Tài liệu Đồ án công nghệ II - ứng dụng dầu mỏ pdf

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 s ản 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 phả i 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 h ọc, 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, 10 3 t/năm: 8600 Tại tháp chưng cất khí quyển thu được các phân đoạn sau: Phân đoạn Khoảng nhiệt độ sôi (t o C) 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 mề m 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 kh ảo, 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 n ăng suất của mỗi phân xưởng và sơ đồ công nghệ của nhà máy): Sản phẩm Ký hiệu Số lượng (10 3 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 A 1 JA1 850 Dầu Diezel GOM 1100 Dầu đốt dân dụng FOD 1300 Nhiên liệu đốt lò N 0 2 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 A 3 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 A 1 , 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 d 4 15 của các sản phẩm dầu mỏ : - Trước hết ta dựa vào biểu đồ d 4 15 - % thể tích phần chưng cất được để xác định d 4 15 của phân đoạn nhẹ đầu tiên ; - Sau đó, để xác định d 4 15 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 v 1 và có tỉ trọng d 1 ; - Phân đoạn 2 có thể tích v 2 và có tỉ trọng d 2 ; - Phân đoạn 3 có thể tích v 3 và có tỉ trọng d 3 ; - Phân đoạn n có thể tích v n và có tỉ trọng d n . Ta có thể minh họa trên biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + : Hình 5 : Biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + V 1 V 2 V 3 rendement en essence C5+ (%vol) d m3 d m2 d m1 Densité cumulée Từ biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C 5 + (Hình 1), ta tra được : • d m2 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1 và 2, tương ứng với phần thể tích v m2 = v 1 + v 2 d m3 là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1, 2 và 3, tương ứng với phần thể tích v m3 = v 1 + v 2 + v 3 4/35 5/35 6/35 7/35 Theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng, ta có : m Σ = m 1 + m 2 d m2 .V m2 = d 1 .V 1 + d 2 .V 2 hay : d m2 .v m2 = d 1 .v 1 + d 2 .v 2 Suy ra : 2 112m2m 2 v vdvd d − = Tương tự, ta có : 3 11223m3m 3 v vdvdvd d − − = Cứ như vậy, ta sẽ tính toán được tỉ trọng của tất cả các phân đoạn. Đối với KER, GO, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng các số liệu trong bảng phân tích dầu thô ARABIAN LIGHT ; • • Đối với phân đoạn cặn RA, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng biểu đồ d 4 15 - hiệu suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2) 1.1.1 Tỉ trọng tiêu chuẩn S (densité standard) S = 1,002 d 4 15 1.1.2 Độ API 5,131 S 5,141 API 0 −= 1.2 Nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn 1.2.1 Nhiệt độ sôi trung bình đã hiệu chỉnh (t v - température moyenne pondérée) t v được tính toán dựa vào đường cong ASTM hoặc TBP ; • • Nếu sử dụng đường cong ASTM, t v được tính theo công thức : 4 tt2t t 905010 v ++ = Nếu sử dụng đường cong TBP, t v được tính theo công thức : • 3 ttt t 805020 v ++ = 1.2.2 Nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn tmav (temperature mean average) - Tính độ dốc s của đường cong chưng cất : C)/ thãø têch(% o 60 tt s 1070 − = - Dựa vào (Hình 3), ta suy ra ∆t mav . - t mav = t v + ∆t mav 8/35 1.3 Hệ số đặc trưng K UOP (K W ) Người ta có thể xác định K UOP của các phân đoạn dầu mỏ theo 2 cách : - Dùng biểu đồ P2 để tra ra gía trị của K UOP nếu biết tỉ trọng d 4 15 và nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn t mav của phân đoạn đó ; - Aïp dụng công thức : S T81 K 3 mav UOP × = , 9/35 1.4 Hàm lượng lưu huỳnh Dựa vào biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu xăng C 5 + 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 : 2 112m2m 2 m msms s .%.% % − = 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 0,5 o / oo , bằng cách sử dụng biểu đồ « NO éthylé 0,5 o / 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 0,5 o / 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. %Ar Σ . %v Σ = % Ar 1 . %v 1 + % Ar 2 . %v 2 + … + %Ar n . %v n Với : %Ar Σ , % Ar 1 , % Ar 2 , …, %Ar n : hàm lượng Aromatique của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; %v Σ , %v 1 , %v 2 , …, %v n : hiệu suất thể tích thu được của phân đoạn hỗn hợp và của các phân đoạn thành phần ; 10/35 [...]... 12 4-6 330 - 370 GO nhẹ 240 - 350 0,05 - 0,2 % 10 - 20 3-6 340 - 390 GO nặng 300 - 390 0,1 - 0,3 % 15 - 25 2-4 350 - 400 GO chân không 350 - 550 0,1 - 0,3 % 30 - 40 1,5 - 3 360 - 400 + độ, RA 350 0,5 - 1 % 90 - 110 0,3 - 1 370 - 400 RSV 550+ 0,2 - 0,5 % 60 - 70 0,5 - 1,5 370 - 400 • Xác định lượng H2 tiêu thụ : bao gồm : 1- H2 dùng để khử lưu huỳnh : 28/35 - Dựa vào biểu đồ 1 của quá trình HDS, có khối... nhiên liệu thừa ra nhiên liệu tiêu chuẩn Các phân đoạn nhẹ Các phân đoạn sản phẩm của phân xưởng DA Phân xưởng DSV Phân xưởng FCC VBR - H2 - C2 - C3 - C4 - GAS - BNZ - KER - GOL - GOH - RDA - DSV - RSV - LCO - HCO RVB 34/35 2.75 1.22 1.18 1.16 1.11 1.11 1.10 1.07 1.05 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.85 Từ đó, ta tính toán xem lượng nhiên liệu thừa này sau khi qui đổi ra theo nhiên liệu tiêu chuẩn có đủ đáp ứng. .. 4,90 - 0,2 × KUOP = 4,90 - 0,2 × 12,06 = 2,488 % khối lượng 2.4 Quá trình khử lưu huỳnh (hydrodésulfuration - HDS) • Điều kiện vận hành của các thiết bị khử lưu huỳnh với các loại nguyên liệu khác nhau : Khoảng phân Hàm lượng lưu Điều kiện vận hành Nguyên liệu đoạn, oC huỳnh ppH2, bars VVH, h-1 Nhiệt o C Xăng 70 - 170 0,5 - 1 ppm 5-8 5-8 330 - 370 Kérosène 160 - 240 50 - 100 ppm 8 - 12 4-6 330 - 370... 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 xưởng VBR : 23 - Phân xưởng HDS : 18 3.2 Lượng nhiên liệu tiêu thụ... theo công thức sau : M = 223,56 ν100(1,1228S - 1,2435) ν210(3,4758 - 3,038S) S-0,6665 Với : M - khối lượng phân tử, kg/kmol ; ν100 - độ nhớt động lực ở 100oF (37,8 oC) ν210 - độ nhớt động lực ở 210oF (98,9 oC) S - tỉ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn • Sai số trung bình khi tính toán theo công thức trên khoảng ≤ 10 % 1.9 Áp suất hơi bão hòa • Để xác định áp suất hơi bão hòa Reid (TVR) của Xăng nhẹ ⇒ sử dụng. .. 18/35 19/35 a, b - các hệ số, phụ thuộc vào thành phần % chưng cất được, giá trị được tra theo bảng [4.16] (I - 166) 1.11 Chỉ số Cétane (IC) • Được xác định theo công thức được đưa ra bởi công ty ETHYL theo phương pháp ASTM D 976 (I - 222): IC = 454,74 - 1641,416 ρ + 774,74 ρ2 - 0,554 (T50) +97,083 (log T50)2 Với : ρ - khối lượng riêng của nhiên liệu ở 15 oC [kg/l] T50 - nhiệt độ sôi tương ứng với 50% độ... 0,19768 A 2 (A + 26,786 − 2,6296 K W ) -2 ) ν210 - độ nhớt động học ở 210 ÒF, mm2/s hay cSt ; ν100 Với : - độ nhớt động học ở 100 ÒF, mm2/s hay cSt ; • Chú ý : - Các công thức tính độ nhớt trên không áp dụng được nếu KW < 10 và A . 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. 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 A 3 gắn kèm theo đồ