Đồ án Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô loại hai tháp

ính theo công thức C = L.y + (1 - L).x L 0,0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 19 21,5 24 29 34 39 44 49 54 59 64 69 0CVE 71 74 78 84 90 96 101 106 113 119 124 130 170 150 130 110 90 70 50 30 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 oC Xăng % trọng lượng Từ bảng số liệu ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm xăng. Hình 19. Đường cân bằng VE của xăng II.2. Đường cân bằng của sản phẩm kerosen to = 1700C; t100 = 2840C = = 1,14; t50 = 230 Từ giá trị độ dốc và t50% trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị của x = 32, y = 63. {5} Thay các giá trị x, y vào công thức xác định C và cho giá trị 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 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 32 33,55 34,9 38,0 41,3 43,4 47 50 53,7 56 59,2 63 0CVE 208 211 213 216 219 222 226 230 233 236 239 242 Từ bảng số liệu ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm kerosen. 265 245 225 205 185 165 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 oC Keroxen % trọng lượng Hình 20. Đường cân bằng VE của kerosen. II.3. Đường cân bằng của gazoil to = 2840C t100 = 3700C = = 0,86 t50 = 319 Từ giá trị độ dốc và t50% trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị của x = 33, y = 58. Thay các giá trị x, y vào công thức xác định C và cho giá trị L thay đổi theo từng giá trị ta tìm được bảng số liệu sau: Bảng 3. Bảng số liệu tính theo công thức C = L.y + (1 - L).x L 0,0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C 33 34,2 35,5 48,5 40,5 43 45,5 48 50,5 53 55,5 58 0CVE 305 306 307 309 311 313 315 317 319 321 323 325 Từ bảng số liệu ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm gazoil. 360 340 320 300 280 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 oC Gazoil % trong lượng Hình 21. Đường cân bằng VE của gazoil III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm. III.1. Tỷ trọng trung bình Tỷ trọng trung bình của L. naphta: = 0,6825 = = 0,6832 (kg/l) Tỷ trọng trung bình của H. naphta: = 0,7505 = = 0,7512 (kg/l) Tỷ trọng trung bình của kerosen: = 0,7785 = = 0,7793 (kg/l) Tỷ trọng trung bình của gazoil: = 0,818 = = 0,8188 (kg/l) Tỷ trọng trung bình của mazut: = 0,868 = = 0,8688 (kg/l) III.2. Xác định nhiệt độ sôi trung bình Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích được xác định theo công thức: tmv = (0C) - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của xăng: tmv = = 1080C Độ dốc của đường cong: P10 á 90 = = = 1,25 Theo hình vẽ số [32, 52-5]: tmm = 108 - 14,5 = 93,5 - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của kerosen: tmv = = 247,60C Độ dốc của đường cong: P10 á 90 = = = 1,15 tmm = 247,6 - 10,5 = 237,1 - Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của gazoil: tmv = = 319,80C Độ dốc của đường cong P10 á 90 = = = 0,8 tmm = 319,8 - 7 = 312,8 III.3. Tính phân tử lượng trung bình của các sản phẩm Từ giá trị tmm và trên đồ thị ta xác định được phân tử lượng trung bình sau: - Phân tử lượng trung bình của xăng: MX = 90 - Phân tử lượng trung bình của kerosen: MK = 186 - Phân tử lượng trung bình của gazoil: MG = 253. IV. Tính tiêu hao hơi nước IV.1. Tính tiêu hao hơi 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 mazut thoát ra. = 74.245 (tấn/năm) = 221,6 (tấn/ngày) = 9,2 (tấn/h) = 513 (kmol/h) IV.2. Tính tiêu hao nước cho các tháp tách Lượng hơi nước được dùng cho các tháp tách thường được chọn khoảng 2,5% so với lưu lượng sản phẩm. - Tại tháp lấy H. naphta: = 9.997,5 (tấn/năm) = 29,8 (tấn/ngày) =1,2 (tấn/h) = 69,1 (kmol/h) - Tại tháp lấy kerosen: =10.772,5 (tấn/năm) = 31,2 (tấn/ngày) = 1,3 (tấn/h) = 74,4 (kmol/h) - Tại tháp lấy gazoil: = 15.112,5 (tấn/năm) = 45,1 (tấn/ngày) = 1,9 (tấn/h) =104,4 (kmol/h) Tổng lượng hơi nước dùng trong các quá trình là: 513+69,1+74,4+104,4= 760,9 (kmol/h) Các thông số về hơi nước là áp suất: 10 at, nhiệt độ: 3300C. V. Tính chế độ của tháp chưng cất V.1. Tính áp suất của tháp V.1.1. áp