Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol

Thiết kế tháp trích ly chọn lọc dầu nhờn gốc bằng dung môi phenol

Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol TRNG I HC B RA VNG TU KHOA CễNG NGH HểA HC-THC PHM ---------*****-------- N MễN HC Đề tài: THIT K THP TRCH LY CHN LC DU NHN GC BNG DUNG MễI PHENOL , NNG SUT 700.000 TN/NM Giáo viên hớng dẫn: ThS. Nguyn Trn Thanh Sinh viên thực hiện : Phan Th Hoi Nguyn ỡnh Phỳ Lờ Phong V Hip Nguyn Quyt Thng ng Th Ngc Thỳy Lớp : DH08H1 Vng Tu 4/2011 Thiết kế tháp trich ly chọn lọc dầu gốc bằng dung môi phenol BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC ******************* NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 1. Đề tài thiết kế : Họ và tên sinh viên:(danh sách trên) Lớp: DH08H1 Ngành (nếu có): Công nghệ hóa học Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp trich ly chọn lọc dầu gốc bằng dung môi phenol 2. Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu): Năng suất làm việc của phân xưởng là 700.000 tấn/năm Bảo dưỡng, dịnh kỳ và hỏng hóc, gặp sự cố kỹ thuật 35 ngày Thời gian làm việc của dây chuyền: 8000 (h/năm) Tỷ trọng của nguyên liệu d 4 20 = 907 (kg/m3) Tỷ lệ giữa dung môi phenol và nguyên liệu 3 : 1 Chi phí phenol nước % khối lượng so với phenol : 4.5% Hiệu suất rafinat, % khối lượng so với nguyên liệu : 60% Nồng độ trọng lượng rafinat trong phần làm sạch là: 0,881 T 0 đỉnh tháp t 1 = 700 C , tđáy = 620 C , ttrong tháp = 650 C - Nguồn năng lượng và các thông số khác tự chọn 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Xem ở phần mục lục 4. Các bản vẽ và đồ thị (loại và kích thước bản vẽ): Gồm 2 bản vẽ A4: bản vẽ quy trình công nghệ và bản vẽ chi tiết thiết bị 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày hoàn thành đồ án: 7. Ngày bảo vệ hay chấm: Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol Phần nhận xét và đánh giá của cán bộ hớng dẫn Ngày tháng năm 2011 Cán bộ hớng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) ThS.Nguyn Trn Thanh Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol MC LC Trang LI CM N . Error: Reference source not found Vng Tu 4/2011 1 I.2.2. Các thành phần khác 8 I.2.2.1. Các chất nhựa asphanten .8 1. Mục đích và ý nghĩa của quá trình trích ly bằng dung môi phenol 26 Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà chng cất không thể loại ra đợc. Các cấu tử này thờng là các chất nhựa, phi hydrocacbon, các hydrocacbon thơm mạch bên ngắn ngng tụ cao thờng làm cho dầu nhờn sau một thời gian bảo quản hay sử dụng lại biến đổi màu sắc, tăng độ nhớt, xuất hiện các hợp chất có tính axit không tan trong dầu, tạo cặn nhựa và cặn bùn trong dầu .26 Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi chọn lọc là dựa vào tính chất hoà tan có chọn lọc của dung môi đợc sử dụng. Khi trộn dung môi vào nguyên liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử của nguyên liệu sẽ phân thành hai nhóm: nhóm hoà tan tốt trong dung môi tạo thành pha riêng gọi là pha trích (extrack); còn phần không hoà tan hay hoà tan rất ít trong dung môi gọi là rafinat. Sản phẩm có ích có thể nằm trong pha trích hay rafinat tuỳ thuộc vào loại dung môi sử dụng. Với dung môi phenol thì sản phẩm có ích không hoà tan