Thiết kế phân xưởng Alkyl hóa Isobutan với Buten và Propen bằng xúc tác H2SO4 với năng suất 50000 tấn sản phẩm năm. Trong bài này, có phần tính toán mặt bằng , diện tích bố trí sao cho hợp lý. Các bạn có thể tải về và tham khảo cách thiết kế phân xưởng của mình. Xin cảm ơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCNHN Độc lập – tự – hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Đào Văn Quyền Mã sinh viên : 1041540046 Lớp : ĐH Hóa Dầu –K10 Giảng viên hướng dẫn : T.s Nguyễn thị Thu Thủy Đề tài : Thiết kế phân xưởng alkyl hóa isobutan với buten propen xúc tác H2SO4 với suất 50000 sản phẩm /năm Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Lời cảm ơn Dầu mỏ người biết đến từ xa xưa ngày có vai trò quan trọng sống người Dầu mỏ coi nguồn nguyen liệu cho giao thông vậ tải ngành công nghiệp nay, nhu cầu cấp thiết sản phẩm dầu mỏ mà thúc đầy ngành công nghiệp hóa dầu phát triển mạnh Trong sản phẩm dầu mỏ xăng sản phẩm quan ngày nguồn trở thành sản phẩm quen thuộc người Xăng khơng sản phẩm q trình mà hỗn hợp q trình lựa chọn cẩn thận, kết hợp với phụ lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo tạo thành xăng có chất lượng cao Trong nhà máy lọc hóa dầu trình sản xuất xăng phải trai qua nhiều phân xưởng khác phân xưởng có vai trò khác Trong phân xưởng alkyl hóa ln đóng vai trò quan trọng Với đồ án thiết kế phân xưởng alkyl hóa với xuất 50000 có sử dụng xúc tác H 2SO Trước tiên em xin gửi lời lời chân thành đến cô Nguyễn Thị Thu Thủy tận tình hướng dẫn em trình làm đồ án Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHUNG ……………………………………………………7 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH ALKYL HĨA 1.1 SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA 1.2 VAI TRỊ CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA 1.3 CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA 1.4 CƠ CHẾ CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA .11 1.4.1 chế phản ứng 11 1.4.2 Những phản ứng phụ 14 1.5 NGUN LIỆU CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA 15 1.6 SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HĨA 18 CHƯƠNG CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT 20 2.1 ĐIỀU KIỆN CƠNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA 20 2.1.1 Nhiệt độ phản ứng 20 2.1.2 Nồng độ axit 21 2.1.3 Nồng độ iso-butan vùng phản ứng .22 2.1.4 Tốc độ thể tích olefin 22 2.1.5 Khuấy trộn 23 2.1.6 Các yếu tố khác ảnh hưởng đến q trình alkyl hố 23 2.2 CÁC CƠNG NGHỆ ALKYL HĨA ISO-BUTAN BẰNG OLEFIN HIỆN NAY 24 2.2.1 Đặc điểm chung 24 2.2.2 Xu hướng phát triển cơng nghệ alkyl hóa .33 2.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 33 CHƯƠNG TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ 35 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI 3.1 CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 36 3.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 36 3.2.1 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ .37 3.2.2 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ hai 42 3.2.3 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ ba 43 3.2.4 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng thứ tư 44 3.3 Tính kích thước thiết bị phản ứng 45 3.3.1 Tính thể tích thiết bị phản ứng 45 3.4 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 47 3.4.1 Tính lượng hydrocacbon bay thiết bị phản ứng 48 CHƯƠNG Xây dựng phân xưởng .49 4.1 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG .49 4.1.1 Yêu cầu chung 49 4.1.2 Địa điểm xây dựng .50 4.2 MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 50 4.3 ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG .52 CHƯƠNG An toàn lao động .53 5.1 KHÁI QUÁT VỀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 53 5.2 NGUYÊN NHÂN DO TỔ CHỨC 53 5.3 NGUYÊN NHÂN DO VỆ SINH 54 5.4 NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHỊNG CHỐNG CHÁY NỔ 54 5.4.1 Phòng chống cháy nổ 54 5.4.2 Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy .54 5.4.3 Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy .55 5.4.4 Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an tồn phòng tránh cháy nổ 56 5.5 YÊU CẦU VỚI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 57 KẾT LUẬN…………………………………………………………………60 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………….62 DANH MỤC BẢNG bảng So sánh trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H2SO4 .10 bảng Thành phần alkylate ứng với loại olefin nguyên liệu sử dụng xúc tác H2SO4 16 bảng Trị số octan alkyl hóa với nguyên liệu khác 18 bảng Trị số octan sản phẩm trình alkylate .19 bảng Gía trị RON alkylate phụ tuộc vào giá trị F nguyên liệu[1] 22 bảng Các điều kiện lò phản ứng stratco 27 Sơ đồ công nghệ sản xuất xăng alkyl hóa dùng xúc tác H 32 bảng Ưu nhược điểm hai công nghệ Exxon Stratco 33 bảng Thành phần nguyên liệu 36 bảng Khối lượng cấu tử nguyên liệu vào hệ thống 37 bảng 10 Thành phần cấu tử vào hệ thống thiết bị 38 bảng 11 Thành phần nguyên liệu vào thiết bị phản ứng thứ 40 bảng 12 Cân vật chất thiết bị phản ứng thứ 41 bảng 13 Thành phần nguyên liệu vào thiết bị phản ứng thứ hai 42 bảng 14 Cân vật chất thiết bị phản ứng thứ hai 42 bảng 15 Cân vật chất thết bị phản ứng thứ ba 43 bảng 16 Cân vật chất thiết bị phản ứng thứ tư 44 bảng 17 Kích thước số khu vực phân xưởng .51 bảng 18 Bảng giới hạn cháy nổ hydrocarbon với oxi khơng khí 55 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI DANH MỤC HÌNH ẢNH hình Hệ thống làm lạnh tự động Exxon 26 hình Thiết bị phản ứng alkyl hóa xúc tác H2SO4 nằm ngang hãng Stratco 29 hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất xăng alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 với thiết bị phản ứng nằm ngang 33 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Mở đầu Công nghệ chế biến dầu mỏ xem bắt đầu vào năm cuối kỷ XIX.Lúc đầu nguồn dầu mỏ khia thác với trữ lượng nhỏ chủ yếu dùng cho thắp sáng Sau lượng dầu mỏ khai thác bắt đầu tăng lên ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ bắt đầu phát triển theo hai hướng Cung cấp lượng phục vụ cho dân dụng nhiên iệu cho giao thông vận tải loại dầu bôi trơn Cung cấp nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hữu ,sản xuất dược liệu ,hóa chất vật liệu tổng hợp Hiện giới nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ khoảng 70 % nguồn nguyên liệu tồn cầu Trong loại sản phẩm có nguồn gốc từ dầu ỏ xăng sản phẩm phổ biến thị trường , xăng sản phẩm phức tạp Thông thường để đạt yêu cầu chung xăng phải có trị số octan cao phân bố đồng khoảng nhiệt độ sôi ,áp suất bão hòa thấp Các nhà máy phải pha trộn nhiều loại xăng với phải thêm số phụ đẻ tăng trị số octan chống oxh Việc sử dụng phụ đem lại số khó khăn thường mang lai hiệu Một số loại phụ thường có hiệu tốt tăng mạnh trị số octan lại có ảnh hưởng mạnh tới mơi trường tetraetyl trì độc hại với người nên bị cấm sử dụng Các loại phụ chứa oxi xem khả thi để tăng trị số octan cho xăng Trong phụ chưa soxi cho tiêu biểu MTBE Nếu pha 15% MTBE với RON 87 thu xăng RON 92 Tuy nhiên ,gần người ta phát sản phẩm cháy MTBE gây nhiều bệnh cho người nên xu hướng cấm sử dụng MTBE ngày mở rộng Trước tình hình xu hướng ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ phải tạo xăng có chất lượng tốt không ảnh hưởng đến sức khẻo cong người Có phương pháp nâng cao độ xăng là:Isome hóa , me hóa alkyl hóa Isome hóa q trình đồng phân hóa n-pentan , n-hexan thành