suất tại đỉnh tháp Do sự mất mát 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 là: Pđỉnh = 760 + = 912 (mmHg) V.1.2. áp suất tại đĩa lấy kerosen Dọc theo cột chưng cất áp suất tăng. Chọn số đĩa từ đĩa lấy H. naphta đến đĩa lấy kerosen là 10 đĩa. Chọn áp suất qua mỗi đĩa là 8 mmHg. Pkerosen = 912 + 8 ´ 10 = 992 (mmHg) V.1.3. áp suất tại đĩa lấy gazoil Chọn số đĩa từ đĩa lấy kerosen đến đĩa lấy gazoil là 10 đĩa. Pgazoil = 992 + 8 ´ 10 = 1.072 (mmHg) V.1.4. áp suất tại đĩa nạp liệu Chọn số đĩa từ đĩa lấy gazoil đến đĩa nạp liệu là 8 đĩa. Pnạp liệu = 1.072 + 8 ´ 10 = 1.152 (mmHg) Chọn số đĩa từ nạp liệu đến đĩa cuối cùng là 20 đĩa. Vậy tổng số đĩa là: 20 + 8 + 10 + 10 = 48 đĩa V.2. Tính nhiệt độ của tháp V.2.1. Nhiệt độ tại đĩa nạp nhiên liệu Trong thực tế của quá trình chưng cất có sự mất mát về áp suất và do có cùng 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 bởi áp suất riêng phần của các sản phẩm, được tính theo định luật Dalton: P = Pnạp liệu.Y Trong đó: Pnạpliệu: áp suất tại đĩa nạp liệu Y: phần mol của sản phẩm dầu. mà Y = Với mN, mK, mG, mhn là phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nước. Thay các giá trị vào ta được: mN = (kmol/h) mK = (kmol/h) mG = (kmol/h) mhn = 513 (kmol/h) Y = = 0,69 (kmol/h) Suy ra: P = Pnạp liệu.Y = 1.152 ´ 0,69 = 794 (mmHg) Tại áp suất P = 794 (mmHg) và nhiệt độ cuối của các sản phẩm trắng trên đường cong VE (t100% = 315,250C) theo biểu đồ AZNI [24, 45-5] ta tìm được nhiệt độ thực tại đĩa nạp liệu là tnạp liệu = 3420C. V.2.2. 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 3300C. V.2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp - Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu H. naphta trên đường cong VE (t100% = 130,80C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy H.naphta là t0 = 1260C. - Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = QN + QK + QG + QM + Qhn QN = g1.: nhiệt dùng làm nguội H.naphta QK = g2.: nhiệt làm nguội kerosen QG = g3.: nhiệt làm nguội gazoil QM = g4.: nhiệt làm nguội mazut Qhn = g5.: nhiệt làm nguội hơi nước. Trong đó: g1 á g5 : lượng sản phẩm và hơi nước tính theo (kg/h) QN á Qhn : 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 H. naphta (kcal/kg) , : entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm H. 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 [75, 76, 77, 349 và 352 - 5] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau: = 140,97 (kcal/kg) = 265,98 (kcal/kg) = 94,75 (kcal/kg) = 262,83 (kcal/kg) = 158,46 (kcal/kg) = 258,63 (kcal/kg) = 190,05 (kcal/kg) = 201,68 (kcal/kg) = 650,97 (kcal/kg) = 756,39 (kcal/kg) Thay các giá trị vào biểu thức ta tính được: QN = 49,74.103 ´ (265,98 - 140,97) = 6.217.997,2 (kcal/h) QK = 53,59.103 ´ (262,83 - 94,75) = 9.007.407,2 (kcal/h) QG = 75,19.103 ´ (258,63 - 158,46) = 7.531.782,3 (kcal/h) QM = 184,69.103 ´ (201,68 - 190,05) = 2.147.944,7 (kcal/h) Qhn = 13,6.103 ´ (756,39 - 650,97) = 1.433.712 (kcal/h) Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là: SQ = QN + QK + QG + QM + Qhn =26.338.843,4 (kcal/h) - Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức: m = 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 = ) = 14,38 (kcal/kg) Suy ra: L = 140,79 - 14,38 = 126,41 (kcal/kg) m = = = 2.315,3 (kmol/h) - áp suất phần hơi: P = PH.naphta P = =773,6 (mmHg) Từ giá trị áp suất hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy H. naphta là t0 = 1280C. Với nhiệt độ giả thiết là 1260C có sai số là 20C, khoảng sai số này là chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy H. naphta là t0 = 1260C. V.2.4. Nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen - Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi đầu của nhiên liệu kerosen trên đường cong VE (t0 = 2080C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen t0 = 1760C. - Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = QN + QK + QG + QM + Qhn QN = g1. ; QK = g2. QG = g3. ; QM = g4. Qhn = g5. Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [75, 76, 77, 349 và 352 - 5] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau: = 165,49 (kcal/kg) = 265,98 (kcal/kg) = 94,75 (kcal/kg) = 262,83 (kcal/kg) = 158,46 (kcal/kg) = 258,63 (kcal/kg) = 190,05 (kcal/kg) = 201,68 (kcal/kg) = 675,57 (kcal/kg) = 756,39 (kcal/kg) Thay các giá trị vào biểu thức ta tính được: QN = 49,74.103 ´ (265,98 - 165,49) = 4.550.712,6 (kcal/h) QK = 53,59.103 ´ (262,83 - 94,75) = 9.007.407,2 (kcal/h) QG = 75,19.103 ´ (258,63 - 158,46) = 7.531.782,3 (kcal/h) QM = 184,69.103 ´ (201,68 - 190,05) = 2.147.944,7 (kcal/h) Q5hn = 13,6.103 ´ (756,39 - 675,57) = 1.099.152 (kcal/h) Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là: SQ = QN + QK + QG + QM + Qhn = 24.784.658,8 (kcal/h) - Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức: m = 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 = ) = 163,33 (kcal/kg) Suy ra: L = 163,33 - 94,75 = 68,58 (kcal/kg) m = = = 1.943 (kmol/h) - áp suất phần hơi: P = Pkerosen P = = 702,4 (mmHg) Từ giá trị áp suất hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen là t0 = 178,80C. Với nhiệt độ giả thiết là 1760C có sai số là 20C, khoảng sai số này chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen là t0 = 1760C. V.2.5. Nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil - Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi đầu của nhiên liệu gazoil trên đường cong VE (t0 = 3050C). Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy sản phẩm gazoil là t0 = 2800C. - Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: SQ = QN + QK + QG + QM + Qhn QN = g1.; QK = g2. ; QG = g3. ; QM = g4.; Qhn = g5. Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [75, 76, 77, 349 và 352 - 5] ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau: = 223,76 (kcal/kg) = 265,98 (kcal/kg) = 221,75 (kcal/kg) = 262,83 (kcal/kg) = 158,46 (kcal/kg) = 258,63 (kcal/kg) = 190,05 (kcal/kg) = 201,68 (kcal/kg) = 724,62 (kcal/kg) = 756,39 (kcal/kg) Thay các giá trị vào biểu thức ta tính được: Q1 = 49,74.103 ´ (265,98 - 223,76) = 1.652.362,8 (kcal/h) Q2 = 53,59.103 ´ (262,83 - 221,75) = 2.201.477,2 (kcal/h) Q3 = 75,19.103 ´ (258,63 - 158,46) = 7.531.782,3 (kcal/h) Q4 = 184,69.103 ´ (201,68 - 190,05) = 2.147.944,7 (kcal/h) Q5 = 13,6.103 ´ (756,39 - 724,62) = 432.072 (kcal/h) Vậy tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu là: SQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 13.965.639 (kcal/h) - Số mol của hồi lưu được xác định theo công thức: m = 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 = ) = 217,27 (kcal/kg) Suy ra: L = 217,27 - 158,46 = 58,81 (kcal/kg) m = = = 938,62 (kmol/h) - áp suất phần hơi: P = Pgazoil P = = 575,36 (mmHg) Từ giá trị áp suất hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil là t0 = 2780C. Với nhiệt độ giả thiết là 2800C có sai số là 20C, khoảng sai số này là chấp nhận được. Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil là t0 = 2800C. V.3. Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp Ta có: R = = =4,19 Lượng hồi lưu M.m = 90 ´ 2.315,3 = 208.377 (kg/h) VI. Tính kích thước của tháp chưng cất VI.1. Tính đường kính tháp Đường kính của tháp chưng cất được xác định theo công thức: D = (m) [47, 58 - 5] S = (m2) tiết diện tháp Vmax cho phép = (m/s) Trong đó: dL: tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái lỏng dV: tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái hơi. Như vậy để xác định được đường kính của tháp ta lần lượt xác định các đại lượng có liên quan. Chọn khoảng cách giữa hai đĩa là 0,75 m (750 mm) và độ đóng thuỷ lực là 2,5. Theo biểu đồ [46, 78-5] ta tìm được hệ số C = 0,06. Mặt khác ta có dl = 0,68 [theo tài liệu Các sản phẩm dầu mỏ và hoá dầu]. Tỷ trọng của H. naphta ở trạng thái hơi được xác định theo công thức: dV = 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). = = = 78,06 Vậy: dV = = = 2,86 (kg/m3) Vmax cho phép = = = 0,92 Lượng hồi lưu lớn nhất: V = Trong đó: n = VH. nước + VH. naphta + VHL + n = 760,9 + 552,7 + 2.315,3 + 2.315,3 ´ n = 4.588,89 Suy ra: V = = = 