Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác với năng suất dây chuyền 1 000 000 tấn năm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác với suất dây chuyền 1.000.000 tấn/năm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC&ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM *** Độc lập - Tự - Hạnh phúc ***** NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên : NGUYỄN NGỌC A Khoá học : Khoá K44 - Cơng nghệ Hóa học Ngành học : Cơng nghệ Hóa dầu - Hữu Lớp : Hóa Dầu1 _ K44 Đầu đề thiết kế : Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác với suất dây chuyền 1.000.000 tấn/năm Các số liệu ban đầu : Lấy theo tài liệu hướng dẫn số liệu thực tế công nghiệp Nội dung phần thuyết minh tính tốn - Phần lý thuyết : nêu tổng quan trình Roforming xúc tác cơng nghiệp chế biến dầu - Phần tính tốn : tính cân vật chất, tính cân nhiệt lượng phân xưởng kích thước lị phản ứng Các vẽ (ghi số loại vẽ kích thước) - Bản vẽ sơ đồ công nghệ sản xuất Cán hướng dẫn : PGS.TS ĐINH THỊ NGỌ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN I CƠ SỞ HOÁ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH 1.1 Các phản ứng xảy trình 1.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác 13 1.3 Nhiệt động học phản ứng điều kiện phản ứng 15 II NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM .19 2.1 Nguyên liệu 19 2.2 Hydro hóa làm nguyên liệu 21 2.3 Sản phẩm trình Reforming xúc tác 23 III XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 27 3.1 Giới thiệu xúc tác 28 3.2 Tính chất chất xúc tác 30 IV NHỮNG YẾU TỐ GÂY NGỘ ĐỘC XÚC TÁC 31 V TÁI SINH XÚC TÁC 33 5.1 Sự thay đổi chất xúc tác trình làm việc 33 5.2 Các phương pháp tái sinh chất xúc tác 33 5.3 Tuổi thọ xúc tác giới thiệu số chất xúc tác .34 VI CÔNG NGHỆ REFORMING XÚC TÁC 36 6.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình .36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6.2 Giới thiệu số sơ đồ công nghệ 40 6.3 Các thiết bị q trình 53 PHẦN TÍNH TỐN 59 PHẦN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN MỞ ĐẦU Đất nước ta bước vào giai đoạn cơng nghiệp hóa - đại hóa Để đạt mục tiêu mà nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đề cần phải đáp ứng nhu cầu lớn nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp kinh tế LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng nguyên liệu ,người ta pha thêm vào xăng phụ gia tăng cường pha trộn hợp phần hydrocacbon làm tăng số octan Hiện mọt phụ gia truyền thống terta etyl chì ,tuy làm tăng số octan cao lại gây tác hại sức khỏe người , loại bỏ hợp phần pha xăng Các phụ gia thay hữu hiệu khác MTBE ,TAME ,…cũng có nhiều ý kiến nghi ngờ khả chậm phân hủy chúng mơi trường Người ta có xu hướng lựa chọn hpương án thứ hai ,tăng cường pha trộn với hợp phần thu từ trình chế biến sâu reforming ,cracking,đồng phân hóa …Các hợp phần cho số octan cao phân đoạn xăng chưng cất trực tiếp gây nhiễm môi trường Công nghệ reforming tương lai hướng chủ yếu ngành cơng nghệ lọc hóa dầu giới Sản phẩm ,ngồi xăng có số octan cao (RON > 95) (chiếm thị phần từ 30- 40% xăng thương phẩm giới ), cịn có lượng