đồ án hh1. thuyết kế và tính toán các phân xưởng trong nhà máy lọc dầu

đồ án công nghệ về nhà máy lọc dầu thuyết kế các phân xưởng chính trong nhà máy như thấp chưng cất khí quyển , tháp chưng cất chân không ............... còn nhiều phân xưởng khác nữa trong nhà máy chúc các bạn có một tài liệu hay và ý nghĩa

CHƯƠNG 1 :TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT

KHÍ QUYỂN (DA)

1.1.lý thuyết chung của quá trình:

Chưng cất khí quyển là phân xưởng đầu tiên và quan trọng nhất của nhà máy lọc dầu bởi vì lượng nguyên liệu xử lý là lớn nhất và sản phẩm của phân xưởng này sẽ quyết định đến chế độ hoạt động phân xưởng khác trong nhà máy

Mục đích: nhằm tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau , các phân đoạn này có nhiệt độ xôi xấp xỉ nhiệt độ xôi của các phân đoạn sản phẩm thương phẩm và không làm phân hủy chúng

Dầu thô trước khi vào tháp ở nhiệt độ 340 đến 350 oC để giẩm tiêu tốn nhiệt lượng do

lò cung cấp cho dầu thô để đạt nhiệt độ để đưa vào tháp chưng cất , cần thiết kế các tiết

bị trao đổi nhiệt nhằm thu hồi lượng nhiệt từ hơi đỉnh tháp , các dòng hồi lưu tuần hoàn

và các sản phẩm trích ra từ thân tháp để gia nhiệt cho dầu thô

Áp xuất làm việc của tháp tùy thuocj vào điều kiên làm lạnh của thuyết bị , thừng 1 đến3bar (thiết bị làm lạnh có nhiệt độ 40oC)

Tháp chưng cất có chiều cao khoảng 50m số đĩa trong tháp từ 30 đến 50 đĩa và phụ thuộc vào năng xuất của nhà máy

Sản phẩm của chưng cất khí quyển ở đỉnh tháp ta thu được khí và phần xăng nhẹ , thân tháp thu được sản phẩm nhẹ ( GAS) và các sản phẩm khác như BZN , KER , GOL , GOH và ở đáy ta thu được cặn chưng chưng cất khí quyển

1.2.tính toán công nghê:

-Tính cân bằng vật liệu cho một nhà máy lọc dầu với dầu thô với các số liệu như sau:

+ Năng xuất : 4000kt/năm

+ Nhiệt độ cuối của phân đoạn từ DA(oC):

1.2.1.tính thể tích dầu thô nguyên liệu:

-Độ API của dầu thô Arabian light trung: 34.2

1.2.2.Xác định nhiệt độ trung bình của phân đoạn:

Nhiệt độ trung bình của phân đoạn: (t 50%V TBP ) Khi ta chưng cất theo phương phápđường cong điểm sôi thực (TBP) đến khi thu được 50%V tương ứng ở đó chính là t 50%V TBP

t 50%V TBP là nhiệt độ trung bình của phân đoạn được tính theo công thức sau:

Bảng 1.3:

d p.đoạn

Tính được di+nC4

+ Tính %mcuối, %mthực và %mcộng tính của các phân đoạn lỏng

- Tính %mcuối, ta dùng phương pháp nội suy tra BTH theo công thức sau: %mcuối = %m1 + ABS(%m2 - %m1)* |(t−t 1)|

%mthực RDA = 100 – (%mGAZ+ %mGAS+ %mBZN+ %mKER+ %mGOL+ %mGOH)

= 100 – (1.10+3.63+15.05+3.9+16.35+11.21) = 48.76

1.2.4 Tính tỷ khối của các phân đoạn lỏng.

Tỷ khối là tỷ số giữa khối lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và khối lượng riêng của một vật khác được chọn là chuẩn, xác định ở cùng vị trí

Dựa theo đồ thị MOB – 57, đối với phân đoạn khí thì xác định theo phương pháp cộng thể tích, còn với các phân đoạn lỏng thì xác định theo phương pháp cộng tính theo khối lượng

+ Với phân đoạn GAS: dGAS = 0.6478

+ Với phân đoạn BZN

Tương tự tính d phân đoạn KER , GOL , GOH

+ Với phân đoạn RDA

Tính độ API

Độ API là biểu thị tỷ trọng của một số nước

+ Với phân đoạn GAS

oAPI = 141.1S −135.5= 141.5

0,649096−135.5=¿ 86,49562Tính tương tự cho các phân đoạn BZN, KER, GOL, GOH ta được kết quả ở

