Luận Văn Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên
Định dạng file word



MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined.
PHẦN 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 4
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ AXETYLEN 6
2.1 – Tính chất vật lý : 6
2.2- Tính chất hoá học: 8
2.2.1- Phản ứng cộng hợp. 9
2.2.2- Phản ứng thế của axetylen. 14
2.2.3- Phản ứng trùng hợp của Axetylen. 14
2.3. ứng dụng của axetylen. 15
2.4. Một số thông tin tham khảo về axetylen. 16
CHƯƠNG 3. CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXETYLEN 17
3.1- Công nghệ sản xuất axetylen từ than đá hay cacbuacanxi. 18
3.1.1- Phương pháp ướt. 19
3.1.2- Phương pháp khô. 21
3.1.3- Phương pháp sản xuất axetylen trực tiếp từ than đá. 24
3.2- Công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và hydrocacbon. 25
3.2.1 - Cơ sở nhiệt động học của quá trình nhiệt phân hydrocacbon. 25
3.2.2-. Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất axetylen. 35
3.3- Các công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và hydrocacbon. 37
1. Quá trình nhiệt điện. 37
3.3.2 - Quá trình oxy hoá không hoàn toàn. 46
2.3.3- Phương pháp tách axetylen ra khỏi hỗn hợp khí nhiệt phân: 52
2.4. So sánh các phương pháp. 54
PHẦN 2: TÍNH TOÁN 58
CHƯƠNG 1: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 58
1.1. Cân bằng vật chất cho quá trình tách axetylen bằng dung môi 58
1.2. Tính cân bằng vật chất trong thiết bị phản ứng. 65
CHƯƠNG II: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 70
2.1. Tính nhiệt dung riêng của oxy kỹ thuật. 70
3.2. Tính nhiệt dung riêng của khí tự nhiên đi vào ở 600[SUP]0[/SUP]C 71
3.3. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Q[SUB]3[/SUB] (kcal/mol) 72
3.4. Tính nhiệt dung riêng của khí nhiệt phân ra ở 80[SUP]0[/SUP]C 74
3.4.1. Nhiệt dung riêng của các cấu tử tương ứng trong hỗn hợp khí phân. 75
3.4.2. Tính nhiệt lượng cần lấy trong quá trình tôi: Q[SUB]7[/SUB]. 76
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH. 83
3.1. Tính thiết bị làm lạnh khi cracking. 83
3.1.1. Tính đường kính tháp. 83
3.2. Tính tháp hấp thụ. 86
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ. 91
4.1. Tính thân tháp hấp thụ. 91
4.2. Tính đường kính các ống dẫn. 93
4.2.1. Ống dẫn đỉnh. 93
PHẦN 3: THIẾT KẾ XÂY DỰNG 95
3.1. Đặc điểm của phân xưởng. 95
3.1.1. Đặc điểm của nguyên liệu. 95
3.1.2. Đặc điểm của sản phẩm. 95
3.1.3. Đặc điểm của dây chuyền sản xuất. 95
3.2. Chọn địa điểm xây dựng. 95
3.2.1. Yêu cầu về khu đất xây dựng. 96
3.2.2. Yêu cầu vệ sinh công nghiệp. 96
3.3. Giải pháp thiết kế xây dựng. 97
3.1. Tổng diện tích mặt bằng nhà máy. 98
3.3.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 98
PHẦN 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ. 101
1. Mục đích. 101
2. Nội dung. 101
2.1. Chế độ công tác của phân xưởng. 101
2.2. Nhu cầu về nguyên liệu, vật liệu và năng lượng. 101
2.3. Tính chi phí nguyên vật liệu và năng lượng. 103
3.4. Tính vốn đầu tư cố định. 103
3.5. Nhu cầu lao động. 104
3.6. Quỹ lương công nhân và nhân viên toàn phân xưởng. 105
3.7. Tính khấu hao. 106
3.8. Thu hồi sản phẩm phụ. 106
3.9. Chi phí khác. 107
3.10. Tính giá thành sản phẩm 107
3.11. Tính thời gian hoàn vốn. 108
PHẦN 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG 109
I- An toàn lao động trong phân xưởng sản xuất axetylen. 109
II. Các nguyên nhân gây ra tai nạn cháy nổ. 110
II.1.Nguyên nhân do kỹ thật. 110
II.2.Nguyên nhân do tổ chức. 110
II.3.Nguyên nhân do vệ sinh. 110
III.Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ. 110
III.1.Phòng chống cháy. 110
III.2.Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy. 111
III.2. Phòng chống nổ. 111
IV. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ. 112
V. Yêu cầu đối với bảo vệ môi trường. 112
VI. Kết luận. 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO 114