hydro đáng kể ,có thể xử dụng lại cho trình refocming cung cấp cho trình chế biến khác ,Refocming nguồn cung cấp chủ yếu BTX-ngun liệu quan trọng cho hóa dầu cơng nghệ refocming ,ví dụ cơng nghệ CCR( cơng nghệ tái sinh liên tục ) làm tăng số octan lên đáng kể (có thể đạt RON>100) hạ áp xuất vận hành xuống – 3,5 atm việt nam thời gian không lâu nhà máy lọc dầu số di vào hoạt động Một hai phân xưởng nhà máy phân xưởng refocming , với việc xử dụng nguồn nguyên liệu naphta từ dầu thô VN Việc sâu nghiên cứu nguyên liệu refocming từ dầu thô việt VM, lựa chọn xúc tác điều kiện công nghệ refocming thích hợp ,là nghiên cứu mẻ cần thiết phục vụ cho công nghiệp chế biến dầu khí cịn non trẻ Việt nam Dầu khí Việt Nam khai thác từ năm 1986 (26-6-1986) mỏ Bạch Hổ từ sản lượng khai thác khơng ngừng tăng lên Bên cạnh phát thêm mỏ như: Rồng, Đại Hùng, Ruby…… Cho đến khai thác tổng cộng 60 triệu dầu thô mỏ Bạch Hổ mỏ khác Nguồn dầu thô xuất đem lại cho đất nước ta nguồn ngoại tệ lớn Tuy nhiên hàng năm chi nguồn ngoại tệ không nhỏ, để nhập sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước Nguyên nhân chưa có khả lọc hóa dầu Ngày phần Hydrocacbon thơm (Aromatic) thu sở dầu mỏ chiếm tới 90%, reforming đóng vai trị quan trọng, nguồn sản xuất BTX với hiệu xuất cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN TỔNG QUAN I.MỤC ĐÍCH,VAI TRỊ CỦA REFORMING XÚC TÁC TRONGCƠNG NGHIỆP CHẾ BIẾN DẦU Reforming xúc tác trình quan trọng nhà máy chế biến dầu mỏ đại Quá trình reforming xúc tác nhằm sản xuất xăng có chất lượng cao, sản xuất loại hydrocacbon thơm benzen, toluen, xylen làm ngun liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hữu hố dầu Một sản phẩm quan trọng trình khí hydro kỹ thuật, sử dụng cho mục đích làm sản phẩm, xử lý hydro phân đoạn hay sử dụng cho trình hydrocraking Quá trình reforming đánh giá nguồn thu hydro dồi (hàm lượng từ 8593%) rẻ tiền, rẻ từ 10 đến 15 lần so với hydro thu đuợc cách điều chế khác [2,9] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Reforming chiếm vị trí ngày quan trọng nhà máy chế biến dầu mỏ đại Tây âu 50% xăng thu reforming (xăng thu từ reforming) Mục tiêu q trình nhằm chế biến loại xăng có trị số octan cao (đạt tới 98 - 100) loại hydrocacbon thơm (Aromatic) làm ngun liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hóa dầu Ngun liệu trình phân đoạn gasoil xuất chất lượng thấp cracking, phản ứng xảy q trình isome hóa, hydro hố, dehydro hố vịng cho sản phẩm hợp chất thơm trị số octan cao II CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA Q TRÌNH: Reforming xúc tác q trình chuyển hóa học phức tạp sử dụng nguyên liệu xăng xăng chưng cất trực tiếp gần nhờ phát triển trình làm hydro mà ta sử dụng xăng trình lọc dầu khác (như xăng trình cốc hóa, xăng cracking nhiệt ) Q trình tiến hành xúc tác hai chức thường chứa platin (trong hỗn hợp với kim loại quý khác halogen) mang chất mang ôxit nhôm tinh khiết Trong trình parafin mạch thẳng xycloparafin dịch chuyển hóa thành hợp chất thơm isoparafin làm tăng trị số octan xăng Mục đích q trình sản xuất xăng có trị số octan cao (RON khoảng từ 95 - 