Đồ án tốt nghiệp Thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn băng phương pháp trích ly bằng dung môi phenol

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol Đồ án tốt nghiệp Thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn băng phương pháp trích ly dung mơi phenol Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol MỞ ĐẦU Trong công nghiệp dân dụng dầu nhờn chất bôi trơn yếu q trình vận hành máy móc thiết bị, động Với vai trò quan trọng vậy, dầu nhờn trở thành loại vật liệu cơng nghiệp khơng thể thiếu nhà máy, xí nghiệp, cho trình vận hành thiết bị, máy móc, cơng cụ Cùng với phát triển xã hội, thiết bị máy móc ngày đưa vào ứng dụng công nghiệp dân dụng đa dạng, ngày nhiều nhu cầu vể dầu nhờn bôi trơn không ngừng tăng năm qua Theo thống kê, toàn giới sử dụng năm gần 40 triệu tấn, 60% dầu đông Khu vực sử dụng nhiều Châu Âu 34%, Châu Á 28%, Bắc Mỹ 25%, 13% lại khu vực khác Các nước Châu Á- Thái Bình Dương, hàng năm sử dụng gần triệu Tăng trưởng hàng năm khoảng từ - 8% Nhật Bản đứng đầu 29,1%, Trung Quốc 26%, Ấn Độ 10%, Hàn Quốc 8%, Úc 5%, Thái Lan 4,6%, Indonesia 4,5%, Malaysia 1,8%, Việt Nam 1,5% (khoảng 120.000 tấn) [2] Ở Việt Nam toàn lượng dầu nhờn ta phải nhập từ nước dạng thành phẩm dạng dầu gốc với loại phụ gia tự pha chế Cùng với phát triển xã hội kéo theo bùng phát phương tiện cá nhân Ví dụ Hà Nội mơi năm có khoảng 100 nghìn xe gắn máy nhập Đây thị trường lớn cho công nghiệp sản xuất dầu nhờn động Năm 2003, nước ta vào hoạt động nhà máy lọc dầu Dung Quất, ta sử dụng phần cặn qúa trình chưng cất khí (cịn gọi mazut) làm ngun liệu cho qúa trình sản xuất dầu nhờn gốc, từ khơng phải nhập từ nước ngồi dạng dầu gốc, giảm giá thành sản xuất đặc biệt bảo vệ môi trường cho nhà máy lọc dầu Dung Quất Cũng lý trên, đồ án em xin trình bầy đề tài thiết kế dây chuyền sản xuất dầu nhờn băng phương pháp trích ly dung mơi phenol Hiện giới công nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ gồm cơng đoạn sau: - Chưng chân không nguyên liệu cặn mazut; - Chiết tách, trích ly dung mơi chọn lọc; - Tách hydrocacbon rắn (sáp hay petrolactum); Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol - Làm lần cuối hydro hóa Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol PHẦN I: TỔNG QUAN I Mục đích, ý nghĩa việc sử dụng dầu nhờn Trong đời sống hàng ngày công nghiệp, phải đối mặt với lực gọi “ lực ma sát “ Chúng xuất bề mặt tiếp xúc tất vật chống lại chuyển động vật so với vật khác Đặc biệt hoạt động máy móc, thiết bị, lực ma sát gây cản trở lớn Hiện nay, nhiều ngành kinh tế, thời gian sử dụng máy móc mức 30% nguyên nhân chủ yếu gây hao mòn chi tiết máy móc mài mịn Khơng nước phát triển, mà nước công nghiệp phát triển, tổn thất ma sát mài mòn gây chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân Ở CHLB Đức, thiệt hại ma sát, mài mòn chi tiết máy hàng năm từ 32- 40 tỷ DM Trong đó, ngành công nghiệp 8,3 – 9,4 tỷ, ngành lượng 2,67 – 3,2 tỷ, ngành giao thông vận tải 17 – 23 tỷ Ở Canada, tổn thất loại hàng năm lên đến tỷ đô la Canada Chi phí sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu tư ban đầu Ở nước ta, theo ước tính chuyên gia khí, thiệt hại ma sát, mài mịn chi phí bảo dưỡng hàng năm lên tới vài triệu USD [18] Chính việc làm giảm tác động lực ma sát mục tiêu quan trọng nhà sản xuất loại máy móc thiết bị người sử dụng chúng Để thực điều này, người ta chủ yếu sử dụng dầu mỡ bôi trơn Dầu nhờn ( mỡ nhờn) làm giảm lực ma sát bề mặt tiếp xúc cách “ cách ly ” bề mặt để chống lại tiếp xúc hai bề mặt kim loại Khi dầu nhờn đặt hai bề mặt tiếp xúc, chúng bám vào bề mặt tạo nên màng dầu mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với Khi hai bề mặt chuyển động, có lớp phần tử lớp dầu hai bề mặt tiếp xúc trượt lên tạo lên lực ma sát chống lại lực tác dụng, gọi ma sát nội dầu nhờn , lực nhỏ không đáng kể so với lực ma sát sinh hai bề mặt khô tiếp xúc với Nếu hai bề mặt cách ly hoàn tồn lớp màng dầu phù hợp hệ số ma sát giảm khoảng 100 - 1000 lần so với chưa có lớp dầu ngăn cách [19] Cùng với việc làm giảm ma sát chuyển động, dầu nhờn cịn