Download miễn phí Đồ án Thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô ít phần nhẹ
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 6
PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 8
CHƯƠNG I : NGUYÊN LIỆU 8
I. Nguồn gốc của Dầu mỏ : 8
II. Thành phần hoá học của Dầu mỏ : 11
II.1. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ : 11
II.2. Thành phần hydrocacbon trong Dầu mỏ : 11
II.2.1. Hydrocacbon parafin : RHp 11
II.2.2 Các hydrocacbon naphtenic: 14
II.2.3 Hydrocacbon thơm (aromatic): 16
II.2.4 Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten – thơm. 18
II.3. Các thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ: 20
II.3.1. Các hợp chất chứa S: 20
II.3.1.1. Lưu huỳnh dạng mercaptan: 20
II.3.1.2 Lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua 21
II.3.1.3. Lưu huỳnh dạng Tiophen 21
II.3.1.4. Lưu huỳnh dạng tự do: 22
II.3.2. Các hợp chất chứa Nitơ: 23
II.3.3. Các hợp chất chứa oxy : 24
II.3.4. Các kim loại nặng : 25
II.3.5. Các chất nhựa và asphanten : 25
II.3.6. Nước lẫn trong dầu mỏ (nước khoan) : 27
III. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô : 28
III.1. Tỷ trọng : 28
III.2. Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu : 29
III.3. Thành phần phân đoạn : 29
III.3.1. Đường cong chưng cất Engler : 30
III.3.2. Đường cong điểm sôi thực : 30
Hình 2. Đường cong điểm sôi thực của hỗn hợp 2 cấu tử A và B 31
III.4. Nhiệt độ sôi trung bình: 33
III.5. Hệ số đặc trưng K: 33
IV. Các sản phẩm trong lọc dầu 35
CHƯƠNG II: SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 36
I. Khí hydrocacbon 36
II. Phân đoạn xăng 36
II.1. Thành phần hoá học 36
II.2. Ứng dụng 37
III. Phân đoạn Kerosen: 38
III.1. Thành phần hoá học 38
III.2. Ứng dụng 38
IV. Phân đoạn diezel 39
IV.1. Thành phần hoá học: 39
IV.2. Ứng dụng của phân đoạn 39
V.Phân đoạn dầu nhờn (còn được gọi là gasoil chân không) 40
V.1. Thành phần hoá học 40
V.2. Ứng dụng: 40
VI. Phân đoạn mazut 41
VII. Phân đoạn gudrron (phân đoạn cặn dầu mỏ): 41
VII.1. Thành phần hoá học: 41
VII.1.1. Nhóm chất dầu: 41
VII.1.2. Nhóm chất nhựa 42
VII.1.3. Nhóm asphanten: 42
VII.2. Ứng dụng 42
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT DẦU THÔ 43
I. Chưng đơn giản: 43
I.1. Chưng bay hơi dần dần 43
I.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần 44
I.3. Chưng cất bay hơi nhiều lần: 45
II. Chưng cất phức tạp: 46
II.1. Chưng cất có hồi lưu 46
II.2. Chưng cất có tinh luyện 47
III. Chưng cất trong chân không và chưng cất bằng hơi nước. 49
CHƯƠNG IV CHƯNG CẤT DẦU THÔ 52
I- Mục đích và Ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô 52
II- Chuẩn bị nguyên liệu dầu khí trước khi chế biến . 53
II.1. Các hợp chất có hại trong dầu thô : 53
II.2 Ổn định dầu nguyên khai 55
II.3.Tách các tạp chất cơ học, nước và muối: 56
II.3.1.Tách bằng phương pháp cơ học: 56
II.3.2 Các phương pháp khác. 58
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất. 59
III.1 Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện. 59
III.2. Áp suất của tháp chưng : 63
III.3. Những điểm cần chú ý khi điều chỉnh, khống chế làm việc của tháp chưng cất. 64
III.4.Các điều kiện cần thiết để đảm bảo cho việc chưng cất : 65
IV.Dây chuyền công nghệ : 65
IV.1. Lựa chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chưng cất : 66
IV.2. Chọn sơ đồ công nghệ chưng cất đầu thô loại hai tháp 66