102) mà khơng phải pha thêm chì Đồng thời, sản phẩm chủ yếu trình hydrocacbon thơm nên q trình cịn ứng dụng để sản xuất BTX (khi nguyên liệu phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ sôi từ 310 - 340oF) nguyên liệu q cho tổng hợp hóa dầu Ngồi ra, q trình cịn nguồn thu hydro nhiều rẻ Các phản ứng xảy trình reforming xúc tác : bao gồm phản ứng dehydrohóa, dehydrohóa đóng vịng, hydrohoa, isomehóa phản xứng phụ khác 1.1 Phản ứng dehydrohóa: Phản ứng dehydrohóa loại phản ứng để tạo hydrocacbon thơm Phản ứng xảy naphten thường xyclopentan xyclohexan (xyclopentan thường nhiều xyclohexan), xyclohexan bị dehydro hóa trực tiếp tạo hợp chất thơm  CH3 CH3 + 3H2 (+50 KCal/mol) Đây phản ứng thu nhiệt mạnh Khi tăng nhiệt độ giảm áp xuất hiệu suất hydrocacbon thơm tăng lên Theo nghiên cứu cho thấy, việc tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hưởng khơng nhiều đến cân phản ứng dehydro hóa naphten ảnh hưởng bù lại việc tăng nhiệt độ trình Khi hàm lượng hydrocacbon naphten nguyên liệu cao, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trình reforming làm tăng rõ ràng hàm lượng hydrocacbon Do cho phép ta lựa chọn xử lý ngun liệu để đạt mục đích mong muốn: tăng hydrocacbon thơm có trị số octan cao cho xăng, để nhận hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X) Sự tăng trị số octan xăng phụ thuộc vào hàm lượng n-parafin chưa bị biến đổi chứa sản phẩm chúng có trị số octan thấp Vì vậy, ngồi phản ứng dehydrohố naphten, cần phải tiến hành phản ứng khác cho đảm bảo hiệu trình reforming Sau phản ứng RON tăng trị số octan xyclohexan 75 trị số octan hydrocabon thơm >100 Phản ứng dehydro hóa naphten, đặc trưng phản ứng dehydro hóa xyclohexan dẫn xuất nó, có tốc độ lớn ta dùng xúc tác có chứa pt Năng lượng hoạt hóa nhỏ khoảng 20 Kcol/mol Phản ứng đồng phân hóa naphten vịng cạnh thành vịng cạnh lại phản ứng có hiệu sứng nhiệt thấp (5Kcal/mol), nên tăng nhiệt độ cân chuyển dịch phía tạo vong naphten cạnh Ví dụ: CH3 + 3H2 (2) Ở phản ứng reforming 500oC, nồng độ cân metyl xyclopertan 95%, xyclohexan 5% Nhưng tốc độ phản ứng dehydro hóa xảy nhanh mà cân phản ứng đồng phân hóa có điều kiện chuyển hóa thành xyclohexan phản ứng, nồng độ naphten chưa bị chuyển hóa cịn 5% Như vậy, nhờ phản ứng dehydro hóa naphten có tốc độ cao mà q trình reforming ta nhận nhiều hydrocacbon thơm hydro Phản ứng dehydro hóa parafin tạo olefin  CnH2n +2 CnH2n + H2 (3) Phản ứng dehydro hóa n parafin n - olefin thành vòng thơm CH3 n - C8H18  + 4H2 (Q = 60 Kcal/mol) (4) CH3 CH5 n - C7H14  + 3H2 (5) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phản ứng xảy với parafin để tạo thành xycloparafin olefin tạo thành vòng naphten sau bị vịng hóa naphten, olefin sản phẩm tiếp tục tham gia phản ứng dehydrovòng no parafin , olefin để tạo hydrohóa thơm, phản ứng quan trọng reforming xúc tác, phương trình cho phép biến đổi lượng lớn hợp chất có trị số octan thấp nguyên liệu thành hydrocacbon thơm cấu tử có trị số octan cao Như RON n - C7 = O sau phản ứng RON toluen  120 Phản ứng tạo vòng cạnh xảy sau sản phẩm tiếp tục biến đổi thành vòng thơm n - C7H16 CH2CH3 + H2 (6) Nhưng phản ứng xảy chậm, xúc tác thành phần kim loại thành phần có tính axit xúc tác, phản ứng thu nhiệt thường xảy từ thiết bị thiết bị cuối hệ thống reforming xúc tác 1.2 Phản ứng isomehoá: Phản ứng isomehoá n - parafin  iso - parafin phản ứng parafin có từ 15  75% parafin mạch thẳng có trị số octan nguyên cứu > 50- parafin mạch thẳng bị isomehố tạo thành mạch nhánh n - parafin iso - parafin + Q = Kcal/mol Phản ứng đạt cân vùng làm việc reacto điều kiện 500oC với xúc tác pt/Al2O3 Với n - C6 30%; n - C5 40%; n - C4 60% Các phản ứng có vai trị quan trọng qúa trình reforming xúc tác Với N - parafin nhẹ, isomehóa làm cải thiện trị số octan VD: NO n - C5 62, NO iso - c5 80 Với N - parafin cao C5, phản ứng isomehóa dễ xảy ra, làm tăng khơng nhiều NO cịn có mặt n - parafin chưa biến đổi sản phẩm phản ứng VD: n - C7 có NO = 0; cịn trimetylbutan có NO = 110 hỗn hợp c7 điều kiện cân phản ứng isomehố có NO = 55 Do mà phản ứng isome hóa tốt nên tiến hành với n - parafin nhẹ C5 C6) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com VD: n - C7H16  metylhexan Olefin bị isomehóa thường hydro isomehóa có mặt hydro mơi trường phản ứng 1.3 Phản ứng hydro hóa: Phản ứng xảy với olefin nguyên liệu để tạo thành parafin Phản ứng thực dễ dàng điều kiện trình reforming Thành phần olefin chuyển hóa trực tiếp thành aromatic, không đáng kể Đây phản ứng quan trọng chuyển hóa hydrocacbon chưa no thành hydrocacbon no làm giảm tạo cốc gây nên khử hoạt tính xúc tác 1.4 Phản ứng hydrocracking naphten: Phản ứng hydrocracking: Đây phản ứng cracking với có mặt hydro phản ứng dễ gây mạnh tạo thành parafin khác 1- olefin n - C9H20 + H2  n - C5H12 + C4H10 n - C9H20 + H2  n - CH4 + n - C8H18 CnH2n+2 + H2  CmH2m +2 + CpH2p+2 Đối với parafin, thường xảy phản ứng hydrocracking hydrogenolyse R - C - C - R1 + H2  R - CH3 (iso) + R1 - CH3 (iso) + Q = 11 Kcal/mol R - C - C - R1 + H2  R2 - CH3 + CH4 (phản ứng hydro genolyse) Như trình nhiệt độ tăng cao xảy cracking sâu tạo khí sản phẩm nhẹ khơng mong muốn giảm thể tích sản phẩm lỏng đồng thời làm giảm hiệu xuất hydro (vì tiêu tốn phản ứng) Do hiệu xuất giảm, phản ứng xảy chậm chủ yếu xúc tác chức axit xúc tác Naphten có khả tham gia phản ứng hydrocracking Giai đoạn phản ứng đứt vịng với có mặt hydro, tạo thành parafin C2H5 + H2  CH3 (CH2)5 CH3 Ngồi phản ứng cịn phản ứng phụ phản ứng hydrocacbon vòng chưa no, hợp chất dị vòng R1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Y'i = Ni/  Entanpy qt qtYi (KJ/kg) (KJ/h) M'iY'i Yi = MiY'/MiY'i 0,7840 1,568 0,0983 7700 756,91 447,83 0,0370 0,592 0,0371 1618 66,03 30 559,782 0,0470 1,410 0,0884 1434 126,77 C3H8 44 335,87 0,0280 1,2320 0,0772 1405 108,47 C4H10 57 111,96 0,0090 0,522 0,0327 1400 45,78 C5H12 72 111,96 0,0090 0,648 0,0406 1392 56,52 A 108,38 131,22 0,0107 1,140 0,0715 1715 122,48 N 114,38 283,05 0,0230 2,588 0,1622 1704 276,39 P 116,38 670,22 0,0546 6,253 0,392 170,3 667,58  - 12380,882 1,000 15,953 1,000 - 2220,93 Cấu tử Mi Ni H2 9628,99 CH4 16 C2H6 + Để tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ta dùng công thức sau : qp = - 335.b Với b: hiệu