Đồ Án Thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ

MỞ ĐẦU

Dầu mỏ dược tìm thấy vào năm 1859 tại Mỹ. Lúc bấy giờ lượng dầu thô khai thác được còn rất ít, chỉ phục vụ cho mục đích đốt cháy và thắp sáng. Nhưng chỉ một năm sau đó, không chỉ riêng ở Mỹ mà các nước khác người ta cũng đã tìm thấy dầu. Từ đó sản lượng dầu được khai thác ngày càng tăng lên rất nhanh. Đây là bước chuyển mình đi lên của nghành khai thác và chế biến dầu mỏ.
Đến năm 19982 thế giới đã có 100 loại dầu mỏ khác nhau thuộc sở hữu của 48 quốc gia, trong đó có Việt Nam. Quốc gia có sản lượng dầu mỏ lớn nhất là Arập xê út. Chiếm khoảng 26% tổng sản lượng dầu mỏ trên thế giới.
Ngành công nghiệp đầu do tăng trưởng nhanh đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của hầu hết các quốc gia trên thế giới . Khoảng 65 70% năng lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ có 2022% năng lượng đi từ than, 56% từ năng lượng nước và 812% từ năng lượng hạt nhân.
Ngày nay trên 90% sản phẩm hữu cơ có nguồn gốc từ dầu khí vào mục đích đốt cháy sẽ giảm dần. Do đó dầu khí trong tương lai vẫn chiếm giữ một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào có thể thay thế được. Bên cạnh đó lượng sử dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu mỏ là làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như : sản xuất cao su, vải, nhựa đến các loại thuốc nhuộm, các hoá chất hoạt động bề mặt, phân bón.
Dầu mỏ là một hổn hợp rất phức tạp trong đó cả hàng trăm cấu tử khác nhau. Mỗi loại dầu mỏ được đặc trưng bởi thành phần riêng song về bản chất chúng đều có các hiđrocacbon là thành phần chính, các hiđrocacbon đó chiếm 6090% trọng lượng trong dầu, còn lại là các chất oxy, lưu huỳnh, nitơ, các phức chất cơ kim, nhựa, asphanten. Trong khí còn có các khí trơ như : He, Ar, Xe, Nz .
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới, dầu khí Việt Nam cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển.Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ trữ dầu với trữ lượng tương đối lớn như mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, các mỏ khí như Lan Tây, Lan Đỏ Đây là nguồn nhiên liệu quý để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy số một Dung Quất với công suất 6 triệu tấn /năm đang triển khai xây dựng để hoạt động và đang tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu, số 2 Nghi Sơn- Thanh Hoá với công suất 7 triệu tấn/năm.
Đối với Việt Nam dầu khí được coi là nghành công nghiệp hoá, hiện đại hoá, tạo thế mạnh cho nền kinh tế quốc dân. Như vậy nghành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào thời kỳ mới, thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Sự đóng góp của nghành dầu khí không chỉ mang lại thế mạnh cho nền kinh tế nước nhà mà còn là nguồn động viên tinh thần toàn đảng toàn dân ta và nhất là các thành viên đang làm việc trong nghành dầu khí hăng hái lao dộng, sáng tạo góp phần xây dựng đất nước để sau này vào thập niên tới sánh vai các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng mà các dạng nhiên liệu khác như than hoặc các khoáng chất khác không thể có, đó là giá thành thấp, dể vận chuyển và bảo quản, dễ hiện đại hoá và tự động hoá trong sử dụng, ít tạp chất và có nhiệt năng cao, dể tạo ra loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các nghành kinh tế quốc dân.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế biến. Theo các chuyên gia về hoá dầu của châu âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng lên 5 lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý hiếm này.
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hiđrocacbon,khí thiên nhiên,khí dầu mỏ và các tạp chhất khác như CO2 ,H2S, N2 Dầu mỏ muốn sủ dụng được thì phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn. Mỗi thành phần phân đoạn cho ta biết dược loại sản phẩm thu và khối lượng của chúng. Quá trình chưng cất dầu thô là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành các giai đoạn. Quá trình này được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau nhằm tách các cấu tử có trong dầu thô theo từng khoảng thời gian khác nhau mà không làm phân huỷ chúng. Tuỳ theo biện pháp chưng cất mà ta chia quá trình chưng cất thành chưng đơn giản, chưng phức tạp chưng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất trong chân không. Trong các nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô cho phép ta có thể thu được các phân đoạn dầu mỏ để thực hiện các quá trình tiếp theo.
Trong đồ án này đề cập đến các vấn đề lý thuyết có liên quan, trên cơ sở đó thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ. Đồng thời xem xét thiết kế mặt bằng phân xưởng và vấn đề an toàn lao động.

