nhock_paper
New Member
Download miễn phí Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí tự nhiên năng suất 25000tấn/năm
MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 3
PHẦN 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 4
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ AXETYLEN 6
2.1 – Tính chất vật lý : 6
2.2- Tính chất hoá học: 8
2.2.1- Phản ứng cộng hợp 9
2.2.2- Phản ứng thế của axetylen 13
2.2.3- Phản ứng trùng hợp của Axetylen. 13
2.3. ứng dụng của axetylen 14
2.4. Một số thông tin tham khảo về axetylen. 15
CHƯƠNG 3. CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXETYLEN 16
3.1- Công nghệ sản xuất axetylen từ than đá hay cacbuacanxi. 16
3.1.1- Phương pháp ướt. 17
3.1.2- Phương pháp khô. 19
3.1.3- Phương pháp sản xuất axetylen trực tiếp từ than đá. 21
3.2- Công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và hydrocacbon. 22
3.2.1 - Cơ sở nhiệt động học của quá trình nhiệt phân hydrocacbon. 22
3.2.2-. Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất axetylen. 32
3.3- Các công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và hydrocacbon. 34
1. Quá trình nhiệt điện. 34
3.3.2 - Quá trình oxy hoá không hoàn toàn. 38
2.3.3- Phương pháp tách axetylen ra khỏi hỗn hợp khí nhiệt phân: 43
2.4. So sánh các phương pháp 46
PHẦN 2: TÍNH TOÁN 49
CHƯƠNG 1: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 49
1.1. Cân bằng vật chất cho quá trình tách axetylen bằng dung môi 49
1.2. Tính cân bằng vật chất trong thiết bị phản ứng. 56
CHƯƠNG II: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 61
2.1. Tính nhiệt dung riêng của oxy kỹ thuật. 61
3.2. Tính nhiệt dung riêng của khí tự nhiên đi vào ở 6000C 62
3.3. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: Q3 (kcal/mol) 63
3.4. Tính nhiệt dung riêng của khí nhiệt phân ra ở 800C 65
3.4.1. Nhiệt dung riêng của các cấu tử tương ứng trong hỗn hợp khí phân. 65
3.4.2. Tính nhiệt lượng cần lấy trong quá trình tôi: Q7 67
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH. 73
3.1. Tính thiết bị làm lạnh khi Cr-acking. 73
3.1.1. Tính đường kính tháp. 73
3.2. Tính tháp hấp thụ 76
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 81
4.1. Tính thân tháp hấp thụ. 81
4.2. Tính đường kính các ống dẫn. 83
4.2.1. Ống dẫn đỉnh. 83
PHẦN 3: THIẾT KẾ XÂY DỰNG 85
3.1. Đặc điểm của phân xưởng 85
3.1.1. Đặc điểm của nguyên liệu. 85
3.1.2. Đặc điểm của sản phẩm. 85
3.1.3. Đặc điểm của dây chuyền sản xuất. 85
3.2. Chọn địa điểm xây dựng. 85
3.2.1. Yêu cầu về khu đất xây dựng. 86
3.2.2. Yêu cầu vệ sinh công nghiệp. 86
3.3. Giải pháp thiết kế xây dựng. 87
3.1. Tổng diện tích mặt bằng nhà máy. 87
3.3.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy. 88
PHẦN 4: TÍNH TOÁN KINH TẾ. 90
1. Mục đích 90
2. Nội dung 90
2.1. Chế độ công tác của phân xưởng. 90
2.2. Nhu cầu về nguyên liệu, vật liệu và năng lượng. 90
2.3. Tính chi phí nguyên vật liệu và năng lượng 92
3.4. Tính vốn đầu tư cố định 92
3.5. Nhu cầu lao động 93
3.6. Quỹ lương công nhân và nhân viên toàn phân xưởng 94
3.7. Tính khấu hao 95
3.8. Thu hồi sản phẩm phụ 95
3.9. Chi phí khác. 95
3.10. Tính giá thành sản phẩm 96
3.11. Tính thời gian hoàn vốn 97
PHẦN 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG 98
I- An toàn lao động trong phân xưởng sản xuất axetylen 98
II. Các nguyên nhân gây ra tai nạn cháy nổ. 98
II.1.Nguyên nhân do kỹ thật. 98
II.2.Nguyên nhân do tổ chức. 99
II.3.Nguyên nhân do vệ sinh 99
III.Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ. 99
III.1.Phòng chống cháy. 99
III.2.Ngăn ngừa khả năng xuất hiện những nguồn gây cháy. 99
III.2. Phòng chống nổ. 100
IV. Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ. 100
V. Yêu cầu đối với bảo vệ môi trường. 101
VI. Kết luận. 101
Tài liệu tham khảo 103
Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.