suất tạo hydro tính theo khối lượng nguyên liệu ban đầu (% khối lượng) Ta có: GH2 = (10479,114 - 9628,99) = 1700,248 1700 ,248 b 100%  ,39% 1225490196 (Kg/h) Vậy qp = - 335.1,39 = 465,65 (KJ/kg) Nhiệtdo hỗn hợp ngun liệu khí tuần hồn mang vào lị (1) Q1 = 195362,45.2220,93 = 433886326,1(Kj/h) Ta có nhiệt mát tỏa môi trường: Q4 = 0,01.Q1 = 0,01.4338863261 = 4338863,261(KJ/h) Nhiệt lượng tiêu tốn cho phản ứng reforming Q2=Gc.qp= 122549,0196.165,65 = 57064950,98(KJ/h) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Do nhiệt sản phẩm khí mang Q3 = Q1- Q2- Q4 = 433886326,1- 57064950,98 - 43388,261 = 372482511,9 (KJ/kg) Mà Q3 = 195362,45.qTr Suy qTr=1906,62(KJ/kg) Ta có bảng sau : Bảng 21 : Cân nhiệt lượng lò phản ứng thứ Dòng Nhiệt độ (oK) Q1 803 Lượng (Kg/h) Dòng vào 195362,45 Entanpy (KJ/kg) Nhiệt lượng (KJ/h) 2220,93 433886326,1 195362,45  433886326,1 Dòng Q2 753 122549,0196 165,65 57064950,98 Q3 753 195362,45 1906,62 372482511,9 Q4 753 4338863,261 433886326,1  c Tính kích thước lị thứ : chiều cao lớp xúc tác lò phản ứng (1) Hxt =Vxt/F Trong Vxt thể tích lớp xúc tác lò , (m3) F tiết diện vòng ống lọc (m2) Giá trị F tính theo công thức F=   ( Dt  2  2.0 ,02 )  D1  (m2) Trong Dt1 đường kính lị phản ứng (1) chọn Dt1=2,2m LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  bề dầy thân lò chọn =0,04m D1 đường kính ống trung tâm chọn D1=0,5m Vậy F= ,14 2 2 ,2  2.0 ,04  2.0 ,02   ,05 = 3,2 (m )   Chiều cao lớp xúc tác Hxt= 16 ,719 =5,23 (m) ,2 Chiều cao lò phản ứng H1=5,23 + 2.1,5 + =9,23 m Qui chuẩn 9,2 m 1.4 Tính tốn cho lị phản ứng thứ hai : Việc tính tốn cho lị phản ứng thứ hai thứ ba hoàn toàn tương tự với lị phản ứng thứ Do ta đưa kết cuối tính tốn a Tính cân vật chất Nhiệt độ vào lò thứ hai 803oK áp suất giảm (0,15  0,35) 106, Pa Ta chọn độ giảm áp suất 0,3.106 Pa Khi áp suất chung hỗn hợp khí nguyên liệu vào P2= 40- 0,3 = 39,7 (kg/cm2) = 3893301952(Pa) Bảng 22 thành phần áp suất ngun liệu khí tuần hồn vào lò Cấu tử Y'i = ni/ ni Pi=3893301952 Y'i (Pa) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A 0,0315 1226390,115 N 0,0004 1557,32 P 0,0507 197390,409 H2 0,7981 3107244,288 P* 0,1193 464470,9229  1,0000 3893301,952 Bảng 23 : Cân phản ứng hóa học cho phản ứng hoá học Lượng chất tham gia phản ứng (Kmol/h) Lượng sản phẩm 3,769.CnH2n 3,769.CnH2n-6 + 3,769.3.H2 6,9412 CnH2n+2 6,9412 CnH2n + 6,9412 H2 Bảng 24 : Cân vật chất cho lò phản ứng thứ hai : Cấu tử Ni (Kmol/h) Y'i Mi (Kmol) Gi = MiNi (Kg/h) Dòng vào LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A 413,19 0,0315 106,952 44191,5 N 5,298 0,0004 112,952 598,42 P 666,0065 0,0507 114,952 96538,97 H2 P* 10479,114 1566,65 0,7981 0,1193 6,114 74009,17  13130,2585 1,000 195362,45 Dòng A 416,986 0,0317 106,5082 44412,43 N 8,568 0,00065 112,5082 963,97 P 659,0653 0,05012 114,5082 75468,38 H2 10497,4432 0,7984 6,177 74517,67 P* 1566,65 0,11913  13148,5932 1,0000 1953662,45 Lượng khí tuần hồn : 12064,0932.6,1768 = 74517,49 (Kg/h) Lượng hydrocacbon : 195362,45-74517,49 = 120844,96(Kg/h) Vậy ta có phưong trình tính n : 416,986.(14n-6) + 8,568.14n + 659,0653.