BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DUNG
DỊCH PHỤ GIA FORMALDEHYDE CỦA PHÂN XƯỞNG
UFC85/FORMALDEHYDE NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
Trình độ đào tạo : Đại học chính quy
Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành : Hóa dầu
Cán bộ hướng dẫn: ThS. Hoàng Mạnh Hùng
KS. Nguyễn Thanh Phương
Sinh viên thực hiện: Lý Hoàng Thanh
MSSV: 12030205 Lớp: DH12HD
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang i
MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................viii
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG UFC85/FORMALDEHYDE
NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ, NGUYÊN LIỆU MEOH VÀ SẢN PHẨM
FORMALDEHYDE, UFC85 ....................................................................................... 3
1.1. Tổng quan phân xưởng UFC85/Formaldehyde Nhà máy Đạm Phú Mỹ [1]
................................................................................................................................ 3
1.1.1. Tổng quan Nhà máy Đạm Phú Mỹ và phân xưởng
UFC85/Formaldehyde ......................................................................................... 3
1.1.2. Vai trò của phân xưởng UFC85/Formaldehyde ................................. 5
1.1.3. Công nghệ phân xưởng UFC85/Formaldehyde .................................. 5
1.2. Tổng quan về nguyên liệu sản xuất ........................................................... 6
1.2.1. Tổng quan nguyên liệu MeOH [2] ..................................................... 6
1.2.1.1. Tính chất vật lý ................................................................................................ 6
1.2.1.2. Tính chất hóa học ............................................................................................. 7
1.2.1.3. Ứng dụng của MeOH ....................................................................................... 8
1.2.1.4. Phương pháp sản xuất MeOH ........................................................................... 8
1.2.2. Tổng quan sản phẩm Formaldehyde [3] ........................................... 10
1.2.2.1. Giới thiệu ........................................................................................................10
1.2.2.2. Tính chất vật lý ...............................................................................................10
1.2.2.3. Tính chất hóa học ............................................................................................11
1.2.2.4. Ứng dụng của Formaldehye.............................................................................11
1.2.3. Các phương pháp sản xuất Formaldehyde ....................................... 14
1.2.4. Công nghệ sản xuất Formaldehyde [3], [4],[5] ................................ 15
1.2.4.1. Công nghệ dehydro hóa và oxy hóa đồng thời MeOH ......................................15
1.2.4.2. Công nghệ oxy hóa MeOH thành Formaldehyde..............................................17
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP
DUNG DỊCH FORMALDEHYDE TỪ MEOH CỦA PHÂN XƯỞNG
FORMALDEHYDE/UFC85 NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ......................................... 20
2.1. Thông số thiết kế cơ sở ........................................................................... 20
2.1.1. Nguyên liệu ..................................................................................... 20
2.1.1.1. Nguyên liệu MeOH [6]....................................................................................20
Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Tr ang ii
2.1.1.2. Dung dịch Urê [6] ...........................................................................................21
2.1.1.3. Nước nguyên liệu [7] ......................................................................................22
2.1.1.4. Dòng hơi thấp áp [7] .......................................................................................22
2.1.1.5. Dòng HTO ......................................................................................................22
2.1.1.6. Xúc tác sử dụng ..............................................................................................23
2.1.2. Sản phẩm phân xưởng [6]................................................................ 23
2.1.2.1. Sản phẩm Formaldehyde .................................................................................23
2.1.2.2. Sản phẩm UFC85 ............................................................................................24
2.1.3. Nghiên cứu cơ chế tổng hợp Formaldehyde ..................................... 25
2.1.3.1. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde [8] ..................................................25
2.1.3.2. Động học quá trình tổng hợp Formaldehyde [4],[9] .........................................26
2.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Formaldehyde ...........................27
2.1.4. Sơ đồ khối quá trình sản xuất của xưởng Fomaldehyde/UFC85 ....... 29
2.1.5. Sơ đồ khối ....................................................................................... 29
2.1.6. Thuyết minh sơ đồ khối công nghệ .................................................. 29
2.2. Quy trình công nghệ PFD ....................................................................... 30
2.2.1. Sơ đồ công nghệ [10] ...................................................................... 30
2.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ [7] .................................................... 31
2.3. Các thiết bị chính trong phân xưởng ....................................................... 33
2.3.1. Cụm chuẩn bị nguyên liệu [11]........................................................ 33
2.3.2. Cụm tiền gia nhiệt ........................................................................... 33
2.3.2.1. Thiết bị hóa hơi MeOH, 20-E-2101-1,2 [12] ....................................................34
2.3.2.2. Thiết bị gia nhiệt khí đầu vào, 20-E-2102 [13] .................................................36