vào dung môi này, nên chủ yếu trong pha trích là những cấu tử có hại đối với dầu nhờn .26 Do đó quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc đặc biệt có ý nghĩa trong việc sản xuất dầu nhờn. Quá trình này làm tăng độ ổn định, chống oxy hoá cho dầu nhờn, tăng chỉ số độ nhớt, giảm tỷ trọng, giảm độ nhớt, giảm độ cốc hoá, làm sáng màu cho dầu nhờn. Tuy nhiên, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn lại tăng lên. .26 2. Sơ đồ nguyên tắc của quá trình trích ly lỏng - lỏng .27 .27 Hình 12: Sơ đồ nguyên tắc của quá trình trích ly 27 Quá trình trích ly lỏng - lỏng bao gồm 3 giai đoạn .27 - Giai đoạn 1 : Trộn lẫn dung dịch đầu với dung môi thứ: Cấu tử phân bố trong hỗn hợp đầu sẽ đi vào dung môi thứ cho đến khi đặt đợc cân bằng giữa hai pha .28 - Giai đoạn 2 : Tách hai pha, hai pha phân lớp nên tách ra rất dễ dàng, một pha gồm dung môi thứ và cấu tử phân bố gọi là dung dịch trích. Một pha gồm dung môi đầu và một ít cấu tử phân bố còn lại (có thể có lẫn một ít dung môi thứ) gọi là dung dịch rafinat 28 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol Thờng thì các cấu tử trong dung dịch đầu và dung môi thứ có hoà tan một phần vào nhau nên mỗi pha tối thiểu gồm 3 cấu tử .28 - Giai đoạn 3 : Hoàn nguyên dung môi: Tách dung môi ra khỏi dung dịch rafinat và dung dịch trích .28 Nh vậy để tách một hỗn hợp lỏng đồng nhất bằng phơng pháp trích ly thì phức tạp hơn chng luyện, nhng trong nhiều trờng hợp thì trích ly có nhiều u điểm hơn .28 - Trích ly đợc tiến hành ở nhiệt độ thờng nên thích hợp với những chất dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao 28 - Có thể tách đợc dung dịch đẳng phí và những dung dịch có độ bay hơi tơng đối gần nhau .28 - Với những dung dịch pha loãng thì trích ly sẽ tiết kiệm hơn .28 * Nguyên tắc trích ly 28 Để khảo sát nguyên tắc của quá trình trích ly ta giả thiết dung môi đầu và dung môi thứ hoà tan hạn chế vào nhau. Khi đó thành phần mỗi pha trích ly gồm 3 cấu tử. Do đó để đơn giản ta chọn biểu đồ pha trên toạ độ tam giác đều. Trên đỉnh của tam giác biểu diễn cấu tử phân bố (M), dung môi đầu (L) dung môi thứ (G) tinh khiết 100% .29 Mỗi điểm nằm trên các cạnh của tam giác đều biểu diễn thành phần của dung dịch hai cấu tử. Mỗi điểm nằm trong tam giác đều biểu diễn thành phần của dung dịch gồm ba cấu tử .29 .29 Hình 13: Biểu đồ pha hệ ba cấu tử 29 Hỗn hợp hai cấu tử M và L hoàn toàn tan lẫn vào nhau, dùng dung môi thứ G có khả năng hoà tan chọn lọc M để tách chúng ra gọi là trích ly .29 Hỗn hợp đầu giả sử gồm hai cấu tử L và M hoà tan hoàn toàn vào nhau, có thành phần đợc biểu diễn ở F0 trên cạnh ML. Nếu ta thêm dung môi thứ G vào hỗn hợp F0, ta thu đợc hỗn hợp 3 cấu tử mà thành phần của hỗn hợp này đợc biểu diễn ở điểm N nằm trên đờng thẳng F0G, vị trí của điểm N tuỳ thuộc vào tỷ lợng G/F0 30 Giả sử ở điểm N, hỗn hợp N là hỗn hợp dị thể, không hoà tan vào nhau phân thành 2 pha. Pha rafinat gồm hầu hết là L, một phần dung môi thứ G và cấu tử phân bố M. Pha trích gồm hầu hết là G, một phần là M và L. Trong đó nồng độ của cấu tử phân bố trong pha trích EE' lớn hơn trong rafinat RR' .30 Tách dung dịch rafinat ra khỏi dung dịch trích (thờng bằng phơng pháp gạn) rồi thêm dung môi thứ G vào rafinat, ta đợc