khõu vận hành:[6]
1. Khi thiết kế tổng mặt bằng và xớ nghiệp :
Sự an toàn trong xớ nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào khu đất và bố trớ xõy dựng trờn đú. Khu đất phải tương đối bằng phẳng, cú độ rốc đủ để tiờu thoỏt nước, thấm nước, cú mực nước ngầm thấp hơn chiều sõu tầng hầm. Khi quy hoạch phải nghiờn cứu cỏc biện phỏp trỏnh chất độc hại thải ra, trỏnh tàn lửa bởi xăng dầu và cỏc chất phụ gia của chỳng đều rất rễ chỏy nổ.
Trong nhà mỏy chế biến phải cú đầy đủ trang thiết bị phũng chống chỏy, nổ bao gồm : Chăn cứu hoả, bỡnh bọt, xe cứu hoả, mỏy cứu hoả, cỏt, và hệ thống nước đủ để cứu hoả bất kỳ lỳc nào và với thời gian dài đủ để dập tắt hẳn đỏm
xảy ra thỡ với trang thiết bị phải thao tỏc kịp thời. Đường đi trong nhà mỏy phải đảm bảo cho xe cứu hảo đi lại thuận tiện, cỏc thiết bị chữa chỏy phải được đặt tại nơi dễ thấy, dễ lấy và phải được kiểm tra thường xuyờn.
Thiết bị trong nhà mỏy phải kớn, khụng rũ rỉ, cỏc bể chứa nguyờn liệu phải được nối đất bằng dõy tiếp điện đề phũng xăng dầu khi bơm chuyển tớch điện sẽ phúng điện, sột đỏnh gõy chỏy nổ, xung quanh khu bể chứa phải được xõy tường ngăn cỏch với cỏc khu vực khỏc.
Bố trớ kết cấu, màu sắc, cỏc bộ phận, dụng cụ đo để đảm bảo dễ thao tỏc khụng nhầm lẫn khi vận hành. Bố trớ đặt cỏc nguồn điện, trang thiết bị điện, cỏc loại cầu dao ngắt điện phự hợp với mụi trường, đảm bảo an toàn . xõy dựng cỏc khu phõn xưởng dễ chỏy nổ ở vị trớ cỏch ly với cỏc khu vực khỏc, sử dụng vật liệu xõy dựng bền, chịu nhiệt, nhẹ, bố trớ nhiều cửa ra vào, đảm bảo quy chế an toàn.
2. Cơ sở kỹ thuật an toàn phũng chống chỏy trong cụng nghiệp:
Do đặc thự của ngành cụng nghiệp chế biến phụ gia cho dầu mỏ cũng nh nghành chế biến dầu mỏ : sản phẩm của quỏ trỡnh là những chất dễ chỏy nổ. Chớnh vỡ vậy vấn đề phũng chống chỏy nổ được đặt lờn hàng đầu . Khi núi đến an toàn trong một nhà mỏy núi chung và một phõn xưởng núi riờng. Nú bao gồm an toàn với trang thiết bị kỹ thuật của cỏc quỏ trỡnh sản xuất, an toàn với cỏc điều kiện làm việc của cụng nhõn, an toàn mụi trường.
a. An toàn với thiết bị nhiệt( Nồi hơi, thiết bị trao đổi nhiệt, sử dụng nhiệt).
Để đun núng nguyờn liệu dễ chỏy nổ nh dầu mỏ và dễ sinh ra chỏy cục bộ khi cú cặn đồng vào thành thỡ người ta khụng dựng phương phỏp đun bằng ngọn lửa mà dựng “ỏo bọc” chứa chất mang nhiệt bền( difenil, difenil oxit).
Cỏc vật liệu dựng làm nồi hơi và nồi phải làm bằng thộp đỳc( ống khụng hàn), đối với loại ỏp suất cao dựng thộp chất lượng cao chứa Si,Mo và Cr. Gang đỳc dựng cho thiết bị đun núng khụng quỏ 300oC và ỏp suất nhỏ, đường kớnh khụng lớn, cú thể dựng gang cú thờm Mo để đun núng trờn 350oC.
Nồi hơi cần phải cú van an toàn, ỏp kế, ống thụng, van đúng và van xả nước 1 chiều, van đúng và van xả hơi, van an toàn. Đặc biệt van an toàn thỡ nồi hơi phải cú hai van, tỏc dụng độc lập hẳn với nhau.