MỞ ĐẦU

Axetylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp, axetylen được dùng làm nguyên liệu ban đầu để tổng hợp các chất hữu cơ quan trọng như :
· Vinylclorua: là chất khí dễ cháy, nổ, có mùi ete, tan trong ete và cồn, tan ít trong nước, sôi ở nhiệt độ 45[SUP]0[/SUP]C. Là monome quan trọng để sản xuất vinylclorua polyme. Và các copolyme của nó dùng trong tổng hợp hữu cơ và chất phụ gia.
· Vinylaxetat : là chất lỏng không màu, không tan trong nước, dễ cháy, sôi ở 37[SUP]0[/SUP]C, dùng như hoá chất không gian và trong sản xuất các polyme và coplyme như polyvinyl
· Vinylete : là chất lỏng không màu dễ bốc cháy, dễ nổ, tan trong kiềm, axeton, ete, ít tan trong nước, sôi ở 39[SUP]0[/SUP]C và dùng làm chất gây mê.
· Acrylonytryl :là chất lỏng không màu dùng trong sản xuất cao su, acrylic, sợi.
· Axetandehyt : dùng để sản xuất axitaxetic.
Ngoài ra từ axetylen người ta còn sản xuất ra các hợp chất hoá học quan trọng khac như : nhựa, chất bám dính, chất phủ bề mặt, chất dẫn điện hữu cơ và có rất nhiều sản phẩm khác đi từ axetylen.
Chính vì có rất nhiều ứng dụng như vậy nên axetylen được sản xuất rất nhiều trên thế giới và các nhà công nghệ luôn luôn nghiên cứu mong tìm ra các quá trình công nghệ khác nhau để sản xuất ra axetylen nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Axetylen được sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu chính là : canxicacbua và hydrocacbon (dạng rắn, lỏng, khí). Hiện nay Mỹ và các nước châu Âu sản xuất axetylen từ hydrocacbon còn ở Italia, Nhật, Nam Phi, Ấn Độ axetylen được sản xuất từ canxicacbua.
Sản xuất axetylen từ hydrocacbon là quá trình mới được phát triển khoảng 30 năm gần đây. Trong công nghệ này hydrocacbon bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao ( từ 1100 ¸ 1500[SUP]0[/SUP]C ) trong điều kiện đoạn nhiệt và thời gian phản ứng rất ngắn( 0,005 ¸ 0,02 giây) sau đó sản phẩm được nhanh chóng làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống nhằm hạn chế các phản ứng phân hủy axetylen.
Công nghệ sản xuất axetylen từ dầu khí chủ yếu là khí đồng hành và khí thiên nhiên đã được biết đến từ lâu, đây là nguồn nhiên liệu rất sẵn có đối với các quốc gia có tiềm năng về dầu khí trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, công nghệ này có tính kinh tế cao, không gây ô nhiễm môi trường, rất hợp với xu thế thời đại nơi mà con người đặt vấn đề môi trường lên hàng đầu.
Và đề tài này là: "Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí tự nhiên”




