Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất thường

ệu vào ta được: Từ giá trị độ dốc P0 –100 và t50% trên đồ thị của phương pháp ta tìm được các giá trị của x, y: x = 32, y = 59. Thay các giá trị x, y vào công thức xác định C và cho giá trị của l thay đổi theo từng giá trị ta tìm được bảng số liệu sau: 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 33,35 34,7 37,4 40,1 42,8 45,5 48,2 50,9 53,6 56,3 59 oCVE 267,5 268,5 270,6 273,3 276 279,4 282 285 288 291,5 293,7 297 Từ bảng số liệu ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Gasoil II. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TRUNG BÌNH CỦA SẢN PHẨM Tỷ trọng trung bình Theo tài liệu tham khảo [Phạm quang Dù – Vietso Petro Review] Tỷ trọng trung bình của L.Naphta: d15 = 0,6825 ≈ d15,615,6 = 0,6832 (Kg/l) Tỷ trọng trung bình của H.Naphta: d15 = 0,7505 ≈ d15,615,6 = 0,7512 (Kg/l) Tỷ trọng trung bình của Kerosen: d15 = 0,7785 ≈ d15,615,6 = 0,7793 (Kg/l) Tỷ trọng trung bình của Gasoil: d15 = 0,818 ≈ d15,615,6 = 0,8188 (Kg/l) Tỷ trọng trung bình của Mazut: d15 = 0,868 ≈ d15,615,6 = 0,8688 (Kg/l). Nhiệt độ sôi trung bình Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích được xác định theo công thức: Nhiệt độ sôi trung bình tính theo thể tích của L.Naphta: Độ dốc của đường cong: Từ đồ thị 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 - 5 0 C. thỗn hợp = tmv – 5 = 67,28 – 5 = 62,28 0C + Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của H.Naphta: tmv = 135,10C Độ dốc của đường cong Từ đồ thị 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 - 50 C. thỗn hợp = tmv – 5 = 135,1 – 5 = 130,10 C + Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Kerosen: o C Độ dốc của đuờng cong Từ đồ thị ta tìm được hệ số điều chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình hỗn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là - 4o C thỗn hợp = tmv – 4 =203,72 – 4 =199,72o C +Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Gasiol: oC Độ dốc của đuờng cong Từ đồ thị ta tìm được hệ số điều chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình hồn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là -2o C thỗn hợp = tmv –1 = 287,14 – 2 =285,14o C 3. Hệ số đặc trưng K Từ giá trị d và thỗn hợp trên đồ thị ta tìm được hệ số K đặc trưng và phân tử lượng trung bình như sau: + L.Naphta: K =12 M=50 + H.Naphta: K =11,8 M =82 + Kerosen: K=12 M=100 + Gasiol: K= 12,6 M=250 III. Tính cân bằng vật chất 1. Tại thỏp tỏch sơ bé Năng suất : 6000000 tấn/ năm Loại công nghệ 2 tháp với thỏp chớnh là loại thỏp chúp. Trong một năm công nghệ làm việc 8000 giê còn lại số giê nghỉ và tu sửa, bảo quản. Lượng nguyên liệu tính theo giê: (tấn/giờ) Giả sử tại thỏp tỏch sơ bộ nguyên liệu sẽ bốc hơi hoàn toàn phần khí với hiệu suất 1,25% và phân đoạn L. Naphta với hiệu suất 2,3% so với nguyên liệu. Vậy lưu lượng sản phẩm khí thu được: (tấn /năm) (tấn /giê) Vậy lưu lượng sản phẩm L.Naphta thu được: (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/h) Lưu lượng phần còn lại tách ra ở đáy tháp sơ bộ: 6000000 – (1,25 + 2,3)*6000000/100 = 5787000 (tấn/năm) 2.Tại thỏp tỏch phân đoạn Toàn bộ phần còn lại của thỏp tỏch sơ bộ được đưa qua đun nóng trong lò ống đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào tháp phân đoạn. Như vậy lưu lượng đi vào tháp phân đoạn lúc bấy giê là 5787000 tấn/năm. Hiệu suất thu sản phẩm H. Naphta là: 12,3% Lượng sản phẩm thu: (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/h) Hiệu suất thu sản phẩm Kerosen là: 14,35% Lượng sản phẩm thu: (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/giờ) Hiệu suất thu sản phẩm Gasiol là: 23,05%. Lượng sản phẩm thu: (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/giờ) Hiệu suất thu cặn Mazut là: 46,75% Lượng Mazut thu: (tấn /năm) (tấn /giê) 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 sả vào đỏy thỏp thường được chọn 5% trọng lượng so với lưu lượng của cặn Mazut thoát ra. 2705422,5*0,05 = 135271,125 (tấn/năm) (tấn /giê) (kmol/h) 2.Tiêu hao hơi nước cho cỏc thỏp tỏch Lượng hơi nước được dùng cho cỏc thỏp tỏch thường được chọn khoảng 2,5% so với lưu lượng sản phẩm. + Tại tháp lấy H.Naphta: (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/h) + Tại tháp lấy Kerosen (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/h) + Tại tháp lấy Gasoil (tấn /năm) (tấn /giê) (kmol/h) Tổng lượng hơi nước dùng trong các quá trình: 939,383 + 123,555 + 144,167 + 231,58 = 1438,685 (kmol/h) V. TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA THÁP 1. Tính áp suất + Áp suất tại đỉnh tháp Do có sự mất mát áp suất trờn cỏc đường ống dẫn nên áp suất tại đỉnh tháp thường lớn hơn so với áp suất tại cỏc thỏp tỏch, thường khoảng 20%. Chọn áp suất tại cỏc thỏp tỏch là 1 at. Vậy áp suất tại đỉnh tháp là: Pđ (mmHg) Pđỉnh = 912 (mmHg) + Áp suất tại đỉnh lấy Kerosen Trong điều kiện chưng cất dọc theo chiều cao của tháp đi từ trên xuống dưới áp suất tăng qua mỗi đĩa trong khoảng từ 5 – 8 mmHg. Chọn áp suất thay đổi qua mỗi đĩa là 8 mmHg. Chọn số đĩa từ đĩa đầu tiên đến đĩa lấy Kerosen là 10 đĩa. Khi đó áp suất tại đĩa lấy Kerosen là: Pker = 912 + 8*10 = 992 (mmHg) Pker = 992 (mmHg) + Áp suất tại đĩa lấy Gasoil Chọn số đĩa từ đĩa lấy Kerosen đến