số chức khác góp phần cải thiện nhiều nhược điểm máy móc thiết bị Chức Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol dầu nhờn kể đến sau: - Bôi trơn để làm giảm lực ma sát cường độ mài mòn, ăn mòn bề mặt tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt đơng êm, qua đảm bảo cho máy móc có cơng suất làm việc tối đa - Làm sạch, bảo vệ động chi tiết bôi trơn chống lại mài mòn, đảm bảo tuổi thọ sử dụng máy móc - Làm mát động cơ, chống lại qúa nhiệt chi tiết - Làm kín động dầu nhờn lấp kín chỗ hở khơng thể khắc phục q trình gia cơng, chế tạo máy móc - Giảm mức tiêu thụ lượng thiết bị, giảm chi phí bảo dưỡng sửa chữa thời gian chết hỏng hóc thiết bị II Thành phần hoá học dầu nhờn Nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn phân đoạn cặn sau chưng cất khí có nhiệt độ sơi 350oC Trong phân đoạn có chứa hợp chất hidrocacbon với số nguyên tử cacbon từ 21 đến 40 hay cao Do hidrocacbon phân đoạn có trọng lượng phân tử lớn có cấu trúc phức tạp, đặc biệt hidrocacbon lai hợp tăng lên nhiều Mặt khác, hợp chất có mặt phân đoạn cặn sau chưng cất khí có mặt thành phần dầu nhờn Trong phân đoạn hợp chất hydrocacbon khác cịn có hợp chất dị ngun tố mà chủ yếu hợp chất chứa nguyên tử oxy, nitơ, lưu huỳnh vài kim loại (Niken,Vanađi ) Nói chung hợp chất phi hidrocacbon hợp chất có hại, chúng tạo màu sẫm cho sản phẩm, làm giảm độ ổn định oxy hóa sản phẩm Vì trình sản xuất dầu nhờn, người ta phải áp dụng biện pháp khác để loại chúng khỏi dầu gốc 2.1 Các hợp chất hydrocacbon [1] 2.1.1 Các hydrocacbon naphten parafin Các hydrocacbon gọi chung nhóm hydrocacbon naphtenparafin Đây nhóm hydrocacbon chủ yếu có dầu gốc dầu mỏ Hàm lượng nhóm tuỳ thuộc vào chất dầu mỏ khoảng nhiệt độ sơi mà chiếm từ 41% đến 86% Nhóm hydrocacbon có cấu trúc chủ yếu hợp chất hydrocacbon vòng naphten ( vòng cạnh cạnh ), có kết hợp nhánh alkyl Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol iso alkyl số nguyên tử bon phân tử từ 20 đến 40 hay cao Cấu trúc vòng hai dạng : Cấu trúc khơng ngưng tụ ( phân tử chứa từ đến vòng ) cấu trúc ngưng tụ ( phân tử chứa từ đến vịng ngưng tụ) Cấu trúc nhánh naphten đa dạng Chúng khác số mạch nhánh, chiều dài mạch, mức độ phân nhánh mạch vị trí mạch vịng Thơng thường người ta nhận thấy : - Phần nhớt nhẹ có chứa chủ yếu dãy đồng đẳng xyclohexan xyclopenten - Phân đoạn nhớt trung bình chứa chủ yếu vịng naphten có mạch nhánh alkyl, iso alkyl với số vòng từ đến vòng - Phân đoạn nhớt cao xuất hợp chất chứa vòng ngưng tụ với số vòng từ đến vịng Ngồi hydrocacbon vịng naphten, nhóm cịn có hydrocacbon dạng n-parafin izo-parafin Hàm lượng chúng không nhiều mạch cacbon thường chứa không 20 nguyên tử cacbon số nguyên tử cacbon lớn 20 parafin dạng rắn thường tách trình sản xuất dầu nhờn 2.1.2 Nhóm hydrocacbon thơm hydrocacbon naphten-thơm Thành phần cấu trúc nhóm hydrocacbon có ý nghĩa quan trọng dầu gốc Một loạt tính chất sử dụng dầu nhờn tính ổn định chống oxy hố, tính bền nhiệt, tính nhớt nhiệt, tính chống bào mòn, độ hấp thụ phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào tính chất hàm lượng nhóm hydrocacbon Tuy nhiên hàm lượng cấu trúc chúng tuỳ thuộc vào chất dầu gốc nhiệt độ sôi phân đoạn +Phân đoạn nhớt nhẹ (350oC đến 400 oC) có mặt chủ yếu hợp chất dãy đồng đẳng benzen naphtalen +Phân đoạn nhớt nặng (400 oC đến 450oC) phát thấy hydrocacbon thơm ba vòng dạng đơn kép +Trong phân đoạn có nhiệt độ sơi cao có chứa hợp chất thuộc dãy đồng đẳng naphtalen, phenatren, antraxen số lượng đáng kể loại Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol hydrocacbon đa vịng Các hydrocacbon thơm ngồi khác số vịng thơm, cịn khác số nguyên tử cacbon mạch nhánh vị trí mạch nhánh Trong nhóm cịn phát có mặt vịng thơm ngưng tụ đa vòng Một phần chúng tồn dầu gốc với tỷ lệ thay đổi tuỳ thuộc vào dầu gốc dầu mỏ, phần hình thành trình chưng cất phản ứng trùng ngưng, trùng hợp tác dụng nhiệt độ Một thành phần nhóm hydrocacbon thơm loại hydrocacbon hỗn tạp naphten-aromat, loại hydrocacbon làm giảm phẩm chất dầu nhờn thương phẩm chúng có tính nhớt nhiệt dễ bị oxy hoá tạo chất keo nhựa