III.1. Tính đờng kính lò phản ứng
Đờng kính lò phản ứng đợc xác định theo công thức sau :
D=1,128. S [4-122] Trong đó :
S : là diện tích tiết diện ngang của lò phản ứng , m2 S đợc tính bằng : S= ω . 3600 V Trong đó :
V : Thể tích hơi đi qua mặt cắt ngang của lò phản ứng, m3/h
Vận tốc cho phép của hơi ở trong tiết diện tự do của lò phản ứng , m/s. Đối với thiết bị cracking xúc tác thì vận tốc trung bình của hơi trong tiết diện tự do của lò phản ứng là 0,63 m/s. Khi đó V đợc xác định theo công thức :
π . 273 ) 273 ( . 4 , 22 tp Mi Gi V + ∑ = [ 4-123] Mi Gi
∑ : Là lợng hỗn hợp hơi ở trong lò phản ứng , Kmol/h , tp : Là nhiệt độ ở trong lò phản ứng ,0C
π : áp suất tuyệt đối ở bên trên lớp giả sôi của lò phản ứng , ta lấy bằng 2 at Trọng lợng phân tử trung bình của khí cracking:
3
66,375.10
30, 2995
2190,63 = , Kg/kmol Ta tính đợc:
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN76
Mi Gi ∑ =66,375.103 30, 2995 + 169,125.103 105 +82,5.103 200 +46,875.103 340 +21,75.103 18 = 5560 , Kmol/h Vậy rút ra V là : 22, 4.5560 .(273 500) 176324,7 273.2 V = + = , m3 /h Tiết diện ngang của lò phản ứng là :
176324,7 77,74 3600.0,63 S= = , m2 Đờng kính của lò phản ứng là : D=1,128. S =1,128 . 77,74 = 9,946 , m
Trong công nghiệp ngời ta thờng sử dụng lò có đờng kính nằm trong khoảng 2,5 m – 12 m . Ta chọn lò có đờng kính là D = 10 , m.
III.2. Chiều cao lũ phản ứng:
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN77
Xỏc định chiều cao toàn bộ lũ phản ứng theo cụng thức: Hn = h + h1 + h2 + h3 + h4 + h5 , m
h: chiều cao lớp giả sụi (m)
h1: chiều cao của vựng chuyển tiếp từ lớp giả sụi đến vựng tỏch (m) h2: chiều cao vựng tỏch; h2 = 6m
h3: chiều cao vựng phõn ly; h3 = 6m
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN78
h4: chiều cao vựng đặt Xyclon; h4 = 6m
h5: chiều cao đỉnh lũ phản ứng, đỉnh lũ phản ứng cú dạng bỏn cầu nờn thường lấy nú bằng 0,5D
⇒h5 = 0,5D = 0,5 .10 = 5 (m) * Chiều cao lờp giả sụi ,được tớnh theo cụng thức sau :
h = S Vp (m) trong đú ; Vp : là thể tớch của khụnh gian phản ứng (m3) Vp = ρ Gk Trong đú :
Gk : lượng xỳc tỏc cú trong khoảng khụng gian phản ứng của lũ phản ứng (kg)
ρ : mật độ lớp giả sụi của xỳc tỏc , chọn ρ= 500 kg/m3 Gk =
η
Gc
Gc : tải trọng của lũ phản ứng ( nguyờn liệu mới + phần gazoil tuần hoàn) (kg/h)
η : tốc độ trọng lượng dẫn nguyờn liệu (h-1) .Với nguyờn liệu nặng nú nằm trong khoảng 1,1 – 2,3 ( h-1),ta chọn η = 1,9 (h-1)
suy ra :
Gk = 3750001,9 = 197368,42( kg ) Vp = 197368,42
500 = 394,74 (m3 )
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN79
h = 394,7477,74 = 5,1 (m) * Chiều cao vựng chuyển tiếp h1 h1 = h/1 + h/
2
h/1 : chiều cao phần hỡnh trụ của vựng chuyển tiếp : chọn h/1 = 4,5 ( m) h/2 : chiều cao phần hỡnh nún của vựng chuyển tiếp nếu cho trước đường kớnh vựng tỏch = 4,5 (m) và gúc tạo bởi phần hỡnh nún và thừa nhận gúc tạo bởi phần hỡnh nún và thành thiết bị là 450
⇒ h/2 = 2 2 D 1 D − = 10 4,6 2 − = 2,7 (m) ⇒ h1 = 4,5 + 2,7 = 7,2 (m) * Vậy Hn = 5,1 + 7,2 + 6 + 6 + 6 +5 = 35,3 (m) V.Cyclon của lò phản ứng
Ta đặt cyclon ở trong lò phản ứng nhằm mục đích thu hồi bụi xúc tác bị cuốn theo hơi sản phẩm phản ứng. Mức độ làm sạch có thể dao động trong khoảng 65 – 98% .Trong trờng hợp cần làm sạch ở mức độ cao hơn ta có thể dùng cyclon hai hay ba bậc. Trong đồ án này ta chỉ giới hạn ở việc tính số lợng và trở lực thuỷ lực của cyclon.
