Đồ án công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ xem bắt đầu đời vào năm1859 có tăng trưởng nhanh trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn kỷ 20 Đặc biệt từ sau chiến II, công nghiệp dầu khí đáp ứng hai nhu cầu : Cung cấp ( sản phẩm lượng ) cho nhu cầu lượng động Cung cấp hoá chất cho ngành tổng hợp hoá dầu hoá học, tạo thay đổi lớn vềcơ cấu phát triển chủng loại sản phẩm ngành hoá chất vật liệu Hoá dầu thay dần hoá than đá vượt lên ngành công nghiệp chế biến than Những hydrocacbon ngành công nghiệp hoá dầu sản xuất chủ yếu la ø: benzen ,toluen, xylen ( gọi tắt : BTX ) Đây nhóm sản phẩm gốc quan chất olefin.Trước việc sản xuất hydrocacbon aromatic chủ yếu dựa vào việc thu hồi khí công nghiệp sản xuất than cốc, sản lượng thấp, không đủ nhu cầu phát triển công nghiệp chất dẻo ngành công nghiệp sợi Ngày phải dựa vào công nghiệp hoá dầu,vừa có giá trò cao, vừa có giá thành hạ nên phần lớn hydrocacbon aromatic nhận sở dầu mỏ chiếm tỉ lệ 90% Trong reforming xúc tác trình quan trọng ngành công nghiệp chế biến dầu.Vai trò trình không ngừng tăng lên nhu cầu xăng có chất lượng cao nguyên liệu cho ngành tổng hợp hoá dầu ngày nhiều Qúa trình cho phép sản xuất cấu tử có trò số octan cao cho xăng, trường hợp chất hydrocacbon thơm ( BTX ) cho tổng hợp hoá dầu hoá học Sau thời gian phát triển nghàng công nghiệp lọc hoá dầu thiết lập ngành công nghiệp reforming chọn lọc khí hoá lỏng thành cấu tử cao trò số octan cho phép pha trộn cho xăng có chất lượng cao sản phẩm hydrocacbon thơm Khí hoá lỏng (LPG) sử dụng làm nguyên liệu dân dụngvà nguyên liệu để sản xuất olefin nhẹ cách hydro hoá hay crăckinh Sau đo, khí hoá lỏng trở thành vấn đề lớn ngành công nghiệp lọc hoá dầu sản lượng khí hoá lỏng vượt mức sử dụng trở nên khó bán thò trường Từ năm 1996 đến công nghiệp dầu khí thay đổi công Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 nghệ khí hoá lỏng ( LPG) làm nguyên liệu cho sản xuất xăng cao octan hydrocacbon thơm Do đồ án mục đích sử dụng trình chuyển hoá LPG thành hợp chất thơm Mà trước chủ yếu dựa vào việc thu hồi công nghiệp sản xuất than cốc , với sản lượng ngành công nghiệp dầu mỏ chiếm tỉ lệ 90% Từ công nghệ Reforming xúc tác , trình quan trọng sản xuất hợp chất thơm ( BTX ) vai trò trình không ngừng tăng lên, nhu cầu xăng có chất lượng cao sản phẩm ứng dụng từ trình sản xuất, để tổng hợp nên chất hữu ích cho đời sống Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1.GIỚI THIỆU VỀ KHÍ DẦU MỎ HOÁ LỎNG I.1.1 Đặc điểm chung LPG Khí dầu mỏ hoá lỏng (viết tắt LPG) khí thu từ qúa trình chế biến dầu hoá lỏng bao gồm hỗn hợp loại hydrocacbon khac nhau, thành phần propan butan [ ] nhiệt độ thường áp suất trung bình tất cấu tử tồn dạng lỏng Do đó, dễ dàng tồn chứa, vận chuyển cung cấp cho người tiêu dùng Nhưng nhiệt độ thường áp suất khí LPG dể dàng thoát nên tiện lợi sử dụng Ban đầu LPG sản xuất cho vùng hệ thống dẫn khí đốt Về sau ứng dụng chủ yếu trên, phân tách tiếp thành cấu tử riêng biệt để làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu để sản xuất olefin diolefin Hiện thò trường có sản phẩm LPG nhiều công kinh doanh khác nhau, thành phần propan khác nhau: LPG ELF GAS Sài Gòn có tỉ lệ 20/80 Ở nhiều nước, LPG sản xuất dạng 100% propan 100% butan.Ví dụ Nhật sử dụng LPG cung cấp cho dân dụng 100% propan 100% butan thời tiết lạnh Propan dễ bay butan cung cấp cho công nghiệp LPG dạng 100% butan, dễ vận chuyển, tồn chứa, điều kiện sản xuất dễ trang bò thiết bò đun nóng LPG để bốc hoàn toàn sử dụng Đặc tính LPG trình bày bảng Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng1 Đặc tính hoá lý loại LPG thương phẩm : Loai LPG Đặc tính 100%propa n (propangas) 0.507 hơi, 13.5 Tỷ trọng, g/cm3 ÁP suất kg/cm (400C) Thành phần C2(etan) C3(propan) C4(butan) C5(pentan) Nhiệt