Chưng cất dầu thô

ông những tạo bởi ống phẳng mà còn mà còn tạo nên bởi ống có gân dọc. ống gân làm cho điều kiện trao đổi nhiệt ở hai phía bề mặt trao đổi nhiệt được đồng đều, các chất lỏng có nhớt lớn tức là hệ số cấp nhiệt nhỏ hơn so với chất tải nhiệt khác thì thường cho nó đi về phía có gân. Vật liệu chế tạo thiết bị thường dùng thép cacbon, thép chịu axit, sành sứ, thuỷ tinh ... loại thiết bị này có ưu điểm là hệ số truyền nhiệt lớn, vận tốc của các chất tải nhiệt, không có cặn bám lên thành ống, chế tạo đơn giản. Tuy nhiên thiết bị này lại cồng kềnh, khó cọ sạch khoảng trống giữa hai ống, chi phí cho một m2 bề mặt trao đổi nhiệt độ lớn chúng chỉ thích hợp khi lưu lượng chất tải nhiệt bé và trung bình. Hình 16 Hình 17 III.3- Loại thiết bị ống chùm : Thiết bị này được dùng phổ biến trong công nghiệp hoá chất có ưu điểm là có cấu tạo gọn, chắc chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn. Thiết bị đơn giản của loại này là loại ống chùm kiểu ống đứng, gồm có vỏ hình trụ, hai đầu hàn hai lưới ống, các ống truyền nhiệt được ghép chắn, vén vào lưới ống. Đáy và nắp nối với vỏ bằng mặt bích có bu lông ghép chắc. Trên vỏ, nắp và đáy có cửa để cửa dẫn chất tải nhiệt. Thiết bị được đặt trên giá đỡ nhờ tai đỡ hàn vào vỏ. Chất tải nhiệt I đi vào đáy dưới qua các ống lên trên và ra khỏi thiết bị còn chất tải nhiệt II đi từ cửa trên của cỏ vào khoảng chống giữa ống và vỏ rồi ra phía dưới. Các ốnh lắp trên lưới ống cần phải vén Cách bố trí ống trên lưới ống thường có 3 kiểu, bố trí theo hình sáu cạnh, hoặc theo đường tròn đồng tâm, đã khi người ta xếp theo đường kiểu thẳng hàng. .Nhược điểm của thiết bị này là vật liệu chế tạo, là vật liệu khó khăn như gang, thép, silic...ống hồi lưu và số đĩa phải kết hợp cho thích hợp. Phần II. Tính toán thiết kế công nghệ Các số liệu ban đầu. Công nghệ : Chọn loại sơ đồ công nghệ chưng cất một tháp Năng suất : 6.000.000 tấn/năm Sản phẩm theo % so với dầu thô (lấy tài liệu tham khảo) Gas : 1,1% Xăng : 14% Kerosen : 13,9% Gasoil : 14,9% Cặn mazut : 54,8% Mất mát : 0,3% Hiệu suất : 99,7% Yêu cầu tính toán tháp chưng luyện dầu mỏ làm việc ở áp suất thường. I. Tính cân bằng vật chất. - Theo số liệu thống kê hàng năm, số ngày nghỉ tu sửa và bảo quản là 40 ngày, vậy số ngày làm việc trong một năm là : 365 - 40 = 325 ngày. Tính cân bằng vật chất của dây chuyền chưng cất loại một tháp (AD) năng suất 6.000.000 tấn trong một năm. Năng suất làm việc trong một ngày là : 6.000.000 : 325 = 18461,54 tấn/ngày 184,54 : 24 = 769,23 tấn/giờ 1. Tại tháp chưng cất : Giả sử tại tháp này nguyên liệu sẽ bốc hơi toàn phần khí với hiệu suất 1,1% và xăng với hiệu suất 14%. Năng suất của phân đoạn tính theo % của nguyên liệu : Hiệu suất sản phẩm khí 1,1% Lưu lượng sản phẩm khí là : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ Lượng sản phẩm xăng 14% tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ Lượng sản phẩm cặn mazut 54,8% tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ 2. Tại tháp tái bay hơi (Tháp tách phân đoạn) Lưu lượng còn lại ở đáy tháp chưng cất được đưa vào tháp tái bay hơi với lưu lượng là : 6.000.000 - (66.000 + 840.000 + 3.288.000) = 1.806.000 tấn/năm Hiệu suất sản phẩm kerosen là 13,9% Lưu lượng sản phẩm kerosen : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ Hiệu suất sản phẩm Gasoil là : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ Lưu lượng tổng sản phẩm trong giờ : tấn/giờ Lưu lượng tổng sản phẩm trong ngày : tấn/ngày Lưu lượng tổng sản phẩm trong năm : tấn/năm Tổng lưu lượng mất mát : 0,003 x 766,92 = 2,30076 tấn/giờ 0,003 x 18406,15 = 55,21 tấn/ngày 0,003 x 59.82.000 = 17.946 tấn/năm II. Thiết lập đường cân bằng cho các sản phẩm . 1. Đường cân bằng sản phẩm Naphta. Để xác định đường cân bằng pha cho các sản phẩm ta sử dụng phương pháp obradeilov và Smidocivi. Coi áp suất của quá trình là 1 áp suất và sử dụng công thức sau : C = L.y + (1- L).x [35,43] Trong đó : L : Phân đoạn chưng cất đến một nhiệt độ nào đó trên đường cân bằng VE. C : Phần trăm tương ứng với cùng nhiệt độ trên, trên đường cong chưng cất điểm sôi thực ĐST. x : Điểm đầu của đường cân bằng chưng cất tại cùng nhiệt độ trên đường cong chưng cất điểm sôi thực ĐST. y : Phần trăm chưng cất trên đường cong điểm sôi thực ĐST với 100% chưng cất trên đường cân bằng VE. Hình 1 - Đường cân bằng VE của Naphta Thay giá trị x, y được xác định tại giá trị nhiệt độ sôi ứng với 50% thể tích của nguyên liệu theo đồ thị của phương pháp [23]. Hiệu suất thu sản phẩm của xăng là 14% ứng với nhiệt độ sôi cuối trên đường chưng cất ĐST t100% = 1700C. Cũng từ đây ta tính được t0 sôi tương ứng với % V của sản phẩm như sau: Bảng 1: %V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t0sôi 35 55,8 70,6 95,9 110,3 120,6 129,1 137,2 155,4 166,4 168 Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức : [34-43] Thay các giá trị vào biểu thức ta được : Từ độ dốc P0 - 100 và trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị của x, y x = 28 ; y = 63 Thay các giá trị x, y vào công thức xác định được C và cho giá trị của L thay đổi theo từng giá trị ta tìm được bảng số liệu sau : Bảng 2 - Bảng số liệu tính theo công thức C = L.y + (1- L).x L 0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 28 29,7 31,5 35 38,5 42 45,5 49 52,5 56 62,3 63 0CVE 55,8 77,5 95,6 101,1 120,2 129,5 140 146,6 150,8 155,1 158,1 161,2 Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Naphta. 