Đồ Án Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu nặng loại 1 tháp Năng suất 4.000.000 tấn/năm

Đề tài: Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu nặng loại 1 tháp Năng suất 4.000.000 tấn/năm


MỞ ĐẦU


Công nghệ chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859 khi mà Edwin Drake (Mỹ) khai thác được dầu thô. Lúc bấy giờ lượng dầu thô còn rất ít, chỉ phục vụ cho mục đích để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 đến 70% năng lượng được sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ có 20 đến 22% năng lượng đi từ than, 5 đến 6% năng lượng đi từ nước và 8 đến 12 từ năng lượng hạt nhân.
Ngành công nghiệp dầu khí do tăng trưởng nhanh đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của thế kỷ XX. Đặc biệt sau đại chiến Thế giới thứ II, công nghiệp dầu khí phát triển nhằm đáp ứng hai mục tiêu chính là :
- Cung cấp các “sản phẩm trắng“ cho nhu cầu về nhiên liệu động cơ, nhiên liệu công nghiệp và các sản phẩm về dầu mỡ bôi trơn.
- Cung cấp các hoá chất cơ bản cho ngành tổng hợp hoá dầu và hoá học, tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu phát triển của chủng loại sản phẩm của ngành hoá chất và vật liệu. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vượt lên công nghệ chế biến than.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng của nguyên liệu dầu mỏ mà nguyên liệu từ than hoặc các khoáng chất khác không thể có, đó là giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự động hoá, dễ khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn, sản phẩm thu được có chất lượng cao, ít tạp chất và dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới, ở Việt Nam dầu khí cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển. Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ dầu với trữ lượng tương đối lớn như mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông vùng Nam Côn Sơn, các mỏ khí như Tiền Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ. Đây là nguồn tài nguyên quí để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất - Quảng Ngãi với công suất 6,5 triệu tấn/năm, sắp hoàn thành để đưa vào hoạt động và đang tiến hành phê duyệt dự án tiền khả thi nhà máy lọc dầu số 2 tại Nghi Sơn - Thanh Hoá với công suất 7 triệu tấn/năm. Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí ở nước ta đang bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá và hiện đại hoá. Chắc chắn sự đóng góp của ngành dầu khí sẽ rất có ý nghĩa, không những chỉ bằng các chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà ngành kinh tế mũi nhọn này còn góp phần xây dựng đất nước, để sau vài thập niên tới sánh ngang với các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế biến. Theo các chuyên gia về hoá dầu ở Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quí hiếm này.
Trong đồ án này sẽ tiến hành đề cập tới các vấn đề lý thuyết có liên quan đến chưng cất dầu thô. Trên cơ sở đó thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô ít phần nhẹ với công suất 4 triệu tấn/năm. Để từ đó giúp cho sinh viên củng cố và nắm vững các kiến thức cơ bản về hoá học dầu mỏ.
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU
Phần I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Chương I: Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình chưng cất
I. Nguyên liệu 3
1.Thành phần của dầu thô 3
1.1.Thành phần nguyên tố 3
1.2.Thành phần hoá học . 3
2. Phân loại dầu thô . 10
2.1. Phân loại dầu thô dựa vào bản chất hoá học . 10
2.2. Phân loại dầu thô dựa vào bản chất vật lý . 11
3. Các dặc tính vật lý quan trọng của dầu thô 11
3.1. Tỷ trọng . 11
3.2. Thành phần phân đoạn 12
3.3. Hệ số đặc trưng K . 12
II. Chuẩn bị nguyên liệu trước khi chưng cất 13
1. Ổn định dầu nguyên khai 13
2. Tách các tạp chất cơ học, nước, muối khoáng 13
2.1. Tách bằng phương pháp cơ học 14
2.2. Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học 15
2.3. Tách bằng phương pháp dùng điện trường . 15
