Đồ án công nghệ lọc dầu (hùng)

Mục lục: Mở đầu Phần Kiến thức .3 Phần Quy trình tính tốn tháp chưng cất Kết luận .16 Mở đầu Phần Kiến thức Fdfdf Fsdsafas Phần Quy trình tính tốn tháp chưng cất 2.1 Tính nhiệt độ, lưu lượng tháp chưng cất 2.1.1 Dữ liệu để tính tốn Một tháp chưng cất làm việc áp suất khí có vị trí nạp liệu, sản phẩm sườn mơ tả hình Vùng đỉnh tháp Vùng xăng nặng Vùng Kerosen Vùng Gas Oil Vùng nạp liệu Vùng đáy tháp Hình Sơ đồ tháp chưng cất khí Tháp chưng cất: Công suất tháp: 200 m3/h Số đĩa: 30 Áp suất đỉnh tháp 1,5 atm Áp suất gây đĩa mmHg Stripping 4% cho tất phân đoạn Dầu thơ: Tỷ khối (d): 0,841 Kuop: 11,5 Dịng bay lên từ dầu thơ (Va): 56% Dịng lỏng chảy xuống từ dầu thơ (La): 44% Phân tử lượng trung bình dịng (Va): 148 Đặc trưng dầu thơ bao gồm đường cong ASTM tỷ khối tức thời cho bảng Bảng Đặc trưng dầu thô Phần chưng cất [%V] Nhiệt độ oC Tỷ khối tức thời Phần chưng cất [%V] Nhiệt độ oC Tỷ khối tức thời 60 0,678 40 264 0.820 77 0.701 45 289 0.828 10 118 0.715 50 317 0.841 15 133 0.747 55 345 0.854 20 166 0.759 60 370 0.862 25 190 0.779 65 399 0.871 30 214 0.790 70 422 0.880 35 250 0.804 75 459 0.893 Sản phẩm chưng cất: % thể tích Phân tử lượng Phân đoạn (PĐ) khí: 58 Phân đoạn (PĐ) xăng nhẹ: 13 97 Phân đoạn (PĐ) xăng nặng: 16 130 Phân đoạn (PĐ) Kerosen: 178 Phân đoạn (PĐ) Gas Oil: 14 223 Phân đoạn (PĐ) cặn khí AR: 47 441 Từ liệu bảng ta vẽ đường cong thể mối quan hệ tỷ khối tức thời vào phần trăm chưng cất Hình Sự phụ thuộc tỷ khối tức thời vào phần trăm chưng cất Tỷ khối phân đoạn xác định công thức: d = jjj Riêng phân đoạn khí, ta tìm tỷ khối cách nội suy đường tỷ khối tức thời hình 1: d khí = 0,665 Tỷ khối phân đoạn lại: dxăng nhẹ = (3.0,678 + 5.0,701 + 10.0,715 + 15.0,747)/(3+5+10+15) = 0,724 dxăng nặng = ( Bảng … Đặc trưng phân đoạn Phân đoạn %V Thể tích [m3/h] Tỉ khối Khối lượng [tấn/h] Phân tử lượng Số kmol/h Khí 0.665 2.660 58 46.000 Xăng nhẹ 13 26 0.71 18.46 97 190.309 Xăng nặng 16 32 0.771 24.672 130 189.785 Kerosen 16 0.804 12.864 178 72.2697 Gas Oil 14 28 0.83 23.24 223 104.215 Tổng 53 106 0.772 81.904 136 602.579 AR 47 94 0.918 86.296 441 195.693 Dầu thô 100 200 0.841 168.2 211 798.272 Phân tử lượng Số kmol/h Bảng Đặc trưng phân đoạn Phân đoạn %V Thể tích [m3/h] Tỉ khối Khí 0.665 Khối lượng [tấn/h] 2.660 Xăng nhẹ 13 26 0.722 Xăng nặng 16 32 Kerosen Gas Oil 58 45.86 18.772 97 193.53 0.774 24.768 130 190.52 16 0.804 12.864 178 72.27 14 28 0.837 23.436 223 105.09 Tổng 53 106 0.778 82.500 136 607.27 AR 47 94 0.912 85.700 441 194.33 Dầu thơ 100 200 0.841 168.200 210 801.60 2.1.2 Tính nhiệt độ vùng nạp liệu – đáy tháp 2.1.2.1 