iso parafin tương ứng có trị số octan cao khoảng 80-90 Đime hóa q trình đime hóa phân tử anken sau hydro hóa để tạo thành iso-parafin Thông Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI thường nguyên liệu iso-buten sản phẩm tạo thành có trị số octan khoảng 100 ,nếu nguyên liệu hỗn hợp anken trị số octan khoảng 85-90 Alkyl hóa q trình kết hợp iso-butan với olefin để thu sản phẩm xăng có trị số octan từ 90-96 Trong loại xăng xăng alkyl loại xăng có đặc điểm lý tưởng trị số octan cao, áp suất bão hòa thấp ko chứa hợp chất thơm, không chưa olefin lưu huỳnh nên ổn định với động Do ta sử dụng xăng alkylate để pha trộn với loại xăng khác Vì có ưu điểm vượt trội lên chắn thời gian tới việc sản xuất xăng alkyl thúc đẩy Do việc thúc đẩy việc nghiên cứu xăng alkyl vấn đề cần thiết nước có ngành cơng nghiệp chế biến dầu mỏ CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH ALKYL HĨA 1.1.SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Alkyl hóa q trình phản ứng tác dụng axit mạnh isobutan với olefin để tạo alkylate có trị số octan cao, độ nhạy nhỏ (RON≥ 96, MON≥ 94), áp suất bão hòa thấp, khơng chứa olefin, aromat tạp chất lưu huỳnh Đây cấu tử tốt cho việc pha chế xăng có trị số octan cao Q trình alkyl hóa UOP phát năm 1932 đến năm 1939 trình thương mại hóa có phân xưởng alkyl hóa vào hoạt động Trong chiến tranh giới thứ 2, q trình alkyl hóa đóng vai trò quan trọng việc cung cấp cấu tử có trị số octan cao cho việc pha chế nhiên liệu xăng máy bay Tới năm 1946 tổng cộng có 59 phân xưởng alkyl hóa hoạt động Sau chiến tranh giới thứ nhu cầu nhiên liệu xăng máy bay giảm mạnh với nhu cầu xăng moto chưa cao lên khoảng 50% nhà máy alkyl bị ngừng hoạt động Đến năm 1950 chiến tranh nam bắc triều diễn nhu cầu xăng máy bay lại nâng cao lần cơng nghệ alkyl hóa lại phát triển Đầu năm 1980 mà trì bắt đầu bị loại khỏi xăng Gần mà có số nghiên cứu tác hại MTBE tới người tạo xu hướng loại trừ MTBE khỏi xăng trình sản xuất xăng alkyl thúc đẩy mạnh 1.2.VAI TRỊ CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA Alkyl hóa q trình tốt tạo cấu tử xăng có gái trị thương phẩm cao, chìa khóa để loại bỏ olefin aromat, MTBE tạp chất khác khỏi xăng Việc loại bỏ tạp chất khỏi xăng không làm tăng chất lượng xăng mà làm tăng độ ổn định xăng, điều có ý nghĩa to lớn việc bảo vệ môi trường sức khẻo người Loại bỏ hợp chất làm giảm việc sản sinh khí SOx ,NOx CO 1.3.CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA Nếu phân chia loại xúc tác sử dụng cho q trình thì ngày có phương pháp alkyl hóa : Alkyl hóa với xúc tác H 2SO Alkyl hóa với xúc tác HF Alkyl hóa với xúc tắc rắn Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng biệt Xúc tác sử dụng rộng rãi axit H 2SO với nồng độ 94-96% Nồng độ axit đậm đặc không mong muốn tính oxh axit mạnh Tính chất làm tăng trình tạo nhựa , SO , SO3 , H 2S làm giảm hiệu xuất chất lượng alkylate Khi nồng độ axit thấp thúc đẩy phản ứng polyme hóa , thúc đẩy tạo thành alkylsulfat làm giảm chất lượng sản phẩm làm tăng tiêu thụ axit Axit H 2SO dùng dây truyền công nghiệp đại thường tái sinh phương pháp phân hủy nhiệt độ cao Hiệu trình tăng lên cho vào axit chất kích hoạt đặc biệt chất làm thay đổi sức căng bề mặt axit thúc đẩy trình phân tán iso butan axit cho phản ứng diễn dễ dàng Với xúc tác HF người ta thường dùng với nồng độ ≥ 87 % HF thường có chứa tạp chất nước , xúc tác có hoạt tính tốt chứa 1,5 nước 12 % hidrocacbon nặng nồng độ HF nhỏ 87% ta phải đưa tái sinh Thông thường tái sinh HF phương pháp chưng luyện , lượng axit tiêu hoa dùng HF thường nhỏ dùng H 2SO Nhiều trình nghiên cứu cơng nghệ alkyl hóa H 2SO VÀ HF có ưu nhược điểm riêng ko trình chiems ưu tuyệt đối Đẻ so sánh lựa chọn axit phải