qúa trình làm việc dầu nhờn động 2.1.3 Các hydrocacbon rắn Trong thành phần dầu nhờn chưng cất từ dầu mỏ cịn có hydrocacbon rắn bao gồm hydrocacbon dãy parafin có cấu trúc khối lượng phân tử khác nhau, hydrocacbon naphten có chứa từ đến vịng phân tử có mạch nhánh dài với cấu trúc dạng thẳng dạng izo, hydrocacbon thơm có số vịng, số mạch nhánh khác Chúng có tính chất dễ đơng đặc lại dạng rắn nhiệt độ thấp Vì hydrocacbon rắn cần phải tách lọc trình sản xuất dầu nhờn nên hàm lượng chúng dầu nhờn thường thấp Các hydrocacbon rắn chia làm hai loại: +Parafin hỗn hợp chủ yếu phân tử n-alkan có khối lượng phân tử cao +Xerezin hỗn hợp chủ yếu hydrocacbon naphten rắn có mạch nhánh dạng thẳng izo, dạng izo chủ yếu 2.2 Các thành phần khác Trong phân đoạn dầu nhờn, bên cạnh thành phần hydrocacbon cịn có thành phần khác chất nhựa atphanten, hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxy 2.2.1 Các chất nhựa asphanten Dựa theo tính chất hoá lý người ta phân chia chất nhựa-atphanten thành nhóm : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol + Chất nhựa chung tính: loại hợp chất hữu tan hoàn toàn phân đoạn dầu mỏ, ete, bezen, CCl4, khó tan cồn, tỷ trọng gần Nhựa trung tính cịn gọi keo dầu mỏ +Atphanten: Là chất trung tính khơng hồ tan xăng nhẹ, khác với nhựa trung tính chúng kết tủa thể tích lớn ete dầu mỏ Atphanten hoà tan tốt benzen, CCl4 +Sunfuacacbon chất rắn, giịn, khơng chảy mềm, có màu nâu xẫm đen, tỷ trọng lớn + Các axit atphantic : Tương tự nhựa trung tính lại mang tính axit Chúng hồ tan kiềm, rượu, CCl4, tan xăng, tỷ trọng lớn +Cacbon cacboit: Cacbon hình thức giống atphanten khác atphanten chỗ khơng hồ tan benzen dung môi khác +Các chất nhựa nằm phân đoạn dầu nhờn hợp chất mà phần cấu trúc chủ yếu vịng thơm atphanten ngưng tụ cao Đặc điểm hợp chất có độ nhớt lớn số nhớt lại thấp Mặt khác chất nhựa có khả nhuộm màu mạnh, nên có mặt chúng dầu làm cho màu dầu bị tối Trong trình bảo quản sử dụng, tiếp xúc với oxy khơng khí nhiệt độ thường nhiệt độ cao, nhựa dễ bị oxy hố tạo nên sản phẩm có trọng lượng phân tử lớn tuỳ theo mức độ bị oxy hoá Những chất làm tăng cao độ nhớt đồng thời tạo cặn không tan đọng lại động đốt trong, hàm lượng chất nhựa bị oxy hố mạnh chúng tạo nhiều loại cacbon, cacboit, cặn cốc, tạo tàn Vì việc loại bỏ tạp chất nhựa khỏi phân đoạn dầu nhờn trình sản xuất khâu công nghệ quan trọng 2.2.2 Các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, oxy Các hợp chất tác dụng oxy tạo chất giống nhựa Ngoài hợp chất chứa S nằm lại dầu nhờn chủ yếu lưu huỳnh dạng sunfua dùng để bôi trơn động đốt bị cháy tạo thành SO2 SO3 gây ăn mòn chi tiết động Những hợp chất chứa oxy, chủ yếu hợp chất axit naphtenic có dầu gây ăn mịn đường ống dẫn dầu, thùng chứa làm hợp kim Pb, Cu, Zn, Sn, Fe Những sản phẩm ăn mòn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol lại lắng đọng lại dầu, làm bẩn dầu góp phần tạo cặn đóng chi tiết động Tuy nhiên có mặt hợp chất có cực dầu nhờn lại có tác dụng làm tăng độ bám dính dầu lên bề mặt kim loại Nguyên nhân có hấp phụ hố học phần có cực chúng lên bề mặt kim loại, q trình axit tạo nên với lớp kim loại bề mặt hợp chất kiểu xà phịng nhờ bám vào bề mặt kim loại Để tăng thời gian sử dụng, tính sử dụng dầu nhờn người ta phải pha thêm vào dầu gốc phụ gia khác nhau, tùy thuộc vào lĩnh vực cụ thể mà nhà sản xuất thêm vào phụ gia tương ứng Do thành phần hố học dầu nhờn phức tạp, ví dụ theo [3] dầu nhờn động sử dụng phổ biến giới có cơng thức tổng qt sau: Bảng 1: Cơng thức hóa học tổng quát dầu nhờn động Thành phần Dầu gốc (SAE 30 – 40) Phụ gia tẩy rửa Phụ gia phân tán Phần trăm theo khối lượng 71,5% - 96,2% 2% - 10% 1% - 9% Zn Đithiophốtphát 0,5% - 3% Chất chống oxyhóa 0,1% - 2% Chất giảm ma sát 0,1% - 3% Chất chống bọt – 15ppm Chất hạ điểm đông đặc 0,1% - 1,5% III Các tính chất tính sử dụng dầu nhờn 3.1 Các tính chất 3.1.1 Độ nhớt [4] Độ nhớt tính chất quan trọng dầu bôi trơn, đặc trưng cho Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol trở lực ma sát toàn chất lỏng Độ nhớt yếu tố việc tạo thành màng bôi trơn hai điều kiện bôi