đồ án cơ khí máy trong công nghệ hóa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHOA DẦU KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

CƠ KHÍ VÀ MÁY TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI :

Tính toán thiết kế bồn bể chứa nhiên liệu phản lực
Xử lý phenol trong lọc dầu

Giảng viên :TS,Vũ Văn Toàn

Sinh viên thực hiện: Ma Đình Trọng

Hà Nội - 2016


Phần 1: Thiết kế bể chứa nhiên liệu phản lực (jet fuel)

Lời mở đầu
Chúng ta đều biết rằng dầu khí là một nguồn năng lượng hóa thạch quan trọng cho
nhu cầu hiện nay.Các quốc gia có trữ lượng dầu khí đáng kể,việc khai thác và sử
dụng chúng đã đem lại một nguồn lợi kinh tế lớn.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ cũng như ngành công nghiệp

hóa học trong vài thập kỉ gần đây đã làm tăng sản lượng cũng như chất lượng các
sản phẩm công nghệ.Đặc biệt trong ngành công nghiệp dầu khí ,xăng là một sản
phẩm quan trọng hàng đầu hiện nay.Là động lực cho các ngành nghề khác phát
triển.Sự phát triển của khoa học công nghệ làm cho sản lượng sản xuất xăng dầu
tăng lên đáng kể,để giải quyêt vấn đề này buộc phải xây dựng những khu tồn chứa
xăng dầu.Nhằm đảm bảo nhu cầu sử dụng phân phối cũng như tàng trữ và an toàn
phòng chống cháy nổ vấn đề thiết kế bồn bể chứa rất quan trọng.

Nội dung:
-Chương 1:Khái quát về nhiên liệu phản lực
-Chương 2:Tổng quan về bể chứa
-CHương 3:Tính toán thiết kế bể chứa nhiên liệu phản lực
-Chương 4 :Công tác an toàn và phòng chống cháy nổ đối với bồn bể chứa
nhiên liệu phản lực
-Kết luận
-Tài liệu tham khảo


Chương 1: Khái quát về nhiên liệu phản lực
1.

Định nghĩa.

Nhiên liệu phản lực (Jet Fuel) là một loại sản phẩm được chưng cất từ
dầu mỏ và được dùng cho các loại máy bay, tên lửa, phi thuyền,…có sử
dụng động cơ phản lực kiểu tuabin khí;
2.Thành phần hóa học của nhiên liệu phản lực.
Nhiên liệu phản lực chủ yếu được pha chế từ những thành phần cất trực tiếp nên
chúng không chứa olefin (hợp chất không no)
Lượng hydrocacbon cũng bị hạn chế vì chúng cháy không sạch, gây khói và tạo

cặn cacbon trong động cơ.
Cacbuahydro làm tăng độ sáng của ngọn lửa làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của động
cơ, đồng thời làm giảm phẩm cấp của các chi tiết làm bằng chất dẻo trong hệ thống
nhiên liệu.
- Hàm lượng lưu huỳnh bị hạn chế trong nhiên liệu từ 0,2 - 0,4% trọng lượng vì
hàm lượng S cao làm tăng khả năng tạo cặn cacbon trong lò đốt và sự có mặt của
ôxít lưu huỳnh trong khí đốt sẽ gây ăn mòn động cơ.
Hàm lượng mercaptan (ASTM - D - 1219/IP104) được hạn chế trong khoảng 0,001
- 0,005% hàm lượng vì cháy gây mùi khó chịu, có tác động ảnh hưởng xấu đến các
chi tiết nhựa trong động cơ và gây ăn mòn hệ thống nhiên liệu.
- Hợp chất axít, sự có mặt của các hợp chất axít như : phenol, naphten axit được
khống chế bới phương pháp thử axít tổng.
- Độ tạo keo. Độ nhiễm bẩn có chứa oxy tạo keo được xác định theo phương pháp
ASTMD 381-IP 131.
* Phụ gia : Trong nhiên liệu phản lực người ta bổ xung rất nhiều loại phụ gia, phụ
gia chống oxy hoá tăng độ ổn định trong bảo quản, phụ gia chống ăn mòn để bảo
vệ bể chứa, ống dẫn phụ gia chống đông đặc, phụ gia chống tĩnh điện giảm nguy
hiểm về cháy nổ và một số phụ gia khác như phụ gia ngăn chặn sự phát triển của
các sinh vật, phụ gia chống tạo khói, phụ gia khống chế kích nổ….


3. Các tính chất của nhiên liệu phản lực.
a. Nhiệt trị (Specific Energy)
Nhiệt trị hay còn gọi là nhiệt cháy nhiên liệu, là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt
cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng (kg) hoặc thể tích của nhiên liệu.
Người ta phân biệt nhiệt cháy cao và nhiệt cháy thấp của nhiên liệu. Khi xác
định nhiệt cháy cao của nhiên liệu, ngoài lượng nhiệt tỏa ra khi cháy nhiên
liệu, người ta còn tính lượng nhiệt tỏa ra khi làm ngưng tụ hơi nước tạo
thành trong quá trình cháy hydro có trong nhiên liệu và nước có trong nhiên
liệu. Để đặc trưng cho phẩm chất của nhiên liệu phản lực người ta sử dụng