34,75 (m3/s) S = = 37,78 (m2) Suy ra: D = = 6,94 (m) Quy chuẩn D = 7 (m) VI.2. Tính chiều cao của tháp Chiều cao của tháp cất được xác định theo công thức: H = (N - 2).h + 2a + b (m) Trong đó: H- chiều cao toàn tháp h- khoảng cách giữa 2 đĩa N- số đĩa trong tháp a- chiều cao ở đỉnh tháp chọn bằng chiều cao đáy tháp (chọn = 3 m) b- khoảng cách giữa đĩa tiếp liệu (chọn = 1,5 m). Số đĩa trong toàn tháp là: N = 10 + 8 + 10 + 20 = 48 (đĩa) Vậy chiều cao của tháp là: H = (48 - 2) ´ 0,75 + 2 ´ 3 + 1,5 = 42 (m) VI.3. Tính số chóp và đường kính chóp 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 = 150 mm khi đó số chóp trên đĩa được xác định theo công thức: n = = 217,7 (chóp) Chọn n= 218 (chóp) Đường kính chóp trên đĩa: dch = dch = = 219 (mm) Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp chọn bằng 25 mm. Chiều cao chóp trên ống hơi bằng: 0,25.dh = 0,25 ´ 150 = 37,5 (mm) Chọn bằng 40 mm. Chiều dày chóp chọn bằng 3 mm. Khoảng cách từ chân ống chảy chuyền đến đĩa là 150 mm. Đường kính ống chảy chuyền: dch = 600 mm. Đường kính ống nạp liệu: Dnl = 0,8 m (1 ống) Đường kính ống hồi lưu đỉnh: Dđỉnh = 0,6 m (1 ống) Đường kính ống hồi H. naphta: DH.naphta = 0,6 m (1 ống) Đường kính ống hồi lưu kerosen: Dkerosen = 0,6 m (1 ống) Đường kính ống hồi lưu gazoil: Dgazoil = 0,6 m (1 ống) Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: Dd.đỉnh = 1,2 m (1 ống) Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: Dd.đáy = 1,2 m (1 ống). Phần III 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 có đưa vào sản xuất hay không. Một phương án được thiết kế tối ưu phải đảm bảo trình độ kỹ thuật, sản xuất sản phẩm, đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà 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 335 ngày, còn 30 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 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 sẽ chứa được 12 kg gas. Vậy khí = 12 / 20 = 0,6. 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,6 = 90 kg khí. 1000 kg khí sẽ chứa được trong: 1000 / 90 = 11,1 thùng. Vậy 31.000 tấn khí sẽ chứa được trong 31.000 ´ 11,1 = 344.100 (thùng) * Đối với sản phẩm xăng nhẹ: = 0,68 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,68 = 102 kg xăng nhẹ. 1 tấn xăng nhẹ sẽ chứa được trong: 1000 / 102 = 9,8 thùng. Vậy 148.800 tấn sẽ chứa được trong 148.800 ´ 9,8 = 1.458.240 ( thùng) * Đối với sản phẩm xăng nặng: = 0,75 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,75 = 112,5 kg xăng nặng. 1 tấn xăng nặng sẽ chứa được trong: 1000 / 112,5 = 8,9 thùng. Vậy 399.900 tấn sẽ chứa được trong 399.900 ´ 8,9 = 3.559.110 (thùng) * Đối với sản phẩm kerosen: = 0,78 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,78 = 117 kg kerosen. 1 tấn kerosen sẽ chứa được trong: 1000 / 117 = 8,5 thùng. Vậy 430.900 tấn kerosen sẽ chứa được trong 430.900 ´ 8,5 = 3.662.650 thùng * Đối với sản phẩm gazoil nhẹ: = 0,82 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,82 = 123 kg gazoil nhẹ. 1 tấn gazoil sẽ chứa được trong: 1000 / 123 = 8,1 thùng. Vậy 604.500 tấn sẽ chứa được trong 604.500 ´ 8,1 =4.896.450 thùng * Đối với sản phẩm mazut: = 0,87 1 thùng 150 lít sẽ chứa được: 150 ´ 0,87 = 130,5 kg mazut. 1 tấn mazut sẽ chứa được trong: 1000 / 130,5 = 7,7 thùng. Vậy 1.484.900 tấn sẽ chứa được trong 1.484.900 ´ 7,7 =11.433.730 thùng Dựa vào các số liệu tính toán trên ta có được bảng sau: Tên sản phẩm Tấn/ năm Thùng/năm Thùng/giờ Khí 31.000 344.100 42,8 Xăng nhẹ 148.800 1.458.246 181,4 Xăng nặng 399.900 3.559.110 442,7 Kerosen 430.900 3.662.650 455,6 Gazoil 604.500 4.896.450 609 Mazut 1.484.900 11.433.730 1.422,1 Tổng 3.100.000 25.354.286 3.153,5 III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng Chi phí nguyên liệu và năng lượng cho 1 tấn sản phẩm. 1. Nguyên liệu. Ta có nguyên liệu là dầu thô nhiều cấu tử nhẹ : = 0,8319 1 thùng 150 lít chứa được 150 ´ 0,8319 = 124,785 (kg nguyên liệu) 1 tấn nguyên liệu chứa được trong 1000 / 124,785 = 8,01 (thùng) 3.100.000 tấn / năm sẽ chứa được trong 3.100.000 ´ 8,01 = 24.831.000 (thùng) Hệ số tiêu hao nguyên liệu cho một thùng sản phẩm là 1,003 ( Đơn giá 71 USD /thùng) 24.831.000 x 71 = 1.763.001.000 (USD/năm) Hơi nước: 4,5 m3/thùng sản phẩm. 24.831.000 x 4,5 = 111.739.500 (m3/năm) Nước: 0,8 m3/thùng sản phẩm. 0,8 x 24.831.000 = 19.864.800 (m3/năm) 2. Nhu cầu về năng lượng Điện: 0,9 kWh/thùng sản phẩm. 0,9 x 24.831.000 = 22.347.900 (kwh/năm) Nhiên liệu đốt: 0,01 tấn/thùng sản phẩm. 0,01 x 24.831.000 = 248.310 (tấn/năm ) Bảng tính chi phí cho nguyên liệu và năng lượng: TT Tên nguyên liệu Đơn vị Hệ số tiêu hao cho 1 thùng sản phẩm Đơn giá (USD) Thành tiền (USD) 1 Dầu thô thùng 1,003 71 71,213 2 Hơi nước m3 4,5 0,07 0,315 3 Nước m3 0,8 0,06 0,048 4 Điện kWh 0,9 0,08 0,072 5 Nhiên liệu đốt tấn 0,01 12 0,12 Tổng chi phí nguyên liệu và năng lượng cho 1 thùng sản phẩm 71,768 IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng Bảng tính lương cho công nhân: TT Nơi làm việc Số người Ca trực Lương 1 tháng (USD) Lương toàn bộ Lương/năm 1 Công nhân 60 3 155 9.300 111.600 2 Thợ điện 6 3 180 1.080 12.960 3 Thợ cơ khí 6 3 180 1.080 12.960 4 Hành chính 6 1 175 1.050 12.600 5 Cán bộ kỹ thuật 6 3 200 1.200 14.400 6 Giám đốc 1 1 210 210 2.520 7 Quản đốc 3 3 200 600 7.200 8 Bảo vệ 9 3 140 1.260 15.120 9 Phó quản đốc 1 1 205 205 2.460 10 Tổng chi phí tiền lương cho lao động trong phân xưởng 191.820 Ngoài ra còn trích theo quỹ lương 20% cho bảo hiểm xã hội là: 191.820 ´ 0,2 = 38.364 USD/năm Tổng số tiền trả cho công nhân 191.820 + 38.364 = 230.184 USD/năm Chi phí tiền lương cho công nhân trên 1 thùng sản phẩm là: = 0,009 USD/thùng sản phẩm V. Tính khấu hao cho phân xưởng * Vốn đầu tư cho xây dựng: Vxd = 40.000.000 USD * Vốn đầu tư cho thiết bị: Vtb = 260.000.000 USD * Các chi phí khác lấy bằng 5% tổng vốn đầu tư: Vđt = Vxd + Vthiết bị + 0,05.Vđt Vđt = = = 315.789.473,7 * 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: = 2.000.000 USD/năm Thiết bị có thời gian làm việc chung là 20 năm, do đó mức khấu hao trong 1 năm là: = 13.000.000 USD/năm Khấu hao sửa chữa lấy 5% khấu hao cơ bản: Mức khấu hao là 0,05 ´ (2.000.000 + 13.000.000) = 750.000 USD/năm Tổng mức khấu hao trong 1 năm là: 2.000.000 + 13.000.000 + 750.000 = 15.750.000 USD/năm Mức khấu hao trên 1 thùng sản phẩm là: = 0,621 USD/thùng sản phẩm VI. Chi phí khác cho 1 thùng sản phẩm + Chi phí khác cho phân xưởng lấy 2% chi phí sản xuất (CPSX) CPSX = 0,02 ´ CPSX + Kh.hao + T.lương + T.C.P.NL & NLG CPSX = 0,02 ´ CPSX + 0,621 + 0,009 + 71,768 ị CPSX = 73,875 (USD/thùng) Các chi phí là: 73,875 ´ 0,02 = 1,477 (USD/thùng sản phẩm). + Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và chi phí bán hàng 2% giá thành toàn bộ (GTTB) GTTB = 0,02 ´ GTTB + CPSX GTTB = CPSX / (1 - 0,02) = 73,875/ 0,98 = 75,383 (USD/thùng) Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và bán hàng là: CPDN&BH = 0,02 ´ 75,383 = 1,507 (USD/thùng sản phẩm). Bảng tính các khoản chi phí cho 1 thùng sản phẩm. STT Khoản mục Chi phí cho 1 thùng sản phẩm (USD) 1 Nguyên liệu + năng luợng 71,786 2 Chi phí tiền lương 0,009 3 Khấu hao 0,621 4 Chi phí chung phân xưởng 1,477 5 Chi phí quản lý doanh nghiệp và bán hàng 1,507 Tổng chi phí cho 1 thùng sản phẩm 75,4 Tổng chi phí trong 1 năm sản xuất của phân xưởng là: 75,4 ´ 25.354.286 = 1.911.713.164,4 (USD/năm) VII. Xác định hiệu quả kinh tế ở nước ta, từ trước đến nay các sản phẩm xăng dầu đều nhập từ nước ngoài về, ngoài tiền công vận chuyển còn có thuế xuất nhập khẩu, chính vì vậy giá thành của sản phẩm rất cao. Nếu ta sản xuất được thì giá thành của sản phẩm xăng dầu sẽ hạ thấp và có thể chấp nhận lưu thông ngoài thị trường. Bảng quy định giá bán các sản phẩm của phân xưởng STT Tên sản phẩm Đơn giá cho 1 thùng sản phẩm (USD) Lượng sản phẩm thu được trong 1 năm (thùng) Doanh thu trong 1 năm (USD) 1 Khí 80 344.100 27.528.000 2 Xăng nhẹ 92 1.458.246 134.158.632 3 Xăng nặng 105 3.559.110 373.706.550 4 Kerosen 92 3.662.650 336.963.800 5 Gazoil 92 4.896.450 450.473.400 6 Mazut 85 11.433.730 971.867.050 Tổng doanh thu phân xưởng trong 1 năm 