trơn thuỷ động (màng dày) bơi trơn thuỷ động đàn hồi (màng mỏng) Nó ảnh hưởng đến độ kín khít, làm mát, tổn hao cơng suất, khả chống mài mịn, khả tạo cặn động Do động cơ, độ nhớt dầu có tác động đến lượng tiêu hao nhiên liệu, khả tiết kiệm dầu hoạt động chung động Trong ôtô, xe máy độ nhớt yếu tố ảnh hưởng đến dễ dàng khởi động tốc độ trục khuỷu Độ nhớt cao gây sức cản nhớt nhiệt độ xung quanh thấp, làm giảm tốc độ trục khuỷu làm tăng tiêu hao nhiên liệu, kể sau động khởi động Độ nhớt thấp dẫn đến chóng mài mịn chi tiết tăng lượng dầu tiêu hao Như chi tiết máy điều phải dùng dầu có độ nhớt thích hợp đối vớ điều kiện vận hành máy Nói chung chi tiết có tải trọng nặng, tốc độ thấp sử dụng dầu bơi trơn có độ nhớt cao, chi tiết có tải trọng nhẹ, tốc độ cao sử dụng dầu có độ nhớt thấp Độ nhớt tiêu quan trọng việc theo dõi dầu trình sử dụng Nếu độ nhớt tăng chứng tỏ dầu bị oxy hố, cịn độ nhớt giảm nhiên liệu hay tạp chất khác lẫn vào dầu.Vì độ nhớt lấy làm sở cho hệ thống phân loại dầu động theo SAE (năm 1911) Theo đơn vị SI độ nhớt định nghĩa lực tiếp tuyến đơn vị diện tích (N/m2) cần dùng trình chuyển động tương đối (m/s) hai mặt phẳng nằm ngang ngăn cách lớp dầu dày 1mm, độ nhớt động tính pascal giây (Pa.s) Theo đơn vị CGS độ nhớt tính poazơ P (dyn.s/cm 2) Có thể chuyển đổi hai loại đơn vị theo công thức: 1Pa.s = 10 P Ngồi poazơ cịn chuyển đổi sang đơn vị động học thường dùng Stoc (Sc) centimet Stoc (cSt) mà giá trị phụ thuộc vào tỷ trọng dầu Theo đơn vị SI độ nhớt động học tính m2/s hay mm 2/s (1mm2/s=1cSt) Có nhiều phương pháp nhiều dụng cụ đo độ nhớt quan trọng dụng cụ mao quản, mà mao quản đo, thời gian chảy dầu tỷ lệ với độ nhớt động học Những tiêu kỹ thuật quy trình sử dụng loại nhớt kế mao quản mô tả ASTMD 446 Một loại nhớt kế khác (nhớt kế Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol PHẦN III: XÂY DỰNG Đối với cơng trình xây dựng, với nhà máy điều quan trọng xác định địa điểm xây dựng Địa điểm xây dựng đóng góp phần thành cơng dự án Xác định địa điểm xây dựng hợp lý tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, sở phát triển sản xuất, kinh doanh nhà máy, vốn đầu tư giá thành sản phẩm nhà máy, trước mắt lâu dài Vị trí nhà máy ảnh hưởng trực tiếp đến mơi trường, kích thích tăng trưởng kinh tế khu vực, toàn xã hội Trong giai đoạn phát triển, nhà nước có định hướng quy hoạch có tầm chiến lược phù hợp với phát triển thực tiễn khách quan, thể chế trị, chử chương đường lối phát triển kinh tế Vì vậy, việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy vấn đề then chốt để phù hợp với chủ trương đường lối nhà nước nhằm mục đích tồn phát triển trước mắt lâu dài I Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy 1.1 Các yêu cầu chung + Về quy hoạch: Địa điểm xây dựng lựa chọn phải phù hợp với qui hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, qui hoạch cụm kinh tế công nghiệp cấp có thẩm quyền phê duyệt Tạo điều kiện phát huy tối đa công xuất nhà máy khả hợp tác sản xuất nhà máy với nhà máy lân cận + Về điều kiện tổ chức sản xuất Địa điểm lựa chọn xây dựng phải thoả mãn: gần với nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất gần nơi tiêu thụ sản phẩm nhà máy, gần nguồn cung cấp lượng, nhiên liệu như: điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu , hạn chế tối đa chi phí cho vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm góp phần thúc đẩy phát triển nhà máy + Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật Địa điểm xây dựng phải đảm bảo hoạt động liên tục nhà máy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol ý yếu tố sau: Phù hợp vận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm: đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển đường hàng không Phù hợp vận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc mạng lưới kỹ thuật khác Nếu địa phương chưa có sẵn điều kiện kỹ thuật hạ tầng nói phải xét đến khả xây dựng trước mắt, tương lai + Về điều kiện xây lắp vận hành nhà máy: Khả nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng Để giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng nhà máy, hạn chế tối đa lượng vận chuyển vật tư từ nơi xa tới Khả cung ứng nhân công trình xây dựng nhà máy vận hành nhà máy sau Do vậy, trình thiết kế cần ý xác định số công nhân nhà máy khả cung cấp nhân công địa phương, ngồi cịn phải tính đến khả cung cấp nhân công địa phương lân cận q trình thị hố 1.2 Các u cầu khu đất xây dựng: + Về địa hình: Khu đất phải có kích thước hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt việc mở rộng nhà máy tương lai Kích thước, hình dạng quy mơ diện tích khu đất khơng hợp lý gây nhiều khó khăn q trình thiết kế bố trí dây chuyền cơng nghệ, việc bố trí hạng mục cơng trình mặt khu đất Do khu đất chọn cần đáp ứng yêu cầu sau: Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước thải nước mưa dễ dàng Khu đất phải tương đối phẳng có độ dốc tự nhiên tốt i=0,5-1% để hạn chế tối đa chi phí cho san lấp mặt + Về địa chất: Khơng nằm vùng có mỏ khống sản địa chất khơng ổn định (như có tượng động đất, xói mịn đất hay tượng cát chảy) Cường độ khu đất xây dựng 1,5- 2,5 kg/cm2 Nên xây dựng đất sét, Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol sét pha cát, đất đá ong, đất đồi để giảm tối đa chi phí gia cố móng hạng mục cơng trình hạng mục cơng trình có tải trọng thân tải trọng động lớn 1.3 Các yêu môi trường vệ sinh công nghiệp Khi địa điểm xây dựng chọn, cần xét đến mối quan hệ mật thiết khu dân cư đô thị khu cơng nghiệp Bởi q trình sản xuất nhà máy thường thải chất độc như: Khí độc, nước bẩn, khói bụi, tiếng ồn Hoặc yếu tố bất lợi khác dễ cháy nổ, ô nhiễm môi trường Để hạn chế tối đa môi trường công nghiệp tới khu dân cư, khu vực có di tích lịch sử danh lam thắng cảnh địa phương cần phải thoả mãn điều kiện: Địa điểm xây dựng phải thoả mãn yêu cầu qui phạm, quy định mặt bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp Chú ý khoảng cách bảp vệ vệ sinh công nghiệp tuyệt đối không xây dựng cơng trình cơng cộng cơng viên, phải trồng xanh để hạn chế tác hại khu cơng nghiệp gây nên Vị trí xây dựng nhà máy thường cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước thải nhà máy sử lý phải hạ lưu cách bến dùng nước khu dân cư tối thiểu > 500m Tóm lại ,để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải vào yêu cầu Nhưng thực tế khó khăn lựa chọn địa điểm thỏa mãn yêu cầu Do mà cần phải nghiên cứu cân nhắc ưu tiên đặc điểm sản xuất riêng nhà máy mà cân nhắc định lựa chọn địa điểm hợp lý tối ưu 1.4 Phân tích vị trí địa lý khu đất Ngành hóa dầu nước ta bước hội nhập với khu vực, nhiều khó khăn trước mắt nhà máy lọc hóa dầu nhà máy đại mặt dây chuyền, sản xuất với quy mơ lớn Nó có vị trí quan trọng kinh tế cuốc dân đồng thời dự án mang tính chiến lược phủ, địa điểm xây dựng nhà máy vấn đề quan trọng Ở đây, ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất-Quảng Ngãi Nơi phủ phê duyệt xây dựng khu công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol Đối với địa điểm này, mang nhiều yếu tố thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy lọc hóa dầu như: - Mạng lưới giao thơng Hướng Đông cách biển khoảng km, với độ sâu rộng thuận tiện cho tầu có tải trọng lớn cập bến cập bến nhiều tâù lúc Hướng Tây Nam mạng lưới giao thông quốc gia đường đường sắt Hướng Bắc giáp khu kinh tế mở Quảng Nam Vì mặt giao thông thuận tiện cho việc vận chuyển nhiên nguyên liệu nhà máy vận chuyển sản phẩm nhà máy tiêu thụ Mặt khác, vật liệu, vật tư xây dựng nhà máy lấy nội tỉnh Nguồn nhân công dồi dào, yếu tố quan trọng qúa trình đẩy mạnh xây dựng nhà máy việc vận hành nhà máy sau Một vấn đề cần thiết là: kích thước hình dạng khu đất thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt việc mở rộng nhà máy sau Khu đất cao ráo, không bị ngập lụt, độ dốc tự nhiên khu đất khoảng 1% với đất sét kết hợp với đất đá ong nên đảm bảo tính chịu tải trọng lớn Với địa hình nhà máy, hướng gió chủ đạo gió Tây-Nam chất khí, bụi nhà máy khơng ảnh hưởng đến khu dân cư 1.4.1 Nguyên liệu ban đầu Dầu thô khai thác từ mỏ Bạch Hổ, Rồng, Đại Hùng vận chuyển nhà máy 1.4.2 Những sản phẩm nhà máy - Khí - Nhiên liệu lỏng (xăng ôtô, xăng máy bay, xăng