III. Sản phẩm của quá trình chưng cất 16
1. Khí hydrocacbon 17
2. Phân đoạn xăng 17
3. Phân đoạn kerosen 17
4. Phân đoạn diezel . 17
5. Phân đoạn mazut 18
6. Phân đoạn dầu nhờn . 18
7. Phân đoạn gudron . 18
Chương II. Công nghệ chưng cất dầu thô
I. Vai trò, mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô . 19
1. Vai trò . 19
2. Mục đích . 19
3. Ý nghĩa . 19
II. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất 21
1. Chưng đơn giản . 22
1.1. Chưng cất bằng cách bay hơi dần dần 22
1.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần . 22
1.3. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần . 23
2. Chưng phức tạp . 24
2.1. Chưng cất có hồi lưu . 24
2.2. Chưng cất có tinh luyện . 24
3. Chưng cất chân không và chưng cất hơi nước . 26
III. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 27
1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện . 27
2. Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện . 29
3. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất 30
IV. Các loại sơ đồ công nghệ . 31
1. Sơ đồ công nghệ bay hơi một lần và một tháp tinh cất . 31
2. Sơ đồ công nghệ bốc hơi hai lần và tinh luyện hai lần trong hai
tháp nối tiếp nhau . 32
V. Lựa chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chưng
cất . 33
1. Phân tích và lựa chọn sơ đồ công nghệ 33
2.Thuyết minh sơ đồ công nghệ chưng cất loại một tháp 34
3. Sơ đồ công nghệ . 35
VI. Thiết bị chính trong dây chuyền . 36
Phần II TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
I. Tính cân bằng vật chất . 38
1. Lưu lượng các sản phẩm 38
1.1. Lưu lượng sản phẩm khí 38
1.2. Lưu lượng xăng . 39
1.3. Lưu lượng dầu hoả 39
1.4. Lưu lượng diezel 39
1.5. Lưu lượng cặn . 39
2. Tính tiêu hao hơi nước . 39
2.1. Lượng hơi nước dùng cho đáy tháp chưng . 40
2.2. Lượng hơi nước dùng để tách các sản phẩm . 40
II. Vẽ đường cong điểm sôi thực (PRF) của dầu thô và đường cong cân
bằng (VE) của các sản phẩm dầu 40
1. Đường cong điểm sôi thực PRF . 40
2. Đường cong cân bằng VE 42
2.1. Đường cong VE của xăng 42
2.2. Đường cong VE của dầu hoả . 43
2.3. Đường cong VE của diezel 44
III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm . 45
1. Tỷ trọng trung bình 45
2. Nhiệt độ sôi trung bình phân tử 46
3. Phân tử lượng trung bình của các sản phẩm 47
IV. Tính chế độ của tháp chưng cất 47
1. Xác định áp suất trong tháp 47
1.1. Áp suất tại đỉnh tháp . 47
1.2. Áp suất tại đĩa lấy dầu hoả 47
1.3. Áp suất tại đĩa láy diezel 47
1.4. Áp suất vùng nạp liệu 47
2. Xác định nhiệt độ trong tháp . 48
2.1. Nhiệt độ tại vùng nạp liệu và nhiệt độ đáy tháp . 48
2.2. Nhiệt độ tại đĩa lấy diezel và dầu hoả 49
2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp 54
2.4. Tính chỉ số hồi lưu trên đỉnh tháp 57
V. Tính kích thước của tháp 58
1. Tính đường kính tháp 58
2. Tính chiều cao tháp . 60
3. Tính số chóp và đường kính chóp 61
Phần III TÍNH TOÁN KINH TẾ
I. Mục đích . 62
II. Chế độ công tác của phân xưởng . 62
III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng . 64
1. Nhu cầu về nguyên liệu . 64
2. Nhu cầu về năng lượng . 64
IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng . 65
V. Tính khấu hao cho phân xưởng 66
VI. Chi phí khác cho một thùng sản phẩm 67
VII. Xác định hiệu quả kinh tế 68
Phần IV XÂY DỰNG CÔNG NGHIỆP
I. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy 69
1. Đặc điểm của địa điểm xây dựng 69
2. Vị trí xây dựng nhà máy . 69
II. Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng 70
1. Bố trí mặt bằng phân xưởng . 70
2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản 71
Phần V AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
I. An toàn lao động 73
1. Giáo dục về an toàn lao động . 73
2. Trang bị bảo hộ lao động . 73
3. Các biện pháp kỹ thuật về an toàn lao động . 74
4. Công tác vệ sinh lao động 74
II. Tự động hoá . 74
1. Mục đích và ý nghĩa 74
2. Các ký hiệu dùng trong tự động hoá . 75
3. Các dạng tự động hoá 76
4. Cấu tạo một số thiết bị tự động . 78
Kết luận 81
Tài tiệu tham khảo 82