2. Đường cân bằng của sản phẩm kerosen. Hiệu suất thu sản phẩm kerosen là 13,9% ứng với nhiệt độ sôi cuối trên đường cong chưng cất ĐST là t100% = 2500C. Tính toán như mục 1 ta được : Bảng 3- nhiệt độ sôi tương ứng với % V của sản phẩm. %V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T0sôi 168 170,5 175,6 184,4 196,2 207 212,1 226,2 232,1 240,4 250,5 Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức [34-43] Thay giá trị vào ta được : Từ giá trị độ dốc P0-100 và t50% trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị x = 32 , y = 60. Thay các giá trị x, y vào công thức [35-43] xác định được C và cho giá trị L thay đổi theo từng giá trị tìm được bảng số liệu sau : Bảng 4 - Bảng số liệu tính theo công thức C = L.y + (1- L).x L 0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 32 33,4 34,8 37,6 40,4 43,2 46 48,8 51,6 54,4 57,2 60 0CVE 185 187,2 190,1 196,2 200,1 206 209,2 233,4 216,7 230,1 224,1 228,1 Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm kerosen Hình 2: Đường cân bằng VE của Kerosen 3. Xác định đường cân bằng của Gasoil : Hiệu suất thu sản phẩm Gasoil là 14,9% ứng với nhiệt độ sôi cuối trên đường cong chưng cất ĐST là t100% = 325,50C. Tính toán như mục 1 ta được : Bảng 5- nhiệt độ sôi tương ứng với % V của sản phẩm. %V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 T0sôi 250.5 264.2 275.1 285.4 295.9 305.5 314.9 324.1 330.8 341.2 352.6 Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức [34-43] Thay giá trị vào ta được : Từ giá trị độ dốc P0-100 và t50% trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị x = 29 , y = 61. Thay các giá trị x, y vào công thức [35-43] xác định được C và cho giá trị L thay đổi theo từng giá trị tìm được bảng số liệu sau : Bảng 6 - Bảng số liệu tính theo công thức C = L.y + (1- L).x L 0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 29 30,6 32,2 35,5 38,6 41,8 45 48,2 51,4 54,6 57,8 61 0CVE 285,5 287,6 290,8 292.5 295,6 298,4 302,1 304,2 306,7 309,2 313,1 316,8 Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Gasoil Hình 3 - Đường cân bằng VE của Gasoil III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm . 1.Tỷ trọng trung bình. Theo tài liệu tham khảo (Phạm Quang Dự - Vietso Petro Review) Tỷ trọng trung bình của Naphta (kg/l) Tỷ trọng trung bình của Kerosen (kg/l) Tỷ trọng trung bình của Gasoil (kg/l) Tỷ trọng trung bình của Mazut (kg/l) 2. Xác định nhiệt độ sôi trung bình : Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích được xác định theo công thức : (0C) - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Naphta : => tmv = 1150C Độ dốc của đường cong : Từ đồ thị [32-17] ta tìm được hệ số hiệu chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình hỗn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là -50C th.hợp = tmv - 5 = 115 - 5 = 1100C - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Kerosen : => tmv = 203,440C Độ dốc của đường cong : Từ đồ thị [32-17] ta tìm được hệ số hiệu chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình hỗn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là -60C th.hợp = tmv - 6 = 203,44 - 6 = 197,440C - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Gasoil : => tmv = 301,340C Độ dốc của đường cong : Từ đồ thị [32-17] ta tìm được hệ số hiệu chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình hỗn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là -60C th.hợp = tmv - 6 = 301,34 - 6 = 295,340C 3. Hệ số đặc trưng và phân tử lượng trung bình K : Từ giá trị d và tth trên đồ thị [33-17] ta tìm được hệ số đặc trưng K và phân tử lượng trung bình sau : Naphta : K = 11,8 M = 82 Kerosel : K = 12 M = 100 Gasoil : K = 12,6 M = 250 IV. Tính tiêu hao hơi nước. 1. Tính tiêu hao hơi nước cho tháp phân đoạn. Trong công nghiệp chế biến dầu lượng hơi nước được dùng xả vào đáy tháp thường được chọn là 5% trọng lượng so với lưu lượng của cặn Mazut thoát ra. 2. Tính tiêu hao nước cho các tháp tách Trong công nghiệp chế biến dầu lượng hơi nước được dùng chọn khoảng 2,5% so với lưu lượng sản phẩm. - Tại tháp lấy Naphta : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ kmol/giờ - Tại tháp lấy Kerosen : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ kmol/giờ - Tại tháp lấy Gasoil : tấn/năm tấn/ngày tấn/giờ kmol/giờ Tổng lượng hơi dùng trong các quá trình là : 1170,55 + 150 + 44,7 + 47,91 = 1413,16 kmol/giờ Các thông số về hơi nước : áp suất 10 at, nhiệt độ 3300C V. Tính chế độ của tháp chưng cất. 1. Tính áp suất của tháp. Do sự mất áp suất trên các đường ống dẫn nên áp suất tại đỉnh tháp thường lớn hơn so với áp suất tại tháp tách khoảng 20%. Chọn áp suất tại tháp tách là 760 mmHg Vậy áp suất tại đỉnh tháp : Pđỉnh = 760 + (mmHg) áp suất tại đĩa lấy Kerosen : Chọn số đĩa từ đĩa lấy Naphta đến đĩa lấy Kerosel là 10 đĩa. Chọn áp suất qua mỗi đĩa là 8(mmHg) ; Pkerosel = 912+8.10 = 992 (mmHg) áp suất tại đĩa Gasoil: Chọn số đĩa từ đĩa lấy Kerosen đến đĩa lấy Gasoil là 10 đĩa. PGasoil = 992+8.10 = 1072 (mmHg) áp suất tại đĩa nạp liệu: Chọn số đĩa từ đĩa lấy Gasoil đến đĩa lấy nạp liệu là 10 đĩa. Pnạp liệu = 1072+8.10 = 1152 (mmHg) Chọn số đĩa từ đĩa nạp đến đĩa cuối cùng là 20 đĩa. 2. Tính nhiệt độ của tháp. Nhiệt độ tại đĩa nạp liệu: Trong thực tế của quá trình chưng cất có sự mất mát về áp suất và do có dùng một lượng hơi nước xả vào đáy tháp để làm giảm áp suất riêng phần của các sản phẩm. Do đó nhiệt độ tại đĩa nạp liệu không phải là nhiệt độ tại điểm cuối của các sản phẩm trắng trên đường cong VE mà phải hiệu chỉnh tại áp suất riêng phần của các sản phẩm, được tính theo định luật Dalton : P = Pnạp liệu.Y Trong đó Pnạp liệu : áp suất tại đĩa nạp liệu. Y : Phần mol của sản phẩm dầu. Mà Với mH, mK, mG, mHN là phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nước Thay các giá trị vào ta được : kmol/giờ => P = Pnạp liệu .Y = 1125 . 0,95 = 1094,4 (mmHg) Và nhiệt độ cuối của các sản phẩm trắng trên đường cong VE (t100% = 316,80C) theo đồ thị AZNI [24,45,12] tìm được nhiệt độ thực tại đĩa nạp liệu là tnạp liệu = 3550C. Nhiệt độ tại đáy tháp : Nhiệt độ tại đáy tháp có thể chọn nhỏ hơn nhiệt độ tại đĩa nạp liệu khoảng 10 á 200C => chọn nhiệt độ tại đáy tháp là 3450C. Nhiệt độ tại đỉnh tháp : Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Naphta trên đường cong VE (t100% = 161,20C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Naphta là t0 = 1300C. - Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 : nhiệt dùng làm nguội Naphta. : nhiệt dùng làm nguội Kerosel. : nhiệt dùng làm nguội Gasoil. : nhiệt dùng làm nguội Ma zut. : nhiệt dùng làm nguội hơi nước. Trong đó : g1 á g5 : Lượng sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h). Q1 á Q5 : Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (kcal/h). : Entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm Naphta (kcal/kg) : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (kcal/kg). Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [2 và 3 : 329 và 332 : 15] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau : = 590,26 kj/kg = 140,97 kcal/kg = 1113,65 kj/kg = 265,98 kcal/kg. = 359,76 kj/kg = 94,75 kcal/kg = 663,45 kj/kg = 158,46 kcal/kg = 663,45,76 kj/kg = 158,46 kcal/kg = 1082,87 kj/kg = 258,63 kcal/kg = 795,74 kj/kg = 190,05,75 kcal/kg = 844,43 kj/kg = 201,68 kcal/kg = 2725,76 kj/kg =650,97 kcal/kg = 3167 kj/kg = 756,39 kcal/kg Thay các giá trị vào biểu thức tính ta được : Q1 = 57,18.103.(265,98 - 140,97) = 718071,8 kcal/h Q2 = 74,96.103.(262,83 - 94,75) = 12599276,8 kcal/h Q3 = 94,46.103.(258,63 - 158,46) = 9962908,2 kcal/h Q4 = 218,63.103.(201,68 - 190,05) = 2542666,9 kcal/h Q5 = 10,93.103.(756,39 - 650,97) = 1152240,6 kcal/h Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là : SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 33405164,3 kcal/h Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức : Trong đó : M : Là phân tử trọng của hồi lưu. Q : Là lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu. L : ẩn nhiệt của hồi lưu (với L = ) kcal/kg => L = 140,79 - 14,38 = 126,59 kcal/kg => kmol/h - áp suất phần hơi : (mmHg) Từ giá trị áp suấtphần hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI [12] ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Naphta là t0 = 1280C, khoảng sai số này là chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy Naphta là t0 = 1280C. * Nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen : Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Kerosel trên dường cong VE (t100% = 1820C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosel là t0 = 1800C. Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [12] : nhiệt dùng làm nguội Naphta. : nhiệt dùng làm nguội Kerosel. : nhiệt dùng làm nguội Gasoil. : nhiệt dùng làm nguội Ma zut. : nhiệt dùng làm nguội hơi nước. Trong đó : g1 á g5 : Lượng sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h). Q1 á Q5 : Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (kcal/h). : Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm Kerosen (kcal/kg) : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (kcal/kg). Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [2 và 3 : 329 và 332 : 15] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau : = 692,92 kj/kg = 165,49 kcal/kg = 1113,65 kj/kg = 265,98 kcal/kg. = 359,76 kj/kg = 94,75 kcal/kg = 1100,47 kj/kg = 262,83 kcal/kg = 662,45 kj/kg = 158,46 kcal/kg = 1082,87 kj/kg = 258,63 kcal/kg = 795,74 kj/kg = 190,05,75 kcal/kg = 844,43,76 kj/kg = 201,68 kcal/kg = 2828,6 kj/kg =675,57 kcal/kg = 3167 kj/kg = 756,39 kcal/kg Thay các giá trị vào biểu thức tính ta được : Q1 = 57,18.103.(265,98 - 165,49) = 5746018,2 kcal/h Q2 = 74,96.103.(262,83 - 94,75) = 12599276,8 kcal/h Q3 = 94,46.103.(258,63 - 158,46) = 9962908,2 kcal/h Q4 = 218,63.103.(201,68 - 190,05) = 2542666,9 kcal/h Q5 = 10,93.103.(756,39 - 675,57) = 8833612,6 kcal/h Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là : SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 31734232,7 kcal/h Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức : [12] Trong đó : M : Là phân tử trọng của hồi lưu. Q : Là lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu. L : ẩn nhiệt của hồi lưu (với L = ) kcal/kg => L = 163,33 - 94,57 = 68,63 kcal/kg => kmol/h - áp suất phần hơi : (mmHg) Từ giá trị của áp suất phần hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI [12] ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là t0 = 1790C. Với nhiệt độ giả thiết là 1800C có sai số 10C. Khoảng sai số này là chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosel là t0 = 1800C. * Nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil. - Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Gasoil trên đường cong VE (t100% = 285,50C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil là t0 = 2800C. Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [12] : nhiệt dùng làm nguội H.Naphta. : nhiệt dùng làm nguội Kerosen. : nhiệt dùng làm nguội Gasoil. : nhiệt dùng làm nguội Mazut. : nhiệt dùng làm nguội hơi nước. Trong đó : g1 á g5 : Lượng sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h). Q1 á Q5 : Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (kcal/h). : Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm Gasoil (kcal/kg) : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (kcal/kg). Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [2 và 3 : 329 và 332 : 15] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau : = 936,88 kj/kg = 223,76 kcal/kg = 1113,65 kj/kg = 265,98 kcal/kg. = 925,64 kj/kg = 221,75 kcal/kg = 1100,47 kj/kg = 262,83 kcal/kg = 663,45 kj/kg = 158,46 kcal/kg = 1082,87 kj/kg = 258,63 kcal/kg = 795,74 kj/kg = 190,05,75 kcal/kg = 844,43,76 kj/kg = 201,68 kcal/kg = 3034 kj/kg =724,62 kcal/kg = 3167 kj/kg = 756,39 kcal/kg Thay các giá trị vào biểu thức tính ta được : Q1 = 57,18.103.(265,98 - 223,76) = 52414139,6 kcal/h Q2 = 74,96.103.(262,83 - 221,75) = 3079356,8 kcal/h Q3 = 94,46.103.(258,63 - 158,46) = 9962908,2 kcal/h Q4 = 218,63.103.(201,68 - 190,05) = 2542666,9 kcal/h Q5 = 10,93.103.(756,39 - 724,62) = 347136,8 kcal/h Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là : SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 18346208,3 kcal/h - Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức : [12] Trong đó : M : Là phân tử trọng của hồi lưu. Q : Là lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu. L : ẩn nhiệt của hồi lưu (với L = ) kcal/kg => L = 217,27 - 158,46 = 58,81 kcal/kg => kmol/h - áp suất phần hơi : = (mmHg) Từ giá trị của áp suất phần hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI [12] ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil là t0 = 2780C. Với nhiệt độ giả thiết là 1800C có sai số 10C. Khoảng sai số này là chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil là t0 = 2800C. 3. Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp . Ta có : Lượng hồi lưu M.m = 82.3218,1 = 263885,02 (Kg/h) VI. Tính kích thước của tháp chưng cất. 1. Tính đường kính tháp. Đường kính của tháp chưng cất được xác định theo công thức : (m) [47,58,12] (m2) tiết diện tháp (m/s) Trong đó : d1 : Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái lỏng. dv : Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái hơi. Như vầy để xác định được đường kính của tháp ta lần lượt xác định các đại lượng có liên quan. Chọn khoảng cách giữa 2 đĩa là 0,75 m (750mm) và độ đóng thuỷ lực là 2,5. Theo biểu đồ [46,78,12] ta tìm được hệ số C = 0,06. Mặt khác ta có d1 = 0,68 [theo tài liệu các sản phẩm của dầu mỏ và hoá dầu]. Tỷ trọng Naphta ở trạng thái hơi được xác định theo công thức : [12] Trong đó : : Phân tử trọng trung bình. P : áp suất trên đĩa đầu tiên (at) R : Hằng số khí R = 0,082 (L. at/g.0C) T : Nhiệt độ 0K. [12] Vậy : Kg/m3 Lượng hồi lưu lớn nhất : [12] Trong đó : => (m2) => (m) => Quy chuẩn D = 8(m). 