I ®å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming Xóc T¸c Môc lôc Trang Më ®Çu 4 PhÇn I Tæng quan 7 Ch¬ng I Tæng quan lý thuyÕt 7 I Môc ®Ých, ý nghÜa vµ b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c 7 I 1 Gi[.]
đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Mục lục Trang Mở đầu Phần I: Tổng quan Ch¬ng I Tỉng quan lý thut I Mục đích, ý nghĩa chất trình Reforming xúc tác I.1.Giới thiệu chung trình Reforming xúc tác lịch sử I.2 Mục đích trình Reforming Reforming xúc tác I.3 ý nghĩa trình Reforming xúc tác I.4 Bản chất trình Reforming xúc tác II Cơ sở hoá lý trình II.1 Các phản ứng hoá học Reforming xúc tác II.1.1 Dehydro hoá naphten thành hydrocacbon thơm II.1.2 Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin 10 II.1.3 Hydroizome hoá 11 II.1.4 Hydrocracking parafin naphten 12 II.1.5 Phản ứng tạo cốc 13 13 II.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác II.2.1 Cơ chế phản ứng Reforming hydrocacbon parafin 13 II.2.2 Cơ chế phản ứng Hydrocacbon naphten 15 16 II.3 Nguyên liệu sản phẩm trình Reforming xúc tác II.3.1 Nguyên liệu trình Reforming xúc tác 16 II.3.2 Hydro hoá làm nguyên liệu 19 II.3.3 Sản phẩm trình Reforming xúc tác 22 24 II.4 Xúc tác Reforming II.4.1 Bản chất xúc tác Reforming 25 II.4.2 Vai trò xúc tác cải tiến trình Reforming 27 II.4.3 Sự thay đổi tính chất xúc tác trình làm việc 28 II.4.4 T¸i sinh xóc t¸c Reforming 31 32 II.5 Chế độ công nghệ trình Reforming xúc tác II.5.1 Nhiệt độ 32 33 II.5.2 áp suất II.5.3 Tốc độ nạp thể tích riêng 34 II.5.4 Tỷ lệ hydro nguyên liệu ( H2/RH ) 34 II.5.5 Độ khe khắc trình Reforming xúc tác 35 38 Chơng II Công nghệ Reforming xúc tác II.1 Giới thiệu số sơ đồ công nghệ Reforming xúc tác 38 II.2.So sánh chọn lựa sơ đồ công nghệ Reforming xúc tác 42 Phần II Tính toán trình reforming xúc tác 47 I Nhiệm vụ tính toán 47 II Cơ sở trình tự tính toán 47 III Tính toán lò thø nhÊt 55 III.1 TÝnh c©n b»ng vËt chÊt 55 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác III.2 Tính cân nhiệt lợng lò thứ 60 III.3 Tính toán kích thớc lò thứ 62 IV Tính toán cho lò phản ứng thứ hai 68 V Tính toán cho lò phản ứng thứ ba 70 VI Tính toán cho lò phản ứng thứ t 71 Phần III Xây dựng công nghiệp 74 I Chọn địa điểm xây dựng 74 I.1 Vai trò việc chọn địa điểm xây dựng 74 I.2 Yêu cầu địa điểm xây dựng nhà máy 74 I.2.1 Các yêu cầu chung 74 I.2.2 Các yếu tố kỹ thuật xây dựng 75 I.2.3 Các yêu cầu vệ sinh công nghiệp 75 II.Đặc điểm địa điểm xây dựng (khu công nghiệp Dung 76 Quất ) III Các nguyên tắc thiết kế xây dựng IV Bố trí mặt IV.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất IV.2 Mặt phân xởng Phần IV Tính toán – Kinh TÕ I.1 Mơc ®Ých cđa viƯc tÝnh kinh tế I.2 Tính toán I.2.1 Chế độ vận hành phân xởng I.2.2 Tính vốn đầu t ban đầu I.2.3 Kế hoạch tính toán II Tiền bán sản phẩm Phần V An toàn lao động I Khái quát an toàn lao động I.1 Nguyên nhân kỹ thuật I.2 Nguyên nhân tổ chức I.3 Nguyên nhân vệ sinh II Những yêu cầu phòng chống cháy nổ III Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn cháy nổ IV Những vấn đề độc tố hoá chất cách phòng chống Kết luận TàI liệu tham kh¶o 77 77 77 78 81 81 81 81 81 82 83 84 84 84 84 84 85 86 87 88 89 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Mở đầu Lịch sử dầu mỏ đà cách lâu Nhng loài ngời ý sử dụng dầu mỏ từ thập kỷ XVIII, công nghệ chế biến