một hệ 3 cấu tử mới có thành phần đ- ợc biểu diễn ở N1. Hỗn hợp N1 là hỗn hợp không đồng nhất sẽ phân thành hai pha rafinat R1 và pha trích E1 .30 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol Rõ ràng thành phần của dung môi đầu trong R1 sẽ lớn hơn trong R, tiếp tục quá trình nh trên ta tìm cách tách dung môi thử ra khỏi rafinat thì cuối cùng ta thu đợc rafinat gồm hầu hết là dung môi đầu 30 Cấu tử cần tách M có độ tinh khiết tối đa sau khi đã tách hết dung môi G chỉ đạt đến điểm Fm. Tuy nhiên để đạt đợc hiệu quả tách cao hơn ta có thể thay đổi điều kiện của quá trình nh giảm nhiệt độ (tăng kích thớc của vùng dị thể), chọn dung môi có kích thớc vùng dị thể lớn hơn, có độ dốc đờng liên hợp lớn hơn .30 37 45 IV.2. Chiều cao của tháp trích ly .45 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol LờI CảM N Trớc hết nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn trờng ĐH Bà rịa vũng tàu nói chung và khoa hóa học - công nghệ thực phẩm nói riêng đã tạo điều kiện tốt cho chúng em đơc thực hiện đề tài báo cáo này Đồng thời chúng em cảm ơn thầy Nguyễn Trần Thanh,các thầy cô trờng H bà rịa vũng tàu và các bạn sinh viên lớp DH08H1 đã giúp đỡ tận tình hoàn thành đồ án. Chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên: Vng Tu, ngy 20 thỏng nm 2011 DH08H1 H B RA VNG TU ThS.NGUYN TRN THANH 53 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol M U Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các ngành công nghiệp và dân dụng. Khoa học k thuật ngày càng phát triển thì cng nhiều công cụ máy móc mới càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày càng tốt chỉ số độ nht cao và chỉ số độ nht phải ít thay đổi theo nhiệt độ nhất là phải đáp ứng đợc yêu cầu: Chống mài mòn, bảo vệ kim loại, chống oxy hoá .Bên cạnh đó khoa học k thuật máy móc càng phát triển thì đòi hỏi công nghệ sản xuất dầu nhờn ngày càng hiện đại hơn. Bởi vì sử dụng dầu mỡ bôi trơn tốt sẽ làm giảm hao phí năng lợng do ma sát gây ra từ 15 đến 20 %. nớc ta theo đánh giỏ của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài mòn và các chi phí bảo dỡng hàng năm khoảng vài triệu USD. Tổn thất do ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhng do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng dầu bôi trơn với độ nht và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 %. Vì vậy sử dụng dầu bôi trơn có chất lợng phù hợp với quy định của chế tạo máy thiết bị , k thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảm bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn đợc thc hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lng cao. Qua đây ta thấy rằng công nghệ chng cất chân không để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu thô gồm các phân đoạn chủ yếu sau: - Chng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut. - Chiết tách , trích ly bằng dung môi - Tách hydrocacbon rắn DH08H1 H B RA VNG TU ThS.NGUYN TRN THANH 53 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol - Làm sạch cuối cùng bằng hydro Quá trình trích ly dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc là một quá trình sử dụng một dung môi để hoà tan cấu tử cần tách khỏi dầu nhờn mà những chất này làm cho chất lợng dầu nhờn kém