dựa yếu tố sau Tính kinh tế q trình Đây vấn đề nhạy cảm phụ thuộc vào điều kiện nguyên liệu, điều kiện hoạt động giá thành sản phẩm Sự lựa chọn công nghệ thực tế phải dựa vào điều kiện đặc điểm nơi Về mặt ăn tồn mơi trường tính ăn tồn mơi trường vấn đề quan trọng lựa chọn cơng nghệ alkyl hóa Cả hai loại xúc tác độc nguy hiểm nhiên HF bị coi nguy hiểm Ở mỹ HF xem chất gây nguy hại hàng đầu H 2SO khơng nguy hiểm Cả H 2SO HF gây ảnh hưởng tới sức khẻo nhà máy Tiếp xúc với loại axit dẫn tới bị bỏng hóa chất Tuy nhiên bị bỏng với HF nguy hiểm hơn, ion F có khả thẩm thấu qua 10 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Trên sở yêu cầu thời gian lưu (như mục thời gian phản ứng nêu) 20 30 phút, thiết bị nằm ngang có khuấy trộn tốt, ta chọn thời gian lưu thiết bị 20 phút Thời gian lưu thiết bị phản ứng loại thùng có khuấy tính theo cơng thức: Vr v phút Vì dung dịch phản ứng có tính ăn mòn mạnh nên phải cộng thêm hệ số ăn mòn hao hụt Nên ta có: Vr v (1 z ) phút (2) Trong đó: Vrlà thể tích phản ứng thiết bị phản ứng (m3) v lưu lượng dòng chảy trung bình (m3/h) z hệ số dự trữ lấy z = 0,25 Từ bảng số liệu cân vật chất thiết bị phản ứng, ta thấy dòng chất phản ứng tăng lên từ thiết bị phản ứng thứ đến thiết bị phản ứng thứ tư Nhưng sơ đồ công nghệ ta dùng thiết bị có kích thước Từ (2) ta tích thiết bị phản ứng thứ là: Vr= .v.(1+z) V V2 V3 V4 Mà: v 131,722 133, 262 134,802 136,342 134,032 m3/h 20 �134,032 �(1 0, 25) Vr 55,847 m3 Nên: 60 Giả thiết thể tích thiét bị phản ứng bằng: Vr(1) = Vr(2) =Vr(3) = Vr(4) = Vr = 55,847 m3 Với thể tích ta kiểm tra thời gian lưu thiết bị phản ứng: Vr �60 55,847 �60 1 20,35 phút V1 �(1 z) 131,722 �(1 0, 25) Vr �60 55,847 �60 2 20,11 phút V2 �(1 z) 133, 262 �(1 0, 25) Vr �60 55,847 �60 3 19,89 phút V3 �(1 z) 134,802 �(1 0, 25) 46 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Vr �60 55,847 �60 19,67 phút V4 �(1 z) 136,342 �(1 0, 25) Như thời gian lưu thiết bị phản ứng dao động khoảng 19 đến 20 phút, phù hợp với khoảng thời gian cho phép 3.3.2 Tính đường kính thiết bị phản ứng - Chọn chiều dài thiết bị là: - Thể tích thiết bị: Vr = 60 m3 - Ta có công thức: DTB LTB Vr 0,785.DTB LTB Suy ra: DTB LTB = 10 m Vr 60 2,76 m 0,785 �LTB 0,785 �10 Vậy đường kính thiết bị là: DTB = 2,76 m Quy chuẩn: DTB = 2,8 m 3.4.TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 3.4.1 Tính nhiệt phản ứng Phương trình phản ứng chính: C3H iso C H10 �� �iso C H16 q1 C H izo C H10 �� �izo C8H18 q Theo [2] ta có: q1 = 195 kcal/kg alkylat q2 = 175 kcal/kg alkylat Vậy lượng nhiệt tỏa phản ứng q trình là: q = q1 + q2 = 195 + 175 = 370 kcal/kg Tổng nhiệt lượng phản ứng q trình tỏa q c chiếm khoảng 75 80% nhiệt tỏa toàn thiết bị phản ứng Phần lại(10 15%) lượng nhiệt phản ứng phụ tỏa Nếu lấy qc = 0,8(80%) lượng nhiệt tồn tỏa thiết bị phản ứng thứ là: Q1 G1 q qc 47 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Với G1 = 1675,609 kg/h lượng alkylat tạo thành thiết bị phản ứng thứ 1675,609 �370 774969,163 kcal/h Vậy : Q1 0,8 Nhưng thiết bị phản ứng làm việc nhiệt độ thấp nhiệt độ môi trường nên có truyền nhiệt từ mơi trường vào bên khối phản ứng Nếu chọn hệ số truyền nhiệt 0,05Q1 ta có tổng nhiệt lượng thu thiết bị phản ứng (1) là: QT1 0,05Q1 Q1 0,05 �774969,163 + 774969,163 813717,62 kcal/h Như phần tính, lượng alkylat tạo thiết bị Do nhiệt lượng tổng thiết bị bằng: QT1 QT QT3 QT 813717,62 kcal/h 3.4.2.Tính lượng hydrocacbon bay thiết bị phản ứng Để đảm bảo nhiệt độ trung bình thiết bị phản ứng 10 oC áp suất trung bình thiết bị phản ứng 3,5 4,9 kG/cm2 phần hydrocacbon bay để lấy nhiệt lượng Qm Phần lớn nhiệt dư lấy chủ yếu nhờ bay iso-butan Lượng iso-butan bay tính theo cơng thức: Qm = Giso-butan.riso-butan (1) G iso bu tan Suy ra: Qm riso bu tan kg/h Trong thiết bị phản ứng thứ thì: Giso-butan lượng iso-butan cần bay hơi, kg/h riso-butan ẩn nhiệt hóa iso-butan 7oC, kcal/kg Qm lượng nhiệt cần lấy đi, Qm = QT kcal/h Theo [2] ẩn nhiệt hóa iso-butan 7oC r = 98 kcal/kg Lượng iso-butan bay thiết bị phản ứng thứ là: (1) G isobu tan QT1 risobutzn 813717,62 8303, 24 kg/h 98 Vì thiết bị phản ứng có lượng nhiệt lấy nhau: 48 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI QT1 QT2 QT3 QT4 Nên lượng iso-butan cần bay thiết bị bằng: G(1) = G(2) = G(3) = G(4) = 8303,24 kg/h CHƯƠNG 4.Xây dựng phân xưởng 4.1.ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 4.1.1.Yêu cầu chung Khi lựa chọn địa điểm xây dựng phân alkyl hóa cung phân xưởng hóa chất khác cần phải ý đến yêu cầu sau : Về quy hoạch : địa điểm xây dựng phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ ,quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế cấp có thẩm quyền phê duyệt Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật : địa điểm phải đảm bảo hoạt động liên tục phân xưởng vận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia ,hệ thống mạng lưới cung cấp điện , thông tin liên lạc mạng lưới kỹ thuật khác Nếu chưa có sẵn điều kiện phải xem xét khả xây dựng trước mắt tương lai Về điều kiện lắp vận hành máy : địa điểm cần lưu ý đến khả cung cấp vật liệu ,vật tư xây dựng để giảm giá thành đầu tư Đồng thời phải đảm bảo khả cung cấp nhân cơng q trình xây dựng ,cũng vận hành máy địa phương Về kỹ thuật xây dựng : + Địa hình : khu đất có hình dạng kích thước phù hợp thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt việc mở rộng nhà máy tương lai Khu đất phải cao , chống ngập lụt mưa lũ ,có mực nước ngầm thấp , tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát nước thải nước mặt dễ dàng Khu đất phải tương đối phẳng có độ dốc tự nhiên để hạn chế kính phí san lấp mặt 49 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI + Địa chất : khu đất không nằm trêm vùng mỏ khống sản địa chất khơng ổn điịnh động đất xói mòn hay tượng cát chảy Về yêu cầu vệ sinh công nghiệp : địa điểm xây dựng chọn phải xét đến mối quan hệ mật thiết khu dân cư khu công nghiệp Trong trình sản xuất ,phân xưởng thải chất độc hại : khí độc ,nước bẩn ,khói bụi… yếu tố bất lợi cháy nổ nhiễm mơi trường Vì phải đảm bảo khoảng cách vệ sinh công nghiệp kỹ thuật ,phải xây dựng cuối hướng gió chủ đạo ,cuối hướng nước sử dụng ,phải trồng xanh để hạn chế tác hại khu công nghiệp 4.1.2.Địa điểm xây dựng Địa điểm xây dựng phân xưởng sản xuất alkyl hóa chọn Dung Quất Quảng Ngãi, bên canh phân xưởng cracking xúc tác Ở thuận lợi cho việc cung cấp nhiên liệu nhân lực thuận lợi cho trình vận chuyển tiêu thụ sản phẩm , phù hợp với quy hoạch chung nhà nước 4.2.MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG Mặt xây dựng phân xưởng alkyl hóa xây dựng dựa sở Hướng gió chủ đạo Tây – Nam Phân xưởng thiết kế theo nguyên tắc phân vùng ,gồm có vùng sau: Vùng phân xưởng có khu vực hành ,sinh hoạt ,y tế ,nhà để xe phòng trực Vùng sản xuất bố trí trung tâm phân xưởng Vùng phụ trợ sản xuất : phòng điều khiển , nhà sửa điên … bố trì gần vùng sản xuất Khu vực bể chứa ,phòng cháy xử lý chất thải phân xưởng đặt phía sau phân xưởng Trong phân xưởng bố trí mạng lưới giao thơng phục vụ cho việc di chuyển chuyên chở xung quanh nhà máy có trồng xanh để làm đẹp cảnh quan bảo vệ môi trường Thiết kế theo nguyên tắc có ưu điểm dễ quản lý theo cơng đoạn q trình sản xuất vệ sinh cơng nghiệp, đẽ bố trí hệ thống giao thơng phân xưởng , thuận tiện cho việc mở rộng phân xưởng tương lai đồng thời phù 50 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI hợp với khí hậu nước ta Nhưng có