Ketnooi -
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ketnooi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
-
-20
-15
-10
-5
0
SER kwh/kg C2H2
Hiệu suất etylen, % TL
C2H4
SER
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
Nhiệt phân có quá trình "tôi" thực chất là một quá trình nhiệt phân có điều khiển. Loại và lượng hydrocacbon sử dụng để "tôi" sơ bộ có thể rất đa dạng. Hình 12 mô tả đặc trưng hiệu suất sản phẩm với tốc độ "tôi" khác nhau trong trường hợp metan là nguyên liệu còn propan là chất để "tôi". Hiệu suất axetylen và hydro không chịu ảnh hưởng của tốc độ "tôi", trong khi đó etylen có điểm cực đại ngay sau đó giảm xuống khi thời gian "tôi" quá ngắn. Đối với propan hiệu suất có tăng và tỉ lệ C3: C2 nhỏ hơn 0,25.
Các hydrocacbon còn lại có tỷ lệ: etan 100, propan 75, n-butan 72 Isobutan 24, 1-buten 53.
100-
75-
50-
25-
0
C2H2
Hiệu suất sản phẩm
Hình 11: Đồ thị hiệu suất sản phẩm của quá trình có "tôi" sơ bộ
CH4
25 50 75 100 125 150
C2H4
H2
C3H6
Tốc độ tưới propan, kg MW-1h-1
3.3.2 - Quá trình oxy hoá không hoàn toàn.
Trong quá trình này một phần nguyên liệu được đốt cháy đến nhiệt độ phản ứng và cấp nhiệt cho phản ứng. Các nguyên liệu có chứa cacbon như metan, etan, LNG, LPG, naphta, gasoil, ngay cả than hay cốc có thể sử dụng để sản xuất axetylen bằng nhóm các phương pháp nhiệt phân này.
Trong quá trình oxy hoá không hoàn toàn, nguyên liệu được trộn với oxy, sau khi gia nhiệt sơ bộ được đưa vào lò phản ứng. Hỗn hợp sau phản ứng được làm nguội nhanh (quá trình ''tôi'') bằng nước hay dầu.''Tôi'' bằng nước đơn giản dễ thực hiện, ''tôi'' bằng dầu hiệu quả hơn. Người ta có thể sử dụng các hydrocacbon lỏng để làm nguội, nhờ đó có thể tăng lượng etylen và axetylen được tạo thành trong khoảng nhiệt độ 1500á8000C. Quá trình này được gọi là quá trình hai bước.
Cấu trúc lò đốt rất quan trọng, cần đảm bảo các yêu cầu công nghệ. Thời gian lưu trong vùng phản ứng phải rất ngắn. Hỗn hợp phản ứng phải được phân bố đồng đều. Tốc độ dòng khí phải cố định trong quá trình phản ứng để đạt hiệu suất phản ứng cao, tránh hiện tượng cháy kích nổ và tạo cốc.
Công nghệ của BASF sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên đã được thực hiện từ năm 1950. Cho đến năm 1983 tổng sản lượng axetylen trên toàn thế giới được sản xuất theo công nghệ này vào khoảng 400000tấn/năm. Hầu hết sử dụng phương pháp ''tôi'' bằng nước, chỉ có một nhà máy ở Đức sử dụng phương pháp ''tôi'' bằng dầu.
Hỗn hợp oxy và hyđrocacbon được trộn trước theo tỷ lệ nhất định. Ban đầu là quá trình cháy một phần nguyên liệu và ngay sau đó là quá trình oxy hoá không hoàn toàn hydrocacbon. Trong phương pháp này độ chuyển hoá hydrocacbon không phụ thuộc vào tốc độ khí đưa vào mà chỉ cần khống chế thời gian lưu trong tầng phản ứng nhỏ hơn nhiều so với thời gian phân huỷ trung bình của axetylen. Gia nhiệt sơ bộ nguyên liệu phản ứng đến nhiệt độ cao nhất có thể đạt được trướck hi đưa vào lò phản ứng sẽ giảm được tiêu hao oxy và hydrocacbon nguyên liệu. Đồng thời cũng tạo ra tốc độ lan truyền ngọn lửa cao hơn và lưu lượng dòng lớn hơn trong lò phản ứng.
Dầu đun nóng dung môi
Dầu cặn
Khí tuần hoàn
Hơi nước ở áp suất thấp
Dầu chứa muội cacbon
Hơi nước ở áp suất cao (20 bar)
Khí nguyên liệu
1
2
3c
4
5
6
Axetylen sạch
Dầu rửa khí
Naphta đã nhiệt phân
Hình 12. Quá trình nhiệt điện với hệ thống sử dụng dầu tôi
1.Thu hồi nhiệt; 2. Lò hồ quang; 3. Thu hồi dầu; 4. Thiết bị phân chia các hỗn hợp có điểm sôi cao; 5. Thiết bị phân chia các hỗ
hợp có điểm sôi thấp; 6. Thiết bị tái sinh dầu.