đĩa lấy Gasoil là 10 đĩa. Pgas = 992 + 8*10 = 1072 (mmHg) Pgas = 1072 (mmHg) + Áp suất tại vùng nạp liệu Chọn số đĩa từ đĩa lấy Gasoil đến đĩa nạp liệu là 10 đĩa. Pnl = 1072 + 10* 8 = 1152 (mmHg) Chọn số đĩa từ đĩa nạp liệu đến đĩa cuối cùng là 20 đĩa. 2. Tính chế độ nhiệt của tháp + Nhiệt độ tại vùng nạp liệu Do trong thực tế quá trình chưng cất có sự mất mát về áp suất và do cú dựng hơi nước sả vào đỏy thỏp để làm giảm áp suất riêng phần của các cấu tử sản phẩm. Do đó nhiệt độ tại vùng nạp liệu không phải là nhiệt độ tại điểm cuối của các sản phẩm trắng trên đường cong cân bằng VE mà phải được hiệu chỉnh bởi áp suất riêng phần của các sản phẩm và được tính theo định luật Dalton. P = Pnl * Y Trong đó: Pnl : áp suất tại vùng nạp liệu Y : phần mol của sản phẩm dầu Với: mh, mk, mg, mhn: phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nước. Thay các giá trị vào ta được: (kmol/h) P = Pnl * Y = 1152*0,8156 = 939,571 (mmHg) Tại áp suất P = 939,571 mmHg và nhiệt độ cuối của các sản phẩm trắng trên đường cong VE ( t100% = 2970C ) theo biểu đồ của ANZI ta tìm được nhiệt độ thực tại vùng nạp liệu là Tnl = 3600C. + Nhiệt độ tại đỏy thỏp Nhiệt độ tại đỏy thỏp có thể chọn thấp hơn nhiệt độ tại vùng nạp liệu khoảng 10 – 400C. Chọn nhiệt độ tại đỏy thỏp là Tđ’ = 3300C. + Nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi đầu của nhiên liệu Gasoil trên đường cong VE là to = 267,50C. Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil là t = 2600C. Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: ∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q1 =g1 *( Itvv - Itev ): Nhiệt dùng làm nguội H.Naphta. Q2 =g2 *( Itvv - Itev ): Nhiệt dùng làm nguội Kerosen. Q3 =g3 *( Itvv - Ite1): Nhiệt dùng làm nguội Gasoil. Q4 =g4 *( Itv1 - Itđỏy1 ): Nhiệt dùng làm nguội Mazut. Q5 =g5 *( IHnv - Itev ): Nhiệt dùng làm nguội hơi nước. Trong đó: g1, ..., g5: Lượng mỗi sản phẩm và hơi nước tính theo ( Kg/h); Q1, …, Q5: Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (Kcal/h) Itvv , Itev : Entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt lấy Gasoil (Kcal/Kg) Itvv , Ite1 : Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy Gasoil (Kcal/Kg) IHnv : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (Kcal/Kg)  Như vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng ta tìm được các entanpi như sau : IV260 ( H. Naphta ) = 886,81 Kj/Kg = 211,85 Kcal/Kg IV260 ( Kerosen ) = 875,99 Kj/Kg = 209,85 Kcal/Kg IV360 ( H. Naphta ) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg IV360 ( Kerosen ) = 1100,47Kj/Kg = 262,83 Kcal/Kg IV360 ( Gasoil ) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg Il260 ( Gasoil ) = 669,25 Kj/Kg = 159,88 Kcal/Kg IV360 ( hơi nước ) = 3167 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg IV260 ( hơi nước ) = 3034 Kj/Kg = 724,62 Kcal/Kg Il360 ( Mazut ) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg Il330 ( Mazut ) = 795,74 Kj/Kg = 190,05 Kcal/Kg Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được : Q1 = 88,975.103 *( 265,98 – 211,85 ) = 4816216,75 Kcal/h Q2 = 103,804.103 *( 262,83 – 209,85 ) = 5499535,92 Kcal/h Q3 = 166,738.103 *( 258,63 – 159,88 ) = 16465377,5 Kcal/h Q4 = 338,178.103 *( 201,68 – 190,05 ) = 3933010,14 Kcal/h Q5 = 16,909.103 *( 756,39 – 724,62 ) = 537198,93 Kcal/h Tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 31251339,24 Kcal/h Sè mol của hồi lưu được xác định theo công thức: Trong đó : M: Phân tử trọng của hồi lưu ; Q: Lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu 1: Èn nhiệt của hồi lưu 1 = IV260 – I1260 Với: IV260 ( Gasoil ) = 868,34 Kj/Kg = 207,44 Kcal/Kg 1 = 207,44 – 159,88 = =47,56 Kcal/kg Kmol/h Áp suất phần hơi: (mmHg) Từ áp suất phần hơi P và to trên đồ thị anzi ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Gasoil là T = 2580C. Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 2580C so với nhiệt độ giả thiết là 2600C có sai số là 20C, khoảng sai số này là chấp nhận được, vậy nhiệt độ thực tại đĩa lấy Gasoil là Tgas = 2580C. + Nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi đầu của nhiên liệu Kerosen trên đường cong VE là to = 195,50C. Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là t = 1900C. Khi đố ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: ∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q1 = g1 * ( Itvv - Itev ) : Nhiệt dùng làm nguội H.Naphta  Q2 = g2 * ( Itvv - Itev ) : Nhiệt dùng làm nguội Kerosen Q3 = g3 * ( Itvv - Itev ) : Nhiệt dùng làm nguội Gasoil Q4 = g4 * ( Itvv - Itev ) : Nhiệt dùng làm nguội Mazut Q5 = g5 * ( Itvv - Itev ) : Nhiệt dùng làm nguội hơi nước Trong đó: g1,…,g5: Lượng mỗi sản phẩm và hơi nước tính theo ( Kg/h); Q1, …, Q5: Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu ( Kcal/h ) Itvv , Itev : Entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt lấy Kerosen ( Kcal/Kg ); Itvl , Itel : Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy Kerosen ( Kcal/Kg ); Ihnv : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (Kcal/Kg); Như vậy theo giá trị của dvà nhiệt độ đã chọn theo bảng ta tìm được các entanpi như sau : IV190 ( H. Naphta ) = 723,35 Kj/Kg = 172,80 Kcal/Kg Il190 ( Kerosen ) = 432,67 Kj/Kg = 103,36 Kcal/Kg IV360 ( H. Naphta ) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg IV360 ( Kerosen ) = 1100,47 Kj/Kg = 262,83 Kcal/Kg IV360 ( Gasoil ) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg Il260 ( Gasoil ) = 669,25 Kj/Kg = 159,88 Kcal/Kg IV360 ( hơi nước ) = 3167 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg IV190 ( hơi nước ) = 2855 Kj/Kg = 682,03 Kcal/Kg Il360 ( Mazut ) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg Il330 ( Mazut ) = 795,74 Kj/Kg = 190,05 Kcal/Kg Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được : Q1 = 88,975.103 *( 265,98 – 172,80 ) = 8290690,5 Kcal/h Q2 = 103,804.103 *( 262,83 – 103,36 ) = 16553623,88 Kcal/h Q3 = 166,738.103 *( 258,63 – 159,88 ) = 16465377,5 Kcal/h Q4 = 338,178.103 *( 201,68 – 190,05 ) = 3933010,14 Kcal/h Q5 = 16,909.103 *( 756,39 – 682,03 ) = 1257353,24 Kcal/h Tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 =46500055,26 Kcal/h Sè mol của hồi lưu được xác định theo công thức: Q m = 1*M Trong đó : M: Phân tử trọng của hồi lưu Q: Lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu 1: Èn nhiệt của hồi lưu 1 = IV190 – I1190 Với: IV190 ( Kerosen) = 170,57 Kcal/Kg 1 = 170,57 – 103,36 = 67,21 Kcal/kg Kmol/h Áp suất phần hơi: 6918,621 P =992 * = 767,349 (mmHg) 6918,621+ 939,383 + 1085,061 Từ áp suất phần hơi P và to trên đồ thị anzi ta tìm được nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là T = 1880C. Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 1880C so với nhiệt độ giả thiết là 1900C có sai số là 20C, khoảng sai số này là chấp nhận được, vậy nhiệt độ thực tại đĩa lấy Kerosen là Tker = 1880C. + Nhiệt độ tại đỉnh tháp Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu Kerosen trên đường cong VE là to = 144,50C. Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy H.Naphta là t = 1400C. Chọn nhiệt độ của hồi lưu vào tháp là 400C. Khi đó ta có cân bằng nhiệt lượng mà sản phẩm nhường cho hồi lưu như sau: ∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q1 = g1 * ( Itvv - Itđỉnhv ) : Nhiệt dùng làm nguội H.Naphta Q2 = g2 * ( Itvv - Itel ) : Nhiệt dùng làm nguội Kerosen Q3 = g3 * ( Itvv - Itel ) : Nhiệt dùng làm nguội Gasoil Q4 = g4 * ( Itvl - Itđỏyv ) : Nhiệt dùng làm nguội Mazut Q5 = ( g5 + g5’ ) * ( I Hnv - Itđỉnhv ) : Nhiệt dùng làm nguội hơi nước Trong đó: g1,…,g5: Lượng mỗi sản phẩm và hơi nước tính theo (Kg/h) g5’ : Lượng hơi nước dùng cho thỏp tỏch để ổn định sản phẩm (kg/h) Q1, …, Q5: Lượng nhiệt các sản phẩm nhường cho hồi lưu (Kcal/h) Itvl , Itel : Entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt lấy sản phẩm đỉnh (Kcal/Kg) IHnv : Entanpi của hơi nước tại nhiệt độ vào (Kcal/Kg) Như vậy theo giá trị của dvà nhiệt độ đã chọn theo bảng ta tìm được các entanpi của sản phẩm như sau: IV140 ( H. Naphta ) = 618,06 Kj/Kg = 147,65 Kcal/Kg Il190 ( Kerosen ) = 432,67 Kj/Kg = 103,36 Kcal/Kg IV360 ( H. Naphta ) = 1113,65 Kj/Kg = 265,98 Kcal/Kg IV360 ( Kerosen ) = 1100,47 Kj/Kg = 262,83 Kcal/Kg IV360 ( Gasoil ) = 1082,87 Kj/Kg = 258,63 Kcal/Kg Il260 ( Gasoil ) = 669,25 Kj/Kg = 159,88 Kcal/Kg IV360 ( hơi nước ) = 3167 Kj/Kg = 756,39 Kcal/Kg IV140 ( hơi nước ) = 2757 Kj/Kg = 658,62 Kcal/Kg Il360 ( Mazut ) = 844,43 Kj/Kg = 201,68 Kcal/Kg Il330 ( Mazut ) = 795,74Kj/Kg = 190,05 Kcal/Kg Thay các giá trị vào biểu thức tính Q ta được: Q1 = 88,975.103 *(265,98 – 147,65 ) = 10528411,75 Kcal/h Q2 = 103,804.103 *( 262,83 – 103,36) = 16553623,88 Kcal/h Q3 = 166,738.103 *( 258,63 – 159,88) = 16465377,5 Kcal/h Q4 = 338,178.103 *( 201,68 – 190,05 ) = 3933010,14 Kcal/h Q5 = 16,909.103 *( 756,39 – 658,62 ) = 1653192,93 Kcal/h Tổng nhiệt lượng nhường cho hồi lưu : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 49133616,2 Kcal/h Sè mol của hồi lưu được xác định theo công thức: Q m = l*M Trong đó : M: Phân tử trọng của hồi lưu Q: Lượng nhiệt mà hồi lưu cần thu 1: Èn nhiệt của hồi lưu 1 = IV140 – I140 Với: Il40 ( H.Naphta) = 20 Kcal/Kg 1 = 147,65 – 20 = 127,65 Kcal/kg m Kmol/h Áp suất phần hơi: P = Pđỉnh P (mmHg) Từ áp suất phần hơi P và to trờn đồ thị anzi ta tìm được nhiệt độ tại đỉnh tháp là T = 1380C. Như vậy giá trị nhiệt độ tìm được là 1380C so với nhiệt độ giả thiết là 1400C có sai số là 20C, khoảng sai số này là chấp nhận được, vậy nhiệt độ thực tại đỉnh tháp là Tđỉnh = 1380C. 3. Tớnh chỉ số hồi lưu đỉnh tháp Ta có: R Lượng hồi lưu = M*m = 82*6918,621 = 567326,922 (Kg/h) VI. TÍNH KÍCH THƯỚC THÁP 1. Tính đường kính tháp Đường kính của tháp chưng cất được xác định theo công thức: ( theo chế độ hơi ) D = (m) V S = ( m2) vmax chophộp S : Tiết diện tháp ( m2) vmax chophộp = C (m/s) Trong đó: V: Lưu lượng hơi lớn nhất (m2/s) vmax chophộp :Tốc độ chuyển động lớn nhất cho phép của hơi (m/s) dl : Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái lỏng. dv : Tỷ trọng của sản phẩm ở trạng thái hơi. C : Hằng số tra theo đồ thị hình số 46 [Tài liệu tham khảo] 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 0,75m (750 mm) và độ đóng thuỷ lực là 2,5. Theo biểu đồ ta tìm được hệ số C = 0,06. Mặt khác ta có dl = 0,68 [Theo tài liệu các sản phẩm của 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 : ỏp suất trờn đĩa đầu tiên ( at ). R : Hằng số khí R = 0,082 ( l*at/g*0C ). T : Nhiệt độ 0K. Kcal/Kg; Kcal/Kg Vậy dv Kg/m3 vmax chophộp = C (m/s) Lượng hồi lưu lớn nhất: V Với: n = Vhơinước + VH.naphta +Vhl +Vhl n = 1438,685 + 1085,061 + 6918,621 + 6918,621 V (m3/s) S (m2) D (m) 2. Tính chiều cao tháp Chiều cao tháp chưng cất được xác dịnh theo công thức: H = ( N – 2 )*h + 2*a + 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 đỏy thỏp a = 3m. b: Khoảng cách giữa đĩa tiếp liệu, chọn b = 2m. Để tính chiều cao của tháp ta phải tính số đĩa trong tháp và khoảng cách giữa các đĩa. Trong chưng cất dầu mỏ,người ta cho phép chọn, thường chọn chiềucao giữa các đĩa sao cho công nhân có thể vào tu sửa được (ta chọn khoảng cách giữa 2 đĩa h = 750mm). Trong thực tế số đĩa sẽ không tính theo phương trình cân bằng vỡ nú quỏ phức tạp. Do đó ta có thể chọn như sau: Từ đỉnh đến đĩa lấy Kerosen là 10 đĩa, từ đĩa lấy Kerosen đến đĩa lấy Gasoil là 10 đĩa, từ đĩa lấy Gasoil đến phần nạp liệu là 10 đĩa và từ đĩa nạp liệu cho đến đĩa cuối cùng là 20 đĩa. Vậy số đĩa trong toàn tháp N = 50 đĩa. Từ đây ta tính được chiều cao của tháp là: H = ( 50 – 2 )*0,75 + 2*3 + 2 = 44 (m). Tính số chóp và đường kính chóp Trong quỏ trỡng chưng cất thường tổng thiết diện của ống hơi chiếm 10% so với tổng thiết diện của tháp, chọn đường kính ống hơi dh = 250 mm khi đó số chúp trờn đĩa được xác định theo công thức: (chóp) Đường kính chúp trờn đĩa: dch (mm) Khoảng cách từ mặt đĩa đến chõn chúp chọn = 30 mm. Chiều cao chóp trên ống hơi = 0,25*dh = 0,25*250 = 62,5 mm, chọn = 65 mm Chiều dày chóp chọn = 5 mm. Đường kính ống chảy chuyền dcc = 600 mm. PHẦN III AN TOÀN LAO ĐễNG I. An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển Trong quá trình thiết kế sản xuất thỡ 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. Yờu cõu về phòng cháy chữa cháy - Thường xuyên thực hiện các công tác giáo dục an toàn lao động đến quần chúng cụng nhõn 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 cú cỏc 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 các 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 thoỏng, cỏc đường ống dẫn trong nhà máy phải đảm bảo, hạn chế khẳ năng các đường ống chồng chéo lên nhau, những ống bắt qua đường giao thụng chớnh không được nổi lên, các đường ống trong khu sản xuất phải bố trí trên cao đảm cho công nhân qua lại và tránh va chạm cần thiết. - Khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải có tường bao che để đề phòng khi có sự cố dầu bị rò rỉ ra ngoài, phải trỏnh cỏc khả năng phát sinh nguồn lửa mồi cháy (nhiệt, bật lửa, cấm hót 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 cung 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 qui định chặt chẽ. - Trong trường hợp phải sửa chữa các thiết bị có chứa hơi sản phẩm dễ gõy chỏy 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 khớ chỏy 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 phũng chữa cháy thường trực 24/24 giê với đầy đủ trang thiết bị hiện đại, thuận tiện. - Cỏc tiêu lệnh về phòng cháy chữa cháy phải tuân theo đầy đủ đề phòng khi cú cỏc sự cố xảy ra, xử lý kịp thời. - Bố trí dụng cụ thiết bị chữa cháy linh động tại chỗ các thiết bị dễ gõy chỏy 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 chữa chaý hiện đại, phải có đội ngò cán bộ phòng chữa cháy thường trực, tại chỗ các thiết bị dễ gây ra hiện tượng cháy nổ cần bố trí các thiết bị chữa cháy linh động, xung quanh các bể chứa sản phẩm hoặc nguyên liệu hoặc thiết bị cần bố trí hệ thống đường dẫn khí trơ, hơi nước và bọt chữa cháy để kịp thời khi có sự cố, tại nhà chữa cháy phải có đầy đủ các thiết bị chữa cháy đúng qui định. 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 hoả đi lại. Các thiết bị phải được bảo dưỡng đúng định kỳ, theo dõi chặt chẽ đúng 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 thiết bị phòng hộ lao động Những công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao phòng chữa cháy, phải có kiến thức bảo vệ thân thể và môi trường khụng gõy độc hại. Trong nhà máy tuyệt đối không dùng lửa, trỏnh cỏc va trạm 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 chứa phải đảm bảo hót 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…trỏnh cỏc hơi độc bám vào nguời 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 qui định của nhà nước. Nghiêm cấm việc sử dụng xăng dầu để rửa tay chân, cọ quần áo, vỡ chỳng cú 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 dễ 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 tiờu thoỏt nước tốt, vùng qui hoạch nhất thiết phải được nghiên cứu, phải được các cấp chính phủ phê duyệt, đảm bảo vệ sinh môi trường, đồng thời phũng ngừa chỏy 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 mà cũng phải sử dụng hợp lý hệ thống giao thông quốc gia, là nhà máy chế biến dầu nên chất thải ra không tránh khỏi đến ảnh hưởng tới vệ sinh môi trường. Vậy để đảm bảo môi trường sinh thái khu sản xuất, các chất thải cần xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. 