Thiết kế phân xưởng tổng hợp sản xuất benzen

Thiết kế phân xưởng tổng hợp sản xuất benzen

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 1 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 7 Phần I TỔNG QUAN A. N guyên liệu và sản phẩm của quá trình hydrodealkyl hóa toluen I. N guyên liệu hydro 9 1. . T ính chất vật lý 9 2. . T ính chất hóa học 9 3. . Ứ ng dụng của hydro . 10 4. . T ồn chứa 11 II. . N guyên liệu toluen 11 1. . T ính chất vật lý của toluen 11 2. . T ính chất hóa học của toluen . 13 3. . Ứ ng dụng của toluen 14 III. S ản phẩm benzen . 14 1. . T ìm hiểu về benzen . 14 2. . T ính chất vật lý của benzen . 16 3. . T ính chất hóa học của benzen . 17 4. . Ứ ng dụng 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 2 5. . Đ ộc tính 19 6. . A n toàn trong xử lý, lƣu trữ và vận chuyển benzen 20 B. H ydrodealkylation of toluen – THDA I. C ơ sở lý thuyết 22 II. . C ác phản ứng trong quá trình hydrodealkyl hóa . 23 1. . P hản ứng chính 23 2. . C ác phản ứng phụ quan trọng 23 III. N hiệt động học của phản ứng . 23 IV. C ác công nghệ hydrodealkyl hóa 24 1. . Q uá trình hydrodealkyl hóa có xúc tác 24 1.1. Đ iều kiện phản ứng 24 1.2. X úc tác . 25 1.2.1. . G iới thiệu các loại xúc tác phổ biến 25 1.2.2. . Đ iều kiện làm việc của xúc tác 25 1.2.3. . Đ ặc tính xúc tác . 25 1.2.4. . T ổng hợp xúc tác . 27 2. . Q uá trình hydrodealkyl hóa nhiệt 28 2.1. Đ iều kiện làm việc . 28 2.2. S ơ đồ công nghệ 29 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 3 V. . M ột số công nghệ điển hình của quá trình hydrodealkyl hóa toluen 1. . C ông nghệ của UOP 29 2. . C ông nghệ hydrodealkyl hóa của DETOL, LITOL và PYROTOL 31 2.1. G iới thiệu . 31 2.2. Ƣ u điểm của các công nghệ . 32 2.3. S ơ đồ công nghệ chung DETOL, LITOL và PYROTOL . 33 3. . T ính kinh tế của quá trình THDA . 34 C. M ột số phương pháp khác sản xuất benzen . 35 I. R eforming xúc tác 36 1. C ác phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác 36 2. . Đ iều kiện phản ứng 36 3. . X úc tác của quá trình reforming 37 3.1. C ác loại xúc tác 37 3.2. C ác yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính xúc tác . 37 4. . C ông nghệ reforming xúc tác 37 4.1. C ông nghệ bán tái sinh 37 4.2. T ái sinh liên tục . 38 II. . P hản ứng bất phân bố toluen để sản xuất benzen và xylen . 38 1. . Nguyên lý chung của phƣơng pháp 38 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 4 2. . C ác phản ứng . 40 3. . C ông nghệ sản xuất 40 4. . C ông nghệ tatoray – sản xuất benzen điển hình trong công nghiệp 41 III. X ăng nhiệt phân . 42 1. . C ơ sở của quá trình 42 2. . Đ iều kiện của quá trình 43 3. . C ông nghệ xử lý xăng nhiệt phân bằng hydro . 43 3.1. G iai đoạn hydrodedien hóa 43 3.2. G iai đoạn hydrodesunfua hóa 44 3.3. N guyên tắc làm việc chung của cả hai giai đoạn . 44 IV. S ản xuất benzen từ than đá 44 1. . C ơ sở lý thuyết . 44 2. . S ơ đồ công nghệ 45 D. L ựa chọn các quá trình sản xuất benzen . 46 Phần II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ A. S ơ đồ công nghệ thiết kế . 48 B. T ính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng 51 I. P hần mềm tính toán Hysys . 