suất riêng phần của dầu ở nhiệt độ chưng.
Nhiệt độ hơi nước cần không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu để tránh sản phẩm dầu ngậm nước. Do vậy, người ta thường dùng hơi nước có nhiệt độ 380 á 4500C, áp suất hơi từ 0,2 á 0,5 MPa.
Công nghệ chưng cất dầu với hơi nước có rất nhiều ưu điểm: ngoài việc giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, nó còn tăng cường khuấy trộn chất lỏng, tránh tích điện cục bộ, tăng diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành những tia và các bong bóng hơi. Người ta cũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chưng cất trong chân không. Khi đó đạt mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh và ngăn ngừa quá trình tạo cốc trong các ống đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này vào khoảng 0,3 á 0,5% so với nguyên liệu.
Trong một vài trường hợp, chẳng hạn khi cần nâng cao nhiệt độ bắt cháy của nhiên liệu phản lực hay diezel, người ta không dùng chưng cất với hơi nước mà dùng quá trình bay hơi một lần để tránh tạo thành nhũ tương nước bền trong nhiên liệu.
III.3. Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chưng cất
Các thông số công nghệ ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và chất lượng quá trình chưng cất như nhiệt độ, áp suất, phương pháp chưng cất.
Chế độ công nghệ chưng cất phụ thuộc vào chất lượng dầu thô ban đầu, vào mục đích, yêu cầu của quá trình, chủng loại sản phẩm cần thu và phải có dây chuyền công nghệ hợp lý. Vì vậy, khi thiết kế quá trình chưng cất chúng ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các yếu tố để quá trình chưng cất đạt hiệu quả kinh tế cao. Các yếu tố ảnh hưởng tới công nghệ chưng cất dầu chính là yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của tháp chưng cất.
III.3.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng cất.
Nhiệt độ là một thông số quan trọng nhất của tháp chưng, bằng cách thay đổi nhiệt của tháp sẽ điều chỉnh được chất lượng và hiệu suất của sản phẩm, chế độ nhiệt của tháp gồm: nhiệt độ của nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ đỉnh tháp, nhiệt độ trong và đáy tháp.
Nhiệt độ của nguyên liệu (dầu thô) vào tháp chưng được khống chế tuỳ theo bản chất của loại dầu thô, mức độ cần phân chia sản phẩm, áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp nhưng phải tránh được sự phân huỷ nhiệt của nguyên liệu ở nhiệt độ cao. Do vậy, nhiệt độ lò ống đốt nóng phải được khống chế chặt chẽ.
Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi và phần hồi lưu đáy. Nếu bay hơi phần hồi lưu đáy bằng một thiết bị đốt nóng riêng biệt (reboiler) thì nhiệt độ đáy tháp sẽ ứng với nhiệt độ bay hơi cân bằng ở áp suất tại đáy tháp. Nếu bốc hơi bằng cách dùng hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ thấp hơn nhiệt độ ở vùng nạp liệu. Nhiệt độ đáy tháp phải lựa chọn tối ưu nhằm tránh sự phân huỷ cấu tử nặng, nhưng lại phải đủ để tách hết phần hơi nhẹ khỏi phần cặn đáy.
Nhiệt độ đỉnh tháp được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi hoàn toàn sản phẩm đỉnh mà không gây ra sự cuốn theo các phần nặng khác. Muốn vậy, người ta phải dùng hồi lưu đỉnh tháp. Ví dụ để tách xăng khỏi các phần khác thì nhiệt độ đỉnh tháp chưng khi chưng cất ở áp suất khí quyển cần giữ ở khoảng 100-1200C. Với tháp chưng cất trong chân không thì khi áp suất chưng ở khoảng 10-70 mmHg thì nhiệt độ không quá 1200C để tách hết phần gasoil nhẹ còn lẫn trong nguyên liệu.
Dùng hồi lưu sẽ tạo điều kiện phân tách tốt hơn. Thường có các dạng hồi lưu như sau :
* Hồi lưu nóng : được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó cho tưới trở lại đỉnh tháp.
Như vậy, chỉ cần cấp một lượng nhiệt vừa đủ để bốc hơi. Tác nhân làm lạnh có thể là nước hay chính sản phẩm lạnh.
1
2
H2O
1. Tháp chưng
2. Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ hồi lưu nóng khó lắp ráp và khó vệ sinh nên loại này được sử dụng hạn chế và không thuận lợi nhất là đối với tháp chưng cất có công suất lớn.
* Hồi lưu nguội : là loại được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ toàn bộ sản phẩm đỉnh rồi tưới lại đỉnh tháp. Khi đó lượng nhiệt cần thiết để cấp cho phần hồi lưu bao gồm nhiệt cần thiết để đốt nóng nó đến nhiệt độ sôi và nhiệt lượng cần để hoá hơi.
