Đồ án công nghệ II

Đồ án công nghệ II

LỜI MỞ ĐẦU Mục tiêu của đồ án công nghệ II nhằm trang bị cho sinh viên các kỹ năng cần thiết khi vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế sơ đồ công nghệ của một nhà máy lọc dầu với nguồn nguyên liệu cho trước. Từ đó, các em tiến hành tính toán tính chất đặc trưng của các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng khác nhau để cuối cùng đi phối trộn các s ản phẩm cuối cùng theo nhu cầu cho trước và đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật các sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế. Để có thể thực hiện tốt đồ án này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức cơ bản của các môn chuyên ngành: Hóa học dầu mỏ, các quá trình chuyển hóa hóa học trong công nghệ lọc dầu, sản phẩm dầu mỏ thương phẩm. Đặc biệt, các em cần phả i vận dụng nhuần nhuyễn phần mềm Excel để tính tối ưu các bài toán phối liệu, sau đó phải tính lặp nhiều lần để có thể thiết kế một nhà máy lọc dầu với các phân xưởng vận hành theo năng suất và điều kiện tối ưu. Có thể nói, Đồ án công nghệ II sẽ giúp cho sinh viên năm cuối nắm vững và hệ thống lại toàn bộ các kiến thức chuyên ngành đã h ọc, chuẩn bị tốt cho các em thực hiện bước cuối cùng là Đồ án tốt nghiệp. 1/35 2/35 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Hóa Kỹ Thuật Bộ môn Công Nghệ Hóa Học - Dầu & Khí ---o-o--- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II ỨNG DỤNG DẦU THÔ Nhóm sinh viên thực hiện : Lớp : I- Đề bài: Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE LÉGER. Số liệu ban đầu Năng suất nhà máy, 10 3 t/năm: 8600 Tại tháp chưng cất khí quyển thu được các phân đoạn sau: Phân đoạn Khoảng nhiệt độ sôi (t o C) GAZ: Khí < 20 GAS: Xăng nhẹ 20 ÷ 85 BZN: Xăng nặng 85 ÷ 190 KER: Kerosen 190 ÷ 240 GO: Gasoil 240 ÷ 370 RDA: Phần cặn khí quyển >370 + RSV: Phần cặn chân không >540 + Sơ đồ công nghệ của nhà máy có thể gồm có: - Một phân xưởng chưng cất khí quyển (DA) tách khí và các phân đoạn dầu thô. - Một phân xưởng chưng cất chân không xử lý phần cặn khí quyển (RA) nhằm thu 2 loại nguyên liệu: - Phần cất chân không cung cấp cho FCC, - Phần cặn chưng cất chân không cung cấp cho Visbreaking (VB) và sản xuất bitum. - Một phân xưởng Reforming xúc tác (RC), với nguồn nguyên liệu có thể là: - Phân đoạn xăng nặng (BZN) thu được từ DA, - Xăng thu được từ quá trình giảm nhớt (VB). - Một phân xưởng crắcking xúc tác tầng sôi (FCC) xử lý phần cất chân không. - Một phân xưởng giảm nhớt (VB) xử lý phần cặn chưng cất chân không. - Một phân xưởng HDS để xử lý các loại nguyên liệu nếu cần thiết. II- Yêu cầu và nội dung đồ án Sử dụng phần mề m Excel lập chương trình tính toán và Word soạn thảo thuyết minh. Nội dung đồ án: - Đề tài 3/35 - Mục lục - Chương I: MỞ ĐẦU: Giới thiệu chung về dầu thô và các loại sản phẩm, chức năng và nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu, nhiệm vụ của đồ án và hướng giải quyết . . . - Chương II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: Tính cân bằng vật liệu cho mỗi công đoạn, cho mỗi phân xưởng và cho toàn bộ nhà máy (Yêu cầu mô tả rõ ràng các phương pháp tính toán, tra tài liệu, chú thích tài liệu tham kh ảo, kết thúc mỗi phần phải có bảng tổng hợp cân bằng vật liệu). - Chương III: TÍNH PHỐI LIỆU SẢN PHẨM để