PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ

Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Sản phẩm theo % so với dầu thô ( lấy theo tài liệu ban đầu )

Gas : 1 %

Xăng : 14 %

Kerosen : 13,9 %

Gasoil : 14,9 %

Cặn Mazut : 56,1 %

Yêu cầu tính toán 1 tháp chưng cất dầu thô làm việc ở áp suất thường.

I.THIẾT LẬP ĐƯỜNG CÂN BẰNG CHO CÁC SẢN PHẨM.

I.1. Đường cân bằng sản phẩm Naphta

Để xác định đường cân bằng pha cho các sản phẩm ta sử dụng phương pháp

Obradeikov và Smidocivi. Coi áp suất công nghệ là 1at và sử dụng công thức sau:

C = l.y + (1 – l).x

Trong đó:

l: phân đoạn chưng cất đến một nhiệt độ nào đó trên đường cân bằng VE.

C: phần trăm tương ứng với cùng nhiệt độ trên, trên đường cong chưng cất

điểm sôi thực.

y : phần trăm chưng cất trên đường cong điểm sôi thực ĐST với 100% chưng

cất trên đường cân bằng VE.

x: Điểm đầu của đường cân bằng biểu thị bằng chưng cất tại cùng nhiệt độ trên

đường cong chưng cất điểm sôi thực ĐST.

Các giá trị x, y được xác định tại nhiệt độ sôi tương ứng với 50% thể tích của

nguyên liệu theo đồ thị của phương pháp.

Trên đường cong chưng cất điểm sôi thực của nguyên liệu ta tìm được nhiệt độ

sôi cuối của sản phẩm Naphta ( t100% ) ứng với hiệu suất thu sản phẩm là: 14%.

Hiệu suất thu sản phẩm 14% =>t100% = 1700

Cũng từ đây ta tính được nhiệt độ ứng với %V của sản phẩm.

Bảng 1: Nhiệt độ sôi tương ứng với %V của sản phẩm.

%V



0



10



20



30



40



50



60



70



80



90



100



T0sôi



35



55,8



70,6



95,9



110,3



120,6



129,1



137,2



155,4



166,4



170



DH10H2



Trang 29



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức: [12]



P0-100 =

P0-100 =



t 100 − t 0

100



170 − 35

= 1,35

100



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 = 28; y = 63 (theo đồ thị 4.31 sách QTTB 1, trang 139).

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 số liệu theo bảng sau.

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



L



0,05



0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



0,8



0,9



1,0



C



28



29,7



31,5



35



38,5



42



45,5



49



52,5



56



62,3



63



CVE



55,8



77,5



95,6



101,1



120,2



129,5



140



146,6



150,8



155,1



158,1



161,2



0



0



Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Naphta.



DH10H2



Trang 30



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



I.2. Đường cân bằng của sản phẩm Kerosen.

Hiệu suất thu sản phẩm Kerosen la 13,9% ứng với nhiệt độ cuối trên đường

cong chưng cất ĐST là t100% = 2500C

Tính toán như mục 1 ta được:

Bảng 3: Nhiệt độ sôi tương ứng với %V của sản phẩm.

%V



0



10



20



30



40



50



60



70



80



90



100



T0sôi



168



170,5



175,6



184,4



196,2



207



212,1



226,2



232,1



240,4



250,5



Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức:



P0-100 =



DH10H2



t 100 − t 0

100

Trang 31



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



Thay các số liệu vào ta được:



P0-100 =



250,5 − 168

= 0,82

100



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 = 60.

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:

Bảng 4: Bảng số liệu tính theo công thức C = l.y + (1 – l).x



L



0



0,05



0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



0,8



0,9



1,0



C



32



33,4



34,8



37,6



40,4



43,2



46



48,8



51,6



54,4



57,2



60



CVE



185



187,2



190



196,2



200,1



206



209,2



233,4



216,7



230,1



224,1



228,1



0



Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Kerosen.



DH10H2



Trang 32



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



I.3. Đưòng cân bằng của Gasoil.

Hiệu suất thu sản phẩm của Gasoilo là 14,9% tương ứng với nhiệt độ cuối

trên đường cong chưng cất ĐST là t100 = 352,50C

Kết quả tính toán như mục 1 ta được:

Bảng 5: Nhiệt độ sôi tương ứng với %V của sản phẩm.



%V



0



10



20



30



40



50



60



70



80



90



100



T0sôi



250,5



264,2



275,1



285,4



295,9



305,5



314,9



324,1



330,8



341,2



352,6



Độ dốc của đường cong được xác định theo công thức:



P0-100 =



t 100 − t 0

100



Thay số liệu vào ta được:



DH10H2



Trang 33



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



352, 6 − 250,5

= 1, 015

100



P0-100 =



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 = 29; y = 61

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:

Bảng 6: Bảng số liệu tính theo công thức C – l.y + (1 – l).x



L



0,05



0,1



0,2



0,3



0,4



0,5



0,6



0,7



0,8



0,9



1,0



C



29



30,6



32,2



35,5



38,6



41,8



45



48,2



51,4



54,6



57,8



61



CVE



285,5



287,6



290,8



292,5



295,6



298,4



302,1



304,2



306,7



309,2



313,1



316,8



0



0



Từ bảng số liệu trên ta xây dựng đường cân bằng VE của sản phẩm Gasoil.