(14n-2) =120844,96 Suy n=8,0363 Vậy MA=14.8,0363- =106,5082 MN=14.8,0363 =112,5082 MP=14.8,0363+2 =114,5082 b Tính cân nhiệt lượng : Tính cân nhiệt lượng ta có : Ta có phương trình cân nhiệt Q1 = Q2 + Q3 + Q4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong : Q1 : nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu khí tuần hồn mang vào Q2 : nhiệt độ tiêu tốn cho phản ứng reforming Q3 : nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm khí tuần hoàn mang Q4 : nhiệt mát Bảng 25; entanpi chất Ni Entanpy Yi = qt qtYi (KJ/h) MiY'/MiY'i (KJ/kg (Kmol/h)1 Y'i = Ni/  ni M'iY'i 479,114 0,7981 1,5962 0,107 7700 823,9 CH4 16 447,83 0,034 0,5456 0,037 1618 59,866 C2H6 30 559,782 0,0426 1,278 0,086 1434 123,324 C3H8 44 335,87 0,0256 1,1264 0,076 1405 106,78 C4H10 57 111,96 0,0085 0,493 0,033 1400 462 C5H12 72 111,96 0,0085 0,612 0,041 1392 57,072 A 108,38 413,19 0,0315 3,369 0,226 1715 387,138 N 114,38 5,298 0,0004 0,045 0,003 1704 5,112 P 116,38 666,0065 0,0507 5,828 0,391 1703 665,873  - 14,8932 1,0000 - 2691,065 Cấu tử Mi H2 13130,2585 1,0000 + Để tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ta dùng công thức sau : qp = - 335.b Với b: hiệu suất tạo hydro tính theo khối lượng nguyên liệu ban đầu (% khối lượng) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ta có: GH2 = (10497,4432 - 10479,114) = 36,6584 (Kg/h) Suy b=0,03% Vậy qp = - 335.0,03 = - 10,05 (KJ/kg) Nhiệtdo hỗn hợp nguyên liệu khí tuần hồn mang vào lị (1) Q1 = 195362,45.2691,065 = 525733051,5(Kj/h) Ta có nhiệt mát tỏa mơi trường: Q4 = 0,01.Q1 = 0,01 525733051,5 = 5257330,515 (kj/h) Nhiệt lượng tiêu tốn cho phản ứng reforming Q2=Gc.qp= 121353,28.10,05 = 1219600,464(Kj/h) Do nhiệt sản phẩm khí mang Q3 = Q1- Q2- Q4 = 525733051,5 - 1219600,464 - 5257330,515 = 519256120,5 (KJ/kg) Mà Q3 = 195362,45.qTr Suy qTr=1906,62(KJ/kg) Ta có bảng sau : Bảng 26 : Cân nhiệt lượng lò phản ứng thứ hai Dòng Nhiệt độ (oK) Q1 803 Lượng (Kg/h) Dòng vào 195362,45 Entanpy (KJ/kg) Nhiệt lượng (KJ/h) 2220,93 525733051,5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 195362,45  525733051,5 Dòng Q2 753 121353,28 10,05 1219600,464 Q3 753 195362,45 1906,62 519256120,5 Q4 753 525733051,5 525733051,5  c Tính kích thước lị thứ hai : chiều cao lớp xúc tác lò phản ứng (1) Hxt =Vxt/F Trong Vxt thể tích lớp xúc tác lị , (m3) F tiết diện vòng ống lọc (m2) Giá trị F tính theo cơng thức F=   ( Dt  2  2.0 ,02 )  D1  (m2) Trong Dt1 đường kính lị phản ứng (1) chọn Dt1=2,4m  bề dầy thân lò chọn =0,04m D1 đường kính ống trung tâm chọn D1=0,5m Vậy F= ,14 2 2 ,4  2.0 ,04  2.0 ,02   ,05 = 3,88 (m )  Chiều cao lớp xúc tác Hxt=  22 ,292 =5,745 (m) ,2 Chiều cao lò phản ứng H1=5,745 + 2.1,5 + =9,745 m Qui chuẩn 10 m I.5 Tính tốn cho lị phản ứng thứ ba : a Tính cân vật chất Nhiệt độ vào lò thứ hai 803oK LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com áp suất giảm (0,15  0,35) 106 (Pa) Ta chọn độ giảm áp suất 0,3.106 (Pa) Khi áp suất chung hỗn hợp khí nguyên liệu vào P2= 39,7- 0,3 = 39,4 (kg/cm2) = 3,8639.106(Pa) Bảng 27: thành phần áp suất ngun liệu khí tuần hồn vào lị Cấu tử Y'i = ni/ ni Pi=3,8639.106 Y'i (Pa) A 0,0317 0122.106 N 0,00065 251.103 P 0,0501 0194.106 H2 0,7984 3085.106 P* 0,11915 046.106  1,000 3864.106 Bảng 28 : Cân phản ứng hóa học cho phản ứng hoá học Lượng chất tham gia phản ứng (Kmol/h) Lượng sản phẩm 1,5806 CnH2n 1,5806.CnH2n-6 + 1,5806 H2 8,998.CnH2n+2 8,998.CnH2n + 8,998.H2 196,29 CnH2n + 196,29.