Để tính toán ta phải dựa vào tốc độ quy ớc của dòng hơi sản phẩm đi trong tiết diện tự do của cyclon và tốc độ quy ớc đó đợc xác định theo công thức :
ωy = S V ,m/s [4-129] Trong đó : V : là thể tích của dòng hơi sản phẩm , m3/s S : tiết diện chung của các cyclon, m2
Mức giảm áp suất trong cyclon đợc xác định nh một trở lực cục bộ :
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN80
h'1 D1 h'3 h'2 D d h'4 ∆p ==ξ . g y . 2 2 ω .γsp = ξ . 2 2 y ω .ρsp , N/m2 [4-129] Trong đó : ξ : Là hệ số trở lực
γsp : Trọng lợng riêng của hơi sản phẩm, N/m3 g : Là gia tốc trọng trờng , m/s2 ρsp : Tỷ trọng của hơi sản phẩm , Kg/m3 Ta chọn sp p γ ∆ =65 ,m ta tính đợc ωytheo công thức : y ω = sp g γ ξ. . . 2 ∆Ρ ,m/s Ta chọn loại cyclon LH-11 có : Đờng kính ống ra D1 = 0,6 m Chiều rộng ống vào B =0,26 m
Chiều cao ống vào h1’ =0,48 m Chiều cao ống ra :
h2’ =1,56 m
Chiều cao phần hình trụ : h3’ = 2,08 m Chiều cao phần hình nón : h4’ = 2,00 m Chiều cao chung của cyclon : H =4,38 m Đờng kính đáy hình nón : d =0,25 m Hệ số trở lực thuỷ lực : ξ = 105
Thay các gía trị trên vào ta tính đợc ωy= 2.9,81.65
180 =7,085 (m/s) Tiết diện chung của các cyclon là :
S = 176324,7
3600.7,085 = 6,913 ( m2)
Nếu ta dùng cyclon có D =0,8 ,m thì tiết diện của một cyclon sẽ là :
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN81
s = 4 .D2 π = 2 3,14.1, 2 4 = 1,1304 (m2) Số cyclon cần dùng là : n = s S = 1,13046,913 = 6,1
Ta lấy chẵn số cyclon là n = 6 khi đó tiết diện chung thực tế của các cyclon là : S = 1,1304.6 = 6,8 (m2 )
PHẦN IV XÂY DỰNG
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN82
I. CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG
1. Những cơ sở để xỏc định địa điểm xõy dựng
Do phõn xưởng cracking xỳc tỏc là một phần của nhà mỏy lọc dầu, vỡ vậy việc chọn địa điểm xõy dựng nhà mỏy lọc dầu cú nghĩa là được chọn để xõy dựng phõn xưởng cracking. Việc chọn địa điểm xõy dựng là vấn đề hết sức quan trọng, khú khăn với cụng việc thiết kế, đũi hỏi những nhà thiết kế và quản lý đều phải tỡm hiểu và kết hợp những số liệu, những thụng số kỹ thuật của nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khỏc nhau như: địa chất, thuỷ văn, kinh tế, cụng nghiệp, xõy dựng... Việc xõy dựng một nhà mỏy lọc dầu cú liờn quan đến chiến lược phỏt triển kinh tế xó hội của một vựng, một đất nước. Vỡ vậy việc lựa chọn địa điểm xõy dựng cần được xem xột và cõn nhắc kỹ lưỡng. Địa điểm xõy dựng phải thoả món những yờu cầu sau:
+ Về mặt quy hoạch:
Địa điểm xõy dựng phải phự hợp với quy hoạch chung của cả vựng và cú thể mở rộng hơn là cỏc cụm kinh tế, cụng nghiệp của cả nước.