DH10H2



Trang 34



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



II. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TRUNG BÌNH CỦA SẢN PHẨM.

II.1. Tỷ trọng trung bình.

Theo tài liệu tham khảo (Phạm Quang Dự - Vietso Petro Review).

Tỷ trọng trung bình của Naphta.



d15,6

15,6

d15 = 0,7505 ≈



= 0,7512 (Kg/l)



Tỷ trọng trung bình của Kerosen.



d15,6

15,6

d15 = 0,7785 ≈



= 0,7793 (Kg/l)



Tỷ trọng trung bình của Gasoil.



d15,6

15,6

d15 = 0,818 ≈



= 0,8188 (Kg/l)



Tỷ trọng trung bình của Mazut:



d15,6

15,6

d15 = 0,868 ≈



DH10H2



= 0,8688 (Kg/l).



Trang 35



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



II.2. Nhiệt độ sôi trung bình.

Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích được xác định theo công thức:



t mv =



t10% + t30% + t50% + t70% + t90%

5



Nhiệt độ sôi trung binh tính theo thể tích của Naphta:



t mv =



55,8 + 95,9 + 120, 6 + 137, 2 + 166, 4

= 1150 C

5



Độ dốc đường cong:



P0-70 =



t70% − t10% 137, 2 − 55,8

=

= 0, 70

115

115



Từ đồ thị [46,82,12] ta tìm được hệ số hiệu chỉnh vào nhiệt độ sôi trung bình

hỗn hợp từ nhiệt độ sôi trung bình thể tích tmv là -50C.

thỗn hợp = tmv = 115 – 5 = 1100C

Nhiệt độ sôi trung bình theo thể tích của Kerosen.



thonhop =



1688 + 175, 6 + 207 + 226, 2 + 240, 4

= 203, 440 C

5



Độ dốc đường cong:



P0-70 =



t70% − t10% 226, 2 − 168

=

= 0,97

60

60



Từ đồ thị [46,82,12] 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 -60C.

thỗn hợp = tmv – 6 = 203,4 – 6 = 197,440C



DH10H2



Trang 36



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



II.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:

 Naphta

 Kerosen:

 Gasoil:



K = 11,8

K = 12

K = 12,6



M = 82

M = 100

M = 250



III. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT.

Theo số liệu thống kê hàng năm thì số ngày nghỉ tu sửa và bảo quản thiết bị trong

dây chuyền là 30 ngày.

Vậy số ngày làm việc trong năm là:

365 - 30 = 335 ngày

Tính cân bằng vật chất của dây chuyền chưng cất loại một tháp (AD) năng suất 3,5

triệu tấn trong một năm.

Năng suất làm việc trong ngày là:

3500000

= 10447,76

335



10447,76

= 435,321

24



tấn/ngày



tấn/ngày



II.1.Tại tháp chưng cất.

Giả sử tại tháp chưng cất, nguyên liệu sẽ bốc hơi toàn phần khí với hiệu suất 1%,

xăng nhẹ với hiệu suất 3% và xăng nặng với hiệu suất 12%.

Năng suất của phân đoạn tính theo % của nguyên liệu:

Lưu lượng của sản phẩm khí là:

3500000.1

= 35000

100

35000

= 104, 48

335



DH10H2



tấn/năm



tấn/ngày



Trang 37



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



104, 48

= 4,353

24



tấn/h



Lượng sản phẩm xăng nhẹ:

3500000.3

= 105000

100

105000

313, 43

335

313, 43

= 13,06

24



tấn/năm



tấn/ngày



tấn/h\



Lượng sản phẩm xăng nặng:

3500000.12

= 420000

100

420000

= 1253,73

335

1253, 73

= 52, 239

24



tấn/năm



tấn/ngày



tấn/h



52,239:82=637,06 (kmol/h)

Lượng sản phẩm cặn:

3500000.41

= 1435000

100

1435000

= 4283,58

335

4283,58

= 178, 48

24



tấn/năm



tấn/ngày



tấn/h



II.2.Tại tháp tái bay hơi.

Lượng sản phẩm kerosene:



DH10H2



Trang 38



Đồ án chuyên ngành



GVHD: Ks. Dương Khắc Hồng



3500000.7

= 245000

100

245000

= 731,34

335



tấn/năm



tấn/ngày



731,34

= 30, 473

24



tấn/h



30,473:100=304,73 (kmol/h)

Lượng sản phẩm Diezel:

3500000.22

= 770000

100

770000

= 2298,51

335

2298,51

= 95,77

24



tấn/năm



tấn/ngày



tấn/h



Lượng sản phẩm gasoil nặng:

3500000.14

= 490000

100

490000

= 1462,69

335

1462, 69

= 60,945

24



tấn/năm



tấn/ngày



tấn/h



60,945:250=243,78 (kmol/h)

Kết quả bảng cân bằng vật chất

Chất vào (kg/h)



Nguyên liệu



DH10H2



Chất ra (kg/h)

Khí

4353

Xăng nhẹ

13060

Xăng nặng

52239

Kerosen

30473

Diesel

95770

Trang 39