Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất Polypropylen năng suất 150.000 tấn/năm

Đồ án tốt nghiệp đại học - Khóa 2009-2013 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu MỞ ĐẦU Trong bối cảnh hội nhập hiện nay, khi Việt Nam đã trở thành thành viên chính thức của Tổ chức thương mại thế giới (WTO) thì nền công nghiệp đã có nhiều cơ hội phát triển hơn, trong đó ngành Công nghệ Lọc ˗ Hóa Dầu là một trong những ngành công nghiệp được ưu tiên phát triển hàng đầu. Đó là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn nhằm phát triển kinh tế đất nước, phù hợp với tiềm năng dầu mỏ hiện có của nước ta. Sự phát triển của ngành công nghiệp Lọc ˗ Hóa dầu đã kéo theo sự phát triển đồng hành của ngành công nghiệp tổng hợp các hợp chất Polymer nói chung và ngành công nghiệp sản xuất Polypropylene nói riêng. Công nghiệp tổng hợp các hợp chất Polymer là ngành khoa học nghiên cứu về việc tổng hợp các chất hữu cơ có ứng dụng rộng rãi trong đời sống bằng cách tận dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ. Nhu cầu sử dụng polymer (với nhiều loại polymer phổ biến) trong công nghiệp cũng như các lĩnh vực khác của đời sống đang tăng nhanh. Trong đó Polypropylene là một trong số những polymer được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính ứng dụng cao của nó. Cùng với sự ra đời Nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất (công suất 6,5 triệu tấn/năm tại khu công nghiệp Dung Quất ˗ Quảng Ngãi) là việc xây dựng và đưa vào hoạt động nhà máy sản xuất Polypropylene đầu tiên của nước ta. Đây là bước khởi đầu thuận lợi cho sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất Polypropylene. Hiện nay, ngành công nghiệp Lọc ˗ Hóa Dầu tại Việt Nam đang trên đà phát triển, nước ta đã và đang ưu tiên triển khai những dự án xây dựng Nhà máy lọc dầu ở những vùng kinh tế trọng điểm của đất nước. Điều này hứa hẹn sẽ cung cấp nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất Polypropylene. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế xây dựng nhà máy sản xuất Polypropylene là yêu cầu rất cần thiết và cấp bách mang tính xã hội, kinh tế phù hợp với nhịp độ tăng trưởng, phát triển chung của đất nước. Từ những phân tích trên em quyết định chọn đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất Polypropylen năng suất 150.000 tấn/năm” làm đề tài đồ án tốt nghiệp đại học của mình. Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học i Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học - Khóa 2009-2013 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu LỜI CẢM ƠN  Trong suốt thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học tại Nhà máy sản xuất Polypropylene ˗ Dung Quất, em luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể cán bộ kĩ sư tại đơn vị thực tập và các Thầy/Cô giáo trong Khoa Hóa học & Công nghệ Thực phẩm trường ĐH Bà Rịa ˗ Vũng Tàu. Nhân dịp này cho phép em bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc tới: BGH Trường Đại Học Bà Rịa ˗ Vũng Tàu, PGS.TS Nguyễn Văn Thông ˗ trưởng khoa Hóa học & Công nghệ Thực phẩm, cùng toàn thể đội ngũ cán bộ giảng viên khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học này. Tập thể cán bộ kĩ sư tại Nhà máy, đặc biệt Ks.Lê Hồng Giang ˗ trưởng ca hành chính nhà máy sản xuất Polypropylene Công ty TNHHMTV Lọc Hóa Dầu Bình Sơn, Dung Quất ˗ Quảng Ngãi là người hướng dẫn trực tiếp cho em. Tuy luôn bận rộn với công việc, nhưng Thầy vẫn dành cho em sự quan tâm và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Vũng Tàu, tháng 07 năm 2013 Sinh viên thực hiện Đỗ Ngọc Phúc Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học ii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học - Khóa 2009-2013 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu MỤC LỤC MỞ ĐẦU....................................................................... Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ii MỤC LỤC……………………………………………………………….....................iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU..............................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ..............................................................................vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………………viii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ..............................................................1 1.1. Giới thiệu đơn vị thực tập ˗ Nhà máy lọc dầu Dung Quất............................1 1.1.1. Nhà máy lọc dầu Dung Quất [8]..............................................................1 1.1.2. Phân xưởng Polypropylene [9]................................................................3 1.2. Giới thiệu về polymer [1, 2]............................................................................4 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản .........................................................................4 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp bằng trùng hợp .............................................5 a. Trùng hợp gốc ........................................................................................6 b. Trùng hợp ion.........................................................................................6 c. Trùng hợp điều hòa lập thể.....................................................................7 d. Các phương thức tiến hành trùng hợp polymer .......................................7 1.3. Polypropylene .................................................................................................8 1.3.1. Lịch sử ra đời [3].....................................................................................8 1.3.2. Cấu trúc phân tử [2, 7].............................................................................9 1.3.3. Tính chất vật lý [1, 4]..............................................................................9 1.3.4. Tính chất hoá học [1, 4].............................................................................10 1.3.5. Công dụng [4, 9] ...................................................................................11 1.3.7. Nhu cầu sử dụng PP [10].......................................................................12 1.4. Nguyên liệu propylene sản xuất PP [5, 7]....................................................12 1.4.1. Tính chất vật lý .....................................................................................13 1.4.2. Tính chất hóa học..................................................................................14 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP & CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PP..16 2.1. Các phương pháp tổng hợp PP [4]...............................................................16 2.2. Giới thiệu một số công nghệ sản xuất PP [3, 4, 7] .......................................16 2.2.1. Công nghệ Novolen...............................................................................17 2.2.2. Công nghệ Unipol .................................................................................17 2.2.3. Mô tả qui trình công nghệ Spheripol......................................................18 2.2.4. Công nghệ Hypol – II............................................................................19 2.3. Biện luận lựa chọn quá trình công nghệ......................................................21 