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 mặt dù tiếp xúc trực tiếp hay không trực tiếp với các hơi độc cũng phải tiến hành xử lý. II. TỰ ĐỘNG HOÁ 1. Mục đích Tù 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 này cho phép thực hiện các quá trình công nghệ theo một chương trình tiêu chuẩn đã 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 trong sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao động và cho phép giảm số lượng công nhân và còn là 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, cỏc thỏp đều hoạt động ở nhiệt độ cao và áp suất lớn lên dễ gây ra hiện tượng cháy nổ. Nhiệt độ cao nhất trong phân xưởng lên đến gần 400oC ở tháp chưng phân đoạn và áp suất cũng đạt tới 15KG/cm2 ở thiết bị lọc điện để tách muối khoáng trong dầu, ngoài ra các hơi sản phẩm của quá trình là các hydrocacbon, và cỏc khớ 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 còng như các yêu cầu về sức khoẻ cho công nhân. Để đảm bảo các yêu cầu trờn thỡ 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. Tù 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. 2. Hệ thống điều khiển tự động 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 khuyếch đại. Bé 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 khuyếch đại làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu của bộ cảm biến giá trị có thể 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. Quan hệ này được gọi là hồi tiếp chính. 3. Các dạng điều khiển tự động + Tù động kiểm tra và tự động bảo vệ: Tù động kiểm tra các thông số công nghệ (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ,…) kiểm tra các thông số công nghệ đú cú thay đổi hay không? Nếu có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó, truyền tín hiệu tác động điều chỉnh đến đối tượng. Có thể biểu diễn sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh như sau: ®t CB BK§ N C CT G PL 5.1 5 1 2 3 5.2 5.3 5.4 4 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu. 5. Cơ cấu chấp hành 5.1. Cảnh cáo 5.2. Chỉ thị bằng kim hoặc bằng số 5.3. Ghi lại sự thay đổi 5.4. Phân loại + Dạng tự động điều khiển: Sơ đồ cấu tróc như sau: §T CB BK§ B§ N 1 2 3 5 4 1. Đối tượng điều khiển 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu Bộ đặc cho phép ta đặc tín hiệu điều khiển, nó là một tổ chức tác động có định hướng điều khiển tự động. §T CB SS B§ CCCH BK§ N + Dạng động điều chỉnh: Sơ đồ cấu trúc: 1 2 6 5 7 3 4 1. Đối tượng điều chỉnh 2. Cảm biến đối tượng 3. Bộ khuyếch đại 4. Yếu tố nhiễu 5. Bộ đặc 6. Bé so sánh 7. Cơ cấu chấp hành Trong tất cả các dạng tự động điều khiển thường được sử dụng nhất là kiểu hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi (mạch điều khiển khép kín). Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trờn sự khác nhau giữa các giá trị đo được của biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn. Sơ đồ được mô tả như sau: N Đại lượng đặt Đai lượng ra x Y XĐC ΔX XCB phản hồi Sơ đồ mạch điều khiển phản hồi Y : Đại lượng đặt ĐT : Phần tử đặt trị X : Đại lượng ra ĐC : Phần tử điều chỉnh N : Tác nhân nhiễu XCB : Gớa trị cảm biến O : Đối tượng điều chỉnh XĐT : Gớa trị đặt trị XPH: Tín hiệu phản hồi ΔX ( trị sè ) = XĐT - XCB CB : Cảm biến SS : Phần tử so sánh Phần tử cảm biến: là phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X và dịch chuyển nó ra một dạng thông số khác cho phù hợp với thiết bị điều chỉnh. Phần tử đặt trị: là bộ phận Ên định các thông số cần duy trì hoặc giá trị phạm vi các thông số cần duy trì (XĐT). Khi thông số vận hành lệch ra khỏi giá trị đú thỡ thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại các thông số cho phù hợp (thường trên bộ đặt trị có thiết kế cỏc vít hoặc công tắc để người điều chỉnh dễ dàng thay đổi các giá trị (đặt các thông số điều chỉnh) cho phù hợp khi vận hành. - Phần tử so sánh: là cơ cấu tiếp nhận giá trị của phần tử định trị qui định (XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận được từ phần tử cảm biến XCB, xác định sai lệch của hai thụng số ΔX = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cơ cấu điều chỉnh. - Cơ cấu điều chỉnh: có nhiệm vụ biến các tín hiệu đã nhận về sai lệch Δx để gây ra tác động điều chỉnh trực tiếp. Gớa trị điều chỉnh được thay đổi liên tục tương ứng với sự thay đổi liên tục của cơ câu điều chỉnh. 4. Hệ điều khiển phản hồi Sơ đồ điều khiển nồng độ Dông cụ đo Thiết bị Bé điều khiển LC Van điều chỉnh Dòng ra Trong sơ đồ này biến được điều khiển là nồng độ, tốc độ dòng chảy là biến thao tác. Tín hiệu được điều khiển sinh ra bằng cách so sánh các giá trị của biến được điều khiển (nồng độ) với giá trị mong muốn (giá trị cài đặt). Sự sai khác giữa hai tín hiệu này được gọi là tín hiệu sai khác, hệ thống điều khiển thông tin luôn là hàm của các tín hiệu sai khác. Tín hiệu điều khiển thường được dùng bằng hơi nước hoặc được dùng bằng điện. Tín hiệu điều khiển được gửi qua van điều khiển đến các vị trí đặc biệt hoặc đóng, mở. Bất kỳ một sự thay đổi nào đó trong các tín hiệu điều khiển dẫn đến các thay đổi có thể tính trước trong tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi ra khỏi thiết bị. Như vậy về nguyên tắc thì nguyên lý điều khiển của hệ thống như trên hầu như là giống nhau cho tất cả các hệ thống. Hệ thống điều khiển thiết bị gia nhiệt không cần thiết tại sao giá trị nhiệt độ tại đầu ra của dòng được gia nhiệt lại thay đổi nhưng tốc độ của dòng tác nhân vẫn có thể thay đổi được một cách đơn giản để cho nhiệt độ đầu ra của dòng được gia nhiệt được tương thích với giá trị nhiệt độ được cài đặt. TC Nhiệt độ mong muốn TC Nhiệt độ TI