Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE LÉGER

Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE LÉGER.

LỜI MỞ ĐẦU Mục tiêu của đồ án công nghệ II nhằm trang bị cho sinh viên các kỹ năng cần thiết khi vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế sơ đồ công nghệ của một nhà máy lọc dầu với nguồn nguyên liệu cho trước. Từ đó, các em tiến hành tính toán tính chất đặc trưng của các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng khác nhau để cuối cùng đi phối trộn các sản phẩm cuối cùng theo nhu cầu cho trước và đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật các sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế. Để có thể thực hiện tốt đồ án này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức cơ bản của các môn chuyên ngành: Hóa học dầu mỏ, các quá trình chuyển hóa hóa học trong công nghệ lọc dầu, sản phẩm dầu mỏ thương phẩm. Đặc biệt, các em cần phải vận dụng nhuần nhuyễn phần mềm Excel để tính tối ưu các bài toán phối liệu, sau đó phải tính lặp nhiều lần để có thể thiết kế một nhà máy lọc dầu với các phân xưởng vận hành theo năng suất và điều kiện tối ưu. Có thể nói, Đồ án công nghệ II sẽ giúp cho sinh viên năm cuối nắm vững và hệ thống lại toàn bộ các kiến thức chuyên ngành đã học, chuẩn bị tốt cho các em thực hiện bước cuối cùng là Đồ án tốt nghiệp. 1/35 2/35 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Hóa Kỹ Thuật Bộ môn Công Nghệ Hóa Học - Dầu & Khí ---o-o--- ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II ỨNG DỤNG DẦU THÔ Nhóm sinh viên thực hiện : Lớp : I- Đề bài: Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE LÉGER. Số liệu ban đầu Năng suất nhà máy, 103 t/năm: 8600 Tại tháp chưng cất khí quyển thu được các phân đoạn sau: Phân đoạn Khoảng nhiệt độ sôi (toC) GAZ: Khí < 20 GAS: Xăng nhẹ 20 ÷ 85 BZN: Xăng nặng 85 ÷ 190 KER: Kerosen 190 ÷ 240 GO: Gasoil 240 ÷ 370 RDA: Phần cặn khí quyển >370+ RSV: Phần cặn chân không >540+ Sơ đồ công nghệ của nhà máy có thể gồm có: - Một phân xưởng chưng cất khí quyển (DA) tách khí và các phân đoạn dầu thô. - Một phân xưởng chưng cất chân không xử lý phần cặn khí quyển (RA) nhằm thu 2 loại nguyên liệu: - Phần cất chân không cung cấp cho FCC, - Phần cặn chưng cất chân không cung cấp cho Visbreaking (VB) và sản xuất bitum. - Một phân xưởng Reforming xúc tác (RC), với nguồn nguyên liệu có thể là: - Phân đoạn xăng nặng (BZN) thu được từ DA, - Xăng thu được từ quá trình giảm nhớt (VB). - Một phân xưởng crắcking xúc tác tầng sôi (FCC) xử lý phần cất chân không. - Một phân xưởng giảm nhớt (VB) xử lý phần cặn chưng cất chân không. - Một phân xưởng HDS để xử lý các loại nguyên liệu nếu cần thiết. II- Yêu cầu và nội dung đồ án Sử dụng phần mềm Excel lập chương trình tính toán và Word soạn thảo thuyết minh. Nội dung đồ án: - Đề tài 3/35 - Mục lục - Chương I: MỞ ĐẦU: Giới thiệu chung về dầu thô và các loại sản phẩm, chức năng và nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu, nhiệm vụ của đồ án và hướng giải quyết . . . - Chương II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: Tính cân bằng vật liệu cho mỗi công đoạn, cho mỗi phân xưởng và cho toàn bộ nhà máy (Yêu cầu mô tả rõ ràng các phương pháp tính toán, tra tài liệu, chú thích tài liệu tham khảo, kết thúc mỗi phần phải có bảng tổng hợp cân bằng vật