Đồ án chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ công nghệ chưng cất 2 tháp năng suất 6 triệu tấn năm

- Tính cân bằng vật chất của dây chuyền chng cất loại 2 tháp AD năng suất 6 triệu tấn/ năm.. Năng suất các phân đoạn tính theo thành phần trăm của nguyên liệu... Cho một loạt giá trị của

Phần ii tính toán công nghệ

- Công nghệ : Chọn loại sơ đồ công nghệ chng cất 2 tháp

- Năng suất : 6.000.000 tấn/ năm

- Nguyên liệu : Dầu thô Trung Đông (d15,6

15,6 = 0,858 kg/ lít)

- Sản phẩm theo % so với dầu thô (lấy theo tài liệu tham khảo 15, 19)

Gas : 4,6%

L Naphta : 9,6%

H Naphta : 19%

Kerosen : 15,7%

Gazeil : 12,9%

Mazut : 38,2%

I Tính cân bằng vật chất

- Tính số liệu thống kê hàng năm, số ngày nghỉ, tu sửa bảo dỡng, thờng

là 30 ngày - số giờ làm việc là 8040 giờ nhng ở đây số ta thờng lấy số giờ làm việc trong 1 năm là 8000 giờ/ năm

- Tính cân bằng vật chất của dây chuyền chng cất loại 2 tháp (AD) năng suất 6 triệu tấn/ năm

Năng suất của dây chuyền trong 1 giờ là :

6.000.000 : 8000 = 750 (tấn/ giờ)

1 Tại tháp tách sơ bộ :

Giả sử tại tháp tách sơ bộ nguyên liệu sẽ bốc hơi toàn phần khi với hiệu suất 4,6% và phân đoạn L Naphta là 9,6%

Năng suất các phân đoạn tính theo thành phần trăm của nguyên liệu Hiệu suất của sản phẩm khí là 4,6%

Lu lợng sản phẩm khí là :

6.000.000x4,6

100 = 276.000 (tấn/ năm) = 34,5 (tấn/ giờ)

Hiệu suất sản phẩm L Naphta là 9,6%

Lu lợng sản phẩm L.Naphta là :

6.000.000x9,6

100 = 576000 (tấn/ năm) = 72 ( tấn/ giờ)

Lu lợng còn lại ở đáy tháp sơ bộ là :

6000000 - (276.000 + 576.000) = 5.148.000 (tấn/ năm)

2 Tại tháp tách phân đoạn :

Hiệu suất sản phẩm H.Naphta là : 19%

Lu lợng sản phẩm H.Naphta là :

6.000.000x1,9

100 = 1.140.000 (tấn/ năm)

= 142,5 ( tấn/ giờ) Hiệu suất sản phẩm Kerosen là 15,7%

Lu lợng sản phẩm Kerosen là :

100

7 , 15 x 6000000

= 942.000 (tấn/ năm) = 117,75 (tấn/ giờ)

Hiệu suất sản phẩm Gazoil là : 12,9%

Lu lợng sản phẩm Gazoil là :

= 774.000 (tấn/ năm)

Hiệu suất sản phẩm Mazut là : 38,2%

Lu lợng sản phẩm Mazut là :

= 2292.000 (tấn/ năm) = 286,5142,5 (tấn/ giờ)

3 Tổng kết cân bằng vật chất :

Tổng lu lợng vào : 6.000.000 (tấn/ năm)

= 750 (tấn/ giờ) Tổng lu lợng ra :

Tên phân đoạn Thành phần (%) Tấn/ năm Tấn/ giờ

Vậy : Tổng lu lợng ra = Tổng lu lợng vào

Chọn sơ đồ công nghệ vì xăng ta thu đợc có hiệu suất là 28,6% nên ta dùng sơ đồ công nghệ loại 2 tháp

Dầu nóng

Khí

L.Naphta TĐN ( đun nóng)

H.Naphta

Koesen

Gaizol

II thiết lập đờng cân bằng (ve) cho các sản phẩm

1 Đờng cân bằng (VE) sản phẩm xăng (H.Naphta)

Để xác định đờng cân bằng pha cho các sản phẩm ta sử dụng phơng pháp Obradoikov và Smidovic Coi áp suất của quá trình là at và sử dụng công thức sau :

C = l y + (1 - l) x [35,43 - 15]