nhiệt trị thấp (Net heat of combustion). Nhiệt trị là 1 chỉ tiêu làm việc quan
trọng của nhiên liệu xác định suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ. Suất tiêu
thụ nhiên liệu của động cơ tỷ lệ nghịch với nhiệt trị. Chiều dài của chuyến
bay phụ thuộc vào nhiệt trị của nhiên liệu.
DEFSTAN 91-91 quy định Specific Energy Min 42,800 MJ/KG, IP 12/ IP
365/ ASTM D3338/ hoặc ASTM D4809.
b. Chiều cao ngọn lửa không khói (Smoke Point)
Là chỉ tiêu đặc trưng cho hiệu quả cháy và cháy hoàn toàn của nhiên liệu.
Chiều cao ngọn lửa không khói càng cao thì nhiên liệu cháy càng hiệu quả,
hoàn toàn, tạo muội càng ít.
DEFSTAN 91-91 quy định chiều cao ngọn lửa không khói Min 25,0 mm,
IP57/ASTM D1322. Trường hợp có quy định hàm lượng Naphthalenes Max
3% (vol) ASTM D1840 thì chiều cao ngọn lửa không khói chỉ cần Min 19
mm, IP57/ASTM D1322.
c. Nhiệt độ sôi.
Vùng nhiệt độ sôi của nhiên liệu phản lực khá rộng, khoảng 60-300 độ C.
d. Tỷ trọng của nhiên liệu phản lực
Tỷ trọng nhiên liệu phản lực phụ thuộc vào thành phần chưng cất và thành
phần hoá học của nó..
Tỷ trọng của nhiên liệu phản lực khác nhau sẽ ảnh hưởng đến số lượng nhiên liệu
chứa trong thùng chứa máy bay. Nếu cùng giá trị nhiệt trị, nhiên liệu phản lực nào
có tỷ trọng lớn hơn sẽ góp phần tăng chiều dài chuyến bay. Do thùng chứa nhiên
liệu giới hạn nhất định, muốn bay xa cần phải có thể tích nhiên liệu lớn . Nếu tỷ
trọng lớn thì chứa được nhiều hơn trong 1 đơn vị thể tích. Do đó loại nhiên liệu có
nhiệt lượng giống nhau nhưng tính chất bay xa của chúng cũng khác nhau. Đối với
những máy bay, bay nhanh, bay xa hiện nay cần thiết có loại nhiên liệu tỷ trọng lớn
và có nhiệt lượng cao. Nghĩa là có khối lượng và nhiệt lượng tối đa..


f. Độ nhớt của nhiên liệu phản lực.

Độ nhớt của nhiên liệu ảnh hưởng đến độ chênh áp suất lớn hơn buộc bơm nhiên
liệu làm việc căng hơn để duy trì dòng nhiên liệu ổn định.
Độ nhớt của nhiên liệu phản lực thường được xác định theo phương pháp ASTMD445 chỉ tiêu này có yêu cầu rất khắt khe là nhiên liệu phản lực phải có độ nhớt
phù hợp ở -20C không quá 8,0 cst.
g. Nhiệt độ chớp lửa
(Flash Point)
Theo DEFSTAN 91-91, Flash Point của Jet A-1 là Min 38 độ C, IP 170. [Nhiệt độ
chớp cháy là một trong những đặc trưng cho nguy hiểm cháy của nhiên liệu. Nhiệt
độ chớp cháy đồng thời cũng hạn chế sự bay hơi quá mức của nhiên liệu. Đối với
các nhiên liệu phản lực phân đoạn rộng loại JET B, T-2, JP-4 do có phân đoạn
xăng trong nhiên liệu, nhiệt độ chớp lửa rât thấp (âm 14 độ C đối với T-2)
h. Tính ăn mòn, mài mòn của nhiên liệu phản lực
Tính ăn mòn kim loại của nhiên liệu phản lực được đánh giá qua chỉ tiêu ăn
mòn kim loại của nhiên liệu phản lực được đánh giá qua chỉ tiêu chất lượng hàm
lượng lưu huỳnh, axit hoà tan trong nước, kiềm, kim loại, độ axít.
Vì vậy, tính ăn mòn của nhiên liệu và của vật liệu tồn chứa có một ý nghĩa lớn, đặc
biệt là các vật liệu trong hệ thống nhiên liệu máy bay.
Thông thường các thùng nhiên liệu làm bằng nhôm, nhưng hệ thống nhiên liệu còn
có các chi tiết bằng thép và các kim loại khác. Thùng nhiên liệu còn có lớp lót, và
các vật đàn hồi cũng được sử dụng trong các bộ phận khác của hệ thống nhiên liệu.
Các nhà chế tạo động cơ và khung máy bay tiến hành nhiều phép thứ tính tương
thích của nhiên liệu trước khi quyết định dùng vật liệu cho hệ thống nhiên liệu.
i. Tính an toàn chống cháy nổ
Nhiên liệu phản lực có thể gây nguy hiểm nếu tác nghiệp không đúng quy cách.
Trước hết và quan trọng hơn cả nó dễ bắt cháy và nhanh cháy. Hơn nữa nhiên liệu
phản lực khi tiếp xúc ở dạng lỏng và dạng hơi cần phải hạn chế.
Độ chớp cháy và độ dẫn điện là những chỉ tiêu quan trọng trong việc an toàn phòng
chống cháy nổ.

k. Nhiệt độ kết tinh (Freezing Point)

Trong điều kiện hoạt động mùa đông hoặc ngay cả mùa hè trong các động cơ máy
bay tốc độ dưới âm thanh các tinh thể nước (tan trong nhiên liệu) có thể tạo thành
trong bình chứa (đối với máy bay tốc độ dưới âm thanh, nhiệt độ ở bồn chứa tăng
cường làm lạnh xuống, còn ở hệ thống bơm chuyển thì ngược lại được đốt nóng
đến 150-250 độ C). Các tinh thể nước tạo thành gây tắc hê thống nhiên liệu, trước
hết là bầu lọc, làm ngưng toàn bộ sự chuyển nhiên liệu đến động cơ.
Do đó, DEFSTAN 91-91 quy định freezing point -47,0 độ C (ASTM D2386/IP16).