Sơ đồ dịng vùng nạp liệu – đáy tháp Tính nhiệt độ đĩa nạp liệu nhờ sơ đồ vùng nạp liệu – đáy tháp cho hình Hình Sơ đồ vùng nạp liệu – đáy tháp Va – dịng bay lên từ ngun liệu dầu thơ La – dịng lỏng chảy xuống từ ngun liệu dầu thơ Vo – dòng sinh nhờ stripping Lo – dòng hồi lưu lỏng Wo – dòng nước stripping đáy tháp Theo bảng hình ta có phương trình sau: - Tổng phân đoạn gồm GO nhẹ hơn: 53 = Va + Vo – Lo - Phân đoạn AR: 47 = La + Lo – Vo Trong : Va, Vo, Lo, La tính phần trăm thể tích so với dầu thô ; Va = 56% ; La = 44% 2.1.2.2 Lưu lượng dòng Vo, Lo Người ta thường làm bay – 5% thể tích (so với dầu thô) cách stripping lỏng đáy tháp Stripping 4% cho phân đoạn AR, tức Vo = 0,04.0,47 = 0,0188 = 1,88% thể tích so với dầu thơ Theo hình 3.15 tài liệu [1] để stripping 4% cần dùng 0,8 lb nước cho gallon AR, tức khoảng 0,09586kg nước cho lít AR Như vậy, lượng nước cần dùng để stripping 4% AR là: Wo = 94000.0,0959 = 9015 kg/h = 501 kmol/h Từ giá trị Va, La, Vo, ta tính được: Lo = 56 + 1,88 – 53 = 4,88% 2.1.2.3 Độ nặng dòng vùng nạp liệu Tỉ khối dịng Va tìm nhờ biểu đồ hình 3.17 tài liệu [1] Theo hình 3.17, với độ nghiêng S = (T30- T10)/20 = (214 – 118)/20 = 4.8 [oC] /%], tỷ khối dầu thô 0.841 tỉ khối dịng bay lên từ dầu thơ Va 0,790, dịng La 0,906 Khối lượng dòng Va : 0,790.0,56.200 = 88,48 tấn/h Phân tử lượng trung bình dịng Va theo 148 Lưu lượng mol dòng Va 88480/148 = 597,84 kmol/h Việc đánh giá tỷ khối dòng Vo Lo thực cách dựa vào luận điểm sau : - Thứ nhất, - Thức hai, Ta coi tỷ khối dòng Lo 0,910, theo hình 3.16 ta có phương trình cân khối lượng m : mAR = MLa + mLo – mVo hay số : 85,700 = 0,44.200.0,906 + 0,0488.200.0,910 – 0,0188.200.ρVo Với ρVo khối lượng riêng dòng Vo tính tấn/m3 hay kg/l Từ đó, ρVo = 0,774 tấn/m3 nên tỷ khối dòng Vo 0,774 Như vậy, phân tử lượng trung bình dịng Vo 130 Lưu lượng mol dòng Vo : 0,0188.200.0,774.1000/130 = 22,39 kmol/h 2.1.2.4 Nhiệt độ đĩa nạp liệu Áp suất đĩa nạp liệu Pa: Pa = 1,5.760 + 30.8 = 1380 mmHg Áp suất riêng phần dầu đĩa nạp liệu P’a: P’a = 763 mmHg Như vậy, phải vẽ đường flash 763 mmHg, xác định nhiệt độ đĩa nạp liệu Ta Để làm vậy, ta vẽ đường cong chưng cất ASTM atm Dựa vào đường ASTM atm để vẽ đường TBP atm Tiếp theo, dựa vào đường TBP atm để vẽ đường flash atm Sau vẽ đường flash 763 mmHg dựa vào đường flash atm Xác định T56 đường flash, nhiệt độ đĩa nạp liệu Ta a) Vẽ đường cong ASTM dựa vào số liệu bảng b) Suy đường TBP atm từ đường ASTM atm theo phương pháp Edmister Dựa vào biểu đồ Edmister hình 3.13 tài liệu (HHDM) xác định nhiệt độ T3,T5, T10, T30, T50, T70, T75 đường TBP sau : T50,ASTM = … c) Suy đường flash từ đường TBP áp suất khí theo Maxwell J.B - Vẽ đường gốc DRL cách nối T10 T70 đường TBP kéo dài hai phía - Xác định độ nghiêng đường FRL : Độ nghiêng đường DRL : B = (T70,TBP – T10,TBP)/60 = 5,77 Theo phần biểu đồ, xác định độ nghiêng FRL ta : A = 3,87 [oC/%) Căn vào phần biểu đồ độ nghiêng đường DRL tìm hiệu số C = deltaT50 = T50,DRL – T50,FRL = 23oC, suy : T50,FRL = 337 – 23 = 314 - Vẽ đường FRL - Căn vào phần biểu đồ xác định giá trị D, biết hiệu số deltaTD ta tìm deltaTF Biết đường FRL giá trị deltaTF ta xác định giá trị T đường flash : D = deltaTF/deltaTD deltaTD = TTBP – TDRL deltaTF = Tflash - TFRL + Xác định T75,flash : 75%V tra D = 0,31 deltaTD,75 = 514 – 485 = 29 suy deltaTF,75 = 29.0,31 = suy T75,flash = + 412 = 421oC + Xác định T5,flash : 5%V tra D = 0,36 DeltaTD,5 = 50 – 85 = -35 Suy deltaTF,5 = -35.0,36 = -13 suy T5,flash = -13 + 140 = 137oC Từ giá trị thu trên, ta vẽ đường flash áp suất atm d) Xác định nhiệt độ đĩa nạp liệu Ta Một cách gần đúng, ta coi đường flash áp suất atm (760 mmHg) trùng với đường flash áp suất 763 mmHg Từ ta tra T56 = 337oC Như vậy, nhiệt độ đĩa nạp liệu Ta = 337oC Hình jjj 2.1.2.5 Nhiệt độ đáy tháp chưng cất Nhiệt độ đáy tháp chưng cất nhiệt độ dịng AR Tính nhiệt độ đáy tháp chưng cất dựa cân nhiệt hay gọi cân entanpy vùng nạp liệu – đáy tháp ∑Hvào = ∑Hra Entanpy dịng đầu vào lấy từ biểu đồ hình 3.23 trang 83 tài liệu [2], entanpy nước cho hình 3.14 trang jjj tài liệu [1] Số liệu xuất phát để tìm entanpy entanpy cho bảng Bảng Số liệu liên quan đến vùng nạp liệu – đáy tháp Dòng Nhiệt độ [oC] Tỷ khối d Thể tích [m3/h] Khối lượng [kg/h] La (lỏng) 337 0,906 88 Lo (lỏng) 337 0,910 9,76 Wo 220 Entanpy H kcal/kg kcal/h 79728 190 15148320 8882 189 1678698 9015 696 6274440 Vào Ra AR (lỏng) Tđ 0,912 94 85728 x 85728.x Vo (hơi) 337 0,774 3,76 2910 247 718770 Wo 337 9015 762 6869430 ∑Hvào = 15148320 + 1678698 + 6274440 = 23101458 ∑Hra = 85728.x + 718770 + 6869430 = 85728.x + 7588200 Ta có 23101458 = 85728.x + 7588200 suy x = 181 kcal/kg Căn vào biều đồ hình 3.23, trang 83 tài liệu [2] ta suy nhiệt độ đáy tháp Tđ = 320oC 2.1.3 Tính nhiệt độ đĩa lấy GO Bài ra, ta stripping 4% so với GO lấy Theo hình 3.15, trang 63 tài liệu [1] cần 0,2 pound nước cho gallon GO, tức cần 23 kg nước cho m3 GO Từ đó, tổng lượng nước cần dùng 23.28 = 644 kg/h hay 35,78 kmol/h Jjj Hình Sơ đồ dòng vùng Gas Oil Trong sơ đồ hình vùng Gas-Oil, ta có: V1: tổng phân đoạn = S1: dòng bị stripping từ dịng lỏng L1 S1 = L1 – L’1 Có thể coi S1 có tỷ khối tỷ khối Kerosen, 0,804 S1 = 4.100/(100.96).28 = 1,17 m3/h = 941 kg/h Theo phương pháp tính dựa cân nhiệt, ta tính