dầu mỏ đời Tốc độ phát triển hàng thập niên tăng nhanh, đến thập kỷ XX ngành công nghiệp dầu khí trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn Với u điểm sản phảm từ dầu khí dễ sử dụng, dễ điều khiển tự động, ( hầu nh tro xỉ ) giá thành thấp, ngày sản phẩm lợng dầu mỏ đà chiếm tới 70% tổng lợng tiêu thụ giới Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí giới dầu khí Việt Nam đợc phát từ năm 1970, ngày nớc ta đà tìm thấy nhiều mỏ dầu khí nh: Bạch Hổ, Đại Hùng, Rạng Đông, Lan Tây, Lan Đỏ Đó mạnh lớn mà quốc gia có Nhà nớc ta đà xây dựng nhà máy lọc dầu số Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm Đồng thời hàng loạt dự án sử dụng chế biến khí đồng hành, nh chuẩn bị xây dựng nhà máy chế biến dầu thứ Nghi Sơn đợc phê duyệt Để chế biến dầu thô tuỳ theo đặc điểm loại, có nhiều phơng pháp khác nhau, nhng mục đích cuối thu đợc nhiên liệu chất lợng cao giá thành hợp lý Và trình Reforming xúc tác số trình đáp ứng đợc yêu cầu Khi chế biến dầu khí sản phẩm cần quan tâm xăng Xăng nhiên liệu đợc dùng cho nhiều loại động Một tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng xang trị số Octan Do vấn đề nâng cao số Octan đợc đặc lên hàng đầu công nghệ chế biến dầu Có nhiều biện pháp để nâng cao trị số Octan xăng trình Reforming biện pháp Xăng Reforming có trị số Octan cao, đến 100 105 có giá thành thấp nên nhiều nhà đồ ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming Xóc T¸c công nghệ nghiên cứu phát triển trình Reforming xúc tác Công nghệ Reforming từ xúc tác cố định đến xúc tác liên tục Nhng ngày công nghệ Reforming với lớp xúc tác tái sinh liên tục đợc sử dụng nhiều nhất.Vì công nghệ có nhiều u điểm nh: Hiệu suất Refomat cao, giá thành hợp lý Ngoài xăng có số Octan cao, trình Reforming xúc tác cho lợng lớn H2 kỹ thuật với giá thành thấp hỗn hợp BTX hợp chất quan trọng phục vụ cho ngành tổng hợp hữu Có thể nói trình Reforming xúc tác có vai trò quan trọng nhà máy lọc dầu Nhất nớc trình Công Nghiệp Hoá, Hiện Đại Hoá nh Việt Nam Do việc nghiên cứu thiết kế phân xởng Reforming xúc tác cần thiết đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Lời cảm ơn Đất nớc Việt Nam nớc phát triển, với công phát triển đát nớc công nghiệp đòi hỏi phải có nhiều kỹ s đủ trình độ kỹ thuật công nghệ cao Để đáp ứng đợc nhu cầu trờng đại học, cao đẳng đà tạo điều kiện để sinh viên làm quen với công nghệ cao Và trờng đại học đào tạo tốt nớc ta trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Là sinh viên trờng ĐHBKHN em đà đợc nhà trờng thầy cô môn hoá dầu tạo điều kiện để học tập, tiếp cận công nghƯ míi vµ thiÕt thùc nhÊt lµ qua viƯc lµm đồ án tốt nghiệp Tuy trình làm đồ án tèt nghiƯp diƠn thêi gian kh«ng nhiỊu nhng đợc giúp đỡ thầy cô giáo môn, đặc biệt hớng dẫn tận tình thầy giáo TS Lê văn Hiếu, em đà hoàn thành đồ án Vì vậy, em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô giáo bạn lớp đà giúp dỡ em trình học tập tạI trờng Sinh viên Nguyễn Văn Hùng đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Phần I : tổng quan Chơng I Tổng quan lý thuyết I.1 Giới thiệu chung trình Refoming xúc tác lịch sử Reforming xúc tác trình chế biến hoá học tất nhà máy lọc dầu đại giới.Trong tiếng Anh Reforming có nghĩa biến đổi, thay đổi nên ta hiểu trình biến đổi hợp chất hydocacbon nguyên liệu thành hợp chất khác có trị số octan cao nhằm nâng