2.Tính chiều cao của tháp : Chiều cao của tháp chưng cất được xác định theo công thức : H = (N- 2).h+2.a + b (m) Trong đó : H : Chiều cao toàn tháp. h : Khoảng cách giữa hai đĩa. N : Số đĩa trong tháp. a : Chiều cao ở đỉnh tháp chọn bằng chiều cao đáy tháp (chọn = 3m). b : Khoảng cách giữa đĩa tiếp liệu (chọn = 1,5m) Số đĩa trong toàn tháp là : N = 10 +10 +10 +20 = 50 đĩa. Vậy chiều cao của toàn tháp là : H = (50-2).0,75 +2.3 +1,5 = 43,5 (m). 3. Tính số chóp của đường kính tháp : Trong quá trình chưng cất thường tổng tiết diện của ống hơi chiếm khoảng 10% so với tổng tiết diện của tháp, chọn đường kính ống hơi dh = 250mm khi đó số chóp trên đĩa được xác định theo công thức : (chóp) Chọn n = 105 (chóp) Đường kính chóp trên đĩa : (mm) Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp chọn banừg 30mm Chiều cao chóp trên ống hơi bằng 0,25.dh = 0,25.250 = 62,5 (mm), chọn bằng 65 mm. Chiều dày chóp chọn bằng 5mm. Đường kính ống chảy chuyền dchuyền = 600mm. Khoảng cách từ chân ống chảy chuyền đến đĩa là 150mm. Đường kính ống nạp liệu : Dnhiên liệu = 0,8m (1 ống). Đường kính ống hồi lưu đỉnh : Dđỉnh = 0,6m (1 ống). Đường kính ống hồi lưu H.Naphta : Dhn = 0,6m (1 ống). Đường kính ống hồi lưu Kerosen: DKer = 0,6m (1 ống). Đường kính ống hồi lưu Gasoil : Dgas = 0,6m (1 ống). Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh : Dđỉnh = 1,28m (1 ống). Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy : Dđáy = 1,2m (1 ống). Phần III : An toàn lao động I. An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển. Trong quá trình thiết kế sản xuất thì khâu an toàn lao động có vai trò rất quan trọng nhằm cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân, đảm bảo sức khoẻ an toàn cho công nhân làm việc trong nhà máy. Vì vậy ngay từ đầu thiết kế xây dựng phân xưởng cần phải có những giải pháp bố trí hợp lý, huấn luyện tuyên truyền nhiều những pháp chế của nhà nước. Như vậy để hoàn thiện tốt nhất cần phải đảm bảo những yêu cầu sau : 1. Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy : - Thường xuyên thực hiện các công tác giáo dục an toàn lao động đến quần chúng công nhân lao động trong phân xưởng, thực hiện những quy định chung của nhà máy, tiến hành kiểm tra định kỳ thực hiện thao tác an toàn lao động trong sản xuất. - Khi thiết kế bố trí mặt bằng phân xưởng cần phải hợp lý, thực hiện các biện pháp an toàn. - Các thiết bị phải đảm bảo an toàn cháy nổ tuyệt đối, không cho các có hiện tượng rò rỉ hơi sản phẩm ra ngoài, khi thiết kế cần chọn những vật liệu có khả năng chống cháy nổ cao để thay thế những vật liệu ở những nơi có thể xảy ra cháy nổ. - Phải có hệ thống tự động hoá an toàn lao động và báo động kịp thời khi có hiện tượng cháy nổ xảy ra. - Bố trí các máy móc thiết bị phải thoáng, các đường ống dẫn trong nhà máy phải đảm bảo, hạn chế khả năng các đường ống chồng chéo lên nhau, những ống bắt qua đường giao thông chính không được nổi lên, các đường ống trong khu sản xuất phải bố trí trên cao đảm bảo cho công nhân qua lại tránh va trạm cần thiết. - Khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải có tường bao che chắn để đề phòng khi có sự cố dầu bị rò rỉ ra ngoài, phải tránh các khả năng phát sinh nguồn lửa mồi cháy (nhiệt, bậc lửa, cấm hút thuốc trong phân xưởng,…). - Bố trí hệ thống tự động hoá cho các thiết bị dễ sinh ra hiện tượng cháy nổ đảm bảo an toàn, các hệ thống cấp điện cho các thiết bị tự động phải tuyệt đối an toàn không có hiện tượng chập mạch làm phát sinh tia lửa điện. - Vận hành các thiết bị phải theo đúng thao tác kỹ thuật, đúng quy trình công nghệ khi khởi động cũng như khi tắt hoạt động, làm việc phải tuân theo các quy định chặt chẽ. - Trong trường hợp phải sửa chữa các thiết bị có chứa hơi sản phẩm dễ gây cháy nổ thì cần phải dùng khí trơ để thổi vào thiết bị để đuổi hết các hơi sản phẩm ra ngoài, lưu ý nếu sửa chữa bằng hàn phải khẳng định trong thiết bị an toàn hết khí cháy nổ. - Giảm thấp nhất nồng độ các chất cháy nổ trong khu sản xuất, đối với cháy nổ trong xăng dầu (nhất là xăng có thể bắt nhiệt ngay cả ở nhiệt độ thường). Đây là một vấn đề được quan tâm nhất hiện nay để bảo vệ tính mạng con người và tài sản của nhà máy. - Trong phân xưởng phải có đội ngũ phòng cháy thường trực 24/24 giờ với đầy đủ trang thiết bị hiện đại, thuận tiện. - Các tiêu lệnh về phòng cháy chữa cháy phải tuân theo đầy đủ để phòng khi có các sự cố xảy ra, xử lý kịp thời. - Bố trí dụng cụ, thiết bị chữa cháy tại chỗ các thiết bị dễ gây cháy nổ (tháp cất, thiết bị lọc,…) kịp thời khi có hiện tượng. Tóm lại trong nhà máy chưng cất dầu thô cần phải trang bị đầy đủ các trang thiết bị phòng cháy chữa cháy hiện đại : chăn cứu hoả, bình bọt, cát, xe cứu hoả. Tất cả các thiết bị phải đặt đúng nơi, đúng quy định dễ thấy dễ lấy, bể chứa cát phải xây dựng gần nơi các thiết bị gây cháy nổ, khi có sự cố các thiết bị phải được thao tác đúng kỹ thuật và kịp thời, đường đi lại trong khu sản xuất phải thuận tiện dễ dàng cho các xe cứu hỏa đi lại. Các thiết bị phải được bảo dưỡng đúng định kỳ, theo dõi chặt chẽ chế độ công nghệ của nhà máy. Các bể chứa cần phải nối đất tránh, đề phòng khi xăng dầu bơm chuyển bị tích điện tích, sét đánh nhà máy sẽ xảy ra cháy nổ. Trong quá trình sản xuất phải đảm bảo an toàn các thiết bị áp lực, hệ thống điện phải được thiết kế an toàn hạn chế tối đa các nguy cơ gây ra sự cố, thiết bị phải có hệ thống bảo hiểm, phải có che chắn. Trang thiết bị phòng hộ lao động cho công nhân lao động trong phân xưởng. 