Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen từ etan, năng suất 50.000 tấn/năm

Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất LỜI MỞ ĐẦU Etylen chất có nhiều ứng dụng đời sống công nghiệp hoá học, etylen dùng làm nguyên liệu tổng hợp hợp chất hữu Qua thời kỳ phát triển, có nhiều công nghệ sản xuất etylen áp dụng với nhiều nguyên liệu khác với mục đích khác Tuy nhiên phương pháp sản xuất etylen từ etan hiệu nhất, việc sử dụng etan cho phép giảm đầu tư cho sản xuất etylen Phương pháp nhiệt phân từ etan cho hiệu suất sản phẩm cao, tiêu tốn nguyên liệu, tạo cốc bề mặt thiết bò… Công nghệ sản xuất etylen từ dầu khí chủ yếu khí thiên nhiên biết từ lâu, nguồn nguyên liệu có sẳn Công nghệ có tính kinh tế cao, không gây ô nhiễm môi trường hợp cho xu Etylen sản xuất cracking nước từ hợp chất hydrocacbon bao gồm: etan, propan, butan, Naphtan khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) dầu gasoil… Sự phát triển gần tập trung chủ yếu vào việc điều khiển vi tính thiết kế lò phản ứng, sản lượng Etylen phương pháp cracking nhiệt độ cao, số lần phản ứng phụ ít, hệ thống làm nguội nhanh Sinh viên Nguyễn Xuân Yên SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG I GIỚI THIỆU CHUNG Khí thiên nhiên hỗn hợp hydrocacbon như: metan, etan, propan n-butan, iso-butan, H2S, CO2 … Khí thiên nhiên khai thác từ mỏ khí khí thiên nhiên thành phần chủ yếu metan (chiếm từ 84 ÷ 99% thể tích) Các mỏ khí thiên nhiên túi khí nằm sâu mặt đất Khí thiên nhiên hình thành suốt nhiều kỷ nguyên trái đất tích tụ lại, sau di chuyển từ nơi suất xứ tới lớp bề mặt mỏ tầng đá xốp khe ướt nhiều tầng đòa chất hình thành nên dầu khí Khí tự nhiên thu hồi cách khoan khai thác, hàng năm giới khai thác khoảng 2.1012 m3 khí thiên nhiên Thành phần cấu tử khí thiên nhiên thay đổi phạm vi rộng tùy thuộc theo mỏ khí khai thác Ngoài ra, thành phần khí tự nhiên có khí chua H 2S CO2 Mặtë dù lượng CO2 không đáng kể khí tự nhiên điều không mong muốn, vận chuyển khí tự nhiên đòi hỏi chi phí lớn, làm giảm nhiệt cháy khí gây ăn mòn đường ống vận chuyển khí Khí tự nhiên nguồn cung cấp nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp hóa dầu, đặc biệt hóa học Ví dụ: Mỹ từ khí etan chế biến 40% etylen phục vụ cho sản xuất nhựa tổng hợp, chất sản phẩm bề mặt nhiều sản phẩm bán sản phẩm khác Hiện nay, người ta đánh giá mức độ phát triển công nghiệp tổng hợp hữu theo tổng sản lượng nhu cầu etylen Ở nước Tây Âu sau tìm mỏ khí tự nhiên lớn tăng cường quan tâm đến nguyên liệu nhiệt phân nhẹ, sử dụng etan công nghiệp hóa học hóa dầu hiệu có cân sản xuất nhu cầu etylen [1] SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Bảng1: Thành phần khí tự nhiên Thành phần hydrocacbon Metan Etan Propan n-butan iso-butan n-pentan iso-pentan Heptan hydrocacbon cao N2 CO2 H2S He Phần mol 0,75÷ 0,99 0,01÷0,15 0,01÷0,1 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,01 0,00÷0,001 0,00÷0,015 0,00÷0,1 0,00÷0,30 0,00÷0,05 Thành phần khí tự nhiên khai thác từ vài mỏ CHLB Nga Việt Nam Bảng 2: Thành phần khí tự nhiên khí đồng hành khai thác từ vài mỏ CHLB Nga (% thể tích) Các cấu tử CH4 C2H6 C3H8 C4H10(n izo) C5H12 cao CO2 H2S N2 Khí tự nhiên Tây Siberi Uzbekistan 99,00 87,2 0,05 1,99 0,01 0,32 0,003 0,13 0,001 0,15 0,50 3,60 5,50 0,40 1,11 Khí đồng hành Quybisep Volgarad 39,91 76,25 23,32 8,13 17,72 8,96 5,78 3,54 1,1 3,33 0,46 0,83 0,35 11,36 1,25 Bảng 3: Thành phần hóa học trung bình khí tự nhiên khí đồng hành khai thác vài mỏ Việt Nam Các cấu tử CH4 C2H6 C3H8 C4H10(n izôø) C5H12 vàcao CO2 Khí đồng hành Đại Bạch Hổ Rồng Hùng 73,0 77,0 78,0 13,0 10,0 3,0 7,0 5,0 2,0 2,9 3,3 1,0 2,5 1,2 1,0 0,5 0,5 13,0 SVTH: Nguyễn Xuân Yên Khí tự nhiên Tiền Rồng Hải Tự Do 87,6 84,0 3,1 6,0 1,2 4,0 1,0 2,0 0,8 2,0 3,3 10,0 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất N2 0,7 3,0 2,0 3,0 4,0 II CHẾ BIẾN SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN TRÊN THẾ GIỚI [1] Ở Mỹ sử dụng etylen với hiệu cao vào cuối năm 60 kỷ trước nên sản xuất etan tăng 24 ÷ 31% Ở Mỹ canada, để vận chuyển etan người ta xây dựng hệ thống đường ống dẫn khổng lồ Ví dụ: Năm 1977 hoàn thành việc xây dựng đường ống dài gần 3000 km để vận chuyển etan, etylen, propan từ miền tây sang miền đông Canada sang Mỹ (công suất đường ống lò từ 2,2÷2,4 triệu tấn/ năm, áp suất làm việc 10Mpa) Bởi sử dụng etan công nghiệp hóa dầu hóa học hiệu có cân sản xuất nhu cầu etylen nên việc sử dụng etan cho phép giảm đầu tư vào sản xuất etylen, rút ngắn thời gian xây dựng dây chuyền công nghiệp hóa học hóa dầu khép kín (etylen-polyetylen, etylen-rượu