IV. 3. Ưu điểm và nhược điểm: 69
CHƯƠNG V: THIẾT BỊ CHÍNH CỦA SƠ ĐỒ 72
I. Tháp chưng : 72
I.1. Tháp đệm 72
I.2 Tháp đĩa chụp : 73
I.3. Tháp đĩa sàng : 74
II. Lò đốt : 75
II.1. Phân loại lò ống: 75
II.1.1. Phân loại theo hình dạng và cấu trúc : 75
II.1.2. Phân loại theo mục đích sử dụng : 76
III-Thiết bị trao đổi nhiệt : 78
III.1- Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà : 78
III.2- Loại thiết bị trao đổi nhiệt lồng ống : 80
III.3- Loại thiết bị ống chùm : 81
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 82
I. Tính cân bằng vật chất 82
I.1. Tại tháp tách sơ bộ 82
I.2. Tại tháp tách phân đoạn 83
II. Thiết lập đường cân bằng (VE) cho các sản phẩm 84
II.1. Đường cân bằng (VE) sản phẩm xăng 84
II.2. Đường cân bằng của sản phẩm kerosen 86
II.3. Đường cân bằng của gazoil 86
III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm 87
III.1. Tỷ trọng trung bình 87
III.2. Xác định nhiệt độ sôi trung bình 88
III.3. Tính phân tử lượng trung bình của các sản phẩm 89
IV. Tính tiêu hao hơi nước 89
IV.1. Tính tiêu hao hơi cho tháp phân đoạn 89
IV.2. Tính tiêu hao nước cho các tháp tách 89
V. Tính chế độ của tháp chưng cất 90
V.1. Tính áp suất của tháp 90
V.1.1. Áp suất tại đỉnh tháp 90
V.1.2. áp suất tại đĩa lấy kerosen 91
V.1.3. áp suất tại đĩa lấy gazoil 91
V.1.4. áp suất tại đĩa nạp liệu 91
V.2. Tính nhiệt độ của tháp 91
V.2.1. Nhiệt độ tại đĩa nạp nhiên liệu 91
V.2.2. Nhiệt độ tại đáy tháp 92
V.2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp 92
V.2.4. Nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen 94
V.2.5. Nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil 96
V.3. Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp 98
VI. Tính kích thước của tháp chưng cất 98
VI.1. Tính đường kính tháp 98
VI.2. Tính chiều cao của tháp 100
VI.3. Tính số chóp và đường kính chóp 101
PHẦN III : AN TOÀN LAO ĐỘNG 102
I. An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển. 102
I.1. Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy : 102
I.2. Trang bị phòng hộ lao động : 104
I.3. Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường. 105
II. Tự động hoá : 105
II.1. Các dạng sau : 107
II.2. Cấu tạo của một số thiết bị tự động. 109
PHẦN IV. THIẾT KẾ XÂY DỰNG 111
I. Yêu cầu chung : 111
II. Yêu cầu về kỹ thuật. 111
III. Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp. 111
IV. Giải pháp thiết kế xây dựng : 112
IV.1. Sơ đồ khối biểu diễn dây chuyền trong phân xưởng. 112
IV.2. Đặc điểm của phân xưởng sản xuất : 113
IV.3. Bố trí mặt bằng phân xưởng : 113
KẾT LUẬN 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO 118
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_thiet_ke_day_chuyen_chung_cat_dau_tho_it_phan_nhe_q4kD5aigX2.png /tai-lieu/do-an-thiet-ke-day-chuyen-chung-cat-dau-tho-it-phan-nhe-87431/ 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:
ó độ phân chia cao hơn. Việc hồi lưu lại chất lỏng được khống chế bằng bộ phận đặc biệt và bố trí phía trên thiết bị chưng cất.
Hình 6: Sơ đồ chưng cất có hồi lưu
Nguyên liệu (I) qua thiết bị đun nóng (2) rồi đưa vào tháp chưng (1) phần hơi để lên đỉnh tháp sau đó qua thiết bị làm lạnh và thu được sản phẩm (II). Phần đáy được tháo ra là cặn (III) một phần được gia nhiệt hồi lưu trở lại tháp đáy thực hiện tiếp qúa trình chưng cất thu được sản phẩm.