nhược điểm tốn đường ống kỹ thuật ,mạng lưới giao t hệ số sừ dụng thấp Tổng diện tích thiết kế héc ta diện tích dành cho sản xuất 50%, diện tích dự trữ 30%, lại dành cho trồng xanh bố trí hạng mục khác sơ đồ nguyên tắc bố trí sau: bảng 11.Kích thước số khu vực phân xưởng TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 10 20 Tên cơng trình Nhà xe Phòng thay đồ Nhà y tế Khu hành Hội trường Nhà ăn Nhà sản xuất nước Trạm điện Bể chứa olefin Khu xử lý nước thải Trạm cứu hỏa Phân xưởng sản xuất Bể chứa iso-butan Bể chứa alkylatte nặng Bể chứa alkylate nhẹ Phòng hố nghiệm Nhà điều khiển Nhà khí Nhà bảo vệ Khu xử lý khí thải Tổng Dài [m] 25 12 12 12 12 12 12 10 12 12 12 75 12 12 12 12 12 12 12 Rộng[m] 10 9 9 9 12 12 30 12 12 12 9 12 Diện tích[m2] 150 108 108 108 108 108 108 60 144 144 108 2250 144 144 144 108 108 144 16 144 4460 Tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật : - Chiều dài phân xưởng :200 m - Chiều rộng phân xưỏng :100 m - Tổng diện tích phân xưởng : F = 20000 m2 - Diện tích đất nhà cơng trình :A=4460 m2 - Diện tích kho bãi lộ thiên: B=2000 m2 51 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Diện tích đất chiếm đường giao thông , hệ thống đường ống vận chuyển vật chất ,rãnh thoát nứơc ,vỉa hè :C=2500 m2 Xác định hệ số xây dựng : K xd AB 4460 4000 �100 �100 42,3 % F 20000 - Hệ Số sử dụng: K sd ABC 4460 4000 2500 �100 �100 54,8 % F 20000 4.3.ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT CỦA PHÂN XƯỞNG Phân xưởng mắt xích quan trọng nhà máy chế biến dầu mỏ , nguyên liệu phân xưởng lượng hydrocacbon từ rình cacking phân xưởng hoạt động liên tục Do phải bố trí thận tiện cho việc vận chuyển tiếp nhận nguyên liệu hóa chất phụ trợ thuận tiện cho việc vận chuyển sản phẩm khỏi phân xưởng Phân xưởng có đặc thù nhà máy hóa chất dễ cháy nổ độc hai phải bố trí khoảng cách thiết bị thích hợp ,đường xá đươc bố trí thuận lợi cho việc giao thông người phương tiện vận chuyển trình làm việc xảy cố Cần ý đến hường gió chủ đạo năm để hạn chế bbớt độc hạn cơng nhân làm việc Ngồi cơng tác bảo hộ lao động phòng chống cháy nổ phải đươc đặc biệt quan tâm ,trong phạm vi phân xưởng cần phải bố trí hệ thống cứu hỏa, hệ thống tủ điện thuận tiện cho công tác xảy cố không ảnh hưởng đến trình làm việc cơng nhân phân xưởng Trong phân xưởng phải bố trí nơi làm việc cán quản lý , nơi hội họp thực cơng việc hành chình, khu vực vệ sinh cá nhân ,… để đảm bảo thuận tiện cho công nhân q trình làm việc CHƯƠNG 5.An tồn lao động 52 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI 5.1.KHÁI QUÁT VỀ AN TOÀN LAO ĐỘNG Trong trình sản xuất chế biến sản phẩm dầu mỏ vấn đề mơi trường an tồn lao động ln phải đặt lên hàng đầu.Chi phí dành cho cơng tác chiếm 40% chi phí vận hành.Đối với nghệ hóa dầu vấn đề đáng quan tâm vấn đề an toàn cháy nổ Nguyên nhân xảy vấn đề cháy nổ chủ yếu nguyên nhân sau - Nguyên nhân kỹ thuật - Nguyên nhân phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bị, đường ống nơi làm việc bao gồm: - Sự hỏng hóc máy móc dụng cụ phụ dùng - Sự rò rỉ đường ống - Không đãm bảo khoảng cách an tồn thiết bị máy móc - Thiếu rào chắn, bao che 5.2.NGUYÊN NHÂN DO TỔ CHỨC Nguyên nhân phụ thuộc vào tổ chức giao nhận việc không qui định, bao gồm: - Vi phạm nguyên tắc qui trình kỷ thuật - Tổ chức lao động chỗ làm việc không yêu cầu - Giám sát kỷ thuật không nghành nghề chuyên môn - Người lao động chưa nắm điều lệ qui tắc an toàn 5.3.NGUYÊN NHÂN DO VỆ SINH - Mơi trường khơng khí bị nhiễm - Cơng tác chiếu sáng thơng gió khơng tốt - Tiếng ồn chấn động mạnh - Vi phạm điều lệ vệ sinh cá nhân 5.4.NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ Như biết, nguyên liệu sản phẩm trình Reforming xúc tác dễ bị cháy nổ Vì vây, vấn đề cần quan tâm phòng chống cháy nổ Những yêu cầu phòng chống cháy nổ: 5.4.1.Phòng chống cháy nổ 53 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Để phòng chống cháy nổ cần thực biện pháp sau đây: Ngăn ngừa khả tạo môi trường cháy nổ Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy mơi trường cháy Duy trì áp suất mơi trường thấp áp suất cho phép lớn cháy 5.4.2.Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy Để ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy môi trường cháy ta phải tuân theo qui tắc sau: Nồng độ cho phép chất cháy dạng khí, dạng lơ lửng khơng khí Hãy tiến hành q trình ngồi giới hạn cháy nổ hỗn hợp hydrocarbon với không khí oxi bảng 12.Bảng giới hạn cháy nổ hydrocarbon với oxi khơng khí Hydrocarbon Metane Etane Propane n-Butane n-Pentane Benzene Với khơng khí Giới hạn Giới hạn [ % TT ] [% TT ] 5,3 14 12,5 2,2 9,5 1,9 8,5 1,5 7,8 1,4 7,1 Với ôxi Giới hạn Giới hạn [ % TT ] [ % TT ] 5,1 2,3 1,8 2,6 61 66 55 49 30 Nồng độ cần thiết chất giảm nồng độ nhạy chất cháy dạng khí lỏng Tính dễ cháy chất vật liệu, thiết bị kết cấu 5.4.3.Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy Tuân theo qui định sư dụng, vân hành bảo quản máy móc, thiết bị vât liệu sản phẩm khác nguồn cháy môi trường cháy 54 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Sử dụng thiết bị điện phù hợp với loại gian phòng sử dụng điện thiết bị bên ngồi phù hợp với nhóm hỗn hợp nguy hiểm dễ cháy nổ Áp dụng quy trình cơng nghệ sử dụng thiết bị bảo đãm không phát tia lửa điện Có biện pháp chống sét,nối đất cho nhà xưởng,thiết bị Sử dụng thiết bị không phát tia lửa điện làm việc với chất dễ cháy nổ Loại trừ điều kiện tự cháy nhiệt độ, tác dụng hoá học vi sinh vật vật liệu kết cấu sở sản xuất 5.4.4.Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an tồn phòng tránh cháy nổ Để đảm bảo an toàn cháy nổ cần thực biện pháp sau: + Trước giao việc phải tổ chức cho cơng nhân người có liên quan học tập cơng tác an tồn cháy nổ.Đối với môi trường làm việc đặc biệt nguy hiểm cháy nổ cán cơng nhân cần cấp giấy chứng nhận định kỳ kiểm tra lại + Mỗi phân xưởng, xí nghiệp phải xây dựng tiêu chuẩn qui phạm, nội quy an tồn phòng chữa cháy thích hợp + Định kỳ tổ chức kiểm tra việc thực quy định phòng cháy, chữa cháy bảo quản phương tiện phòng chữa cháy + Trang bị phương tiện phòng cháy, chữa cháy xếp thời gian tập dược 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 hố, tự động hố q trình cơng nghệ có liên quan đến vận chuyển chất dễ cháy Đặt thiết bị nguy hiểm cháy nổ nơi rêng biệt trời 55 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI + Sử dụng thiết bị sản xuất, bao bì kín chất dễ cháy nổ Bên cạnh tai nạn xảy cháy nổ vấn đề quan tâm là: độc tính chất cách phòng chống Như biết hầu hết chất điều kiện định gây tai hại đến thể người Có thể phân chia hố chất sau: + Nhóm 1: Bao gồm chất có tác dụng làm cháy kích thích chủ yếu lên da niêm mạc amoniac, vôi +Nhóm 2: gồm hố chất kích thích chức hô hấp - Những chất tan nước: NH3, Cl2, SO2 - Những chất không tan nước: NO2 … + Nhóm 3: chất gây độc hại cho máu, làm biến đổi động mạch, tỷ xương, làm giảm trình sinh bạch cầu như: Benzene, toluen, xylen Những chất làm biến đổi hồng cầu thành nhữnh sắc tố bình thường amin, CO, C6H5NO2 + Nhóm 4: chất độc hệ thần kinh như: xăng, H 2S, anilin, benzene… Qua trình nghiên cứu, người ta đề phòng tránh sau: + Trong trình sản xuất phải ý bảo đãm an toàn cho khâu đặc biệt tháo nạp sản phẩm, lọc, sấy, nghiền khâu mà công nhân thường phải tiếp xúc trực tiếp + Thay chất độc sử dụng trình chất độc hại + Tự động hoá, bán tự động trình sử dụng hố chất độc hại + Bên cạnh biện pháp kỷ thuật người lao động cần đượchọc tập