etylic…) Hiệu suất etylen từ etan 70%, từ benzin 27%, từ gasoil 15% Thực tế nhiều nước giới cho thấy rằng, với trữ lượng dầu khí tự nhiên lớn, tổ chức quy mô lớn, có lợi nhuận cao từ sản phẩm như: etan, khí hoá lỏng (LPG, LNG), khí hydrocacbon khác làm nhiên liệu cho động Do hiệu nhiên liệu khí quan tâm ngày tăng đến sản phẩm thò trường giới [1] III CHẾ BIẾN VÀ SỬ DỤNG KHÍ THIÊN NHIÊN Ở VIỆT NAM - Cho đến Việt Nam khai thác mỏ dầu, mỏ khí, hình thành cụm khai thác dầu khí quan trọng - Cụm thứ nằm vùng đồng Bắc Bộ với trữ lượng khoảng 250 tỷ m3 khí - Cụm thứ hai thuộc vùng biển Cửu Long với trữ lượng 450 triệu m khí phụ vụ công nghiệp cho đòa phương - Cụm thứ ba vùng biển Nam Côn Sơn gồm mỏ Đại Hùng khai thác mỏ khí khác -Cụm thứ tư thềm lục đòa Tây Nam SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Nói chung khí tự nhiên khí đồng hành Việt Nam chứa H2S (0,02g/m3) nên loại khí sạch, thuận lợi cho chế biến sử dụng an toàn thiết bò, không gây ô nhiễm môi trường Với tiềm khí phong phú vậy, nước ta có điều kiện phát triển công nghiệp dầu khí toàn lãnh thổ Khai thác sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá này, tương lai ngành công nghiệp dầu khí ngành công nghiệp phát triển mạnh, đóng góp đáng kể vào phát triển đất nước Bảng 4: Hằng số vật lý hydrocacbon từ C1÷ C4 số khí EMR Cấu tử Khối lượng phân tử Zc Nhiệt độï tới hạn R p suất tới hạn K psi MPa Thừa số acentriew 14,19 C1 16,043 0,29 343 191 666 4,60 0,0104 24,37 C2 30,070 0,29 550 305 707 4,88 0,0979 34,63 C3 44,097 0,28 666 370 617 4,25 0,1522 44,74 iso-C4 58,124 0,28 734 408 528 3,65 0,1852 44,24 n-C4 58,124 0,27 765 425 551 3,80 0,1995 9,71 N2 28,016 0,29 227 126 493 3,40 0,0372 14,44 CO2 44,010 0,28 548 304 1011 7,38 0,2667 20,28 H2S 34,076 0,28 672 373 1300 8,96 0,0948 8,69 O2 32,000 0,29 278 155 731 5,04 0,0216 SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Chương II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ETYLEN I SƠ LƯC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ETYLEN TRÊN THẾ GIỚI Etylen hợp chất olefin đơn giản nhất, có khả phản ứng cao sử dụng rộng rãi công nghiệp hữu cơ- hoá dầu nguồn nguyên liệu hàng đầu cho ngành công nghiệp polyme Người ta đánh giá mức độ phát triển công nghiệp tổng hợp hữu cơ- hoá dầu theo tổng sản lượng nhu cầu etylen số etylen (lượng etylen tạo thành/ dầu đem chế biến) Từ năm 1930, châu âu etylen bắt đầu thu hồi từ khí lò cốc nguồn nguyên liệu khác Những năm 50, etylen lên sản phẩm trung gian ứng dụng rộng rãi toàn giới, phổ biến mà U.S oil số công ty hoá chất khác bước đầu tách sản xuất từ sản phẩm phụ trình chế biến dầu Từ với phát triển công nghiệp dầu khí- hoá dầu, etylen hoàn toàn thay axetylen nhiều trình tổng hợp Năm 1984, giới sản xuất 47.565.000 tấn, sản lượng Mỹ 17.543.000 Ở Mỹ etan nguồn nguyên liệu chủ yếu để tổng hợp etylen etan có ưu điểm rẻ, không phức tạp với trình hoạt động, sản phẩm phụ Số liệu đến ngày 1/4/2001 cho biết tổng công suất etylen toàn giới đạt 101,5 triệu tấn/ năm Hiện nay, etylen sản phẩm hóa học có mức độ tăng trưởng lớn giới (chỉ đứng sau amoniac sản lượng) Theo CMAI, polyetylen dẫn suất etylen, chiếm tới 57% nhu cầu etylen năm 2000 chiếm tới 60% nhu cầu vào năm 2015 [11] Bảng 5: Công suất etylen theo khu vực(1000 tấn/năm) Khu vực Châu Á-TBD Đông u/ SNG Trung Đông Châu Phi Bắc Mỹ Nam Mỹ Tây Âu SVTH: Nguyễn Xuân Yên 1/2001 25504 7065 8582 33742 3918 21788 1/2000 23749 7337 6612 31715 3456 21174 % 7,4 -3,7 29,8 6,4 13,4 3,0 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất II TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA ETYLEN Tính chất vật lý etylen Etylen (CH2= CH2) hydrocacbon không no đơn giản có khối lượng phân tử M=28.052 Ở điều kiện thường etylen chất khí, hóa lỏng -1050C, không màu, không mùi, không tan nước Etylen có nhiều khí dầu mỏ, khí hóa cốc than Trong không khí etylen cháy với lửa cháy lửa metan Etylen bò hóa lỏng nhiệt độ thấp, áp suất cao làm lạnh NH3 Khi so sánh etylen với parafin tương ứng ta thấy nhiệt độ sôi etylen thấp etan 150C Tính chất có ý nghóa quan trọng trình tinh chế etylen khỏi hydrocacbon tương ứng phương pháp chưng cất phân đoạn Một điều đáng ý trình sản xuất sử dụng etylen cần phải quan tâm tới an toàn lao động etylen dễ tạo với không khí, phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt nhiều gây nổ mạnh, nguy hiểm khoảng giới hạn nổ rộng Khi hít phải etylen olefin thấp khác gây tượng mê mang có tác hại lâu dài sau Do trình sản xuất, vận chuyển bảo quản etylen cần phải ý đến đặc điểm nhằm đảm bảo an toàn