Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng THDA sản xuất Benzen

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU . 7

Phần I

TỔNG QUAN

A. .Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình hydrodealkyl hóa toluen

I. Nguyên liệu hydro . 9

1. Tính chất vật lý . . 9

2. Tính chất hóa học . 9

3. Ứng dụng của hydro . . 10

4. Tồn chứa . 11

II. .Nguyên liệu toluen . . 11

1. Tính chất vật lý của toluen . . 11

2. Tính chất hóa học của toluen . . 13

3. Ứng dụng của toluen . 14

III. .Sản phẩm benzen . . 14

1. Tìm hiểu về benzen . . 14

2. Tính chất vật lý của benzen . . 16

3. Tính chất hóa học của benzen . 17

4. Ứng dụng . 18

5. Độc tính . . 19

6. An toàn trong xử lý, lưu trữ và vận chuyển benzen . 20

B. .Hydrodealkylation of toluen - THDA

I. Cơ sở lý thuyết . . 22

II. .Các phản ứng trong quá trình hydrodealkyl hóa . . 23

1. Phản ứng chính . . 23

2. Các phản ứng phụ quan trọng . . 23

III. .Nhiệt động học của phản ứng . 23

IV. .Các công nghệ hydrodealkyl hóa . . 24

1. Quá trình hydrodealkyl hóa có xúc tác . . 24

1.1. .Điều kiện phản ứng . . 24

1.2. .Xúc tác . 25

1.2.1. Giới thiệu các loại xúc tác phổ biến . 25

1.2.2. Điều kiện làm việc của xúc tác . . 25

1.2.3. Đặc tính xúc tác . . 25

1.2.4. Tổng hợp xúc tác . . 27

2. Quá trình hydrodealkyl hóa nhiệt . . 28

2.1. .Điều kiện làm việc . 28

2.2. .Sơ đồ công nghệ . 29

V. .Một số công nghệ điển hình của quá trình hydrodealkyl hóa toluen

1. Công nghệ của UOP . 29

2. Công nghệ hydrodealkyl hóa của DETOL, LITOL và PYROTOL . 31

2.1. .Giới thiệu . . 31

2.2. .ưu điểm của các công nghệ . . 32

2.3. .Sơ đồ công nghệ chung DETOL, LITOL và PYROTOL . 33

3. Tính kinh tế của quá trình THDA . 34

C. .Một số phương pháp khác sản xuất benzen . . 35

I. Reforming xúc tác . . 36

1. .Các phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác . 36

2. Điều kiện phản ứng . . 36

3. Xúc tác của quá trình reforming . 37

3.1. .Các loại xúc tác . . 37

3.2. .Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác . . 37

4. Công nghệ reforming xúc tác . . 37

4.1. .Công nghệ bán tái sinh . . 37

4.2. .Tái sinh liên tục . . 38

II. .Phản ứng bất phân bố toluen để sản xuất benzen và xylen . 38

1. Nguyên lý chung của phương pháp . . 38

2. Các phản ứng . . 40

3. Công nghệ sản xuất . . 40

4. Công nghệ tatoray - sản xuất benzen điển hình trong công nghiệp . 41

III. .Xăng nhiệt phân . . 42

1. Cơ sở của quá trình . . 42

2. Điều kiện của quá trình . . 43

3. Công nghệ xử lý xăng nhiệt phân bằng hydro . 43

3.1. .Giai đoạn hydrodedien hóa . . 43

3.2. .Giai đoạn hydrodesunfua hóa . . 44

3.3. .Nguyên tắc làm việc chung của cả hai giai đoạn . . 44

IV. .Sản xuất benzen từ than đá . 44

1. Cơ sở lý thuyết . 44

2. Sơ đồ công nghệ . 45

D. .Lựa chọn các quá trình sản xuất benzen . 46

Phần IITÍNH TOÁN THIẾT KẾ

A. .Sơ đồ công nghệ thiết kế . . 48

B. .Tính cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lượng . . 51

I. Phần mềm tính toán Hysys . . 51

II. .Trình tự tính toán trong phần mềm Hysys . . 51

III. .Tính toán số liệu ban đầu . . 52

1. Tính năng suất benzen . 52

2. Tính cân bằng vật chất . 52

2.1. .Tính lượng biphenyl . 54

2.2. .Tính lượng khí metan sau quá trình phản ứng . . 54

2.3. .Tính lượng toluen . . 55

2.4. .Tính lượng khí hydro cần tiêu thụ cho phản ứng . . 55

2.5. .Cân bằng vật chất lò phản ứng R - 101 . 56

IV. .Xây dựng sơ đồ mô phỏng trên Hysys . . 56

1. Các ký hiệu trong Hysys . 56

2. Một số nguyên tắc khi làm việc trong Hysys . . 57

3. Xây dựng sơ đồ . . 57

V. .Nhập số liệu vào sơ đồ Hysys . . 57

VI. .Điều chỉnh thông số trong Hysys . . 58

1. Thay đổi thành phần dòng nguyên liệu . . 58

2. Thay đổi tỉ lệ chia tại TEE - 100 . . 59

3. Thay đổi điều kiện chưng cất tại tháp T - 101 . . 59

4. Thay đổi điều kiện chưng cất tại tháp T - 102 . . 60