công nghiệp ) - Các loại dung môi - Các loại dầu nhờn bôi trơn - Các loại hydrocacbon riêng biệt dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hóa học - Bitum Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol 1.4.3 Đặc điểm sản xuất nhà máy Nhà máy chế biến dầu mỏ chiếm diện tích lớn bao gồm liên hợp phân xưởng có mối liên hệ chặt chẽ với Sản phẩm phân xưởng nguyên liệu cho phân xưởng kia, địi hỏi phân xưởng phải phân bố cách hợp lý với mối liên hệ chúng Điều kiện làm việc nhà máy có cơng đoạn địi hỏi khắt khe chế độ công nghệ Mặt khác sản phẩm nhiều qúa trình dễ cháy nổ cần đặc biệt ý tuyệt đối đảm bảo an toàn chống cháy nổ phân xưởng toàn nhà máy Với tính chất nhà máy hóa chất, vấn đề tránh độc hại cho người gây ô nhiễm môi trường cần phải đặc biệt ý Giữa phân xưởng phải có khoảng cách bảo đảm an toàn thuận tiện cho qúa trình lưu thơng dịng người, dịng xe, tầu đồng thời lưu thơng ngun liệu sản phẩm, hóa chất phụ trợ xúc tác thiết bị phụ chợ khác II Thiết kế tổng mặt nhà máy 2.1 Nguyên tắc phân vùng Tuỳ theo đặc thù sản xuất nhà máy mà ta thiết kế vận dụng nguyên tắc phân vùng cho hợp lý Trong thực tế biện pháp phân chia khu đất thành vùng theo đặc điểm sử dụng phổ biến Biện pháp chia diện tích nhà máy thành vùng + Vùng trước nhà máy: Nơi bố trí nhà hành quản lý, phục vụ sinh hoạt, cổng vào gara ôtô ,xe máy Đối với nhà máy có quy mơ nhỏ mức độ hợp khối lớn, vùng trước nhà máy dành diện tích cho bãi đỗ xe ơtơ, xe gắn máy, cổng bảo vệ, bảng tin xanh cảnh quan Diện tích vùng tuỳ theo đặc điểm sản xuất, quy mơ nhà máy, chiếm 4-20% diện tích tồn nhà máy + Vùng sản xuất: Nơi bố trí nhà máy cơng trình nằm dây chuyền sản xuất nhà máy, xưởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ Tuỳ theo đặc điểm sản xuất quy mô nhà máy diện tích vùng chiếm từ 22-52% diện tích nhà máy Đây vùng quan trọng nhà máy nên bố trí cần lưu ý số Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol điểm sau: Khu đất ưu tiên điều kiện địa hình, địa chất hướng Các nhà sản xuất chính, phụ, phụ trợ sản xuất có nhiều cơng nhân nên bố trí gần phía cổng gần trục giao thơng nhà máy đặc biệt ưu tiên hướng Các nhà xưởng trình sản xuất gây tác động xấu tiếng ồn lớn, lượng bụi, nhiệt thải nhiều dễ có cố (dễ cháy, nổ rị rỉ hố chất bất lợi) nên đặt cuối hướng gió tuân thủ chặt chẽ theo quy định an toàn vệ sinh cơng nghiệp + Vùng cơng trình phụ Nơi đặt nhà cơng trình cung cấp lượng bao gồm cơng trình cung cấp điện, nước, xử lý nước thải cơng trình bảo quản kỹ thuật khác Tuỳ theo mức độ công nghệ u cầu vùng có diện tích từ 14 - 28% diện tích nhà máy Khi bố trí cơng trình vùng ta cần ý điểm sau: Hạn chế tối đa chiều dài hệ thống cung cấp kỹ thuật cách bố trí hợp lý nơi cung cấp nơi tiêu thụ lượng Tận dụng khu đất không lợi hướng giao thơng để bố trí cơng trình phụ Các cơng trình có nhiều bụi, khói chất thải bất lợi phải bố trí cuối hướng gió chủ đạo + Vùng kho tàng phục vụ giao thông Trên bố trí hệ thống kho tàng, bến bãi cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga nhà máy Tuỳ thuộc theo đặc điểm sản xuất quy mô nhà máy vùng thường chiếm từ 23-37% diện tích nhà máy Khi bố trí vùng ta cần lưu ý số điểm sau: Cho phép bố trí cơng trình vùng đất khơng ưu tiên hướng Nhưng phải phù hợp với nơi tập kết nguyên liệu sản phẩm nhà máy để dễ dàng thuận tiện cho việc nhập, xuất hàng nhà máy Tuy nhiên, nhiều trường hợp, đặc điểm yêu cầu dây chuyền công nghệ hệ thống kho tàng bố trí gắn liền trực tiếp với phận sản xuất Vì vậy, người thiết kế bố trí phần hệ thống kho tàng nằm khu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol vực sản xuất 2.2 Ưu nhược điểm nguyên tắc phân vùng + Ưu điểm: Dễ dàng quản lý theo ngành, theo xưởng, theo công đoạn dây chuyền sản xuất nhà máy Thích hợp với nhà máy có xưởng, cơng đoạn có đặc điểm điều kiện sản xuất khác Đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp, dễ dàng sử lý phận phát sinh điều kiện bất lợi q trình sản xuất khí độc, bụi, cháy nổ Dễ dàng bố trí hệ thống giao thơng bên nhà máy Thuận lợi cho trình phát triển mở rộng nhà máy Phù hợp với đặc