Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác

Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác Đồ án mơn học Thiết kế phân xưởng allkyl hóa xúc tác SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -0- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em dạy bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo Đặc biệt thời gian thiết kế đồ án tốt nghiệp, em nhận hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Trần Cơng Khanh, giúp em hồn thành đồ án thời gian quy định Qua việc hoàn thành đồ án giúp em hiểu sâu thêm kiến thức chuyên ngành Hữu Cơ - Hoá Dầu vấn đề cần thiết thiết kế phân xưởng sản xuất công nghệ hố dầu Tuy nhiên với khối lượng cơng việc hồn thành thời gian có hạn nên em khơng thể tránh khỏi sai sót vướng mắt định Vậy kính mong thầy giáo dạy bảo bỏ qua cho em Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Cơng Khanh tận tình giúp đỡ hướng dẫn suốt thời gian em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian em học tập trường Bằng lịng chân thành em xin kính chúc q thầy gia đình mạnh khoẻ hạnh phúc Hà Nội, tháng năm 2004 Sinh viên Lê Hữu Cảnh SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác LỜI NÓI ĐẦU Hiện dầu mỏ trở thành nguồn lượng quan trọng quốc gia giới Hiệu sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng trình chế biến, q trình xúc tác giữ vai trò quan trọng Việc đưa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao hiệu sử dụng tiết kiệm nguồn tài nguyên quý Xăng hỗn hợp hydrocacbon từ C5 đến C10 có nhiệt độ sơi từ 35oC đến 200oC, dễ bay có tính tự cháy Được dùng làm nhiên liệu cho động đốt chủ yếu, ngồi cịn dùng làm dung mơi cho cơng nghiệp trích ly dầu pha chế mỹ phẩm Trong cơng nghiệp sản xuất xăng, nhìn chung quốc gia có xu hướng cải thiện nâng cao chất lượng xăng nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật động bảo vệ môi tường Vì việc nâng cao chất lượng xăng quan trọng nâng cao trị số octan, giảm hàm lượng benzen, hàm lượng hợp chất chứa oxy, hàm lượng olefin vấn đề đặt lên hàng đầu Trong loại xăng cơng nghệ xăng alkyl hoá, đặc biệt xăng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 đáp ứng yêu cầu trên: có trị số octan cao (trên 95), độ nhậy thấp, không chứa bezen, có độ ổn định hố học cao, áp suất bão hồ thấp, hàm lượng độc khí thải thấp nên đáp ứng yêu cầu kỹ thuật động gớp phần bảo vệ môi trường Nguyên liệu trình hydrocacbon dạng khí lấy từ phân xưởng cracking Như q trình alkyl hố cơng nghệ quan trọng nhà máy chế biến dầu mỏ, ngồi ưu điểm sản phẩm, hướng sử dụng hợp lý nguyên liệu, tiết kiệm nguồn lượng dầu mỏ ngày cạn kiệt Do việc phát triển nâng cao cơng nghệ alkyl hố nhà máy chế biến dầu nâng cao tính kinh tế kỹ thuật bảo vệ mơi trường SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác PHẦN I TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU XĂNG I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIÊN LIỆU XĂNG: Để mua bán trao đổi thị trường, vận chuyển, tồn trữ sử dụng nhiên liệu xăng cách hợp lí có hiệu cao, ta phải nắm thành phần, tính chất yêu cầu chất lượng xăng I.1 Thành phần hóa học xăng: Xăng loại nhiên liệu nhẹ , có  = 0,65  0,8 g/cm3, dễ bay có tính tự cháy [ 9- 10] Với khoảng nhiệt độ sôi 1800C, phân đoạn xăng bao gồm hydrocabon từ C5  C10 ,C11 Cả ba loại hydrocacbon prafinic, naphtenic, arơmatic, có mặt phân đoạn Tuy nhiên thành phần số lượng hydrocacbon khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện ban đầu cơng nghệ chế biến Trong xăng alkyl hóa có thành thành phần chủ yếu izo-parafin, có trị số octan cao ( 95) Thường sử dụng alkylat để pha vào loại xăng khác nhằm nâng cao chất lượng Ngoài hydrocacbon