2.3.1. Bản chất quá trình .................................................................................21 a. Giới thiệu về xúc tác Zigle – Natta [6]..................................................21 b. Cơ chế phản ứng...................................................................................22 2.3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất PP [6, 7, 9]..............................................25 a. Công đoạn chuẩn bị xúc tác và nguyên liệu ..........................................26 b. Công đoạn polymer hóa........................................................................27 c. Công đoạn khử khí và thu hồi propylene...............................................30 d. Công đoạn rửa khí ................................................................................39 Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học iii Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học - Khóa 2009-2013 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu e. Công đoạn sấy. .....................................................................................41 f. Hệ thống cấp khí nitơ............................................................................42 g. Hệ thống sàng lọc, định dạng kích thước hạt PP ...................................47 h. Những hệ thống an toàn cho hệ thống propylene ..................................47 i. Hệ thống xử lí khí thải và nước thải......................................................47 2.4. Thiết kế quy trình công nghệ [5, 6, 7]..........................................................49 2.4.1. Bản vẽ quy trình công nghệ...................................................................49 2.4.2. Thuyết trình tóm tắt sơ đồ công nghệ.....................................................50 2.4.3. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến hiệu suất sản xuất PP........52 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ..................................................................54 3.1. Tính cân bằng vật chất .................................................................................54 3.2. Thiết bị chính................................................................................................59 3.2.1. Thông số thiết kế...................................................................................59 3.2.2. Xác định kích thước hình học................................................................59 3.2.3. Tính chiều dày thiết bị phản ứng ...........................................................63 3.2.4. Vỏ bảo ôn..............................................................................................65 a. Thông số thiết kế..................................................................................65 b. Tính chiều dày vỏ áo thiết bị.................................................................65 3.3. Cân bằng nhiệt lượng ...................................................................................66 3.3.1. Giai đoạn đun nóng thành TBPƯ...........................................................66 a. Những thông số ban đầu.......................................................................66 b. Xác định hệ số cấp nhiệt (1) của nước gia nhiệt vỏ áo.........................66 c. Xác định nhiệt lượng cần cung cấp đun nóng TBPƯ từ 25 69oC.........68 d. Tính tổn thất nhiệt ................................................................................70 e. Tính lượng hơi đốt cần dùng.................................................................71 3.3.2. Giai đoạn duy trì PƯ ở 70oC..................................................................71 a. Tính nhiệt lượng cần lấy ra trong quá trình phản ứng............................71 b. Xác định lượng nước dùng để lấy nhiệt ở vỏ áo....................................72 3.4.Tính toán thiết bị phụ....................................................................................76 3.4.1. Bơm......................................................................................................76 a. Bơm Propylene.....................................................................................76 b. Bơm nước làm mát ...............................................................................78 3.4.2. Tính toán thiết bị ngưng tụ dàn ngưng khí nitơ......................................79 a. Tính diện tích trao đổi nhiệt ..................................................................79 b. Lưu lượng khí nitơ................................................................................79 3.4.3. Thiết bị sấy............................................................................................80 3.4.4. Sàng......................................................................................................82 3.5.An toàn lao động trong phân xưởng.............................................................83 3.5.1. Mục đích...............................................................................................83 3.5.2. Công tác bảo đảm an toàn lao động.......................................................83 a. Công tác giáo dục tư tưởng...................................................................83 b. Trang bị phòng hộ lao động..................................................................83 c. Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn ..........................................83 d. Công tác vệ sinh ...................................................................................83 3.6. Điện - Nước ...................................................................................................84 3.6.1. Điện ......................................................................................................84 a. Tính điện chiếu sang.............................................................................84 Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học iv Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp đại học - Khóa 2009-2013 Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu b. Tính điện năng chiếu sang. ...................................................................86 c. Tính điện năng tiêu tốn cho sản xuất.....................................................86 3.6.2. Nước.....................................................................................................87 3.7. Thiết kế xây dựng .........................................................................................87 3.7.1. Chọn địa điểm xây dựng........................................................................87 a. Yêu cầu chung......................................................................................87 b. Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng...............................................................87 c. Các yêu cầu về môi trường và vệ sinh công nghiệp...............................88 d. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy..........................................88 KẾT LUẬN..............................................................................................................90 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................91 Ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học v Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm ... - tailieumienphi.vn