cháy, kcal/kg 100% butan Hỗn hợp butan-propan (butangas) 50/50 ( Sài Gòn petro) 1.7 96.2 1.5 0.0 11070 0.580 3.2 0.541 9.2 0.0 0.4 99.4 0.2 10902 0.0 51.5 47.5 1.0 10880 Bảng Tiêu chuẩn LPG dùng công nghiệp Hà Nội petro Chỉ tiêu chất lượng 1.Trọng lượng riêng 60/600 2.p suất bay Etan % vol Propan % vol Butan % vol Petan % vol + (hydrocacbon nặng) 7.Hàm lượng lưu huỳnh 15.60C(g/cm3) n mòn đồng Phần lại sau cháy% v 10 Nước 11 Trọng lượng phân tử trung bình Phương pháp thử ASTMD 1657 ASTMD 1267 ASTMD 2163 ASTMD 2163 ASTMD 2163 ASTMD 2163 ASTMD 2784 ASTMD 1838 ASTMD 2138 TÍNH TOÁN Kết 0.5410 116.60 0.31 53.43 45.33 0.93 < 0.01 N0 < 0.05 Không 50.09 Đặc tính LPG hoá học : Không màu ( suốt ) Không mùi Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 LPG lỏng hoá tăng thể tích 250 lần so áp suất thường Tỷ trọng 50 đến 60% so với nước Tỷ trọng Gas lỏng Butan 0,57 đến 0,58 g/cm3 Propan 0,5 đến 0,51 g/cm3 Tỷ trọng Gas Butan 1,9 đến 2,1 kg/m3 Propan 1,4 đến 1,55 kg/m3 Bảng Thành phần tiêu biểu : Thành phần Metan Etan Propan Butan Pentan Phi hydrocacbon Khí đồng hành tiêu biểu %V %KL 51.06 35.7 18.52 24.3 11.53 22.2 4.37 11.1 2.14 6.7 12.38 6.7 Khí tự nhiên tiêu biểu %V %KL 92.34 89.43 1.92 3.5 0.58 1.4 0.3 1.1 1.05 4.6 3.85 4.6 I.1.2 Ứng dụng LPG LPG thương phẩm có hai hướng sử dụng quan trọng là: dùng làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu va øhoá học, dùng làm nhiên liệu Sử dụng làm nguyên liệu : Propan va øButan ta dehydro hóa tạo olefin tương ứng propylen butylen Các olefin sản phẩm gốc quan trọng công nghiệp hoá dầu Từ LPG ta dehydro hoá thành diolefin, tiêu biểu Butadien, dùng chủ yếu cao su sản phẩm quan trọng khác Sử dụng làm dạng nhiên liệu : Làm nhiên liệu cho ngành công nghiệp nhiệt độ cao ( lò nung gốm sứ, gạch, ngói, lò nấu thuỷ tinh, nấu gang, nấu thép…), lò sấy sản phẩm công nghiệp, thực phẩm, gia công thuỷ tinh, hàn cắt kim loại Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Làm nhiên liệu dân dụng: chất đốt nấu ăn, thắp sáng, sởi ấm… Làm nhiên liệu cho động đốt thay xăng, cho loại xe… I GIỚI THIỆU VỀ CÁC HYDROCACBON THƠM I Đặc điểm chung hydrocacbon thơm Hydrocacbon thơm loại hợp chất hữu vòng Các hợp chất loại đặc biệt hợp chất không no, hợp chất thơm vòng gọi đơn nhân (đơn vòng ), hợp chất thơm nhiều vòng gọi đa nhân (đa vòng ) Loại đa vòng thường chia thành nhiều hợp chất khác vòng Các loại vòng có nguyên tử cacbon chung gọi ( naphten ) hợp chất vòng đọc lập, vòng tách riêng Nhưng hydrocacbon thơm công nghiệp hoá dầu xuất chủ yếu là: bezen, toluen, xylen gọi chung (BTX ) hydrocacbon thơm đơn vòng Tính chất vật lýcủa BTX :[ 10 ] Benzen ( C6H6 ) chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng dễ bắt cháy, đông đặc 5.4 đến 5,50C, có nhiệt độ sôi thấp độc Toluen ( C6H5 CH3 ) chất lỏng suốt không màu, có mùi đặc trưng giống Benzen, độc benzen, toluen không hoà lẫn với nước, hoà tan hầu hết chất lỏng hữu cơ, đặc biệt sản phẩm dầu mỏ lỏng Xylen ( C6H4 (CH3)2) chất lỏng không màu có mùi đặc trưng giống Benzen Bảng Một số thông số vật lý hydrocacbon thơm : Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt độ Tỷ trọng Hydrocacbon thơm o o sôi C nóng chảy C bắt lửa oC d20/d4 Benzen 80.1 5.5 -14 0.879 Toluen 110.6 -9.5 0.867 o-xylen (1.2 114.4 -25.2 29 0.880 đimetyxylen ) 139.1 -47.9 29 0.864 m-xylen (1.3 138.1 13.3 29 0.861 đimetyxylen ) p-xylen (1.4 đimetyxylen ) Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Từ bảng số liệu thông số vật lý hydrocacbon thơm Ta thấy Benzen –toluen xylen chất có nhiệt độ bắt lửa thấp, nên độ nguy hiểm chúng lớn Do cần có biện pháp an toàn, đề phòng cháy nổ sản xuất, tồn chứa, sử dụng Tính chất hoá học Benzen –Toluen - Xylen : Phân tử alkyl Benzen gồm hai phần: vòng Benzen gốc ankyl Vì tính chất ankyl Benzen bao gồm: tính thơm