Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIPHẠM TUẤN LINHNGHIấN CỨU CễNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC VỚI NGUYấN LIỆU NẶNG BẰNG Mễ PHỎNG Chuyờn ngành: Kỹ Thuật Lọc Húa Dầu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM TUẤN LINH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC VỚI NGUYÊN LIỆU NẶNG BẰNG MÔ PHỎNG Chuyên ngành: Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU Hà Nội -2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204883621000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM TUẤN LINH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC VỚI NGUYÊN LIỆU NẶNG BẰNG MÔ PHỎNG Chuyên ngành: Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU Hà Nội -2018 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo sau đại học, thầy cô tổ môn trường tạo điều kiện giúp đỡ thời gian học tập làm luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Lê Văn Hiếu tận tình giúp đỡ suốt thời gian làm luận văn Cuối tác giả cảm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè động viên giúp đỡ thời gian học tập làm luận văn Hà Nội, tháng năm 2018 Tác giả Phạm Tuấn Linh LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC Giới thiệu trình Fluid Catalytic Cracking (FCC) Residue Fluid Catalytic Cracking (RFCC) a Lịch sử phát triển b Khái niệm cracking tầngsôi 11 Nguyên liệu cho trình cracking xúc tác 12 a Các nguyên liệu dùng dây chuyền đại 12 b Các đặc trưng nguyên liệu 14 Sản phẩm trình cracking 16 a Khí hydrocacbon 16 b Phân đoạn xăng 17 c Phân đoạn sôi cao 195 oC 17 Cơ sở trình cracking xúc tác 19 a Phản ứng phân hủy mạch C-C (Phản ứng cracking) 19 b Phản ứng đồng phân hóa (phản ứng izome hóa) 19 c Phản ứng chuyển dời hydro tác dụng xúc tác 20 d Phản ứng trùng hợp 20 e Phản ứng ngưng tụ tạo cốc 20 Cơ chế phản ứng trình cracking xúc tác 20 a Giai đoạn tạo ion cacboni 20 b Giai đoạn biến đổi ion cacboni 22 c Giai đoạn đứt mạch 24 Động học trình cracking xúc tác 26 Chế độ xúc tác tầng sơi tuần hồn xúc tác rắn: 27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU CHƢƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CRACKING 30 Nhiệt độ 30 Áp suất 31 Mức độ chuyển hóa 31 Tốc độ nạp liệu – thời gian lƣu 31 Tỷ lệ C/O 32 CHƢƠNG 3: CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI .33 Sơ đồ công nghệ trình cracking xúc tác 33 Quá trình UOP 34 Quá trình Kellogg 35 Quá trình Stone Webster (S&W) – IFP 36 CHƢƠNG 4: MÔ TẢ HỆ THỐNG FCC TRÊN SIMULATION 39 Giới thiệu chung 39 Mô tả công nghệ 39 a Chuẩn bị nguyên liệu FCC 39 b Thiết bị phản ứng 39 c Thiết bị tái sinh (R302) 40 d Tháp chưng cất C301 .41 e Tháp tách dầu nặng (HCO) C303 41 f Tháp tách dầu nhẹ (LCO) C302 .41 g Hệ thống thiết bị đỉnh tháp chưng 41 h Máy nén khí ướt C401 42 i Bình tách cao áp D402 42 j Tháp hấp thụ số (T401) 42 k Tháp bốc (T402) 43 l m Tháp hấp thụ ADIP (T404) .43 Tháp khử butan (T403) 43 n Cụm nồi sử dụng CO 43 Các thiết bị 44 Thiết bị điều khiển q trình thơng số vận hành 46 a Thiết bị điều khiển giới hạn hoạt động .46 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU b Điều kiện vận hành 53 Qui trình khởi động 54 a Khởi động hệ thống CO Boiler 54 b Tuần hồn dịng dầu 56 c Nạp xúc tác 57 d Khởi động máy nén khí ẩm 57 e Tuầnhoàn xúc tác 57 f Nạp liệu vào ống nâng 59 g Khởi động cụm phân chia khí 59 h Đưa phân xưởng vào hoạt động ổn đinh 60 Qui trình dừng phân xƣởng .61 Các cố thƣờng gặp biện pháp xử lý 63 KẾT LUẬN 66 PHỤ LỤC 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Sự phát triển cracking xúc tác tầng sôi [5] 10 Bảng 1.2: Thành phần khí cracking [1] 16 Bảng 1.3: Đặc trưng