thiết kế tháp thu hồi Benzene từ khí cốc

Đồ án công nghệ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thông Trang Đồ án công nghệ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thông LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cám ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Thông đã luôn tận tình hướng dẫn và giúp đỡ nhóm chúng em trong thời gian làm đồ án, để có thể hoàn thành tốt đồ án chuyên ngành này. Xin được gửi lời cám ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm, đã hỗ trợ cho nhóm sinh viên chúng em những kiến thức bổ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiên cứu đồ án này. Xin chân thành cảm ơn! i Đồ án công nghệ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Thông LỜI MỞ ĐẦU Trong công nghiệp, nguồn cung cấp benzene, toluene, xylen (BTX) chủ yếu là sản phẩm của quá trình reforming xúc tác Naptha, Cracking xúc tác. 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 trình này là khí dầu mỏ hóa lỏng (chứa chủ yếu C3 và C4). Xúc tác của quá trình là dạng zeolite có khả năng xúc tiến phản ứng dehydro hóa nguyên liệu, polyme hóa sản phẩm mới hình thành để tạo nên các oligomer không no, và tiếp tục dehydro vòng hóa các oligomer này tạo thành các hydrocacbon thơm. Hiệu suất Benzen từ quá trình Cycler thường lớn hơn các quá trình reforming xúc tác. Tuy nhiên người ta cho rằng, trong tương lai không xa, khi nguồn dầu mỏ cạn kiệt, người tiêu dùng sẽ quay sang những nguồn cung cấp mới, khi đó, nguồn nguyên liệu hóa thạch phi truyền thống sẽ là một giải pháp đầy tiềm năng. Ngày nay, sản lượng BTX được tiêu thụ trên thế giới được sản xuất từ than đá ngày càng tăng. Trong quá trình cốc hóa than, không những thu được than cốc cung cấp cho nhu cầu luyện kim, thu được các sản phẩm hóa học như: phenol, naphtalen, … mà còn thu được nguồn khí cốc chứa: benzene, toluene, xylen (BTX), NH 3 , khí than sạch,…có giá trị kinh tế cao. Trong giai đoạn Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, ngành luyện kim đã, đang và sẽ đóng vai trò ngày càng then chốt và phát triển mạnh mẽ qua các giai đoạn trong những năm tiếp theo. Do đó, nguồn khí cốc thu được là hết sức dồi dào, tạo điều kiện thuận lợi để cho ngành công nghiệp sản xuất BTX từ khí cốc phát triển và ngày càng cải tiến công nghệ công nghệ, thu được năng suất cao. Trong đồ án này, nhóm chúng em xin được nghiên cứu về quy trình công nghệ sản xuất BTX từ khí cốc và thiết kế thiết bị hấp thụ Benzen thô (BTX) bằng dầu than đá trong tháp hấp thụ kiểu đệm nhằm cho năng suất và giá trị kinh tế cao. ii Ý NGHĨA KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỒ ÁN Các quy trình công nghệ thu hồi Benzene từ khí cốc đóng vai trò to lớn trong việc phát triển nền kinh tế, đang ngày càng được nghiên cứu sâu và tối ưu hóa các thiết bị trong quá trình sản xuất. Đất nước ta có nền kinh tế công nghiệp ngày càng phát triển mạnh và ngày càng có nhiều ngành công nghiệp khác đang định hình và phát triển, đòi hỏi có những dây chuyền công nghệ và những phương pháp xử lý chế biến mang tính khoa học kỹ thuật và hiện đại, sao cho mang lại hiệu quả cao nhất tiết kiệm nhất. Hiện nay, khi nguồn dầu mỏ ngày càng cạn kiệt, hơn nữa, phần lớn các nguồn dầu mỏ lại tập trung ở một số ít vùng bất ổn định trên thế giới, những lo ngại này đang tác động lên giá dầu thế giới. Do đó, ngoài việc tìm tòi, khai thác những nguồn năng lượng trong tự nhiên và tạo ra nguồn nguyên liệu thay thế thì việc thu hồi lại và tận dụng một cách triệt để nguồn năng lượng đã khai thác là rất cần thiết và ngày càng trở nên phổ biến. Chính vì thế mà việc thu hồi Benzene thô từ khí cốc ( sản phẩm từ quá trình cốc hóa, cung cấp than cốc cho ngành luyện kim) hầu như đã trở nên rất quan trọng. Nó góp phần tạo ra những sản phẩm có chất lượng và có giá trị cho nền kinh tế nước nhà. Góp phần đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và tiến lên để trở thành nước công nghiệp hiện đại. Phương pháp hấp thụ là phương pháp đơn giản, chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành bảo trì, mang lại hiệu quả kinh tế và dễ áp dụng nhất đối với các nước đang phát triển như nước ta. MỤC LỤC [...]