2. Trang bị phòng hộ lao động : Những công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao tác phòng chữa cháy, phải có kiến thức bảo vệ thân thể và môi trường không gây độc hại. Trong nhà máy tuyệt đối không dùng lửa, tránh các va chạm cần thiết để gây ra các tia lửa điện, trong sửa chữa hạn chế việc sử dụng nguồn điện cao áp. Trong công tác bảo quản các bể chứa, nếu phải làm việc trong bể phải đảm bảo hút hết các hơi độc của khí sản phẩm trong bể, công nhân làm việc trực tiếp phải được trang bị các thiết bị phòng hộ lao động : quần áo, mặt nạ, găng tay, ủng… tránh các hơi độc bám vào người qua da, các trang bị phòng hộ lao động phải được cất giữ tại nơi làm việc không được mang ra ngoài. Đối với các quá trình có phát sinh hơi độc lớn cần bố trí hệ thống tự động hoá trong sản xuất, giảm bớt lượng công nhân cần thiết, bảo vệ sức khoẻ cho công nhân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế. Kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho công nhân, phát hiện những bệnh phổ biến để phòng chống, đảm bảo chế độ lao động cho mọi người theo quy định của nhà nước. Nghiêm cấm việc sử dụng xăng dầu để rửa tay chân, cọ quần áo, vì chúng có tác hại lớn đối với sức khoẻ con người, trong xăng dầu chủ yếu là các hydrocacbon mà đặc biệt là các hydrocacbon thơm gây độc lớn. Xăng dầu là các hydrocacbon dễ bay hơi, hơi xăng dầu sẽ gây ô nhiễm môi trường do đó việc xử lý hơi xăng dầu cũng là một nhiệm vụ hết sức quan trọng của nhà máy. 3. Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường. Đối với mặt bằng phân xưởng phải chọn tương đối bằng phẳng, có độ dốc tiêu thoát nước tốt, vùng quy hoạch nhất thiết phải được nghiên cứu trước các biện pháp tránh các chất độc hại thải ra, tránh gây ra các tác hại về vệ sinh môi trường, đồng thời phòng ngừa cháy nổ gây ra. Vị trí nhà máy phải có khoảng cách an toàn tới khu dân cư, đồng thời phát triển liên hợp với các nhà máy khác cũng phải sử dụng hợp lý hệ thống giao thông quốc gia, các phân xưởng thoát hơi bụi độc hại ra ngoài cần bố trí cuối hướng gió chủ đạo đồng thời cần lưu ý đến cường độ gió, là nhà máy chế biến dầu nên chất thải ra không tránh khỏi những ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường. Vậy để đảm bảo môi trường sinh thái trước khi thải ra ngoài cần phải xử lý chất thải. Nước thải sinh hoạt cũng rất nguy hiểm, do vậy cần phải xử lý làm sạch nước trước khi thải ra ngoài sông, hồ. Nước thải sản xuất sau khi làm nguội các thiết bị trao đổi nhiệt, lượng nước ngưng mặc dù tiếp xúc trực tiếp hay không trực tiếp với các hơi độc cũng phải tiến hành xử lý. II. Tự động hoá : Tự động điều chỉnh là quá trình ứng dụng các dụng cụ, các thiết bị và các máy móc tự động điều khiển vào quá trình công nghệ. Những phương tiện kỹ thuật này cho phép thực hiện những quá trình công nghệ theo một chương trình tiêu chuẩn dã được tạo dựng phù hợp với công nghệ, đảm bảo cho máy móc thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hoá không chỉ làm đơn giản các thao tác sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao động và cho phép giảm số lượng công nhân và còn có biện pháp hữu hiệu trong an toàn lao động. Trong phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất thường thì các thiết bị như: thiết bị lọc, các tháp đều hoạt động ở nhiệt độ cao và áp suất lớn nên dễ gây ra hiện tượng cháy nổ. Nhiệt độ cao nhất trong phân xưởng lên đến gần 4000C ở tháp chưng phân doạn và áp suất cũg đạt tới 15kg/cm2 ở thiết bị lọc điện và tách muối khoáng ttong dầu, ngoài ra các hơi sản phẩm của quá trình là các hydrocacbon, và các khí lẫn bay ra rất độc hại cho sức khoẻ công nhân lao động. Do đó đòi hỏi cần phải nghiêm ngặt về việc an toàn công nghệ cũng như các yêu cầu về sức khoẻ cho công nhân. Để đảm bảo các yêu cầu trên thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các biện pháp tự động hoá trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính chất bắt buộc đối với công nghệ này. Trong khi hoạt động chỉ một thiết bị không ổn định thì chế độ công nghệ của cả dây chuyền bị phá vỡ, trong nhiều trường hợp phải ngừng hoạt động của cả dây chuyền để sửa chữa cho dù chỉ một thiết bị. Như vậy từ các đặc điểm đã cho thấy đo lường tự động hoá và tự động hoá trong dây chuyền công nghệ là một vấn đề hết sức quan trọng. Nó không chỉ tăng năng suất của công nghệ, công suất của thiết bị mà là cơ sở để vận hành công nghệ tối ưu nhất tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm đồng thời giảm đáng kể các chi phí khác, đảm bảo an toàn cho nhà máy sản xuất, nhờ có tự động hoá mà những nơi có thể xảy ra các hiện tượng cháy nổ hay rò rỉ hơi sản phẩm độc hại ra ngoài được điều khiển tự động, tự động kiểm tra tránh được việc sử dụng công nhân. Tự động hoá đảm bảo các thao tác điều khiển các thiết bị công nghệ một cách chính xác tránh được các sự cố xảy ra trong thao tác điều khiển, tự động báo động khi có sự cố xảy ra. t0 Các kí hiệu thường dùng trong tự động hoá Dụng cụ đo nhiệt Dụng cụ đo áp suất Dụng cụ đo lưu lượng TI TT Pcz Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa tại trung tâm điều khiển Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn) LRA PIR Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển Cơ cấu điều chỉnh Cơ cấu chấp hành Tự động mở khi mất tín hiệu Tự động đóng khi mất tín hiệu Giữ nguyên Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) và bộ điều chỉnh (BĐC). Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuếch đại. Bộ cảm biến dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá trị cho trước và biến đổi thành tín hiệu. Bộ khuếch đại làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu của bộ cảm biến đến giá trị có thể điều chỉnh cơ quan điều khiển (CQĐK), cơ quan này tác động lên đối tượng nhằm xoá đi độ sai lệch của các thông số điều chỉnh. Mạch điều chỉnh được khép kín nhờ quan hệ ngược tử đối tượng đối tượng đến bộ điều chỉnh. Quan hệ này được gọi là hồi tiếp chính. 