xăng cracking xúc tác [1] 17 Bảng 1.4: Thành phần tính chất phân đoạn kerosene-gasoil [1] 18 Bảng 2.1: Ảnh hưởng nhiệt độ lên hiệu suất sản phẩm 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Độ tăng áp suất tĩnh sau 10’ ống đứng theo mật độ xúc tác [5] 11 Hình 1.2: Đường cong giả sôi xúc tác FCC [5] 12 Hình 1.3: Sơ đồ khối q trình cracking xúc tác tầng sơi .27 Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ chung trình FCC 33 Hình 3.2: Sơ đồ RCC loại tái sinh hai cấp UOP [1] 35 Hình 3.3: Sơ đồ RFCC Kellogg 36 Hình 3.4: Quá trình R2R .37 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT FCC: Fluid Catalytic Cracking - Cracking xúc tác tầng xôi RFCC: Residue fluid catalytic cracking - Cracking xúc tác cặn chưng cất khí tầng xơi LPG: Liquefied petroleum gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng o API: American Petroleum Institute – Tỷ trọng API RI: Refractive Index – Độ khúc xạ LCO: Light Cycle Oil – Dầu tuần hoàn nhẹ DO: Diezel Oil – Dầu diesen RON: Research Octane Number – Chỉ số octan nghiên cứu MON: Motor Octane Number - Chỉ số octan chạy động C/O: Catalyc/Oil – Xúc tác/Dầu HCO: Heavy Cycle Oil – Dầu tuần hoàn nặng R2R: Reactor To Regenerators – Thiết bị phản ứng tới thiết bị tái sinh BFW: Boiler Feed Water - Nước cấp nồi CSO: Cool System Oil – Hệ thống dầu làm mát FD: Force Draft – Quạt đẩy CAT: Catalyc – Xúc tác SL-V: Slide-Valve – Van trượt FG: Fuel Gas – Khí nhiên liệu STM: Steam – Hơi nước ICGO: Intermediate Recycle Gas Oil – Dầu tuần hồn tức LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT GVHD: PGS.TS LÊ VĂN HIẾU MỞ ĐẦU Có thể nói lượng hạt nhân cho phát triển giới Nghành hóa lọc dầu phát triển từ sớm trở thành nghành công nghiệp lượng lâu đời quan trọng cho phát triển giới nói chung Việt Nam nói riêng, cung cấp sản phẩm có giá trị cao xăng, dầu diesel, dầu hỏa, nhiên liệu cho động phản lực Ngồi nhà máy lọc hóa dầu cịn cung cấp ngun liệu cho nghành cơng nghiệp hóa chất khác cao su, tổng hợp hóa dầu, dược… Mặt khác, lượng dầu mỏ ngày giảm, máy móc có cơng suất lớn hơn, địi hỏi ngành cơng nghệ chế biến dầu phải không ngừng phát triển để sản xuất sản phẩm có chất lượng tốt hơn, từ nguồn nguyên liệu xấu Nhu cầu sản phẩm nhẹ khí, xăng, diezen ngày tăng Cracking xúc tác q trình yếu công nghệ chế biến phần cặn Trong nhà máy lọc hóa dầu, phân xưởng cracking xúc tác chiếm tầm quan trọng phân xưởng sử dụng lượng lớn cặn chưng cất q trình chưng khí (thường chiếm 30-40% khối lượng chưng cất khí quyển), sản phẩm cặn trình khác sản phẩm chất lượng cao xăng với trị số octan cao, diesel với trị số cetane cao, cung cấp lượng lớn khí LPG, nguyên liệu cho trình khác Sản phẩm trình cracking xúc tác chiếm tới 70-80% sản phẩm toàn nhà máy lọc hóa dầu (tính theo sản lượng xăng diesel) Mục đích q trình cracking xúc tác nhận cấu tử có trị số Octan cao cho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu phần cất nặng hơn, chủ yếu phần cất nặng từ trình chưng cất trực tiếp AD (Atmostpheric Distillation) VD (Vacuum Distillation) dầu thô Đồng thời ngồi mục đích nhận xăng người ta cịn nhận ngun liệu có chất lượng cao cho cơng nghệ tổng hợp hố dầu hố học Ngồi thu thêm số sản phẩm phụ khác gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí chủ yếu phần tử có nhánh cấu tử quý cho tổng hợp hố dầu Với đề tài: “Nghiên cứu cơng nghệ cracking xúc tác với nguyên liệu nặng mô phỏng”, qua luận văn em trình bày kiến thức cần thiết vận hành, thơng số cho người vận hành dùng để tham khảo sử dụng vào thực tế vận hành phân xưởng FCC nhằm đạt chất lượng sản phẩm theo nhu cầu sản xuất nhu cầu thương mại thị trường