thực Hơi tác nhân mang nhiệt Dòng vào Dòng ra Dũng tỏc nhân ra Sơ đồ tự động tại thiết bị trao đổi nhiệt Nguồn cung cấp điện Dầu thô đã làm sạch 1 4 Cặn nước 5 và muối Van trộn 2 Nước đem vào trộn Dầu thô đưa vào 3 to TI Tự động hoá tại thiết bị tách muối. 1. Bộ điều chỉnh áp suất ghi và hiển thị, khí cụ đặt tại trung tâm điều khiển 2. Thiết bị tự động đo và điều chỉnh lưu lượng 3. Thiết bị đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển 4. Thiết bị đo mức chất lỏng Cơ cấu điều chỉnh + Các ký hiệu thường dùng trong tự động hoá: - Dông cụ đo nhiệt độ - Dông cụ đo áp suất - Dông cụ đo lưu lượng - Dông cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển - Dông cụ đo nhiệt độ truyền xa đặt tai trung tâm điều khiển - Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh (van an toàn). - Bé điều khiển mức chất lỏng tự ghi có báo động, khớ cụ lắp tại trung tâm điều khiển. - Bé 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 - Tù động mở khi mất tín hiệu - Tù động đóng khi mất tín hiệu - Giữ nguyên 5. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến 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 và độ chính xác theo yêu cầu. p p Bộ cảm ứng suất kiểu màng kiểu piston p F p Cảm biến kiểu hộp xếp Cảm biến kiểu cung tròn b. Bộ cảm ứng nhiệt độ Hoạt động của cảm ứng nhiệt độ dựa trờn nguyờn lớ giãn nở nhiệt, mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kớn, dựa trờn nguyờn lớ nhiệt điện trở. Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng. Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp. Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh Cảm ứng nhiệt độ kiểu điện trở lưỡng kim giãn nở c. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng Mức các chất lỏng có thể đo bằng nhiều cách khác nhau nhưng phương pháp đơn giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao. Kiểu phao Kiểu màng d. Bộ cảm biến lưu lượng Bé cảm biến lưu lượng được xây dựng trên sự phụ thuộc Q = f.V f: Diện tích của đường ống dẫn V: Tốc độ chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli Với S: Tỷ trọng của chất lỏng : Độ chênh lệch áp suất chất lỏng Nếu tỷ trọng không đổi thì lưu lượng thể tích phụ thuộc vào hai thông số là tiết diện f và độ chênh lệch áp suất Ta có hai cách đo lưu lượng: + Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng bằng độ chênh lệch áp suất trước và sau thiết bị có ống hẹp. + Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện của ống dẫn xác định được lưu lượng của dòng chảy. PHẦN IV THIẾT KẾ XÂY DỰNG I. YÊU CẦU CHUNG + Địa điểm xây dựng phải được lùa chọn phù hợp với qui hoạch lãnh thổ, qui hoạch vùng, qui hoạch của cụm chính quyền đã được các cấp thẩm duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản suất 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 chi phí cho 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 chưa có cơ sở hạ tầng thích hợp thì cần phải xét đến khả năng xây dựng trước mắt cũng như 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 dùng 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 150 ha, khu chưng khí quyển khoảng 15 ha, 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 mặn chảy ra, 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 món cỏc yêu cầu sau: + Khoảng cách tới khu dân cư phải hợp lý. Phân xưởng bố trớ 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 cú vựng 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 DÙNG 1. Sơ đồ biểu diễn dây chuyền trong phân xưởng Thiết bị Hệ thống lắng bơm Trao đổi Nguyên nhiệt liệu Thiết bị Kho sản lọc phẩm Chưng sơ Tháp ổn bé định Lò đốt Chưng Tách cạnh phân đoạn sườn 2. Đặc điểm của phân xưởng sản xuất Phân xưởng nằm trong nhà máy có qui 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 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 rất 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 trí hệ thống các đường ống và các hệ thống tự động hoá điều khiển an toàn và lưu thông thuận lợi. Do yêu cầu về công nghệ nên hầu hết các thiết bị của phân xưởng được bố trí lộ thiờn ngoài trời. Khi bố trí cần chú ý đến hướng giú, cỏc khu sản xuất có nhiệt độ cao cần bố trí ở cuối hướng gió chủ đạo tránh hướng gió mang nhiệt cao bay sang các khu dễ gõy chỏy 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 lấy và dễ thấy, đường giao thông đủ rộng để đủ cho 3 xe tránh nhau được (10 m), hạn chế đường đi lại trong khu sản xuất, các đường ống dẫn đi qua đường giao thông chính phải phải được bố trí chìm dưới mặt đất, trong khu sản xuất chớnh cỏc đường ống dẫn phải được bố trí ở trên cao (2,5 m) đảm bảo cho công nhân qua lại, tránh không cho các van va chạm không cần thiết xảy ra. 3. Bố trí mặt bằng trong 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 chính 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 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 vô ... Đường giao thông được bố trí trong nhà máy đủ rộng nối liền với các phân xưởng khác để lưu thông vận chuyển tốt việc mua bán sản phẩm còng như nhu cầu phát triển của nhà máy đồng thời thuận lợi cho việc 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 cỏc cụng 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 ra đồng thời cũng thuận lợi cho việc