THÔNG TIN TÀI LIỆU
Đồ án môn học Thiết kế tháp chưng cất dầu nng Nng sut 3.000.000 tn/nm SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bộ giáo dục đào tạo Trường Đại học Bách Khoa Hà nội ***** Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc o O o NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên: MAI XN ĐƠNG Khố học: Hố dầu QN _ K-48 Ngành học : Cơng nghệ hữu - Hố dầu Khoa: Cơng nghệ hố học 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế tháp chưng cất dầu nặng Năng suất 3.000.000 tấn/năm Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan lý thuyết - Tính tốn cơng nghệ Các vẽ (Ghi rõ loại vẽ kích thước vẽ) - Bản vẽ thiết bị phản ứng - khổ A1 Cán hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Hiếu Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 18_02_2008 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: 05_03_2008 Ngày tháng năm 2008 Chủ nhiệm môn (ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Hữu Trịnh Cán hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Lê Văn Hiếu Kết điểm đánh giá - Quá trình thiết kế : - Điểm duyệt : - Bản vẽ thit k : SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG I CƠNG NGHƯ CHƯNG CấT Dầu thô Chng ct du thụ l mt q trình chế biến vật lý cấu tử có dầu thơ khơng bị biến đổi mà chúng phân chia đơn thành nhóm sản phẩm gọi phân đoạn Phương pháp bao gồm q trình sơi bay hỗn hợp chất lỏng sau ngưng tụ làm lạnh nước Như nhẹ bay lên ngưng tụ thành lỏng, chất lỏng thu tinh khiết nguyên liệu ban đầu mà thành phần chất khơng thay đổi Thực chất q trình chưng cất dựa khác nhiệt độ sôi cấu tử hỗn hợp lỏng Đây trình quan trọng nhà máy tinh chế nhằm tách sản phẩm đáp ứng nhu cầu th trng I Vai trò, mục đích ý nghĩa trình chưng cất: 1.Vai trũ: Quỏ trỡnh chng cất trình làm sở cho trình chế biến khác Và phân xưởng chưng cất dầu thô phân xưởng quan trọng số nhà máy lọc dầu, có phân xưởng chế biến hoạt động Mục đích: Mục đích q trình chưng cất dầu thô chia dầu thô (là nguyên liệu ban đầu) thành phân đoạn hẹp để tiện lợi cho trình chế biến sau, chẳng hạn trình cracking, reforming hay trình sản xuất dầu nhờn Trong u cầu q trình chưng cất không xảy phản ứng phân hủy độ phân chia cao tốt ý nghĩa: Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau xử lý qua trình tách nước, muối tạp chất học đưa vào chưng cất Tùy theo chất nguyên liệu mục đích q trình mà áp dụng chưng cất dầu áp suất khí AD (Atmospheric Distillation) hay chưng cất chân không VD (Vacuum Distillation) hay kết hợp công nghệ AD-VD gi tt l AVD (hỡnh 1d) SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Với mục đích nhận phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng), phân đoạn kerosen, phân đoạn diezel (nhẹ, nặng) phần cặn lại sau chưng cất người ta sử dụng cơng nghệ AD (hình 1a) - Cịn muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm nhận phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn người ta dùng chưng cất chân không VD (hình 1b, 1c) Phân đoạn gasoil chân khơng ngun liệu cho q trình Cracking nhằm chế biến xăng có trị số octan cao Phân đoạn dầu nhờn dùng để chế tạo sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, phân đoạn cặn gudron dùng để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên liệu cho trình cốc hóa