đồ án isome hóa của nhà máy dung quất

Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung LỜI CẢM ƠN Đồ án chuyên ngành là những gì đúc kết lại sau một quá trình học tập, nghiên cứu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các quý thầy cô. Sau hơn một tháng làm việc, em đã hoàn thành đề tài này. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân dưới sự hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm của quý thầy cô, của bố mẹ cũng như các anh chị em, bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu đã truyền đạt kiến thức cơ bản và giúp đỡ chúng em trong những năm học vừa qua, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Hóa Học và CNTP. Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô Lê Thu Dung đã hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành này. Sau cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè luôn là điểm tựa, nguồn động viên giúp em vượt qua nhiều khó khăn trong thời gian qua. Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em những lời chúc tốt đẹp nhất. Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau nên những thiếu sót là điều khó tránh khỏi. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Vị trí phân xưởng Isomer trong nhà máy lọc dầu Hình 1.2 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của phản ứng đồng phân hóa Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ Isome hóa Hình 2.1 Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất Hình 2.2 Sơ đồ các phân xưởng công nghệ Hình 2.3 Sự tạo thành Zeolite A,X(Y) từ các SBU Hình 2.4 Một đơn vị cấu trúc Zeolite A cùng với vị trí cation đối (I, II, III) và hệ thống kênh Hình 2.5 Cấu tạo tháp hấp phụ Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1.1 Điều kiện vận hành và RON của sản phẩm khi sử dụng các loại xúc tác khác nhau Bảng 1.2 Dạng nguyên liệu và sản phẩm octan Bảng 2.1 Đường kính mao quản của một sô zeolit Bảng 2.2 Một số Zeolite được sử dụng trong công nghiệp Bảng 2.3 Đường kính mao quản của một sô zeolite cụ thể Bảng 2.4 Đường kính phân tử một số chất Bảng 2.5 Thành phần hóa học và tính chất hấp phụ HPG-250 Bảng 3.1 Tính chất nguyên liệu Bảng 3.2 Thành phần của Make up Bảng 3.3 Kết quả tính toán Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung DANH MỤC VIẾT TẮT C1 : ethane C2 : Ethane C3 : Propane iC4 : i-butane nC4 : n-butane iC5 : i- pentane nC5 : n-pentane CP : cyclopentane 22-DMB : 2,2-dimethylbutane 23-DMB : 2,3-dimethylbutane 2-MP : 2-methylpentane 3-MP : 3-methylpentane nC6 : n-hexane MCP : methylcyclopentane CH : cyclohexane BZ : benzene 2-MH : 2-methylhexane 3-MH : 3-methylhexane 3-EP : 3-ethylpentane 22-DMP : 2,2-dimethylpentane 23-DMP : 2,3-dimethylpentane 24-DMP : 2,4-dimethylpentane 33-DMP : 3,3-dimethylpentane nC7 : n-heptane MCH : methylcyclohexane DMCP : dimethylcyclopentane Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung LỜI MỞ ĐẦU  Việt Nam là quốc gia may mắn được thiên nhiên ưu đãi, ban tặng cho nguồn tài nguyên quý giá là dầu mỏ. Chỉ tính riêng năm 1994, thu nhập từ dầu khí đã gần 1 tỷ USD bằng một phần ba tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nước. Trong giai đoạn phát triển với nhịp điệu tăng trưởng cao, dầu khí sẽ đóng một vai trò vô cùng quan trọng góp phần hình thành nên nhiều ngành kinh tế và kỹ thuật khác ra đời và phát triển như: năng lượng, công nghiệp nhiên liệu, công nghiệp hàng tiêu dùng và nhiều ngành công nghiệp đa dạng khác. Nhằm đáp ứng được xu thế phát triển công nghệ chế biến dầu mỏ nhằm đáp ứng sự đa dạng trong sản phẩm và tận dụng được nguồn tài nguyên, chính phủ và nhà nước đã tập trung xây dựng nhiều dự án mang tính quy mô và chiến lược trong lĩnh vực dầu khí. Sự ra đời của nhà máy lọc dầu Dung Quất là một điển hình hứa hẹn một sức bật mạnh mẽ cho công nghiệp dầu khí và đảm bảo về an toàn năng lượng, một vấn đề được quan tâm nhất đối với kinh tế nhiều quốc gia và cũng như đối với Việt Nam chúng ta. Trong chức năng và nhiệm vụ của mình, nhà máy sẽ cung cấp cho thị trường các sản phẩm: LPG, Xăng 90/92/95, Nhiên liệu phản lực, Dầu Diesel, FO Một trong những sản phẩm chiếm thị phần phân phối rất lớn, có mặt khắp mọi nơi và cũng đang là nhu cầu bức thiết của xã hội hiện nay đó là xăng có chỉ số octan cao và ít ô nhiễm môi trường để thay thế cho xăng Mogas 83 chất lượng thấp. Chất lượng cho xăng thương phẩm sẽ được cải thiện rất nhiều nhờ hai phân xưởng RC và đồng phân hóa. Trong đó, phân xưởng đồng phân hóa với năng suất 6500 thùng/ngày bằng công nghệ PENEX-DIH của UOP vừa đảm bảo tăng RON cho xăng nhưng lại ít tạo các hợp chất thơm độc hại như phân xưởng RC. Trong tương lai gần phân xưởng Đồng phân hóa càng có vai trò quan trọng và là phân xưởng không thể thiếu trong các nhà máy lọc dầu trong tương lai. Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung Với tình hình trên, đề tài đã tiến hành: ‘‘Nghiên cứu và thiết kế phân xưởng đồng phân hóa (Isome hóa) của nhà máy lọc dầu Dung Quất’’ với mục tiêu: - Tìm hiểu công nghệ phân xưởng Isome hóa với xúc tác - Tính toán thiết kế tháp phản ứng Isome hóa. Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình chế biến dầu mỏ 1.1.1. Tình hình dầu mỏ thế giới Trong những năm gần đây thế giới đang lâm vào một cuộc khủng hoảng năng lượng, giá dầu thô trên thị trường thế giới liên tục tăng cao, giá dầu trung bình có lúc lên đến 70USD/thùng. Cuộc khủng hoảng này sẽ được khắc phục chủ yếu nhờ vào việc nỗ lực phát triển công nghệ, sử dụng tiết kiệm năng lượng. Nguồn dầu khí trên thế giới phân bố không đều, trong đó chủ yếu dầu mỏ tập trung ở khu vực Trung Đông 63,3%, châu âu và châu á chiếm 9,2%, trung mỹ và nam mỹ chiếm 8,9%. Giá các loại năng lượng không ổn định, đặc biệt là giá dầu thường thay đổi theo biến động của chính trị thế giới. Trong năm 2004 giá dầu tăng từ 25USD/thùng đến 50USD/thùng. Những tháng đầu năm 2006 giá dầu tăng đến 70USD/thùng. 1.1.2 Tình hình dầu mỏ Việt Nam Năm 2003, tổng sản lượng sản xuất đạt khoảng 35,1 triệu tấn dầu, trong đó dầu thô đạt 17,53 triệu tấn. Sản xuất năng lượng có tốc độ tăng bình quân giai đoạn 1991-2003 là 13,14 %/năm, trong đó khai thác dầu tăng 16,5%. Cơ cấu năng lượng sản xuất năm 2003, dầu mỏ chiếm tỷ trọng lớn nhất 485, tiếp đến là than 31,5%, thủy điện 13% và khí đốt tăng 7,5%. Năm 2003, Việt Nam xuất khẩu 17,2 triệu tấn dầu thô, trên 7 triệu tấn than. Giá trị xuất khẩu năng lượng đạt khoảng 4 tỷ USD, tăng 16,5% so với năm 2002 và bằng 17,3% kim ngạch xuất khẩu của cả nước. Trang 1 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS. Lê Thị Thu Dung 1.2 Phân xưởng isomer hóa 1.2.1. Giới thiệu về quá trình đồng phân hóa Quá trình đồng phân hoá phân đoạn C 5 – C 6 để sản xuất trực tiếp xăng isomerat. Quá trình đồng phân hóa chuyển n-paraffin thành i-paraffin có IO cao hơn và có độ nhạy thấp. Quá trình đồng phân hoá paraffin nhẹ gồm hai phần: - Đồng phân hoá n-C 4 thành i-C 4 : nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa - Đồng phân hoá phân đoạn C 5 - C 6 : sản xuất xăng isomerat để phối trộn vào xăng. Ngoài ra còn có quá trình đồng phân hóa nC 4 =  iC 4 = nguyên liệu cho quá trình sản xuất MTBE. 1.2.2. Vị trí của phân xưởng trong nhà máy lọc dầu Hình 1.3: Vị trí của phân xương isomer trong nhà máy lọc dầu Trang 2 [...]... metylpentan bởi quá trình tinh cất, và khi đó sẽ đạt được trị số RON cao hơn Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ Isome hóa Trang 18 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ 2.1 Dây chuyền nhà máy lọc dầu Dung Quất 2.1.1 Địa điểm Nhà máy lọc dầu Dung Quất đặt tại huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Mặt bằng nhà máy gồm có 4 khu vực chính: các phân xưởng công nghệ và phụ trợ, khu bể chứa sản... liệu cho quá trình isomer hóa Trong trường hợp tổng quát, điểm cắt của chưng cất nguyên liệu được duy trì ở 70-800C để tránh sự có mặt của benzen, cyclohexane và hydrocacbon C 7+ Bởi lẽ sự có mặt của thành phần này trong nguyên liệu của phân xưởng Đồng phân hóa sẽ dẫn đến giảm hiệu suất của quá trình Trang 3 Đồ án chuyên ngành 1.2.4 Các phản ứng của quá trình GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung 1.2.4.1 Các phản... trong sơ đồ: Hình 1.4: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của phản ứng đồng phân hóa Trang 6 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung Dựa vào giản đồ ta thấy rằng quá trình isome hóa xảy ra ở nhiệt độ càng thấp càng tốt Do đó cần phải giảm nhiệt độ đến mức thấp nhất có thể để thu được lượng sản phẩm isomerat có chứa nhiều cấu tử RON cao 1.2.7 Xúc tác 1.2.7.1 Quá trình phát triển của xúc tác Xúc tác của quá... được nối với nhau bằng hệ thống ống với đường phụ liền kề 2.1.2 Diện tích sử dụng Diện tích tổng nhà máy được tính toán xấp xỉ là 338 hecta mặt đất và 471 hecta mặt biển, bao gồm như sau: Hình 2.1 Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất Trang 19 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung • Nhà máy chính ( toàn bộ các phân xưởng công nghệ, phụ trợ và khu vực ngoại vi): 110 ha • Khu bể chứa... Cho nên ta lựa chon công nghệ Penex và MOLEX của UOP Đây là công nghệ được thiết kế riêng cho quá trình isome hóa xúc tác của pentan, hexan và cả hỗn hợp của chúng 1.3.2.1 Nghiên cứu công nghệ Penex và MOLEX của UOP Quá trình UOP Penex thì được thiết kế đặc biệt cho xúc tác đồng phân hóa pentan, hexan và hỗn hợp của chúng Các phản ứng diễn ra với sự có mặt của hidro và đươc thực hiện trên bề mặt xúc... 4 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung 1.2.4.2 Các phản ứng phụ CH3 89.3 RON 84 RON Trang 5 Đồ án chuyên ngành 1.2.5 Sản phẩm • GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung Xăng isomerat rất giàu i-paraffin (chủ yếu là i-C5 và i-C6) • Fuel gas Tuỳ vào thành phần nguyên liệu, sơ đồ công nghệ và xúc tác khác nhau mà thu được những sản phẩm với thành phần và chất lượng khác nhau 1.2.6 Nhiệt động học Phản ứng đồng... điều kiện thích hợp mà ở đó đẩy mạnh các quá trình đồng phân hóa và quá trình hydrocracking là bé nhất Điều kiện thực hiện phản ứng thì không khắc khe, phản ánh áp suất làm việc vừa phải, nhiệt độ thấp và yêu cầu áp suất riêng phần của hydro thấp Xúc tác của quá trình đồng phân hóa sẽ chuyển hóa tất cả nguyên liệu parafin chuyển thành các cấu trúc mạch nhánh có trị số octan cao: n-pentan thành isopentan.. .Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung Phân xưởng Isome hóa là 1 trong 3 phân xưởng chính của cụm 1A trong nhà máy Cụm 1A bao gồm phân xưởng Naphtha HydroTreater (NHT), phân xưởng Continuous Catalytic Reformer (CCR), và Isome (ISOM) Dòng naphtha từ CDU được đưa đến phân xưởng NHT, tại đây Naphtha được xử lý... MOLEX Công nghệ của quá trình TIP Công nghệ của quá trình IPSORB (IFP) Công nghệ của quá trình HEXSORB (IFP) 1.3.2 Lựa chọn công nghệ và loại xúc tác Trang 14 H2O RON (ppm) < 0.1 83-84 < 30 78-80 < 30 80-82 Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS Lê Thị Thu Dung Mục tiêu của phân xưởng isome hóa cần thiết kế là nhằm thu được xăng có trị số octan cao từ phân đoạn xăng của quá trình chưng cất trực tiếp Nguyên liệu... hoá liên tiếp thành olefin đơn nhánh rồi hai nhánh trước khi gặp tâm kim loại Số tâm axit hoạt động giữa hai tâm kim loại là quá thấp để cho phép hình thành sản phẩm cracking và tạo cốc mà được dung triệt để cho quá trình isomer hóa 1.2.9 Điều kiện quá trình Phản ứng xảy ra dưới áp suất riêng phần của H2 với sự có mặt của xúc tác hai chức kim loại/axit Tuỳ theo bản chất của xúc tác mà yêu cầu hàm lượng . Dung DANH MỤC VIẾT TẮT C1 : ethane C2 : Ethane C3 : Propane iC4 : i-butane nC4 : n-butane iC5 : i- pentane nC5 : n-pentane CP : cyclopentane 22-DMB : 2,2-dimethylbutane 23-DMB : 2,3-dimethylbutane 2-MP. 2-methylpentane 3-MP : 3-methylpentane nC6 : n-hexane MCP : methylcyclopentane CH : cyclohexane BZ : benzene 2-MH : 2-methylhexane 3-MH : 3-methylhexane 3-EP : 3-ethylpentane 22-DMP : 2,2-dimethylpentane 23-DMP. 2,2-dimethylpentane 23-DMP : 2,3-dimethylpentane 24-DMP : 2,4-dimethylpentane 33-DMP : 3,3-dimethylpentane nC7 : n-heptane MCH : methylcyclohexane DMCP : dimethylcyclopentane Đồ án chuyên ngành GVHD: ThS.