Nồi hơi phải được đặt trờn nền múng riờng, khụng liờn hệ với tường nhà, đặt ở cỏc gian nhà một tầng, cú tường và cú mỏi khụng chỏy.
Trước khi sử dụng nồi hơi phải đượckiểm tra kỹ thuật để xỏc định tỡnh trạng nồi hơi. Trong thời gian sử dụng cứ 3 năm phải xem xột bờn trong một lần, thuỷ lực ít nhất 6 năm một lần.
b.An toàn đối với mỏy nộn, đường ống dẫn và bể chứa khớ.
Khi nộn khớ do ỏp suất, nhiệt độ tăng cao và do cú những quỏ trỡnh hoỏ học do vậy cú thể xảy ra chỏy nổ gõy tai nạn. Để hệ thống mỏy nộn làm việc an toàn thỡ cần làm lạnh liờn tục, mỏy nộn ỏp suất thấp và năng suất thấp thỡ cú thể làm lạnh bằng khụng khớ . Do hiện tượng giảm nhiệt độ chỏy bựng của MTBE và nguyờn liệu tổng hợp MTBE liờn quan tới sự tăng ỏp suất nờn nhiệt độ của mỏy nộn khụng được quỏ 60oC ở trong mỏy nộn 1 xy lanh và khụng quỏ 140oC ở trong mỏy nộn nhiều xi lanh . Với mỏy nộn 4-6 cấp nếu cần nộn cao hơn thỡ phải cú mỏy làm lạnh trung gian đặt ở ngoài và giữa mỗi cấp nộn.
Đường ống dẫn dựng vận chuyển chất lỏng nguy hiểm, chịu ỏp suất cần phải đảm bảo yờu cầu chịu ỏp suất, đường ống chế tạo từ cỏc ống kộo liền khụng hàn, nối mặt bớch tiến hành chỉ trong trường hợp cần thiết để lắp giỏp và sửa chữa. ẩng dẫn sản phẩm đun núng cần phải đặt cỏch xa đường ống dẫn khớ hoỏ lỏng một khoảng 0,5 m và phải được bảo ụn.
Đề phũng hỏng húc thiết bị dựng van chỉnh lưu, để giảm ỏp suất quỏ lớn của hơi, khớ và khớ khụng nộn. Sau van chỉnh lưu ta đặt van an toàn để điều chỉnh ỏp suất sau khi van chỉnh lưu đó điều chỉnh.
Tất cả cỏc đường ống khi lắp rỏp phải chỳ ý đến hiện tượng biến dạng và nứt do ứng suất nhiệt khi thay đổi nhiệt độ.
+ khụng được đặt ống ngay trờn nền nhà hoặc mặt đất. + Đường ống cần sơn màu khỏc nhau để dễ phõn biệt.
3. An toàn chỏy nổ trong nhà mỏy núi chung và trong phõn xưởng MTBE núi riờng:
Tất cả cỏc chất lỏng chỏy đều cú khả năng bốc hơi và sự chỏy chỉ xảy ra trong pha hơi. Trờn bề mặt của chất lỏng, ở bất cứ nhiệt độ nào đều cú hơi của nú, lượng hơi phụ thuộc vào thành phần chất lỏng và nhiệt độ của nú.
Để đảm bảo trỏnh được chỏy và nổ khi tiến hành cỏc quỏ trỡnh kỹ thuật cần cú cỏc biện phỏp sau:
+ Thay thế cỏc khõu sản xuất nguy hiểm bằng cỏc khõu ít nguy hiểm hơn. + Cơ khớ hoỏ tự động hoỏ liờn tục cỏc quỏ trỡnh sản xuất.
+ Thiết bị đảm bảo kớn, hạn chế hơi, khớ chỏy bay ra khu vực sản xuất.
+ Dựng cỏc chất phụ gia trơ, cỏc chất ức chế, cỏc chất chống chỏy nổ để giảm tớnh chỏy nổ của hỗn hợp.
+ Loại trừ mọi khả năng phỏt sinh mồi lửa tại những nơi cú liờn quan đến chất chỏy nổ.
+ Trỏnh mọi khả năng tạo ra nồng độ nguy hiểm của cỏc chất chống chỏy nổ.