51 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 5 II. . T rình tự tính toán trong phần mềm Hysys . 51 III. T ính toán số liệu ban đầu 52 1. . T ính năng suất benzen . 52 2. . T ính cân bằng vật chất . 52 2.1. T ính lƣợng biphenyl 54 2.2. T ính lƣợng khí metan sau quá trình phản ứng 54 2.3. T ính lƣợng toluen 55 2.4. T ính lƣợng khí hydro cần tiêu thụ cho phản ứng 55 2.5. C ân bằng vật chất lò phản ứng R – 101 56 IV. X ây dựng sơ đồ mô phỏng trên Hysys . 56 1. . C ác ký hiệu trong Hysys 56 2. . M ột số nguyên tắc khi làm việc trong Hysys . 57 3. . X ây dựng sơ đồ 57 V. . N hập số liệu vào sơ đồ Hysys 57 VI. Đ iều chỉnh thông số trong Hysys 58 1. . T hay đổi thành phần dòng nguyên liệu . 58 2. . T hay đổi tỉ lệ chia tại TEE – 100 59 3. . T hay đổi điều kiện chƣng cất tại tháp T – 101 59 4. . T hay đổi điều kiện chƣng cất tại tháp T – 102 60 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 6 5. . T hay đổi nhiệt độ chƣng cất tháp T – 103 61 6. . T hay đổi số liệu tháp chƣng T – 103 . 61 7. . K iểm tra kết quả . 62 VII. Tính cân bằng vật chất – nhiệt lượng của quá trình THDA 1. . C ân bằng vật chất – nhiệt lƣợng của thiết bị phản ứng chính R – 101 . 62 2. . C ân bằng vật chất tháp tách pha áp suất cao V – 101 . 63 3. . C ân bằng vật chất tháp tách pha áp suất thấp V – 102 64 4. . C ân bằng vật chất tại tháp chƣng tách khí T – 101 . 65 5. . C ân bằng vật chất tháp chƣng tách sản phẩm benzen T – 102 . 66 6. . C ân bằng vật chất tháp chƣng tách sản phẩm toluen T – 103 . 67 7. . C ân bằng vật chất cho toàn quá trình 68 C. T ính toán kích thước thiết bị phản ứng chính 74 I. T ính chiều cao lò phản ứng . 74 II. . T ính toán kích thước bích nối 76 Phần III THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY I. P hân tích địa điểm xây dựng nhà máy 77 1. . C ác yêu cầu chung . 77 2. . C ác yêu cầu về khu đất xây dựng 79 3. . C ác yêu cầu về vệ sinh công nghiệp 79 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 7 II. . P hân tích thiết kế mặt bằng nhà máy 79 1. . N guyên tác phân vùng . 79 2. . Ƣ u nhƣợc điểm của nguyên tác phân vùng 80 3. . C ác hạng mục công trình . 80 3.1. B ảng thống kê các hạng mục . 80 3.2. C ác dữ liệu kinh tế kỹ thuật . 81 III. T hiết kế mặt bằng 83 1. . Y êu cầu đặt ra đối với nhà máy . 83 2. . T ổ hợp sản xuất hydrocacbon của UOP 83 3. . G iải pháp thiết kế xây dựng . 84 3.1. G iải pháp xây dựng lộ thiên . 84 3.1.1. . Ý nghĩa và tác dụng . 85 3.1.2. . C ác nguyên tắc cơ bản khi xây dựng lộ thiên . 85 3.2. T hiết kế xây dựng 85 Phần IV TÍNH TOÁN KINH TẾ I. C ác số liệu ban đầu 88 II. . S ố vốn đầu tư phân xưởng 88 1. . V ốn đầu tƣ cố định . 88 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 8 1.1. C huẩn bị mặt bằng . 88 1.2. P hân xƣởng 88 1.3. V ốn đầu tƣ thiết bị . 89 1.4. C hi phí xây dựng và lắp đặt . 89 1.5. T huế đất . 89 1.6. C hi phí cho quá trình chạy thử và hƣớng dẫn sử dụng thiết bị . 89 2. . C hi phí đầu tƣ khai thác . 90 2.1. C hi phí nguyên vật liệu 90 2.2. C hi phí cho điện nƣớc 90 2.3. T ổng chi phí cho công nhân 91 2.4. C hi phí bảo dƣỡng . 