cung cấp những sản phẩm sau theo nhu cầu của thị trường (Yêu cầu sử dụng phần mềm Excel để phối liệu tối ưu bảo đảm được số lượng và chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định n ăng suất của mỗi phân xưởng và sơ đồ công nghệ của nhà máy): Sản phẩm Ký hiệu Số lượng (10 3 t/n) Propan PR 190 Butan BU 250 Nguyên liệu cho hóa dầu PC 550 Xăng super không chì 98/88 SU 98 850 Xăng super không chì 95/85 SU 95 1080 Jet A 1 JA1 850 Dầu Diezel GOM 1100 Dầu đốt dân dụng FOD 1300 Nhiên liệu đốt lò N 0 2 FO2 1050 Bitum BI 230 - Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO NHÀ MÁY. - Chương V: KẾT LUẬN: Từ kết quả tính toán được, nhận xét về phương pháp tính toán, tính khả thi khi xem xét các mặt: Tiêu chuẩn kỹ thuật, nhu cầu thị trường, công nghệ, thiết bị, cân bằng nhiên liệu đốt . - Tài liệu tham khảo. - Phụ lục (01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A 3 gắn kèm theo đồ án và các phụ lục khác nếu có). Mỗi nhóm nộp 01 bản thuyết minh và 01 đĩa mềm gồm 3 file: Word (thuyết minh), Excel (tính toán) và ACAD (bản vẽ). Bản vẽ: 01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A 1 , III- Thời gian tiến hành - Ngày giao đồ án: - Ngày hoàn thành và nộp: Tổ trưởng Bộ môn TS. Nguyễn Đình Lâm Giáo viên hướng dẫn GVC. ThS. LÊ THỊ NHƯ Ý 1 Tính toán các tính chất của các sản phẩm dầu mỏ 1.1 Tỉ trọng Để xác định tỉ trọng d 4 15 của các sản phẩm dầu mỏ : - Trước hết ta dựa vào biểu đồ d 4 15 - % thể tích phần chưng cất được để xác định d 4 15 của phân đoạn nhẹ đầu tiên ; - Sau đó, để xác định d 4 15 của các phân đoạn tiếp theo, ta dùng nguyên tắc cộng tính theo thể tích. Cụ thể, ta có : - Phân đoạn 1 có thể tích v 1 và có tỉ trọng d 1 ; - Phân đoạn 2 có thể tích v 2 và có tỉ trọng d 2 ; - Phân đoạn 3 có thể tích v 3 và có tỉ trọng d 3 ; - Phân đoạn n có thể tích v n và có tỉ trọng d n . Ta có thể minh họa trên biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + : Hình 5 : Biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + V 1 V 2 V 3 rendement en essence C5+ (%vol) d m3 d m2 d m1 Densité cumulée Từ biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + (Hình 1), ta tra được : • d m2 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1 và 2, tương ứng với phần thể tích v m2 = v 1 + v 2 d m3 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1, 2 và 3, tương ứng với phần thể tích v m3 = v 1 + v 2 + v 3 4/35 5/35 6/35 7/35 Theo nguyờn tc bo ton khi lng, ta cú : m = m 1 + m 2 d m2 .V m2 = d 1 .V 1 + d 2 .V 2 hay : d m2 .v m2 = d 1 .v 1 + d 2 .v 2 Suy ra : 2 112m2m 2 v vdvd d = Tng t, ta cú : 3 11223m3m 3 v vdvdvd d . = C nh vy, ta s tớnh toỏn c t trng ca tt c cỏc phõn on. i vi KER, GO, xỏc nh t trng, ta s dng cỏc s liu trong bng phõn tớch du thụ ARABIAN LIGHT ; i vi phõn on cn RA, xỏc nh t trng, ta s dng biu d 4 15 - hiu sut thu cn theo % khi lng (Hỡnh 2) 1.1.1 T trng tiờu chun S (densitộ standard) S = 1,002 d 4 15 1.1.2 API 5,131 S 5,141 API 0 = 1.2 Nhit sụi trung bỡnh ca phõn on 1.2.1 Nhit sụi trung bỡnh ó hiu chnh (t v - tempộrature moyenne pondộrộe) t v c tớnh toỏn da vo ng cong ASTM hoc TBP ; Nu s dng ng cong ASTM, t v c tớnh theo cụng thc : 4 tt2t t 905010 v ++ = Nu s dng ng cong TBP, t v c tớnh theo cụng thc : 3 ttt t 805020 v ++ = 1.2.2 Nhit sụi trung bỡnh tiờu