Mô phỏng công nghệ FCC

Đ 2012 1 MC LC M U 4  TNG QUAN QUÁ TRÌNH FCC 5 1. Vai trò ca quá trình FCC trong công ngh lc hóa du 5 2.  phn ng 6 2.1. Phản ứng phân huỷ các mạch C  C, phản ứng cracking 6 2.1. Phản ứng đồng phân hoá (izome hoá) 7 2.2. Phản ứng chuyển dời hydro dưới tác dụng của xúc tác 7 2.3. Phản ứng trùng hợp 7 2.4. Phản ứng alkyl hoá và khử alkyl hoá 7 2.5. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc 7 3. ng hc cho quá trình phn ng 12 4. Nguyên liu, sn phm và xúc tác ca quá trình FCC 13 4.1. Nguyên liệu 13 4.2. Sản phẩm 16 4.3. Xúc tác 18 5. Các thông s công ngh trong quá trình FCC 21 5.1. Mức độ chuyển hóa C: 21 5.2. Bội số tuần hoàn xúc tác. 21 5.3. Tốc độ nạp liệu. 22 5.4. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng 22 5.5. Áp suất 23 6. Mt s công ngh FCC hin nay 23 6.1. Công nghệ của Kellog. 24 6.2. Công nghệ của hãng Shell 24 6.3. Công nghệ IFP – Total và Stone & Webster. 24 6.4. Công nghệ Exxon. 24 6.5. Công nghệ của hãng UOP 25 Đ 2012 2  CC 30 1.  30 1.1. Mô hình hóa cm thit b phn ng 30 1.1.1. Mô hình Riser 35 1.1.2. t coke 40 1.2. Mô hình hóa thit b ng mô phng UNISIM 41 2. .Refinery 43 2.1. Các thông s công ngh 45 2.2.  47 2.2.1. Tính toán cân bng vt cht cm thit b Riser - Regenerator 47 2.2.2. Tính toán cân bng nhing cm thit b Riser - Regenerator 48 I  56 1.  56 2. ng c nht 57 3. ( Riser Outlet Temperature) 58 4.  59 5. ng ca t np liu riêng[1] 61 6. ng ca t l Zeolit - Alumina trong xúc tác. 62 7. ng ca t l a vào cùng nguyên liu 65 8. T 67  THIT K XÂY DNG 68 1. m xây dng 68 1.1.  xác m xây dng ca nhà máy: 68 Đ 2012 3 1.2. Các yêu ci vm xây dng : 68 1.2.1. Các yêu ci vm xây dng: 68 1.2.2 Các yêu cu v k thut xây dng: 71 1.2.3. Các yêu cu v v sinh công nghip: 71 m cm xây dng: 73 2. Thit k tng mt bng 73 2.1. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác: 73 2.1.1. Các yêu cu chung: 73 2.1.2. Các yêu cu riêng: 76 2.2. Thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác 76 2.3. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản: 79 3. Thit k xây dng Cracking xúc tác 79 Đ 2012 4 M U C   c M     là   c nhau.  FCC  ÷ 80% so        g       , HYSYS, UNISIM, . Vic s dng thành tho các phn mm này trong công nghip s i li ích kinh t to lc bii vi giáo dc, chúng là nhng công c giúp cho các tân k n vi công ngh trong thc t mà không mt nhiu thi gian. N án bao gm: ng quan công ngh FCC  Xây dng mô phng công ngh FCC u các ch  công ngh. t k xây dng FCC Đ 2012 5  CC 1.  Quá trình cracking xúc tác là quá trình không th thiu trong bt k nhà máy lc du nào. Ma quá trình cracking xúc tác là nh và nhiên liu phn lc t nguyên liu là phn ct n yu là phn ct n t trc tip AD (Atmostpheric Distillation) và VD (Vacuum Distillation) ca du thô. Ngoài ra còn thu thêm mt s sn phm , gasoil nng, khí là nguyên liu cho tng hp hóa du. K t khi công ngh c v n nay công ngh c nhiu ci tin vng to ra nhi vi ch nguyên liu có chng ngày càng kém. Công ngh crau tiên do Houdry thit k làm vin, công sut thp và vn hành phc t này tip tc ci tin vi công ngh lp xúc tác chuy ng làm vic liên t      cracking xúc tác tng sôi (gi tc khng, cùng v vic s dng loi xúc tác có hiu sut làm vic tn nay các nhà máy lc du trên th ging công ngh FCC. ng công ngh FCC hin nay bên cnh vic to nhing cao, thích ng vi nhiu ngun nguyên liu còn phi có tính chn lc sn phm,  phi có kh u ch to ra sn phm mong mun vì d  cracking xúc tác sâu (DCC) ca Stone & Webster Engineering. Corp và công ngh MSCC c[1] Đ 2012 6 2.  [3]    2.1.   C,     +  C n H 2n+2 C m H 2m + C p H 2p+2 (n = m + p)  C n H 2n C m H 2m + C p H 2p (n = m + p)               ArC n H 2n+1 ArC m H 2m+1 + C p H 2p (n = m + p)  C n H 2n C m H 2m + C p H 2p (n = m + p) naphten olefin olefin C n H 2n C 6 H 12 + C m H 2m + C p H 2p (n = m + p+ 6) naphten xyclohexan olefin olefin 2.1.    n-olefin izo-olefin n-parafin izo-parafin Đ 2012 7 2.2.      + parafin 2.3.   C n H 2n + C m H 2m C p H 2p (n + m = p) 2.4.   ArH + C n H 2n Aromat C n H 2n+1     2.5.  ra  2 H 2 H 2 2 Đ 2012 8        úc    tác quá trình cracking.  ioncacboni. Các ioncacboni                    Paraffin p. -hexan CH 3 -CH + -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 +H 2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3   A (H + ) C n H 2n+2 C n H 2n+1 + H 2 Ngoài rap Đ 2012 9 CnH2n+1 + H2 C n H 2n+2 + H + CnH 2n+3 C m H 2m+1 + C p H 2p -     , parafin, naphten , o Ion     C n H 2n + H + C n + H 2n+1 C n H 2n + L C + n H 2n+1 + LH   +  + H + (xt) + R 1 CH C R 2 + (xt) H R 1 CH C R 2 H H RH + R + H Al O Si O O olefin Al O Si O O CH 3 CH 2 CH CH 2 + CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 + dÔ t¹o thµnh h¬nCH 3 CH 2 CH CH 2 H + (xt) + Đ 2012 10                                   parafin.   là  +                arafin.        khi cracking. b.      -  nhánh. RCCCC CCCCR H + CH 2 CH 3 + CH 2 CH 3 H + R CH 2 CH CH 3 + CH 3 R C CH 2 + CH 3 R CH CH 2 + + + dÔ t¹o thµnh h¬n H + (xt) + CH 3 CH C CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 C CH 3 + CH 3 CH 3 CH CH CH 3 + [...]... toán sẽ phức tạp hơn Do công nghệ thông tin phát triển, việc tính toán trở nên nhanh chóng vì vậy trong các việc mô phỏng hiện nay thường áp dụng mô hình 21 cụm phản ứng (H2.7) Mô hình này cho kết quả tương đối chính xác so với thực tế Các phần mềm mô phỏng như UNI M, H , Prosim, Pro II,…đều sử dụng mô hình 21 cụm phản ứng để xây dựng modun FCC Trong phần mô hình hóa này sẽ sử dụng mô hình 7 cụm phản ứng... trình giải phóng coke trên bề mặt xúc tác, đây là quá trình phức tạp, để mô phỏng cần có nhiều số liệu thực nghiệm, trong khi đó để mô phỏng quá trình FCC ta chỉ cần chú ý đến hiệu suất của xúc tác, tức là độ chuyển hóa, nhiệt lượng quá trình đốt coke Vì vậy, để mô phỏng quá trình FCC (trong công nghiệp) ta sẽ tập trung xây dựng mô hình thiết bị CC như sau: + Chỉ xem xét quá trình trên một pha khí (không... vào công nghiệp chế biến dầu, hoạt động theo phương thức gián đoạn có lớp xúc tác cố định Đến năm 1942, dây chuyền FCC (cracking xúc tác tầng sôi) đầu tiên mới được đưa vào sử dụng Từ đó đến nay, công nghệ FCC liên tục được cải tiến theo nhiều hướng, nhất là thiết bị phản ứng Tuy nhiên, tất cả các thiết bị đều tuân theo nguyên lý chung H1.2 Sơ đồ tổng quát công nghệ FCC Nguyên lý chung của hệ thống FCC. .. 