vòng benzen tính no gốc ankyl Tuy nhiên tính chất vòng Benzen gốc ankyl bò biến đổi, ảnh hưởng tương hổ hai phần tử Các phản ứng ankyl Benzen phản ứng S E cộng vòng Benzen, phản ứng SR oxi hóa gốc ankyl Phản ứng SE phản ứng quan trọng hai loại hợp chất này,[10-73] Tổng quát phản ứng quan trọng Benzen HNO3 , H2SO4 NO2 + Br , FeBr3 Br + CL2 , FeCL3 CL H2SO4 đặc R-X ,ALX3 CH3-CH=HC2 , H3PO4 R-COCL , ALCL3 D2SO4 HCLO , H+ , Ag+ HBr + SO3H H2O R H2O + HCL + H2O HX CH (CH3)2 CO-R + HCl D CL + H2O Phản ứng cộng : Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bôt Ni 1500C , 10at + 3H2 Cl + 3Cl2 AS / Cl Cl Cl Cl + 6HCl Cl Phản ứng oxi hóa : CH3 COOH O , toC CH3 CH3 O , toC COOH COOH Sản xuất Amin C6H5X Cu2Cl2 + NH3 C6H5NH2 + HX Sản xuất andehyt thơm CH3 + O2 Tx ,t0 CHO + H2O Sản xuất phenol Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP C6H5Cl + NaOH 4at ,3000C C6H5 –OH + HCl I 2 Phương pháp sản xuất hydrocacbon thơm: Trước việc sản xuất hydrocacbon thơm chủ yếu dựa vào việc thu hồi khí công nghiệp sản xuất than cốc, sản lượng thấp , nhu cầu sản lượng ngày lớn Do ngành công nghiệp dầu mỏ mang lại lượng lớn hợp chất thơm nên giới lựa chọn sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ Có thể tiến hành chưng cất dầu thô, để thu hợp chất thơm, sản lượng chúng có sẵn dầu thô nhỏ Do việc tách BTX từ trình không phổ biến Vì công nghiệp hợp chất thơm nhận chủ yếu trình Reforming xúc tác nguyên liệu cho trình naphtha, hydrocacbon nhẹ, đồng thời kết hợp với trình khác phân chia, tái phân bố hydrodealkyl, izome hoá, cho phép nhận BTX thích hợp cho trình tổng hợp hoá dầu hoá học I 2 a: Sản xuất từ than đá ( production from coal ) [ 19-480] Thu dầu nhẹ từ trình cốc hoá, nguồn gốc thu BTX Sản xuất từ C5 phân đoạn nhẹ nặng từ phân đoạn dầu đường Thu sản phẩm tiến hành nhiệt độ cao 700 oC Nguồn gốc BTX thu hồi từ lò cốc, sau đem tinh luyện tạp chất Sản phẩm chưng cất C , hydrocacbon nhẹ, cacbon disulfide ( CS2 ) xyclopentan CS2 C6H12 C6H12 C6H14 C6H5CH3 C6H12 + + 4H2 3H2 = = = = + H2 = = Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG CH4 3C2H6 C6H6 C6H6 + C6H6 C6H6 + 2H2S + + + 4H2 3H2 CH4 3H2 SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I b : Sản xuất từ dầu mỏ ( production from petroleum ) [ 19 -482] Từ crăckinh xúc tác Reforming xúc tác từ dầu mỏ Qúa trình bắt đầu sau 1930 tới 1940 bắt đầu trở nên nguồn gốc sản xuất benzen –toluen-xylen hợp chất thơm cao Thay cho nguồn sản xuất từ than, nhiều quốc gia Châu Âu vào năm 1960 Mục đích crăc kinh xúc tác : Thu C3 đến C6 olefin mạch nhánh Thu sản phẩm tạo ïvòng, tạo Aren Crăckinh vòng no dễ dàng Tách nhóm alkyl khỏi vòng thơm C4H10 toc , xúc tác CH4 + C4H8 + C2H6 + C3H6 60% C4H8 10% C2H4 30% Phản ứng khép vòng sau khử H2 tạo thành Aren : CH2= CH-CH2-CH2-CH2-CH3 CH2 = CH2 -3H2 + 3H2 Naphten : CH2-CH2-CH3 + C3H6 + 2H2 + 3H2 Reforming xúc tác coi loạt phản ứng thơm hoá sản phẩm dầu mỏ Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP STT Tên công trình 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Tổng Lò tái sinh xúc tác Thiết bò phản ứng Thiết bò trao đổi nhiệt Thiết bò lọc tách Thiết bò cất phần nhẹ Thiết bò đốt gia nhiệt Bơm máy nén Trao đổi nhiệt Thiết bò thu hồi khí Gia nhiệt hồi lưu đáy Trạm điện Nhà sản xuất nước Bể chứa nước Phòng hoá nghiệm Nhà điều khiển Nhà khí Nhà cứu hoả Hội trường Nhà ăn Nhà hành Nhà để xe Bể chứa nguyên liệu Thiết bò chứa khí nhiên liệu Thiết bò chứa H2 Thiết bò chứa RH nhẹ Thiết bò chứa BTX Nhà bảo vệ Đất dự trử Kho nhập nguyên liệu Kho xuất sản phẩm Nhà y tế SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Số Kích thước Diện lượng Dài (m) Rộng (m) tích (m2) 12 12 144 12 12 144 12 12 144 12 12 144 12 12 144 8 64 8 64 8 64 8 64 8 64 6 36 12 108 54 12 108 12 108 12 12 144 24 216 24 12 288 24 12 