1. Các dạng sau : * Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ Tự động kiểm tra các thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ, …), kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không ? Nếu có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó. DT CB BĐK C CT G PL N 1 2 3 5 4 5.1 5.2 5.3 5.4 Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như sau : Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuếch đại 4. Nguồn cung cấp năng lượng 5. Cơ cấu chấp hành 5.1 Cảnh báo 5.2Chỉ thị bằng kim loại hoặc bằng số 5.3 Ghi lại sự thay đổi 5.4 Phân loại * Dạng tự động điều khiển : Sơ đồ cấu trúc : ĐT 1 CB 2 SS 6 BD 5 N 4 Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Nguồn cung cấp năng lượng Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức các tác động có định hướng điều khiển tự động. * Dạng tự động điều chỉnh : ĐT 1 CB 2 SS 6 BD 5 CCCH 7 BKĐ 3 N 4 Sơ đồ cấu trúc : Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Nguồn cung cấp năng lượng Bộ đặc Bộ so sánh Cơ cấu chấp hành 2. Cấu tạo của một số thiết bị tự động. a. Bộ cảm biến áp suất DZ P P Bộ cảm ứng suất kiểu màng Kiểu pittông DZ Cảm ứng kiểu hộp xếp Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp xếp, piston, ống cong đàn hồi, … Việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụthuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh và độ chính xác theo yêu cầu. b. Bộ cảm ứng nhiệt độ : Hoạt động của bộ cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở. DZ Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng DZ Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh lưỡng kim giãn nở Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở c. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng : DZ Kiểu phao DZ Kiểu màng Mức các chất lỏng có thể đo được bằng nhiều cách khác nhau nhưng phương pháp đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Phần IV. Thiết kế xây dựng I. Yêu cầu chung : * Địa điểm xây dựng phải được lựa chọn phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch của cụm chính quyền đã được các cấp thẩm quyền duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất với các nhà máy lân cận. * Phải gần nơi cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất và tiêu thụ sản phẩm, gần nguồn cung cấp năng lượng nhiên liệu như : điện, nước, hơi, … Hạn chế tối đa cho chí phí vận chuyển. * Địa điểm xây dựng phải đảm bảo cho sự hoạt động liên tục của nhà máy. Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông của quốc gia, tận dụng tối đa hệ thống cung cấp điện, thông tin liên lạc, nếu địa phương cho cơ sở hạ tầng thích hợp thì cần phải xét đến khả năng xây dựng trước mắt cũng trong tương lai. * Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng, giảm chi phí giá thành đầu tư xây dựng cơ bản, khả năng cung ứng công nhân xây dựng cho nhà máy cũng như công nhân vận hành nhà máy sau này. II. Yêu cầu về kỹ thuật. Diện tích ban đầu của nhà máy khoảng 150ha, khu chưng khí quyển khoảng 10ha, địa chất công trình tốt, cao ráo tránh ngập lụt trong mùa mưa, có mức nước ngầm thấp để tạo điều kiện tốt cho quá trình thoát nước thải và nước mặt dễ dàng, đất phải tương đối bằng có độ dốc tự nhiên tốt nhất. III. Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp. Để đảm bảo tốt khi sản xuất cho phân xưởng và khu xung quanh phải thoả mãn các yêu cầu sau : * Khoảng cách tới khu dân cư phải hợp lý : Phân xưởng bố trí cách khu dân cư tối thiểu là 300m, phân xưởng xây dựng ở khu liên hợp. * Địa điểm xây dựng phải ở cuối hướng gió chủ đạo so với khu dân cư và vùng có cây xanh bảo vệ. * Bố trí nhà xưởng và thiết bị hợp lý, tránh để ống dẫn khói và ống dẫn chất thải về phía khu dân cư. IV. Giải pháp thiết kế xây dựng : 1. Sơ đồ khối biểu diễn dây chuyền trong phân xưởng. 2. Đặc điểm của phân xưởng sản xuất : Phân xưởng nằm trong nhà máy có quy mô sản xuất rộng lớn. Vì vậy phân xưởng chưng cất dầu thô là một mắt xích quan trọng nhất của nhà máy chế biến dầu, như vậy để đảm bảo cho quá trình được hoạt động liên tục đòi hỏi phân xưởng phải đủ rộng, khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải lớn để cung cấp cho nhà máy được hoạt động theo dây chuyền, liên kết chặt chẽ với các phân xưởng khác để cung cấp nguyên liệu để đảm bảo cho nhà máy hoạt động. Đặc thù của phân xưởng là các thiết bị hoạt động hầu như ở nhiệt độ cao và áp suất cao, nên dễ gây ra hiện tượng cháy nổ trong nhà máy, do đó khi bố trí mặt bằng phân xưởng cần chú ý đến các biện pháp an toàn cháy nổ trong phân xưởng, các thiết bị chính đặt cách nhau 20m đủ để bố hệ thống các đường ống và các hệ thống tự động hoá điều khiển an toàn và lưu thông thuận lợi. Động cơ yêu cầu về công nghệ nên hầu hết các thiết bị của phân xưởng được bố trí lộ thiên ngoài trời. Khi bố trí cần chú ý đến hướng gió, các khu sản xuất có nhiệt độ cao càng bố trí ở cuối hướng gió chủ đạo tránh hướng gió mang nhiệt cao bay sang các khu dễ gây cháy nổ như kho nguyên liệu và sản phẩm. Ngoài ra, phòng chữa cháy trong phân xưởng cũng là một biện pháp rất quan trọng, do đó khi bố trí mặt bằng cần bố trí hệ thống chữa cháy cho phân xưởng, nhà chữa cháy phải bố trí gần nơi có thể xảy ra cháy nổ và thuận tiện, dễ thấy, dễ lấy, đường giao thông đủ rộng để 3 xe có thể tránh nhau được (10m), hạn chế đường đi lại trong khu sản xuất, các đường ống dẫn đi qua đường giao thông chính phải được bố trí chìm dưới mặt đất, trong khu sản xuất chính các đường ống dẫn phải được bố trí ở trên cao (2,5m) đảm bảo cho công nhân qua lại, tránh không cho các va chạm không cần thiết xảy ra. 3. Bố trí mặt bằng phân xưởng : Căn cứ theo dây chuyền sản xuất và đặc thù của phân xưởng chưng cất dầu thô mà chia mặt bằng thành 4 khu như sau : Khu trước nhà máy Khu sản xuất chính Các công trình phụ trợ Giao thông và kho bãi Khu trước nhà máy gồm nhà hành chính, khu sinh hoạt giải trí và mỹ quan của nhà máy. Khu sản xuất chính gồm khu chưng cất dầu thô, các thiết bị lọc, lắng, trao đổi nhiệt và làm lạnh, … Khu phụ trợ gồm nhà điều khiển trung tâm, nhà thí nghiệm, xưởng cơ khí – cơ điện, dịch vụ kỹ thuật… Đương giao thông được bố trí trong nhà máy đủ rộng được nối liền với các phân xưởng khác để lưu thông vận chuyển tốt việc mua bán sản phẩm cũng như nhu cầu phát triển của nhà máy đồng thời thuận lợi cho phòng chữa cháy. Việc phân vùng khu sản xuất như vậy giúp cho ta theo dõi chặt chẽ các quá trình hoạt động sản xuất của công đoạn trong phân xưởng, phù hợp với nhà máy có những công đoạn khác nhau, đảm bảo được vệ sinh công nghiệp và dễ dàng xử lý khi có sự cố xảy đồng thời cũng thuận lợi cho việc phát triển của nhà máy sau này, phù hợp với khí hậu ở nước ta. Chỉ tiêu kinh tế về thiết kế xây dựng : Hệ số xây dựng : Kxây dựng = 27% Hệ số sử dụng : Ksử dụng = 65% Trong đó : F – Diện tích ban đầu của toàn nhà máy. A – Diện tích đất xây dựng. B – Diện tích đất lộ thiên. C – Diện tích đất của hệ thống giao thông, hè rãnh cấp thoát nước trong nhà máy. Kết quả bố trí mặt bằng như sau : Bảng số