2.294.697.432 + Lợi nhuận phân xưởng: Lợi nhuận phân xưởng (LN) = Doanh thu (DT) - Tổng chi phí (TCP) - Thuế (T) Trong đó thuế lấy 5% doanh thu LN = DT - TCP - 0,05 ´ DT LN = 2.294.697.432 - 1.911.713.164,4- 0,05 ´ 2.294.697.432 LN = 268.249.396 USD/năm + Doanh lợi của vốn đầu tư: DL = LN / Vsx Vsx = TCP + Vđt = 1.911.713.164,4 + 315.789.473,7 = 2.227.502.638,1 USD/năm DL = = = 0,12 + Thời gian thu hồi vốn: TTHV = = =7,8 Vậy thời gian thu hồi vốn của phương án là 7 năm 8 tháng. Phần iV Xây dựng Muốn xây dựng một nhà máy công nghiệp thích hợp trước hết chúng ta cần phải xác định địa điểm xây dựng, trong đồ án này được đặt tại khu Dung Quất-Quảng Ngãi, sau đó mới thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy * 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 môi trường 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 IV.1. Sơ đồ khối biểu diễn dây chuyền trong phân xưởng (trang sau) IV.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. IV.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 Đường 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 An toàn lao động và tự động Hoá Nền công nghiệp hóa dầu nói chung là rất độc hại. Vì vậy quá trình lao động sản xuất ở phân xưởng có nhiều yếu tố gây ảnh hưởng tới những người lao động trực tiếp cũng như gián tiếp và môi trường xung quanh. 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 khỏe 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 : I.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. I.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. I.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 đoạn và áp suất cũng 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. Các kí hiệu thường dùng trong tự động hoá t0 Dụng cụ đo nhiệt Dụng cụ đo áp suất TT 2 I Dụng cụ đo lưu lượng Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển Dụng cụ đo nhiệt độ truyền xa tại trung tâm điều khiển Pcz Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn) LRA Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động khí cụ lắp tại trung tâm điều khiển PIR 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. II.1.Một số dạng tự động * 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. Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như sau : DT CB BĐK C CT G PL N 1 2 3 5 4 5.1 5.2 5.3 5.4 Đối tượng điều chỉnh Cảm biến đối tượng Bộ khuếch đại Nguồn cung cấp năng lượng 5. Cơ cấu chấp hành 5.1 Cảnh báo 5.2 Chỉ thị bằng kim loại hoặc bằng số 5.3 Ghi lại sự thay đổi 5.4 Phân loại Dạng tự động điều khiển : ĐT 1 CB 2 SS 6 BD 5 N 4 Sơ đồ cấu trúc : 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 : 1. Đối tượng điều chỉnh 2.Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuếch đại 4. Nguồn cung cấp năng lượng 5. Bộ đặc 6. Bộ so sánh 7. Cơ cấu chấp hành II.2. Cấu tạo của một số thiết bị tự động a. Bộ cảm biến áp suất. 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 phụ thuộc vào việc cảm ứng điều chỉnh và độ chính xác theo yêu cầu. Z P P Bộ cảm ứng suất kiểu màng Kiểu pittông DZ Cảm ứng kiểu hộp xếp 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 c. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng. 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. DZ Kiểu phao DZ Kiểu màng Kết luận Sau một thời gian làm việc tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu với sự giúp đỡ tận tình của TS. Nguyễn Hữu Trịnh, em đã hoàn thành bản đồ án với đề tài thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô, năng suất 3,1 triệu tấn/năm. Trong bản đồ án này bao gồm các nội dung chính sau: tính chất dầu thô, đánh giá và lựa chọn nguyên liệu; sản phẩm của quá trình chưng cất; cơ sở và công nghệ của quá trình chưng cất; tính toán cân bằng vật chất, nhiệt lượng, tính toán thiết bị chính và đồng thời tính toán kinh tế cho phân xưởng. Phân xưởng chưng cất dầu thô có vai trò quan trọng trong nhà máy chế biến dầu, nó cho phép ta nhận được các phân đoạn nhiên liệu và cặn mazut. Với dầu thô Việt Nam- mỏ dầu Bạch Hổ thiết kế dây chuyền chưng cất với loại hai tháp chưng là tốt nhất. Mặc dù rất cố gắng nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên bản đồ án này không thể không có những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Hữu Trịnh đã trực tiếp hướng dẫn em làm đề tài này. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như khi thực hiện đề tài. Hà Nội ngày 5 tháng 6 năm 2006. Sinh Viên Lê Việt Hòa Tài liệu tham khảo PGS. TS. Đinh Thị Ngọ. Hoá học dầu mỏ; Nhà xuất bản Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1999). Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu mỏ; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội (2000). Trần Mạnh Trí. Dầu khí và dầu khí ở Việt Nam; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội (1996). Võ Thị Liên, Lê Văn Hiếu. Công nghệ chế biến dầu khí; Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1982). Bộ môn Nhiên liệu. Giáo trình tính toán công nghệ các quá trình chế biến dầu mỏ; Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1972). Kiều Đình Kiểm. Các sản phẩm dầu mỏ và hoá dầu. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội (2000). 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 I. 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. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất; tập II. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội (1999). Bộ môn quá trình - Thiết bị công nghệ Hóa và thực phẩm Trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học; tập I. Trường đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản (1999). Bộ môn quá trình - Thiết bị công nghệ Hóa và thực phẩm Trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học; tập II. Trường đại Học Bách Khoa Hà Nội xuất bản (2000). Trần Mạnh Trí. Hoá học dầu mỏ và khí; Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (1980). PGS. Ngô Bình, TS. 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 (1997). Tạp chí dầu khí Việt Nam. Jonh Campell. Gas conditioning Ang processing-Volum 1 PGS. PTS. Nguyễn Minh Huệ: Bài giảng về Đo lượng tự động Trường-ĐHBK-HN. Mục lục Trang Mở đầu 1 Phần I tổng quan 3 Chương I. Nguyên liệu của quá trình chương cất.. 3 I.1. Thành phần hóa học... 3 I.1.1. Hydrocacbon-thành phần chủ yếu của dầu khí.. 3 I.1.1.1. Hydrocacbon họ Parafinic.. 4 I.1.1.2.Hydrocacbonnaphtennic. 4 I.1.1.3.Hydrocacbon aromatic... 5 I.1.1.4. hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-aromatic. 6 I.1.2. Thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ.. 6 I.1.2.1. Các hợp chất chứa lưu huỳnh. 6 I.1.2.2. Các hợp chất chứa Nitơ. 8 I.1.2.3. Các hợp chất chứa Oxy.. 9 I.1.2.4. Các hợp chất cao phân tử... 9 I.1.2.5. Các kim loại nặng.. 9 I.1.2.6 Nước lẫn trong dầu mỏ 9 I.2. Phân loại dầu mỏ . 10 I.2.1. Phân loại dầu mỏ dựa vào bản chất hóa học... 10 I.2.2. Phân loại dầu mỏ dựa theo bản chất vật lý.. 12 I.3. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô ... 13 I.3.1. Tỷ trọng .. 13 I.3.2. Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu .. 13 I.3.3. Thành phần phân đoạn 14 I.3.3.1. Đường chương cất Engler 14 I.3.3.2. Đường cong điểm sôi thực .. 15 I.4. Đánh giá dầu thô . 17 I.4.1. Hydrocacbon .. 17 I.4.2. Tỷ trọng . 18 I.4.3. Hệ số đặc trưng K . 19 I.4.4. Hàm lượng các hợp chất chứa nguyên tố dị thể 19 I.4.5. Độ nhớt.. 20 I.4.6. Nhiệt độ đông đặc. 20 I.4.7. Nhiệt độ chớp cháy. 20 I.4.8. Hàm lượng cốc conradson... 20 I.4.9. Kim loại nặng trong dầu.. 21 I.4.10. Tiềm lượng các phân đoạn .. 21 I.5. Lựa chọn nguyên liệu .. 21 I.6. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất . 24 I.6.1.ổn định dầu nguyên khai 24 I.6.2.Tách tạp chất cơ học, nước và muối 24 I.6.2.1.Tách bằng các phương pháp cơ học . 24 I.6.2.2. Các phương pháp khác 26 ChươngII. Sản phẩm của quá trình chưng cất 28 II.1. Khí hydrocacbon 28 II.2. Phân đoạn xăng ... 28 II.3. Phân đoạn Kerosen. 28 II.4. Phân đoạn Diezel 29 II.5. Phân đoạn mazut 29 II.6. Phân đoạn dầu nhờn .. 29 II.7. Phân đoạn gudron . 29 Chương III. Cơ sở lý thuyết của quá trình.. 