2.3.2.3. Thiết bị làm nguội (After Cooler 20-E-2104) [13] ...........................................38
2.3.3. Cụm thiết bị phản ứng [14] .............................................................. 40
2.3.4. Cụm thiết bị hấp thụ [15],[16] ......................................................... 43
CHƯƠNG 3. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
FORMALDEHYDE PHÂN XƯỞNG UFC85/FORMALDEHYDE NHÀ MÁY ĐẠM
PHÚ MỸ 47
3.1. Phương pháp luận xây dựng sơ đồ mô phỏng ......................................... 47
3.2. Giới thiệu về Aspen Hysys [17] .............................................................. 48
3.3. Nghiên cứu, mô phỏng phân xưởng UFC85/Formaldehyde nhà máy Đạm
Phú Mỹ bằng phần mềm Aspen Hysys. .................................................................. 49
3.4. Xây dựng trường hợp mô phỏng công nghệ sản xuất phân xưởng
UFC85/Formaldehyde ........................................................................................... 50
3.4.1. Thiết lập hệ nhiệt động (Fluid Package) .......................................... 50
Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang i ii
3.4.2. Thông số thiết lập đầu vào ban đầu phân xưởng .............................. 52
3.4.3. Thiết lập dòng vật chất và cấu tử trong hệ. ...................................... 53
3.4.4. Thiết lập các thiết bị trao đổi nhiệt .................................................. 55
3.4.4.1. Thiết bị phản ứng 20-E-2101 ...........................................................................55
3.4.4.2. Các thiết bị trao đổi nhiệt khác ........................................................................55
3.4.5. Thiết lập các phản ứng và thiết bị phản ứng [17], [18] ..................... 56
3.4.6. Tháp hấp thụ Formaldehyde [19] ..................................................... 60
3.4.7. Công cụ lô-gic Recycle ................................................................... 61
3.4.8. Kết quả mô phỏng ........................................................................... 63
3.4.9. Nhận xét và so sánh kết quả mô phỏng thu được ............................. 64
3.4.9.1. Cân bằng vật chất cụm chuẩn bị nguyên liệu ...................................................64
3.4.9.2. Cân bằng vật chất cụm gia nhiệt nguyên liệu ...................................................65
3.4.9.3. Cân bằng vật cụm thiết bị phản ứng .................................................................66
3.4.9.4. Cân bằng vật chất cụm thiết bị hấp thụ. ...........................................................67
3.4.9.5. Nhận xét kết quả thu được ...............................................................................71
3.4.9.6. Cân bằng năng lượng ......................................................................................72
3.4.9.7. Thông số thiết kế các thiết bị chính trong sơ đồ công nghệ...............................73
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 77
Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Khoa Hóa Học và CNTP
Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2012 - 2016 Trang iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất vật lý MeOH ........................................................................ 6
Bảng 1.2. Tính chất vật lý Formaldehyde .......................................................... 10
Bảng 1.3. So sánh đặc điểm chính 3 phương pháp chuyển hóa .......................... 19
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn MeOH nguyên liệu .......................................................... 20
Bảng 2.2. Tiêu chuẩn hạt Urê nguyên liệu ......................................................... 21
Bảng 2.3. .Tiêu chuẩn dung dịch Urê 71% dùng trong phân xưởng ................... 21
Bảng 2.4. Tiêu chuẩn nước khử khoáng ............................................................. 22
Bảng 2.5. Tính chất dòng dầu HTO ................................................................... 22
Bảng 2.6. Xúc tác sử dụng tại phân xưởng ........................................................ 23
Bảng 2.7. Tiêu chuẩn Formaldehyde sản phẩm .................................................. 23
Bảng 2.8. Tiêu chuẩn UFC85 sản phẩm ............................................................. 24
Bảng 2.9. Cơ chế phản ứng tổng hợp Formaldehyde.......................................... 25
Bảng 2.10. Danh mục các thiết bị chính ............................................................ 32
Bảng 2.11. Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt bồn chứa MeOH ............................... 33
Bảng 2.12. Thông số thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101,1 ................................. 34
Bảng 2.13. Thông số thiết bị hóa hơi MeOH 20-E-2101,2 ................................. 35
Bảng 2.14. Thông số thiết bị gia nhiệt khí đầu vào 20-E-2102 ........................... 37
Bảng 2.15. Thông số thiết bị làm nguội 20-E-2104 ............................................ 38
Bảng 2.16. Thông số thiết bị phản ứng Formaldehyde 20-E-2101 [13] .............. 42
Bảng 2.17. Thông số tháp hấp thụ Formaldehyde 20-T-2101 [14] ..................... 45
Bảng 3.1. Các hệ nhiệt động đề xuất cho quá trình mô phỏng ............................ 50
Bảng 3.2. Thông số thiết kế đầu vào phân xưởng .............................................. 52
Bảng 3.3. Thành phần dòng nguyên liệu MeOH ................................................ 53
Bảng 3.4. Thành phần dòng không khí .............................................................. 54
Bảng 3.5. Thành phần dòng khí hoàn lưu .......................................................... 54
Bảng 3.6. Cân bằng vật chất cụm chuẩn bị nguyên liệu ..................................... 65
Bảng 3.7. Cân bằng vật chất cụm thiết bị phản ứng Formaldehyde .................... 67
Bảng 3.8. Cân bằng vật chất cụm thiết bị hấp thụ .............................................. 68
Bảng 3.9. Bảng so sánh dòng sản phẩm Formalin thu được ............................... 71
Bảng 3.10. So sánh hiệu suất chuyển hóa .......................................................... 71