91 2.5. C hi phí cho những vấn đề về sự cố ngừng hoạt động . 92 3. . V ốn đầu tƣ lƣu động 92 4. . T ính khấu hao phân xƣởng 92 5. . T ổng chi phí sản xuất chung 92 6. . C hi phí quả lý doanh nghiệp 93 Phần V TỰ ĐỘNG HÓA I. K hái niệm 95 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 9 II. . M ục đích và ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất . 95 III. M ột số dạng tự động . 95 1. . T ự động kiểm tra và tự động bảo vệ . 96 2. . D ạng tự động điều khiển 96 3. . D ạng tự động điều chỉnh 97 4. D ạng điều khiển phản hồi 97 IV. C ấu tạo của một số thiết bị tự động . 97 1. . B ộ cảm biến áp suất . 97 2. . B ộ cảm ứng nhiệt độ 98 3. . B ộ cảm ứng mức đo chất lỏng . 98 4. . B ộ cảm ứng biến lƣu lƣợng . 99 V. . T hiết kế mô hình tự động hóa . 100 1. . C ác ký hiệu cơ bản trong thiết kế tự động hóa (P&ID) . 100 2. . T ự động hóa trong phân xƣởng THDA . 101 Phần VI AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG I. M ục đích 103 1. . N guyên nhân do kỹ thuật . 103 2. . N guyên nhân do tổ chức 103 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 10 3. . N guyên nhân do vệ sinh . 104 II. . C ông tác đảm bảo an toàn lao động . 104 1. . C ông tác giáo dục tƣ tƣởng 104 2. . T rang bị phòng hộ lao động 104 3. . C ác biện pháp kỹ thuật 104 4. . C ông tác vệ sinh . 105 5. . Y êu cầu vệ sinh đối với mặt bằng nhà máy . 105 III. Y êu cầu về phong chống cháy nổ trong nhà máy . 106 1. . P hòng chống cháy . 107 2. . N găn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy . 107 3. . N găn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy 107 4. . N hững biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ . 108 IV. C ác yêu cầu về an toàn giao thông trong nhà máy . 109 KẾT LUẬN 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHỤ LỤC . 113 [...]...Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen MỞ ĐẦU , Đây ( Benzen – Toluen – Xylen) trong 1 250 sản phẩm riêng biệt hoặc phân loại sản phẩm Trong lịch sử, tiêu thụ chính của benzen có trong sản xuất Êtylbenzen (Đối với polystyrene), cumene (đối với phenol và acetone), và cyclohexane (đối với nylon).Đáng kể số lƣợng benzen cũng đƣợc tiêu thụ trong sản xuất anilin, chất tẩy... hydro cao Quá trình này đƣợc thiết kế để hydrodealkyl hóa các metylbenzen, etylbenzen C9+ thành benzen Nó xuất phát từ nhu cầu benzen trong công nghệ tổng hợp hóa dầu lớn hơn nhiều so với các hợp chất này cũng nhƣ với toloen và các xylem (sản phẩm BTX) Sau khi phân tách benzen khỏi sản phẩm reforming, các hydrocacbon thơm cao hơn sẽ đƣợc đến phân xƣởng hydrodealkyl hóa Thiết bị phản ứng có dạng tƣơng... - Ngƣời ta sử dụng benzen sản xuất phẩm nhuộm , keo dán Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 22 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Cumen Etyl benzen Benzen phenol Styren Nitro benzen Anilin Phenol Phenol Formandehit Toluen , urephenolfomandehit dùng làm chất dẻo, chất kết dính, Chất diệt nấm mốc: nitrophenol, chất diệt cỏ: 2,4D(2,4-diclophenoxiaxetic) Trinitro toluen benzen - Không khi... H 2 3 Ứng dụng của hydro : - Trong công nghiệp : Sản xuất ra NH3, Từ đó sản xuất ure - Sản xuất