đi. Đồng thời qua đó ta tách ra những cấu tử có lợi cho dầu nhờn . Trích ly là một phơng pháp làm sạch rất phổ biến hiện nay nhất là trích ly bằng dung môi chọn lọc để tạo ra loại dầu nhờn tốt cho công nghiệp. Do đó bởi vì nhu cầu sử dụng dầu nhờn ngày càng cao cho nên nhà công nghệ phải nghiên cứu và tính toán để nghiên cứu ra thiết bị sản xuất ể tạo ra những loại dầu nhờn ngày càng tốt hơn. đây ta chỉ nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc phenol. DH08H1 H B RA VNG TU ThS.NGUYN TRN THANH 53 Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol Phn I TNG QUAN Lí THUYT Chơng I THNH PHN TNH CHT V CễNG DNG CA DU NHN I.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển động, giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết máy, tẩy sạch bề mặt tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần làm khít. Trong đời sống hàng ngày, chúng ta luôn đối mặt với lực ma sát chúng xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc của tất cả mọi vật và chống lại sự chuyển động của vật này sang vật khác. Mặt khác đối với sự hoạt động của các máy móc, thiết bị, lực ma sát gây ra cản trở lớn. Trên thế giới hiện nay xu thế của xã hội sử dụng máy móc càng đòi hỏi máy móc phải bền nhng nguyên nhân gây ra hao mòn các chi tiết máy móc vẫn là sự mài mòn. Không chỉ ở các nớc phát triển, tổn thất do ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân. nớc ta theo ớc tính của chuyên gia cơ khí, thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dỡng hàng năm tới vài triệu USD,chính vì vậy việc làm giảm tốc độ ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất ra các loại máy móc thiết bị, cũng nh những ngời sử dụng chúng. Để thực hiện điều này ngời ta sử dụng chủ yếu dầu hoặc mỡ bôi trơn. Dầu nhờn hoặc mỡ bôi trơn làm giảm ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly các bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc trc tiếp giữa hai bề mặt kim loại. Khi dầu nhờn đợc đặt DH08H1 H B RA VNG TU ThS.NGUYN TRN THANH 53 [...]... tan cao dung môi tiêu tốn để cho quá trình trích ly thấp, chi phí cho dung môi thấp, giảm giá thành sản phẩm - Dây chuyền này có thể làm vic với dầu nhờn có độ nhớt cao nhiều cặn, để thu đợc dầu nhờn có độ nhớt cao - Dung môi phenol dễ kiếm, rẻ tiền + Nhợc điểm: - Độ chọn lọc thấp, nên có nhiều tạp chất trong dầu nhờn làm cho dầu nhờn chất lợng thấp hơn trích ly bằng dung môi furfurol - Dung môi phenol. .. Dung môi tuần hoàn Nguyên liệu phân tách Tháp tách Rafinat và dung môi Dung môi Cột tách dung môi rafinat Phần chiết +dung môi Rafinat Cột tách dung môi trong phần chiết Phần Hình 5:Sơ đồ chung quá trình tách chiết bằng dung môi II.2.1.1 Các quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc a.Công dụng Các quá trình này có nhiệm vụ tách các hydrocacbon thơm đa vòng, các chất nhựa asphan bằng các dung môi có... trong dung môi tạo thành pha riêng gọi là pha trích (extrack); còn phần không hoà tan hay hoà tan rất ít trong dung môi gọi là rafinat Sản phẩm có ích có thể nằm trong pha trích hay rafinat tuỳ thuộc vào loại dung môi sử dụng Với dung môi phenol thì sản phẩm có ích không hoà tan vào dung môi này, nên chủ yếu trong pha trích là những cấu tử có hại đối với dầu nhờn