+ Về điều kiện tổ chức:
- Thuận lợi cho việc cung cấp nguyờn liệu. - Thuận lợi cho việc tiờu thụ sản phẩm.
- Gần nguồn cung cấp năng lượng điện, hơi đốt, nhiờn liệu... + Về điều kiện kỹ thuật hạ tầng:
- Địa điểm xõy dựng hệ thống phải gần đường giao thụng quốc gia, quốc tế như: đường bộ, đường sắt, đường thuỷ và đường khụng.
- Thuận lợi về thụng tin liờn lạc.
+ Về điều kiện xõy lắp và vận hành nhà mỏy:
- Địa điểm xõy dựng phải đảm bảo vốn để cung cấp nguyờn vật liệu, vật tư xõy dựng.
- Cú khả năng cung cấp nhõn cụng trong quỏ trỡnh xõy dựng nhà mỏy trong vận hành sau này.
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN83
+ Về điều kiện chớnh trị, xó hội
Địa điểm được chọn phải thuộc vựng cú điều kiện chớnh trị xó hội ổn định.
* Chớnh phủ ta đó xõy dựng nhà mỏy lọc dầu số 1 tại Dung Quất - Quảng Ngói, vỡ thế em chọn địa điểm xõy dựng tại Dung Quất sẽ thoả món cỏc yờu cầu trờn.
2. Đặc điểm của địa điểm xõy dựng
Địa điểm xõy dựng nhà mỏy lọc dầu tại Dung Quất - Quảng Ngói. Phõn xưởng cracking xỳc tỏc được xõy dựng trong nhà mỏy lọc dầu.
+ Đặc điểm của khu vực Quảng Ngói:
- Nền kinh tế nhỡn chung chưa phỏt triển, cỏc ngành dịch vụ, thương mại chưa mạnh.
- Khớ hậu: một năm thường cú hai mựa là mựa mưa và mựa khụ. Khớ hậu núi chung khụng ụn hoà.
- Địa hỡnh: độ dốc nhỏ hơn 1%, khụng nằm trờn cỏc mỏ khoỏng sản, cú độ chịu nộn tốt.
+ Ưu điểm: Dung Quất núi riờng và Quảng Ngói núi chung nằm trong vựng trọng điểm phỏt triển kinh tế của Chớnh phủ với dự ỏn phỏt triển khu cụng nghệ cao. Thuận lợi về giao thụng đường bộ, đường thuỷ và đường hàng khụng.
+ Nhược điểm: Xa nguồn nguyờn liệu, khớ hậu khắc nghiệt, thường cú bóo, lũ.
* Kết luận:
Mặc dự cũn nhiều điểm chưa phự hợp khi chọn Dung Quất làm địa điểm xõy dựng nhà mỏy lọc dầu, tuy nhiờn, nếu xột một cỏch tổng thể thỡ cũng cú nhiều thuận lợi như: nằm trong quy hoạch phỏt triển khu cụng nghiệp, cú cảng
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN84
nước sõu, sõn bay...và điều quan trọng nữa là chớnh phủ ta muốn xõy dựng nhà mỏy lọc dầu ở đõy để thỳc đẩy kinh tế miền Trung phỏt triển hơn nữa.