điểm khí hậu nước ta + Nhược điểm Dây chuyền sản xuất phải kéo dài Hệ thống đường ống kỹ thuật mạng giao thông tăng Hệ số xây dựng, hệ số sử dụng thấp 2.3 Các hạm mục công trình Với tính chất đại thiết bị, quan hệ chặt chẽ phân xưởng tính độc hại khác chúng mà ta chọn nguyên tắc bố trí cho hợp lý, ta phân bố theo nguyên tắc phân vùng Nhà máy xây dựng gồm nhiều cơng trình (phân xưởng) nằm dây chuyền sản xuất nhiều phân xưởng sản xuất phụ đồng thời nhiều khu phụ trợ nên đây, ta phân bố bãi đỗ xe loại, cổng bảo vệ, nhà hành chính, nhà ăn, nhà nghỉ thay ca, nhà gửi trẻ trước ngồi cổng nhà máy Các cơng trình sản xuất nằm dây chuyền sản xuất nhà máy bố trí nhà máy trung tâm nhà máy khu đất đảm bảo chịu tải trọng lớn Nhà điều hành phân xưởng sản xuất phụ hóa chất phụ chợ đặt trước hai bên khu nhà sản xuất Nhà kho, khu sản xuất có tính chất độc hại, tỏa nhiệt, gây tiếng động mạnh, bãi nguyên nguyên liệu, nhà vệ sinh đặt phía sau gần trục giao thơng, cuối Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol hướng gió chủ đạo gần hai cổng phụ nhà máy, xanh, bồn hoa, cảnh, công viên đặt trục giao thông phân xưởng đảm bảo mỹ quan nhà máy Các ống dẫn nguyên nguyên liệu sản phẩm đặt dọc theo phân xưởng sản xuất, trục giao thông đảm bảo vận chuyển không ảnh hưởng đến vận hành nhà máy Đồng thời phần hệ thống kho đặt phân xưởng sản xuất Ngoài ra, cần bố trí diện tích dự phịng cho mở rộng nhà máy, phải đảm bảo với quy hoạch chung Hướng nhà phần lớn đặt quay hướng Nam, đảm bảo an toàn chống sét, bão lụt Hơn nữa, khoảng cách phân xưởng, đường giao thông phải đủ rộng để khỏi ảnh hưởng đến qúa trình sản xuất Song phân xưởng cần thiết kế phịng ngủ thay ca để qúa trình làm việc công nhân viên tốt 2.4 Các liệu kinh tế kỹ thuật Nhà máy lọc hóa dầu thuộc nhà máy cỡ lớn bao gồm phân xưởng sản xuất sau: Kích thước STT Tên cơng trình Nhịp Dài Rộng( Cao Diện tích Số nhà (m) m) (m) (m2) tầng Khu vực khử tạp chất (muối, nước) điện chưng cất áp suất 12 thường Khu vực khử tạp chất muối chưng 12 cất áp suất chân không 78 60 3,6 4680 78 48 7,2 3744 Khu vực cracking xúc tác 12 78 48 14,4 3744 4 Khu vực refoming xúc tác 12 78 72 14,4 5616 Làm hydro 12 60 60 14,4 3600 Khử parafin cacbamit 12 78 72 14,4 5616 Tách khí 12 96 48 7,2 4608 Khử asphan 12 90 48 14,4 4320 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol Làm dầu nhờn dung môi 12 chọn lọc 90 48 14,4 4320 10 Khử parafin dầu nhờn 12 60 60 7,2 3600 11 Làm dầu nhờn H2 12 84 36 14,4 3024 12 Khử dầu nhờn gat 12 54 48 7,2 2592 13 Tách parafin 12 84 36 7,2 3024 14 Sản xuất S 12 60 36 10,8 2160 15 Sản xuất Bitum 12 72 72 14,4 5184 16 Alkyl hóa 12 96 72 14,4 6912 17 Trạm cung cấp nước 12 72 60 7,2 4320 18 Công viên, bồn hoa 99086 19 Phân xưởng sửa chữa khí 12 72 48 7,2 3456 20 Khu vực hành 96 48 14,4 4608 21 Trạm nhiệt điện 12 228 180 10,8 41040 22 Trạm tự động nạp nguyên, nhiên liệu 12 78 48 10,8 3744 23 Trạm tự động nạp dầu nhờn 12 102 60 14,4 6120 24 Kho 12 36 10,8 3240 25 Bãi nguyên, nguyên liệu 12 450 192 7,2 86400 26 Trạm máy nén 12 114 60 7,2 6840 27 Khu vực đốt (ống khói) 78 60 10,8 4680 28 Khu vực hóa chất 12 90 78 10,8 7020 29 Khoan lọc nước 12 66 36 3,6 2376 30 Nhà điều hành 12 60 24 10,2 1440 31 Nhà vệ sinh 42 18 3,6 756 32 Nhà để xe 78 48 10,8 374 33 Nhà gửi trẻ 60 24 7,2 1440 34 Sinh hoạt (Hội trường) 12 60 24 7,2 1440 35 Nhà ăn 12 60 24 3,6 1440 90 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol 36 Khu sử lý nước thải 7000 37 Hệ thống đường 198172 38 Hệ thống kỹ thuất, rãnh, hè 99086 39 Tổng mặt 1273286 KXD= A B 445650 100 = 100 = 35% F 1273286 KSD= A BC 700307 = 55% 100 = F 1273286 F = 1273286 (m2) KXD=35% KSD = 55% F: diện tích tồn nhà máy A: diện tích xây dựng B: diện tích sân bê tơng C: diện tích hè, đường giao thơng, cơng trình kỹ thuật, cơng trình ngầm III Phân xưởng sản xuất dầu nhờn trích ly dung môi phenol 3.1 Sơ đồ dây chuyền phân xưởng Nguyên liệu Tháp hấp thụ Tháp trích ly Tháp tách Tháp sấy khô Tháp tách Sản phẩm Tháp bay 3.2 Đặc điểm sản xuất phân xưởng Phân xưởng sản xuất dầu nhờn trích ly dung mơi phenol nằm khu vực sản