an tồn phải có ý thức tự giác cao 5.5 YÊU CẦU VỚI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Mặt nhà máy phải chọn tương đối phẳng có hệ thống nước xử lý nước thải tốt Đặc nhà máy cách ly khu dân cư khoảng cách an tồn, cuối hướng gió trồng nhiều xanh xung quanh nhà máy Công tác chiếu sáng thơng gió tốt để đãm bảo mơi trường thống đãng cho cơng nhân làm việc 56 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI KẾT LUẬN Với đề tài : “ thiết kế phân xưởng alkyl hóa isobutan với buten propen với xúc tác H 2SO có xuất 50000 /năm ” ,được giúp đỡ hướng dẫn Cô Nguyễn Thi Thu Thủy em hoàn thành tiến độ mà nhà trường đề Qua đồ án em rút kiến thức kinh nghiệm cần thiết cho người làm cơng nghệ nói chung kỹ sư hố Dầu nói riêng 57 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Q trình alkyl hóa q trình quan trọng cơng nghiệp sản xuất xăng chất lượng cao Sản phẩm trình alkylate đáp ứng hai vấn đề kỹ thuật môi trường với ưu nhược điểm sau : - Trị số octan cao - Hàm lượng Aromatic olefin nhỏ (dưới 0,7 % thể tích ) - Cháy hồn tồn tạo CO muội - Áp suất bã hòa tương đối thấp Về mặt hóa học q trình sử dụng nguyên liệu isobutan olefin C3C5 cấu tử có hàm lượng lớn sản phẩm qn trình cracking xúc tác, chứng cất khí xúc tác sử dụng cho trình axit H 2SO HF phản ứng trình xảy theo chế ion cacboni gồm giai đoạn : - Giai đoạn hình thành ion cacboni - Giai đoạn phát triển mạch - Giai đoạn kết thúc tạo sản phẩm alkylate Về mặt cơng nghệ, có công nghệ ứng với việc sử dụng hai loại xúc tác khác Hiện cơng nghệ alkyl hóa sử dụng xúc tác H 2SO công nghệ hãng Exxon Stratco cơng nghệ alkyl hóa isobutan có sử dụng xúc tác HF hãng UOP, Philips sản xuất có nhiều ưu điểm vấp phải số vấn đề mơi trường an tồn lao động Trong thời gian tới xu hướng cải tiến công nghệ chủ yếu nhắm vào vấn đề Có thể q trình alkyl hóa q trình quan trọng nhà máy chế biến sản phẩm xăng dầu, ngồi điểm bật q trình alkyl hóa ra, hướng đắn cho việc sử dụng sản phẩm khí q trình chế biến khác Như q trình khơng thể thiếu tổ hợp công nghệ chế biến dầu mỏ sản xuất xăng chất lượng cao 58 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI 59 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]1 - TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ.Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2000 [2]14 - Tập thể tác giả Sổ tay trình cơng nghệ hố chất Tập Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội,1992 [3]7 - Võ Thị Liên Cơng nghệ chế biến dầu mỏ khí.Trường Đại Học Bách Khoa hà Nội, 1980 [4]15 - Tập thể tác giả Sổ tay q trình cơng nghệ hố chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [5]11 - Tiểu ban kỹ thuật TCVN/TC28/SC1 “ Nhiên liệu lỏng’’ TCVN 6776; 2001 [6]21 - Hydrocacbon processing November, 2000 [7]4 - Tâp thể tác giả - Cơng nghệ chế biến dầu mỏ khí Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1983 [8]- Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên - Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu – Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 60 Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ... nhiều phân xưởng khác phân xưởng có vai trò khác Trong phân xưởng alkyl hóa ln đóng vai trò quan trọng Với đồ án thiết kế phân xưởng alkyl hóa với xuất 50000 có sử dụng xúc tác H 2SO Trước tiên... với xúc tác H 2SO Alkyl hóa với xúc tác HF Alkyl hóa với xúc tắc rắn Đào Văn Quyền MSV :1041540046 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng biệt Xúc tác sử dụng... bỏ hợp chất làm giảm việc sản sinh khí SOx ,NOx CO 1.3.CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA Q TRÌNH ALKYL HĨA Nếu phân chia loại xúc tác sử dụng cho trình thì ngày có phương pháp alkyl hóa : Alkyl hóa với xúc