cháy nổ Nồng độ cho phép etylen không khí nơi sản xuất sử dụng cần quy đònh chặt chẽ kiểm tra nghiêm ngặt SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Bảng 6: Các số vật lý etylen [14] Nhiệt độ sôi: Nhiệt độ đông đặc: ts =-103,71(0C) tđ =-169,15( C) Nhiệt độ riêng (kj /kg k) Ở pha lỏng -169,150C: 2,63 Nhiệt độ tới hạn: Tth = 9,90(0C) Ở 00C p suất tới hạn: Pth = 5,117(MPa) Nhiệt tạo thành: : 1,55 ∆H = 52,32 (kJ/ Kmol) Tỷ trọng tới hạn: d = 0,21 (g/cm3) Etropi (S) (kj/mol) :0,22 Tỷ -169,10C: d = 0,58 (g/cm3) Hệ số dẫn nhiệt λ, m-1.K-1: 00C : d = 0,34 (g/cm3) + Ở 00C: 117.10-4 Tỷ trọng pha khí (đktc):d = 1,2603(g/cm3) + Ở 1000C: 294.10-4 So với không khí : D = 0,968 (g/cm3) + Ở 4000C: 805.10-4 Thể tích Đktc: Độ nhớt pha lỏng µ, Mpa.s: V= 22,258(l) + Tại ts=-103,710C: 0,17 Sức căng bề mặt: + – 169,15 0C : σ = 16,5(mN/m) + Tại tđ=-169,150C: 0,73 + 00C : σ = 1,1(mN/m) + Tại 00C: 0,07 47,183(kj/kg) Độ nhớt trạng thái khí: (Mpa.s) + -169,150C 488 (kj/kg) + Tại 00C: 93.10-4 + 00C 191 (kj/kg) + Tại 1500C: 143.10-4 Nhiệt độ nóng chảy: 119,5 (kJ/kg) Nhiệtcháy: Nhiệt hoá hơi: + Tại ts=-169,150C: 36.10-4 Giới hạn nổ với không khí û200C, P =0,1 Mpa p suất Pv, Mpa: (% V g/cm3) + Giới hạn dưới: 2,75 34,6 + Tại -1500C: + Giới hạn trên: 28,6 360,1 + Tại ts=-103,710C: 0,102 Nhiệt bốc cháy: 0,02 + Tại -500C 1,1 + Tại 00C: 4,24 425 ÷ 527 (0C) Tính chất hoá học etylen Etylen có tất tính chất hoá học alken Trong phân tử etylen có liên kết π (C=C) tạo nên từ hai nguyên tử cacbon theo kiểu lai hóa Sp2, góc liên kết 1200, độ dài liên kết 23,14A0 Trong SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất cacbon có obitan lai hóa Sp tham gia xen phủ trục với obitan S hydro obitan Sp cacbon lại tạo thành liên kết δ hướng đỉnh tam giác đều, hai obitan p không lai hoá lại xen phủ với hình thành liên kết π, mặt phẳng π với mật độ electron dàn hai phía liên kết δ (C-C) Tất nguyên tử C, H phân tử etylen nằm mặt phẳngvà mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng π tạo nên khung C=C cứng nhắc Tâm hoạt động etylen liên kết đôi Etylen olefin khác có khả tham gia phản ứng cộng phá vỡ liên kết π nhanh Do mật độ electron nối đôi cao nên olefin kết hợp dễ dàng với tác nhân điện tử (electrophyl) axit mạnh, halogen tác nhân oxi hóa Chúng không phản ứng với tác nhân nucleophyl, tác nhân Grignard bazơ [15] a Phản ứng cộng Các phản ứng cộng đặc trưng etylen phản ứng cộng vào liên kêùt đôi Phản ứng cộng vào nối đôi etylen xảy theo chế ion, chế cộng điện tử (electrophyl) Cơ chế phản ứng cộng electrophyl tiến hành qua hai giai đoạn Ở giai đoạn I tác nhân electrophyl kết hợp với cacbon mang nối đôi giàu electron π tạo ion cacboni Sau giai đoạn II ion cacboni kết hợp với phần lại tác nhân tích điện âm: Giai đoạn I: Y – X + C = C chậm X – C –+C + Y- Giai đoạn II: X – C –+C + Y- nhanh X–C– C–Y Etylen tham gia phản ứng hydro hoá nhiệt độ thường áp suất hydro thấp, xúc tác bột Pt(Pd) mòn Tuy nhiên, điều kiện hydro hoá tốt etylen nhiệt độ 150 ÷ 2000C, áp suất cao có mặt xúc tác Ni: Ni CH2 = CH2 + H2  ∆H = -30 kcal → CH3 – CH3 SVTH: Nguyễn Xuân Yên Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Etylen phản ứng cộng với halogen nhiệt độ thấp dicloetan với khả phản ứng Cl2 > Br2 > I2: CH2 = CH2 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl CH2 = CH2 + Br2 CH2 Br– CH2Br CH2 = CH2 + I2 CH2I – CH2I Etylen tác dụng với hydrohalogen tạo etylhalogen tương ứng Khả phản ứng là: HI > HBr > HCl CH2 = CH2 + HI CH3 – CH2I CH2 = CH2 + HCl CH3 – CH2Cl Sự có mặt oxy trình hydro hoá etylen: CH2 = CH2 + 3HCl + O2 CHCl = CCl2 + 3H2O Các phản ứng alkyl hóa Friede - Crafis phản ứng cộng axyl hóa tiến hành có mặt xúc tác ionic (axit Lewis) Xúc tác có tác dụng phân cực hóa ion hóa tác nhân: CH2 = CH2 + (CH3)3CCl (CH3)3CCH2CH2Cl CH2 = CH2 + C2H5COCl C2H5COCH2CH2Cl CH2 = CH2 + (CH3)3CH (CH3)2CHCH(CH3)2 Xúc tác alkyl hóa Friedel – Crafis có ảnh hưởng phản ứng etylen với benzen tạo thành etylbenzen hợp chất trung gian trình sản xuất Styren CH2 = CH2 + C6H6 C6H5CH2CH3 C6H5CH=CH2 + H2 b Phản ứng oxy hoá Các hydrocacbon chứa liên kết đôi nhạy cảm nhiều chất oxy hoá Khi điều kiện tiến hành phản ứng với tác nhân oxy hoá khác sản phẩm phản ứng tạo khác Oxy hoá etylen đến axetaldehit dung dòch HCl pha loãng chứa PdCl2 đồng Thuỷ phân phức chất cho ta axetaldehyt kim loại Pd O H 2O C2H4 + PdCl2 → [C2H4.PdCl2]  → CH3 – C – H + Pd + 2H2+ + 2Cl- SVTH: Nguyễn Xuân Yên 10 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen PHẦN IV TÍNH TOÁN KINH TẾ MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA VIỆC TÍNH TOÁN KINH TẾ Tính toán kinh tế phần quan trọng đồ án thiết kế, đònh xem phương án thiết kế có tính khả thi hay không Với nhiệm vụ chính: - Xác đònh chi phí cho phương án sản xuất - Xác đònh giá bán sản phẩm - Xác đinh hiệu kinh tế phương án kỹ thuật đưa lại để đánh giá tính khả thi mặt kinh tế phương án kỹ thuật I CÁC LOẠI CHI PHÍ I.1 Chi phí dài hạn Chi phí đầu tư xây dựng Chi phí xây dựng nhà xưởng: 800 (m2) x 1,20 (triệu đồng) = 960 (triệu đồng) Chi phí xây dựng công trình phụ trợ (cầu cống, đường xá,…): 554 (m2) x 0,5 (triệu đồng) = 277 (triệu đồng) Chi phí khảo sát thiết kế xây dựng tính 1% chi phí xây dựng : (960 + 277).1% = 12.37 (triệu đồng) Tổng chi phí xây dựng: 960 + 277 + 12,37 = 1249,37 (triệu đồng) Chi phí mua máy móc thiết bò Mua máy móc thiết bò đổi theo tỷ giá 1$ = 15000 đồng - Tháp tách: 200000 $ x = 24000 (triệu đồng) - Thiết bò gia nhiệt: 220000 $ x = 3300 (triệu đồng) - Lò đốt: 296000 $ x = 4440 (triệu đồng) - Bơm: 44000 $ x = 1980(triệu đồng) - Thiết bò hydro hóa 100000 $ x 3299000 $ = 49485(triệu đồng) - Thùng, bình 34000 $ 510 (triệu đồng) Tính khấu hao - Nhà xưởng công trình phụ trợ khấu hao 20 năm SVTH: Nguyễn Xuân Yên 93 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen Khấu hao năm nhà xưởng công trình phụ trợ là: 960,4 + 277 = 61,85 (triệu đồng) 20 khấu hao năm: 61,85 = 185,55 (triệu đồng) -Chi phí khảo sát thiết kế khấu hao năm đầu 30,3 (triệu đồng) Vậy khấu hao cho đầu tư xây dựng là:61,85 + 30,3 = 92,15 (triệu đồng) - Thiêt bò phản ứng, thiết bò gia nhiệt, lò tái sinh, tháp tách tính khấu hao 10 năm: 24000 + 3300 + 4440 + 3000 + 49485 = 8422,5 (triệu đồng) 10 -Thùng chứa khấu hao năm:102 (triệu đồng) -Bơm khấu hao hai năm:330 (triệu đồng) Vậy chi phí dài hạn là: Chi phí Thành tiền (triệu đồng) Khấu hao (triệu đồng) Đầu tư xây dựng 2056,9 131,5 Mua máy móc thiết bò 69679 7274,48 Chi phí khác 18712,8 1871,28 Tổng 90448,7 9277,26 I.2 Chi phí lưu động Chi phí mua nguyên vật liệu Phân xưởng hoạt động 24h/ ngày, 335 ngày/ năm Do nguyên liệu, nhiên liệu cần dùng năm - Etan: 14027,542.24.335 = 112781437(kg) = 112781 (tấn) - Nhiên liệu: 818,313.24.335 = 6579236(kg) = 6579 (tấn) - Hơi nước: 4208,262.24.335 = 33834426(kg) = 33834(tấn) Nguyên-nhiên liệu Số lượng Đơn giá (triệu đồng) Thành tiền(triệu đồng) 112781 4,5 507514,5 Nguyên liệu 9579 3,5 33526,5 Hơi nước 33834 1,5 50751 Etan Tổng SVTH: Nguyễn Xuân Yên 591792 94 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen Chi phí lượng (điện, làm lạnh, máy nén,…): 50.000 (triệu đồng) 3.Nhân công sản xuất trực tiếp: Nhân viên Số lượng Mức lương (triệu đồng) Thành tiền (triệu đồng Quản đốc 3,5 3,5 Phó quản đốc 2,5 Kỷ sư 2,0 12 Thợ điện 1,5 7,5 Thợ khí 1,5 Công nhân 30 1,5 45 Nhân viên văn phòng 1,2 Tổng 88 Chi trả lương năm: 88.12=1054 (triệu đồng) Bảo hiểm xã hội 17% lương, phúc lợi xã hội 10% lương 1054.(17% + 10%) = 284 (triệu đồng) Tổng chi phí cho công nhân viên sản xuất trực tiếp là: 1054 + 284 = 1338 (triệu đồng) - Chi phí biến đổi Chi phí Thành tiền (triệu đồng) Nguyên liệu, nhiên liệu 591792 Năng lượng 50000 Nhân công 1338 Tổng 643130 Các chi phí chung -Chi phí bảo dưỡng sửa chữa máy hàng năm 60 triệu đồng -Chi phí văn phòng: + Chi phí điên thoại 100 triệu đồng + Bảo vệ 5.12.0,7= 42 triệu đồng + Quản lý hành 70 triệu đồng -Lãi vay đầu tư: p dụng lãi vay dài hạn ngân hàng để đầu tư phát triển 5,6% SVTH: Nguyễn Xuân Yên 95 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen Vốn đầu tư ban đầu = chi phí cố đònh + chi phí biến đổi Chi phí biến đổi tính quý với giả thiết có doanh thu sau quý trình sản xuất: Vốn đầu tư ban đầu cho nguyên liệu, nhiên liệu (cho quý) 782,4 = 195,6 (triệu đồng) Vốn đầu tư cho công nhân sản xuất trực tiếp 1338 = 334,5 (triệu đồng) Vốn đầu tư để trả tiền điện, lượng làm lạnh, máy nén 50000 = 12500 (triệu đồng) Vốn đầu tư cho quản lý chung 215,6 = 195,6 (triệu đồng) Vậy vốn đầu tư ban đầu Vốn Thành tiền (triệu đồng) Cố đònh 90448,7 Nguyên, nhiên liệu 147948 Năng lượng 12500 Nhân công 195,6 Quản lý chung 782,4 Tổng 251486,8 - Lãi vay trả: 251486,8 5,6% = 14083 (triệu đồng) Ngoài trình sản xuất có phế phẩm, có lãng phí nguyên liệu = 5% chi phí biến đổi = 5% 643130 = 32156 (triệu đồng) Vậy : Chi phí sản xuất 50000 sản phẩm tính theo bảng sau: Chi phí Khấu hao Chi phí biến đổi Chi phí quản lý chung Lãi Phế phẩm Tổng Thành tiền (triệu đồng) 9277,26 591792 195,6 14083 32156 647503,86 -Giá thành sản phẩm nơi sản xuất SVTH: Nguyễn Xuân Yên 96 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen 647503,86 = 13 (triệu