Bảng 1.5

Phân đoạn

%m p.đoạn

%m c.tính

1.2.5 Tính lưu lượng khối lượng, lưu lượng thể tích và % thể tích phân đoạn

1.2.5.1 Xác định lưu lượng khối lượng (Fm)

Theo công thức sau:

Fmi = %mi * m

Với: - %mi : phần trăm khối lượng phân đoạn (%m)

- m : lưu lượng dầu thô cần xử lý (kt/năm)

- Fmi : lưu lượng khối lượng của phân đoạn i (kt/năm)

+ Với phân đoạn GAZ

Với: Fvi : Lưu lượng thể tích của phân đoạn I (km3/năm)

Fmi : Lưu lượng khối lượng của phân đoạn I (kt/năm)

di : Tỷ trọng của phân đoạn thứ i

+ Với phân đoạn GAS

F vGAS=F mGAS

d GAS =

145.20.6478=224,1433

Tương tự tính phân đoạn BZN , KER , GOL , GOH , RDA ta có bảng 1.4

1.2.5.3 Xác định %V của phân đoạn

Theo công thức sau:

%Vi = Ftotal Fvi

Với : Fvi : Lưu lượng thể tích của phân đoạn thứ i (km3/năm)

Fvtotal : Lưu lượng thể tích tổng cộng các phân đoạn (kt/năm)

+ Với phân đoạn GAS

%Vi = F vi

Ftotal=

224,14334700,551∗100 = 4,768446Tương tự tính phân đoạn BZN , KER , GOL , GOH , RDA ta có bảng 1.6

Phân đoạn

%m p.đoạn

%m c.tính

Fm, 1000t

d ph.đoạn

Với: - Mhh: khối lượng phân tử trung bình của phân đoạn.

- %mhh: phần trăm khối lượng cộng tính của hỗn hợp

- Mi: khối lượng phân tử trung bình của phân đoạn thứ i

- mi: phần trăm cộng tính của phân đoạn thứ i

+ Với phân đoạn GAS

1.2.6.3 Tính M phân đoạn FOR

+ Với phân đoạn GAS

MGAS = 77,141+ Với phân đoạn BZN

%m c.tính

%m c.tính

M theo

%

M ph.đoạnGAS: Xăng

GOL: Gasoil

135,609

167,631

2GOH: Gasoil

206,283

6RDA: Cặn

1.2.7 Tính hàm lượng lưu huỳnh %S cho các phân đoạn

Hàm lượng lưu huỳnh được xác định dựa theo đồ thị MOB-57 và 62 kết hợp với phương pháp cộng tính ta sẽ được %S cho các phân đoạn

Sử dụng công thức cộng tính như sau:

%Shh *%mhh = ∑(%Si *%mi)Với: - %Shh: là hàm lượng lưu huỳnh cộng tính của hỗn hợp.

- %Si là hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn thứ i

- %mhh là phần trăm khối lượng cộng tính của hỗn hợp

- %mi là phần trăm khối lượng cộng tính của phân đoạn thứ i

 %S3.63 = 0.024 + ABS(0.024-0.024)*|(3.63−3)|

|(4−3)| =0.024Với các phân đoạn BZN, KER, GOL, GOH cũng tính tương tự như phân đoạn GAS ta được kết quả ở bảng 1.6

1.2.7.2 Tính %S phân đoạn FOR

+ Với phân đoạn GAS

%S = 0.024

+ Với phân đoạn BZN

%SBZN = %m BZN∗%S BZN−%m GAS∗%S GAS

%mBZN = 18,68∗0,03218−3,63∗0.024115,05 = 0,034153

Với các phân đoạn KER, GOL, GOH, RDA cũng tính tương tự như phân đoạn GAS được kết quả ở bảng 1.6

Bảng 1.9:

Phân đoạn

%m pđoạn

%m c.tính

%m c.tính

%S c.tính

%S p.đoạnGAS: Xăng

0,03899

2 0,07162GOL: Gasoil

1.2.8 Xác định áp suất hơi của phân đoạn xăng

Áp suất hơi bảo hoà là áp suất sinh ra khi một chất lỏng ở thể cân bằng với hơi tại một nhiệt độ nhất định Áp suất hơi bão hoà của xăng được xác định bằng áp suất hơi Reid ở 37.8oC

1.2.8.1 Xác định áp suất hơi Reid (TVR) ở 37.8oC

TVRBZN = %m BZN∗TVR BZN−%m GAS∗TVR GAS

%m BZN = 18.68∗0.274−3.63∗0.83515,05 = 0,138689

1.2.8.2 Xác định áp suất thực (TVV) của xăng

Áp suất hơi thực được xác định theo công thức sau:

TVV = R* TVRTrong đó: - TVV: áp suất hơi bão hoà

- R: hệ số được tra theo TVR ở bảng PB-P.162

- TVR: áp suất hơi Reid

 Với phân đoạn GAS

TVV = 1.06*0.835 = 0.885

 Với phân đoạn BZN

TVV = 1.02*0,138689= 0,141463Bảng 1.10:

Phân đoạn

%m p.đoạn

%m c.tính

1.2.9 Xác định chỉ số RON cho phân đoạn xăng

Chỉ số RON dùng để xác định trị số octan theo phương pháp nghiên cứu Trị số octan là một đơn vị đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của

nhiên liệu, được đo bằng phần trăm thể tích của izo-octan (2,2,4-trimetylpentan C8H8) trong hỗn hợp chuẩn với n-heptan (n-C7H14), tương đương với khả năng chống kích

nổ của nhiên liệu ở điều kiện tiêu chuẩn Sử dụng thang chia từ 0 đến 100, trong đó heptan có trị số octanbằng không và izo-octan được quy ước bằng 100, có khả năng chống kích nổ tốt

n-Chỉ số RON của phân đoạn xăng được xác định dựa theo đồ thị D59, kết hợp với phương pháp cộng tính

+ Với phân đoạn GAS: %m = 3.63

RONclair = 51,97676-10 = 41,97676

Bảng 1.11:

Phân đoạn

%m p.đoạ

n %m c.tính RONclair RONethy RONclairF RONethyFGAS:

BZN:

1.2.10 Xác định chỉ số NC cho các phân đoạn KER, GOL, GOH

Chỉ số NC là khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu là một đặc trưng của nhiên liệu diesel, nó phụ thuộc vào bản chất của các hydrocacbon có trong nhiên liệu Xác định chỉ số cetan (NC) của nhiên liệu diesel nào đó nghía là so sánh khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu này với hỗn hợp hai hydrocacbon tinh khiết được chọn theo quy ước chung là n -cetan có IC = 100, có khả năng tự bốc cháy tốt và α methyl naphtan IC

= 0, có khả năng tự bốc cháy kém

Theo công thức:

NC = 454.74 - 1641.416 * ρ + 774.74 * ρ2 - 0.554 * T50 + 97.083 * (logT50)2

Trong đó: - NC : là chỉ số cetan tính toán

-ρ : là tỷ trọng của phân đoạn -T50 ASTM : nhiệt độ ASTM tương ứng với 50% thể tích của phân

đoạn hay nhiệt độ trung bình.

Tính T50 ASTM theo công thức sau:

T50 = α * T TBP b (oK)

Trong đó: a = 1.10755

b = 0.9827+ Với phân đoạn KER: d = 0,814899 T50 = 1.10755 * 464.50.9827 = 462.6049oK = 189.6049oC

1.2.11.Xác định hằng số Watson,K w cho các phân đoạn

Hằng số Kw cho biết dầu mỏ mang đặc tính của loại hydrocacbon nào là chủ yếu.Xác định hằng số Kw theo công thức như sau:

Kw =

TBP 1/3 50(1,8*T )S

Trong đó:

Kw hằng số Watson

TTBP50 = TTB0K: Nhiệt độ trung bình của phân đoạn

S = 1,002*d: Tỷ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn

Nguyên tắc phân loại dầu theo Kw

1.2.12 Xác định độ nhớt động học ở 20 0 C, 37.8 o C 100 0 C() và chỉ số phối trộn độ nhớt (Ivis)

Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội của chất lỏng và cảntrở sự chảy của chất lỏng Độ nhớt của dầu mỏ có liên quan đến quá trình vận chuyển,

sự bôi trơn, sự phun nhiên liệu trong động cơ Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ

Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực học và tỷ trọng của nó ở cùngnhiệt độ và áp suất

Xác định độ nhớt động học () dựa vào bảng 72, bảng số liệu thực về độ nhớt độnghọc của các phân đoạn của tháp DA

Kết hợp với việc xác định chỉ số độ nhớt theo đồ thị D81 ta có kết quả như bảng sau:Bảng 1.14:

Phân đoạn

cSt=mm2

Visc 37.8

Visc, mmKER

tử nhẹ, nhiệt độ chớp cháy càng thấp

Dựa theo công thức Pb-164 như sau:

12,849470,02421 0,0034254 * ln T

T

Trong đó:

T10ASTM: Nhiệt độ tại điểm 10% chưng cất theo phương pháp ASTM, 0K

Được xác định theo công thức sau:

KER:

60,297

-6 25,2

Phân đoạn %m pđ %m ct nhẹ+nặng GAS%từ N.suấtt ph.đoạnd N.suấtm3 %V p.đ M %S

4700,55

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN ÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT

CHÂN KHÔNG (DSV)

2.1.Giới thiệu chung về phân xưởng:

Phân xưởng chưng cất chân không là phân xưởng thứ 2 của quá trình tách

suwrdungj nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất khí quyển Nhiệt đọ tháp thường 380 đến 400oC

Chưng cất chân không nhằm mục đích phân riêng phần cặn chưng cất khí quyển ở đáy tháp chưng cất khí quyển thành:

Các phân đoạn cất dùng làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hoá khác, sản xuất các sản phẩm có giá trị cao hơn( xăng FCC)

Ngoài ra, với mục đích đặc biệt, chưng cất chân không dầu thô cho phép thu được các dầu cơ sở để sản xuất dầu nhờn

Do không có các quá trình chuyển hoá phía hạ nguồn, các phân đoạn này đượcdùng làm nhiên liệu Fuel nặng, ngoại trừ phần nhẹ nhất được đưa về các kho chứa

để phối trộn sản phẩm gazol, còn phần cặn chưng cất chân không có thể được dùng làm nguyên liệu sản xuất bitum

Số phân đoạn sản phẩm trích ra từ tháp chưng cất chân không phụ thuộc vào

sự có mặt của phân xưởng phía sau

Thông thường , để thu hồi một lượng nhiệt đáng kể , phần cất gồm hai phân đoạn là phần cất chân không nhẹ (MVGO) và phần cất chân không năng (HVGO)Nếu muốn thu hồi để sản xuất gasol thì phần cất gồm 3 phân đoạn là gasol chân không (LVGO ) , MVGO và HVGO Trong đó phân đoạn LVGO sẽ được phốitrộn để sản xuất gasol MVGO và HVGO là nguyên liệu cho các phân xưởng thứ cấp

Trường hợp để sản xuất dầu nhờn thì phần cất chia làm 4 phân đoạn

Cấu tạo của tháp chân không khác với chưng cất khí quyển nhằm giảm tối đa thời gian lưu của cặn trong tháp để tránh sự phân hủy ở nhiệt độ cao.

Do lưu lượng của các dòng hơi trong tháp chưng cất chân không lớn nên đường kính lớn hơn nhiều so với tháp chưng cất khí quyển

Để phân bố lỏng đồng đều trên các mâm nên sử dụng cấu trúc mâm đặc biệt( mâm lưới , van , sàng)

2.2.Tính cân bằng vật chất tháp chưng cất chân không (DSV)

Số liệu ban đầu cho quá trình DSV:

Lượng RDA thu được từ DA là :1950.4kt/năm và 2039,314 Km3/năm

Lượng nguyên liệu cho DSV : 1950.4kt/năm và 2039,314 Km3/năm

2.2.1.tính %m của DSV và RSV theo BTH:

-Nhiệt đọ cuối cho phân đoạn cho ở đề bài là : 367 đến 569oC

-Phân đoạn DSV : t1 = 367oC %m1 = 51.24

t2 =569oC %m2 =80.12 %m ở Tf DSV là :

%mdsv = %m2 - %m1 =80.12 - 51.24 =28,88

Tổng nguyên liệu của tháp chưng cất chân không :

%mRDA =48,76

%mRsv = 48,76 - 28,88 =19,88-Tính %m trên tỏng lượng nguyên liệu :

%mdsv = 30.7153.06 * 100% = 59,22888%

2.2.3 Tính lưu lượng khối lượng, lưu lượng thể tích và phần tram thể tích.

a Lưu lượng khối lượng

- Xác định theo công thức Fmi = %mi∗Fm100

Trong đó:

+ %mi là phần tram khối lượng phân đoạn

+ Fmi là lưu lượng khối lượng của phân đoạn I (kt/năm)

Fmi là lưu lượng khối lượng phân đoạn i (kt/năm)

D là tỷ khối phân đoạn i

Fvi Lưu lượng thể tích phân đoạn i (km3/năm)

Fv Lượng nguyên liệu cho DSV (km3/năm)

57.33451

2.2.4 Tính khối lượng phân tử M

Tính ngược từ phân đoạn nặng lên , dực vào D62 theo %m

+ Phân đoạn RDA : %Mpđ = 48.76 tra 62 ta có %s = 3.1095

+ Phân đoạn RSV : %Mpđ = 19.88 tra 62 ta có %s = 4,325

+ Phân đoạn DSV : %Mpđ = 28.88 tra 62 ta có %s = 3,687

BẢNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT THÁP CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG

3.1.giới thiệu chung về reforming xúc tác:

Reforming xúc tác là một trong số các quá trình quan trọng của công nghiệp chếbiến dầu Vai trò của quá trình này không ngừng được tăng lên do nhu cầu về xăng

có chất lượng cao và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hoá dầu ngày một nhiều.Quá trình này cho phép sản xuất các cấu tử có trị số octan cao cho xăng, các hợpchất hydrocacbon thơm (B, T, X) cho tổng hợp hoá dầu và hoá học Ngoài ra quátrình còn cho phép nhận được khí hydro kỹ thuật ( hàm lượng H2 tới 85%) với giá rẻnhất so với các quá trình điều chế hydro khác Sản phẩm hydro nhận được từ quátrình reforming đủ cung cấp cho các quá trình làm sạch nguyên liệu, xử lý hydro cácphân đoạn sản phẩm trong khu liên hợp lọc hoá dầu

Nguyên liệu chủ yếu của quá trình RC là xăng thu được từ quá trình chưng cất trựctiếp ngoài ra còn có phân đoạn xăng của các quá trình thứ cấp như giảm nhớt , cốchóa , cracking nhiệt , hydrocracking , phân đoạn giữa của quá trình FCC

*Các phản ứng trong quá trình reforming

hoá các hợp chất Aromatic nhờ các olefin, phản ứng hydrocracking, phản ứng tạocốc.

xúc tác quá trình RC có hai chức năng : + chức năng hydro – dehydro hóa và chứcnăng axit

3.2 Tính công nghệ của phân xưởng:

3.2.1.Nguồn nguyên liệu :

Phân đoạn BZN từ quá trình chưng cất khí quyển Nguyên liệu BZN được tríchtrực tiếp một lượng PC = 602 ktấn/năm đem đi dùng cho các phân xưởng hoá dầu.Lượng BZN đưa vào phân xưởng RC có các số liệu ban đầu

3.2.2.Số liệu ban đầu:

TVV

RON Clair

1.8* TK

S

Trong đó: T50TBP= TTB, 0K nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn BZN

T50TBP = 278+65

2 + 273 = 444.5 oK

S: tỷ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn:

%m * FF

100



tương tự như các phân xưởng khác

 Khối lượng phân tử trung bình được lấy theo giá trị thựcnghiệm, kết quả cho ở bảng cân bằng cho toàn phân xưởng

CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG RC

C4 5,63 0,581 33,8926

CHƯƠNG 4 : TÍNH CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC (FCC)

4.1 giới thiệu về phân xưởng cracking xúc tác (FCC)

Quá trình FCC nhằm mục đích sản xuất xăng từ các phân đoạn nặng đáp ứngyêu cầu về chất và lượng sản phẩm.Đây là một trong những phân xưởng quan trọngtrong nhà máy lọc dầu bởi lượng nguyên liệu xử lý và sử dụng xúc tác lớn Mặtkhác lượng sản phẩm thu được từ phân xưởng này có giá trị kinh tế cao

Nguyên liệu dùng chi quá trình cracking xúc tác gồm Chủ yếu kà phần cấtchân không (DSV) có khoảng nhiệt độ sôi 350oC-550oC

Distillat nhẹ của quá trình chưng cất trực tiếp , của quá trình cốc hóa, của

Cặn chưng cất chân không đã tách bỏ asphan

Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình cracking xúc tác là nguyên liệu, nhiệt độ,

áp suất, thời gian tiếp xúc của hơi nguyên liệu và xúc tác, tốc độ thể tích, bội số

Sự tạo cốc trong quá trình cracking xúc tác là không mong muốn, vì cốc tạo rathường bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính và thời gian làm việc củaxúc tác Do đó phải hạn chế lượng cốc sinh ra tuy nhiên lượng cốc phải tạo vừa đủcho lượng nhiệt cần cung cấp cho phân xưởng Quá trình cracking xúc tác hìnhthành các sản phẩm nhẹ hơn như khí xăng Do đó người ta phải nghiên cứu độchuyển hóa hợp lý để tạo ra được lượng sản phẩm mong muốn

Các phản ứng cracking bẻ gãy các liên kết hóa học của các phân tử hydrocacbon hoặc các hợp chất khác có mặt trong dầu mỏ

Các phản ứng cracing bẻ gãy các liên kết hóa học của các phân tử hydrocacbon