liệu). - Chương III: TÍNH PHỐI LIỆU SẢN PHẨM để cung cấp những sản phẩm sau theo nhu cầu của thị trường (Yêu cầu sử dụng phần mềm Excel để phối liệu tối ưu bảo đảm được số lượng và chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định năng suất của mỗi phân xưởng và sơ đồ công nghệ của nhà máy): Sản phẩm Ký hiệu Số lượng (103 t/n) Propan PR 190 Butan BU 250 Nguyên liệu cho hóa dầu PC 550 Xăng super không chì 98/88 SU 98 850 Xăng super không chì 95/85 SU 95 1080 Jet A1 JA1 850 Dầu Diezel GOM 1100 Dầu đốt dân dụng FOD 1300 Nhiên liệu đốt lò N02 FO2 1050 Bitum BI 230 - Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO NHÀ MÁY. - Chương V: KẾT LUẬN: Từ kết quả tính toán được, nhận xét về phương pháp tính toán, tính khả thi khi xem xét các mặt: Tiêu chuẩn kỹ thuật, nhu cầu thị trường, công nghệ, thiết bị, cân bằng nhiên liệu đốt . - Tài liệu tham khảo. - Phụ lục (01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A3 gắn kèm theo đồ án và các phụ lục khác nếu có). Mỗi nhóm nộp 01 bản thuyết minh và 01 đĩa mềm gồm 3 file: Word (thuyết minh), Excel (tính toán) và ACAD (bản vẽ). Bản vẽ: 01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A1, III- Thời gian tiến hành - Ngày giao đồ án: - Ngày hoàn thành và nộp: Tổ trưởng Bộ môn TS. Nguyễn Đình Lâm Giáo viên hướng dẫn GVC. ThS. LÊ THỊ NHƯ Ý 1 Tính toán các tính chất của các sản phẩm dầu mỏ 1.1 Tỉ trọng Để xác định tỉ trọng d415 của các sản phẩm dầu mỏ : - Trước hết ta dựa vào biểu đồ d415 - % thể tích phần chưng cất được để xác định d415 của phân đoạn nhẹ đầu tiên ; - Sau đó, để xác định d415 của các phân đoạn tiếp theo, ta dùng nguyên tắc cộng tính theo thể tích. Cụ thể, ta có : - Phân đoạn 1 có thể tích v1 và có tỉ trọng d1 ; - Phân đoạn 2 có thể tích v2 và có tỉ trọng d2 ; - Phân đoạn 3 có thể tích v3 và có tỉ trọng d3 ; - Phân đoạn n có thể tích vn và có tỉ trọng dn. Ta có thể minh họa trên biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C5+ : Hình 5 : Biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C5+ V1 V2 V3 rendement en essence C5+ (%vol) dm3 dm2 dm1Densité cumulée Từ biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C5+ (Hình 1), ta tra được : • dm2 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1 và 2, tương ứng với phần thể tích vm2 = v1 + v2dm3 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1, 2 và 3, tương ứng với phần thể tích vm3 = v1 + v2 + v3 4/35 5/35 6/35 7/35 Theo nguyờn tc bo ton khi lng, ta cú : m = m1 + m2 dm2.Vm2 = d1.V1 + d2.V2hay : dm2.vm2 = d1.v1 + d2.v2Suy ra : 2112m2m2vvdvdd = Tng t, ta cú : 311223m3m3vvdvdvdd .= C nh vy, ta s tớnh toỏn c t trng ca tt c cỏc phõn on. i vi KER, GO, xỏc nh t trng, ta s dng cỏc s liu trong bng phõn tớch du thụ ARABIAN LIGHT ; i vi phõn on cn RA, xỏc nh t trng, ta s dng biu d415 - hiu sut thu cn theo % khi lng (Hỡnh 2) 1.1.1 T trng tiờu chun S (densitộ standard) S = 1,002 d415 1.1.2 API 5,131S5,141API0= 1.2 Nhit sụi trung bỡnh ca phõn on 1.2.1 Nhit sụi trung bỡnh ó hiu chnh (tv - tempộrature moyenne pondộrộe) tv c tớnh toỏn da vo ng cong ASTM hoc TBP ; Nu s dng ng cong ASTM, tv c tớnh theo cụng thc : 4tt2tt905010v++= Nu s dng ng cong TBP, tv c tớnh theo cụng thc : 3tttt805020v++= 1.2.2 Nhit sụi trung bỡnh tiờu chun tmav (temperature mean average) - Tớnh dc s ca ng cong chng ct : C)/ thóứ tờch(% o60tts1070= - Da vo (Hỡnh 3), ta suy ra tmav. - tmav = tv + tmav 8/35 1.3 Hệ số đặc trưng KUOP (K W) Người ta có thể xác định KUOP của các phân đoạn dầu mỏ theo 2 cách : - Dùng biểu đồ P2 để tra ra gía trị của KUOP nếu biết tỉ trọng d415 và nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn tmav của phân đoạn đó ; - Aïp dụng công thức : ST81K3mavUOP×=, 9/35 1.4 Hàm lượng lưu huỳnh Dựa vào biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu xăng C5+ theo % khối lượng (Hình 1), ta tra được hàm lượng lưu huỳnh có trong phân đoạn nhẹ đầu tiên (xăng nhẹ) ; Sau đó, dựa vào biểu đồ trên và biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2), dùng phương pháp cộng tính theo khối lượng, ta tính được hàm lượng lưu huỳnh có trong các phân đoạn tiếp theo. Nghĩa là : 2112m2m2mmsmss.%.%%−= 1.5 Khả năng chống kích nổ của các sản phẩm xăng Để xác định giá trị của RON có pha 0,15g Tétraéthyl Chì /l : - Xác định giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5o/oo, bằng cách sử dụng biểu đồ « NO éthylé 0,5o/oo - NO clair - hiệu suất thu xăng » ; - Sau đó, dùng P4 để xác định giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l (0,15g TEP/l ≈ 0,54cc TEP/gallon ≈ 0,142 o/oo) bằng cách nối 2 giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5o/oo, sau đó từ hàm lượng 0,15g TEP/l gióng lên sẽ cắt đường thẳng trên tại một điểm. Từ điểm này gióng ngang qua, ta xác định được giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l. Sau khi đã xác định RON của xăng nhẹ, ta sẽ tiến hành xác định RON của xăng nặng theo phương pháp cộng tính về thể tích. 1.6 Hàm lượng hydrocarbure Aromatique Để xác định hàm lượng Aromatique cho xăng nhẹ, ta tra trên biểu đồ « % Aromatique - hiệu suất thu xăng theo % thể tích » ; Hàm lượng Aromatique của xăng nặng và Kérosène sẽ được xác định theo phương pháp cộng tính về thể tích. %ArΣ . %vΣ = % Ar1. %v1 + % Ar2 . %v2 + … + %Arn . %vnVới : %ArΣ, % Ar1, % Ar2, …, %Arn : hàm lượng Aromatique của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; %vΣ, %v1, %v2, …, %vn : hiệu suất thể tích thu được của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; 10/35 [...]... CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CỦA NHÀ MÁY Trong nhà máy Lọc dầu, thông thường người ta tính toán sao cho sau khi đáp ứng đủ các yêu cầu về sản phẩm cho thị trường, phần sản phẩm có giá trị kinh tế thấp còn lại được dùng làm nhiên liệu cho các phân xưởng trong nhà máy 33/35 Các sản phẩm được đem làm nhiên liệu tiêu thụ nội bộ thường là các phân đoạn C1, C2, H2 thừa sau khi đã cung cấp cho các phân xưởng khử lưu... cho các phân xưởng Năng lượng cần thiết để cung cấp cho các phân xưởng (tấn nhiên liệu chuẩn/KT nguyên liệu) với nguồn dầu thô là Arabe nhẹ: - Phân xưởng DA : 19 - Phân xưởng DSV : 18 - Phân xưởng RC: kể cả xử lý nguyên liệu, lượng nhiên liệu tiêu tốn phụ thuộc vào RON của xăng Reformat sản phẩm: RON 90 92 94 95 96 97 98 Tấn nhiên liệu/ KT nguyên liệu 50 52 55 57.5 60 63.5 67 - Phân xưởng FCC :2 - Phân... RA, RSV Trước hết, người ta tính toán năng lượng cần thiết để cung cấp cho các phân xưởng trong nhà máy dựa vào lượng tiêu tốn nhiên liệu tiêu chuẩn trên 1 Tấn nguyên liệu đối với từng phân xưởng Lượng nhiên liệu tiêu tốn bao gồm nhiên liệu cung cấp cho các lò gia nhiệt của các phân xưởng và