đồng) 50 -Giá thành sản phẩm: giá thành sản xuất + chi phí bán hàng + thuế + lãi -VAT = 10% giá bán -Lãi dự kiến 5% giá bán GB = GT + (5% + 10% + 5%).GB GB = 16 (triệu/ tấn) II XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ KINH TẾ Xác đònh điểm hoàn vốn Q0 : sản lượng hoàn vốn Q.GB = V0 + C1 + Q0 C C :chi phí biến đổi cho đơn vò sản phẩm: 643130 = 12,86 (triệu đồng) 50000 C1:chi phí chung C1 = 195,6 + 14083 + 32156 = 46434,6 (triệu đồng) V0: khấu hao tài sản Lượng sản phẩm hoàn vốn năm: Q0 = V0 + C1 46434,6 + 9277,26 = = 17742,63 (tấn) GB − C (16 − 12,86) Vậy năm:53227,89 (tấn) Thời gian thu hồi vốn: Q 53227,89.48 = = năm Q 50.000 Phương án coi khả thi thời gian hoàn vốn nhỏ thời gian khấu hao Vậy thời gian hoàn vốn năm SVTH: Nguyễn Xuân Yên 97 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen PhÇn V An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng I An toµn lao ®éng ph©n xëng s¶n xt Etylen Trong qu¸ tr×nh s¶n xt ë c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt nãi chung vµ nhµ m¸y chÕ biÕn khÝ nãi riªng th× vÊn ®Ị an toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i tr êng cã vai trß hÕt søc quan träng nh»m b¶o vƯ søc kh cho c«ng nh©n, nhµ m¸y vµ m«i trêng xung quanh §Ĩ ®¶m b¶o an toµn lao ®éng ta ph¶i n¾m ®ỵc c¸c nguyªn nh©n g©y tai n¹n, ch¸y nỉ Sau ®©y lµ c¸c nguyªn nh©n g©y tai n¹n, ch¸y nỉ Nguyªn nh©n kü tht Nguyªn nh©n nµy phơ thc chđ u vµo t×nh tr¹ng m¸y mãc, thiÕt bÞ, ®êng èng… bao gåm: - Sù rß rØ c¸c ®êng èng - ThiÕu rµo ch¾n, bao che - Sù háng thiÕt bÞ chÝnh Nguyªn nh©n tỉ chøc Nguyªn nh©n nµy phơ thc vµo viƯc tỉ chøc hc giao nhËn c«ng viƯc kh«ng ®óng quy ®Þnh, bao gåm: - Tỉ chøc lao ®éng, lµm viƯc kh«ng ®óng yªu cÇu - Vi ph¹m nguyªn t¾c quy tr×nh kü tht - Ngêi lao ®éng cha n¾m v÷ng ®ỵc ®iỊu lƯ, quy t¾c an toµn lao ®éng Nguyªn nh©n vƯ sinh - M«i trêng kh«ng khÝ xung quanh « nhiƠm - C«ng t¸c chiÕu s¸ng vµ th«ng giã kh«ng tèt - Vi ph¹m ®iỊu lƯ vƯ sinh c¸ nh©n II Nh÷ng yªu cÇu vỊ phßng chèng ch¸y nỉ Nguyªn liƯu vµ s¶n phÈm Etylen dƠ kÕt hỵp víi kh«ng khÝ g©y ch¸y nỉ m¹nh V× vËy, vÊn ®Ị cÇn quan t©m lµ phßng chèng ch¸y nỉ Díi ®©y lµ nh÷ng yªu cÇu phßng chèng ch¸y nỉ: Phßng chèng ch¸y §Ĩ phßng chèng ch¸y ph¶i thùc hiƯn c¸c biƯn ph¸p sau: - Ng¨n ngõa nh÷ng kh¶ n¨ng t¹o m«i trêng ch¸y SVTH: Nguyễn Xuân Yên 98 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen - Ph¶i ý thøc qu¸ tr×nh lµm viƯc - Duy tr× ¸p st cđa m«i trêng thÊp h¬n ¸p st cho phÐp lín nhÊt cã thĨ ch¸y ®ỵc Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xt hiƯn nh÷ng ngn g©y ch¸y + BiƯn ph¸p: Nång ®é cho phÐp cđa c¸c chÊt khÝ, h¬i l¬ lưng kh«ng khÝ, ph¶i n»m ngoµi giíi h¹n nỉ cđa hçn hỵp hydrocabon víi kh«ng khÝ hc oxy ®ỵc tr×nh bµy ë b¶ng sau: Hydrocacbon Metan Víi kh«ng khÝ Giíi h¹n díi Giíi trªn díi [%V] [%V] 5,3 14 Víi oxy Giíi h¹n díi Giíi trªn díi [%V] [%V] 5,1 61 Etan 12,5 66 Propan 2,2 9,5 2,3 55 n-butan 1,9 8,5 1,8 49 n-pentan 1,5 7,8 - - Etylen 2,75 28,6 34,6 360,1 TÝnh dƠ ch¸y cđa c¸c chÊt, vËt liƯu III Nh÷ng biƯn ph¸p tỉ chøc ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn ch¸y nỉ §Ĩ ®¶m b¶o an toµn ch¸y nỉ cÇn thùc hiƯn c¸c biƯn ph¸p say ®©u: - Tríc giao viƯc ph¶i giíi thiƯu vỊ c«ng t¸c an toµn ch¸y nỉ §èi víi nh÷ng m«i trêng lµm viƯc ®Ỉc biƯt nguy hiĨm vỊ ch¸y nỉ th× c¸n bé vµ c«ng nh©n cÇn ®ỵc cÊp giÊy chøng nhËn ®Þnh kú - Mçi ph©n xëng, xÝ nghiƯp ph¶i x©y dùng c¸c biĨu tiªu chn quy ph¹m, néi quy an toµn phßng vµ ch÷a ch¸y thÝch hỵp - Trang bÞ ph¬ng tiƯn phßng ch¸y, ch÷a ch¸y - X©y dùng c¸c ph¬ng ¸n x©y dùng thĨ, cã kÕ ho¹ch ph©n c«ng cho tõng ngêi, tõng bé phËn - C¸ch ly m«i trêng ch¸y víi c¸c ngn g©y ch¸y - §Ỉt c¸c thiÕt bÞ nguy hiĨm vỊ ch¸y nỉ ë n¬i riªng biƯt hc ngoµi trêi ë ci híng giã SVTH: Nguyễn Xuân Yên 99 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen - Bªn c¹nh nh÷ng tai n¹n cã thĨ x¶y cho ch¸y nỉ th× cßn mét vÊn ®Ị cÇn ®ỵc quan t©m ®ã lµ “§éc tÝnh cđa c¸c ho¸ chÊt, s¶n phÈm vµ c¸ch phßng chèng” Nh ta ®· biÕt hÇu hÕt c¸c lo¹i ho¸ chÊt nh÷ng ®iỊu kiƯn nhÊt ®Þnh ®Ịu cã thĨ g©y t¸c h¹i ®Õn c¬ thĨ ngêi §Ỉc biƯt lµ etylen hÝt ph¶i nhiỊu th× sÏ g©y mª man vµ sÏ cã t¸c h¹i l©u dµi vỊ sau - Trong qu¸ tr×nh s¶n xt ph¶i chó ý ®¶m b¶o an toµn cho c¸c kh©u ®Ỉc biƯt lµ th¸o, n¹p nguyªn liƯu, lÊy s¶n phÈm - Duy tr× ®é ch©n kh«ng s¶n xt - Tù ®éng ho¸ ®èi víi nh÷ng qu¸ tr×nh sư dơng chÊt ®éc h¹i - Bªn c¹nh nh÷ng biƯn ph¸p kü tht th× ngêi lao ®éng cÇn ®ỵc häc tËp vỊ an toµn vµ ph¶i cã ý thøc tù gi¸c cao IV Yªu cÇu ®èi víi b¶o vƯ m«i trêng MỈt b»ng ph¶i cã hƯ thèng tho¸t níc vµ xư lý níc th¶i tèt §Ỉt nhµ m¸y c¸ch ly khu d©n c vµ ë ci híng giã C«ng t¸c chiÕu s¸ng vµ th«ng giã tèt ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn cho c«ng nh©n lµm viƯc KÕt ln Cã nhiỊu c«ng nghƯ s¶n xt Etylen hiƯn ®¹i ®· vµ ®ang ®ỵc sư dơng nhiỊu trªn thÕ giíi Trong c¸c d©y chun kĨ trªn, tÊt c¶ ®Ịu kh«ng thĨ thiÕu c¸c thiÕt bÞ chÝnh ®iĨn h×nh nh th¸p t¸ch metan, th¸p t¸ch etan, th¸p t¸ch propan, th¸p t¸ch butan, thiÕt bÞ gia nhiƯt, hƯ thèng lß nung vµ hƯ thèng lµm l¹nh Tuy nhiªn, t thc vµo ngn nguyªn liƯu kh¸c mµ kÝch cì thiÕt bÞ sÏ kh¸c §å ¸n nµy sư dơng c«ng nghƯ s¶n xt etylen cđa h·ng Line AG c¶i tiÕn v× d©y chun nµy cho hiƯu st etylen cao (83%) nÕu sư dơng nguyªn liƯu lµ etan vµ tiªu tèn n¨ng lỵng nhá nhÊt vµ hiƯn trªn thÕ giíi ®ang sư dơng c¸c nhµ m¸y c«ng nghiƯp C¸c sè liƯu ®ỵc tÝnh to¸n thiÕt bÞ ph¶n øng víi c¸c sè liƯu cÇn thiÕt cho tÝnh to¸n: §é chun ho¸ cđa etan: x =60% HiƯu st cđa metan: ηCH =5% SVTH: Nguyễn Xuân Yên 100 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen NhiƯt ®é nguyªn liƯu vµo: 250C NhiƯt ®é s¶n phÈm lß: 8200C B¶ng c©n b»ng vËt chÊt: B¶ng: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO LÒ NHIỆT PHÂN STT Tên chất Lượng vào Lượng Kmol/h Kg/h Kmol/h Kg/h C2H6 467,583 14027,542 187,033 5611,016 C2H4 0 222,103 6218,884 CH4 0 116,896 1870,336 H2 0 163,654 327,308 H2O 233,792 4208,262 233,792 4208,262 tổng 701,357 18235,804 923,478 18235,806 Bảng: CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG CỦA LÒ NHIỆT PHÂN Nhiệt lượng mang vào Thành phần Qi C2H6 Q CV H H2O Nhiệt lượng mang (KJ/ h) Thành phần Qi (KJ/ h) 7311182,945 C2H6 Q CR H Q VH O 3059128,729 2.C2H4 Q CR H Không khí V Q KK 16255625,65 3.CH4 R Q CH Nhiên liệu Q VNL 1978788,64 Q RH 2 NL 5.Nhiệt cháy Q Ch nhiên liệu TỔNG 4.H2 23735363,25 9918219,924 5465294,06 10881805,52 6.Khói R Q Kh 31636550,68 7.Nhiệt PƯ ∆H 62294196,37 8.Nhiệt MM QM 6924444,827 177049849,7 TỔNG Mét sè kÝch thíc c¬ b¶n cđa lß nhiƯt ph©n: 101 26193975,01 Q RH O 148445123,7 5.H2O SVTH: Nguyễn Xuân Yên 177049849,6 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen - ChiỊu cao bng bøc x¹: hT = 5,88 (m) - ChiỊu cao bng ®èi lu: H = 2,139(m) - ChiỊu réng bng bøc x¹: bT = 2,215 (m) - ChiỊu réng bng bøc x¹: bK = 1,581 (m) Nhµ m¸y s¶n xt ®Ỉt t¹i Vòng Tµu, híng giã chđ ®¹o lµ T©y Nam Nhµ m¸y ho¹t ®éng sau n¨m lµ thu håi vèn ViƯt Nam hiƯn cã nh÷ng tiỊm n¨ng rÊt ®¸ng kĨ vỊ dÇu khÝ Theo tÝnh to¸n vµ ®¸nh gi¸ cđa c¸c nhµ kinh tÕ, ViƯt Nam ®øng thø t c¸c níc ë Ch©u ¸ vỊ khai th¸c dÇu MỈt kh¸c, dÇu má ViƯt Nam thc lo¹i parafinic, rÊt thÝch hỵp cho c¸c qu¸ tr×nh s¶n xt olefin, ®Ỉc biƯt lµ etylen Tuy nhiªn, ë ViƯt Nam t¬ng lai kh«ng xa, ViƯt Nam cã thĨ x©y dùng nhµ m¸y s¶n xt etylen khu c«ng nghiƯp Dung Qt hc c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn khÝ Vòng Tµu nh»m ®¸p øng c¸c nhu cÇu níc Tµi liƯu tham kh¶o PGS.TS Ngun ThÞ Minh HIỊn ChÕ biÕn khÝ tù nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh Nhµ xt b¶n Khoa häc Kü tht- 2002 Phan Minh T©n Tỉng hỵp H÷u C¬-Ho¸ dÇu, tËp I, Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Thµnh Hå ChÝ Minh, p31-53 TrÇn C«ng Khanh ThiÕt bÞ tỉng hỵp h÷u c¬ Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi 1974,p178-182 Hoµng Minh Nam, Ngun V¨n Phíc, Ngun §×nh Soa, Phan Minh T©n C«ng nghƯ chÕ biÕn khÝ thiªn nhiªn vµ khÝ dÇu má Trêng §¹i häc Kü tht thµnh Hå ChÝ Minh Bé m«n nhiªn liƯu TÝnh to¸n c¸c c«ng nghƯ qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, 1972.p20-112 Bé m«n nhiªn liƯu C«ng nghƯ chÕ biÕn dÇu má vµ khÝ Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi.1983.p260-299 Hoµng Träng Yªm, Ngun §¨ng Quang Gi¸o tr×nh hãa häc h÷u c¬ TËp II Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, 1998 Bé m«n Qu¸ tr×nh – ThiÕt bÞ c«ng nghƯ ho¸ häc Sỉ tay Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ ho¸ chÊt TËp I, II 1978 Th«ng tin dÇu khÝ thÕ giíi 6/2000 10.Th«ng tin dÇu khÝ thÕ giíi 8/2000 11 Th«ng tin dÇu khÝ thÕ giíi 7/2001 12.Th«ng tin dÇu khÝ thÕ giíi 5/2002 SVTH: Nguyễn Xuân Yên 102 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen 13.Th«ng tin dÇu khÝ thÕ giíi 11/2002 14 Ullmann's Encyclopendia of Chemical Technology VCH Verlagsges ellschaft mBh, FRG, 1997, Bol 10 p45 -93 15 Kirk - Othmer Encyclopendia of Chemical Technology Vol -1 - p499522 16 Wataru Ueda, Kenzo Oshihara Applied Cataiysis A: General 200(2000) p.135 -143 17 Handbook of Petrochemicals and Processes 18 Hydrocacbon processing March 2000 19 Hydrocacbon processing March 2001 20 Hydrocacbon processing May 2002 21 S A Miller Ethylene and Its Industrial