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I: TỔNG QUAN 4
I. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất 4
1. Tách tạp chất cơ học, nước , muối lẫn trong dầu 4
1.1. Tách bằng phương pháp cơ học (lắng- lọc- ly tâm). 5
1.2. Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học. 7
1.3. Tách bằng phương pháp dùng điện trường. 7
II. Nguyên liệu của quá trình. 8
1. Phân loại dầu mỏ 8
2. Phân loại dầu mỏ theo hiđrocacbon . 9
3. Thành phần hoá học. 11
3.1. Hiđrocacbon họ parafinic . 11
3.2. Hiđrocacbon họ Naphtenic . 13
3.3. Các hiđrocacbon họ Aromatic (hiđrocacbon thơm). 14
3.4. Các hợp chất chứa lưu huỳnh. 14
3.5. Các hợp chất nhựa –asphanten. 15
III. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất. 15
1. Chưng đơn giản . 15
1.1. Chưng bay hơi dần dần. 15
1.2. Chưng cất bằng cách bay hơi 1lần 16
1.3.Chưng cất bằng cách bây hơi nhiều lần. 16
2 . Chưng cất phức tạp. 18
2.1. Chưng cất có hồi lưu. 18
2.2. Chưng cất có tinh luyện . 18
2.3. Chưng cất trong chân không và chưng cất với hơi nước. 20
IV. Sản phẩm của quá trình. 22
1. Khí hiđrocacbon . 22
2. Phân đoạn xăng 22
3. Phân đoạn kerosen 23
3.1. Thành phần hoá học. 24
3.2. Ứng dụng: 24
4. Phân đoạn diezel. 25
4.1. Thành phần hoá học: 25
4.2. Ứng dụng 25
5. Phân đoạn mazut. 26
6. Phân đoạn dầu nhờn. 26
6.1. Thành phần hoá học 26
6.2. Ứng dụng. 27
7. Phân đoạn Gudron. 27
7.1. Thành phần hoá học 27
7.2. Ứng dụng. 27
V. Các loại sơ đồ công nghệ . 28
1. Phân loại sơ đồ công nghệ. 28
2. Các yếu tố ảnh hưởng. 31
2.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện. 31
2.2. Áp suất suất của tháp chưng luyện. 34
2.3. Điều khiển khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất. 34
VI. Thiết kế dây chuyền công nghệ. 35
1. Chế độ công nghệ 35
2. Chọn sơ đồ công nghệ . 36
3. Thuyết minh sơ đồ chưng cất dầu bằng phương pháp loại 2 tháp. 38
4. Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp. 39
VII. Thiết bị chính trong dây chuyền. 39
1. Tháp chưng cất . 39
2. Các loại tháp chưng luyện 41
VIII. Thiết bị đun nóng. 45
1. Đun nóng bằng khói lò. 45
2. Thiết bị đun nóng lò ống 47
IX. Thiết bị trao đổi nhiệt 47
1. Loại vỏ bọc 48
2. Loại ống: 48
3. Loại ống lồng ống: 50
4. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm: 51
PHẦN II : TÍNH TOÁN. 53
I . Các số liệu ban đầu. 53
I.1. Tại tháp tách sơ bộ. 54
I.2. Tại tháp tách phân đoạn. 54
II. Tính cân bằng nhiệt lượng 57
PHẦN III: XÂY DỰNG 59
I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 59
1. Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng 59
2. Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng 59
II. Các yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp. 61
1. Đảm bảo khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp 61
2. Vị trí xây dựng nhà máy. 62
III. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 62
1. Các yêu cầu. 62
2. Nguyên tắc phân vùng 63
PHẦN IV: AN TOÀN 66
I. Khi thiết kế tổng mặt bằng xí nghiệp . 66
1. Những yêu cầu đảm bảo an toàn khi thiết kế các phân xưởng sản xuất. 67
2. Cấp thoát nước thải . 67
II. Kỹ thuật an toàn khi thiết kế sử dụng máy móc và thiết bị. 68
1. Những nguyên nhân gây ra chấn thương khi sử dụng máy móc thiết bị 68
2. Những biện pháp an toàn chủ yếu. 69
3. An toàn khi vận chuyển. 69
III. An toàn điện. 69
IV. An toàn trong xây dựng. 69
V. Biện pháp phòng chống cháy nổ trong nhà máy. 70
PHẦN V: KẾT LUẬN 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73