đồ án môn học chng cất dầu thô bạch hổ Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi ***** céng hoµ x· héi chđ nghÜa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc o O o Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học Họ tên: Nguyễn thị Đảm Khoá học: Hoá dầu QN-k45 Khoa: Công nghệ hoá học Ngành học : Công nghệ hữu - Hoá dầu 1.Đầu đề thiết kế: Thiết kế phân xởng chng cất dầu thô Bạch Hổ Năng suất 5000.000 tấn/năm 2.Các số liệu ban đầu ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Néi dung phÇn thuyÕt minh tính toán: - Tổng quan lý thuyết dầu mỏ -Công nghệ trình chng cất -Tính toán công nghệ Các vẽ(Ghi rõ loại vẽ kích thớc vẽ) - Dây chuyền sản xt - khỉ A1 - ThiÕt bÞ chÝnh - khỉ A1 Kết điểm đánh giá -Quá trình thiết kế: - Điểm duyệt : - Bản vẽ thiết kế: : Cán hớng dẫn: Lê Văn Hiếu sinh viên hoàn thành: Nguyễn thị Đảm gvhd:ts.lê văn hiếu svth:nguyễn thị đảm đồ án môn học chng cất dầu thô bạch hổ Mục lục Mở đầu PhÇn I:Tæng quan lý thuyÕt I Nguyªn liƯu .9 DÇu thô Bạch Hổ Việt nam thuộc loại nhẹ vừa phải Dỗu thô Bạch Hổ loại dầu sạch,chứa độc tố,rất lu huỳnh,nitơ kim loại nặng 10 Dầu thô Bạch Hỉ chøa nhiỊu hydroc¸cbon Parafin 10 II Xư lý tríc cng cÊt .14 ổn định dầu trớc chng cÊt 14 Tách tạp chất học muối nớc 14 III.Quá trình chng cất dầu thô .18 Mục đích,ý nghĩa trình chng cất 18 c¬ së lý thuyÕt trình chng cất 18 IV Sản phẩm khí chng cất Phân lo¹i khÝ hydrocacbon 23 Phân loại xăng 23 Phân loại kerosene .23 Phân loại diezen 24 Phân loại mazut 24 Phân loại dầu nhờn 24 Phân đoạn Gudron .24 Phần II: Công nghệ trình .25 I Phân loại sơ đồ công nghÖ 27 II Dây chuyền công nghệ 27 1.Chọn chế độ công nghệ sơ đồ công nghệ 28 2.Chọn sơ đồ công nghệ 29 Thuyết minh sơ đồ chng cất dầu phơng pháp hai tháp 29 Ưu điểm sơ đồ chng cất tháp .29 III Thiết bị dây chun 38 1.Th¸p chng cÊt 38 2.Các loại tháp chng luyện 40 phần II: Tính toán c«ng nghƯ 36 I Xác định dại lợng trung bình 36 tû träng trung b×nh 36 gvhd:ts.lê văn hiếu svth:nguyễn thị đảm đồ án môn học chng cất dầu thô bạch hổ 2.nhiệt độ sôi trung bình 37 3.x¸c 38 II TÝnh c©n băng vật chất 39 Tại tháp tách sơ .39 Tại tháp tách phân đoạn 39 III Tính tiêu hao nơc 40 1.Tiêu hao nớc cho đáy tháp .40 1.Tiêu hao nớc cho tháp phụ .40 IV TÝnh chÕ ®é nhiƯt tháp chng phân đoạn .41 Ap suÊt th¸p chng 41 nhiệt độ tháp chng .43 V TÝnh kÝch thíc cđa th¸p chÝnh 50 Đờng kính tháp .50 2.ChiỊu cao cđa th¸p .51 KÕt luËn .53 Tài tiệu tham khảo gvhd:ts.lê văn hiếu svth:nguyễn thị đảm đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội Lời cảm ơn Trong trình làm đồ án,em đà nhận đợc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Lê Văn Hiếu Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Hiếu ngời đà tận tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này, với ân cần bảo thầy đà giúp đỡ em hiểu đợc vấn đề cần thiết hoàn thành đồ án thời gian qui định Một lần cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo cô giáo Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hoá dầu đà tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Nguyễn thị Đảm Mở đầu Dầu mỏ đợc ngời biết đến từ thời cổ xa, đến kỉ 18, dầu mỏ đợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang kỉ 19, dầu mỏ đợc coi nh nguồn nhiên liệu cho phơng tiện giao thông cho kinh tế quốc dân Hiện nay,Dầu mỏ đà trở thành nguồn lợng quan trọng quốc gia giới Khoảng 65 ữ70% lợng đợc sử dụng từ dầu mỏ, có 20ữ 22% lợng từ than, ữ 6% lợng từ nớc 8ữ12 từ lợng hạt nhân Lớp Hóa dầu đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội Bên cạnh hớng sử dụng mạnh mẽ có hiệu dầu mỏ làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nh:sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, chất hoạt động bề mặt, phân bón, chí prôtêin Ngoài sản phẩm nhiên liệu sản phẩm hoá học dầu mỏ, sản phẩm phi nhiên liệu nh dầu mỡ bôi trơn, nhựa đờng, hắc ín phần quan trọng phát triển công nghiệp Nếu dầu mỡ bôi trơn có công nghiệp động cơ, máy móc, tảng kinh tế xà hội Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh nhờ đặc tính quý riêng nguyên liệu dầu mỏ mà nguyên liệu từ than khoáng chất khác có,đó giá thành thấp, thuận tiện cho trình tự động hoá, dễ khống chế điều kiện công nghệ có công suất chế biến lớn, sản phẩm thu đợc có chất lợng cao, tạp chất dễ tinh chế, dễ tạo nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng nhu cầu nghành kinh tế quốc dân Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí, giới, dầu khí Việt Nam đà đợc phát triển từ năm 1970 đà phát triển Chúng ta đà tìm nhiều mỏ chứa dầu trữ lợng tơng đói lớn nh mỏ Bạch Hổ,Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn ,các mỏ khí nh Tiền Hải(Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ.Đây nguồn tài nguyên quí để giúp nớc ta bớc vào kỷ nguyên công nghệ dầu khí Nhà máy lọc đầ sè Dung Qt víi c«ng st 6,5 triƯu tÊn /năm hoàn thành để hoạt động tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số Nh nghành công nghiệp chế biến dầu khí nớc ta bớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nớc ta thực mục tiêu công nghiệp hoá đại hoá Chắc chắn đóng góp nghành dầu khí có ý nghĩa, chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà nghành kinh tế mũi nhọn nguồn động viên tinh thần toàn Đảng ,toàn dân ta thành viên hoạt động nghành dầu khí hăng hái lao động sáng tạo, góp phần xây dựng đất nớc Hiệu sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lợng trình chế biến Theo chuyên gia hoá dầu Châu Âu, Việc đa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao đợc hiệu sử dụng dầu mỏ lên lần, nh tiết kiệm đợc nguồn tài nguyên quí Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hợp chất phi Hyđrôcacbon Dầu mỏ muốn sử dụng đợc phải tiến hành phân chia thành phân đoạn nhỏ.Sự phân chia dựa vào phơng pháp chng cất khoảng nhiệt độ khác Quá trình chng cất