Chương 2.Tổng quan về bể chứa
1.Khái niệm
Các công trình bể xây dựng dùng để chứ đựng các sản phẩm chất lỏng ,chất khí,
các vật liệu dạng hạt ...được gọi là bể chứa,Các bể chứa này có thể có áp lực
thấp ,áp lực thường,áp lực cao.
Tùy vào từng công năng của từng bể ,vào yêu cầu sử dụng cũng như các yêu cầu
về konh tế,thi công,người ta có các loại hình bể thích hợp.Việc phân loại chủ yếu
căn cứ vào hình dáng và áp lực của nó.
2.Phân loại bể chứa
+ Theo hình dáng của bể :
-Bể chứ hình trụ (trụ đứng,trụ ngang)Hình 1.1,1.2
-Bể hình cầu ,hình giọt nước(hình 1.3,1.4)


*Bể trụ đứng : Thể tích chứa có thể rất khác nhau, từ 100 đếm 20000m3(chứa
xăng),thậm chí tới 50000m3(dầu mazut)...bể trụ đứng có thể dùng mái có cột chống
hay không có cột chống,ưu điểm đơn giản khi chế tạo và dễ lắp ghép.Dung tích
chứa lớn,kinh tế.Nhưng chỉ chứa được các chất lỏng khí có áp suất thường hoặc
không cao lắm

-Bể trụ đứng mái tĩnh:+Đáy bể dược đặt trên nền cát đầm hoạc có lớp gia có
cách nước và được hàn từ các tấm thép.
+Thân bể là bộ phận chịu lực chính,gồm nhiều khoang
thép hàn lại,có bề dày thay đổi dọc theo thành bể.
+Mái bể cũng được tổ hợp từ các tấm thép hàn lại với
các dạng mái nón,mái treo,mái trụ cầu,mái vòm.

-Bể trụ đứng mái nổi:
+Phao nổi thường được làm bằng các loại hợp kim loại nhẹ,có
gioăng liên kết với Các thân bể


+Thân và đáy bể có mặt trong nhẫn đêt đảm bảo độ kín khít
+Mái do có phao nổi vì vậy mái chỉ đóng vai trò mái che chứ
không đóng vai trò chịu lực

*Bể chứa trụ ngang:Chứa được nhiều loại nhiên liệu khác nhau,có ưu điểm là
hình dang đơn giản ,chịu biến động áp suất tốt.Nhược điểm có thể tích nhỏ (50 đến
500m3)và phải có giá đỡ.Bể trụ ngang được chế tạo từ các tấm thép hoặc đúc liền
khối.Với bể có kích thước lớn đươch tổ hợp từ các phân đoạn nhỏ.Các phân đoạn
bể lại được tổ hợp từ các tấm thép và được hàn tự động trong xưởng chế tạo.Bên
trong có bố trí các vành gia cường để đảm bảo độ ổn định cũng như độ bền của bể.


*Bể chứa cầu: Dùng để chứa hơi hóa lỏng với áp suất dư Pd=0.25÷1.8Mpa chúng
có ưu điểm là chịu được áp suất cao,giảm tổn thất mất mát do bay hơi,ứng suất đều
theo các phương,tuy nhiên rất khó khăn khi chế tạo,mặc dù những ưu điểm mà các
dạng khác không sánh được nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
*Bể chứa hình giọt nước:Lấy hình dạng hợp lý theo sức căng bề mặt ngoài của
giọt nước,bể chứa hình giọt nước dùng để chứa xăng có hơi đàn hooig cao

Pd=0.03÷0.05 Mpa ,về cơ bản nó cũng có những ưu điểm như bể chứa cầu.
+Theo áp dư:
Do chất lỏng bay hơi trong không gian hơi giữa mặt thoáng của chất lỏng và mái
bể mà phân ra :
-Bể chứa áp thấp: Pd≤0.002 MPa(0.02kG/cm2) và áp lực chân
không (khi xả hết chất lỏng) P0≤0,00025 MPa (0.0025kG/cm2)
-Bể áp lực cao: Khi áp lực dư Pd ≥ 0.002 MPa

Như vậy bể chưa là những ưu điểm riêng của nó là những công trình xây dựng
phục vụ đắc lực cho đời sống sinh hoạt xã hội.Chúng ngày càng hoàn thiện và đáp
ứng ngày một cao về yêu cầu sử dụng.Việc nghiên cứu và sử dụng,làm nó ngày
càng phát huy vai trò của mình đáp ứng được nhưng nhu cầu cần thiết hiện nay.


Chương 3: Tính toán thiết kế cho bể chứa nhiên liệu phản lực.
1.

Lựa chọn vật liệu làm bồn chứa
Đối với bể chứa dầu mỏ các và cá sản phẩm của nó thì vật liệu chế tạo chủ yếu
là thép. Thép có các tính chất như bền , dai , chụi nhệt, chụi được tải trọng động
có khả năng đúc rèn cán dập,các tính chất biến đổi trong phạm vi rộng tùy thuộc
vào thành phần và phương pháp gia công.Trong việc chế tạo thiết bị bồn bể
chứa người ta dung thép cacbon hoặc tính hàn .Hàn là một trong những phương
pháp chủ yếu dược lựa chọn trong thiết ké bể chứa. trong quá trình thiết kế
người ta phải quyết định phương pháp hàn chọn mối hàn cách chuẩn bị mép hàn
và hoàn chỉnh mối hàn để đảm bảo chất lượng kết cấu người ta thương chia ra 3
kiểu hàn hàn giáp mối hàn vuông góc và hàn chồng.