6.1 Công nghệ của Kellog Sự vận chuyển xúc tác được thực hiện theo phương thẳng đứng rất thuận lợi vì có thể dùng van chặn để điều khiển quá trình tuần hoàn của xúc tác Đặc điểm chính của loại lò này là vòi phun nguyên liệu được cải tiến nhằm tăng cường sự tiếp xúc gi a xúc tác và nguyên liệu 6.2 Công nghệ của hãng Shell Quá trình hell LR CC dùng để cracking xúc tác lớp cặn nặng H1.3 Công nghệ lò FCC. .. hell LR CC dùng để cracking xúc tác lớp cặn nặng H1.3 Công nghệ lò FCC của Kellog và Shell 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6.3 2012 Công nghệ Exxon Loại lò này có thể sử dụng với nhiều nguyên liệu khác nhau từ các phần cất chân không đến các loại cặn nặng H1.4 Công nghệ FCC của IFP và Exxon 6.4 Công nghệ của hãng UOP H ng này đ thiết kế 2 loại lò CC: lò tái sinh đốt cháy hoàn toàn 1 cấp và lò tái sinh hai cấp Trong... Riser H2.5 Mô hình tháp phản ứng + Đối với tháp tái sinh xúc tác (H2.6), mô hình chỉ là dòng khí Cacbon (tương ứng với lượng coke trên xúc tác), được đưa vào lò đốt để tính toán nhiệt lượng cung cấp cho dòng nguyên liệu vào tháp phản ứng Khí thải Nhiệt lượng Q Dòng Cacbon H2.6 Mô hình tháp tái sinh xúc tác + Như vậy quá trình FCC sẽ được đơn giản hóa bởi mô hình sau 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 1.1.1 Mô hình... 2 (tách khí – rắn) 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Tách khí thải và xúc tác tái sinh Khu vực phản ứng đốt coke Lưới phân phối khí H2.4 Mô hình tháp tái sinh xúc tác trong FCC Tuy nhiên, chuyển đổi mô hình trên sang tính toán mô phỏng là rất phức tạp bởi: Thứ nhất, trong toàn bộ mô hình t n tại nhiều pha (pha khí của sản phẩm, pha lỏng của hơi nước, pha rắn của xúc tác), vì vậy phải đ ng thời áp dụng nhiều... năm 2001, mô hình này có ưu điểm: (1) Tính toán đơn giản hơn so với mô hình 10 cụm phản ứng và 21 cụm phản ứng; (2) 7 cụm phản ứng tương đương với 7 sản phẩm mong muốn (khí khô; LPG; xăng hay gasoline; LCO; HCO và slurry; Coke; nguyên liệu hay RS) giống như trong vận hành thực tế; (3) Mô hình này cho phép tối ưu hóa theo từng sản phẩm cụ thể 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Xây dựng mô hình H2.7 Mô hình 21... oil, gasoline, light gas + coke) Tuy nhiên, mô hình trên còn thiếu chính xác, đến năm 1988, en và Woei đề xuất đưa ra mô hình 4 cụm phản ứng cho quá trình cracking xúc tác tầng sôi ( CC) au đó, các mô hình lần lượt được cải tiến thành 5 cụm phản ứng (Corella và rances năm 1991), 8 cụm phản ứng (Hagelberg năm 2002), 10 cụm phản ứng (Jacob năm 1976),…Mỗi loại mô hình có nh ng ưu nhược điểm khác nhau, càng... phẩm H2.1 Sơ đồ quá trình cracking xúc tác Đối với quá trình cracking xúc tác nói chung và quá trình FCC nói riêng thì cụm thiết bị phản ứng là trung tâm của quá trình và c ng là công đoạn phức tạp nhất, ảnh hưởng đến hiệu suất chung của cả quá trình 1.1 Mô hình hóa cụm thiết bị phản ứng Thiết bị phản ứng FCC g m hai cụm chính: tháp phản ứng và tháp tái sinh xúc tác Đối với tháp phản ứng, nguyên liệu được . Mt s công ngh FCC hin nay 23 6.1. Công nghệ của Kellog. 24 6.2. Công nghệ của hãng Shell 24 6.3. Công nghệ IFP – Total và Stone & Webster. 24 6.4. Công nghệ Exxon. 24 6.5. Công nghệ. gm: ng quan công ngh FCC  Xây dng mô phng công ngh FCC u các ch  công ngh. t k xây dng FCC Đ.  30 1.1. Mô hình hóa cm thit b phn ng 30 1.1.1. Mô hình Riser 35 1.1.2. t coke 40 1.2. Mô hình hóa thit b ng mô phng UNISIM 41 2.