dầu trình vật lý phân chia dầu thô thành thành phần gọi phân đoạn Quá trình đợc thực biện pháp khác nhằm để tách cấu tử có dầu thô theo khoảng nhiệt độ sôi khác mà không làm phân huỷ chúng Tùy theo biện pháp tiến hành chng cất mà ngời ta phân chia trình chng cất thành chng cất đơn giản ,chng cất phức tạp ,chng cất nhờ cÊu tư bay h¬i hay chng cÊt Líp Hãa dầu đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội chân không.Tuỳ theo thành phần dầu mỏ,nguyên liệu mục đích chế biến mà ngời ta sử dụng loại hình chng cát thích hợp Trong nhà máy lọc dầu ,phân xởng chng cất dầu thô cho phép ta thu đợc phân đoạn dầu mỏ để chế biến Trong đồ án tiến hành đề cập tới vấn đề lý thuyết có liên quan.Trên sở thiết kế dây chuyền chng cất dầu thô Bạch Hổ Việt Nam Phần I Tổng quan lý thuyết I Nguyên liệu Dầu mỏ nguyên liệu hydrocacbon thiên nhiên,có thành phần hoá học phức tạp, có đặc tính vật lý thay đổi giới hạn rộng nh độ nhớt, màu sắc tỷ trọng Màu sắc dầu mỏ nguyên khai màu sáng màu nâu đen Tỷ trọng thay đổi từ 0.7ữ1, độ nhớt thay đổi từ 1ữ50 cst 200 C Thành phần hoá học dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, gồm nhiều hydrocacbon Các hydrocacbon thêng thuéc vµo hä: hä parafinic, hä naphtenic, họ aromatic hay gọi hydrocacbon thơm Lớp Hóa dầu đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội Với mức độ phức tạp khác nhau, cấu trúc dầu mỏ đồng thời có mặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp loại Trong dầu mỏ nguyên khai họ olephinic phân bố hydrocacbon kể dầu mỏ định công nghệ chế biến, hiệu suất chất lợng sản phẩm Trữ lợng dầu mỏ giới tính dến năm 1996 khai thác đợc 135 tỷ tấncho đến ngày ,vẫn thờng xuyên phát mỏ dầu mới,thêm vào ,công nghệ khai thác chế biến ngày phát triển cho phép khẳng định ,nguồn nguyên liẹu dầu khí dồi sảne lợng dầu khí đa vào sử dụng ngày nhiều thêm Việt Nam có mỏ dầu qan trọng đợc khai thác,đó là: -Mỏ Bạch Hổ: bắt đầu khai thác từ năm 1996,Tổng sản lợng khai thác đạt 30 triệu Sản lợng khoảng 7ữ9 triệu tấn/năm -Mỏ Rồng: Bắt đầu khai thác từ năm 1994,song sản lợng cha nhiều,đạt 12.000 đến 18.000 thùng/ngày -Mỏ Đại Hùng: Bát đầu khai thác từ tháng 10/1994,sản lợng 32.000 thùng/ngày(5.000 tấn/ngày) Với nội dung đồ án thiết kế tháp chng cất dầu thô Bạch Hổ Việt Nam Vì ta sâu nghiên cứu dầu thô Bạch Hổ Đặc điểm dầu thô Bạch Hổ Việt nam Dầu thô Bạch Hổ thuộc họ dầu parafinic,chiếm phần lớn tổng sản lợng dầu thô Việt Nam thời gian qua nay.Vì dầu thô Bạch Hổ đợc xem hai loại dầu tiêu biểu Việt Nam thông qua nghiên cứu dầu thô Bạch Hổ ta rút đợc tính chất qua trọng nh sau Dầu thô Bạch Hổ Việt nam thuộc loại nhẹ vừa phải Dầu thô Bạch Hổ có tỷ trọng 0,8319(36,6 oAPI),đặc tính định tổng hiệu suất sản phẩm trắng(xăng,kerosen,diezel) dầu thô cao hay thâp.Dầu nhẹ,tổng hiệu suất sản phẩm trắng cao dầu có giá trị cao Với dầu thô Bạch Hổ,khi chng cất ta đợc hiệu suất sản phẩm nh bảng sau: Bảng1:Hiệu suất