Trong đó :

l: phân đoạn chng cất đến một nhiệt độ nào đó, trên đờng cần bằng VE

C : phần trăm tơng ứng với cùng nhiệt độ trên, trên đờng cong TBP x: điểm đến của đờng con VE biểu thị bằng phần trăm chng cất tại cùng nhiệt độ trên TBP hay nói cách khác là % chng cất trên đờng con TBP ứng với 0% chng cất trên VE

y: phần trăm chng cất trên TBP ứng với 100% chng cất trên VE

Cho một loạt giá trị của l tính đợc C và với số liệu này ta vẽ đờng cong

VE bằng phơng pháp Obradoikov và Smidovic theo đồ thị số 23 - 44

Các giá trị x, y đợc xác định tại giá trị nhiệt độ sôi tơng ứng 50% thể tích của H.Naphta theo đồ thị (23,44 - 5)

ở đây phần L.naphta coi nh đã chng hết ở tháp sơ bộ và H.Naphta bắt

đầu lấy ở tháp chính

Ta có : t0 = 800C

t100 : 1700C

PPRF0 = = 0,9 T50 = 1160C Theo hình vẽ 23 ta có : x = 24 và y = 65

Thay giá trị x, y vào công tác xác định C và cho giá trị l thay đổi theo từng giá trị ta tìm đợc bảng số liệu sau :

Bảng 1 : bảng số liệu tính theo công thức C = l y + (1 - l) x

C 24 26,05 28,1 32,2 36,3 40,4 44,5 48,6 52,7 56,8 60,9 65

Từ bảng số liệu ta xây dựng đờng cân bằng VE của sản phẩm xăng :

2 Đờng cân bằng của sản phẩm Kerosen :

t0 = 170 0C

t100 = 2840C

PPRF 0 - 100 = = 1,14

T50 = 230

Từ giá trị độ dốc PPRF 0 - 100 và t50 trên đồ thị của phơng pháp ta tìm đợc các giá trị của x = 32, y = 63

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 đợc bảng số liệu sau :

Bảng 2 : bảng số liệu tính theo công thức C = l.y + (1 - 1).x

C 32 33,55 34,9 38,0 41,3 43,4 47 50 53,7 56 59,2 63 TVE 208 211 213 216 219 222 226 230 233 236 239 242

Từ bảng số liệu ta xây dựng đờng cân bằng VE của sản phẩm Kerosen

245

225

205

185

165

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

o

C

Keroxen

% trọng l ợng

3 Đờng cân bằng của Gazoil :

t0 = 284 0C

t100 = 3700C

PPRF 0 - 100 = = 0,86

T50 = 319

Từ giá trị độ dốc PPRF 0 - 100 và t50 trên đồ thị của phơng pháp ta tìm đợc 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 đợc bảng số liệu sau :

Bảng 2 : bảng số liệu tính theo công thức C = l.y + (1 - 1).x

TVE 305 306 307 309 311 313 315 317 319 321 323 325

360

340

320

300

280

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

o

C

Hình 25 Đờng cân bằng VE của Gazoil

iii xác định các đại lợng trung bình của sản phẩm

1 Tỷ trọng trung bình :

Theo tài liệu tham khảo (Phạm Quang Dự - Vietso Petro Review) (15,19)

Tỷ trọng trung bình của L.Naphta :

D15 = 0,8088  d15,6

15,6 = 0,8096 (kg/l)

Tỷ trọng trung bình của H.Naphta :

D15 = 0,7539  d15,6

15,6 = 0,7547 (kg/l)

Tỷ trọng trung bình của Kerosen :

D15 = 0,7818  d15,6

15,6 = 0,7826 (kg/l)

Tỷ trọng trung bình của Gazoil :

D15 = 0,8231  d15,6

15,6 = 0,8239 (kg/l)

Tỷ trọng trung bình của Mazut :

D15 = 0,8828  d15,6

15,6 = 0,8836 (kg/l)

2 Xác định nhiệt độ sôi trung bình :

Nhiệt độ sôi trung bình xác định theo công thức :

Tmv = (00C) [37,51 - 5]

Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của H.Naphta

Tmv = = 125,80C

Tmv = 125,80C

Độ dốc của đờng cong :

P10 90 = = = 0,9125

Theo hình vẽ số [32, 52 - 5]

Tmm = 125,8 - 8 = 117,8

Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Kerosen là :

Độ dốc đờng cong :

P10 90 = = = 1,15

Tmm = 247,6 - 10,5 = 137,1

Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích Gazoil :

Tmv = = 319,80C

Độ dốc của đờng cong :

P10 90 = = = 0,8

Tmm = 3,19 - 7 = 312,8

3 Tính phân tử lợng trung bình của các sản phẩm :

Từ giá trị tmm và d15,615,6 trên đồ thị [33,53 - 5] ta xác định đợc phân tử l-ợng trung bình sau :

