Luận Văn Thiết Kế Phân Xưởng sản xuất Aromatic Từ LPG

Mở Đầu
Năm 1859 ngành công nghiệp Dầu mỏ ra đời, đánh dấu bước nhảy
vọt trong công nghệ nguyên liệu và nhiên liệu năng lượng. Công nghiệp
dầu mỏ có sự tăng trưởng rất nhanh đã trở thành ngành công nghiệp mũi
nhọn của thế kỷ 20. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vượt lên trên
ngành công nghiệp chế biến than.
Những sản phẩm của ngành công nghiệp Hóa dầu sản xuất chủ yếu
là: Benzen, Toluen, Xylen (chúng được gọi tắt là BTX), nhiên liệu năng
lượng, lĩnh vực polime, xà phòng, thuốc nhuộm, sơn, .
Trước đây việc sản xuất các Hydrocacbon Aromatic chủ yếu dựa
vào việc thu hồi khí của công nghiệp sản xuất than cốc, nhưng vì sản
lượng quá thấp, không đủ nhu cầu phát triển của nhành công nghiệp chất
dẻo và ngành công nghiệp sợi. Ngày nay chủ yếu là sản phẩm của công
nghiệp Hoá dầu, vừa có giá trị cao, vừa có giá thành thấp nên phần lớn
các Hydrocacbon Aromatic nhận được từ Dầu mỏ đã chiếm tỷ lệ trên
90%.
Một quá trình mới khác cũng được xem như một nguồn cung cấp
BTX quan trọng đó là quá trình Cyclar. Nguyên liệu của quá rình này là
khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG). Xúc tác của quá trình là xúc tác dạng zeolit
có khả năng xúc tiến phản ứng dehydro hoá nguyên liệu, polyme hoá sản
phẩm mới hình thành để tạo nên các oligome không no, và tiếp tục
dehydro vòng hoá các oligome này tạo thành các hydrocacbon thơm.
Khí hoá lỏng LPG đầu tiên dược sử dụng làm nguyên liệu dân dụng
và nguyên liệu để sản xuất olefin nhẹ bằng cách hydro hoá hay crackinh
hơi. Sau đó, khí hoá lỏng đã trở thành vấn đề lớn của ngành công nghiệp
lọc hoá dầu vì sản lượng khí hoá lỏng vượt quá mức sử dụng và trở lên
khó bán trên thị trường và chúng được đốt bỏ trực tiếp trên các dàn khoan
khai thác dầu thô (khí dầu mỏ). Từ năm 1996 tới nay, công nghiệp dấu khí
đã thay đổi công nghệ khí hoá lỏng LPG làm nguyên liệu cho sản xuất
xăng có trị số octan cao và các hydrocacbon thơm.
LPG bao gồm chủ yếu là Propan và Butan thu hồi từ quá trình khai
thác và chế biến các sản phẩm Dầu mỏ. Giá trị tương đối thấp của LPG
làm cho nó là một nguyên liệu lý tưởng cho các ứng dụng Hoá dầu.
Quá trình Cyclar chuyển đổi khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG) thành các
sản phẩm Aromatic là một giải pháp được phát triển bởi BP và UOP. Các
quá trình Cyclar góp phần mở rộng việc sử dụng LPG để sản xuất các sản
phẩm thơm có giá trị cao và cung cấp một khả năng độc đáo để sản xuất
BTX từ một nguyên liệu có giá trị thấp hơn.
Do đó trong đồ án này là mục đích sử dụng quá trình Cyclar chuyển
hoá LPG thành các hợp chất thơm. Với sản lượng đã chiếm tỷ lệ trên 90%
của ngành công nghiệp dầu mỏ, công nghệ Cyclar là một quá trình quan
trọng của sản xuất các hợp chất Aromatic (BTX) và vai trò của quá trình
này không ngừng tăng lên do nhu cầu về xăng có chất lượng cao và các
sản phẩm ứng dụng từ quá trình sản xuất để tổng hợp lên những chất hữu
ích cho đời sống.
Thiết Kế Phân Xưởng sản xuất Aromatic Từ LPG
Phần I. Tổng Quan
CHƯƠNG I. Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm
A. Nguyên liệu LPG
Khí dầu mỏ hoá lỏng LPG thu được từ quá trình chế biến dầu được
hoá lỏng, bao gồm các loại hydrocacbon khác nhau mạch parafin,
Nguyên liệu: Lấy từ phân đoạn C3, C4 trong nhà máy lọc dầu.
Lấy từ phần lỏng của khí thiên nhiên (NMCBK)
Propan thương phẩm (phân đoạn C3): thành phần chính propan,
propylen còn có C4 ( 19%V), lẫn 1 ít C2
Butan thương phẩm (phân đoạn C4): thành phần chính là n - butan,
iso -butan, buten (90%V), còn có C3, lẫn C5+ .
Hỗn hợp Bu - pro: tỷ lệ C3/C4 theo nhà máy, tùy theo chiến lược của
nhà máy mà tỷ lệ này có thể thay đổi.
Có thể có (dạng vết) của etan (C2H4) và pentan (C5H12) .; Ngoài ra
có thể có butadien 1,3 (C4H6) nhưng rất nhỏ và khó có thể xác định được.
Trong khí dầu mỏ có thể có hoặc không có hydrocacbon dạng olefin, điều
đó tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến.
Các ứng dụng chủ yếu của LPG:
- LPG là nhiên liệu cháy hoàn toàn, không tro và hầu như không có
khói. LPG có độ sạch cao, không lẫn các tạp chất ăn mòn, là nhiên liệu ít
gây ô nhiễm môi trường.
- LPG được xem là một loại nhiên liệu công nghiệp nhưng đồng thời nó
cũng là nhiên liệu dùng trong gia dình. Khả năng vận chuyển dễ dàng và
có nhiệt lượng cao nên LPG có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và
trong thương mại. Ở nước ta, LPG được sử dụng rất nhiều trong các
ngành của nền kinh tế quốc dân, nó đã mang lại nhiều lợi ích to lớn:

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU . 1
PHẦN I. TỔNG QUAN . 3
Chương 1. Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm . 3
A. Nguyên liệu LPG . 3
1. Các đặc tính của LPG . 4
2. Phân loại LPG . 10
3. Các phương pháp tồn chứa và bảo quản . 11
4. Nhận xét . 12
B. Hydrocacbon thơm . 13
1. Các tính chất vật lý của hydrocacbon thơm . 13
2. Tính chất hoá học của Benzen - Toluen - Xylen . 14
3. Ứng dụng của hợp chất thơm . 19
Chương 2. Các phương pháp sản xuất Hydrocacbon thơm . 20
1. Quá trình Platforming với xúc tác cố định của UOP . 21
2. Quá trình CCR Platforming của UOP . 21
2.1 Nguyên lý làm việc . 23
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình . 24
2.3 Ưu và nhược điểm . 27
3. Quá trình Cyclar . 28
3.1 Quy trình hoá học . 29
3.2 Mô tả quá trình . 30
3.3 Chất lượng và sản phẩm . 35
4. Quá trình Aromizer của hãng IFP . 36
Chương 3. So sánh và lựa chọn sơ đồ công nghệ . 37
1. Tính năng và lợi ích . 38
2. Kinh tế . 38
PHẦN III. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH . 40
Chương 1. Tính cân bằng vật chất của hệ thống . 40
Chương 2. Tính cân bằng nhiệt lượng . 44
2.1 Nhiệt lượng nguyên liệu mang vào . 45
2.2 Nhiệt lượng xúc tác mang vào . 46
2.3 Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho toàn phản ứng . 47
2.4 Tính nhiệt lượng mang ra . 47
Chương 3. Tính toán cho thiết bị phản ứng . 52
3.1 Tính toán cho thiết bị phản ứng số 1 . 52
3.1.1 Tính cân bằng vật chất . 52
3.1.2 Tính cân bằng nhiệt lượng . 56
3.2 Tính toán cho thiết bị phản ứng số 2 . 61
3.2.1 Tính cân bằng vật chất . 61
3.2.2 Tính cân bằng nhiệt lượng . 63
3.3 Tính toán cho thiết bị phản ứng số 3 . 68
3.3.1 Tính cân bằng vật chất . 68
3.3.2 Tính cân bằng nhiệt lượng . 70
3.4 Tính toán cho thiết bị phản ứng số 4 . 75
3.4.1 Tính cân bằng vật chất . 75
3.4.2 Tính cân bằng nhiệt lượng . 76
Chương 4. Tính toán thiết bị tái sinh xúc tác . 88
4.1 Tính cân bằng vật chất . 88
4.2 Tính cân bằng nhiệt lượng . 93
4.3 Tính kích thước . 95
Chương 5. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt . 99
Chương 6. Tính toán kinh tế . 104
6.1 Chế độ vận hành của phân xưởng . 104
6.2 Hạch toán chi phí . 104
6.3 Tính giá thành sản phẩm . 105
Chương 7. Tính toán xây dựng . 108
7.1 Chọn địa điểm xây dựng . 108
7.2 Các yêu cầu của địa điểm xây dựng . 108
7.3 Các nguyên tắc xây dựng . 109
Chương 8. An toàn lao động . 113
8.1 An toàn lao động trong phân xưởng Xyclar . 113
8.2 Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ . 114
8.2 Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ . 115
8.3 Yêu cầu đối với bảo vệ môi trường . 115
KẾT LUẬN . 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 117
MỤC LỤC . 119









.