liệu các công trình trong phân xưởng : TT Tên công trình Dài (m) Rộng (m) Diện tích (m3) 1 Phòng bảo vệ 6*4 6*4 144 2 Nhà để xe 18 9 162 3 Nhà hành chính 18 9 162 4 Hội trường 24 12 288 5 Khu dịch vụ 24 12 288 6 Cứu hoả 18 12 216 7 Bơm và nén 18 12 108 8 Nhà cơ khí 12 9 216 9 Nhà thí nghiệm 18 12 108 10 Nhà điều khiển 12 9 216 11 Trạm điện 12 9 108 12 Lò đốt 12 6 108 13 Tháp chưng 18 12 108 14 Tháp tái bay hơi 12 12 144 15 Tháp ổn định 12 12 144 16 Thiết bị tách muối và nước 12 12 144 17 ống khói 12 6 72 18 Xử lý nước thải 12 6 72 19 Làm lạnh 12 6 72 20 Bể chứa nguyên liệu 50*4 50*4 10000 21 Bể chứa gas 40 40 1600 22 Bể kerosen 40*2 40*2 3200 23 Bể gasoil 40*2 40*2 3200 24 Bể xăng 40*2 40*2 3200 25 Bể cặn 40 40 1600 Stổng = 100000m2 Phần V Tính toán kinh tế I. Mục đích: Tính toán kinh tế là phần quan trọng trong thiết kế xây dựng nhà máy. Nó quyết định phương án thiết kế tối ưu phải đảm bảo trình độ kỹ thuật, sản xuất, chất lượng sản phẩm, đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cho sản xuất. Tính toán kinh tế là tính hiệu quả kinh tế của phương án thiết kế. Nếu vấn đề kinh tế được thoả mãn thì bản thiết kế được đưa vào sản xuất khi đó ta sẽ biết được vốn đầu tư cho nhà máy, biết được lợi nhuận mà nhà máy thu được hàng năm và thời gian thu hồi vốn của dự án. II. Chế độ công tác của phân xưởng. Số ngày làm việc trong năm là 325 ngày, còn lại 40 ngày là thời gian bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị. Lượng sản phẩm thu được trong năm tính theo đơn vị thùng (1 thùng = 150 lít). Ta tính được các hệ số quy đổi giữa thùng và tấn như sau: * Đối với sản phẩm khí: Dựa theo sản phẩm gas đang lưu hành ngoài thị trường, một bình gas 20 lít chứa được 12kg gas. Vậy d20 khí = 12/20 = 0,6 1 thùng 150 lít sẽ chứa được : 150 x 0,6 = 90 kg khí. 1 tấn khí sẽ chứa được trong : 1000/ 90 = 11,1 thùng. Vậy 66.000 tấn khí sẽ chứa được trong 66000 x 11,1 = 732600 thùng. * Đối với sản phẩm xăng. = 0,7505 = = 0,7512 (kg/l) 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 x 0,7512 = 112,68 kg xăng. 1 tấn xăng sẽ chứa được: 1000/ 112,68 = 8,87 thùng. Vậy 840.000 tấn sẽ chứa được trong 840.000 x 8,87 = 7450800 thùng. * Đối với sản phẩm Kerosen: 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 x 0,7793 = 116,89 kg Kerosen. 1 tấn Kerosen sẽ chứa được: 1000/ 116,89 = 8,555 thùng. Vậy 251034 tấn Kerosen sẽ chứa được: 251034 x 8,555 = 2147595 thùng. * Đối với sản phẩm Gasoil sẽ chứa được: 150 x 0,8188 = 122,82 kg gasoil 1 tấn gasoil sẽ chứa trong: 1000/ 122,82 = 8,14 thùng. Vậy 269094 tấn gasoil sẽ chứa được: 269094 x 8,14 = 2190962 thùng. * Đối với sản phẩm Mazut 1 thùng 150 lít sẽ chứa được 150 x 0,868 = 130,2 kg Mazut 1 tấn mazut sẽ chứa được 1000/ 130,2 = 7,68 thùng. Vậy 3288000 tấn Mazut sẽ chứa được: 3288000 x 7,68 = 25251840 thùng. Dựa vào các số liệu ta tính toán ở trên ta có bảng sau: Tên sản phẩm Tấn/ năm Thùng/ năm Thùng/ giờ Khí 66.000 732600 93,92 Xăng 840.000 7450800 955,23 Kerosen 251.034 2147545 275,33 Gasoil 296.094 2190962,38 280,89 Mazut 3.288000 25251840 3237,41 III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 1. Nguyên liệu: Chi phí nguyên liệu và năng lượng cho 1 tấn sản phẩm dầu thô sử dụng cho phân xưởng là: 6.000.000 tấn/ năm. Ta có nguyên liệu là dầu thô ít cấu tử nhẹ = 0,902 1 thùng 150 lít chứa được : 150 x 0,902 = 135,3 kg. 1 tấn nguyên liệu chứa trong 1000/ 135,3 = 7,39 thùng. Vậy 6.000.000 tấn/ năm sẽ chứa được trong 6.000.000 x 7,39 = 44340000 thùng. Hệ số tiêu hao nguyên liệu cho 1 thùng sản phẩm là 1,003 với đơn giá 22 USD/ thùng nên chi phí cho dầu thô là: 44340000 thùng/ năm x 22 USD /thùng = 975480000 USD/ năm. + Hơi nước sử dụng: Cứ 1 thùng dầu thô cần 45 m3 hơi nước. Do đó lượng hơi nước cần cho toán số lượng là: 4,5m3/ thùng x 44340000 thùng/ năm = 897885000 m3/ năm. Chí phí cho hơi nước (đơn giá 0,07 USD/m3). 897885000m3/ năm. 0,07USD/m3 = 62851950 USD/năm. Cứ 1 thùng dầu thô cần 0,8m3 nước do đó lượng nước cần cho toàn bộ số lượng là: 0,8m3/ thùng x 44340000 thùng/ năm = 35672000 m3/ năm. Chí phí cho nước (đơn giá 0,05 USD/m3) 35472000m3/năm x 0,05 USD/m3 = 1773600 USD/ năm. 2. Chi phí năng lượng: + Điện: định mức tiêu hao 0,9KW thùng nguyên liệu. Số lượng điện cần sử dụng; 0,9KW/ thùng x 44340000 thùng/ năm = 39906000kW/năm. Do đó chí phí cho toàn bộ số lượng là (đơn giá 0,07 USD/ KW) 39906000KW/năm x 0,07 USD/KW = = 2793420 USD/ năm. + Nhiên liệu đốt: Định mức tiêu hao 42,5 kg/ thùng lượng nhiên liệu đốt cần cho phân xưởng là: 44340000 thùng/ năm x 42,5 kg/ thùng = 1880200000 kg/ năm. Do đó chi phí toàn bộ số lượng là (đơn giá 0,05USD/ kg). 1880200000 kg/ năm x 0,05 USD/kg = 94010000 USD/ năm. + Như vậy tổng chí phí của nguyên vật liệu và năng lượng là: 975480000 + 847885000 + 35472000 + 2793420 + 94010000 = 2005640420 USD/ năm. * Tổng chí phí của vật liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm (1 thùng). STT Tên nguyên liệu Đơn vị Hệ số tiêu hao cho 1 thùng sản phẩm Đơn giá (USD) Thành tiền (USD) 1 Hơi nước m3 4,5 0,07 0,315 2 Nước m3 0,8 0,05 0,04 3 Điện KWh 0,9 0,07 0,003 4 Năng lượng Tấn 42,5 0,05 2,125 5 Dầu thô thùng 1,003 22 22,066 Tổng chí phí nguyên liệu và năng lượng cho 1 thùng sản phẩm 24,609 IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng. Công nhân phục vụ cho phân xưởng: Thợ điện 3 người Thợ cơ khí 3 người Công nhân trên dây chuyền 24 người Số cán bộ quản lý phân xưởng Hành chính 2 người. Cán bộ kỹ thuật 2 người. Quản đốc 1 người Phó quản đốc 1 người Tổng số lao động trong phân xưởng 36 người Bảng tính tiền lương cho công nhân STT Nơi làm việc Số người Lương 1 tháng USD Lương toàn bộ Lương/năm Bơm + máy nén 6 150 900 10800 Thiết bị nhiệt 6 150 900 10800 Thiết bị chính 12 150 1800 21600 Thợ điện 3 180 540 6480 Thợ cơ khí 3 180 540 6480 Hành chính 2 160 320 38400 Kỹ thuật 2 210 420 5040 Quản đốc 1 225 225 2700 Phó quản đốc 1 220 220 2640 Tổng chí phí tiền lương cho lao động 70380 Nhà máy sản xuất liên tục > 4h/ngày vì vậy tổng chí phí tiền lương cho lao động là: 70380 x 3 = 211140 USD/năm Ngoài ra còn tính theo quỹ lương 19% cho bảo hiểm xã hội là : 211140 x 0,19 = 40116,6 USD/năm Tổng số tiền trả cho công nhân 211140 + 40116,6 = 251256,6 USD/năm Chí phí tiền lương cho công nhân trên 1 thùng sản phẩm là: USD/thùng sản phẩm V. Chi phí chung cho phân xưởng: a. Xác định vốn đầu tư cố định: Đầu tư cho xây dựng: 500.000.000 USD Đầu tư co thiết bị: 700.000.000 USD. Các chi phí khác chiếm 10% tổng vốn đầu tư cố định như vậy tổng vốn đầu tư cố định được tính như sau: Vđt = Vxd+ Vtb+ 10%.Vđr b. Tính chi phí khấu hao tài sản cố định: Công trình xây dựng có mức khấu hao là 155 tài sản/ năm. Do đó, chi phí khấu hao cho xây dựng là: 50.000.000 x 0,25 = 7500.000 USD/ năm. Thiết bị có mức khấu hao là 10% tài sản/ năm. Do đó, chi phí khấu hao cho thiết bị là: 700.000.000 x 0,1 = 70.000.000 USD/ năm. Vậy khấu hao tài sản cố định là: 7.500.000 + 70.000.000 = 777.500.000 USD/ năm. c. Tính chi phí khấu hao cơ bản. Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, do đó mức khấu hao theo tài sản là: Mức khấu hao là: 50.000.000/ 20 = 2.500.000 USD/ năm. Thiết bị có thời gian làm việc chung là 20 năm, do đó mức khấu hao trong một năm là: 700.000.000/ 20 = 35.000.000 USD/ năm. Khấu hao sửa chữa lấy 5% khấu hao cơ bản: Mức khấu hao là 0,05 x (2.500.000 + 35.000.000) = 1762500 USD/ năm. Tổng mức khấu hao trong 1 năm là: 2.500.000 + 35.000.000 + 17625000 + 37.120.500 USD/ năm. Mức khấu hao trên một thùng sản phẩm là: 37012500/ 44340000 = 0,834 USD/ thùng sản phẩm. VI. Chi phí khác cho từng sản phẩm + Chi phí cho phân xưởng lấy 2% chí phí sản xuất (CPSX) CPSX = 0,02 x CPSP + K.hao + T. lượng. TCPNL và NLG CPSX = CPSX x 0,02 + 0,834 + 0,008 + 24,609 => CPSX = 25,471 USD/ thùng sản phẩm. Các chi phí là: 25,471 x 0,02 = 0,509 USD/ thành phẩm. + Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và chi phí bán hàng 2% giá thành toàn bộ (GTTB) GTTB = 0,02 x GTTB + CPSX. GTTB = CPSX/ (1-0,02 = 25,471/ 0,48 = 25,99 USD/ thùng sản phẩm ) + Chi phí quản lý doanh nghiệp và bán hàng là: CPQLDN và BH = 0,02 x 25,99 = 0,51 USD/ thùng sản phẩm. Bảng tính các khoản chi phí cho một thùng sản phẩm STT Khoản mục Chi phí cho một thùng sản phẩm (USD) 1 Nguyên liệu + năng lượng 24,609 2 Chi phí cho công nhân 0,008 3 Khấu hao 0,834 4 Chi phí chung phân xưởng 0,509 5 Chi phí sản xuất 25,47 Chi phí quản lý doanh nghiệp và bán hàng 0,51 Tổng các chi phí cho 1 thùng sản xuất 25,99 Tổng chi phí trong năm sản xuất của phân xưởng là: 25,47 x 44340000 = 112679280 USD/ năm VII. Xác định hiệu quả kinh tế: STT Tên sản phẩm Giá bán USD/thùng Hiệu suất của sản phẩm (%) Lượng sản phẩm thu được trong 1 năm (thùng) Doanh thu trong 1 năm (USD) 1 Khí 26 1,1 732600 19047600 2 Xăng 28 14 7450800 208622400 3 Kerosen 26,5 13,9 2147595 56911267 4 Gasoil 26 14,9 2190962 56965012 5 Mazut 25 54,8 25251840 631296000 Tổng doanh thu phân xưởng trong 1 năm 972842279 Lợi nhuận phân xưởng (LN) = Doanh thu (DT) - tổng chi phí (TCP) - Thuế (T) Trong đó thuế lấy 5% giá trị sản phẩm (GB) LN= DT - TCP - 0,05x GB LN = 972842279 - 112679280 - 0,05 x 972842279 LN = 81152088,1 USD/ năm + Doanh lợi của vốn đầu tư Vsx= TCP + Vđt = 112679280 + 833333333,3 = 946012613,3 USD/ năm Vậy thời gian thu hồi vốn của phương án là 8 năm VIII. Kết luận Với phương án này là thời gian thu hồi vốn là 8 năm và doanh thu của đồng vốn 17% về kinh tế có khả thi. Kết luận Dầu mỏ được khai thác lên và nó được qua các quá trình tách và khử tạp chất để được một dầu thô ổn định và tinh khiết. Sau đó được đem đi chưng cất để nhân các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau các sản phẩm đó như các khí lỏng, xăng, Kerosen, Gasoil, dầu đốt và nhiều sản phẩm có giá trị. Sau một thời gian làm đồ án em được thầy Lê Văn Hiếu đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em được hoàn thành bản đồ án này. Đề bài của em là “thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô loại một tháp” , em đã chọn sơ đồ công nghệ này, nó rất phù hợp và đạt được hiệu quả, rất kinh tế khi chưng cất. Trong giới hạn đồ án này em đã sơ qua được các kỹ thuật chế biến dầu mỏ và tính chất của nó, em đã tính toán và thiết kế được tháp chưng luyện ít cấu tử nhẹ. Do thời gian ngắn và trình độ tiếp thu có hạn nên không tránh khỏi những sai sót. Vậy em mong các thầy, các cô cùng các bạn giúp đỡ em để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Hiếu, các thầy cô giáo trong bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu đã tận tình hướng dẫn em để em có được những hiểu biết về khoa học trong cuộc sống và những bước đi sau này trong tương lai. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Hiếu và các thầy cô giáo trong bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu. Tài liệu tham khảo Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu mỏ. Nhà xuất bản Khao học và kỹ thuật Hà Nội -2000. PGS.TS. Đinh Thị Ngọ. Hoá học Dầu mỏ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội- 1999. Vũ Tam Huế - Nguyễn Phương Tùng. Hướng dẫn sử dụng nguyên liệu- Dầu mỏ. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật - 2000. Kiều Đình Kiểm. Các sản phẩm dầu mỏ và hoá dầu. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2000. Tính toán các công nghệ. Các quá trình chế biến dầu mỏ. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Bộ môn Nhiên liệu. Xuất bản 1972. Hướng dẫn thiết kế quá trình và thiết bị chuyển khối. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Bộ môn máy hoá. Xuất bản 1972. Võ Thị Liên; Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu khí. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1982. Trần Mạnh Trí. Hoá học Dầu mỏ và khí. Đại học Bách Khoa Hà Nội 1980. Trần Mạnh Trí. Dầu mỏ và dầu khí ở Việt Nam. Nhà xuất bản Thành Phố Hồ Chí Minh 1996. Trần Mạnh Trí, Trương Đình Hội. Đặc tính dầu thô Việt Nam và hướng dẫn sử dụng hợp lý. Tạp chí hoá học 1997. Nguyễn Trọng Khuông, Đinh Trọng Xoan, Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1992. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Lê Nguyên Dương, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa, Long Thanh Hùng. Sổ tay quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm tập 2. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2000. PGS. Ngô Bình, PTS. Phùng Ngọc Thạch, Nguyễn Mạnh Hậu, Phan Đình Tính. Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Bộ Môn xây dựng Công nghiệp- Hà Nội 1997. Klaus Hoppe. Thiết kế các loại tháp đĩa xuất bản năm 1967. Manfred Mittels Trass. Giáo trình chưng luyện (Tài liệu dịch xuất bản năm 1970).