II.2. Chưng cất có tinh luyện
Chưng cất có tinh luyện cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu. Cơ sở quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả hai phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình này thực hiện trong tháp tinh luyện. Để quá trình xảy ra hoàn thiện hơn giữa pha lỏng và hơi trong tháp được trang bị đĩa hay đệm. Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha, vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa và hồi lưu ở đỉnh tháp.
Các quá trình chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng cất một lần và nhiều lần có tinh luyện.
Quá trình tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân đoạn . Trong tháp bố trí các đĩa . Hoạt động của tháp được mô tả như hình
Hình 7: Nguyên lý làm việc của các tầng địa trong tháp tinh luyện
Pha hơi Un bay lên từ đĩa thứ n lên từ đĩa thứ n-1 được tiếp xúc với pha lỏng Ln-1 chảy từ n-1 xuống, còn pha lỏng từ đĩa, Ln chảy xuống đĩa phía dưới n+1 lại tiếp xúc với pha hơi Un+1 bay từ dưới lên. Nhờ quá trình tiếp xúc như vậy mà quá trình trao đổi chất xảy ra tốt hơn. Pha hơi bay lên ngày càng làm giàu thêm cấu tử nhẹ, còn pha lỏng chảy xuống phía dưới ngày càng chứa các cấu tử nặng. Số lần tiếp xúc càng nhiều, sự trao đổi chất càng tăng cường và sự phân chia của tháp càng tốt, hay nói cách khác, tháp có độ phân chia cao. Đĩa trên cùng cũng có hồi lưu đỉnh, còn đĩa dưới cũng có hồi lưu và đáy làm cho tháp hoạt động liên tục, ổn định có khả năng phân chia cao. Ngoài đỉnh và đáy, nếu cần người ta còn thiết kế hồi lưu trung gian, bằng cách lấy sản phẩm lỏng ở cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp. Còn khi lấy sản phẩm cạnh sườn tháp, người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnh sườn tháp. Như vậy theo chiều cao của tháp tinh luyện, ta sẽ nhận được các phân đoạn có giới hạn sôi khác nhau tuỳ từng trường hợp vào chế độ công nghệ chưng và dầu thô nguyên liệu ban đầu.
III. Chưng cất trong chân không và chưng cất bằng hơi nước.
Hỗn hợp các cấu trúc trong dầu thô thường không bền, dễ bị phân huỷ khi tăng nhiệt độ. Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là các hợp chất chứa lưu huỳnh các chất cao phân tử như nhựa Các hợp chất parafinic kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphtenic và các naphtenic lại kém bền nhiệt hơn các hợp chất aromatic. Độ bền của các cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào thời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó. Trong thực tế chưng cất, đối với các phân đoạn có nhiệt độ cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt chưng khi đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 400 – 4200 với dầu không có hay có chứa rất ít lưu huỳnh và không quá 320- 3400 với dầu có và nhiều lưu huỳnh.
Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi các tính chất. Làm việc của sản phẩm, như làm giảm thấp độ nhớt và nhiệt độ bắt cháy cốc kín của chúng, giảm độ bền OXH. Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho qúa trình chưng cất vì chúng tạo ra các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất để tháp. Để giảm sự phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần hạn chế. Ví dụ, trong thực tế chưng cất, thời gian lưu của nguyên liệu dầu (phân đoạn cặn chưng cất khí quyển) ở đáy của tháp AD không lớn hơn 5 phút và phân đoạn gudron khi chưng chân không VD chỉ khoảng từ 2- 5 phút.
Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt của chúng, người ta phải dùng chưng cất trong chân không. VD hay chưng cất với hơi nước để tránh sự phân huỷ nhiệt. Chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác dụng tương tự như dùng chân không: giảm áp suất riêng phần của cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn. Hơi nước được dùng ngay cả trong chưng cất khí quyển. Khi tinh luyện, nó được dùng để tái bay hơi phần đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa trong mazut hay trong gudron, trong nhiên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn (có thể đến 550 6000 ).