2.

Các thông số cần thiết trong tính toán thiết bị.
a. Nhiệt độ làm việc và nhiệt độ tính toán.
Nhiệt độ làm việc là nhiệt độ của môi trường trong thiết bị đang thực hiện
các quá trình công nghệ đã định trước .
Nhiệt độ tính toán :
Khi nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 2500C thì lấy nhiệt độ tính toán bằng
nhiệt độ làm việc lớn nhất .
0
- Khi nhiệt độ môi trương tiếp xúc vói các chi tiết của thiết bị lớn hơn 250
C thì nhiệt độ tính toán lấy bằng nhiệt độ môi trương công 500C
- Nếu thiết bị có bọc lớp cách nhiệt thì lấy nhiệt độ tính toán bằng nhiệt độ
ở bề mặt lớp cách nhiệt tiếp xúc với các chi tiết đó cộng 200C .
b. Áp suất làm việc , áp suất tính toán , áp suất gọi và áp suất thử
Áp suất làm việc là một trong những đại lượng chủ yếu khi tính độ bền
các thiết bị làm việc với áp suất môi trường ở bên trong thiết bị là áp suất
dư . người ta chia ra 4 loại áp suất.
- Áp suất làm việc là áp suất của môi trương trong thiết bị sinh ra khi thực
hiện các quá trình không kể áp suất tăng tức thời.
- Áp suất tính toán là áp suất của môi trường trong thiết bị, được dùng làm
số liệu để tính thiết bị theo độ bền và độ ổn định. Thường áp suất tính
toán được lấy bằng áp suất làm việc nhưng đối với các thiết bị dùng để
-


chế biến môi trường cháy nổ thì phải chọn áp suất tính toán theo sổ tay kĩ
thuật.
Chú ý khi áp suất thủy tĩnh của môi truòng trong thiết bị bằng 5% áp
suất làm việc thì áp suất tính toán bằng áp suất làm việc cộng với áp suất
thủy tĩnh.
P=Pm + g.Hl , N/m2

Trong đó : Pmlà áp suất làm việc của môi trường, N/m2
g là gia tốc trọng trường , m/s2
là khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3
Hl là chiều cao cột chất lỏng, m

Áp suất gọi là áp suất cực đại cho phép môi trườn chứa trong thiết bị
được đạt tới khi sử dụng thiết bị (không kể áp suất thủy tĩnh) ở nhiệt độ
của thành thiết bị là 200C thì áp suât này là áp suất giảm tương ứng tỉ lệ
với sự giảm ưng suất cho phép ở nhiệt độ này của vật liệu chế tạo thiết bị
.
- Áp suất thử là áp suất cho phép thử độ bền và độ kín của thiết bị . giá trị
áp suất thử thường lấy 1.5 lần áp suất tính toán hoăc tra trong sổ tay
c. Ứng suất cho phép tiêu chuẩn
- Việc lựa chon ứng suất cho phép ở các chi tiết khi tính độ bền và độ ổn
định của chúng phụ thuộc và đặc tính bền của kim loại ở nhiệt độ tính
toán. Đặc tính bền phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công nghệ chế tạo chế
độ nhiệt luyện tải trọng …
- Đối với các chi tiết thiết bị được chế tạo từ các kim loại cơ bản (gang
thép ,kim loại màu) chịu tải trọng gió là động đất, người ta nêu ra một đại
lượng tiêu chuẩn, đó là ứng suất cho phép tiêu chuẩn[.
- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn này được dùng để tính chỉ tiêu chịu kéo,
nén và uốn. Còn khi các chi tiết chịu xoắn và cắt ở các điều kiện khác
nhau thì lấy ứng suất cho phép tiêu chuẩn nhân với hệ số 0,6.
-

d. Hệ số hiệu chỉnh


Khi tính kiểm tra độ bền các chi tiết của thiết bị người ta dùng ứng
suất cho phép chứ không dùng ứng suát cho phép tiêu chuẩn và xác định nó

như sau :
[= [*

Trong đó : là hệ số hiệu chỉnh, được xác định theo điều kiện làm việc
của thiết bị.
[* là ứng suất cho phép, N/mm2
Đại lượng hệ số hiệu chỉnh được xác định khi thiết kế phụ thuộc vào
điều kiện sử dụng, vào độ độc và mức độ nguy hiểm của môi trường, lấy
0,91,0
Đối với các thiết bị dùng để chứa hoặc để chế biến các chất độc, chất
dễ nổ có áp suất cao, các chi tiết bị đốt nóng bằng ngọn lửa, bằng khói lò
hoặc bằng diện chọn = 0,9. Đối với các thiết bị có bọc lớp cách nhiệt chọn
= 0,95. Các trường hợp khác chọn = 1,0.
e. Hệ số bền mối hàn
Lúc ghép các chi tiết riêng biệt lại với nhau bằng mối hàn, phần lớn
chúng kém bền hơn so với vật liệu để nguyên không hàn.Do đó khi tính độ
bền của các chi tiết ghép bằng mối hàn thì đưa thêm hệ số bền mối hàn ϕh
vào công thức tính toán, đại lượng này đặc trưng cho độ bền của mối ghép
so với độ bền của vật liệu cơ bản.
f. Hệ số bổ sung bề dày tính toán
Khi tính kiểm tra độ bền các chi tiết hoặc các bộ phận của các thiết bị
cần chú ý đến tác dụng hóa học và cơ học của mối trường lên vật liệu chế
tạo thiết bị. Do đó cần bổ sung cho bề dày tính toán của các chi tiết và bộ
phận đó một đại lượng C.
Đại lượng C xác định theo công thức sau :
C = Ca + Cb +Cc +C0