phát triển của nhà máy sau này, phù hợp với khí hậu của nước ta. Chỉ tiêu kinh tế và thiết kế xây dựng: Hệ số xây dựng: Kxõy dùng Hệ số sử dụng: Ksử dông Trong đó: F : Diện tích ban đầu của toàn nhà máy A : Diện tích đất xây dựng B : Diện tích đất lộ thiờn C : Diện tích đất của hệ thống giao thông, hố rónh cấp thoát nước trong nhà máy. Kết quả bố trí mặt bằng phân xưởng như sau: BẢNG SỐ LIỆU CÁC CÔNG TRÌNH TRONG PHÂN XƯỞNG TT Tên công trình Dài ( m ) Rộng ( m) Diện tích (m2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Phòng bảo vệ Nhà hành chính Hội trường Nhà để xe Nhà sinh hoạt Nhà ăn Nguyên liệu Bơm và nén Bể lắng Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị lọc và tách muối nước Tháp chưng sơ bộ Lò đốt Tháp chưng phân đoạn Tháp tái bay hơi Tháp ổn định Xử lý nước thải Làm lạnh Bể chứa sản phẩm Nhà cứu hoả Nhà cơ khí Nhà thí nghiệm Nhà điều khiển 4x6 24 24 24 12 18 50*4 18 18 12 12 12 12 15 12 12 12 12 50*4 18 12 12 12 4x6 12 12 12 9 12 50*4 12 12 9 12 12 9 15 12 12 9 9 50*4 12 9 9 9 144 288 288 288 108 216 10000 216 216 108 144 144 108 225 144 144 108 108 10000 216 108 108 108 Tổng diện tích 23537 Tổng diện tích ban đầu của phân xưởng STổng = 101500 ( m2 ), dài = 350m, Rộng = 290m Chỉ tiêu kinh tế: Kxd = 40% Ksd = 65% PHẦN V TÍNH KINH TẾ 1. Mục đích Tính toán kinh tế là phần quan trọng trong thiết kế phương án xây dựng nhà máy. Nó quyết định phương án thiết kế có đưa vào sản xuất hay không. Mét phương án được thiết kế tối ưu nhất phải đảm bảo về trình độ kỹ thuật, sản xuất, chất lượng sản phẩm đồng thời đem 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 món thỡ bản thiết kế được đưa vào sản xuất khi đó ta sẽ 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. 2. Chế độ công tác của phân xưởng Số giê làm việc trong năm là 8000 giờ cũn gọi là thời gian sửa chữa. Lượng sản phẩm thu được một năm tính theo đơn vị thùng ( 1 thùng = 150 lít ) Tên sản phẩm Tấn/năm Thùng/năm Thùng /giê Khí 75000 832500 104,063 Xăng thô 849801 7537734,87 942,217 Kerosen 830434,5 7104367,148 888,046 Gasoil 1333909,5 10857974,5 1357,247 Mazut 2075422,5 20777644,8 1357,247 Tổng 47110226,4 5888,778 3. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng Chi phí nguyên liệu và năng lượng cho một thùng sản phẩm a. Nguyên liệu Dầu thô: 5888,778 thựng/giờ = 47110226,4 thùng/ năm. Hệ số tiêu hao nguyên liệu cho một thùng sản phẩm là: 1,003 Hơi nước : 4,5m3/thùng sản phẩm = 218285794 m3/năm Nước : 0,8 m3/thùng sản phẩm = 37688181,12 m3/năm b. Nhu cầu về năng lượng Điện: 0,9Kwh/thựng sản phẩm = 42399203,76 Kwh/năm Nhiên liệu đốt : 0,1tấn/thựng sản phẩm = 4711022,64 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 17 17,051 2 Hơi nước m3 4,5 0,07 0,3150 3 Nước m3 0,8 0,04 0,0320 4 Điện Kwh 0,9 0,06 0,0540 5 Năng lượng Tấn 52,750 0,06 3,1600 Tổng chi phí nguyên liệu, năng lượng cho 1 thùng sản phẩm 20,6120 4. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng Công nhân phục vụ cho phân xưởng Thợ điện 3 người Thợ cơ khí: 3 nguời Công nhân trên dây chuyền : 18 người Sè 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 : 30 người Bản tính tiền lương cho nhân công TT (1) Nơi làm việc (2) Số người (3) Lương 1 tháng (USD) (4) Lương toàn bộ (5) Lương/ năm (6) 1 Bơm+Máy nén 6 150 900 10800 2 Thiết bị nhiệt 6 150 900 10800 3 Thiết bị nhiệt 6 150 900 10800 4 Thợ điện 3 180 540 6480 5 Thợ cơ khí 3 180 540 6480 6 Hành chính 2 160 320 3840 7 Kỹ thuật 2 210 420 5040 8 Quản đốc 1 225 225 2700 9 Phó quản đốc 1 220 220 2640 10 Tổng chi phí tiền lương cho lao động 59940 Ngoài ra cũn trớch theo quĩ lương 19% cho bảo hiểm xã hội là: 59940*0,19 = 11388,6 USD/năm Tổng số tiền trả cho công nhân 59940 + 11388,6 = 71328,6 USD/năm Chi phí tiền lương cho công nhân trên 1 thùng sản phẩm là: 71328,6/47110226,4 = 0,0015 USD/ thùng sản phẩm. 5. Tính khấu hao cho phân xưởng *Vốn đầu tư cho xõy dựng: Vxd =5.000.000 USD. *Vốn đầu tư cho thiết bị: Vthiết bị =70.000.000 USD. *Các chi phí khác lấy bằng 5% tổng vốn đầu tư: Vđt = Vxd + Vthiết bị +0,05Vđt Vđt = (Vxd + Vthiết bị )/ (1- 0,05) = (70.000.000 + 5.000.000)/ (1- 0,05) =78.947.368,42 USD. * Tính chi khấu hao phí cơ bản: Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, do đó mức khấu hao theo tài sản là 20%. Mức khấu hao là: 5.000.000/20 = 250000 USD/năm Thiết bị có thời gian làm việc chung là 20 năm, do đó mức khấu hao trong 1 năm là: 70.000.000/ 20 = 3.500.000 USD/năm Khấu hao sửa chữa lấy 5% khấu hao cơ bản Mức khấu hao là 0,05* ( 250.000 + 3.500.000) = 187.500 USD/năm Tổng mức khấu hao trong một năm là: 3.500.000 + 250.000 + 187.500 = 3.937.500 USD/năm Mức khấu hao trên 1 thùng sản phẩm là: 3.937.500/ 47110226,4 = 0,084 USD/thùng sản phẩm 6. Các chi phí khác cho 1 thùng sản phẩm + Chi phớ khác cho phân xưởng lấy 2% chi phí sản xuất ( CPSX) CPSX = 0,02*CPSX + K.HAO + T.LƯƠNG + T.C.C.P.NL & NLG CPSX = 0,02*CPSX+ 0,084 + 0,0015 + 20,612 CPSX = 21,1 USD/ thùng sản phẩm Các chi phí là: = 21,1*0,02 = 0,4 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) = 21,1/ 0,98 = 21,53 USD/thùng sản phẩm Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và bán hàng là: CPQLDN & BH = 0,02*21,53 = 0,43 USD/ thùng sản phẩm Bảng tớnh cỏc khoảng chi phí cho một thùng sản phẩm TT