5. Thay đổi nhiệt độ chưng cất tháp T - 103 . . 61

6. Thay đổi số liệu tháp chưng T - 103 . . 61

7. Kiểm tra kết quả . . 62

VII. Tính cân bằng vật chất - nhiệt lượng của quá trình THDA

1. Cân bằng vật chất - nhiệt lượng của thiết bị phản ứng chính R - 101 . 62

2. Cân bằng vật chất tháp tách pha áp suất cao V - 101 . 63

3. Cân bằng vật chất tháp tách pha áp suất thấp V - 102 . . 64

4. Cân bằng vật chất tại tháp chưng tách khí T - 101 . . 65

5. Cân bằng vật chất tháp chưng tách sản phẩm benzen T - 102 . . 66

6. Cân bằng vật chất tháp chưng tách sản phẩm toluen T - 103 . 67

7. Cân bằng vật chất cho toàn quá trình . . 68

C. .Tính toán kích thước thiết bị phản ứng chính . 74

I. Tính chiều cao lò phản ứng . . 74

II. .Tính toán kích thước bích nối . . 76

Phần III THIẾT KẾ XÂY DỰNG NHÀ MÁY

I. Phân tích địa điểm xây dựng nhà máy . 77

1. Các yêu cầu chung . 77

2. Các yêu cầu về khu đất xây dựng . . 79

3. Các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp . 79

II. .Phân tích thiết kế mặt bằng nhà máy . . 79

1. Nguyên tác phân vùng . 79

2. ưu nhược điểm của nguyên tác phân vùng . . 80

3. Các hạng mục công trình . . 80

3.1. .Bảng thống kê các hạng mục . . 80

3.2. .Các dữ liệu kinh tế kỹ thuật . . 81

III. .Thiết kế mặt bằng . . 83

1. Yêu cầu đặt ra đối với nhà máy . . 83

2. Tổ hợp sản xuất hydrocacbon của UOP . 83

3. Giải pháp thiết kế xây dựng . . 84

3.1. .Giải pháp xây dựng lộ thiên . . 84

3.1.1. Ýnghĩa và tác dụng . . 85

3.1.2. Các nguyên tắc cơ bản khi xây dựng lộ thiên . 85

3.2. .Thiết kế xây dựng . . 85

Phần IV TÍNH TOÁN KINH TẾ

I. Các số liệu ban đầu . . 88

II. .Số vốn đầu tư phân xưởng . . 88

1. Vốn đầu tư cố định . 88

1.1. .Chuẩn bị mặt bằng . 88

1.2. .Phân xưởng . . 88

1.3. .Vốn đầu tư thiết bị . 89

1.4. .Chi phí xây dựng và lắp đặt . . 89

1.5. .Thuế đất . . 89

1.6. .Chi phí cho quá trình chạy thử và hướng dẫn sử dụng thiết bị . . 89

2. Chi phí đầu tư khai thác . . 90

2.1. .Chi phí nguyên vật liệu . . 90

2.2. .Chi phí cho điện nước . . 90

2.3. .Tổng chi phí cho công nhân . 91

2.4. .Chi phí bảo dưỡng . 91

2.5. .Chi phí cho những vấn đề về sự cố ngừng hoạt động . 92

3. Vốn đầu tư lưu động . 92

4. Tính khấu hao phân xưởng . . 92

5. Tổng chi phí sản xuất chung . 92

6. Chi phí quả lý doanh nghiệp . 93

Phần V TỰ ĐỘNG HÓA

I. Khái niệm . 95

II. .Mục đích và ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất . . 95

III. .Một số dạng tự động . . 95

1. Tự động kiểm tra và tự động bảo vệ . . 96

2. Dạng tự động điều khiển . 96

3. Dạng tự động điều chỉnh . 97

4. .Dạng điều khiển phản hồi . . 97

IV. .Cấu tạo của một số thiết bị tự động . . 97

1. Bộ cảm biến áp suất . . 97

2. Bộ cảm ứng nhiệt độ . 98

3. Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng . 98

4. Bộ cảm ứng biến lưu lượng . . 99

V. .Thiết kế mô hình tự động hóa . . 100

1. Các ký hiệu cơ bản trong thiết kế tự động hóa (P&ID) . . 100

2. Tự động hóa trong phân xưởng THDA . . 101

Phần VI AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG PHÂN XƯỞNG

I. Mục đích . 103

1. Nguyên nhân do kỹ thuật . 103

2. Nguyên nhân do tổ chức . . 103

3. Nguyên nhân do vệ sinh . . 104

II. .Công tác đảm bảo an toàn lao động . 104

1. Công tác giáo dục tư tưởng . 104

2. Trang bị phòng hộ lao động . . 104

3. Các biện pháp kỹ thuật . 104

4. Công tác vệ sinh . . 105

5. Yêu cầu vệ sinh đối với mặt bằng nhà máy . . 105

III. .Yêu cầu về phong chống cháy nổ trong nhà máy . . 106

1. Phòng chống cháy . . 107

2. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy . . 107

3. Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn cháy . 107

4. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ . . 108

IV. .Các yêu cầu về an toàn giao thông trong nhà máy . 109

KẾT LUẬN . . 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 112

PHỤ LỤC . . 113