cao trị số octan nguyên liệu Công nghệ Reforming xúc tác lần đợc đa vào ứng dụng Mỹ năm 1939 để có mục đích sản xuất xăng có trị số octan cao sản xuất Toluen cho việc chế tạo thuốc nổ TNT Xúc tác đợc dùng lúc Mo/Al 2O3 cố định, áp suất hydro cao Hiệu suất trình tất nhiên không cao Vào năm 1949 ngời ta đà chế tạo xúc tác hiệu Pt với chất mang Al2O3 Từ năm 1953 đến năm 1967 ngời ta dùng xúc tác Pt/Al2O3 đà đợc axit hoá nhẹ Clo Flo Vào năm 1967 xuất xúc tác loại xúc tác xúc tác đa chức (Pt-Re)/Al2O3 với nhiều đặc tính u việt so với loại xúc tác trớc Cùng với công nghệ đà biến đổi từ xúc tác cố định sang liên tục tái sinh tuần hoàn Công nghệ đợc dùng ngày có số biến đổi nhỏ I.2 Mục đích trình Reforming Reforming xúc tác Trong tất nhà máy chế biến dầu giới trình Reforming tính quan trọng Quá trình Reforming xúc tác đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác nhằm mục đích sản xuất xăng có trị số octan cao hợp chất thơm (Benzen, Toluen, Xylen) phục vụ cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ, hoá dầu Ngoài thu đợc lợng khí Hydro lớn nguyên liệu quan trọng cho trình làm sản phẩm hydrocracking Đây nguồn thu hydro hiệu suất lớn rẻ tiền (rẻ 10-15 lần so với điều chế) Hiện nhờ cải tiến dây chuyền công nghệ thiết bị mà xăng thu đợc có trị số octan, không cần pha chì chống đợc độc hại cho ngời tiêu dùng không ô nhiễm môi trờng I.3 ý nghĩa trình Reforming xúc tác ý nghĩa trình Reforming xúc tác ngày lớn việc nâng cao trị số octan xăng sản xuất Hydrocacbon thơm Khi trị số octan tăng hiệu suất động tăng lên chi phí nguyên liệu giảm Bên cạnh xăng Reforming không cần pha chì có trị số octan đạt yêu cầu độ ô nhiễm giảm nhiều Các hydrocacbon thu đợc trình Reforming có giá thành rẻ nên thúc đẩy công nghiệp chế biến hoá dầu từ nguyên liệu lên trình độ cao sản phẩm thu đợc đa dạng giá thành rẻ Bên cạnh thu đợc lợng lớn Hydro rẻ tiền nên trình phát triển thúc đẩy phát triển trình làm trình chế biến dầu mỏ phải sử dụng Hydro I.4 Bản chất trình Reforming xúc tác Reforming xúc tác trình chuyển hoá hoá học phức tạp dùng nguyên liệu xăng chng cất trực tiếp Gần nhờ phát triển trình làm H2 ngời ta có khả sử dụng xăng trình thứ cấp làm nguyên liệu cho trình Quá trình tiến hành xúc tác hai chức (chức oxy hoá khử chức axit bazơ) Chức oxy hoá khử có tác dụng tăng tốc độ phản ứng hydro hoá khử hydro Chức axit-bazơ thúc đẩy phản ứng đồng phân hoá hydrocracking Phản ứng xảy trình phản ứng khử đồ ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming Xóc T¸c hydro hydro hoá Phản ứng khử hydro khép vòng olefin xảy với tốc độ lớn so với hydrocacbon parafin Tuy phản ứng ngng tụ phân hủy xảy song song làm cho xúc tác dễ bị hoạt tính nguyên liệu không đợc chứa Olefin Nếu có Olefin phải làm trớc tiến hành Reforming II Cơ sở hoá lý trình II.1 Các phản úng hoá học trình Reforming xúc tác Quá trình Reforming trình biến đổi thành phần HydroCacbon nguyên liệu ( chủ yếu Naphten parafin ) thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao Sơ đồ phản ứng xảy trình: n-parafin Dehydro vòng hoá Dehydro Alkyl cyclo hoá Hydrocacbon thơm hexan Hydro cracking Sản phẩm cracking Izo-parafin Alkyl Cyclopentan Dehydro vòng hoá II.1.1 Dehydro hoá naphten thành hydrocacbon thơm R R + H2 + 50 Kcal/mol Đây phản ứng thu nhiệt mạnh Khi tăng nhiệt độ giảm áp suất, hiệu suất hydrocacbon