Phân tử lợng trung bình của H.Naphta : Mx = 86

Phân tử lợng trung bình của Kerosen : Mc = 180

Phân tử lợng trung bình của Gazoil : Mg = 250

iv Tính tiêu hao nớc

1 Tính tiêu hao nớc cho tháp phân đoạn :

Trong công nghiệp chế biến dầu lợng hơi nớc đợc dùng xả vào đáy tháp thờng đợc chọn là 5% trọng lợng so với lu lợng Mazut thoát ra

= 114600 (tấn/ năm)

= 14,325 (tấn/ giờ)

= 795,833 (kmol/h)

2 Tính tiêu hao nớc cho các tháp tách :

Lợng hơi nớc đợc dùng cho các tháp tách thờng đợc chọn khoảng 2,5%

so với lu lợng sản phẩm

Tại tháp lấy H.Naphta :

= 28500 (tấn / năm)

= 3,5625 (tấn/ giờ)

= 197,917 (kmol/h)

Tại tháp lấy Kerosen :

= 23550 (tấn / năm)

= 2,94375 (tấn/ giờ)

= 163,542 (kmol/h)

Tại tháp lấy Gazoil :

= 19350 (tấn / năm)

= 2,41875 (tấn/ giờ)

= 134,375 (kmol/h)

Tổng lợng hơi nớc dùng cho quá trình là :

795,844 + 197,917 + 163,542 + 134,375 = 1291,667 (kmol/h) Các thông số vê hơi nớc :

áp suất : 10at

Nhiệt độ : 3300C

v tính chế độ của tháp chng cất

1 Tính áp suất của tháp :

1.1 áp suất tại đỉnh tháp :

Do sự mất mát áp suất trên các đờng ống dẫn nên áp suất tại đỉnh tháp thờng lớn hơn so với áp suất tại áp suất tại tháp tách khoảng 20%

Chọn áp suất tại tháp tách là 760 mmHg

Vậy áp suất tại đỉnh tháp là :

Dđỉnh = 760 + = 912 (mmHg)

1.2 áp suất tại đĩa lấy Kerosen :

Trong điều kiện chng cất dọc theo chiều cao của tháp đi từ trên xuống dới áp suất tăng qua mỗi đĩa khoảng 5  8 mmHg

Chọn số đĩa từ đĩa lấy H.naphta đến đĩa lấy Kerosen là 10 đĩa

Chọn áp suất thay đổi qua mỗi đia là 8mmHg

Khi đó áp suất tại đĩa lấy Kerosen là :

PKerosen = 912 + 8 x 10 = 992 (mmHg)

1.3 áp suất tại đĩa lấy Gazoil :

Chọn số đĩa từ đĩa lấy Kerosen đến đĩa Gazoil là 10 đĩa

PGazoil = 992 + 8 x 10 = 1.072 (mmHg)

1.4 áp suất tại đĩa nạp liệu :

Chọn số đĩa từ đĩa lấy Gazoil đến đĩa nạp liệu là 10 đĩa

Pnạp liệu = 1072 + 8 x 10= 1.152 (mmHg)

Chọn số đĩa từ nạp liệu đến đĩa cuối cùng là 25 đĩa

Vậy tổng số đĩa là : 25 + 10 + 10 + 10 = 55 đĩa

2 Tính nhiệt dộ của tháp :

2.1 Nhiệt độ tại đĩa nạp nhiên liệu :

Trong thực tế quá trình chng cất có sự mất mát về áp suất và do có cùng một lợng hơi nớc 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 đờng cong VE mà phải hiệu chỉnh bởi áp suất riêng phần của các sản phẩm, đợc tính theo định luật Dalton :

P = Pnạp liệu Y Trong đó : Pnạp liệu : áp suất tại đĩa nạp liệu

Y : Phần mol của sản phẩm dầu :

H K G hn

   [39, 53, -5]

Với mH ; mK ; mG ; mhn là phần mol của các sản phẩm dầu và hơi nớc Thay các giá trị vào ta đợc :

Mh = (kmol/h)

Mk = (kmol/h)

Mg = (kmol/h)

Mhn = 975,833 (kmol/h)

Y = (kmol/h)

Suy ra P = Pnạp liệu Y = 1152 0,772 = 889,344 (kmol/h)

Tại áp suất P = 889,344 (kmd/h) và nhiệt độ cuối của các sản phẩm trắng trên đờng cong VE (t100% = 315,250C) theo biểu đồ AZNT [24,45 - 5] ta tìm đợc nhiệt độ thực tại đĩa nạp liệu là

tnạp liệu = 3460C

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  200C Chọn nhiệt độ tại đáy tháp là 3300C