Do đó quá trình trích ly bằng dung môi chọn. .. trích ly lỏng - lỏng Dung dịch dầu L +M Dung môi thứ G Trích ly L: Pha raphinát Pha trích: G + M Dung môi G Hoàn nguyên (thường là chưng luyện) M:Cấu tử Hình 12: Sơ đồ nguyên tắc của quá trình trích ly Quá trình trích ly lỏng - lỏng bao gồm 3 giai đoạn DH08H1 H B RA VNG TU 53 ThS.NGUYN TRN THANH Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol - Giai đoạn 1 : Trộn lẫn dung dịch đầu với dung môi. .. sẫm không hoà tan trong các dung môi thông thờng chỉ tan trong pyridin II.2 Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc DH08H1 H B RA VNG TU 53 ThS.NGUYN TRN THANH Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol II.2.1 Các quá trình trích ly , chiết tách bằng dung môi Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà bằng chng cất không thể loại... đối gần nhau - Với những dung dịch pha loãng thì trích ly sẽ tiết kiệm hơn * Nguyên tắc trích ly DH08H1 H B RA VNG TU 53 ThS.NGUYN TRN THANH Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol Để khảo sát nguyên tắc của quá trình trích ly ta giả thiết dung môi đầu và dung môi thứ hoà tan hạn chế vào nhau Khi đó thành phần mỗi pha trích ly gồm 3 cấu tử Do đó để đơn giản ta chọn biểu đồ pha trên toạ... chỉ số độ nhớt thấp mà chúng còn làm cho màu dầu rất xấu Các hợp chất này bằng phơng pháp chng cất không thể loại bỏ đợc Làm sạch dựa vào tính chất hoà tan chọn lọc của dung môi có cực, cho phép sản xuất ra dầu gốc chất lợng cao từ bất cứ dầu thô nào Vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch chọn lọc là độ chọn lọc và khả năng hoà tan của dung môi Độ chọn lọc là khả năng phân tách rõ ràng các cấu tử... vào tháp trích ly 6 Phenol đợc đa vào từ đỉnh tháp 6 lấy từ bể chứa 3 qua thiết bị gia nhiệt 8 Nớc- phenol từ bể chứa 20 đợc cho vào tháp trích ly 6 Nhiệt độ của tháp 6 đợc điều chỉnh bằng nhiệt độ của nguyên liệu vào và nhiệt độ của tuần hoàn đáy sau khi qua trao đổi nhiệt ở thiết bị 9 Tái sinh dung dịch rafinat đợc thực hiện hai cấp ở các thiết bị 11 và 12 Khi ra khỏi tháp 6, rafinat tự chảy qua thiết. .. : Hoàn nguyên dung môi: Tách dung môi ra khỏi dung dịch rafinat và dung dịch trích Nh vậy để tách một hỗn hợp lỏng đồng nhất bằng phơng pháp trích ly thì phức tạp hơn chng luyện, nhng trong nhiều trờng hợp thì trích ly có nhiều u điểm hơn - Trích ly đợc tiến hành ở nhiệt độ thờng nên thích hợp với những chất dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao - Có thể tách đợc dung dịch đẳng phí và những dung dịch có độ... u điểm khi làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc : DH08H1 H B RA VNG TU 53 ThS.NGUYN TRN THANH Thit k thỏp trich ly chn lc du gc bng dung mụi phenol + Không tác dụng hoá học với nguyên liệu, tránh đợc mất mát các cấu tử cần thiết + Dung môi có khả năng tái sinh lại đợc nên chi phí dung môi ít hơn, dẫn đến làm tăng hiệu quả kinh tế của quá trình + Quá trình đợc tiến hành trên thiết bị một cách liên . Thit k th p trich ly chn lc du gc bng dung m i phenol Th ng th c c c u t trong dung d ch đ u và dung m i th c hoà tan m t ph n vào nhau n n. TRN THANH 53 Thit k th p trich ly chn lc du gc bng dung m i phenol ch t axit naphtenic c trong d u g y n m n c c đ ng ng d n d u, th ng ch a l m