( 4.3 )

Trong đó : Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm;
Cb là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm;
Cc là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm;
C0 là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm;
Đại lượng hệ số bổ sung Ca phuk thuộc vào sự ăn mòn hóa học của
môi trường và vào thời hạn sử dụng của thiết bị. Nói chung, thời hạn sử
dụng thiết bị hóa chất lấy khoảng 10 ÷ 15 năm.
Nếu láy thời hạn sử dụng thiết bị là 10 năm thì chọn hệ số Ca như sau:
-

-

Ca = 0 đối với vật liệu bền trong môi trường có độ ăn mòn không lớn
hơn 0,05mm/năm.
Ca = 1mm đối với vật liệu tiếp xúc với môi trường có độ ăn mòn lớn hơn,
từ 0,05 đến 0,1mm/năm. Nếu độ ăn mòn lớn hown0,1mm/năm thì căn cứ
vào thời hạn sử dụng thiết bị mà xác định Ca cho mỗi trường hợp cụ thể.
Ca = 0 nếu ta dùng vật liệu lót có tính bền ăn mòn hoặc thiết bị tráng
men. Nếu hai phía của thiết bị tiếp xúc với môi trường ăn mòn thì hệ số
Ca phải lấy lớn hơn.
Đối với thiết bị hóa chất có thể bỏ qua hệ số bào mòn Cb. Người ta chỉ
tính đến hệ số Cb khi môi trường bên trong thiết bị chuyển động với vận
tốc ≥ 20 m/s (đối với chất lỏng) và ≥ 100 m/s (đối với chất khí) hoặc môi
trường chứa nhiều hạt rắn.
Còn đại lượng Cc phụ thuộc vào dạng chi tiết, vào công nghệ chế tạo
chi tiết thiết bị.

g. Mặt bích

-

Mặt bích là một bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của các
phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị.
Kiểu dáng và công nghệ chế tạo mặt bích phụ thuộc vào vật liệu làm
bích, phương pháp nối và điều kiện làm việc của thiết bị. Các mối ghép
bích cần đáp ứng các yêu cầu sau :
Phải thật kín ở áp suất và nhiệt độ làm việc, nhất là thiết bị có chứa các
chất độc, dễ cháy nỗ.
bền tháo lắp nhanh.


-

-

Đảm bảo chế tạo hàng loạt rẻ tiền
Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đêm quyết định. Đêm được chế
tạo từ các loại vật liệu mềm hơn vật liệu chế tạo bích. Các thiết bị cao
cấp nên dùng loại đệm có bề rộng bé (đệm hẹp). Việc lựa chọn đệm phụ
thuộc vào nhiệt độ, áp suất và tính chất của môi trường. Đệm cần thỏa
mãn yêu cầu sau:
Đủ độ dẻo và dễ biến dạng khi bị nén
Trong thời gian làm việc độ dẻo không bị biến đổi
Phải bền trong môi trường ăn mòn


3.

Thiết kế bể chứa.
a

b

Lựa chọn vật liệu
Đối với bể chứa xăng có dung tích lớn 30000m3 thì lựa chọn tối ưu là
thiết kế bể hình trụ đứng mái nổi theo tiêu chuẩn API650 .vật liệu làm
bồn là thép cacbon có kí hiệu là A573m 485(70) các thông số theo bảng
5.2a phần 5.6.2.4
Cấp 485
Độ bền kéo : 485Mpa
Độ bền chảy : 290Mpa
Ứng lực của nguyên liệu theo thiết kế : Sd = 193 Mpa
Ứng lực thủy tĩnh : St = 208Mpa
Thông số bể chứa dung tích : V= 30000 m3
Chọn chiều cao của thiết bị là : H =20m
Chọn đương kính thiết bị là : D=50 m
Trọng lượng riêng của nhiên liệu phản lực G = 0.80 g/cm3
Tính toán thiết bị
Với chiều cao bể là 20 m cần chia bể thành nhiều tầng ,cang lkeen cao bề
dày càng giảm (theo API650 phần 5.6.1.1) nếu đương kính là 36 đến 60
m thì bề dày tối thiêu là 8mm . Giả sử chia bể thanh 10 tầng mỗi tầng
2000mm
Theo phương pháp 1 – Foot (3.6.3, API 650) ta có :
Tpd= +CA = +3 = 20.006(mm)
Tpt= = = 23.204(mm)

Trong đó:
Tpd : Bề dày thân theo thiết kế, mm.
Tpt : Bề dày thân thử thủy tĩnh, mm.
CA : ăn mòn theo loại thép đã chọn . Ở đây lấy CA t = 3 mm, ăn mòn

thành bể.)
D: đường khính bể(m)
H :mực chất lỏng thực tế
St : ứng lực thủy tĩnh
Sd ứng lực của nguyên liệu theo thiết kế

Ta có :
Tpd = 20.006 (mm)
Tpt=23.204 (mm)


Theo tiêu chuẩn API 650 phương pháp tính bề dày thân bể là Variable design
Point. Kiểm tra điều kiện:

≤
Phương trình tính bề dày thân bể
Với L =(500D Tpd)0.5=(500*50*20.006)0.5=707.212mm
=166.67
Bề dày tầng đáy (chiều cao h1 = 2000 mm) theo phương pháp Variable desig point
được tính như sau:
t1d =(1.06)()+CA
=(1.06 – ) ()+3
=23.51mm
t1t=(1.06 )()
=(1.06 – ))
=23.7mm
Ta tính bề dày tầng thân bể cần tính như sau:

tnd= + CA (1)
tnt =

(2)

với tnd bề dày thân theo thiết kế tầng thứ n
tnt bề dày thân thử thủy tĩnh tâng thứ n
với x được tính theo công thức (ta lấy giá trị nhỏ nhất của x để thay lên 1
và 2)
x1 = 0,61 (r.tu)0,5 +320.C.H
x2 = 1000.C.H
x3 = 1,22 (r. tu)0,5

ta tính x theo các biến sau :
tu =
C= [K0,5(K-1)] / (1+K1,5)
K=
tu : bề dày thân bể liền trên thân bể cần tính
hn là chiều cao của tầng thân bể thứ n.

r : bán kính thiết bị


tL : bề dày của tầng thân bể liên dưới và tL = tld – CA với td =max
(td,tt) bề dày thân bể
từ đó ta có bề dày của các tâng theo bảng sau
Tần
g

tu

tL

K

C

x1

X2

x3

2 17.98

20.51

1.14

0.07

524.12

1260 239.87

3 15.94

18.04

1.13

0.06

421.04

960 227.68

4 13.91
11.8
5
8

16.02

1.15

0.07

419.95

980 212.69

14.00

1.18

0.09

443.88

1080

196.56

6

9.85

11.99

1.22

0.10

409.49

1000

178.98

7

7.82

9.97

1.27

0.13

412.54

1040 159.47

8

5.79

7.96

1.37

0.17

395.01

1020 137.22

9
10

3.76
1.73

5.95
3.95

1.58
2.28

0.24
0.44

362.49
319.10

960 110.58
880
75.00

x
239.8
7
227.6
8
212.6
9
196.5
6
178.9
8
159.4
7
137.2
2
110.5
8
75.00

td

tt

21.04

20.92

19.02

18.58

17.00

16.24

14.99

13.90

12.97

11.59

10.96

9.24

8.95

6.91

6.95

4.95

4.58
2.27

Độ dày của thiết bị không được thấp hơn Smin nên tầng thứ 8, 9 và 10 ta
lấy độ dày băng 8mm

Theo bảng các loại thép tấm trong Sổ tay các quá trình và thiết bị hóa
chất ta được bề dày các tầng như sau:


Bảng chiều dày thiết kế

c

Tầng

td (mm)

tt (mm)

1

24

24

2

22

21

3

20

19

4

17

17

5

15

14

6

13

12

7

11

10

8

9

8

9

8

8

10

8

8

Thiết kế đáy bể
Vật liệu làm đáy bể bao giờ cũng có bề dày tối thiểu là 6 mm, bao gồm cả
độ ăn mòn cho phép cho đáy bể được cho trước.
Kích thước đầy đủ của bể phải được thiết kế chìa ra 5 mm để làm gờ. Với
vật liệu sử dụng là thép A 573 – 485 (70) tra theo bảng 3.1, API 650 được:
Td = 23.51 mm

Ứng suất thử thủy tĩnh là 208 Mpa.

Bề dày tối thiểu của đáy bể là 6 mm. Trong thiết kế bồn chứa, thông thường
bề dày của đáy bể lấy bằng bề dày của tầng thân đầu tiên đảm bảo sức chứa
của bể. Như vậy ta chọn bề dày của đáy là 25 mm. => T đáy = 25 mm
d Thiết kế mái bể.
Với mọi mái bể có bề dày tối thiểu là 5 mm. Cũng như chọn bề dày đáy

e

-

bể, bề dày mái bể thường được lấy bằng bề dày tầng thân trên cùng của
bể chứa. Ở đây ta chọn bề dày mái bể là 8 mm. Tmái = 8 mm
Kiểm tra tính toán một số chi tiết chủ yếu
Nhiệt độ 300C 87
Thiết bị loại 2 nhóm 2 = 1
Chọn hệ số hàn là 0.95
Thân không có lỗ
(thông số tra trong sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2)
Tính chiều dày thân hình trụ
Áp suất thủy tĩnh : P = g H =9.8 * 800* 20 =156800(N/m2)


Ứng suất cho phép theo giới hạn bền xác định theo công thức
= * = = 74.23*106(N/m2)
= * = 138.69* 106(N/m2)
Ta lấy giá trị ưng suất kéo nhỏ nhất tỏng hai kết quả vừa tính được để
tính toán tiếp
Vì = 449 > 50 bỏ qua đại lượng ở mẫu số khi đó ta tính theo công thức
Chiều dày thân tính như sau
S= + C= 0.0233*10-3 m=58.588mm