HCl, CH3OH, hydro hóa hợp chất chƣa no - Tinh chế dầu mỏ ( loại bỏ S, olefin,…) - H2 cùng với O2 lỏng làm nhiên liệu tên lửa - Do nhẹ hơn không khí, hydro đƣợc bơm vào khí cầu Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen - Hydro có tốc độ khuếch tán nhanh nên đƣợc... nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Tùy thuộc vào ứng dụng, THDA có thể xử lý nhiều loại nguyên liệu , dầu, và coproducts nhiệt phân Benzene đƣợc sản xuất từ THDA thƣờng có một điểm đ Benzene-545 2 Công nghệ hydrodealkyl hóa DETOL, LITOL và PYROTOL 2.1 Giới thiệu Các quá trình DETOL, LITOL và PYROTOL sử dụng phƣơng pháp hydrodealkyl hóa đƣợc sử dụng để chuyển hoá các hợp chất thơm thành benzen. .. phƣơng pháp chủ yếu cung cấp nguồn benzen và sản phẩm thế benzen Hiện nay [2] Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Benzen có thể thu đƣợc từ một số quá trình quan trọng trong lọc hóa dầu, nhƣ quá trình reforming xúc tác, cracking xúc tác, Cracking hơi Mặc dù trong các quá trình này, benzen chỉ là sản phẩm phụ, song sản lƣợng là đáng kể Trong quá trình reforming... O2 Benzen 450 C V2O5 CH C CH C O O Anhydric maleica c Phản ứng thế electrophyl SE : Benzen là một nguyên liệu rất quan trọng trong công nghiệp hoá chất Những nguyên tử hidro trong benzen dễ bị thay thế bằng clo và các halogen khác, bằng Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 21 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen các nhóm sunfo-, amino-, nitro- và các nhóm định chức khác Clobenzen, hexaclobenzen,... có dạng tƣơng tự hydrocracking Tại đây, phân nhánh alkyl sẽ đƣợc bẻ gãy và đồng thời đƣợc hydro hóa Dealkyl hóa các hợp chất dạng vòng benzen thế nhiều sẽ làm tăng lƣợng hydro tiêu thụ và đồng thời tạo ra nhiều sản phẩm khí hơn Dƣới đây là 1 số ví dụ: CH3 H2 Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 = CH4 26 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen Phản ứng benzenes nhiều nhóm alkyl là: CH3 CH4 CH3... 1.2.4 Tổng hợp xúc tác – Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 31 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen – , hoặc trên các Zeolit Ví dụ, trƣờng hợp của platinum, h -22 có thể đƣợc thực hiện tại một trong hai điều kiện tĩnh hoặc khuấy trong một lò phản ứng phù hợp chẳng hạn nhƣ bình polypropylene hoặc teflon hoặc nồi hấp thép không gỉ Phạm 80 ° C đến khoảng 225 ° C trong một thời gian đủ để kết... III Sản phẩm Benzen 1 Tìm hiểu về benzen [6,7] Benzen đƣợc nhà vật lý Anh Farađây (M.Faraday) phát hiện ra năm 1825 Năm 1833, nhà hoá lý Đức Mitselic (E Mitcherlich) đã điều chế đƣợc benzen khi chƣng khô muối canxi của axit benzoic, cho nên benzen mang tên nhƣ vậy Benzen - C6H6 là hidrocacbon vòng thơm đơn giản nhất Trong benzen có chứa Nguyễn Xuân Dũng – HD1001 18 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng . của benzen. Các ph ng ph p s n xu t benzen trong c ng nghi p c ng kh ng ng ng ph t tri n để cung c p ngu n nguy n liệu trung gian n y cho t ng h p h u. API thì nhu cầu s d ng Toluen trong x ng kh ng pha chì s t ng g p đôi so với x ng pha chì. Tuy nhi n để s d ng đƣợc x ng kh ng pha chì thì c ng yêu