288 12 108 30 12 360 30 30 5400 8 128 8 128 8 128 20 20 800 6 144 30 30 1800 15 15 225 15 15 225 15 12 180 12016 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Tổng diện tích phân xưởng : F = 12016 = 48064 m2 + Chiều dài phân xưởng: 240 m + Chiều rộng phân xưởng: 200 m • Chỉ tiêu kinh tế kỷ thuật : Hệ số xây dựng : KXD = [ ( A + B ) / F] 100% Với: A: Diện tích đất nhà công trình ( m2 ) B: Diện tích kho bãi lộ thiên ( m2 ) KXD = ( 12016 ) 100 / ( 48064 ) = 25% Hệ số sử dụng : KSD = [( A + B + C ) / F ] 100% Trong : C : diện tích đất chiếm đường lộ C = 19226 m Do : KSD = [ ( 12016 + 19226 ) / 48064] 100 = 65% Chỉ tiêu kinh tế kỷ thuật xác đònh K SD ( [7 ] trang 15 ) hai tiêu thoả mãn Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 CHƯƠNG VI: AN TOÀN LAO ĐỘNG An toàn lao động phân xưởng sản xuất hợp chất thơm từ LPG Trong trình sản xuất nhà máy hoá chất nói chung nhà máy lọc dầu nói riêng, vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trường, có vai trò quan trọng nhằm cải thiện điều kiện làm việc công nhân, đảm bảo sức khoẻ, an toàn công trình cho nhà máy Để đảm bảo an toàn lao động ta phải nắm nguyên nhân gây tai nạn, cháy nổ Sau nhóm nguyên nhân gây cháy, nổ 1.a Nguyên nhân kỷ thuật: Nguyên nhân phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bò đường ống nơi làm việc bao gồm Sự hỏng hóc máy móc dụng cụ, phụ tùng Sự rò rỉ đường ống Không đảm bảo khoảng cách an toàn thiết bò máy móc Thiếu rào chắn, bao che 1.b Nguyên nhân tổ chức Nguyên nhân phụ thuộc vào việc tổ chức giao nhận công việc không quy đònh, bao gồm Vi phạm nguyên tắc quy trình kỷ thuật Tổ chức lao động chỗ làm việc không yêu cầu Giám sát kỷ thuật không ngành nghề, chuyên môn Người lao động chưa nắm vững điều lệ, quy tắc an toàn lao động 1.c Nguyên nhân vệ sinh: Môi trường không khí bò ô nhiễm Công tác chiếu sáng thông gió không tốt Tiếng ồn chấn động mạnh Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân Những yêu cầu phòng chống cháy nổ: Như biết, nguyên liệu sản phẩm trình, Reforming xúc tác dễ bò cháy nổ Vì vấn đề quan tâm phòng chống cháy nổ Dưới yêu cầu cháy nổ: Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 2.a Phòng chống cháy: Phòng chống cháy phải thực biện pháp sau đây: Ngăn ngừa khả tạo môi trường cháy Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy môi trường cháy Duy trì áp suất môi trường thấp áp suất cho phép lớn cháy 2.b Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy: Để ngăn ngừa khả xuất xuất nguồn gây cháy, môi trường cháy phải tuân theo quy tắc về: Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí, dạng lơ lửng không khí Nói cách khác phải tiến hành trình giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocacbon với không khí oxy Nồng độ cần thiết chất giảm độ nhạy chất cháy nổ dạng khí, lỏng Tính dễ cháy chất, vật liệu thiết bò kết cấu 2.c Ngăn ngừa khhả xuất nguồn cháy: + Tuân theo quy đònh sử dụng, vận hành bảo quản máy móc, thiết bò vật liệu sản phẩm khó nguồn cháy môi trường cháy + Sử dụng thiết bò điện phù hợp với loại gian phòng sử dụng điện thiết bò bên phù hợp với nhóm hạng hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ + Áp dụng quy trình công nghệ sử dụng thiết bò bảo đảm không phát sinh tia lửa điện + Có biện pháp chống sét, nối đất cho nhà xưởng, thiết bò + Quy đònh nhiệt độ nung nóng cho phép lớn bề mặt thiết bò, sản phẩm bề mặt tiếp xúc với môi trường cháy + Sử dụng thiết bò không phát tia lửa điện làm việc với chất dễ cháy nổ + Loại trừ điều kiện dẫn đến tự cháy nhiệt độ, tác dụng hoá học vi sinh vật vật liệu kết cấu sở sản xuất Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 3.Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ: Để đảm bảo an toàn cháy nổ cần thực biện pháp sau đây: + Trước giao việc cần tổ chức cho công nhân người liên quan học tập công tác an toàn cháy nổ Đối với trường hợp lao động môi trường đặc biệt nguy hiểm cháy nổ cán công nhân cần cấp giấy chứng nhận đònh kỳ kiểm tra lại + Mỗi phân xưởng, xí nghiệp phải xây dựng tiêu chuẩn quy phạm, nội quy an toàn phòng chữa cháy thích hợp + Đònh kỳ tổ chức kiểm tra việc thực quy đònh phòng cháy, chữa cháy bảo quản phương tiện phòng chữa cháy + Trang bò phương tiện phòng cháy, chữa cháy xếp thời gian tập dượt cho cán công nhân đội chữa cháy + Xây dựng phương án chữa cháy cụ thể, có kế hoạch phân công cho người, phận + Cách ly môi trường cháy với nguồn gây cháy phải thực biện pháp sau đây: -Cơ khí hoá, tự động hoá trình công nghệ có liên quan đến vận chuyển chất dễ cháy - Đặt thiết bò nguy hiểm cháy nổ nơi riêng biệt trời -Sử dụng thiết bò sản xuất, bao bì kín cho chất dễ cháy nổ - Sử dụng ngăn, khoảng , buồn cách ly, cho trình dễ cháy nổ Bên cạnh tai nạn xảy cháy nổ, vấn đề cần quan tâm ( độc tính hoá chất cách phòng chống ) Như biết hầu hết hoá chất, điều kiện đònh gây tác hại đến thể người Có thể phân chia nhóm hoá chất sau: + nhóm 1: Gồm chất có tác dụng làm cháy kích thích chủ yếu lên da niêm mạc như: amôniăc, vôi + nhóm 2: - Gồm hoá chất kích thích chức hô hấp - Những chất tan nước: NH3, Cl2, SO2 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 + Nhóm 3: Những chất gây độc hại cho máu, làm biến động mạch máu, tuỷ xương, làm giảm trình sinh bạch cầu như: benzen, toluen, xylen Những chất làm biền đổi hồng cầu thành sắc tố bình thường Amin, CO, C6H5NO2 + Nhóm 4: - Các chất độc cho hệ thần kinh như: xăng, H2S, anilin, benzen * Qua trình nguyên cứu, người ta đề phương pháp phòng tránh sau: + Trong trình sản xuất phải ý đẩm bảo an toàn, cho khâu đặc biệt tháo, nạp sản phẩm, lọc, sấy, nghiền Là khâu công nhân thường phải tiếp xúc thường xuyên + Duy truỳ độ chân không sản xuất + Thay chất độc trình chất độc hại + Tự động hoá, bán tự động trình sử dụng hoá chất độc hại + Bên cạnh biện pháp kỷ thuật người lao động cần học tập an toàn phải ý thức tự giác cao Yêu cầu bảo vệ môi trường: Mặt nhà máy phải chọn tương đối phẳng, có hệ thống thoát nước, sử lý nước thải tốt Đặt nhà máy cách khu dân cư cách an toàn, cuối hướng gió trồng nhiều xanh quanh nhà máy Công tác chiếu sáng tốt đảm bảo môi trường thông thoáng cho công nhân làm việc Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc khẩn trương, em hoàn thành đồ án môn học với đề tài ( Tổng hợp chất thơm từ LPG ), qua trình làm đồ án em rút số nhận xét sau: Các hydrocacbon thơm đặc biệt BTX hợp chất trung gian quan trọng công nghiệp tổng hợp hữu hoá dầu, từ hợp chất sản xuất hàng loạt hợp chất khác Ngày trình tổng hợp hợp chất hydrocacbon thơm chủ yếu từ nguyên liệu dầu mỏ trình Reforming xúc tác, trình từ nguyên liệu LPG bắt đầu năm 1990, có tốc độ phát triển nhanh, nguyên liệu LPG dồi phong phú Sản phẩm hydrocacbon thơm nhận có phẩm chất tốt Sự phát xúc tác làm thay đổi công nghệ sản xuất, nâng cao hiệu suất trình, đồng thời mở rộng nguồn nguyên liệu cho trình sản xuất Trong đồ án em lựa chọn công nghệ tối ưu để thu hiệu suất hydrocacbon thơm cao nhất, từ nguồn nguyên liệu LPG Trong đồ án tính toán vấn đề trình như: cân vật chất, cân lượng, kích thước thiết bò sơ đồ công nghệ Bài viết tránh khỏi sai sót việc trình bày mong có đóng gốp cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thò Minh Hiền tận tình giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội ngày tháng.06.năm.2003 Sinh viên Nguyễn Thanh Trân Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thò Minh Hiền “ Chế biến khí tự nhiên khí đồng hành “ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, xuất năm 200 Đinh Thò Ngọ “ Hoá học dầu mỏ “Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, xuất năm 1999 Lê Văn Hiếu “ Công nghệ chế