xuất dầu nhờn gốc Khu vực sản xuất dầu nhờn gốc nằm nhà máy lọc dầu, có quy mơ lớn gồm nhiều phân xưởng khác Phân xưởng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol khâu then chốt để sản xuất loại dầu nhờn dùng cho đơng loại máy móc thiết bị cần bơi trơn Ngun liệu cho qúa trình sản phẩm thu từ qúa trình chưng cất chân không cặn mazut hay cặn gudzon sau khử asphan Sản phẩm thu loại dầu gốc có hợp chất thơm đa vịng, hợp chất nhựa asphan Mặt khác, để đảm bảo cho phân xưởng hoạt động cách liên tục không ảnh hưởng tới qúa trình sản xuất cần đặt phân xưởng vị trí gần với phân xưởng cung cấp nguyên liệu, bố trí kho chứa dung mơi cho phù hợp Ngồi cần bố mạng lưới giao thơng nhà máy để việc vận chuyển sản phẩm, nguyên liệu cách dễ dàng Các thiết bị phân xưởng bao gồm: thiết bị hấp thụ tầng sôi cao 14m, đường kính 3,5m, thiết bị trích ly đĩa quay cao 14m, đường kính 5m, tháp tách, tháp sấy khơ, tháp bay hơi, tháp tái bay hơi, lò đốt, thiết bị phụ chợ khác bơm, thiết bị trao đổi nhiệt, bể chứa, bể tách Các thiết bị đặt so le nhau, suất phân xưởng 60000 t/h Nên ta bố trí đặt thiết bị lộ thiên đồng thời thiết kế khung sắt, chân đế giữ thiết bị đứng vững thao tác dễ dàng Nền nhà phải gia cố để chịu tải trọng lớn, chống dung động qúa trình làm việc thiết bị Theo số liệu sau: - Tổng chiều dài: 90 - Tổng chiều rộng:48 - Bước cột: 12 - Tổng chiều cao: 14,4 Ngồi ra, phân xưởng có khả cháy nổ cao, độ độc hại cao nên phân xưởng phải bố trí hệ thống thơng gió, chiếu sáng tự nhiên, cơng tác bảo hộ lao động, phịng chống cháy nổ đặc biệt quan tâm Trong khu vực sản xuất cần bố trí hệ thống dụng cụ, thiết bị cứu hỏa, hệ thống tủ điện thuận tiện cho thao tác có cố khơng ảnh hưởng đến qúa trình làm việc cho cán quản lý, nơi hội họp, thực công việc hành chính, sinh hoạt, phịng thay quần áo tắm rửa, phòng vệ sinh nhằm đảm bảo thuận tiện cho cơng nhân viên qúa trình làm việc khơng phải khỏi đơn vị cơng tác Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol 3.3 Các hạm mục phân xưởng Phân xưởng sản xuất dầu nhờn trích ly dung mơi phenol gồm hạm mục sau: Kích thước STT Tên cơng trình Nhịp nhà Phòng bảo vệ Dài (m) Rộng Cao Diện tích Số (m) (m) (m2) tầng 3 3,6 Phịng hành 12 7,2 72 Phòng điều hành 12 7,2 72 Phòng ăn 12 3,6 108 Nơi phản ứng 12 24 24 14,4 576 Nơi tách sản phẩm 12 24 24 14,4 720 Nơi tái sinh dung môi 12 42 24 14,4 1008 Lò đốt 12 7,2 108 Nơi cấp nước 12 3,6 108 10 Phòng tắm, thay quần áo 12 3,6 108 11 Nơi chứa nguyên liệu 12 30 12 7,2 360 12 Kho 12 30 24 7,2 720 13 Trạm điện 9 3,6 81 14 Phòng vệ sinh 12 3,6 72 15 Phòng ngủ thay ca 12 7,2 72 16 Nhà để xe thiết bị cứu hỏa 24 3,6 216 17 Khu sử lý nước thải 1500 3.4 Giải pháp kết cấu chịu lực nhà sản xuất cột móng, dầm móng, mái Khu sản xuất: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung môi phenol Phân xưởng xây dựng kết cấu khung bê tông cốt thép lắp ghép: Dầm mái bê tông cốt thép lắp ghép Mái Panen lắp ghép theo tiêu chuẩn Móng bê tơng cốt thép Bước cột xây dựng 6m, kích thước cột 400 400(mm.mm) Đế móng dài 2500 mm, rộng1800 mm, cao 500 mm Tường gạch dầy 220 mm Tường đầu hồi có bố trí cột chống gió Nền phân xưởng bê tơng, có sử lý chống thấm, chống dung Khu hành phịng bảo vệ: Móng bê tơng cốt thép Bước cột xây dựng 6m, kích thước cột 200 200(mm.mm) Tường gạch dầy 220 mm Nền nhà bê tơng, có lát đá hoa Tóm lại, số giải pháp cách bố trí, kết cấu phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol cho nhà máy lọc dầu nói riêng sở sản xuất nói chung Hiện nay, ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí nước ta bước cơng nghiệp hóa đại hóa Đặc biệt nhà máy lọc dầu nước ta tiến hành xây dựng Dung Quất - Quảng Ngãi với công suất triệu tấn/năm Giữ vai trò quan trọng, mang ý nghĩa chiến lược lớn mạnh kinh tế nước nhà đường lối lãnh đạo Đảng nhà nước ta Với địa điểm Dung Quất – Quảng Ngãi, khu vực thuận lợi mặt địa lý, điều kiện tự nhiên giao thông vận tải Địa điểm hội tụ đầy đủ yếu tố để dự án thành công tương lai Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng sản xuất dầu nhờn phương pháp trích ly dung mơi phenol