thành phần chủ yếu, phân đọan xăng cịn có hợp chất chứa lưu huỳnh ơxi nitơ Sở dĩ xăng có tính tự cháy thành phần xăng gồm nhiều hydrocacbon no có dạng mạch nhánh hydrocacbon thơm nhân benzen kết cấu bền vững, ví dụ izo-octan metyl-benzen ( hình I.1) H H H C H CH3 H CH H C C CH3 H C C H H H H (a) (b) Hình I.1 Sơ đồ cấu tạo phân tử a) izo- octan C8H18; H H C C C C C H C C H H H b) Metyl benzen C6H 5CH SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 I.2 Xăng làm nhiên liệu: Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác Để sử dụng xăng làm nhiên liệu cách có hiệu nhất, ta phải nắm vững nguyên lý làm việc động xăng I.2.1 Động xăng: [33-2] Động xăng kiểu động đốt trong, nhằm thực chuyển hóa lượng hóa học nhiên liệu cháy thành lượng học dạng chuyển động quay Động xăng gồm động kỳ động kỳ, động kỳ phổ biến Chu trình làm việc động kỳ thể hình I.2 Chu kỳ 1: Chu kỳ hút Piston từ điểm chết xuống điểm chết dưới, van hút mở để hút hỗn hợp công tác vào xylanh (hỗn hợp cơng tác hỗn hợp xăng khơng khí điều chế trước phận chế hịa khí) Lúc van thải đóng Chu kỳ 2: Chu kỳ nén Piston từ điểm chết đến điểm chết trên, nén hỗn hợp công tác Khi bị nén áp suất tăng, dẫn đến nhiệt độ tăng chuẩn bị cho q trình cháy S¶n phÈm cháy Hỗn hợp nhiên liệu không khí 6 Van nạp Nến điện Van thải Xy lanh Piston Thanh truyền Dầu nhờn Điểm chết Điểm chết SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác H 2SO4 Hình I.2 Chu trình làm việc động kỳ Chu kỳ 3: Chu kỳ cháy Khi nến điện điểm lửa, đốt cháy hỗn hợp xăng khơng khí Khi cháy nhiệt biến thành đẩy piston xuống điểm chết dưới, đồng thời truyền chuyển động qua truyền làm chạy máy Chu kỳ 4: Chu kỳ xả Piston lại từ điểm chết đến điểm chết trên, đẩy sản phẩm cháy động lại bắt đầu hành trình I.2.2 Hiện tượng cháy bình thường cháy kích nổ [37-6] Q trình cháy xăng buồn đốt động xăng trình cháy cưỡng bức, thực nhờ tia lửa điện bugi Quá trình cháy diễn nhanh, xảy tức khắc tồn thể tích xylanh , mà bắt đầu cháy từ bugi, sau lan dần tồn thể tích xylanh, lúc chu trình cháy kết thúc Tốc độ lan truyền mặt cầu lửa vậy, áp suất xylanh tăng đặn, động hoạt động bình thường Vì lí khách quan dùng xăng khơng chất lượng u cầu cấu tạo động khơng xác, điều kiện làm việc động không thuận lợi (góc đánh lửa đặt sớm,thành phần hỗn hợp thay đổi áp suất, nhiệt độ máy cao ) tạo điều kiện cháy khơng bình thường động xuất cháy kích nổ, tức điểm xylanh dù mặt cầu lửa chưa lan truyền tới, nhiên liệu bốc cháy đột ngột với tốc độ lan truyền nhanh gấp trăm lần cháy bình thường Tốc độ cháy lan truyền cháy kích nổ lên tới 1500  2500 m/s áp suất xylanh vọt tăng tới 160 kG/cm2 , tạo sóng xung động va đập vào vách xylanh, piston phát tiếng kêu lách cách, máy nổ rung giật nóng bình SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 thường nhiều Cháy kích nổ động phá vỡ chế độ làm việc bình thường, làm giảm cơng suất máy, tiêu tốn nhiên liệu, giảm tuổi thọ động I.2.3 Tính chống kích nổ trị số octan [34-2] 1) Tính chống kích nổ Tính chống kích nổ xăng khả chống lại tượng cháy kích nổ biểu thị qua giá trị trị số octan Trị số octan xăng lớn kích nổ gây nên động làm việc nhỏ 2) Định nghĩa trị số octan Trị số octan đơn vị đo qui ước, dùng để đặc trưng cho khả chống kích nổ nhiên liệu, đo phần trăm thể tích izooctan(2,2,4-trimetylpentan - C8H 18), hỗn hợp chuẩn với n-heptan (nC7H16), tương đương với khả chống kích nổ nhiên liệu thử nghiệm điều kiện chuẩn + Công thức cấu tạo n-heptan: CH3 CH CH CH2 CH2 CH CH3 Quy ước n-heptan có trị số octan + Công thức cấu tạo phân tử izo-octan: CH3 CH3 C CH2 CH CH3 CH CH3 Qui ước izo-octan co trị số octan 100 Khi pha chế hai hợp phần với theo