biến dầu mỏ “ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nôò, 2000 Trần Mạnh Trí “ Dầu mỏ dầu khí Việt Nam “ Nhà xuất thành phố Hồ Chí Minh, 1999 Kiều Đình Kiểm “ Các sản phẩm dầu mỏ hoá dầu “Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nôò, 1999 Phan Minh Tân “ Tổng hợp hữu hoá dầu “, tập Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 1996 “ Sổ tay trình thiết bò công nghệ hoá chất “ tập 1, Bộ môn trình thiết bò hoá chất Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nôò,1978 “ Sổ tay trình thiết bò công nghệ hoá chất “ tập 2, Bộ môn trình thiết bò hoá chất Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nôò,1999 “ Sổ tay tóm tắt đại lượng vật lý “ Bộ môn hoá lý Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, 1983 10 “ Hoá học hữu “ Nhà xuất khoa học kỹ thuật 11 Sổ tay kỹ sư hoá chất 12 “ Aromatics manufacture derivatives “ 1968 by Marshall sitting 13.“ Handbook of petrochemicals and processes “ GMargaret Well BSC, FPRI, 1991 14.“ Handbook of petroleum refining processes “ Boston Mc Graw – Hill,1997 15.M.Gisnet and N.SGnep and F.Alrio “ Aromatization of short chain alkanes on zeolit catalysts “ Appl Catal A,1992, vol 89, pp130 16 Hydrocacbon processing, march 1995, pp 100 17 Hydrocacbon processing, march 2001, pp 84 18.W.J.H.Dehetog, G.F.Fromen,” Catalytic rout for aromatics production from LPG “ Appl.Catal.A,1999, vol189, pp 63 – 75 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 19.Bộ môn nhiên liệu – tính toán công nghệ trình chế biến dầu mỏ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, xuất năm 1972 20 VN.Erikh,M.G.Rasina,M.G.Rudin “ The chimistry and technology of petroleum and gas “ Mirpubishers Moscow, 1990 21.Kinh tế “ Quản lý doanh nghiệp”, tủ sách KHKT Đại học Bách Khoa Hà Nội,PTS Ngô Trần Ánh 22 Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1.GIỚI THIỆU VỀ KHÍ DẦU MỎ HOÁ LỎNG .3 I.1.1 Đặc điểm chung LPG .3 Bảng1 Đặc tính hoá lý loại LPG thương phẩm : I.1.2 Ứng dụng LPG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC HYDROCACBON THƠM I Đặc điểm chung hydrocacbon thơm I 2 Phương pháp sản xuất hydrocacbon thơm: I 2 a: Sản xuất từ than đá ( production from coal ) [19-480] I b : Sản xuất từ dầu mỏ ( production from petroleum ) [19 -482] 10 I 3: Ứng dụng hợp chất thơm ,[ 13 ],[ 14 ] 12 I 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDROCACBON THƠM 13 I 3.1 : Qúa trình Platforming với xúc tác cố đònh OUP :[3 -190] 14 I 3.2 : Quá trình CCR Platforming OUP :[14 -227] 16 I 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình:[ ],[ ] .22 a Ảnh hưởng nhiệt độ : 22 b Ảnh hưởng áp suất : 22 c Tốc độ nạp liệu : .23 d Ưu nhược điểm : 24 I 3.4 Quá trình Z-Former : 26 I ĐẶC ĐIỂM XÚC TÁC QUÁ TRÌNH REFORMING .28 I 4.1 Đặc điểm chất xúc tác :[ ] 28 I 4.2 Các chất làm ngộ độc xúc tác : 29 I 4.3 Biện pháp để tái sinh xúc tác : .29 I 4.4 Yêu cầu xúc tác Reforming : 30 I 5: ĐIỀU CHỈNH CHUYỂN HƯỚNG CÁC HP THƠM,[ 14-246] .30 I MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH HYDROCACBON THƠM .32 Chưng phân đoạn : 32 Chưng đẳng phí : .32 Chưng trích ly: 34 Trích ly dung môi : 35 Qúa trình hấp thụ chất rắn : 37 Kết tinh phân đoạn để tách Xylen : .37 I SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ : .37 CHƯƠNH II : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ .39 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 II.1 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA HỆ THỐNG 39 II.