2.3 Nhiệt độ tại đỉnh tháp :

Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi cuối của nhiên liệu H.naphta trên

đờng cong VC (t100% = 1420C)

Giả sử tại đĩa lấy H.naphta là t0 = 1300C

Khi đó ta có cân bằng nhiệt lợng mà sản phẩm nhờng cho hồi lu nh sau :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Q1 = g1  V V

IV te

I  I : Nhiệt dùng làm nguội H Naphta

Q2 = g2  V V

IV te

I  I : Nhiệt dùng làm nguội Kerosen

Q3 = g3  V V

IV te

I  I : Nhiệt dùng làm nguội Gaoziol

Q4 = g4  V V 

IV tđáy

I  I : Nhiệt dùng làm nguội Mazut

Q5 = g5  V V

IV te

I  I : Nhiệt dùng làm nguội hơi nớc Trong đó: g1  g5 lợng sản phẩm và hơi nớc tính theo (kg/h)

Q1  Q5: lợngnhệit các sản phẩm nhờng cho hồi lu (kcal/kg)

V V

IV te

I , I : Entapi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm H.Naphta (kcal/kg)

V hn

I : Entapi của hơi nớc tại nhiệt độ vào (kcal/kg)

Nh vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [75, 76, 77, 349

và 352-5] ta tìm đợc các Entapi của sản phẩm nh sau:

IV

130 (H.Naphta) = 596,26 (kj/kg) = 142,41 (kcal/kg)

IV

346 (H.Naphta) = 1.113,65 (kj/kg) = 265,98 (kcal/kg)

If

130 (Kerosen) = 404,47 (kj/kg) = 96,72 (kcal/kg)

If

346 (Kerosen) = 1.100,47 (kj/kg) = 262,83 (kcal/kg)

IV

280 (Gazoil) = 663,45 (kj/kg) = 158,63 (kcal/kg)

IV

346 (Gazoil) = 1.082,87 (kj/kg) = 258,63 (kcal/kg)

If

330 (Mazut) = 795,74 (kj/kg) = 190,05 (kcal/kg)

If

346 (Mazut) = 844,43 (kj/kg) = 201,68 (kcal/kg)

IV

130 (Hơi nớc) = 2725 (kj/kg) = 650,97 (kcal/kg)

IV

346 (Hơi nớc) = 3167 (kj/kg) = 756,39 (kcal/kg)

Thay các giá trị vào biểu thức ta tính đợc:

Q1 = 1425.103 (265,98 - 142,41) = 17608725 (kcal/kg)

Q2 = 117,75.103 (262,83 - 9672) = 19559452,5 (kcal/kg)

Q3 = 96,75.103 (258,63 - 158,46) = 9691447,5 (kcal/kg)

Q4 = 286,5.103 (201,68 - 190,05) = 3331995 (kcal/kg)

Q5 = 14,325.103 (756,39 - 650,97) = 1510141,5 (kcal/kg)

Vậy tổng lợng nhờng cho hồi lu là:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 51701761,5 (kcal/kg)

Số mol của hồi lu đợc tính theo công thức :

M = Q

1 m [41,56 - 5]

Trong đó :

M: là phân tử trọng của hồi lu

Q: Nhiệt lợng mà hồi lu cần thu

L: ấn nhiệt của hồi lu (với I = IV

130- Il

30)

30 (h.Naphta) = 1438 (kcal/kg) Suy ra l = 142,41 - 14,38 = 128,03 (kcal/kg)

M = 51701761,5

128, 03 86 = 4695,644 (kmol/h)

- áp suất phần hơi :

P = PKerosen

P = 992 = 728,482 (mmHg)

Từ giá trị áp suất hơn P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI ta tìm đợc nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là t0 = 1820C Với nhiệt độ giả thiết là 1760C có sai số là

60C, khoảng sai số này chấp nhận đợc Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen là:

t0 = 1820C

Iv

130 (h nớc) = 2725 (kj/kg) = 650,97 (kcal/h)

Iv

146 (h nớc) = 3167 (kj/kg) = 756,39 (kcal/h)

Thay các giá trị vào biểu thức ta tính đợc :

Q1 = 1425.103 (265,98 - 142,41) = 17608725 (kcal/h)

Q2 = 117,75.103 (262,83 - 9672) = 19559452,5 (kcal/h)

Q3 = 96,75.103 (258,63 - 158,46) = 9691447,5 (kcal/h)

Q4 = 286,5.103 (201,68 - 190,05) = 3331995 (kcal/h)

Q5 = 14,325.103 (756,39 - 650,97) = 1510141,5 (kcal/h)