(n-3)/3 H2 196,29.n/15.(CH4 + C2H6 + C3H8 + C4H10 + C5H12) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lượng H2 tiêu tốn lò : với n = 8,0363 Suy nH2 =196,29.(8,0363-3)/3 = 329,53(Kmol/h) Lượng hydrocacbon sinh 196,29.8,0363/3 = 105,163(Kmol/h) Bảng 29: Cân vật chất cho lò phản ứng thứ hai : Cấu tử Ni (Kmol/h) Y'i Mi (Kmol) Gi = MiNi (Kg/h) Dòng vào A 416,986 0,0317 106,5082 44412,43 N 8,568 0,00065 112,5082 963,97 P 659,0653 0,05012 114,5082 75468,38 H2 10497,4432 0,7984 6177 74517,67 P* 1566,65 0,11913  13148,5932 1,0000 195362,45 Dòng A 418,5666 0,0318 105,86 44309,46 N 15,9854 0,0012 111,86 1788,127 P 453,7773 0,0345 113,86 51667,083 H2 10181,653 0,7735 795 97597,78 P* 2093,217 0,159  13163,1993 1,000 195362,45 Lượng khí tuần hồn : 12274,87.7,948=97560,67 (Kg/h) Lượng hydrocacbon : 195362,45-97560,67 = 97801,78(Kg/h) Vậy ta có phưong trình tính n : 418,5666.(14n-6) + 15,9854.14n + 453,7773.(14n-2) =97801,78 Suy n=7,99 Vậy MA=14.7,99- =105,86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MN=14.7,99 =111,86 MP=14.7,99+2 =113,86 b Tính cân nhiệt lượng : Tính cân nhiệt lượng ta có : Ta có phương trình cân nhiệt Q1 = Q2 + Q3 + Q4 Trong : Q1 : nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu khí tuần hoàn mang vào Q2 : nhiệt độ tiêu tốn cho phản ứng reforming Q3 : nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm khí tuần hồn mang Q4 : nhiệt mát Bảng 30 : entanpi chất Ni Entanpy Yi = qt qtYi MiY'/MiY'i (KJ/kg (KJ/h) (Kmol/h) Y'i = Ni/  ni M'iY'i 10497,4432 0,7984 1,5968 0,1095 7700 843,15 CH4 16 447,83 0,034 0,544 0,0383 1618 61,9694 C2H6 30 559,782 0,043 1,29 0,0894 1434 124,3278 C3H8 44 335,87 0,026 1,144 0,0794 1405 111,557 Cấu tử Mi H2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com C4H10 57 111,96 0,0081 0,3564 0,0244 1400 34,16 C5H12 72 111,96 0,0081 0,4698 0,0332 1392 46,2144 A 108,38 413,19 0,0317 3,376 0,2324 1715 396,242 N 114,38 5,298 0,00065 0,0731 0,005 1704 8,485 P 116,38 666,0065 0,0501 5,7369 0,3932 1703 666,474  - 13148,5932 1,0000 14,587 1,0000 - 2292,5796 + Để tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ta dùng công thức sau : qp = - 335.b Với b: hiệu suất tạo hydro tính theo khối lượng nguyên liệu ban đầu (% khối lượng) Ta có: GH2 = (10497,4432 + 3.1.5806 + 8,998 -10181,053) = 686,5396 (Kg/h) Suy b=0,56% Vậy qp = - 335.0,56 = - 187,67 (KJ/kg) Nhiệtdo hỗn hợp nguyên liệu khí tuần hồn mang vào lị (1) Q1 = 195362,45.2292,5796 = 447883967,5 (Kj/h) Ta có nhiệt mát tỏa môi trường: Q4 = 0,01.Q1 = 0,01 447883967,5 = 4478839,675 (kj/h) Nhiệt lượng tiêu tốn cho phản ứng reforming Q2=Gc.qp= 122549,0196.187,67 = 22998774,51(Kj/h) Do nhiệt sản phẩm khí mang Q3 = Q1- Q2- Q4 = 447883967,5 - 122998774,51- 4478839,675 = 420406353,3 (KJ/kg) Mà Q3 = 195362,45.qTr LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Suy qTr=2151,93(KJ/kg) Ta có bảng sau : Bảng 31 : Cân nhiệt lượng lò phản ứng thứ ba Dòng Nhiệt độ (oK) Q1 803 Lượng (Kg/h) Dòng vào 195362,45 Entanpy (KJ/kg) Nhiệt lượng (KJ/h) 2292,5796 447883967,5 195362,45  447883967,5 Dòng Q2 753 122549,0196 187,67 22998774,51 Q3 753 195362,45 2151,93 420406353,3 Q4 753 4478839,675 447883967,5  c Tính kích thước lị thứ ba : chiều cao lớp xúc tác lò phản ứng (1) Hxt =Vxt/F Trong Vxt thể tích lớp xúc tác lò , (m3) F tiết diện vòng ống lọc (m2) Giá trị F tính theo công thức F=   ( Dt  2  2.0 ,02 )  D1  (m2) Trong Dt1 đường kính lị phản ứng (1) chọn Dt1=3,2 m  bề dầy thân lò chọn =0,04m D1 đường kính ống trung tâm chọn D1=0,5m Vậy F= ,14 2 3 ,2  2.0 ,04  2.0 ,02   ,05 = 7,25 (m )   LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chiều cao lớp xúc tác Hxt= 72 ,449 =10 (m) ,25 Chiều cao lò phản ứng H1=10 + 2.1,5 + =14 m Qui chuẩn 14 m 1.6 Tính hiệu suất sản phẩm reformat: Hiệu suất reformat : Lượng reformat racrylonitrile khỏi lò 3: 44309,46 + 1788,127 + 51667,083 = 97764,67 (kg/h) Hiệu suất reformat: 97764,67 / 122549,0196  80% + Tính hiệu suất khí H2 tạo thành: Lượng khí H2 tạo thành khỏi khối lò phản ứng là: 80944,14 – 9628,99.2 = 61686,16 kg/h Vậy hiệu suất khí H2: 61686,16 /122549,0196  5% + Hiệu suất LPG khí nhẹ là: 100 - 80 -5 =15% TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ chế biến dầu mỏ - Tác giả : TS Lê Văn Hiếu, Trường Đại học Bách Khoa - Hà Nội năm 2000 Nguyễn Thị Dung, Giáo trình hóa học Dầu mỏ, Tp.HCM, 1999 Công nghệ chế biến dầu mỏ khí Trường Đại học Bách Khoa - Hà Nội xuất năm 1983 Phan Tử Bằng, Hóa học Dầu mỏ Khí tự nhiên, Hà Nội, 1999 Bộ môn QTTB & CNHH - Đại học Bách Khoa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tính tốn cơng nghệ q trình chế biến dầu mỏ Đại học Bách Khoa xuất năm 1972 Giáo trình xúc tác cơng nghệ hóa dầu, Đinh Thị Ngọ năm 1999 Hướng dẫn Thiết kế q trình chế biến hố học dầu mỏ - Trường Đại học Bách Khoa - Hà Nội, Khoa Đại học Tại chức xuất năm 1975 IFP, Hydrocacbon Processing, November - 1998 10 Hoàng Đăng Lãnh, nghiên cứu xúc tác Reforming phát triển Pt/Al2O3 biến tính Sn, Pb, Sb, Bi - Luận án TS 11 Trần Mạnh Trí, Dầu khí Dầu khí Việt Nam, Hà Nội, 1996 12 Hydrocacbon processing September 2001, Vol.80 No.90 13 Petroleum processing prenciples and Applications 14 Micaraw-Hill book company, INC, New York Toronto London 1959 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... 67,2 10 21, 9 9,7 73,2 9,96 63,6 1, 4 23,9 11 ,1 64,0 10 2 - 11 1 9,87 34,5 1, 2 12 ,6 51, 7 88,3 11 1 - 13 0 9,88 55,9 1, 6 11 ,3 31, 2 66,0 13 0 - 13 9 9,78 43,3 1, 4 8,3 47,0 82,0 13 9 - 14 1 9,84 30,4 1, 0 5,6... 9,84 30,4 1, 0 5,6 63,0 92,5 14 1 - 16 1 9, 91 39,7 1, 8 6,9 51, 6 80,0 16 1 - 17 0 9, 91 25,2 1, 8 3,0 70,0 94,7 17 0 - 18 3 4,95 15 ,5 1, 5 2,3 80,7 99 ,1 183 5,77 1, 0 4,0 5,0 90,0 10 4,5 Mất mát 0,57 89,6 Như... 0,772 Nhiệt độ sôi đầu 49 42 58 58 10 % 82 76 97 11 0 50% 13 5 13 7 14 1 14 1 90% 17 2 17 0 17 1 16 8 Nhiệt độ cuối 202 214 19 9 205 Hydrocacbon không no olefin 2,2 0,9 1, 0 0,5 Hydrocacbon thơm 59 65 62