sản phẩm cất trực tiếp từ dầu thô Bạch Hổ Các phân đoạn Naphta Kerosen Diezel Cặn(chng khí 345oc) Cặn(chng chân không 350oc) Với hệ chng cÊt khÝ qun nh sau: Naphta: Kerosen: Diezel: FO HiƯu suất,%V từ dầu thô 17,81 13.91 19.51 48.27 14.2 Sài Gòn petro đà thu đợc hiệu suất sản phẩm 17,2% khối lợng 7,0% khối lợng 28,5% khối lợng 45,8% khối lợng 2.Dầu thô Bạch Hổ Việt nam loại dầu sạch,chứa độc huỳnh,nitơ,kim loại nặng Lớp Hóa dầu tố,rất lu đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội Về hàm lợng lu huỳnh(S),dầu thô Bạch Hổ chứa 0,03 đến 0,05 % lu huỳnh Những loại dầu thô chứa lu huỳnh nh giới Trong loại dầu thô chứa nhiều lu huỳnh(trên 2% S) gặp nhiều dầu Trung Đông Dầu thô chứa dới 0,5 % S đợc liệt vào dầu thô lu huỳnh có giá trị cao thị trờng giới Nguyên nhân chi phí để sản xuất sản phẩm đạt chất lợng cao hàm lợng lu dầu lu huỳnh thấp nhiều so với dầu thô có hàm lợng lu huỳnh cao Trờng hợp với dầu thô Bạch Hổ việt Nam,không cần phải sử trình xử lý thêm mà sản phẩm nh xăng.kerosen,diezel,FO vẫnđạt chất lợng cao hàm lợng lu huỳnh nhỏ nhiều so với định mức nh số liệu bảng sau: Bảng 2:Hàm lợng S sản phẩm chng cất trực tiếp Các sản phẩm Hàm lợng S,%khối lợng Mức qui định Sản phẩm từ dầu thô Bạch Hæ Naphta 0,25* 0,0007 kerosen 0,1**;0,25*** 0,0014 diezel 0,1 0,0166 FO 2,5 0,09 * Qui định cho xăng; ** Dầu hoả dân dụng; *** Nhiên liệu phản lực Hàm lợng kim loại nặng dầu thô Bạch Hổ thấp Các kim loại nặng có hại, làm giảm chất lợng giá trị dầu thô thờng quan tâm Niken Vanadi dầu thô Bạch Hổ hàm lợng Vanadi có 0,09 ppm a hàm lợng Niken 2,64 ppm Trong hàm lợng kim loại nặng số loại dầu thô giới lên đến hàng nghin ppm nh dâu thô Vê nêxuêla chứa đến 1350 ppm Các hợp chất hữu chứa Nitơ dầu thuộc loại có hại,gây ngộ độc xúc tác chế biến làm cho sản phẩm ổn định tồn chứa dầu thô Bạch Hổ chứa có 0,04 % Các hợp chất nhựa,Asphanten dầu thô Bạch Hổ ít,nên sử dụng để sản xuất nhựa đờng than cốc có chất lợng hiệu kinh tế Mặt khác,khi chế biến dầu thô trình có sử dụng xúc tác chất mau chóng làm hỏng xúc tác có mặt chúng sản phẩm làm sản phẩm ổn định,làm sẫm màu,hạ thấp chất lợng sản phẩm Vì chế biến loạidầu thô chứa nhiều chất nhựa Asphanten bắt buộc phải xử lý nguyên liệu cách chng cất chân không Đối với dầu thô Bạch Hổ chØ cã 1,97 % nhùa;0,77% Asphanten,chØ sè cèc conradson 0,86 % Nh dầu thô Bạch Hổ đợc xem loại dầu sạch,ít lu huỳnh,ít kim loại nặng,it nitơ,ít chất nhựa asphanten nên chúng thuộc loại dầu có giá trị cao ythi trờng giới Theo nghiên cứu viện dầu mỏ Mỹ UOP, cặn chng cất khí dầu thô Bạch Hổ sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu cho trình crăcking xúc tác mà không cần phải xử lý chng cất chân không gây tốn Điêu có ý nghĩa quan trọng việc giảm tối thiểu đầu t cho xây dựng nhà máy lọc dầu Mặt khác dầu thô Bạch Hổ nên phân đoạn FO chứa hàm lợng Vanadi nhỏ nên dùng làm nguyên liệu cho lò công nghiệp thích hợp không gây ô