II. CÁC NGUYấN TẮC KHI THIẾT KẾ XÂY DỰNG
Việc xõy dựng cần phải tuõn theo những nguyờn tắc sau:
+ Việc bố trớ cỏc hạng mục chớnh trong dõy chuyền một cỏch thớch hợp để đảm bảo cỏc hạng mục đú hoạt động thuận tiện và hợp lý nhất.
+ Khi bố trớ cỏc cụng trỡnh trờn mặt bằng cần phải dự kiến trước hạng mục sẽ xõy dựng ở giai đoạn sau tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng sản xuất. Trỏnh gõy ảnh hưởng đến sản xuất khi cần mở rộng và khụng đặt cỏc đường ống đi quỏ xa.
+ Cỏc cụng trỡnh phụ trợ cần đặt gần cỏc cụng trỡnh chớnh để giảm chi phớ vận chuyển.
+ Cỏc cụng trỡnh độc hại nờn bố trớ riờng biệt, xa cỏc cụng trỡnh chớnh và cuối hướng giú, ớt người qua lại.
+ Trạm biến thế điện nờn đặt gần nơi sử dụng điện nhiều nhất như mỏy bơm, mỏy nộn.
+ Đường giao thụng trong nhà mỏy phải đảm bảo chiều cao, chiều rộng để xe ụtụ và con người lưu thụng.
+ Đảm bảo mỹ quan nhà mỏy.
III. BỐ TRÍ MẶT BẰNG
Trờn khu đất đó chọn xõy dựng, bố trớ cỏc cụng trỡnh chớnh, cỏc cụng trỡnh phụ và cỏc cụng trỡnh phục vụ. Ngoài ra cũn bố trớ hệ thống đường ống, chiếu sỏng. Tất cả cỏc hạng mục của cụng trỡnh cần được bố trớ hợp lý, đảm bảo điều kiện kỹ thuật và mỹ quan cụng trỡnh.
1. Đặc điểm của dõy chuyền sản xuất
+ Quỏ trỡnh hoạt động của dõy chuyền là liờn tục.
+ Trong khi vận hành cú thể thải khớ độc và nước ụ nhiễm.
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN85
+ Toàn bộ dõy chuyền đều lộ thiờn.
+ Xăng cracking xỳc tỏc là một phần của nhà mỏy lọc dầu do đú quỏ trỡnh hoạt động khụng thể tỏch riờng được.
2. Mặt bằng phõn xưởng
Tổng diện tớch thiết kế: 11,5ha, trong đú diện tớch dành cho sản xuất là 50%, diện tớch dành cho dự trữ 30%, cũn lại dành cho trồng cõy xanh và bố trớ cỏc hạng mục khỏc.
Sơ đồ nguyờn tắc dõy chuyền của phõn xưởng:
Nguyờn tắc:
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN86
Thỏp tỏch chớnh Lũ phản ứng
Nguyờn liệu Lũ tỏi sinh xỳc tỏc
Thỏp tỏch khớ
Thỏp tỏch xăng
Thỏp tỏch LCO
Thỏp tỏch HCO
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN87
Các hạng mục công trình.
Các công trình trong phân xởng đợc thể hiện ở bảng dứơi đây :
Bảng : Các hạng mục công trình trong phân xởng cracking
Số TT Tên công trình Số l- ợng Kích thớc Diện tích, m 2 1 Phòng bảo vệ 3 6 ì 6 108 2 Nhà để xe đạp, xe máy 1 24 ì 12 288 3 Garage ôtô 1 24 ì12 288 4 Nhà hành chính 1 36 ì 12 432 5 Hội trờng 1 36 ì 12 432 6 Sản xuất nớc 1 18 ì 12 216
7 Nhà phòng cháy chữa cháy 1 12 ì 9 108
8 Nhà cơ khí 1 24 ì 12 288 9 Nhà bơm và nén 1 12 ì 9 108 10 Nhà điều khiển 1 12 ì 9 108 11 Nhà xử lý nớc thải 1 18ì 12 216 12 Trạm điện 1 12 ì 6 72 13 Lò tái sinh 1 12 ì 12 144 14 Lò phản ứng 1 12 ì 12 144 15 Tháp chng cất chính 1 12 ì12 144 16 Tuabin khí 1 12 ì 12 144 17 Sản xuất hơi nớc 1 12 ì 12 144 18 Lò đốt CO 1 12 ì 12 144 19 ống khói 1 12 ì12 144
20 Trao đổi nhiệt 1 12 ì 12 144
21 Làm nguội 1 12 ì 12 144
22 Bể chứa nguyên liệu đầu 6 50ì 50 15000
23 Bể chứa xăng 4 40 ì40 6400 24 Bể chứa khí nhẹ 3 40 ì40 4800 25 Bể chứa LPG 2 40 ì40 3200 26 Bể chứa LCO 2 40 ì40 3200 27 Bể chứa HCO 2 40 ì40 3200 28 Bể chứa dầu cặn 2 40 ì40 3200 Tổng 42960
3. Tớnh toỏn cỏc chỉ tiờu kỹ thuật cơ bản
- Chiều dài phõn xưởng: 460 m
- Chiều rộng phõn xưởng: 250 m
- Tổng diện tớch phõn xưởng (F): F = 115.000 m2
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN88
- Diện tớch chiếm đất của nhà và cụng trỡnh (A): A = 42960 m2 - Diện tớch sõn bờtụng (B): B = 10.000 m2
- Diện tớch chiếm đất của đường giao thụng, của hệ thống đường ống vận chuyển vật chất, rónh thoỏt nước, vỉa hố và đất dự trữ C = 27.000 m2
- Xỏc định hệ số xõy dựng (Kxd): Kxd = 100 F B A+ ⋅ Kxd =42960 10000 115000 + .100 = 46,1 % - Xỏc định hệ số sử dụng (Ksd): Ksd = 100 F C B A ⋅ + + Ksd =42960 10000 27000 115000 + + .100 = 69,5 %
Theo tiờu chuẩn Việt Nam thỡ cỏc chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật xõy dựng Kxd và Ksd của phõn xưởng cracking xỳc tỏc hoàn toàn thoả món và đảm bảo yờu cầu quy định.
Do quỏ trỡnh sản xuất hầu hết được tiến hành trong cỏc thiết bị kớn, kớch thước thiết bị rất cao và to, vận chuyển bằng đường ống, cỏc quỏ trỡnh được cơ khớ hoỏ tự động hoỏ toàn bộ, việc điều khiển được tiến hành trong phũng điều khiển trung tõm. Do đú thiết kế nhà sản xuất lộ thiờn - bỏn lộ thiờn.
- Nhà sản xuất lộ thiờn - bỏn lộ thiờn được thiết kế bằng khung thộp. Bờn trong cú nhà điều khiển trung tõm và đặt cỏc thiết bị phụ trợ cho quỏ trỡnh sản xuất như thiết bị làm lạnh nồi hơi, bơm, cỏc thiết bị chớnh như thiết bị phản ứng, thiết bị tỏi sinh, thiết bị tỏch sản phẩm được đặt ở ngoài trời.
+ Nhịp nhà L1 = 6 m, L2 = 6 m. + Bước cột B = 6 m.
+ Chiều cao nhà: H = 6 m.
- Nhà cú hai mỏi dốc hai phớa thụng giú tự nhiờn trong nhà do đối lưu khụng khớ.
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN89
- Nền nhà là loại nền xi măng và bờ tụng, loại nền này chịu được khoỏng chất, hợp chất vụ cơ và kiềm yếu.
- Cột nhà bằng thộp dựng múng đơn dưới cột. Loại múng này được đặt trờn một lớp lút mỏng dày 100 mm. Nếu đất khụ cũng cú thể dựng lớp lút bằng đỏ dăm, nếu đất ướt dựng bờ tụng gạch vỡ hoặc bờ tụng mỏc 50.