thơm tăng lên Theo cac nghiên cứu cho thấy việc tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hởng đến cân phản ứng đề hydro đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác hoá naphten, ảnh hởng bù lại việc tăng nhiệt độ trình Khi hàm lợng hydrocacbon naphten nguyên liệu cao, trình refoming làm tăng hàm lợng hydrocacbon thơm Từ cho phép ta lựa chọn xử lý nguyên liệu để đạt mục đích mong muốn Phản ứng đề hydro hoá xyclohexan dẫn xuất phản ứng đặc trng phản ứng đehydro hoá naphten CH3 + 3H2 Đây phản ứng có tốc độ lớn dùng xúc tác Pt, lợng hoạt hoá khoảng 20 Kcal/mol Phản ứng đồng phân hoá naphten vòng cạnh thành vòng cạnh phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp: Kcal/mol Do tăng nhiệt độ cân chuyển dịch phía tạo vòng naphten cạnh Nhng nhiệt độ 500oC ( nồng độ cân metyl xyclopentan 95%, xyclohexan 5% ) tốc độ phản ứng dehydro hoá xảy nhanh mà không cân phản ứng đồng phân hoá có điều kiện chuyển hoá thành xyclohexan phản ứng nồng độ naphten cha bị chuyển hoá 5% Nh vậy, nhờ phản ứng dehydro hoá naphten có tốc độ cao mà trình Refoming ta nhận đợc nhiều hydrocacbon thơm hydro Do phản ứng thu nhiệt mạnh nên công nghệ ngời ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp nhiều reactor để nhận đợc độ chuyển hoá cao II.1.2 Phản ứng đehydro vòng hoá n-parafin R RCCCCCC + H , Q = 60 Kcal/mol Dehydro vòng hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm phản ứng quan trọng Refoming xúc tác Nhờ phản ứng mà cho phép biến đổi lợng lớn hợp chất có trị số octan thấp nguyên liệu đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác thành hydrocacbon thơm cấu tử có trÞ sè octan cao vÝ dơ: TrÞ sè octan cđa n – C7 = O Toluen = 120 Ph¶n øng dehyro vòng hoá n-parafin xảy khó so với phản ứng naphten Chỉ nhiệt độ cao nhận đợc hiệu suất hydrocacbon thơm đáng kể Khi tăng chiều dài mạch cacbon parafin, số cân tạo hydrocacbon thơm đợc tăng lên nhanh, nhanh so với phản ứng đehydro hoá naphten Nhng tốc độ phản ứng đehydro vòng hoá lại nhạy với thay đổi áp suất tỷ số H 2/RH nguyên liệu Năng lợng hoạt động phản øng thay ®ỉi tõ 25 ®Õn 40 Kcal/mol dïng xúc tác Cr 2O3/Al2O3 , dùng xúc tác Pt/Al2O3 từ 20 đến 30 Kcal/mol Tốc độ phản ứng tăng lên tăng số nguyên tử cacbon nhân tử parafin, điều dẫn tới hàm lợng hydrocacbon thơm sản phẩm phản ứng tăng lên Nguyên liệu Hydrocacbon thơm % Độ chuyển hoá, %V khối lợng /Nguyên liÖu n – C7H16 39,8 57,0 n – C12H26 60,2 67,0 II.1.3 Hydroizome hoá a Phản ứng izome hoá n- parafin n- parafin izo_parafin + ∆ Q = Kcal/mol Các phản ứng có vai trò quan trọng trình Refoming xúc tác làm thay đổi trị số octan theo chiều hớng cao Với n parafin nhẹ, izome hoá làm tăng trÞ sè octan NO cđa n C5 : 62 NO cña izo C5 : 80 10 ... dầu Nhất nớc trình Công Nghiệp Hoá, Hiện Đại Hoá nh Việt Nam Do việc nghiên cứu thiết kế phân xởng Reforming xúc tác cần thiết đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Lời cảm ơn Đất... octan cao Ngoài thành phân 17 đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác đoạn có ảnh hởng lớn đến tiêu trình reforming xúc tác Hiệu suất Reformat H2 nh độ hoạt động xúc tác tăng hàm lợng... Nguyễn Văn Hùng đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reforming Xúc Tác Phần I : tổng quan Chơng I Tổng quan lý thuyết I.1 Giới thiệu chung trình Refoming xúc tác lịch sử Reforming xúc tác trình