Lấy S =59mm
Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử của nước
Áp suất thử tính toán
Po = Pth + P = (1 + 0.1 + 0.157) *10^6 = 1.257*10^6
Xác định áp suất thử thiết bị theo áp suất thử tính toán dùng công thứ
Po = 39.25*10^6
Chương 4.Công tác an toàn và phòng chống cháy nổ đối với bồn bể
chứa nhiên liệu phản lực.
1.Đặc điểm chung của hệ thống bồn chứa
Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của hệ thống bồn chứa là tiếp nhận
,tàng chứa và xuất sản phẩm một cách an toàn.Chính vì vậy mà vấn đề
an toàn được dặt lên hàng đầu.Dp đó bể chưa cần được thiết kế đảm bảo
cho con người ,cac thiết bị và khu vực lân cận.Những vấn đề đáng lưu ý
trong thiết kế và lắp đặt hệ thống phòng cháy chữa cháy của khu bể chứa
là các sản dễ bắt lửa bốc cháy khả năng bay hơi cao rất nguy hiểm.Vì vậy
trong quá trình sản xuất ,sử dụng và tàng chứa cần có những biện pháp an
toàn tránh những thiệt hại đáng tiếc xảy ra.
2.Những sự cố nguy hiểm trong khu bồn bể chứa
-Các sự cố nguy hiểm trong tàng chứa và vận chuyển đến sự cháy nổ.
-Sự cố đối với bồn bể chứa:
Nguy hiểm trước hết là bồn bể nứt vỡ và sản phẩm dò rỉ ra bên
ngoài.Nếu đạt đến ngưỡng cháy nổ thì sự cố sẽ xảy ra.Có thể do hoạt
động sơ xuât của con người,do ảnh hưởng tác động của môi trường bên
ngoài...
3.Các công tác an toàn
a.Đối với con người.
Tất cả các cán bộ nhân viên phải tuân thủ các biện pháp an toàn.


-Biết rõ các đặc tính của sản phẩm đang tàng chứa

-Thực hành thuần thục các công nghệ thiết bị an toàn
-Lựa chọn cẩn thận các thiết bị cho từng công việc
-Tuân thủ tuyệt đối các công tác quy tắc và an toàn trong sản xuất và
sử dụng
-Vệ sinh an toàn trong lao động
-Cấm hút thuốc trong khu vực cấm .
b.Trong công tác quản lý
-Thực hiện công tác an toàn giám sát 24/24
-Vấn đề an toàn luôn phải được chú trọng ở khâu đầu tiên
-Gắn các biển cảnh báo công tác an toàn ở những khu vực nguy hiểm
-Chỉ cho những người qua đào tạo có nhiệm vụ sử dụng các thiết bị và
đi vào khu vực nguy hiểm
-Phải để ra các biện pháp an toàn và có kế hoạch xử lý khi xảy ra sự
cố.
c.Trong quá trình sử dụng và bảo quản
-Tuân thủ các quy định về bảo hộ lao động:ăn mặc gọn gàng đúng dồ
bảo hộ lao động,không dem các thiết bị phát ra lửa tia lửa điện,không hút
thuốc ...
-Cần kiểm tra các thiết bị trước khi khởi động
-Thực hiện các quy định vận hành thiết bị đã đề ra
KẾT LUẬN
Qua những tìm hiểu ,nghiên cứu trong suốt thời gian học tập và kiến thức
trong những năm qua em đã hoàn thành bài tiểu luận của mình. Bài tiểu luận đưa ra
cái nhìn tổng quát về những kiến thức cơ bản trong việc thiết kế bồn bể chứa dầu.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất đã hoàn thành và đang đi vào vận hành. Vì vậy, việc
tìm hiểu, bổ sung những kiến thức liên quan đến bồn bể chứa – một trong những
bộ phận quan trọng nhất của nhà máy – là rất cần thiết để có thể thực hiện tốt công
tác vận hành bồn bể chứa.

Việc làm bài tiểu luận này đã giúp em củng cố kiến thức và hiểu rõ hơn
những vấn đề mà em đã được học trong suốt những năm qua, nắm được cách tính
toán những thông số quan trọng của một bể chứa dầu thô, biết cách đặt vấn đề, tiếp
cận, giải quyết vấn đề.

Tài liệu tham khảo
1.AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API 650); THE UNITED STATES
OF AMERICA Legally Binding Document; 2012
2.Hóa học dầu mỏ và khí tự nhiên; Phan Tử Bằng; NXB Giao thông vận tải; 1999
3.Sổ tay các quá trình và thiết bị hóa chất tập 2;Nguyễn Bin; NXB Khoa học và kĩ
thuật Hà Nội; 2006


Phần 2: Xử lý phenol trong nước thải lọc dầu.

MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp sản xuất dầu mỏ ngày một phát triển mạnh và đã trở
thành thế mạnh kinh tế đối với những quốc gia có tiềm năng dầu mỏ, trong đó có
Việt Nam. Tuy nhiên, bên cạnh nguồn lợi về kinh tế do ngành công nghiệp này
mang lại, hiểm họa ô nhiễm môi trường có nguyên nhân từ những sự cố khai thác,
vận chuyển trên biển và dự trữ dầu mỏ tăng lên . Ngoài sự cố tràn dầu phải kể đến
một số lượng lớn cặn thải xăng dầu tồn đọng trong các kho chứa, cũng như hàm
lượng xăng dầu được sử dụng cho các loại động cơ, các loại dây chuyền sản xuất
công nghiệp cũng làm tăng lượng dầu trong nước thải công nghiệp và nước
thải sinh hoạt. Trong nước thải ô nhiễm dầu, phenol là một chất gây ô nhiễm
nghiêm trọng và có nhiều tác động xấu đến môi trường xung quanh. Phenol là một
hợp chất vòng thơm rất độc, khó phân hủy, gây ra mùi khó chịu, ảnh hưởng lớn
đến sản xuất nông nghiệp, gia tăng bệnh tật và tỷ lệ người mắc bệnh kể cả ở nồng
độ rất thấp, nó cũng là tác nhân tiềm ẩn gây ung thư và nhiều bệnh nguy hiểm cho
con người [ 4]. Chính vì vậy, việc loại bỏ phenol ra khỏi nguồn nước là một vấn đề