PHẦN 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

Khí tự nhiên là khí nằm trong tầng chứa khí (mỏ khí) và thành phần chủ yếu là metan (có thể chiếm đến 97% theo thể tích). Khí tự nhiên là nguồn tài nguyên khổng lồ với trữ lượng rất lớn (hàng trăm nghìn tỉ m[SUP]3[/SUP]) phân bố trên đất liền và ngoài biển. Hiện nay người ta đã tìm ra mỏ khí tự nhiên với trữ lượng lớn ở nhiều nơi trên thế giới như: Liên Xô cũ, Mỹ, Trung Đông, Bắc Phi, Nam Mỹ, Canada, Đông Nam A, Mehyco, Uc, Tây Phi, Nhật Bản
Ở Việt Nam đã phát hiện sự có mặt của khí tự nhiên ở một số nơi như : Tiền Hải (Thái Bình), vùng trũng Nam Côn Sơn (Lan Tây, Lan Đỏ, Hồng Ngọc) mới được phát hiện có trữ lượng lớn khoảng 70 tỷ m[SUP]3[/SUP] khí tự nhiên. Thành phần khí tự nhiên ở đây chứa tới 96% CH[SUB]4[/SUB], 2%C[SUB]2[/SUB]H[SUB]6,[/SUB]2% các khí khác.
Quá trình khai thác và sử dụng khí tự nhiên còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế do vấn đề khai thác và vận chuyển phức tạp, đòi hỏi vốn đầu tư lớn nhưng lợi ích của nó đem lại đối với nền kinh tế nói chung và nghành công nghệ hoá học nói riêng là rất lớn.
Hàm lượng CH[SUB]4[/SUB] trong khí tự nhiên là rất lớn, vì vậy việc nghiên cứu tìm ra phương pháp sử dụng nguồn CH[SUB]4 [/SUB]dồi dào này để chế biến ra các nguyên liệu đa dạng hơn cho tổng hợp hữu cơ đang là đề tài thu hút sự quang tâm của các nhà khoa học đầu nghành, có uy tín trong nước cũng như trên thế giới.
Để nhận được sản phẩm riêng trong khí tự nhiên người ta nghiên cứu và xây dựng các nhà máy chế biến khí với nhiều phương pháp khác nhau và tùy thuộc vào mỏ khí (nguyên liệu ban đầu) mà có những công nghệ phù hợp mong đem lại hiệu quả trong qua trình chế biến các hoá chất thương phẩm.
Đặc biệt ở nước ta tiềm năng về khí khá phong phú. Như vậy nước ta có điều kiện phát triển công nghiệp dầu khí trên toàn lãnh thổ. Khai thác và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này. Trong tương lai nghành công
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Marcel Dekker- Chemistry of Axetylens – New York- 1975
2. Industrial and engineering chemical Research Vol 35- N[SUP]0[/SUP]3
3. Hydrocacbon Processing- November 1975
4. Hydrocacbon Processing- March 1997
5. Kirt- Othmer. Encyclopedia of chemical industry Vol 1- USA 1972
6. G.Margaret Wells BSC, FPRI – Handbook and Petrochemicals and Processes
7. Barbara Elvers, Stephen Hawkins:
Ullman’s Ency plopedia of industrial chemitry,
VCH Verlagsgesellschaft mBh, D- Weinheim, Federal Republic of Germany- 1991
8. PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền- chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành – Trường đại học Bách Khoa- Hà Nội-2000
9. Phan Minh Tân- Tổng hợp hữu cơ và hoá dầu Tập 1- Trường đại học Bách Khoa – TP. HCM- 1999
10. Bộ môn hoá lý – Sổ tay tóm tắt các đại lượng hoá lý- Trường đại học Bách Khoa- TP.HCM-1983
11. Tập thể tác giả- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất Tập 1- NXB khoa học và kĩ thuật-1992
12. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên- Sổ tay qúa trình và thiết bị công nghệ hoá chất Tập2- NXB khoa học và kĩ thuật-1994
13. Bộ môn hoá hữu cơ-Giáo trình tổng hợp hữu cơ cơ bản- đại học Bách Khoa-12/1964
14. Tạp chí dầu khí số 1 năm 2001
15. Bộ môn tổng hợp hữu cơ- Hoá học và kĩ thuật tổng hợp hữu cơ- ĐHTC-1974
16. Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hoávà thực phẩm- Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học- Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-1999
17. Nguyễn Thị Thanh, Nguyễn Văn Tuệ, Vũ Đào Thắng, Hồ Công Xính, Hoàng Trọng Yêm( chủ biên)- Hoá học hữu cơ Tập 2- NXB khoa học và kĩ thuật-1999
18. Bộ môn nhiên liệu- Công nghệ chế biến dầu mỏ và khí Tập 2 – Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-1983
19. Khoa hoá, bộ môn nhiên liệu- Hướng dẫn tính toán công nghệ các quá trình chế biến khí tự nhiên- Trường đại học Bách Khoa Hà Nội-1978
20. Ngô Bình- Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường đại học Bách Khoa Hà Nội- 1999