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG 42 II.2.1 Nhiệt lượng nguyên liệu mang vào : .42 II.2.2 Lượng nhiệt xúc tác mang vào :[15],[18] .43 II 2.3 Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho toàn phản ứng 44 II.2.4 Tính nhiệt lượng mang : 44 4.a.Hiệu ứng nhiệt phản ứng :[9] 44 4.b Lượng nhiệt sản phẩm mang : 45 4.c Nhiệt lương xúc tác cốc mang : Q6 .45 4.d Lượng nhiệt mát Qm : 46 II TÍNH TOÁN CHO LÒ PHẢN ỨNG : 47 II.3.1 Tính toán cho lò số : .47 3.1 T ính cân vật chất : .47 II 3.2 Cân nhiệt vào lò : 51 3.2.a Lượng nhiệt nguyên liệu mang vào : Q11 .51 3.2.b Lượng nhiệt xúc tác mang vào : .51 3.2.c Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho lò1 52 3.2.d Lượng nhiệt hiệu ứng nhiệt tiêu tốn lò 52 3.2.e Lượng nhiệt sản phẩm mang : .53 3.2.f Lượng nhiệt xúc tác mang : 54 3.2.g Lượng nhiệt mát Qm : 54 II.3.3 Tính kích thước lò : 55 II.3.4 Tính toán khí lò .56 II.4 TÍNH TOÁN CHO LÒ PHẢN ỨNG SỐ : 60 II.4.1 Cân vật chất lò 2: 60 II 4.2 Cân nhiệt lượng lò số : 62 4.2.a Nhiệt lượng mang vào : 62 4.2.b Lượng nhiệt xúc tác mang vào : 63 4.2.c Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho lò2 63 4.2.d Lượng nhiệt hiệu ứng nhiệt tiêu tốn lò 63 4.2.e Lượng nhiệt sản phẩm mang : Q25 .64 4.2.f Lượng nhiệt xúc tác mang : .64 4.2.g Lượng nhiệt mát Qm : 65 II.4.3 Tính toán kích thước cho lò số : 66 II.5 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CHO LÒ SỐ : .67 II.6 ĐỐI VỚI LÒ PHẢN ỨNG SỐ : 70 6.1 Cân vật chất lò 3: 70 6.2 Cân nhiệt lượng lò số : 71 6.2.a Nhiệt lượng mang vào : 71 6.2.b Lượng nhiệt xúc tác mang vào : 72 6.2.c Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho lò 72 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 6.2.d Lượng nhiệt hiệu ứng nhiệt tiêu tốn lò 72 6.2.e Lượng nhiệt sản phẩm mang : Q25 73 6.2.f Lượng nhiệt xúc tác mang : .73 6.2.g Lượng nhiệt mát Qm : 74 6.3 Tính kích thước lò số : 74 6.4 Tính toán khí cho lò số : 75 II.7 ĐỐI VỚI LÒ PHẢN ỨNG SỐ : 78 7.1 Cân vật chất lò 4: 78 7.2 Cân nhiệt lượng lò số : 79 7.2.a Nhiệt lượng mang vào : 79 7.2.b Lượng nhiệt xúc tác mang vào : 80 7.2.c Nhiệt lượng cần thiết lò ống cung cấp cho lò4 80 7.2.d Lượng nhiệt hiệu ứng nhiệt tiêu tốn lò 80 7.2.e Lượng nhiệt sản phẩm mang : Q45 80 7.2.f Lượng nhiệt xúc tác mang : .80 6.2.g Lượng nhiệt mát Qm : 81 7.3.Tính kích thước lò số : .81 7.4 Tính toán khí cho lò số : 82 CHƯƠNG III TÍNH THIẾT BỊ TÁI SINH XÚC TÁC : 85 III TÍNH TOÁN CÂN BẰNG 85 III.2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 93 CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN KINH TẾ 97 IV.1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC TÍNH TOÁN KINH TẾ: [21] 97 IV.2 TÍNH TOÁN .97 2.1 Chế độ vận hành phân xưởng 97 2.2 Hoạch toán chi phí : 97 2.a Chi phí cho nguyên liệu : 97 2.b Chi phí cho xúc tác : 97 2.c Chi phí cho phục vụ sản xuất : 98 2.d Chi phí cho lượng điện : 98 2.e Chi phí lương công nhân : 98 2.f Trích theo lương 20% lương : 98 2.g Chi phí cho phân xưởng : .98 2.h Chi phí dành cho quản lí : 98 2.i Chi phí dành cho bán hàng : 98 2.k Tổng chi phí : 99 2.3 Tính giá thành sản phẩm : .99 3.a Tính lợi nhuận : 100 3.b Thuế VAT : 100 3.c Tính thời gian thu hồi vốn : .100 3.d Tính hệ số hiệu qủa vốn đầu tư : 100 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 CHƯƠNG V: XÂY DỰNG 102 V CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG :[ 22 ] 102 V.1 Những sở để xác đònh đòa điểm xây dựng .102 V.2 Các yêu cầu đòa điểm xây dựng 102 V.3.Đặc điểm đòa điểm xây dựng: 103 V.4 Các nguyên tắc thiết kế xây dựng: 104 V.4.a Bố trí mặt nhà máy : .104 V.4.b Mặt phân xưởng : 104 CHƯƠNG VI: AN TOÀN LAO ĐỘNG .108 An toàn lao động phân xưởng sản xuất hợp chất thơm từ LPG 108 1.a Nguyên nhân kỷ thuật: 108 1.b Nguyên nhân tổ chức 108 1.c Nguyên nhân vệ sinh: 108 Những yêu cầu phòng chống cháy nổ: .108 2.a Phòng chống cháy: .109 2.b Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy: 109 2.c Ngăn ngừa khhả xuất nguồn cháy: .109 3.Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ: 110 Yêu cầu bảo vệ môi trường: 111 KẾT LUẬN 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 Công nghệ sản xuất hợp chất thơm từ LPG 119 [...]