số liệu cho bảng Bảng Số liệu liên quan đến vùng lấy Gas Oil (Nhiệt độ giả định T1 = oC) Dòng Nhiệt độ [oC] Tỷ khối d Thể tích [m3/h] Khối lượng [kg/h] Va (hơi) 337 0,906 88 Vo (hơi) 337 0,910 9,76 Entanpy H kcal/kg kcal/h 79728 190 15148320 8882 189 1678698 9015 696 6274440 Vào L1 (lỏng) Wo 337 Ra V1 (lỏng) Tđ 0,912 94 85728 x 85728.x Lo (hơi) 337 0,774 3,76 2910 247 718770 9015 762 6869430 R1 (hơi) Wo 337 Chúng ta áp dụng phương pháp giả sử - kiểm tra để tính: Ta giả sử nhiệt độ đĩa lấy GO jjjoC, từ tìm entanpy H dòng, suy dòng chưa biết Sau tìm R1, ta tính áp suất riêng phần GO Biết áp suất riêng phần GO ta lập đường flash GO từ tìm TO đường flash To nhiệt độ lấy GO Nếu To nhiệt độ giả định (jjjoC) phép giả định Nếu To khác jjj nhiều cần giả định nhiệt độ khác lặp lại quy trình To tìm nhiệt độ giả định Các số liệu dòng hồi lưu nội T1 đĩa lấy GO tìm cách dựa vào cần khối lượng dòng dầu vào vào tháp stripping: 28.0,837 + 1,17.0,804 = (28 + 1,17).rôL1 = 29,17.rôL1 Theo khối lượng riêng L1 rơL1 = 0,836 Vậy tỷ khối dòng R1 0,836, khối lượng dòng L1 29,17.0,836 = 24,386 tấn/h = 24396 kg/h Theo bảng 4, ta có: 222 + 2323.R1 = 222 + 3343.R1 nên R1 = 22\ Lưu lượng mol dòng lỏng L’1: 211kmol/h Lưu lượng mol dòng lỏng S1: 211kmol/h Phân tử lượng dòng L1: Tổng số mol dòng R1: kmol/h Số mol GO đĩa lấy GO: kmol/h Áp suất riêng phần P’1 GO P’1 = jjj mmHg Phân đoạn %V Thể tích [m3/h] Tỉ khối Khí 0.665 Khối lượng [tấn/h] 2.660 Xăng nhẹ 13 26 0.722 Xăng nặng 16 32 Kerosen Gas Oil Phân tử lượng Số kmol/h 58 45.86 18.772 97 193.53 0.774 24.768 130 190.52 16 0.804 12.864 178 72.27 14 28 0.837 23.436 223 105.09 Tổng 53 106 0.778 82.500 136 607.27 AR 47 94 0.912 85.700 441 194.33 Dầu thô 100 200 0.841 168.200 210 801.60 2.1.4 Tính nhiệt độ đĩa lấy Kerosen 2.1.5 Tính nhiệt độ đĩa lấy Xăng nặng 2.1.6 Tính nhiệt độ đỉnh tháp 2.1.7 Hồi lưu vịng 2.2 Tính số lượng phương thức bố trí đĩa chụp cho tháp 2.2.1 Chọn chụp 2.2.2 Tính số lượng chụp 2.2.3 Phương thức bố trí đĩa chụp cho tháp Kết luận ... lên từ dầu thơ (Va): 56% Dịng lỏng chảy xuống từ dầu thơ (La): 44% Phân tử lượng trung bình dịng (Va): 148 Đặc trưng dầu thô bao gồm đường cong ASTM tỷ khối tức thời cho bảng Bảng Đặc trưng dầu. .. Vùng đáy tháp Hình Sơ đồ tháp chưng cất khí Tháp chưng cất: Công suất tháp: 200 m3/h Số đĩa: 30 Áp suất đỉnh tháp 1,5 atm Áp suất gây đĩa mmHg Stripping 4% cho tất phân đoạn Dầu thô: Tỷ khối (d):... 85.700 441 194.33 Dầu thô 100 200 0.841 168.200 210 801.60 2.1.2 Tính nhiệt độ vùng nạp liệu – đáy tháp 2.1.2.1 Sơ đồ dòng vùng nạp liệu – đáy tháp Tính nhiệt độ đĩa nạp liệu nhờ sơ đồ vùng nạp liệu