Khoảng mục Chi phí cho một thùng sản phẩm (USD) 1 Nguyên liệu + Năng lượng 20,612 2 Chi phí cho nhân công 0,0015 3 Khấu hao 0,084 4 Chi phí chung phân xưởng 0,4 Chi phí sản xuất 21,1 Chi phí quản lý doanh nghiệp và bán hàng 0,43 Tổng các chi phí cho một thùng sản xuất 21,52 Tổng chi phí trong một năm sản xuất của phân xưởng là: 21,52*47110226,4 = 1013812072 USD/năm 7. Xác định hiệu quả kinh tế Bảng qui định giá bán các sản phẩm của phân xưởng TT 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 24 832500 19980000 2 Xăng khô 26 7537734,87 195981106,6 3 Kerosen 25,5 7104367,148 181161362,3 4 Gasoil 25 10857974,5 27144936,25 5 Mazut 23,5 20777644,8 488274652,8 Tổng doanh thu phân xưởng trong 1 năm 1156846484 + Lợi nhuận phân xưởng Lợi nhuận phân xưởng (LN) = Doanh thu(DT) – tổng chi phí (TCP) – thuế (T) Trong đó thuế lấy 5% giá sản phẩm (GB) LN = DT – TCP – 0,05*GB LN =1156846484 – 1013812072 – 0,05*1156846484 = 85192087,98 USD/năm + Doanh lợi của vốn đàu tư: Vsản xuất = TCP + Vđt = 1013812072 + 78947368,42 = 1092759440 USD/năm + Thời gian thu hồi vốn: Vậy thời gian thu hồi vốn của phương án là 12 năm 2 tháng 8. Kết luận Với phương án này thì thời gian thu hồi vốn là 12 năm 2 tháng và doanh thu của đồng vốn 8% vậy về kinh tế thỡ cú khả thi. PHỤ LỤC Đặc tính chi tiết dầu thô Việt Nam (má Bạch Hổ và Đại Hùng). (Theo Phạm Quang Dù – PetroVietnam Review 1992) Các đặc tính (1) Dầu Bạch Hổ (2) Dầu Đại Hùng (3) DẦU THÔ Tỷ trọng 0API Lưu huỳnh, %TT Điểm đông đặc, 0C Độ nhít ở 400C, cst Độ nhít ở 500C, cst Độ nhít ở 600C, cst Cặn cacbon, %tt Asphanten, %tt Wax,%tt Áp suất % hơi Reid 1000F,psi V/Ni, ppm Nitơ, %tt Muối NaCl, mg/l C4, %tt Độ axit, mgKOH/g NAPHTA NHẸ (C5 – 950C ) Hiệu suất trên dầu thô,%tt Tỷ trọng ở 150 kg/l Lưu huỳnh, %tt Mercaptan, %tt Parafin, %tt Naphten,%tt Thơm, %tt N –parafin, %tt ( C5 –1490C) Hiệu suất trên dầu thô, %tt Tỷ trọng ở 150 kg/l Lưu huỳnh, %tt Mercaptan, %tt Parafin, %tt Naphten, %tt Thơm, %tt N – Parafin, %tt NAPHTA NẶNG (950C – 750C) Hiệu suất trên dầu thô, %tt Tỷ trọng ở 150 kg/l Lưu huỳnh, %tt Mercaptan, %tt Parafin, %tt Naphaten, %tt Thơm, %tt N – parafin, %tt KEROSEN (1490C – 2320C ) Hiệu suất trên dầu thô, %tt Tỷ trọng ở 150 kg/l Lưu huỳnh, %tt Mercaptan, %tt Parafin, %tt Naphten, %tt Thơm, %tt N - parafin, %tt Chiều cao ngọn lửa không khói, mm Điểm đông đặc, 0C GASOIL ( 2320C – 3420C ) Hiệu suất trên dầu thô, %tt Tỷ trọng ở 150 kg/l Lưu huỳnh, %tt Độ nhít ở 500C, cst Độ nhít ở 800C, cst Điểm đục, 0C Điểm đông, 0C Wax, %tt Nhiệt, ppm Độ axit, mgKOH/g Điểm anilin, 0C Chỉ sè cetan ( OLIGOXEN) 38,6 0,03 – 0,05 33 9,72 6,58 4,73 0,65 – 1,08 0,05 27 2,5 2/2 0,067 22 0,15 0,05 2,3 0,6825 0,001 0,0002 75,2 18,4 6,4 42,0 10,1 0,7285 0,001 0,0002 60,5 31,3 8,2 34,9 12,3 0,7505 0,001 0,0002 59,0 31,2 9,8 33,7 14,35 0,7785 0,001 0,0002 1,12 0,88 0,041 13,0 35 -49 23,05 0,818 0,016 2,67 1,30 -3 -3 9,5 26 0,01 65,8 47,6 (OLIGOXEN) 36,9 0,08 27 3,61 2,94 2,94 0,70 0,07 26 2/2 0,028 0,90 0,27 5,55 0,7185 0,001 0,0002 51,5 28,8 19,7 21,4 17,8 0,7685 0,002 0,0002 33,6 30,8 35,6 14,7 17,1 0,7955 0,003 0,0002 29,5 27,5 43,5 13,5 14,70 0,8155 0,007 0,0002 1,08 0,89 0,143 32,7 17 -54 27,15 0,852 0,068 2,61 1,26 -2 -3 9,5 24 0,21 68,7 48,8 CẶN Khoảng nhiệt độ, 0C Hiệu suất trên dầu thô Tỷ trọng ở 150C, kg/C Lưu huỳnh, %tt Độ nhít. Ở 500C, cst Ở 600C, cst Ở 800C, cst Ở 1000C, cst Ở 1200C, cst Ở 1500C, cst Độ lún ở 250C, mm/10 Độ chảy mềm, 0C Điểm đông, 0C Wax, %tt Điểm chảy mềm Nitơ, ppm Độ axit, mmKOH/g Cặn cacbon, %tt Asphanten, %tt V/Ni, %tt Hợp chất no, %tt Hợp chất thơm, %tt Resin Alkylat, %tt Resin B, %tt 342 52,35 0,868 0,04 29,6 51 49 590 1,2 0,05 2/2 369 46,75 0,872 0,045 37,9 26,6 14,8 9,21 54 50 (62) 640 0,05 1,3 0,05 2/2 75 21 4 509 17,8 0,904 0,065 32,0 19,6 47 (63) 1210 3,1 0,05 2/2 550 14,2 0,81 0,07 42,9 25,7 13,9 214 56 1350 3,8 0,05 2/2 58 15 6 21 342 39,4 0,877 0.12 54 54 ( ) 490 1,7 0,16 2/2 369 33,6 0,881 0,12 57 55 (56) 550 0,23 2,0 0,19 2/2 85 9 2 4 509 7,0 0,967 5 77,7 39.8 51 59.5 38 (71) 1600 8,4 0,85 2/11 550 5,0 95 220 96,1 367 31 60,5 190 0 11,5 1,1 2/15 15 53 24 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trường ĐHBK Hà Nội 1998 Hội Thảo Dầu Khí Việt Nam Hiện Tại Và Tương Lai. Trần Mạnh Trí Dầu Khí Và Dầu Khí Việt Nam NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1996 Công Nghiệp Hóa Dầu Châu Á NXB Thông Tin Khoa Học Kỹ Thuật - Hoá Chất 1996 Lê Văn Hiếu Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 2000 Võ Thị Ngọc Tươi - Hoàng Minh Nam Chưng Cất Hỗn Hợp Nhiều Cấu Tử NXB ĐHQG - TP Hồ Chí Minh 2002 Võ Thị Liên Công Nghệ Chế Biến Dầu Trường ĐHBK Hà Nội 1983 Công Nghệ Chế Biến Dầu V Các Sản Phẩm Của Nó Tổng Công Ty Xăng Dầu Việt Nam (Petrolimex) 1997 Hướng Dẫn Thiết Kế Các Quá Trình Chế Biến Dầu Mỏ Trường ĐHBK Hà Nội 1975 Tính Toán Các Công Nghệ Cỏc Quỏ Trình Chế Biến Dầu Mỏ Trường ĐHBK Hà Nội 1972 Sổ Tay Tóm Tắt Cho Kỹ Sư Hoá Chất Trường ĐHBK Hà Nội Sổ Tay Qỳa Trỡnh & Thiết Bị Hoá Chất Tập 2 NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1999 PGS. Ngụ Bỡnh, PTS. Phùng Ngọc Thạch Cơ Sở Xây Dựng Nhà Công Nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội PGS - PTS Nguyễn Minh Huệ Bài Giảng Về Đo Lường Tự Động Trường ĐHBK Hà Nội