tỷ lệ thể tích định, suy trị số octan nhiên liệu hỗn hợp Ví dụ nhiên liêụ tiêu chuẩn có 30 thể tích n-heptan 70 thể tich izo-octan nhiên liệu có trị số octan 70 3) Phương pháp xác định trị số octan Có hai phương pháp xác định trị số octan: SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 + Phương pháp nghiên cứu (RON ): Số vịng quay mơtơ thử nghiệm 600 vịng/phút Trị số RON thể đặc tính xăng dùng cho động hoạt động thành phố, tốc độ thấp lại hay tăng giảm đột ngột + Phương pháp mơ tơ (MON): Số vịng quay mơ tơ thử nghiệm 900 vòng/phút Trị số MON thể đặc tính xăng dùng cho động điều kiện hoạt động xa lộ, tốc độ cao, đặn hay chuyên chở nặng Điểm khác hai phương pháp chủ yếu số vòng quay mô tơ thử nghiệm Cùng mẫu xăng, trị số RON cao MON Sự chênh lệch gọi độ nhậy nhiên liệu chế độ làm việc thay đổi động (nghĩa mức độ tính chất nhiên liệu thay đổi, chế độ làm việc động thay đổi) Mức độ chênh lệch giửa RON MON thấp tốt, thông thường độ nhạy thay đổi từ 810 đơn vị 4) Các phương pháp nâng cao chất lượng xăng Người ta thường làm tăng trị số octan xăng cách sau : - Chế luyện lại xăng có trị số octan thấp trình reforming, izome - Dùng phân đoạn xăng gốc có trị số octan cao - Dùng phụ gia pha vào xăng - Dùng cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng Các phụ gia xăng : + Phụ gia chì: bao gồm chất tetrametyl chì (TML)-Pb(CH3)4; tetraetyl chì (TEL)-Pb(C2H5)4 Phụ gia cho xăng động sử dụng TEL Sự có mặt hàm lượng chì xăng khí thải có hại đến sức khỏe người, gây nhiễm mơi trường, chì có tính tích tụ, nên xu hướng giảm chì loại bỏ hồn tồn phụ gia chì xăng thống giửa nhiều quốc gia từ năm 70.[38-2] Nước ta bắt đầu dùng xăng khơng chì từ tháng năm 2001 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác H 2SO4 + Phụ gia khơng chì : với loại bỏ phụ gia chì, để đảm bảo cho xăng có trị số octan cao đạt u cầu, vấn đề phụ gia cho xăng khơng chì thương phẩm cần thiết Đối với xăng khơng chì phụ gia chủ yếu bao gồm: metanol, etanol, tertbutylalcol (TBA), metyl tert-butyl ete (MTBE) Có thể thấy rõ trị số octan số chất chứa oxy điểm hình bảng I.2[39-2] Bảng I.1 Trị số octan phụ gia chứa ôxy Phụ gia chứa ôxy Trị số octan RON MON Metanol 127  136 99 104 Tert-butanol(TBA) 104  110 90  98 Etanol 120135 100 106 Metanol/TBA(50/50) 115  123 96104 Metyl-tert-butyl ete(MTBE) 115 123 98 105 Tert-Amyl metyl ete(TAME) 111 116 98 103 Etyl tert- butyl ete(ETBE) 110 119 95 104 Ngoài phụ gia kể trên, để đáp ứng yêu cầu động người ta pha vào xăng phụ gia như: phụ gia chống ơxi hóa, phụ gia tẩy rửa tăng cường khả năng, phụ gia biến đổi cặn, loại phẩm màu 5) Xăng thương phẩm : Xăng thương phẩm pha chế từ nguồn xăng sau: xăng chưng cất trực tiếp, xăng cracking xúc tác, xăng reforming, xăng alkyl hóa, xăng izome Chất lượng xăng thương phẩm phụ thuộc vào tính chất loại xăng thành phần Xăng thương phẩm vừa đảm bảo tính bay tính ổn định tốt xăng chưng cất, vừa có trị số octan cao loại xăng chế biến sâu Trong nhà máy chế biến dầu mỏ đại, việc pha chế loại xăng khác SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 điện tốn hóa tồn diện, nhằm sử dụng chương trình tối ưu pha chế loại xăng có phẩm chất mong muốn Tùy theo công nghệ lọc dầu thị trường tiêu thụ quốc gia, địa phương mà nhà sản xuất đề suất phương án pha trộn thích hợp nhằm bảo đảm chất lượng xăng mang lại hiệu kinh tế cao Hiện nay, Việt Nam sử dụng xăng không chì Theo TCVN 6776-2000 qui định tiêu chất lượng xăng khơng chì dùng làm nhiên liệu cho động xăng bảng I.5 [13-4] Bảng I.2 Các chất lượng xăng khơng chì Việt Nam Tên tiêu Xăng khơng chì 90 92 95 1.Trị số octan theo phương pháp nghiên 90 cứu(RON), không nhỏ 92 95 0,013 2.Hàm