... thơm Các quá trình này có thể tổng quan hoá như sau : Prafin nhẹ Olefin Oligome Hydrocrăc kinh Vòng hoá Hydrocacbon vòngĐề hydro hoá Hydrocacbon thơm Các sản phẩm crăc kinh Sơ đồ công nghệ của quá trình CCR Platforming của UOP được biểu diễn như hình 2 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 17 ĐỒ ÁN TỐT... ít hơn 40% hydrocacbon thơm Sau đây là sơ đồ công nghệ tách Toluen bằng chưng đẳng phí với dung môi là Metyletylxeton / nước Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 33 SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6 3 Chưng trích ly: Chưng trích ly là chưng cất khi cho thêm vào hỗn hợp một dung môi có độ... là Propan ( 53,9% khối lượng ) Bảng 5: Năng suất của sản phẩm quá trình Z-Former Năng suất sản phẩm % khối lượng H2 Khí khô Hydrocacbon thơm Nguyên liệu sản phẩm Propan Butan 3.4 3.2 42.7 36.8 53.9 60.0 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 26 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 I 4 ĐẶC ĐIỂM... hình 4 ) Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Nhận xét : ưu điểm so với sơ đồ công nghệ của OUP Ưu điểm : Do giảm chiều cao nên dẫn đến lực đẩy trong ống xúc tác giảm xuống Xây dựng và lắp đặt thiết bò đơn giản Có thể sử dụng nhiều lò thay thế với từng lò... giữa các hydrocacbon thơm, được gọi là chuyển hoá ankyl Quá trình tái phân bố : 2 CH3 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG + CH3 CH3 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 31 SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Quá trình chuyển hoá ankyl : CH3 + CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 + CH3 CH3 CH3 I 6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÁCH HYDROCACBON THƠM... cho hiệu suất thơm hoá η = 64,27 Quá trình phản ưíng trong lò tạo nên: H 2, khí nhiên liệu, C3,C4 còn thừa, sản phẩm, và cốc tạo nên Sau khi ra khỏi lò cốc đựơc đưa tới lò tái sinh, còn sản phẩm khí được đưa đi phân tách Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 19 SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... Solvents I 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDROCACBON THƠM Trước đây sản xuất hydrocacbon thơm chủ yếu dựa vào việc thu hồi khí của quá trình luyện cốc Trong thế giới II ngành công nghiệp hydrocacbon thơm nở rộ, do nhiều yêu cầu: thuốc nổ, dược phẩm, chất dẻo … và nhiều yêu cầu khác, mà sản lượng hydrocacbon thơm từ quá trình cốc hoá quá nhỏ, Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV:... hydro ( H 2 ) Sản phẩm đáy của thiết bò được đưa qua thiết bò đun nóng, bỡi sản phẩm đáy của cột chưng cất Sản phẩm của đỉnh của cột được dẫn sang thiết bò ngưng tụ, các hợp chất hơi sẽ tách khỏi dây chuyền, còn các sản phẩm lỏng của cột được đưa đi chiết để tách riêng hydrocacbon thơm, sau đó chưng cất đẳng phí thu được hydrocacbon riêng biệt Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... Reniridi, canidi và các kim loại khác Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm từ LPG 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Nguyễn Thanh Trân - K43 I 4.2 Các chất làm ngộ độc xúc tác : Sau một thời gian làm việc hoạt tính xúc tác giảm đáng kể Muốn nâng hiệu quả xúc tác nhằm giảm giá thành xúc tác, thì xúc tác phải được tái sinh Để có biện pháp khôi phục hoạt tính của xúc tác một cách hữu hiệu thì phải xuất phát từ nguyên nhân... theo chất thơm và một số chất khác Các chất này tách ra bằng cách rửa và hồi lưu một phần Chất thơm được đi vào thiết bò trích ly để thu hồi dung môi, dung môi được tái sinh ở cột tái trích ly và được quay lại thiết bò trích ly , chất thơm sau khi được tách bằng chưng đơn giản ở cột tái sinh Butan một phần được hồi lưu lại và phần còn lại đưa ra thùng chứa sản phẩm Công nghệ sản xuất các hợp chất thơm