cấp thiết hiện nay.
Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý ô nhiễm phenol như sử
dụng hóa chất, hấp phụ, lắng đọng. Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi chi
phí lớn và có thể gây ra ô nhiễm thứ cấp. Thực nghiệm cho thấy, phương pháp xử
lý phenol bằng công nghệ sinh học thể hiện tính ưu việt riêng. Đó là giá thành rẻ,
có thể tiến hành thuận lợi trong điều kiện tự nhiên, độ an toàn cao và thân thiện với
môi trường. Quá trình phân hủy sinh học phenol cũng như các hợp chất
hydrocacbon thơm đa nhân bởi các vi sinh vật thường xảy ra với tốc độ chậm, vì
vậy, việc tạo điều kiện thích hợp cho tập đoàn vi sinh vật phát triển tốt nhất, có
hiệu quả phân hủy sinh học cao có thể coi là chìa khóa của công nghệ phân hủy
sinh học.


I. Đặc điểm và tính chất của phenol.
- Phenol(hay còn có tên khác là acid cacbolic) có CTPT :C6H5OH
- Khối lượng phân tử : 94.11 g/mol
- Khối lượng riêng : 1.06g/cm3
- Nhiệt độ tan chảy 43oC , nhiệt độ sôi : 182oC
- Khả năng hòa tan trong nước (ở 20oC ) : 70 g/l
- Các dung môi hòa tan được phenol : etanol, ete, cloroform….
Phenol là một chất hóa học chủ yếu do con người tạo ra, mặc dù nó được tìm thấy
trong phế liệu động vật và các hợp chất hữu cơ phân hủy. Cho tới trước chiến tranh
thế giới thứ nhất, chưng cất than đá gần như là cách duy nhất để tạo ra phenol. Tuy
nhiên ngày nay người ta đã tìm ra nhiều phản ứng để tổng hợp ra phenol bằng
phương pháp hóa học.
II. Các ứng dụng của phenol trong công nghiệp.
Trong công nghiệp phenol đóng vai trò quan trọng, nó là nguyên liệu của
nhiều nghành công nghiệp. Nghành công nghiệp thể hiện rõ nhất là nghành sản
xuất keo, sản xuất nhựa nhân tạo, nghành dệt và nghành dầu khí.
III. Những ảnh hưởng của phenol đến con người.

Phenol có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua việc hô hấp và tiếp
xúc với da, mắt, màng nhầy của người. Phenol được xem là một chất cực độc với
con người nếu đi vào cơ thể thể con người qua dường miệng. Khi ăn phải những
chất có hàm lượng phenol cao sẽ dẫn đến những hiện tượng chết người với những
triệu chứng như co giật, không co khả năng kiểm soát, hôn mê dẫn tới rối loạn hô
hấp, máu trong cơ thể thay đổi dẫn đến hiện tượng tụt huyết áp.Có khả năng gây
ung thư.


IV. Một số phương pháp xử lý nước thải có chứa phenol.
1.

Phương pháp dùng CO2 tới hạn để xử lý nước thải có chứa phenol.
1.1 Cơ sở.
Nước thải có chứa phenol phần lớn thải ra từ quá trình lọc dầu.
Nồng độ phenol thường thấy trong loại chất thải này là 6,8%. Trước khi loại
nước thải này được đưa vào môi trường, thì nồng đọ phenol có trong nước
phải giảm xuống còn 39 phần tỉ.
Dùng CO2 tới hạn là môt trong những phương pháp để chiết suất phenol co
trong nước thải. Phương pháp này cho thấy là tốn ít kinh phí hơn so với
những phương pháp khác như đôt cháy, oxy hóa không khí ẩm và phương
pháp sinh học.
1.2 Phương pháp tiến hành
Phương pháp xử lý PFD được tiến hành như sau:
Nước thải ở dòng 1 được bơm và làm lạnh tới cơ chế hoạt động của thiết bị
tách. Thiết bị tách T-3011 được vận hành ngược chiều để tách phenol ra
khỏi nước. Ở dòng 3, nước đã được xử lý còn chứa CO2 được nén và đun
nóng để tách khí khỏi nước.Khí CO2 sau đó được tái sử dụng ở dòng 6, sau
đó nước đã được xử lý lại được làm lạnh và nén tới áp suất không khí. CO2
tới hạn, nước , phenol ở trên đỉnh của thiết bị tách được nén và đun nóng

cho tới khi CO2 ở dạng khí sau đó khí CO2 được tách khỏi nước và phenol
và được đưa vào thiết bị khử khí V-302. CO2 dược tái sử dụng ở dòng 4
trong khi nước và phenol được tách ở trong thiết bị tách. Phenol và CO2
còn sót lại được đưa ra khỏi đỉnh của thiết bị tách V-302. Trong thiết
bị khử khí T-303, CO2 còn lại được tái sử dụng ở dòng 10. Một phần
của nước được sử dụng như dòng ngược trong tiết bị tách, phần còn lại
dược tái sử dụng trong nguồn cung cấp nước thải. Phenol ra khỏi đáy
của thiết bị tách chủ yếu là nguyên chất, lại dược làm lạnh và nén tới
áp suất không khí để lưu trữ. CO2 còn lại ở dòng 10 được nén và kết
hợp với CO2 ở dòng 6 và 4. CO2 sau đó được nén và làm lạnh tới cơ
chế vận hành để tái sử dụng trong thiết bị tách. Ở quá trình này chủ yếu
là khí CO2 được tạo ra và tái sử dụng, nhưng có thể lấy thêm khí CO2
ừ bên ngoài vào thiết bị tách nếu cần.