Derivatives Ernes benn limited london 1969 22 Heavy oil processing handbook P20 23 David R Linde CRC Handbook of Chemistry and Physics 1913 - 1995 75th Edition 24 Oil & Gas Journal Oct 11.1999.p.57 - 63 25 Oil & Gas Journal Aug 30.1999.p48 26 Oil & Gass Journal Mar 30.1998 OGI SPECIAL P.41-47 27 Oil & Gas Journal Mar 9/1998 P263 -268 SVTH: Nguyễn Xuân Yên 103 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen Mơc lơc PhÇn I: Tỉng quan lý thut Ch¬ng I Giíi thiƯu chung vÕ khÝ tù nhiªn vµ øng dơng cđa nã I Giíi thiƯu chung II ChÕ biÕn sư dơng khÝ thiªn nhiªn trªn thÕ giíi III ChÕ biÕn sư dơng khÝ thiªn nhiªn ë ViƯt Nam Ch¬ng II Giíi thiƯu chung vỊ Etylen I S¬ lỵc vỊ lÞch sư ph¸t triĨn etylen trªn thÕ giíi II TÝnh chÊt lý ho¸ cđa etylen TÝnh cÊt vËt lý cđa etylen TÝnh chÊt hãa häc cđa etylen øng dơng cđa etylen Ch¬ng III Nguyªn liƯu ®Ĩ s¶n xt eytlen I S¶n xt eytlen tõ metan II S¶n xt eytlen tõ etan III S¶n xt etylen tõ propan IV S¶n xt etylen tõ butan V S¶n xt etylen tõ naphtha VI S¶n xt eytlen tõ x¨ng trng cÊt trùc tiÕp VII S¶n xt etylen b»ng c¸ch cracking h¬i níc tõ c¸c hydrocabon VIII S¶n xt etylen b»ng ph¬ng ph¸p dehydo ho¸ tõ rỵu etylic IX C¸c s¶n phÈm phơ s¶n xt etylen Ch¬ng IV C¬ së lý thut cđa qu¸ tr×nh s¶n xt etylen I C¬ së lý ho¸ cđa qu¸ tr×nh Cracking vµ nhiƯt ph©n I.1 TÝnh ỉn ®Þnh nhiƯt cđa hydrocacbon I.2 C¬ chÕ ph¶n øng cđa qu¸ tr×nh nhiƯt ph©n II §éng häc cđa qu¸ tr×nh nhiƯt ph©n III C¸c u tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh Cracking nhiƯt Nguyªn liƯu NhiƯt ®é ¸p st Thêi gian lu Ch¬ng V C«ng nghƯ s¶n xt etylen I S¬ ®å nguyªn lý chung cđa qu¸ tr×nh s¶n xt II Mét sè d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt etylen hiƯn ®¹i SVTH: Nguyễn Xuân Yên 104 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen II.1 S¬ ®å c«ng nghƯ s¶n xt etylen h·ng ABB Lummus Global II.2 S¬ ®å d©y chun c«ng nghƯ s¶n xt etylen h·ng Linde AG II.3 S¬ ®å d©y chun c«ng nghƯ h·ng Stone, Wesster Engineering Corp s¶n xt II.4 S¬ ®å c«ng nghƯ h·ng Technip, Kti, Technipetrol II.5 S¬ ®å c«ng nghƯ cđa h·ng M.W.Kellogg [20] III Mét sè qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ chÝnh c«ng nghƯ s¶n xt etylen III.1 Lß Cracking nhiƯt III.1.1 Ph©n lo¹i III.1.2 C¸c lß Cracking nhiƯt ®ỵc sư dơng hiƯn III.2 ThiÕt bÞ t«i lun s¶n phÈm vµ qu¸ tr×nh t«i khÝ Cracking nãng III.2.1 C¸c yªu cÇu cđa thiÕt bÞ t«i lun III.2.2 Mét sè thiÕt bÞ t«i lun hiƯn ®¹i IV Qu¸ tr×nh t¸ch vµ tinh chÕ etylen PhÇn II TÝnh to¸n I TÝnh c©n b»ng vËt chÊt vµ c©n b»ng nhiƯt lỵng I.1 C©n b»ng vËt chÊt cđa lß nhiƯt ph©n I.2 TÝnh c©n b»ng nhiƯt lỵng cđa lß nhiƯt ph©n II TÝnh to¸n mét sè kÝch thíc c¬ b¶n cđa lß èng nhiƯt ph©n II.1 X¸c ®Þnh bỊ mỈt ®un nãng vµ mét sè kÝch thíc c¬ b¶n cđa bng bøc x¹ II.2 TÝnh bỊ mỈt ®èi lu ®un nãng cđa lß vµ kÝch thíc mét sè bng ®èt ®èi lu PhÇn III TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ x©y dùng I Chän ®Þa ®iĨm x©y dùng II ThiÕt kÕ tỉng mỈt b»ng nhµ m¸y III ¦u nhỵc ®iĨm cđa nguyªn t¾c ph©n vïng III.1 ¦u ®iĨm III.2 Nhỵc ®iĨm PhÇn IV TÝnh to¸n kinh tÕ I C¸c lo¹i chi phÝ SVTH: Nguyễn Xuân Yên 105 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen II X¸c ®Þnh hiƯu qu¶ kinh tÕ PhÇn V An toµn lao ®éng vµ b¶o vƯ m«i trêng I An toµn lao ®éng ph©n xëng s¶n xt etylen II Nh÷ng yªu cÇu vỊ phßng chèng ch¸y nỉ III Nh÷ng biƯn ph¸p tỉ chøc ®Ĩ ®¶m b¶o an toµn ch¸y nỉ IV Yªu cÇu ®èi víi b¶o vƯ m«i trêng KÕt ln Tµi liƯu tham kh¶o Bé gi¸o dơc vµ ®µo t¹o TRêng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi Céng hoµ x· héi chđ nghÜa ViƯt Nam §éc lËp – Tù – H¹nh ===================== NhiƯm vơ thiÕt kÕ tèt nghiƯp Hä vµ tªn: Ngun Xu©n Yªn Líp: Ho¸ dÇu K44-QN Bé m«n: C«ng nghƯ h÷u c¬ ho¸ dÇu §Çu ®Ị thiÕt kÕ ThiÕt kÕ ph©n xëng s¶n xt etylen tõ etan, n¨ng st 50.000 tÊn/n¨m Néi dung PhÇn I Tỉng quan PhÇn II TÝnh to¸n + TÝnh c©n b»ng vËt chÊt vµ nhiƯt lỵng + TÝnh kÝch thíc thiÕt bÞ PhÇn III X©y dùng PhÇn IV Kinh tÕ C¸c b¶n vÏ - S¬ ®å c«ng nghƯ s¶n xt etylen - Lß nhiƯt ph©n - MỈt b»ng ph©n xëng s¶n xt etylen SVTH: Nguyễn Xuân Yên 106 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất etylen C¸n bé híng dÉn a C«ng nghƯ b X©y dùng c Kinh tÕ KÝ tªn PGS.TS Ngun ThÞ Minh HiỊn Ngµy… th¸ng… n¨m 2004 Ngµy… th¸ng……n¨m 2004 C¸n bé híng dÉn Ngµy giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ: Ngµy hoµn thµnh: Chđ nhiƯm bé m«n Lêi c¶m ¬n Em xin ch©n thµnh bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c ®Õn nhµ trêng cïng c¸c thÇy c« bé m«n H÷u c¬- Ho¸ dÇu ®Ỉc biƯt lµ PGS.TS Ngun ThÞ Minh HiỊn ®· tËn t×nh híng dÉn vµ gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n nµy MỈc dï ®å ¸n ®· hoµn thµnh, song tr×nh ®é cđa em cã h¹n nªn em ch¾c ch¾n sÏ kh«ng tr¸nh khái s¸i sãt RÊt mong c¸c thÇy c« cïng toµn thĨ c¸c b¹n ®ãng gãp ý kiÕn ®Ĩ ®å ¸n nµy ®ỵc hoµn thiƯn h¬n Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Hµ Néi, ngµy… th¸ng… n¨m 2004 Sinh viªn Ngun Xu©n Yªn SVTH: Nguyễn Xuân Yên 107 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN [...]... tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất CHƯƠNG III NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT ETYLEN Nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu ảnh hưởng đến khả năng duy trì sản phẩm, đảm bảo tính khả thi cho các dự án đầu tư Khả năng cung cấp nguyên liệu gặp khó khăn sẽ là nguyên nhân chính kìm hãm sản xuất Nguyên liệu để sản xuất etylen nằm trong một phạm vi rất rộng, từ etan, metan, cho đến... ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Qua kết quả trên ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì độ chuyển hoá của etan tăng nhưng hiệu suất của sản phẩm phụ tăng nhanh hơn so với hiệu suất etylen làm cho độ chọn lọc của sản phẩm etylen giảm Khi tăng lượng hơi nước pha loãng thì hiệu suất etylen tăng Việc sử dụng etan cho hiêu suất etylen cao, giảm đầu tư trong sản xuất, rút ngắn được thời... nguyên liệu) Hiệu suất( %) V SẢN XUẤT ETYLEN TỪ NAPHTA [14] Quá trình sản xuất etylen từ naphtha có ưu điểm lớn do có nguồn cung cấp dồi dào, giá thành thấp cho hiệu suất cao, sản phẩm phụ tạo ra là các sản phẩm q như: propylen, butadien, benzen…đươc ứng dụng nhiều trong hữu cơ hoá dầu SVTH: Nguyễn Xuân Yên 24 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Với nguyên liệu... nghệ có ảnh hưởng đến quyết đònh giá thành sản phẩm Do vậy việc lựa chọn nguyên liệu và phương pháp sản xuất phụ thuộc vào tính khả thi và hiệu quả kinh tế của từng phương pháp và yêu cầu của sản phẩm I SẢN XUẤT ETYLEN TỪ METAN SVTH: Nguyễn Xuân Yên 16 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất 1 Nhiệt phân metan Metan khi nhiệt phân chủ yếu theo 2 phương trình sau : 2CH4... liệu) 0,60 Hiệu suất( %) SVTH: Nguyễn Xuân Yên 26 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất VII SẢN XUẤT ETYLEN BẰNG CÁCH CRACKING HƠI NƯỚC TỪ CÁC HYDROCACBON [17] Hình1: Nguyên liệu HC 1 Hơi nước HP Steam 2 33 Fuel oil 9 Hydro 6 4 etylen 7 etan Hình 6: Sơ đồ nguyên lý chung sản xuất etylen từ nguyên liệu khí 1 Lò cracking nhiệt 6 Tháp tách etan 2 Cột tách phân đoạn xăng... hơi/kg nguyên liệu) Hiệu suất( %) IV SẢN XUẤT ETYLEN TỪ BUTAN [14] SVTH: Nguyễn Xuân Yên 22 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất Khi cracking n- butan, độ chuyển hoá tăng làm hiệu suất tăng, hiệu suất propan giảm, hiệu suất của các cấu tử nặng tăng cùng với độ chuyển hoá Tỷ lệ hơi tăng sẽ làm cho lượng metan tạo ra trên một đơn vò khối lượng etylen giảm Độ chuyển... sản xuất etylen, người ta có thể nhiệt phân than đá (quá trình sản xuất cốc) thu được các sản phẩm chính là cốc, benzen, toluen, xylen (BTX) và một lượng nhỏ olefin trong có etylen, hiệu suất của quá trình là thấp và phụ thuộc nhiều vào từng loại than và điều kiện nhiệt phân Ngoài ra để thu được etylen với một lượng nhỏ có thể điều chế bằng cách nhiệt phân các hợp chất hữu cơ, điều chế từ cacbon, từ. .. các phương pháp trên Các quá trình sản xuất etylen dựa trên các phản ứng cracking hydrocacbon Do sử dụng các phân đoạn dầu mỏ làm nguyên liệu đã làm giảm giá SVTH: Nguyễn Xuân Yên 15 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen Thiết kế phân xưởng sản xuất thành etylen đến mức thấp nhất Việc lựa chọn nguyên liệu còn tùy thuộc vào khả năng từng loại nguyên liệu (khả năng cung cấp, các chỉ tiêu kinh... 64,01 2,95 Hiệu suất etylen (%) 2,19 Hoá dầu - K44 ĐHBK HN Đồ án tốùt nghiệp etylen 50%BaF-LaOF Thiết kế phân xưởng sản xuất 680 0 8,23 2,98 22,07 66,72 51,47 34,34 Qua bảng trên, ta thấy hiệu suất etylen đạt được cao nhất khi sử dụng xúc tác 10%BaF2 - LaOF Kết quả thu được còn cho thấy rằng phần etylen trong sản phẩm thu đã được tạo thành bằng sự cracking nhiệt của etan Bảng 13 chỉ ra kết quả ODE với... hàng năm hơn 97% lượng etylen được sản xuất dựa trên quá trình cracking hơi nước Hầu hết mọi phân đoạn dầu mỏ, thậm chí cả dầu thô đều có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất etylen Các nghiên cứu về kinh tế cho thấy nếu chỉ sản xuất etylen thì etan và propan là nguồn nguyên liệu lý tưởng nhất, do hai nguồn nguyên liệu này cho hiệu suất etylen cao và ít sản phẩm phụ Nhưng hiện nay phân đoạn naphta (30÷2000C)