+ Trước khi ngừng sửa chữa hoặc cho thiết bị hoạt động trở lại phải thổi khớ trơ, hơi nước vào thiết bị đú.
4. An toàn về điện:
An toàn về điện là một trong những vấn đề quan trọng của cụng tỏc an toàn. Phải tuõn theo nguyờn tắc về kỹ thuật trỏnh gõy ra tai nạn điện.
+ Dõy điện phải được cải tiến bằng vỏ cao su và cú thể lồng vào ống kim loại để trỏnh bị dập.
+ Cầu dao được lắp đặt sao cho dễ điều khiển nhưng cũng khụng quỏ thấp và phải để nơi khụ dỏo và an toàn đối với người điều khiển.
IV. An toàn lao động và phũng chống độc hại với cụng nhõn, mụi trường.[6]
Cụng nhõn làm việc trong nhà mỏy phải được học tập cỏc thao tỏc về phũng chỏy chữa chỏy, nắm được kiến thức về độc hại và bảo vệ mụi trường.
Trong cụng việc đũi hỏi cụng nhõn phải cú tay nghề để trỏnh hiện tượng xảy ra rơi vói, gõy sự cố dẫn đến chỏy nổ thiệt hại đến tớnh mạng và tài sản. Trong nhà mỏy người cụng nhõn phải nghiờm chỉnh chấp hành mọi qui tắc, nội quy trong nhà mỏy như : trong nhà mỏy cấm mọi hỡnh thức dựng lửa, cấm va trạm gõy ra tia lửa điện. Khi sửa chữa khụng dựng điện 220 V mà chỉ dựng điện 120 V thắp sỏng. Cấm dựng bỳa sắt, giầy cú đinh đi lại làm việc trong khu vực sản xuất.
Trong cụng tỏc bảo quản bể chứa đũi hỏi phải đuổi hết hơi xăng dầu ra khỏi bể mới được vào trong.
Cụng nhõn làm việc trực tiếp phải được trang bị dụng cụ bảo hộ lao động như : ủng, mũ ỏo, găng tay… trong nhà mỏy chế biến dầu phải được tự động hoỏ để đảm bảo an toàn phũng chống chỏy , trỏnh độc hại cho con người.
Trong nhà mỏy bơm xăng dầu , cỏc sản phẩm dầu mỏ và cỏc phụ gia cho nhiờn liệu như ohụ gia MTBE nờn trang bị cỏc thiết bị phũng chỏy tự động .Xăng dầu và phụ gia MTBE là cỏc hợp chất bay hơi nờn cần phải cần sử lý hơi xăng dầu nhằm đảm bảo sức khoẻ cho người lao động.
Người lao động cần phải được khỏm sức khoẻ định kỳ và phải cú chế độ bồi dưỡng độc hại thớch hợp với cụng việc.
Nguồn nước thải trong nhà mỏy phải được xử lý sạch cỏc hợp chất cú hại bằng cỏc hệ thống sử lý nước thải rồi mới được thải ra ngoài trỏnh ụ nhiễm mụi trường và nguồn nước của dõn cư lõn cận .
Cỏc thiết bị phản ứng cũng như hệ thống bể chứa nguyờn liệu , bể chứa sản phẩm từ dầu mỏ cũng như cỏc phụ gia cho cụng nghiệp hoỏ dầu cần phải đảm bảo về độ kớn , nhằm trỏnh hiện tường rũ rỉ ra mụi trường gõy ụ nhiễm mụi trường .
Khớ thải từ cỏc phõn xưởng phải được xử lớ đến đạt yờu cầu về mức độc hại cho phộp mới được thải ra ngoài mụi trường .
KẾT LUẬN
Cụng nghệ tổng hợp MTBE vẫn đang là vấn đề mới trong cụng nghệ hoỏ học trờn thế giới, cũng nh ở Việt Nam. Việc lựa chọn cụng nghệ tiờu chuẩn tối ưu nh theo sơ đồ cụng nghệ của UOP sẽ cho hiệu quả cao về mặt kinh tế kỹ thuật. Ở Việt Nam, khi chúng ta khai thỏc cú hiệu quả hàng loạt chế biến khớ nh Nam Cụn Sơn, Lan Tõy, Lan Đỏ,... Khớ đồng hành ở cỏc mỏ Bạch Hổ, Đại Hựng... sẽ tạo ra nguồn nguyờn liệu isobutan dồi dào cho quỏ trỡnh tổng hợp MTBE. Vỡ vậy, phõn tớch, thiết kế dõy chuyền cụng nghệ sản xuất MTBE là rất cần thiết và quan trọng để tiến tới chỳng ta xõy dựng nhà mỏy MTBE Việt Nam.