30 III.1. ý nghĩa của quá trình chương cất .. 30 III.2. Cở sở lý thuyết của quá trình chương cất dầu thô . 30 III.2.1. Chưng đơn giản 30 III.2.1.1. Chưng bay hơi dần dần 31 III.2.1.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần 31 III.2.1.3. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần .. 32 III.2.2. Chương cất phức tạp .. 33 III.2.2.1. Chưng cất có hồi lưu . 33 III.2.2.2. Chưng cất có tinh luyện 33 III.2.2.3. Chưng cất chân không và chưng cất với hơi nước. 33 III.3. Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chưng cất .. 37 III.3.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng cất . 37 III.3.2. áp suất trong tháp chưng 41 III.3.3. Các loại tháp chưng 41 Chương IV. Công nghệ của quá trình chưng cất 42 IV.1. Các loại sơ đồ công nghệ .. 42 IV.1.1. Chưng ở áp suất thường .. 42 IV.1.1.1. Sơ đồ bốc hơi một lần và tinh luyện một lần trong cùng một tháp chưng luyện. 42 IV.1.1.2. Sơ đồ bốc hơi hai lần và tinh luyện hai lần trong hai tháp nối tiếp nhau.. 43 IV.1.2. Chưng ở áp suất chân không 44 IV.2. Dây chuyền công nghệ .. 45 IV.2.1. Lựa chọn chế độ công nghệ và đồ công nghệ .. 45 IV.2.2. Dây chuyền công nghệ sản xuất dầu thô loại hai tháp 46 IV.3. Các loại tháp trong dây chuyền công nghệ . 50 IV.3.1. Các loại tháp chưng luyện 50 IV.3.2. Thiết bị đun nóng 51 IV.3.2.1. Đun nóng bằng khói lò 51 IV.3.2.2. Thiết bị đun nóng lò ống.. 52 IV.3.3. Thiết bị trao đổi nhiệt .. 53 Phần II Tính toán công nghệ 56 I. Cân bằng vật chất .. 56 I.1. Tại tháp tách sơ bộ 56 I.2. Tại tháp tách phân đoạn .. 57 I.3. Tổng kết cân bằng . 58 II. Thiết lập đường cân bằng (VE) cho các sản phẩm . 59 II.1. Đường cân bằng của xăng . 59 II.2. Đường cân bằng của kerosen 60 II.3. Đường cân bằng của gazoil 61 III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm 62 III.1. Tỷ trọng trung bình .. 62 III.2. Nhiệt độ sôi trung bình 62 III.3. Phân tử lượng trung bình của các sản phẩm . 63 IV. Tính tiêu hao hơi nước .. 64 IV.1. Tính tiêu hao hơi nước cho tháp phân đoạn . 64 IV.2. Tính tiêu hao hơi nước cho tháp các tháp tách . 64 V. Tính chế độ của tháp chương cất 65 V.1. Tính áp suất của tháp 65 V.1.1. áp suất tại đỉnh tháp . 65 V.1.2. áp suất tại đĩa lấy kerosen 65 V.1.3. áp suất tại đĩa lấy gazoil .. 65 V.1.4. áp suất tại đĩa nạp liệu . 65 V.2. Tính nhiệt độ của tháp ... 66 V.2.1. Nhiệt độ tại đĩa nạp liệu 66 V.2.2. Nhiệt độ tại đáy tháp 67 V.2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp 67 V.2.4. Nhiệt độ tại đĩa lấy kerosen .. 68 V.2.5. Nhiệt độ tại đĩa lấy gazoil 70 V.3. Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp 72 VI. Kích thước của tháp chưng cất 72 VI.1. Tính đường kính tháp .. 72 VI.2. Tính chiều cao tháp . 74 VI.3. Tính số chóp và đường kính chóp 74 Phần iii Tính toán kinh tế 76 I. Mục đích 76 II. Chế độ công tác của phân xưởng 76 III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 78 1. Nhu cầu về nguyên liệu 78 2. Nhu cầu về năng lượng 79 IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng 80 V. Tính khấu hao cho phân xưởng 80 VI. Chi phí khác cho một thùng sản phẩm 81 VII. Xác định hiệu quả kinh tế .. 82 Phần iv xây dựng 84 I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy . 84 II. Yêu cầu về kỹ thuật 84 III. Yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp 84 IV. Giải pháp thiết kế xây dựng .. 85 IV.1. Sơ đồ khối biểu diễn dây chuyền công nghệ và các bộ phận hỗ trợ sản xuất khác trong phân xưởng... 85 IV.2. Đặc điểm của phân xưởng sản xuất . 85 IV.3. Bố trí mặt bằng phân xưởng . 86 Phần V An toàn 89 I. An toàn lao động trong phân xưởng chương cất khí quyển ... 89 I.1. Yêu cầu về phòng cháy, chữa cháy 89 I.2. Trang bị phòng hộ lao động 91 I.3. Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường 92 II. Tự động hóa . 92 II.1. Một số dạng tự động . 95 II.2. Cấu tạo của một số thiết bị tự động .. 96 Kết luận 99 Tài liệu tham khảo 100 Dầu nóng Xăng nhẹ Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Mazút Xăng nặng Dầu nóng Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Mazút Xăng