nhiễm môi trờng Dầu thô Bạch Hổ chứa nhiều hydrocacbon parafinic Trong dầu thô Bạch Hổ hàm lợng parafinic chiếm nhiều lên đến 29% Trên giới,những loại dầu thô chứa 6% parafin đà thuộc loại dầu nhiều parafin Sự có mặt parafin với hàm lợng cao nh đà làm cho dầu thô Bạch Hổ giảm hẳn độ linh ®éng ë nhiƯt ®é thÊp,thËm chÝ c¶ ë nhiƯt độ thờng Điểm đông dầu thô Bạch Hổ 33 oC Do gây khó khăn bôc rót tồn chứa,đặc biệt vận chuyển đờng ống dẫn dầu khai thác ngầm dới đáy biển,buộc phải cho phụ gia hạ điểm đông Mặt khác chế ,các parafin nằm Lớp Hóa dầu đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội sản phẩm gây ảnh hởng tơng tự,rõ nhiên liệu cung cấp cho xứ lạnh Vì muốn thu đợc sản phẩm đạt chất lợng yêu cầu,phải áp dụng công nghệ thiết bị chuyên biệt để loại bỏ parafin Hàm lợng parafin cao dầu thô Bạch hổ ảnh hởng đến giá mua bán thị trờng Tuy nhiên,xét phơng diện khác,parafin tạp chất có hại,parafin C10ữC20 dạng lỏng nguyên liệu tốt để sản xuất hoá chất trung gian quan trọng nh rợu béo,axit béo,chất hoá dẻo,dung môi,đặc biệt sản xuất chất hoạt động bề mặt tẩy rửa không ảnh hởng đến môi trờng,do bị phân huỷ sinh học nằm nớc thải Parafin C20ữC40 dạng rắn đợc sử dụng để làm diêm,mỹ phẩm,giấy sáp bao gói thực phẩm,chất cách điện,sản phẩm y tế Tóm lại số liệu dầu thô Bạch Hổ đợc trình bày bảng sau: Bảng 3:Đặc tính dầu thô Bạch Hổ Việt Nam Các chi tiêu Dầu Dạch Hổ Tỷ trọng,oAPI d15,6 15,6 Lu huỳnh,% khối lợng Điểm đông đặc , oC Độ nhớt 40 oC,cst Độ nhớt 50 oC,cst Độ nhớt 60 oC,cst Cặn Cacbon,% khèi lỵng Asphanten,%khèi lỵng V/Ni,%khèi lỵng Nito,%khèi lỵng Mi NaCl,ml/l Độ xit,mgKOH/g Naphta nhẹ (40 ữ 95 oC) Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l Tỷ trọng 15oC,kg./l Lu huúnh,%kh.l Parafin,%kh.l Naphten,,%kh.l Th¬m ,%kh.l n-Parafin ,%kh.l 38,6 – 0,8319 0,03÷0,05 33 9,72 6,58 4,73 0,65÷1,08 0,05 2/2 0,067 22 0,05 2,3 0,6825 0,001 75,2 18,4 6,4 42,0 Naphta nặng (95 ữ175 oC) Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l Tỷ trọng 15oC,kg./l Lu huỳnh,%kh.l Parafin,%kh.l Naphten,,%kh.l Thơm ,%kh.l n-Parafin ,%kh.l Lớp Hóa dầu 12,3 0,7505 0,003 29,5 27,5 43,5 13,5 đồ án tốt nghiệp trờng đại học bách khoa hà nội Kerosen (149 ữ 232oC) Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l Tỷ trọng ë 15oC,kg./l Lu hnh,%kh.l §é axit,mgKOH/g ChiỊu cao ngän lưa không khói,mm Thơm,%kh.l Gasoil(232 ữ 342oC) Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l Tỷ trọng 15oC,kg./l Lu huỳnh,%kh.l Độ axit,mgKOH/g TrÞ sè Xetan 14,35 0,7785 0,001 0,041 35 13,0 23,05 0,818 0,016 0.01 47,6 Cặn Khoảng nhiệt độ Hiệu suất so với dầu thô,% V Tỷ trọng 15oC,kg./l Lu huỳnh,%kh.l Sáp,% kh.l Nitơ,ppm Asphanten,%khối lợng V/Ni,ppm Hợp chất no,%kh.l Độ xit,mgKOH/g Hợp chất thơm,%kh.l Lớp Hóa dầu 342 52,35 0.868 0.04 49 590 0,05 2/2 369 46,75 0,872 0,045 50 640 0.05 2/2 75 0.05 21 509 17,8 0.905 0,065 47 1210 0.05 2/2 550 14,2 0,811 0,07 1350 0,05 2/2 58 15