Đồ ỏn thiết kế phõn xưởng sản xuất MTBE từ isobutan năng suất 25.000 tấn/năm được tụi hoàn thành qua một thời gian làm việc khẩn trương. Do thời gian cũng như kiến thức cũn nhiều hạn chế nờn bản đồ ỏn này khụng trỏnh khỏi những thiếu sút nhất định, Vỡ vậy, rất mong được cỏc thầy cụ, cỏc bạn đúng gúp ý kiến bổ sung, sửa chữa cho bản đồ ỏn này được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chõn thành cảm ơn PGS. TS. Đinh Thị Ngọ đó tận tỡnh hướng dẫn em hoàn thành bản đồ ỏn này, đồng thời cũng xin cảm ơn cỏc bạn trong ngành học đó giỳp đỡ tụi trong quỏ trỡnh thiết kế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ. Hoỏ Học Dầu Mỏ. Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2001.
2. PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Hiền. Cụng nghệ chế biến khớ tự nhiờn và khớ đồng hành. Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2002.
3. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuụng. Nguyễn Xoa. Phạm Xuõn Toản. Nguyễn Bin. Sổ tay quỏ trỡnh và thiết bị cụng nghệ hoỏ chất. Tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1999.
4. Đỗ Văn Đài, Phạm Xuõn Toản. Nguyễn Bin. Đỗ Ngọc Cử. Sổ tay quỏ trỡnh và thiết bị cụng nghệ hoỏ chất. Tập 2. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1999.
5. Sổ tay túm tắt cỏc đại lượng hoỏ lý. Bộ mụn hoỏ lý –Trường ĐHBK thành phố HCM,11/1983
6. .Khuất Minh Tỳ - Bài giảng an toàn lao động và bảo vệ mụi trường.
7. PGS Ngụ Bỡnh. Cơ sở xõy dựng nhà Cụng nghiệp. Trường Đại học Bỏch Khoa Hà Nội Xuất bản. 2001.
8. PERP Report. Process Evaluation Research Planning-Methyl tertiary-Butyl Ether (MTBE) 94/95-4.
9. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol A16. p.465 ữ p.486, p.543 ữ p.550. VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim. 1990. 10.Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol A13. p.465 ữ p.486,
p.543 ữ p.550. VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim. 1990. 11.Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol A4. p.544 ữ p.549,
.VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim. 1990.
12.Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol A7. p.216 ữ p.220, .VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim. 1990.
13.Ind. Eng. Chem. Res. 1995, Vol 34, p.3817 ữ p.3825. 14. Ind. Eng. Chem. Res. 1995, Vol 34, p.2811 ữ p.2816. 15. Ind. Eng. Chem. Res. 1995, Vol 34, p.730 ữ p.740. 16. Ind. Eng. Chem. Res. 1998, Vol 37, p. 3575 ữ 3581.
17. Hydrocarbon Processing, Vol 72 No 1,2 January, 1993. 18. Hydrocarbon Processing, Vol 77 No 1 November, 1998.
19. Rober A. Meyers. Handbook of Petroleum Refinery Processing, 1st Edition, 13.3-13.16.
20. Catalyst Today 63, p.237ữ247, Elsevier Science, 2000. 21.Catalyst Today 55, p.213ữ223, Elsevier Science, 2000
22. Applied Catalysis A: General 189, p.1ữ8, Elsevier Science, 2000. 23. Applied Catalysis A: General 189, p.9ữ14, Elsevier Science, 2000. 24. Applied Catalysis A: General 189, p.77ữ86, Elsevier Science, 2000. 25. Applied Catalysis J., Vol 134, No 1, 1996.