Vậy tổng lợng nhờng cho hồi lu là :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

= 51701761,5 (kcal/h)

Số mol của hồi lu đợc tính theo công thức :

M = [41,56 - 5]

Trong đó :

M : là phần tử trọng của hồi lu

Q : lợng nhiệt mà hồi lu cần thu

L : ấn nhiệt của hồi lu (với l = Iv

130 - I1

30)

Il

30 (H.naphta) = 1438 (kcal/kg) Suy ra l = 142,41 - 14,38 = 128,03 (kcal/kg)

M = 51701761,5

128, 03x86 = 4695,644 (kmol/h)

áp suất phần hơi :

P = PKerosen

P = 992 4695,644 1656,977

4695,655 795,833 1656,977



Từ giá trị áp suất hơi P và nhiệt độ trên đồ thị AZNI ta tìm đợc nhiệt độ tại đĩa lấy H.Naphta là t0 = 1310C Với nhiệt độ giả thiết là 1300C có sai số là

40C

Khoảng sai số là chấp nhận đợc Vậy nhiệt độ tại đĩa lấy H.naphta là:

t0 = 1310C

2.4 Nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen :

- Sản phẩm lấy ra ở dạng lỏng, điểm sôi dầu của nhiên liệu Kerosen trên

đờng con VE (t0 = 2080C)

- Giả sử chọn nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen t0 = 1760C

- Khi đó ta có cân bằng nhiệt lợng mà sản phẩm nhờng cho hồi lu nh sau :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Q1 = g1 (Iv

tv - Iv

te) : nhiệt dùng làm nguội H.naphta

Q2 = g2 (Iv

tv - Iv

te) : nhiệt dùng làm nguội Kerosen

Q3 = g3 (Iv

tv - Iv

te) : nhiệt dùng làm nguội Gazoil

Q4 = g4 (Iv

tv - Iv tđáy) : nhiệt dùng làm nguội mazut

Q5 = g5 (Iv

hn - Iv

te) : nhiệt dùng làm nguội hơi nớc Trong đó :

g1  g5 : lợng sản phẩm và hơi nớc tính theo (kg/h)

Q1  Q5 : lợng nhiệt các sản phẩm nhờng cho hồi lu (kcal/h)

Iv

tv , Iv

te : entanpi của sản phẩm ở dạng hơi tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt

độ lấy sản phẩm H.naphta (kcal/kg)

If

tv , If

tđáy : entanpi của sản phẩm ở dạng lỏng tại nhiệt độ nạp liệu và nhiệt độ lấy sản phẩm H.naphta (kcal/kg)

Iv

hn : entanpi của hơi nớc tại nhiệt độ vào (kcal/kg)

Nh vậy theo giá trị của d và nhiệt độ đã chọn theo bảng [75, 76, 77, 349

và 352 - 5] ta tìm đợc các entanpi của sản phẩm nh sau :

Iv

176 (H.naphta) = 692,92 (kj/kg) = 165,49 (kcal/kg)

Iv

346 (H.naphta) = 1.113,65 (kj/kg) = 265,98 (kcal/kg)

Iv

176 (Kerosen) = 404,97 (kj/kg) = 96,72 (kcal/kg)

Iv

346 (Kerosen) = 1.100,47 (kj/kg) = 262,83 (kcal/kg)

Iv

280 (Gazoil) = 663,45 (kj/kg) = 158,46 (kcal/kg)

Iv

346 (Gazoil) = 1.082,87 (kj/kg) = 258,63 (kcal/kg)

Iv

330 (mazut) = 795,74 (kj/kg) = 190,05 (kcal/kg)

Iv

346 (mazut) = 844,43 (kj/kg) = 201,68 (kcal/kg)

Iv

176 (H.nớc) = 2.828 (kj/kg) = 675,57 (kcal/kg)

Iv

346 (H.nớc) = 3.167 (kj/kg) = 756,39 (kcal/kg)

Thay các giá trị vào biểu thức ta tính đợc :

Q1 = 142,5 103 (265,98 - 165,49) = 14319825 (kcal/h)

Q2 = 117,75 103 (262,83 - 96,72) = 19559452,5 (kcal/h)

Q3 = 96,75 103 (258,63 - 158,46) = 9691447,5 (kcal/h)

Q4 = 286,5 103 (201,68 - 190,05) = 3331995 (kcal/h)

Q5 = 14,325 103 (756,39 - 675,57) = 1157746,5 (kcal/h)

Vậy tổng lợng hồi lu là :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 48060466,5 (kcal/h)

Số mol của hồi lu đợc xác định theo công thức :

M =