sản xuất cốc dầu mỏ Như tùy theo tính chất dầu thơ mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình cơng nghệ chưng cất cho thích hợp Hình 1a: Sơ đồ chưng cất dầu thụ loi AD SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1b: Sơ đồ chưng cất dầu thơ loại VD Hình 1c: Sơ đồ chưng cất dầu thơ loại VD nhận dầu nhờn Hình 1d: Sơ đồ chưng cất kết hợp AVD Chú thích: Thiết bị trao đổi nhiệt; Lò đốt; Làm lạnh; Tháp chưng cất; Tháp tái sinh hơi; Bể chứa; Tháp chưng cất chân không; I Dầu thơ; II Xăng; III Khí; IV Xăng nặng; V Hơi nước; VI Kerosen; VII Gazoil nhẹ; VIII Gazoil nặng; IX Cặn AD; X, XI, XII, XIII, XIV, XV Các loại dầu nhờn II C¬ së lý thut cđa trình chưng cất: Quỏ trỡnh chng ct du thụ trình phân đoạn Quá trình thực biện pháp khác nhằm tách phần dầu theo nhiệt độ sôi cấu tử dầu mà không xảy phân huỷ Hơi nhẹ bay lên ngưng tụ thành phần lỏng Tùy theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phõn chia SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trình thành chưng đơn giản, chưng phức tạp, chưng cất chân không chưng cất với nước Chưng đơn giản : Chưng đơn giản trình chưng cất tiến hành cách bay dần dần, lần hay nhiều lần, hỗn hợp chất lỏng cần chưng mơ tả hình (a, b, c) 1.1 Chưng cất cách bay dần dần: Sơ đồ chưng cất bay trình bày hình 2a gồm: thiết bị đốt nóng lên tục, hỗn hợp chất lỏng bình chưng từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối liên tục tách sản phẩm ngưng tụ bay lên thiết bị ngưng tụ thu sản phẩm lỏng bể chứa Phương pháp thường áp dụng phịng thí nghiệm Hình 2a 1.2 Chưng cất cách bay lần: Sơ đồ chưng cất cách bay lần trình bày hình 2b, phương pháp cịn gọi phưng pháp bay cân Hỗn hợp chất lỏng I cho liên tục vào thiết bị đun sôi đốt nóng đến nhiệt độ xác định áp suất p cho trước Pha thu cho qua thiết bị ngưng tụ vào bể chứa 4, từ nhận phần cất II; pha lỏng lấy liên tục ta nhận phần cặn III - Ưu điểm trình chưng cất cho phép áp dụng điều kiện thực tế chưng cất dầu, với nhiệt độ chưng cất bị giới hạn cho phép nhận lượng phần cất lớn - Nhược điểm phương pháp độ phân chia chưa cao SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com II I II I Hình 2b 1.3 Chưng cất cách bay nhiều lần: Đây trình gồm nhiều trình chưng bay lần nối tiếp nhiệt độ tăng dần hay áp suất thấp phần cặn (được trình bày hình 2c) Phần cặn chưng cất lần nguyên liệu cho chưng cất lần hai sau đốt nóng đến nhiệt độ cao Từ đỉnh thiết bị chưng lần ta nhận sản phẩm đỉnh, đáy chưng cất lần hai ta nhận sản phẩm cặn Phương pháp chưng cất dầu bay lần bay nhiều lần có ý nghĩa lớn thực tế công nghiệp chế biến dầu, dây chuyền hoạt động liên tục Quá trình bay lần áp dụng đốt nóng dầu thiết bị trao đổi nhiệt, lò ống trình tách rời pha khỏi pha lỏng phận cung cấp, phân phối tháp tinh luyện Chưng đơn giản, với loại bay lần khơng đạt độ phận phân chia cao Do cần phân chia rõ ràng cấu tử thành phần hợp chất lỏng, người ta phải tiến hành chưng cất có tinh luyện chưng phức tạp Hình 2c Chưng phức tạp : SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.1 Chưng cất có hồi lưu: Quá trình chưng cất có hồi lưu q trình chưng lấy phần chất lỏng ngưng tụ từ tách cho quay lại tưới vào dòng bay lên Nhờ có tiếp xúc đồng thêm lần pha lỏng pha mà pha tách khỏi hệ thống lại làm giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sơi thấp hơn) so với khơng có hồi lưu, nhờ có phân chia cao Việc hồi lưu lại chất lỏng khống chế phận phân chia đặc biệt bố trí phía phận chưng 2.2 Chưng cất có tinh luyện: Chưng cất có tinh luyện cịn cho độ phân chia cao kết hợp với hồi lưu Cơ sở trình tinh luyện trao đổi chất nhiều lần hai phía pha lỏng pha chuyển động ngược chiều Quá trình thực phương pháp tinh luyện Để đảm bảo cho tiếp xúc hoàn thiện pha pha lỏng tháp trang bị đĩa hay đệm Độ phân chia hỗn hợp cấu tử tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc pha (số đĩa lý thuyết) vào lượng hồi lưu đĩa hồi lưu đỉnh tháp Công nghệ đại chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào trình chưng cất lần nhiều lần có tinh luyện xảy tháp chưng cất phân đoạn có bố trí nhiều đĩa Sơ đồ ngun lý làm việc tháp chưng cất: Pha Vn bay lên từ đĩa n lên đĩa thứ n-1 tiếp xúc với pha lỏng Ln-1 chảy từ đĩa n-1 xuống, pha lỏng Ln từ đĩa n, chảy xuống đĩa phía n+1 lại tiếp xúc với pha Vn+1 bay từ lên Nhờ trình tiếp xúc mà trình trao đổi chất xảy tốt Pha bay lên ngày làm giàu thêm nhiều cấu tử nhẹ, pha lỏng chảy xuống phía ngày chứa nhiều cấu tử nặng Số lần tiếp xúc nhiều, trao đổi chất ngày tăng phân chia ngày tốt, hay nói cách khác, tháp có độ phân chia cao Đĩa có hồi lưu đỉnh, cịn đĩa có hồi lưu đáy Nhờ có hồi lưu đỉnh đáy mà làm cho tháp hoạt động liên tục, ổn định có khả phân tách cao Ngồi đỉnh đáy người ta thiết kế hồi lưu trung gian cách lấy sản phẩm lỏng cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh quay lại tưới vào tháp Như theo chiều cao tháp tinh luyện ta nhận phân đoạn có giới hạn sơi khác tuỳ thuộc vào chế độ công nghệ chưng cất nguyên liệu dầu thô ban u SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thân tháp Hồi lưu trung gian Tới tháp bay phụ Đĩa chụp Ln-1 Vn Ln V n+1 Cửa tháo hồi lưu Hơi Hình 3: Sơ đồ nguyên lý làm việc tháp tinh luyện SVTH:mai xuân đông Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chưng cất chân không chưng cất nước : Hỗn hợp cấu tử có dầu thô thường không bền, dễ bị phân huỷ tăng nhiệt độ Trong số hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt hợp chất chứa lưu huỳnh hợp chất cao phân tử nhựa Các hợp chất parafin bền nhiệt hợp chất naphten naphten lại bền hợp chất thơm Độ bền nhiệt cấu tử tạo thành dầu khơng phụ thuộc vào nhiệt độ mà cịn phụ thuộc thời gian tiếp xúc nhiệt độ Trong thực tế chưng cất, phân đoạn có nhiệt độ sơi cao, người ta cịn tránh phân huỷ nhiệt chúng bị đốt nóng Đối với dầu khơng có hay có chứa lưu huỳnh khơng nên đốt nóng q 400 4200C, cịn dầu có nhiều lưu huỳnh nhiệt độ đốt không 320 3400C Sự phân huỷ chưng cất làm xấu tính chất sản phẩm, làm giảm độ nhớt nhiệt độ chớp cháy chúng, giảm độ bền oxi hoá Nhưng quan trọng chúng gây nên nguy hiểm cho trình chưng cất, chúng tạo thành tạp chất ăn mòn làm tăng áp suất tháp Để giảm phân huỷ, thời gian lưu nguyên liệu nhiệt độ cao cần hạn chế Khi nhiệt độ sôi hỗn hợp áp suất khí cao nhiệt độ phân huỷ nhiệt chúng, người ta phải chưng cất chân không VD hay chưng cất với nước để tránh phân huỷ nhiệt Chân khơng làm giảm nhiệt độ sơi, cịn nước có tác dụng làm giảm nhiệt độ sôi tức giảm áp suất riêng phần cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi nhiệt độ thấp