Tuy nhiên, tác dụng của hơi nước làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế, vì nhiệt lượng 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 2á3% so với nguyên liệu đêm chưng cất khi số cấp tiếp xúc lý thuyết là 3 hay 4. Trong điều kiện như vậy, lượng hơi dầu tách ra từ phân đoạn mazut đạt tới 14 đến 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 của hơi nước cần không thấp hơn nhiệt đọ của hơi dầu tránh sản phẩm dầu ngậm nước. Do vậy, người ta thường dùng hơi nước nhiệt độ trong khoảng 380 đến 4500,áp suất hơi từ 0,2 đến 0,5 Mpa.
Công nghệ chưng cất dầu với hơi nước có nhiều ưu điểm. Ngoài việc giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, nó còn tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tích nhiệt 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 được mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh và ngăn ngừa quá trình tạo cốc trong các lò đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này khoảng 0,3 đến 0.5% so với nguyên liệu.
Trong một vài trường hợp, chẳng hạn như khi 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 tưong nước bền trong nhiên liệu.
Chương IV Chưng cất dầu thô
I- Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô
Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã được xử lý qua các quá trình tách nước, muối và tạp chất cơ học., được đưa vào chưng cất. Các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD (Atmospheric Distillation) và chưng cất chân không VD (Vacuum Distillation) thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý. Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là quá trình CDU( crude oil distillation), còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất AD, trong thực tế đôi khi còn gọi là quá trình chưng cất ( cặn thô hay mazut ). Tuỳ theo bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình ta sẽ áp dụng chưng cất AD, VD, hay kết hợp cả hai AD, VD (gọi tắt là A-V- D . Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại hình công nghệ A-V-D. Khi áp dụng loại hình công nghệ AD. Chúng ta chỉ chưng cất dầu thô với mục đích nhận các phân đoạn xăng ( naphta nhẹ, naphta nặng) phân đoạn kerosen; phân đoạn diezel (nhẹ, nặng) và phần cặn còn lại sau chưng cất. Khi muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận các phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn. Người ta dùng chưng cất VD phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu cho quá trình chế biến để nhận thêm xăng bằng quá trình crăcking. Phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn. Còn phần cặn của chưng cất VD gọi là phân đoạn cặn gudron, được dùng để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên liệu cho quá trình cốc hoá sản xuất cốc dầu mỏ. Như vậy, tuỳ theo thành phần của dầu mỏ , nguyên liệu và mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình công nghệ chưng cất thích hợp.
*Các sơ đồ chưng cất dầu thô
II- Chuẩn bị nguyên liệu dầu khí trước khi chế biến .
II.1. Các hợp chất có hại trong dầu thô :
Dầu thô vừa khai thác ở mỏ lên, ngoài phần chủ yếu là các hydrocacbon trong dầu thô còn có khí, nước, muối, cát,đất nămf trong dầu mỏ . Muối lẫn trong dầu như : Na Cl, CaCl2, MgCl2Nước lẫn trong dầu mỏ ở trạng thái tự do và cả trạng thái nhũ tương.
Trong dầu mỏ còn có lẫn các khí hữu cơ như : CH4, C2H2, C3H8, C4H20 và C5H12 và khí vô cơ như : H2S, CO2 và He. Việc có mặt các tạp chất kể trên có hại tới quá trình vận chuyển và chế biến rất lớn.
Ví dụ : Khi có mặt các tạp chất cơ học như đất, cát, làm mòn bề mặt bên trong các đường ống vận chuyển. Ngoài ra nó còn đọng lại từng lớp trong các đường ống hay các thiết bị trao đổi nhiệt, trong các lò và các thiết bị làm lạnh, làm giảm hệ số truyền nhiệt của quá trình chưng cất và còn tham gia vào tạo nhũ tương thêm bền vững. Vì vậy việc đầu tiên khai thác lên phải tách các hợp chất cơ học có trong dầu.
Việc có mặt nước và dung dịch mu...