lượng chì, g/l, khơng lớn Phương pháp thử ASTM D 2699 TCVN 6704-2000 (ASTM D5059) / ASTM D 3237 3.Thành phần cất phân đoạn: - Điểm sôi đầu, oC Báo cáo - 10  thể tích, oC, khơng lớn 70 - 50% thể tích, 0C, khơng lớn 120 - 90% thể tích, 0C, không lớn 190 - Điểm sôi cuối, 0C, khơng lớn 215 - Cặn cuối, % thể tích, khơng lớn 2,0 Ăn mịn mảnh đồng 50 0C/3h, không lớn TCVN 2694-2000 (ASTM D130) Hàm lượng nhựa thực tế (đã rửa dung môi) mg/100ml, không lớn TCVN 6593-2000 Độ ổn định ơxy hóa, phút, khơng nhỏ 240 Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng 0,15 ASTM D 1266 áp suất (Reid) 37,80C, Kpa 43-80 TCVN 5731-2000 (ASTM D 323) / ASTM D 4953 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN (ASTM D 381) TCVN 6778-2000 (ASTM D525) -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác PHẦN IV XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG I ĐẶC ĐIỂM XÂY DỰNG 1.Yêu cầu chung Khi lựa chọn địa điểm xây dựng phân xưởng sản xuất xăng alkyl hoá phân xưởng hoá chất khác phải dựa sở sau đây: - Về quy hoạch: Địa điểm xây dựng phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế cấp có thẩm quyền phê duyệt - Về điều kiện tổ chức sản xuất: địa điểm phải gần nguồn cung cấp lượng điện, nước, khí, than…để hạn chế tối đa chi phí vận chuyển, góp phần giảm giá thành sản phẩm - Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật: địa điểm phải đảm bảo hoạt động liên tục phân xưởng tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia, hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc, mạng lưới kỹ thuật khác Nếu chưa có sẵn điều kiện phải xét đến khả xây dựng trước mắt tương lai - Về điều kiện xây lắp vận hành máy: địa đIểm cần lưu ý đến khả cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng để giảm giá thành đầu tư Đồng thời phải tính đến khả cung cấp nhân cơng trình xây dựng vận hành máy địa phương - Về kỹ thuật xây dựng: + Địa hình: khu đất có kích thước, hình dáng thuận lợi cho việc xây dung trước mắt việc mở rộng nhà máy tương lai Khu đất phải cao ráo, chống ngập lụt mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp, tạo điều kiện cho việc thoát nước thải nước mặt dễ dàng Khu đất phải tương đối phẳng có độ dốc tự nhiên để hạn chế tối đa kinh phí san lấp mặt SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -96- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 + Địa chất: khu đất không nằm vùng mỏ, khoáng sản địa chất khơng ổn định động đất, xói mịn hay tượng cát chảy - Về yêu cầu vệ sinh công nghiệp: Địa điểm xây dựng phải xét đến mối quan hệ mật thiết giửa khu dân cư khu cơng nghiệp Trong q trình sản xuất phân xưởng thải chất độc hại khí độc, nước bẩn, khói bụi…hoặc yếu tố gây bất lợi cháy nổ, nhiểm mơi trường…vì phảI đảm bảo khoảng cách vệ sinh công nghiệp kỹ thuật, phải xây dung cuối hướng gió chủ đạo, cuối hướng nước sử dụng, phải trồng xanh để hạn chế tác hại khu công nghiệp Địa điểm xây dựng Địa đIểm xây dựng phân xưởng sản xuất xăng alkyl hoá chọn Bà Rịa- Vũng Tàu, bên cạnh phân xưởng cracking xúc tác Ở thuận lợi cho nguồn nguyên liệu, nguồn cung cấp nhân lực thuận tiện cho trình vận chuyển tiêu thụ sản phẩm, phù hợp theo quy định chung nhà nước II GIẢI PHÁP THIẾT KẾ Mặt phân xưởng thiết kế lấy hướng gió chủ đạo Đơng Bắc-Tây Nam chia thành ba khu vực sau: - Kho nguyên liệu sản phẩm - Khu sản xuất phụ trợ - Khu điều khiển + Kho nguyên liệu sản phẩm: Đặt cách xa khu sản xuất, nằm phân xưởng cụm kho nhà máy.Do thiết bị hoạt động áp suất cao, có chất dễ cháy nổ, nên đặt khu kho nhà máy Khi độ an tồn cao tiêu tốn nhiều cho chi phí vận chuyển SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -97- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 + Khu sản xuất phụ trợ: Do đặc điểm thiết bị sản xuất chủ yếu có dạng hình trụ cao (bằng kim loại chống ăn mịn) nên bố trí nhà khung thép hai tầng + Nhà điều khiển: Đặt phân cách với khu sản xuất Điều khiển trình sản xuất sở tự động hố Trong nhà điều khiển bao gồm: Phòng đặt tủ điện, phịng điều khiển, phịng hội hợp cơng nghệ Ngoài đặc điểm phân xưởng sử dụng xúc tác H2SO4, loại xúc tác có nồng độ mạnh, ăn mịn cao nên ngồi việc bố trí thường trực hệ thống cứu hoả, cần phải có phịng nghỉ ngơi cơng nhân y tế chăm sóc cần thiết Mặt phân xưởng bị chia cắt hệ thống đường ống: ống dẫn sản phẩm, nguyên liệu, ống dẫn nước lạnh, ống dẫn nước lạnh, ống dẫn nước cứu hoả ống dẫn khí nén, nên khu vực sản xuất khơng bố trí đường riêng biệt, hệ thống đường ống phải bố trí phù hợp, bê tơng trải nhựa III CÁC THƠNG SỐ CHÍNH CỦA PHÂN XƯỞNG - Các thơng số phân xưởng trình bày thiết bị đặt nhà khung thép tầng: Gồm thiết bị phản ứng, tháp chưng cất, thiết bị trao đổi nhiệt, lò đốt - Các thiết bị phụ trợ máy nén, lò thiết bị khác quạt gió, bình hồi lưu, bơm, đặt nhà khung thép - Máy nén đặt sàn bê tông nhà khung thép SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -98- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác Bảng IV.1.Các thơng số phân xưởng thống kê hạng mục công Các hạng mục công trình trình ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Chiều dài Chiều rộng (m) (m) 24 12 18 24 12 12 12 18 12 24 12 38 18 24 12 60 36 36 12 24 12 24 6 12 Diện tích (m2) 288 108 288 108 72 108 72 288 648 288 2160 18 432 288 288 36 72 2.750 Nhà hành Nhà để xe máy, xe đạp Hội trường, nhà ăn Xưởng điện Khu xử lý nước thải Trạm cứu hỏa Nhà điều khiển Khu chứa máy nén bơm Khu chứa thiết bị phản ứng Khu tách sản phẩm Khu sản xuất Phịng bảo vệ Kho chứa ngun liệu thơ Kho chứa axit kiềm Kho chứa sản phẩm Bể chứa nước Nhà tắm, vệ sinh, thay quần áo Khu đất dự trữ 19 Phịng thí nghiệm 6 36 20 Nhà để xe ô tô 18 162 - Tổng mặt nhà máy xây dựng với diện tích 14.000 m2 có hệ số xây dựng 25%, hệ số sử dựng 55% Thiết kế theo nguyên tắc có ưu điểm dễ quản lý theo cơng đoạn trình sản xuất bảo đảm yêu cầu vệ sinh cơng nghiệp, dễ bố trí hệ thống giao thông phân xưởng, thuận tiện cho việc mở rộng tương lai đồng thời phù hợp với đặc điểm khí hậu nước ta Nhưng có nhược điểm tốn đường ống kỹ thuật, mạng lưới giao thông tăng, dẫn đến hệ số xây dựng hệ số sử dụng thấp SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -99- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác PHẦN V AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG I KHÁI QUÁT Trong q trình sản xuất nhà máy hố chất nói chung nhà máy lọc dầu nói riêng vấn đề an tồn lao động bảo vệ mơi trường quan trọng Chi phí dành cho cơng tác chiếm đến 40% chi phí vận hành Một vấn đề quan tâm an tồn cháy nổ Tất nhiên cịn có nguyên nhân gây tai nạng khác, phân chia chúng thành nhóm sau: - Nguyên nhân kỹ thuật - Nguyên nhân tổ choc - Nguyên nhân vệ sinh I.1 Nguyên nhân kỹ thuật Nguyên nhân phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống, nơi làm việc…bao gồm: - Sự hư hỏng máy móc dụng cụ phụ tùng - Sự hư hỏng đường ống - Các kết cấu thiết bị, dụng cụ, phụ tùng khơng hồn chỉnh - Khơng đảm bảo khoảng cách an tồn giửa máy móc - Thiếu rào chắn, ngăn che I.2 Nguyên nhân tổ chức Nguyên nhân phụ thuộc vào việc tổ chức giao nhận công việc không quy định, bao gồm: - Vi phạm quy tắc quy trình kỹ thuật - Tổ chức lao động, chổ làm việc không yêu cầu - Giám sát kỹ thuật không đầy đủ - Vi phạm chế độ làm việc - Sử dụng lao động không ngành nghề, chun mơn SV Lê Hữu Cảnh - Hố dầu - K44 QN -100- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 - Người lao động chưa nắm vững điều lệ, quy tắc an toàn lao động I.3 Nguyên nhân vệ sinh - Mơi trường khơng khí bị nhiễm - Điều kiện khí hậu khơng thích nghi - Cơng tác chiếu sáng thơng gió khơng tốt - Tiếng ồn chấn động mạnh - Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân II NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ Như biết nguyên liệu sản phẩm qá trình alkyl hố dể bị cháy nổ Vì vấn đề cần quan tâm phòng chống cháy nổ Dưới yêu cầu phòng chống cháy nổ II.1 Phòng chống cháy Để phòng chống cháy cần phải thực biện pháp sau đây: - Ngăn ngừa khả tạo môi trường cháy - Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy mơi trường có khả cháy - Duy trì nhiệt độ mơi trường thấp nhiệt độ cho phép lớn cháy - Duy trì áp suất mơi trường thấp áp suất cho phép lớn cháy II.2.Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy Để ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy môi trường cháy phải tuân theo quy tắc sau: - Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí, dạng lơ lửng khơng khí Nói cách khác phải tiến hành giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocacbon với khơng khí oxy - Nồng độ cần thiết chất giảm độ nhạy chất cháy dạng khí, lỏng SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -101- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác H 2SO4 -Tính dể cháy chất, vật liệu, thiết bị kết cấu II.3 Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ Để đảm bảo an toàn cháy nổ cần thực biện pháp sau: - Trước giao việc phải tổ chức cho công nhân người có liên quan học tập cơng tác an tồn cháy nổ Đối với mơi trường làm việc đặc biệt nguy hiểm cháy nổ cán công nhân cần cấp giấy chứng nhận định kỳ kiểm tra lại - Mổi phân xưởng, xí nghiệp phải xây dựng tiêu chuẫn quy phạm, nội quy an tồn phịng chữa cháy thích hợp - Định kỳ tổ chức kiểm tra việc thực quy định phòng chống cháy, chữa cháy bảo quản phương tiện phòng cháy chữa cháy -Trang bị phương tiện phòng cháy, chữa cháy xếp thời gian tập dượt cho cán công nhân đôi chữa cháy - Xây dựng phương án chữa cháy cụ thể, có kế hoạch phân cơng cho người, phận - Cách ly môi trường cháy với nguồn gây cháy phải thực biện pháp sau: + Cơ khí hố, tự động hố q trình cơng nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển chất dể cháy + Sử dụng thiết bị sản xuất, bao bì kín cho chất dể cháy nổ + Sử dụng ngăn, khoan, buồn cách ly cho trình dể cháy nổ Bên cạnh tai nạn xảy cháy nổ cịn vấn đề cần quan tâm “ độc tính hố chất cách phịng chống” Như biết hầu hết hoá chất điều kiện định gây tác hại đến thể người Có thể phân chia nhóm hố chất sau: SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -102- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hố xúc tác H 2SO4 + Nhóm 1: gồm chất có tác dụng làm cháy kích thích chủ yếu lên da niêm mạc : amoniac, vơi… + Nhóm 2: gồm chất kích thích khả hô hấp - Những chất tan nước: NH3, Cl2, CO2… - Những chất không tan nước: NO 3, NO 2… + Nhóm 3: Những chất gây độc hại cho máu, làm biến đổi động mạch, tuỷ xương, làm giảm trình sinh bạch cầu benzen, tolunen, xylen…Những chất biến đổi hang cầu thành sắc tố khơng bình thường amin, CO, C6H5NO 2… + Nhóm 4: Các chất độc hệ thần kinh xăng, H2S, anilin, benzen… Qua trình nghiên cứu người ta đề phương pháp phịng tránh sau: - Trong q trình sản xuất phải ý đảm bảo an toàn cho khâu đặc biệt tháo nạp, sản phẩm, lọc, sấy nghiền khâu mà công nhân thường phải tiếp xúc trực tiếp - Duy trì độ chân khơng sản xuất - Thay chất độc sử dụng trình chất độc hại - Tự động hoá, bán tự động trình sử dụng nhiều hố chất độc hại - Bên cạnh biện pháp kỹ thuật người lao động cần học tập an