Hơi nước dùng chưng cất khí Khi tinh luyện, nước dùng để tái bay phân đoạn có nhiệt độ sơi thấp chứa mazut hay gudron dầu nhờn Kết hợp dùng chân không nước chưng cất phần cặn cho phép tách sâu phân đoạn dầu nhờn Tuy nhiên, tác dụng nước làm tác nhân bay bị hạn chế, nhiệt độ bay khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng Vì tăng lượng nước nhiệt độ áp suất bão hoà dầu giảm xuống tách giảm theo Do lượng nước có hiệu tốt khoảng từ 3% so với nguyên liệu đem chưng cất mà số cấp tiếp xúc Trong điều kiện vậy, lượng dầu tách từ phân đoạn mazut đạt tới 14 đến 23% Khi chưng cất với nước số lượng phân đoạn tách tớnh theo phng trỡnh sau: SVTH:mai xuân đông Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com : entapi sản phẩm dạng nhiệt độ vào (vùng nạp liệu) nhiệt độ giả thiết đĩa lấy diezel (hoặc dầu hoả), kcal/kg l l Itv, Ite : entapi sản phẩm dạng lỏng nhiệt độ vào (vùng nạp liệu) nhiệt độ giả thiết đĩa lấy diezel (hoặc dầu hoả), kcal/kg l Ithn : entapi cặn dạng lỏng nhiệt độ đáy tháp, kcal/kg l Itđáy: entapi nước nhiệt độ vào, kcal/kg Vớí tđáy = 3100C tvào(tnạp liệu) = 3200C Các entapi tìm nhờ vào hai đại lượng tỷ trọng trung bình d420 sản phẩm nhiệt độ te qua bảng 75, 76, 77, 78 [349 353 - 5] Tính số mol hồi lưu: Q m= l.M M: trọng lượng phân tử hồi lưu Q: lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu, kcal/h l: ẩn nhiệt hồi lưu, kcal/kg Tính áp suất phần P sau hiệu chỉnh theo đồ thị AZNi [45-5] tìm nhiệt độ đĩa lấy sản phẩm cần tính (chênh lệch so với nhiệt độ giả thiết khơng 0C chấp nhận được) 2.2.1 Tính nhiệt độ đĩa lấy dầu hoả: Điểm sơi đầu dầu hoả đường cong VE 2220C Đặt giả thiết nhiệt độ đĩa lấy dầu hoả 2100C Khi ta có: Nhiệt độ mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q Q i Q1 Q Q Q Q i1 Xăng: v Iv ) Q1 g1 (I 320 210 v 250,910 kcal/kg I 320 v 185,063 kcal/kg I 210 Dầu hoả: v Il ) Q g (I 320 210 v I 320 242,060 kcal/kg SVTH:mai xuân đông Trang 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com l I 210 113,883 kcal/kg Diezel: v Il ) Q g3 (I 320 210 v I 320 239,480 kcal/kg l I 210 111,536 kcal/kg Cặn: l l ) Q g (I 320 I 310 l I 320 174,094 kcal/kg l I 310 167,373 kcal/kg Hơi nước: v Iv ) Q g5 (I 320 210 g5 = 15650 kg/h I v 736,715 kcal/kg 320 v 689,726 kcal/kg I 210 Thay số vào ta có: Q1 = 68,25.103.( 250,910 - 185,063 ) = 4494057,75 kcal/h Q2 = 36.103.( 242,060 - 113,883 ) = 4416372 kcal/h Q3 = 65,25.10 ( 239,480 - 111,536 ) = 8348346 kcal/h Q4 = 202,125.103.( 174,094 - 167,373 ) = 1358482,125 kcal/h Q5 = 202,125.( 736,715 - 689,726 ) = 735378 kcal/h Vậy, tổng lượng nhiệt mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q = Q1 + Q2 + Q + Q + Q5 = 4494057,5 + 4416372 + 8348346 + 1358482,125 + 735378 = 19352635,88 kcal/h Số mol hồi lưu: Q m l.M v Il l = I 210 210 Đối với dầu hoả: M = 168 I v210 178,009 kcal/kg SVTH:mai xuân đông Trang 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Il 113,833 kcal/kg 210 Q: nhiệt lượng mà hồi lưu cần thu, Q = 19352635,88 kcal/h Suy ra: m 19352635,88 (178,009 113,883).168 m = 1769,379 kmol/h ¸p suất phần hơi: P Pdầu hoả m m m hnd m dầu hoả m hnd: s mol hi nc x vo đáy tháp m hnd = 748,611 kmol/h m dầu hoả: số mol dầu hoả lấy m dầu hoả= 214,285 kmol/h Pdầu hoả: áp suất đĩa lấy dầu hoả Pdầu hoả = 950 mmHg