MỤC LỤC
Lời giới thiệu 1
Phần : Mở đầu 2
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRèNH SẢN XUẤT MTBE 4
A . Giới thiệu chung về MTBE 4
I . Tớnh chất của MTBE 4
1. Tớnh chất lớ học của MTBE 4
2. Tớnh chất hoỏ học của MTBE 5
II . ứng dụng của MTBE 7
III. Nhu cầu và sản lượng của MTBE trờn thế giới 8
IV. Cỏc phương phỏp tổng hợp MTBE 9
1. Cơ sở hoỏ học của việc tổng hợp MTBE 10
2. Động học và cơ chế của quỏ trỡnh tổng hợp MTBE 11
V . Xỳc tỏc cho quỏ trỡnh tổng hợp MTBE 12
1.Xỳc tỏc nhựa trao đổi ion 13
2.Xỳc tỏc mới 14
VI. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh tổng hợp MTBE 15
1. Nhiệt độ phản ứng 15
2. Tỉ lệ nguyờn liệu , tỉ lệ Me/isobutylen 15
3. ỏp suất 15 4. Nước 16 5. Thiết bị phản ứng 16 B . Nguyờn liệu 16 I. Metanol 16 1. Tớnh chất vật lớ của Metanol 16 2. Tớnh chất hoỏ học 18
3. Sản xuất và ứng dụng của Metanol 19
II. Isobutylen 20
1. Tớnh chất vật lý 21
2. Tớnh chất hoỏ học 22
3. Sản xuất và ứng dụng của isobutylen 24
2.Tớnh chất hoỏ học 27
3. ứng dụng và sản xuất 29
C. Giới thiệu một số cụng nghệ sản xuất MTBE trờn thế giới 30
1. Cụng nghệ ete hoỏ của CDTECH 30
2. Cụng nghệ ete hoỏ của Ethermax của UOP 31
3. Cụng nghệ ete hoỏ của PHILLIP 34
4. Cụng nghệ ete hoỏ của UOP 35
5. Cụng nghệ tổng hợp MTBE của CATACOL 36
6. Cụng nghệ tổng hợp MTBE của ABCO.LP 36
D. Đỏnh giỏ so sỏnh và lựa chọn cụng nghệ tổng hợp MTBE 46
1. So sỏnh và đỏnh giỏ cụng nghệ 47
2. Lựa chọn cụng nghệ sản xuất MTBE 48
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CễNG NGHỆ SẢN XUẤT MTBE 50
I.Tớnh toỏn cõn bằng vật chất 50
I.1.Tớnh toỏn cõn bằng vật chất chung 50
I.1.2.Tớnh toỏn cõn bằng vật chất cho từng giai đoạn tổng hợp MTBE 51
I.1.3.Tớnh cõn bằng vật chất cho thiết bị tổng hợp MTBE thứ nhất 60
I.1.4.Tớnh cõn bằng vật chất cho thiết bị chưng tỏch MTBE 62 II.Tớnh cõn bằng nhiệt lượng 63
II.1. Nhiệt lượng do nguyờn liệu mang vào 63
II.2. Nhiệt lượng do nước làm lạnh mang vào 65
II.3.Nhiệt lượng do phản ứng toả ra 66
II.4.Nhiệt lượng do dũng sản phẩm mang ra 66
II.5.Nhiệt lượng do nước làm lạnh mang ra 66
III.Tớnh toỏn thiết bị chớnh 70
III.1.Tớch thể tớch làm việc của thiết bị chớnh 70
III.2.Tớnh kớch thước thiết bị chớnh 75
III.3. Tớnh toỏn cơ khớ 77
III.3.1. chiều dày thõn thỏp 77
III.3.2. Chiều dày đấy và nắp 79
III.3.3. Đường kớnh ống dẫn nguyờn liệu và sản phẩm 82
Chương III : THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY 85
I.Phõn tớch địa điểm xõy dựng nhà mỏy 85
I.1. Cỏc yờu cầu chung I.2.Cỏc yờu cầu về khu đất xõy dựng 85
II.Phõn tớch thiết kế tổng mặt bằng nhà mỏy 85
II.1. Nguyờn tắc phõn vựng 86
II.2. Cỏc hạng mục cụng trỡnh 86
III. Thiết kế sản xuất 87
III.1. ý nghĩa và tỏc dụng 88
III.2.Nguyờn tắc cơ bản khi xõy dựng lộ thiờn 88
III.3.Giải phỏp kết cấu khung phõn xưởng 89