tồn có ý thức tự giác cao SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -103- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -104- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc nỗ lực khẩn trương, hướng dẫn tận tình PGS.TS Trần Cơng Khanh, em hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất xăng alkyl hoá xúc tác axit H2SO4, xuất 80.000 Tấn/Năm” Qua em rút số kết luận sau: Q trình alkyl hố q trình quan trọng cơng nghiệp sản xuất xăng sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật động đốt trong, gớp phần tích cực bảo vệ mơi trường với ưu điểm sau: -Trị số octan cao, độ chênh lệch trị số octan hai phương pháp RON MON thấp (RON = 95  97, MON = 92  94) - Hàm lượng hợp chất thơm olefin nhỏ - Độ ổn định hố học cao - Cháy hồn tồn hàm lượng CO khí thải thấp - Áp suất bão hoà thấp (0,74 kG/cm2) Đặc biệt với q trình alkyl hố xúc tác H2SO 4, ngun liệu q trình hydrocabon dạng khí lấy từ phân xưởng cracking, chủ yếu izo-butan buten, sản phẩm tạo chủ yếu izo-octan (2,2,4trimetyl pentan) cấu tử có trị số octan cao (RON=100) cho phép pha vào xăng theo công thức pha trộn nhằm nâng cao chất lượng xăng, khơng có hợp chất thơm, trình tiến hành áp suất nhiệt độ thấp, khơng thải khí độc nên có độ an toàn cao Mặt khác thời gian lưu thiết bị ngắn đồng nên hạn chế tối đa phản ứng phụ, sản phẩm có độ ổn định hố học cao, cháy hồn tồn nên đáp ứng yêu cầu kỹ thật động cơ, bảo vệ mơi trường Có thể nói q trình alkyl hố izo-butan olefin nhẹ công nghệ thiếu tổ hợp chế biến dầu mỏ, ngồi ưu điểm sản phẩm alkyl hố ra, cịn hướng sử dụng hợp lý sản phẩm khí q trình chế biến khác, tiết kiệm nguồn dầu mỏ quý ngày kiệt SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -105- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2000 PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hoá học dầu mỏ khí.Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 Trần Mạnh Trí Hố học dầu mỏ khí Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1974 Tập thể tác giả Công nghệ chế biến dầu mỏ khí Tường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1983 Kiều Đình Kiểm Các sản phẩm dầu mỏ hoá dầu Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2000 TS Vũ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2000 Phan Minh Tân Tổng hợp hữu hoá dầu, tập Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, 1993 Võ Thị Liên Cơng nghệ chế biến dầu mỏ khí Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1980 Đồn Thiên Tích Dầu khí Việt Nam Tường Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2001 10 Phan Minh Tân Động đốt trong, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội , 2001 11 Tổng công ty xăng dầu-Petrolimex Xăng dầu tiêu chuẩn quốc gia – Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm,1996 12.Tổng công ty Xăng dầu- Petrolimex Thuyết minh kỹ thuật tiêu chuẩn Việt Nam Các tiêu chất lượng sản phẩm xăng ô tô 13.Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC28/SC1 “Nhiên liệu lỏng” TCVN 6776, 2001 Xăng không chì- Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2000 14 GS TSKH Hồng Trọng m Hố Học Hữu Cơ, tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -106- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 15 GS.TS Nguyễn Đình Soa Hố Vô Cơ Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, 1994 16.Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1992 17 Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội,1999 18 Tập thể tác giả Cơ sở trình cơng nghệ hố chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 19 Bùi Văn Gia Sử dụng xăng khơng pha chì Việt Nam Tạp chí chí giao thơng vận tải, 3/2000 20 PGS Ngơ Bình Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1997 21 UOP Alkylation Technology into the 21 st century, 1995 22 American chemical society Washington D C Origin and and Refining of Pợtoleum, 2000 23 Formation industrie ENPM, 1991 24 International petroleum, 1992 25 Refining processes, 2002 26 Ind Eng Chem Reds 1998 27 Ind Eng Chem Reds, 2000 28 В М Татевский Физико - Химические свойства углеводородов Москва, 1960 29 А З Дорогинйm, А В Луитер, Е Г Волнрова Алкилирование изопафина олефилами с катализом сернокислого кислота Изд "Химия", Москва, 1970 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -107- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần I: Tổng quan nhiên liệu xăng .2 I Giới thiệu chung nhiên liệu xăng I.1 Thành phần hoá học xăng I.2 Xăng làm nhiên liệu .3 II Chỉ tiêu chất lượng xăng nhiên liệu II.1 Tính hố xăng II.2 Tính cháy xăng 12 II.3 Tính ổn định hố học xăng 12 III Xu hướng hoàn thiện chất lượng xăng 13 III.1 Xăng 13 III.2 Khí thải vấn đề ô nhiễm môi trường 16 Phần II: Quá trình Alkyl hoá sản xuất xăng 19 I Cơ sở lý thuyết trình alkyl hoá izo-butan buten với xúc tác H2SO4 19 I.1 Nguyên liệu trình 19 I.2 Sản phẩm trình 28 I.3 Cơ sở hố lý q trình .29 II Điều kiện cơng nghệ q trình Alkyl hố 40 II.1 Nhiệt độ phản ứng 41 II.2 Thời gian phản ứng .42 II.3 Nồng độ axit 43 II.4 Nồng độ izo-butan vùng phản ứng 45 III Các công nghệ alkyl hoá Izo-butan Olefin 46 III.1 Đặc điểm chung 46 III.2 Các q trình cơng nghệ alkyl hoá izo-butan olefin 48 Phần III: Tính tốn cơng nghệ 65 I Lựa chọn công nghệ số liệu ban đầu .65 I.1 Lựa chọn công nghệ số liệu ban đầu 65 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -108- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 I.2 Các số liệu ban đầu 65 II Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng 66 II.1 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ 67 II.2 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ hai 72 II.3 Tính cân vật chất thiết bị phản ứng thứ .73 II.4 Tính cân vật chất thiết bị phản ứng thứ .74 III Tính tốn thiết bị phản ứng 75 III.1 Tính thể tích thiết bị phản ứng 75 III.2 Tính đường kính thiết bị phản ứng 77 III.3 Tính cân nhiệt lượng hệ thống thiết bị phản ứng .77 IV Tính tốn dàn trao đổi nhiệt thiết bị phản ứng .79 V Tính tốn thiết bị lắng dây chuyền 81 V.1 Thiết bị lắng 81 V.2 Thiết bị lắng 83 Phần IV: Xây dựng phân xưởng 85 I Đặc điểm xây dựng 85 Yêu cầu chung 85 Địa điểm xây dựng 86 II Giải pháp thiết kế .86 III Các thông số phân xưởng 87 Phần V: An toàn lao động 89 I Khái quát 89 I.1 Nguyên nhân kỹ thuật .89 I.2 Nguyên nhân tổ chức 89 I.3 Nguyên nhân vệ sinh 90 II Những yêu cầu phòng cháy nổ 90 II.1 Phòng chống cháy 90 II.2 Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy 90 II.3 Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ 91 Kết luận .93 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -109- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 Tài liệu tham khảo .94 SV Lê Hữu Cảnh - Hoá dầu - K44 QN -110- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... ỏn tt nghip H 2SO4 Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác -17- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 + Áp suất... tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng alkyl hoá xúc tác H 2SO4 Các phản ứng cộng đặc trưng alken phản ứng cộng vào liên kết đôi Trong phản ứng này, liên kết đôi thực chất liên kết  bị bẻ gãy kết hợp với... xưởng alkyl hố xúc tác Bảng II.7 So sánh q trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H 2SO4 HF H 2SO4 + Chất xúc tác tái sinh + Quá trình tái sinh xúc tác đòi hỏi chưng phân đoạn phân xưởng xử lý riêng