Suy P 950 1769,375 1769,375 748,661 214,285 P = 615,193 mmHg Vậy, với P = 615,193 mmHg nhiệt độ sôi đầu dầu hoả đường cong VE 2220C ta tra đồ thị AZNi [45-5] tìm nhiệt độ đĩa lấy dầu hoả 215oC Như vậy, nhiệt độ giả thiết (2100C) chấp nhận 2.2.2 Tính nhiệt độ đĩa lấy diezel: Sản phẩm lấy dạng lỏng, điểm sôi đầu nhiên liệu diezel đường cong VE 2920C Giả sử nhiệt độ đĩa lấy diezel 2800C Khi ta có cân nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q Q i Q1 Q Q Q Q i1 Xăng: v Iv ) Q1 g1 (I 320 280 v I 320 250,910 kcal/kg SVTH:mai xuân đông Trang 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v 222,692 kcal/kg I 280 Dầu hoả: v Il ) Q g (I 320 280 v I 320 242,060 kcal/kg l I 280 159,294 kcal/kg Diezel: v Il ) Q g (I 320 280 v 239,480 kcal/kg I 320 l I 280 156,013 kcal/kg Cặn: l l ) Q g (I 320 I 310 l I 320 174,094 kcal/kg l I 310 167,373 kcal/kg Hơi nước: v Iv ) Q g5 (I 320 280 g5 = 15106,25 kg/h v 736,715 kcal/kg I 320 v 721,857 kcal/kg I 280 Thay số vào ta có: Q1 = 68,25.103.( 250,910 - 222,692 ) = 1925878,5 kcal/h Q2 = 36.10 ( 242,060 - 159,294 ) = 2979576 kcal/h Q3 = 65,25.10 ( 239,480 - 156,013 ) = 5446221,75 kcal/h Q4 = 202,125.10 ( 174,094 - 167,373 ) = 1358482,125 kcal/h Q5 = 15106,25 ( 736,715 - 721,857 ) = 224444,948 kcal/h Vậy, tổng lượng nhiệt mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q = Q1 + Q2 + Q + Q + Q5 = 1925878,5 + 297576 + 5446221,75 + 1358482,125 + 224444,948 = 9252603,323 kcal/h Số mol hồi lưu: Q m l.M SVTH:mai xuân đông Trang 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com M: phân tử lượng trung bình diezel M = 225 Èn nhiệt hồi lưu: v Il l = I 280 280 Đối với diezel: v 214,230 I 280 kcal/kg I l280 156,013 kcal/kg Q: nhiệt lượng mà hồi lưu cần thu, Q = 9252693,323 kcal/h Suy ra: m 9252603,323 (214,230 156,013).225 m = 706,369 kmol/h ¸p suất phần hơi: m P Pdiezel m m hnd m diezel m hnd: số mol nước xả vào đáy tháp m hnd = 748,611 kmol/h m diezel: số mol diezel lấy m diezel = 290 kmol/h Pdiezel : áp suất đĩa lấy diezel Pdiezel = 1000 mmHg Suy ra: P 1000 706,369 706,369 748,611 290 P = 405 mmHg Vậy, với P = 405 mmHg nhiệt độ sôi đầu diezel đường cong VE 2920C ta tra đồ thị AZNi [45-5] tìm nhiệt độ đĩa lấy diezel là: tdiezel = 2870C Như vậy, nhiệt độ giả thiết (2800C) chấp nhận 2.3 Nhiệt độ đỉnh tháp: Nhiệt độ đỉnh tháp tính theo phương pháp giả thiết Nhiệt độ sơi cuối xăng đường cong VE 1540C Đặt giả thiết nhiệt độ đỉnh tháp tđỉnh = 1400C SVTH:mai xuân đông Trang 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khi ta có cân nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu sau: Q Qi Q1 Q2 Q3 Q Q5 , kcal/h i 1 Nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q = Qi i=1 Trong đó: v Q1 = g1 ( Itv v Q2 = g2 ( Itv v Q3 = g3 ( Itv l Q = g4 ( Itv v - Iđỉnh ) l - Ite ) l - Ilte ) - Itđáy ) v : nhiệt dùng làm nguội xăng : nhiệt dùng làm nguội dầu hoả : nhiệt dùng làm nguội diezel : nhiệt dùng làm nguội cặn v Q = g5 ( Ihnv - Itđỉnh ) : nhiệt dùng làm nguội nước Với g1, g2, g3, g4: lượng sản phẩm dầu mỏ, kg/h g5 lượng nước dùng cho trình g5 = 16,85 tấn/h = 16850 kg/h Q 1, Q2, Q 3, Q4, Q 5: lượng nhiệt mà sản phẩm nhường cho hồi lưu, kcal/h v v : entapi sản phẩm dạng nhiệt độ vào (vùng I tv , I tđỉnh nạp liệu) nhiệt độ đỉnh, kcal/kg I ltv , I lte , I ltđáy: entapi sản phẩm dạng lỏng nhiệt độ vào (vùng nạp liệu), nhiệt độ lấy sản phẩm nhiệt độ đáy tháp, kcal/kg I vhnv : entapi nước nhiệt độ vào, kcal/kg Dựa vào hai đại lượng tỷ trọng trung bình sản phẩm nhiệt độ có tra bảng 75, 76, 77, 78 [349 353 - 5] tính tốn giá trị entapi sau: Xăng: v Iv ) Q1 g1 (I 320 140 g1 = 68,25.103 kg/h v 250,910 kcal/kg I 320 v 148,941 kcal/kg I140 Dầu hoả: SVTH:mai xuân đông Trang 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v Il ) Q g (I 320 210 g2 = 36.10 kg/h v 242,060 kcal/kg I 320 l I 210 113,883 kcal/kg Diezel: v Il ) Q g (I 320 280 g3 = 65,25.10 kg/h v 239,480 kcal/kg I 320 l I 280 156,013 kcal/kg Cặn: l l ) Q g (I 320 I 310 g4 = 202,125.103 kg/h l I 320 174,094 kcal/kg l I 310 167,373 kcal/kg Hơi nước: v Iv ) Q g5 (I 320 140 g5 = 15106,25 kg/h v 736,715 kcal/kg I 320 v 658,658 kcal/kg I140 Thay số vào ta có: Q1 = 68,25.103.( 250,910 - 148,941 ) = 6959384,25 kcal/h Q2 = 436.10 ( 242,060 - 113,883 ) = 4644972 kcal/h Q3 = 65,25.10 ( 239,480 - 156,013 ) = 5446221,75 kcal/h Q4 = 202,125.10 ( 174,094 - 167,373 ) = 1358482,125 kcal/h Q5 = 15106,25 ( 736,715 - 658,658 ) = 1179148,556 kcal/h Vậy, tổng lượng nhiệt mà sản phẩm nhường cho hồi lưu: Q = Q1 + Q2 + Q + Q + Q5 =6959384,25 + 4644972 + 5446221,75 +1358482,125 1179148,556 = 15407708,68 kcal/h Số mol hi lu: SVTH:mai xuân đông + Trang 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Q l.M Vì đỉnh, 1kg hồi lưu thu lượng nhiệt ẩn nhiệt để bốc mà ta đưa hồi lưu lạnh vào (300C) Vì vậy, thu nhiệt để nâng nhiệt độ từ 300C lên đến nhiệt độ sơi, sau bốc nên ta có ẩn nhiệt hồi lưu: m v l = I v Il l = I tđỉnh I 30 140 30 Đối với xăng: v 148,941 I140 l 14,550 I 30 kcal/kg kcal/kg M: trọng lượng phân tử trung bình hồi lưu M = 105 Q: nhiệt lượng mà hồi lưu cần thu, Q = 24008564 kcal/h Suy ra: 15407708,68 m (148,941 14,550).105 m = 1091,889 kmol/h Tính áp suất phần hơi: m mx P Pđỉnh m m x m hn Pđỉnh: áp suất đỉnh tháp Pđỉnh = 900mmHg m x: số mol xăng lấy m x = 650 kmol/h m hn: số mol nước dùng cho trình m hn = 889,236 kmol/h 1091,889 650 Suy ra: P 900 1091,889 650 889,236 P =596 mmHg Vậy, với P =596mmHg nhiệt độ sôi cuối xăng đường cong VE 154 C ta tra đồ thị AZNi [45-5] tìm nhiệt độ đỉnh tháp là: tđỉnh = 146 0C Như vậy, nhiệt độ giả thiết (1400C) chấp nhận 2.4 Tính số hồi lưu đỉnh tháp: Chỉ số hồi lưu R: SVTH:mai xuân đông Trang 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com m mx m: số mol hồi lưu đỉnh tháp, kmol/h m = 1091,889 kmol/h mx: số mol xăng, kmol/h m x = 650 kmol/h 1091,889 Suy ra: R 1,68 650 Lượng hồi lưu: G = Mx.m = 105.1091,889 = 114648,345 kg/h R V TÝnh kÝch thíc cđa th¸p chng cÊt; Tính đường kính tháp: Đường kính tháp chưng cất tính theo chế độ chế độ lỏng, hai đường kính tính đựơc theo hai chế độ ta chọn đường kính lớn làm đường kính tháp Nhưng tháp chưng thể tích ln lớn thể tích lỏng nên đường kính tính theo chế độ lớn đường kính tính theo chế độ lỏng Vì vậy, ta cần tính đường kính tháp theo chế độ đường kính tháp chưng cất Đường kính tháp chưng cất xác định theo công thức : D 4S π (m) Trong đó, S: tiết diện tháp, m2 V S v max V: lưu lượng lớn nhất, m3/s vmax: tốc độ chuyển động lớn cho phép hơi, m/s v max C dL , m/s dv dL: tỷ trọng sản phẩm trạng thái lỏng nhiệt độ làm việc dV: tỷ trọng sản phẩm trạng thái nhiệt độ làm việc Tính vmax: + Ta có C số tra theo hình 46 [78-5] Chọn khoảng cách hai đĩa 750mm trở lực 2,5; tra hỡnh 46 ta cú C = 0,06 SVTH:mai xuân đông Trang 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Tỷ trọng sản phẩm lỏng trạng thái lỏng lấy theo tỷ trọng sản phẩm trắng có lưu lượng lớn Vì xăng sản phẩm trắng có lưu lượng lớn nên d L lấy theo tỷ trọng xăng nhiệt độ đỉnh (140 oC) d 20 (xăng) 0,729 Suy ra, dL = d140 (xăng) 0,625 T trng ca sn phm trạng thái tính theo cơng thức: P.M RT P: áp suất đĩa đầu tiên, at P = Pđỉnh = 900 mmHg = 1,184 at T: nhiệt độ, K T = 140 0C = 140 + 273 = 413 K R: số khí R = 0,082 (l.at/g.oC) M : phân tử lượng trung bình dv M m M M m m x M x m hl M x m hn M hn m hl Il 140 Il l 30 M x l Il I140 30 m x m hl m hn m hl l m x: số mol xăng lấy m x = 650 kmol/h Mx: phân tử lượng trung bình xăng Mx = 105 m hl: số mol hồi lưu đỉnh tháp m hl = 1091,889 kmol/h m hn: số mol nước dùng cho trình m hn = 889,236 kmol/h Mhn: khối lượng phân tử nước Mhn = 18 Đối với xăng: l I140 78,014 kcal/kg l 14,550 kcal/kg I 30 SVTH:mai xuân đông Trang 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com v 148,941 kcal/kg I140 v - I l = 148,941 - 14,550 = 134,391 kcal/kg l = I140 30 l Il I140 30 m = mX + mhl + mhn + mhl l = 650 + 1091,889 + 889,236 + 1091,889 78,014 14,550 134,391 = 3146,752 kcal/kg Thay số vào ta có: 78,014 14,55 650 105 1091,889 105 889,236 18 1091,889 105 134,391 M = 3146,752 80,415 Suy ra, tỷ trọng sản phẩm trạng thái 1,184 86,154 dv 3,012 kg/m 0,082 413 Thay dV, dL C vào ta có tốc độ chuyển động lớn cho phép hơi: v max 0,006 625 0,862 , m/s 3,012 Tính lưu lượng lớn nhất: m.RT V P 3146,752 0,082 413 1,184 V = 90006,765 m3/h = 25 m3/s Suy tiết diện tháp: 25 V S 29 m vmax 0,862 Vậy, đường kính tháp chưng: D 4S 29 6,078 (m) π 3,14 Quy chuẩn D = 6.5 m Vậy đường kính tháp 6.5 m Tính chiều cao tháp: Chiều cao tháp chưng cất xác định theo công thức: H = (n - 2).h + 2.a + b , m SVTH:mai xuân đông Trang 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong đó, H: chiều cao tồn tháp, m n: số đĩa tháp n = 38 đĩa (đã tính mục xác định áp suất tháp) h: khoảng cách hai đĩa Chọn h = 750 mm = 0,75 m a: chiều cao từ đỉnh tháp đến đĩa (cũng chiều cao từ đáy tháp lên đến đĩa cuối cùng) Chọn a = m [85-5] b: chiều cao vùng nạp liệu Chọn b = m [85-5] Vậy, chiều cao tháp chưng cất là: H = (38 - 2) x 0,75 + x + = 32 m Tính số chóp đường kính chóp: + Trong q trình chưng cất thường tổng tiết diện ống chiếm khoảng 10% so với tổng tiết diện tháp Chọn đường kính ống dh = 250 mm, số chóp đĩa xác định theo cơng thức: D n = 0,1 d h D: đường kính tháp chưng, mm D = 6.5 m = 6500 mm Suy 6500 n = 0,1 67,6 chóp 250 Quy chuẩn chọn 68 chóp + Đường kính chóp đĩa: d ch d 2h (d h 2.