Tại đỉnh thiết bị, tác nhân phản ứng đã được gia nhiệt sơ bộ (đối với metan khoảng 6000C) được trộn hỗn hợp thật nhanh với oxy tại buồng trộn. Khi hỗn hợp phản ứng được đưa vào buồng phản ứng, sự bắt lửa xảy ra trong khoảng thời gian vài mili giây tuỳ từng trường hợp vào nguyên liệu hdrocacbon và quá trình gia nhiệt sơ bộ. Các hyđrocacbon cao hơn sẽ được gia nhiệt sơ bộ ở nhiệt độ thấp hơn so với metan. Để tránh sự thổi ngược lại của hỗn hợp khí giữa buồng trộn và tầng phản ứng người ta sử dụng thiết bị khuếch tán là một ống nối từ buồng trộn tới lò đốt. Vì thành ống nhẵn và luôn luôn có dòng khí đều đặn đi qua các lỗ nhỏ của lò đốt nên thực tế không xảy ra sự chuyển động ngược lại của hỗn hợp khí.
Hydrocacbon
Buồng khuếch tán
Oxy
Buồng trộn
Bê tông lót
Lò đốt
Nước hay dầu làm nguội vào
Buồng phản ứng
Vòng ống
Buồng làm nguội
Cạo cặn định kỳ
Tháo nước hay dầu làm nguội
Khí sản phẩm
Hình 13. Lò phản ứng oxy hoá không hoàn toàn của BASF
Lò đốt gồm những tấm thép được làm nguội bằng nước và có rất nhiều khe nhỏ để hỗn hợp khí đi qua. Tốc độ dòng khí luôn luôn lớn hơn tốc độ lan truyền ngọn lửa vì vậy ngọn lửa bên dưới lò đốt không thể đốt ngược trở lại thiệt bị khuếch tán. Phía dưới lò đốt có đường ống bổ sung thêm oxy cho hỗn hợp phản ứng. Trong điều kiện không thuận lợi ngọn lửa có thể xuất hiện phía trên lò đốt. Trong trường hợp này phải ngắt ngay dòng oxy và thổi Nitơ vào. Nitơ dập tắt sự cháy kích nổ trước khí gây ra sự cố cho thiết bị.
Hỗn hợp khí có nhiệt độ cao ở trong vùng phản ứng trong khoảng vài miligiây, sau đó đi qua vùng tôi, tại đó có phun nước hay dầu làm mát đến nhiệt độ 80oC (đối với nước) hay 200á 250oC (đối với dầu). Tác nhân dùng để tui hỗn hợp sau phản ứng được dẫn vào từ hệ thống gồm 3 ống vòng đặt ngay phía dưới tầng phản ứng.
Hình 14. Sơ đồ công nghệ sản xuất axetylen
với quá trình “tôi” bằng nước
b
1
1
900C
Nước chứa muội
3
d
Khí sau phản ứng đến máy nén (30 0C)
2
5
6
4
Muội cacbon sang lò đốt
Muội sang lò đốt
Khí thiên nhiên
Oxy
1. Thiết bị gia nhiệt; 2. Thiết bị phản ứng; 3. Tháp làm lạnh; 4. Thiết bị lọc điện; 5. Thiết bị thu hồi muội; 6. Thiết bị làm lạnh.
Trong công nghệ có ''tôi'' bằng nước, nguyên liệu khí oxy và metan được đưa qua thiết bị gia nhiệt 1 đạt nhiệt độ cần thiết khoảng 600..7000C. Sau đó đưa vào thiết bị phản ứng 2, tại đây xảy ra quá trình oxy hoá tạo thành axetylen. Hỗn hợp sau phản ứng được làm sạch nhanh bằng nước đến nhiệt độ 80...900C, sau đó hỗn hợp được đưa qua tháp làm lạnh 3 để tiếp tục làm lạnh, tách muội cacbon và bụi cơ học. Thiết bị lọc điện 4 lắp sau đó cho phép tách triệt để hơn muội cacbon và bụi cơ học. Khí sạch nhận được từ đỉnh cột làm lạnh có nhiệt độ 300C được đưa qua máy nén sang bộ phận tinh chế thu sản phẩm axetylen. Muội cacbon được thu hồi nhờ bộ phận lắng gạn 5 và được đưa vào lò đốt. Thiết bị làm lạnh 6 có tác dụng làm lạnh nước và bơm vận chuyển tuần hoàn lượng nước đưa vào "tôi" hỗn hợp sau phản ứng.
Ưu điểm của công nghệ theo sơ đồ này là có thể thu được axetylen với hiệu suất cao và được làm sạch triệt để muội cacbon. Tuy nhiên cần bơm một lượng lớn nước để "tôi" sản phẩm phản ứng, không tận dụng được nhiệt của phản ứng.
Trong sơ đồ hình 16, người ta đã khắc phục nhược điểm của sơ đồ bằng cách tận dụng nhiệt của phản ứng để nhiệt phân cặn dầu. Tương tự như sơ đồ trên ban đầu khí nguyên liệu được gia nhiệt đến nhiệt độ 600...7000C trong thiết bị gi...