chun tmav (temperature mean average) - Tớnh dc s ca ng cong chng ct : C)/ thóứ tờch(% o 60 tt s 1070 = - Da vo (Hỡnh 3), ta suy ra t mav . - t mav = t v + t mav 8/35 1.3 Hệ số đặc trưng K UOP (K W ) Người ta có thể xác định K UOP của các phân đoạn dầu mỏ theo 2 cách : - Dùng biểu đồ P2 để tra ra gía trị của K UOP nếu biết tỉ trọng d 4 15 và nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn t mav của phân đoạn đó ; - Aïp dụng công thức : S T81 K 3 mav UOP × = , 9/35 1.4 Hàm lượng lưu huỳnh Dựa vào biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu xăng C 5 + theo % khối lượng (Hình 1), ta tra được hàm lượng lưu huỳnh có trong phân đoạn nhẹ đầu tiên (xăng nhẹ) ; Sau đó, dựa vào biểu đồ trên và biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2), dùng phương pháp cộng tính theo khối lượng, ta tính được hàm lượng lưu huỳnh có trong các phân đoạn tiếp theo. Nghĩa là : 2 112m2m 2 m msms s .%.% % − = 1.5 Khả năng chống kích nổ của các sản phẩm xăng Để xác định giá trị của RON có pha 0,15g Tétraéthyl Chì /l : - Xác định giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5 o / oo , bằng cách sử dụng biểu đồ « NO éthylé 0,5 o / oo - NO clair - hiệu suất thu xăng » ; - Sau đó, dùng P4 để xác định giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l (0,15g TEP/l ≈ 0,54cc TEP/gallon ≈ 0,142 o / oo ) bằng cách nối 2 giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5 o / oo , sau đó từ hàm lượng 0,15g TEP/l gióng lên sẽ cắt đường thẳng trên tại một điểm. Từ điểm này gióng ngang qua, ta xác định được giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l. Sau khi đã xác định RON của xăng nhẹ, ta sẽ tiến hành xác định RON của xăng nặng theo phương pháp cộng tính về thể tích. 1.6 Hàm lượng hydrocarbure Aromatique Để xác định hàm lượng Aromatique cho xăng nhẹ, ta tra trên biểu đồ « % Aromatique - hiệu suất thu xăng theo % thể tích » ; Hàm lượng Aromatique của xăng nặng và Kérosène sẽ được xác định theo phương pháp cộng tính về thể tích. %Ar Σ . %v Σ = % Ar 1 . %v 1 + % Ar 2 . %v 2 + … + %Ar n . %v n Với : %Ar Σ , % Ar 1 , % Ar 2 , …, %Ar n : hàm lượng Aromatique của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; %v Σ , %v 1 , %v 2 , …, %v n : hiệu suất thể tích thu được của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; 10/35 [...]... của LCO = 3,102 % khối lượng % S của HCO = 4,338 % khối lượng • Xác định chỉ số Octane của xăng sản phẩm : Theo chỉ tiêu về công nghệ RON CL = 92 Từ công thức trình bày trên biểu đồ 2 của FCC : RON3cc = RONCL + 7 + 0,5 ( 92 - RONCL) = 92 + 7 + 0,5 ( 92 - 92 ) = 99 Sử dụng biểu đồ P4 ⇒ xác định được : RON0,15g TEL/l = 95,4 2.3 Reforming xúc tác • Nguyên liệu : là xăng nặng BZN của quá trình chưng cất... điểm đầu, % khối lượng của phân đoạn ở điểm cuối • Đối với RA ⇒ xác định điểm chảy theo biểu đồ Điểm chảy ( oC) - % khối lượng của cặn RA • Đối với KER, ta áp dụng công thức [4.113] được đưa ra bởi API (I - 174) : (0, TEC = 130,47 S2,971 M (0,612−0, 474.S) ν10031−0,333.S) • Sai số của công thức trên khoảng 5 oC • Công thức chỉ áp dụng được đối với các phân đoạn có điểm chảy < 60 oC 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT... học ở 100 ÒF, mm2/s hay cSt ; • Chú ý : - Các công thức tính độ nhớt trên không áp dụng được nếu KW < 10 và A