nhiên liệu tiêu tốn để cung cấp hơi nước và điện 3.1 Năng lượng cần thiết để cung cấp cho các phân xưởng Năng lượng... với RA đoạn, oC chung DSV 370 - 565 53,67 ÷ 83,67 30,00 64,75 RSV 565 + 83,67 ÷ 100 16,33 35,25 53,67 ÷ 100 46,33 100 Charge : RA 20/35 • Nguyên liệu là RA với năng suất 3845,39.103 T/n ⇒ sản lượng của DSV thu được là : DSV : 3845,39.103 x 64,75 % = 2489,89.103 T/n • Nhưng phân xưởng FCC theo dữ liệu ban đầu chỉ đạt năng suất theo nguyên liệu là 240 T DSV/h, tức là 1920.103 T/n ⇒ không đưa hết RA làm... khí quyển, lưu lượng thể tích của BZN thu được là : 1646,67 103 m3/n ⇒ đưa toàn bộ BZN thu được từ quá trình chưng cất trực tiếp làm nguyên liệu cho phân xưởng Reforming xúc tác d415 = 0,747 • Đặc trưng của nguyên liệu BZN : Tmav = 130oC ⇒ KUOP = 12,06 • Theo chỉ tiêu về công nghệ, sản phẩm xăng (Reformat C5+) có RONCL = 97,5 Kết hợp với KUOP của nguyên liệu = 12,06, sử dụng biểu đồ 1 của quá trình... phẩm, từ đó tính được % lưu huỳnh bị khử và suy ra lượng H2 cần thiết cho quá trình (m3 H2 tiêu chuẩn / m3 nguyên liệu ) 2- H2 để làm no vòng thơm : Biết nhiệt độ sôi cuối PF của nguyên liệu, dựa vào biểu đồ 2 của quá trình HDS, ta tra được lượng H2 để làm no vòng thơm (m3 H2 tiêu chuẩn / m3 nguyên liệu ) Lượng H2 tiêu thụ = Lượng H2 dùng để khử lưu huỳnh + Lượng H2 để làm no vòng thơm Ví dụ : Tính quá... làm nguyên liệu cho tháp chưng cất chân không, mà chỉ đưa một lượng là : 1920.103 x 100 / 64,75 = 2965,25.103 T/n • Vậy lượng RA còn lại là : 3845,39.103 - 2965,25.103 = 880,13.103 T/n ⇒ sẽ được dùng để phối liệu sản phẩm sau này • Lượng RSV thu được là : 1920.103 / 64,75 x 35,25 = 1045,25.103 T/n • RSV thu được, một phần sẽ sử dụng để sản xuất Bitum với năng suất 320.103 T/n Lượng RSV còn lại là :... - 320.103 = 725,25.103 T/n ⇒ dùng làm nguyên liệu cho quá trình giảm nhớt để đạt các yêu cầu cho việc phối liệu sản phẩm sau này • Để xác định tỉ trọng của DSV và RSV ⇒ sử dụng các số liệu trong bảng phân tích dầu thô ARABIAN LIGHT Ta có bảng cân bằng vật chất cho phân xưởng chưng cất chân không : Hiệu suất % Sản lượng theo d415 khối lượng đối khối lượng x 103 T/n với RA Sản lượng theo thể tích x 103... 15 oC Sau đó, ta suy ra tổng khối lượng H2 tiêu thụ cho 1 Tấn nguyên liệu (T H2 / T nguyên liệu) 27,5 x 2 : (22,4 x 0,854) = 2,875 10-3 T/T Gassoil Hay khối lượng H2 tiêu thụ/ năm là : 2,875 10-3 x 1816,87 = 5,22 T / n 2.5 Phối liệu các sản phẩm • Một sản phẩm xăng dầu trên thị trường thường là hỗn hợp của nhiều sản phẩm của quá trình lọc dầu nhằm đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật được đề ra • Ví dụ... tích của nguyên liệu, ta tra được lượng H2 dùng để khử lưu huỳnh (m3 H2 tiêu chuẩn / m3 nguyên liệu /%lưu huỳnh bị khử) - Tùy thuộc vào loại nguyên liệu, ta có giá trị của VVH tương ứng phù hợp theo bảng số liệu thực nghiệm sau: Khoảng nhiệt độ sôi (0C) VVH (h-1) Naphta 70 ÷ 180 4 ÷ 10 Kerosene 160 ÷ 240 2÷4 Gasoil 230 ÷ 350 1÷3 VGO 350 ÷ 550 1 ÷ 2.5 RA 350+ 0.3 ÷ 0.5 RSV 550+ 0.15 ÷ 0.3 Nguyên liệu - . DỤNG DẦU THÔ Nhóm sinh viên thực hiện : Lớp : I- Đề bài: Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE LÉGER. Số liệu. của nhà máy lọc dầu, nhiệm vụ của đồ án và hướng giải quyết . . . - Chương II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: Tính cân bằng vật liệu cho mỗi công đoạn, cho