... xảy ra quá trình truyền khối Khí cốc sẽ được đi lên từ đáy tháp và tiếp xúc với dầu than đá được đi từ trên đỉnh tháp xuống, các khí benzene thô (BTX) được hấp thụ trong dầu than đá, các khí còn lại sẽ được đưa ra từ đỉnh tháp theo đường ống 27 Dầu hấp thụ bão hòa benzen đi ra từ đáy tháp hấp thụ sẽ được bơm đến thiết bị hồi lưu (I) Thiết bị hồi lưu được cấu tạo gồm các thiết bị tra đổi nhiệt ống chùm,... Napthalen Khí cốc Khí cốc làm nguội Nước làm nguội khí cốc Khí sau khi hấp thụ benzen thô Trang 17 Đồ án công nghệ Thông Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 3.1 Thiết bị làm lạnh Dựa vào máy cân bằng vật chất của khí cốc ở nhiệt độ 60 0C và áp suất là 860 mmHg nhiệt độ điểm sương cũa khí cốc là 450C Lượng khí vào máy lạnh theo bảng sau: Lượng khí đi vào Kg/h Nm3/h Khí cốc khô... TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ Khí cốc sau khi đi ra từ thùng bão hòa ở nhiệt độ cao, trước khi được hấp thụ để tách benzene thô, phải được làm nguội trong tháp làm nguội (XVI) Tại đây, khí cốc được đưa từ dưới lên và tiếp xúc ngược chiều với dòng nước lạnh đi từ trên xuống, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa hai pha Khí cốc sau khi được làm nguội sẽ được được đưa vào tháp hấp thụ ( XV)... 0,5: khoảng cách giữa các ngăn Khoảng cách từ đệm trên cùng đến nắp là 3 m khoảng cách từ đáy tới đệm là 3m vậy tổng cộng của tháp là 24 m nếu không kể chân đế Cấu tạo của tháp là hình trụ bên trong có gắn các thanh đỡ để đặt các vòng đệm lên trên nó 3.2 Tính toán tháp hấp thụ thu hồi benzene 3.2.1 Cân bằng vật chất Lượng khí đưa vào tháp: Đưa vào tháp Khí cốc khô Hơi nước Hydrocacbon benzen H2S Tổng... từ phần hồi lưu phía trên của tháp benzen theo đường ống 10 đi vào thiết bị hồi lưu (I) Tại đây, hơi benzene sẽ được được ngưng tụ phân đoạn đi từ dưới lên phía trên vào khoảng không gian giữa các ống của các ngăn ống chùm trong thiết bị hồi lưu Trong ngăn ống chùm trên cùng của thiết bị hồi lưu, hơi được làm lạnh bằng nước kỹ thu t đưa vào bằng ống 11 Nước ngưn từ máy hồi lưu là hỗn hợp của dầu và... thụ Từ thùng chứa (VIII), dầu hấp thụ nhờ bơm ly tâm (IV) đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu tưới (X) để làm lạnh dầu đến 300C Dầu hấp thụ sẽ được đưa vào các ống ở phía dưới của thiết bị rồi đi theo ống chùm đi lên và làm lạnh bằng nước kỹ thu t ở bên ngoài ống Theo đường ống 20 dầu hấp thụ đã được làm lạnh được đưa vào tháp để thu hồi benzen thô từ khí cốc 2.2 Sơ đồ công nghệ Hình 1: Sơ đồ công nghệ thu. .. lạnh Thiết bị phân ly Bồn chứa Bơm Thiết bị làm lạnh kiều tưới Xitec Thiết bị tách napthalen Thiết bị giải nhiệt Tháp làm nguội khí cốc Tháp hấp thụ benzene thô Tên dòng Dầu bão hòa Dầu tái sinh Hơi áp suất cao Nước Dầu hấp thụ Polyme Hơi BTX Nước lạnh BTX lỏng Chương 2: Quy trình công nghệ Ký hiệu 17 19 21 22 23 24 25 26 27 Tên dòng Khí thải Nước lạnh Hơi nước Napthalen nóng chảy Nước và Napthalen Khí. .. nóng, sẽ đưa vào phần luyện của tháp chưng cất benzen (IV) Tháp chưng cất là dạng tháp đĩa, dầu bão hòa chảy trong các đĩa từ trên xuống và dòng hơi đi ngược lại, sẽ thổi hydrocacbon benzene ra khỏi dầu và cuốn nó lên phần trên của tháp Theo đường ống 4 dầu hấp thụ từ tháp benzen với số lượng từ 1 – 1,5% liên tục được lấy ra đưa vào máy tái sinh bằng hơi (V) Đây là thiết bị hình trụ đứng, ở phần dưới... ống 16 đưa vào các thùng đong, từ đó được bơm đưa vào kho Khí không ngưng tụ theo đường ống 17 thải ra ngoài môi trường Dầu than đá sau khi được nhả hấp thụ hơi benzene thô từ tháp chưng cất (IV) đi qua van thủy lực đưa vào máy gia nhiệt 2, tại đây nó được làm lạnh bằng dòng dầu bão hòa đi ngược lại từ thiết bị hồi lưu và đi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệt độ từ 18 – 1150C (tùy theo sơ đồ trao... Hydrobenzen còn lại trong khí tính theo thể tích là 20 m 3 theo khối lượng là 80 kg Lượng khí đi ra: Khí đi ra kg/h Nm3/h Khí cốc khô 19200 40000 Hơi nước 986 1235 Hydrocacbon benzen 80 20 H2S 590 390 Tổng cộng 20851 41645 Hàm lượng thực tế của hydrobenzen của khí vào là: M 1000.273.P a1 = 1 V1.T.P0 Trong đó: M1: lượng hydrocacbon benzene trong khí vào tháp, kg/h V1: tổng thế tích của khí vào, m3/h 1220.1000.273.855 . trì, mang lại hiệu quả kinh tế và dễ áp dụng nhất đối với các nước đang phát triển như nước ta. MỤC LỤC