2
1
3
H2O
1. Tháp chưng
2. Thiết bị ngưng tụ và làm lạnh
3. Bể chứa hồi lưu
Như vậy, lượng hồi lưu nguội càng nhỏ thì nhiệt độ của hồi lưu vào tháp càng thấp. Thường nhiệt độ hồi lưu nguội tưới vào tháp vào khoảng 300C đến 400C. Hồi lưu nguội được sử dụng rộng rãi hơn vì lượng hồi lưu thường ít, làm tăng rõ ràng chất lượng mà không làm giảm nhiều năng suất của tháp chưng.
Ngoài hồi lưu đỉnh, đáy, người ta còn dùng hồi lưu trung gian để tăng chất lượng của các sản phẩm cạnh sườn và điều chỉnh nhiệt độ trong tháp.
* Hồi lưu trung gian: Quá trình hồi lưu trung gian thực hiện bằng cách lấy một phần sản phẩm lỏng nằm trên các đĩa có nhiệt độ t1 đưa ra ngoài làm nhiệt độ t0 rồi tưới hồi lưu trở lại tháp.
1
2
H2O
1. Tháp chưng cất
2. Thiết bị trao đổi nhiệt
Hồi lưu trung gian có nhiều ưu điểm như: giảm lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp, tận dụng được một lượng nhiệt thừa rất lớn của tháp chưng để đun nóng nguyên liệu ban đầu tăng công suất làm việc của tháp.
Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phép điều chỉnh chính xác nhiệt độ đỉnh tháp chưng dẫn đến đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm của quá trình.
* Sự cấp nhiệt cho đáy tháp chưng : có thể dùng thiết bị trao đổi nhiệt hay trực tiếp đốt nóng đáy tháp và có thể cho dòng tuần hoàn từ đáy tháp chưng đi qua lò đốt rồi quay trở lại tháp chưng. Hiện nay, phương pháp cấp nhiệt đáy tháp sử dụng phổ biến nhất là phương pháp cất nhiệt dùng dòng tuần hoàn qua lò đốt.
Quá trình này tiến hành bằng cách lấy dòng chất lỏng ở đĩa cuối cùng của tháp chưng cho qua lò ống đốt nóng chất lỏng lên với nhiệt lượng Q. Chất lỏng được đốt nóng trong lò tạo hỗn hợp hơi và lỏng quay trở về đáy tháp chưng.
1
2
1. Tháp chưng cất
2. Lò đốt
III.3.2. áp suất trong tháp chưng.
Khi chưng cất dầu ở áp suất khí quyển, áp suất tuyệt đối trong tháp thường cao hơn một chút so với áp suất khí quyển, và ở mỗi một phần lấy sản phẩm ra, áp suất cũng có khác nhau, phụ thuộc vào việc tăng hay giảm nhiệt độ sản phẩm lấy ra khỏi tháp. áp suất trong tháp chưng cất được khống chế bằng bộ phận điều chỉnh áp suất ở thiết bị ngưng tụ.
Khi chưng ở áp suất chân không, áp suất được khống chế trong khoảng từ 10-70 mmHg. Độ chân không càng sâu thì càng cho phép chưng sâu hơn, song nếu áp suất quá thấp sẽ khó chế tạo thiết bị với công suất lớn hơn.
III.3.3. Các loại tháp chưng.
Muốn có hiệu quả phân tách tốt, quá trình tiếp xúc pha trong tháp tinh luyện phải được xảy ra đồng đều, triệt để. Do vậy người ta phải trang bị các thiết bị bên trong tháp. Trong thực tế thường chế tạo tháp với các loại đĩa khác nhau như đĩa chụp, đĩa lưới, đĩa đệm, đĩa lòng máng hay đĩa supap...
Trong thực tế tồn tại các loại tháp dưới đây :
Tháp đệm
Trong tháp đệm người ta bố trí các ngăn có chứa đệm hình vành khuyên hay hình trụ có tấm chắn để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng. Nhược điểm của tháp đệm là quá trình tiếp xúc giữa 2 pha lỏng và hơi không tốt, chưa đồng đều ở toàn bộ đệm theo tiết diện ngang của tháp. Nhưng nếu đường kính tháp nhỏ hơn 1 mét thì tháp đệm cũng có hiệu quả tương đương như các loại tháp khác. Vì vậy, loại tháp đệm hay được dùng ở thiết bị có công suất thấp, do chế tạo và vốn đầu tư không cao.
Tháp đĩa chụp
Loại này được sử dụng khá phổ biến trong công nghệ chưng cất dầu mỏ và các phân đoạn dầu. Các đĩa chụp có nhiều loại, chúng khác nhau bởi cấu tạo và hình dáng của chụp, nhằm tăng cường sự tiếp xúc pha trong tháp như đĩa hình chữ S, đĩa xupap...
Tháp với đĩa lòng máng, đĩa lưới hay đĩa sàng
Loại tháp này rất thích hợp cho chưng cất những cặn nặng hay sản phẩm có độ nhớt cao.
CHƯƠNG iV : Công nghệ của quá trình CHƯNG CấT
IV.1. Các loại sơ đồ công nghệ
Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, thường sử dụng các hệ thống chưng cất sau:
Chưng cất ở áp suất thường
Chưng cất ở áp suất chân không
IV.1.1. Chưng ...
