đồ án tốt nghiệp nghiên cứu xây dựng mô phỏng quá trình fcc(cracking xúc tác)

đồ án tốt nghiệp nghiên cứu xây dựng mô phỏng quá trình fcc(cracking xúc tác)

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 + [...]... sản phẩm và xúc tác (có chứa coke) được đưa vào các xyclon để tách hỗn hợp khí – rắn Xúc tác chứa coke được đưa sang tháp tái sinh xúc tác, hỗn hợp khí sản phẩm được đưa tới tháp chưng phân đoạn 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H2.2 Sơ đồ quá trình trong thiết bị FCC 31 2012 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Để mô hình hóa quá trình thông thường người ta phân tích quá trình xảy ra trong thiết bị thành các quá trình đơn giản... phần đơn giản để nghiên cứu và đánh giá đầy đủ mà không làm mất đi tính chất của quá trình đó Quá trình cracking xúc tác (H2.1) là một quá trình phức tạp từ nguyên liệu đến các thông số kỹ thuật Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Cụm thiết bị phản ứng Thiết bị chưng tách phân đoạn sản phẩm Sản 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... của xúc tác), vì vậy phải đ ng thời áp dụng nhiều hệ phương trình cân bằng cho cả 3 pha, sự tương tác gi a các pha,…Thứ hai, đối hệ khí – rắn, xảy ra quá trình hấp phụ của nguyên liệu, sản phẩm trên xúc tác, quá 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. .. trong quá trình cracking xúc tác là rất phức tạp 3 Độ học cho h hả ứ [1] Về động học, cracking xúc tác là một thí dụ điển hình về quá trình xúc tác dị thể Quá trình cracking xúc tác có thể xảy ra các giai đoạn sau: 1- Quá trình khuếch tán nguyên liệu đến bề mặt xúc tác (khuếch tán ngoài) 2- Khuếch tán hơi nguyên liêu đến các tâm hoạt tính trong lỗ xốp của xúc tác (khuếch tán trong) 3- Hấp phụ nguyên... bản chất của xúc tác được sử dụng, phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu và vào chế độ công nghệ của quá trình Các nghiên cứu đ cho thấy, nếu quá trình cracking xúc tác nguyên liệu là gazoil nhẹ (nguyên liệu mẫu) trên xúc tác dạng cầu khi kích thước hạt xúc tác từ 3  5 mm và nhiệt độ là 450  12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 500oC thì phản ứng xảy ra ở vùng trung gian gi a động học và khuếch tán Còn khi cracking... chọn lọc của xúc tác Sau một thời gian làm việc, độ chọn lọc của xúc tác sẽ giảm dần 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 - Xúc tác phải có độ ổn định lớn và bền cơ, bền nhiệt Xúc tác phải gi được nh ng đặc tính chủ yếu (như hoạt tính, độ chọn lọc) của nó sau thời gian làm việc lâu dài Trong quá trình làm việc xúc tác cọ xát với nhau và xúc tác cọ xát vào thành thiết bị làm cho xúc tác d bị vỡ, khi xúc tác bị vỡ... 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 xét đến các quá trình hai pha khí – rắn) Dòng nguyên liệu vào thiết bị riser chỉ là dòng khí hỗn hợp nguyên liệu, sẽ xảy... (H2.5) 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Độ chuyển hóa C Dòng khí nguyên liệu Sản phẩm 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. .. vào N tương ứng với khu vực đốt coke; Xúc tác sau khi đốt sẽ qua hệ thống cyclon 1 và cyclon 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... phản ứng trên tâm axit của xúc tác Sau khi tách khỏi xúc tác, hơi sản phẩm nóng được chuyển sang cột phân đoạn Xúc tác đ làm việc được cho qua vùng tách hơi (còn gọi là bộ phận rửa xúc tác) bằng cách thổi hơi nước vào H1.6 Công nghệ lò FCC của UOP H1.7 Thiết bị tách sản phẩm và xúc tác 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2012 Tác dụng của bộ phận rửa xúc tác: + Thu h i sản phẩm lỏng: quá trình nhả hấp bằng hơi nước . 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. 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. 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