δ ch ) ch: bề dày chóp, thường lấy ch = mm [236-6] Suy d ch 250 (250 3) = 360 mm + Chiều cao chóp phía ống dẫn hơi: h = 0,25 dh = 0,25 x 250 = 62,5 mm Quy chuẩn h = 65 mm SVTH:mai xuân đông Trang 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com + Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp: Chọn S = 25 mm [236-6] + Đường kính ống chảy chuyền: 600 mm + Đường kính ống hồi lưu: 800 mm + Đường kính ống nạp liệu: 800 mm + Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy: 1200 mm KÕt luËn Phân xưởng chưng cất dầu thơ đóng vai trị vơ quan trọng nhà máy chế biến dầu nào, cho ta nhận phân đoạn nhiên liệu cặn mazut tạo nguồn nguyên liệu cho trình chế biến sau Muốn thiết kế dây chuyền chưng cất tốt phải ngiên cứu kỹ lưỡng vấn đề liên quan chất dầu thô, phương pháp chưng cất yếu tố ảnh hưởng đến trình, Sau thời gian tìm hiểu đọc tài liệu với giúp đỡ thầy giáo: TS Lê Văn Hiếu em hoàn thành đồ án thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thơ có phần nhẹ (dầu nặng) loại tháp Về bản, đồ án gồm có phần sau: - Tổng quan lý thuyết trình chưng cất - Tính tốn cơng nghệ, chế độ làm việc tháp chưng cất - Tính tốn kinh tế - Tham khảo phần xây dựng cơng nghiệp, cách bố trí mặt phân xưởng biện pháp an toàn tự động hố Qua q trình làm đồ án em bổ sung nhiều kiến thức chưng cất dầu thô, nhiên tránh khỏi thiếu sót.Vậy em mong nhận thêm bảo thầy giáo, cô giáo để đồ án em hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Hiếu thầy cô tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập vừa qua Hà Nội, ngy 10 thỏng nm 2008 SVTH:mai xuân đông Trang 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh viờn Mai Xuõn ụng Tài liệu tham khảo Lờ 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; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1999 Võ Thị Liên, Lê Văn Hiếu Cơng nghệ chế biến dầu khí; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1982 Le Pétrole Raffinage et génie chimique; 1972; Editions technip 27 Rue ginoux 75737 Paris Bộ mơn Nhiên liệu Giáo trình tính tốn cơng nghệ q trình chế biến dầu mỏ; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1972 Hiệu đỉnh PTS Trần Xoa, PGS-PTS Nguyễn Trọng Khuông, PTS Phạm Xuân Toản Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất; tập II Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1992 Hiệu đỉnh: PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất; tập I Nhà xuất Khoa học K thut H Ni 1999 SVTH:mai xuân đông Trang 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trần Mạnh Trí Hố học dầu mỏ khí; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1980 Trần Mạnh Trí Dầu mỏ dầu khí Việt Nam; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1996 10 Hướng dẫn thiết kế trình chế biến dầu mỏ trường ĐHBK-HN 1975 11 Nelson W.L Petroleum rafinery engineering New York, 1958 12 Ngơ Bình Hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp (phần xây dựng) ; Trường Đại học Bách Khoa H Ni 1975 SVTH:mai xuân đông Trang 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com 3. 000. 000 x 0,9 100 = 2 7000 tấn/ năm 2 7000 = 3, 375 tấn/ h 80000 1.2 Lưu lượng xăng: 3. 000. 000 x 18,2 = 54 6000 tấn/ năm 100 54 6000 = 68,25 tấn/ h 8000 1 .3 Lưu lượng dầu hoả: 3. 000. 000 x 9,6... = 288 .000 tấn/ năm 100 288 .000 = 36 tấn/ h 8 .000 1.4 Lưu lượng diezel: 3. 000. 000 x 17,4 = 522 .000 tấn/ năm 100 522 .000 = 65,25 tấn/ h 8000 1.5 Lưu lượng cặn: 3. 000. 000 x 53, 9 = 1617 .000 tấn/ năm 100... VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên: MAI XN ĐƠNG Khố học: Hố dầu QN _ K-48 Ngành học : Công nghệ hữu - Hố dầu Khoa: Cơng nghệ hố học 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế tháp chưng cất dầu nặng Năng suất 3. 000. 000
Ngày đăng: 02/11/2022, 14:56
Xem thêm: