C«ng nghiÖp dÇu khÝ lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp ®· cã nh÷ng bíc thay ®æi vµ ph¸t triÓn kh«ng ngõng, ®Æc biÖt lµ vµo nh÷ng n¨m cuèi thÕ kû XX. C«ng nghiÖp dÇu khÝ ®· vµ ®ang trë thµnh ngµnh c«ng nghiÖp mòi nhän, bªn c¹nh ®ã lµ sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña mét sè qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu th« ra c¸c nhiªn liÖu trong ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ dÇu, song kh«ng thÓ kh«ng nh¾c ®Õn qu¸ tr×nh qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®Ó s¶n xuÊt ra x¨ng chÊt lîng cao. Ngµy nay, qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®îc sö dông rÊt phæ biÕn cho ngµnh tæng hîp ho¸ dÇu vµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Môc ®Ých chÝnh cña qu¸ tr×nh lµ biÕn ®æi c¸c hydrocacbon cã trong ph©n ®o¹n x¨ng thµnh nh÷ng hydrocacbon th¬m lµ hä cã trÞ sè octan cao nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy cho phÐp s¶n xuÊt ra c¸c cÊu tö cao octan cho x¨ng ®¹t tíi 98 100. Tuy nhiªn, ngoµi viÖc s¶n xuÊt ra x¨ng cã trÞ sè octan cao th× qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c cßn s¶n xuÊt ra nguån nguyªn liÖu BTX rÊt quan träng cho c«ng nghiÖp ho¸ dÇu. Bªn c¹nh ®ã cßn s¶n xuÊt ra nhiÒu khÝ hydro (hµm lîng > 85%). §©y lµ nguån khÝ hydro ®îc sö dông lµm nguyªn liÖu s¹ch vµ rÎ tiÒn phôc vô cho c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má vµ tæng hîp h÷u c¬ nh: lµm s¹ch nguyªn liÖu, xö lý hydro c¸c ph©n ®o¹n s¶n phÈm trong khu liªn hîp läc ho¸ dÇu, s¶n xuÊt ph©n ®¹m. Do ®ã kh«ng thÓ phñ nhËn vai trß cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu nÕu kh«ng muèn nãi r»ng qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c lµ mét qu¸ tr×nh chÕ biÕn thø cÊp quan träng nhÊt. C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c lµ izome ho¸, dehydro ho¸, dehydro ho¸ t¹o vßng cho s¶n phÈm chÝnh lµ c¸c hydrocacbon th¬m cã trÞ sè octan cao. Qu¸ tr×nh reforming thêng dïng nguyªn liÖu lµ ph©n ®o¹n x¨ng cã trÞ sè octan thÊp, kh«ng ®ñ tiªu chuÈn cña nhiªn liÖu x¨ng cho ®éng c¬ x¨ng. §ã lµ ph©n ®o¹n x¨ng cña qu¸ tr×nh chng cÊt trùc tiÕp dÇu th« hay tõ ph©n ®o¹n x¨ng cña qu¸ tr×nh cracking nhiÖt, cèc ho¸. Reforming xóc t¸c do cã tÇm quan träng nªn qu¸ tr×nh nµy ngµy cµng ®îc nghiªn cøu mét c¸ch s©u réng vµ ®îc ¸p dông mét c¸ch réng r·i trªn thÕ giíi. HiÖn nay, lîng x¨ng s¶n xuÊt tõ qu¸ tr×nh reforming chiÕm mét phÇn ®¸ng kÓ lîng x¨ng tiªu thô trªn thÕ giíi. Qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®· vµ ®ang ®îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc c«ng nghiÖp kh¸c nhau vµ lµ qu¸ tr×nh kh«ng thÓ thiÕu cña nhµ m¸y chÕ biÕn dÇu má, nhµ m¸y ®iÖn, c«ng nghiÖp chÊt dÎo, x¨ng cã trÞ sè octan cao, BTX. §Ó qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thùc sù bíc vµo vËn héi míi vµ cïng ngµnh dÇu khÝ ViÖt Nam héi nhËp víi c¸c ngµnh c«ng nghÞªp kh¸c trong khu vùc thÕ giíi, th× vÊn ®Ò nghiªn cøu, triÓn khai c«ng nghÖ s¶n xuÊt ra c¸c nhiªn liÖu kh¸c tõ nguyªn liÖu dÇu th« s½n cã trong níc lµ rÊt cÇn thiÕt. Tõ ®ã cã thÓ t¹o ra nh÷ng d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ hîp lý ®Ó s¶n xuÊt ra nhiªn liÖu ®i tõ dÇu má cã thÓ ®¸p øng ®îc nh÷ng yªu cÇu chÊt lîng s¶n phÈm còng nh chØ tiªu kü thuËt víi nh÷ng nguyªn liÖu s½n cã ë ViÖt Nam nh»m phôc vô nhu cÇu l©u dµi trong níc vµ híng tíi xuÊt sang c¸c níc trong khu vùc vµ trªn thÕ giíi. X¨ng lµ mét trong nh÷ng s¶n phÈm chñ ®¹o cña nhµ m¸y läc dÇu. §Ó cã ®îc c¸c chñng lo¹i x¨ng cã chÊt lîng cao phôc vô cho nhu cÇu quèc d©n th× ph¶i ph¸t triÓn qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. Nhu cÇu cÊp b¸ch vÒ c¸c s¶n phÈm cña läc ho¸ dÇu ngµy cµng t¨ng khi nÒn c«ng nghiÖp ngµy cµng lín m¹nh. Bëi v× c¸c s¶n phÈm läc ho¸ dÇu kh«ng chØ lµ nguån nguyªn liÖu chÝnh cho c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc mµ cßn lµ nguån nguyªn liÖu quan träng cho nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Tõ ®ã gãp phÇn vµo c«ng viÖc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ cña ®Êt níc nh»m ®a nÒn kinh tÕ còng nh nÒn c«ng nghiÖp níc ta tiÕn lªn mét kû nguyªn míi, kû nguyªn cña sù héi nhËp vµ ph¸t triÓn.
EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác Thiết kế phân xởng Mở đầu Công nghiệp dầu khí ngành công nghiệp đà có bớc thay đổi phát triển không ngừng, đặc biệt vào năm cuối kỷ XX Công nghiệp dầu khí đà trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn, bên cạnh phát triển không ngừng số trình chế biến dầu thô nhiên liệu ngành công nghiệp hoá dầu, song không nhắc đến trình trình reforming xúc tác để sản xuất xăng chất lợng cao Ngày nay, trình reforming xúc tác đợc sử dụng phổ biến cho ngành tổng hợp hoá dầu ngành công nghiệp khác Mục đích trình biến đổi hydrocacbon có phân đoạn xăng thành hydrocacbon thơm họ có trị số octan cao Quá trình cho phép sản xuất cấu tử cao octan cho xăng đạt tới 98 100 Tuy nhiên, việc sản xuất xăng có trị số octan cao trình reforming xúc tác sản xuất nguồn nguyên liệu BTX quan trọng cho công nghiệp hoá dầu Bên cạnh sản xuất nhiều khí hydro (hàm lợng > 85%) Đây nguồn khí hydro đợc sử dụng làm nguyên liệu rẻ tiền phục vụ cho trình chế biến dầu mỏ tổng hợp hữu nh: làm nguyên liệu, xử lý hydro phân đoạn sản phẩm khu liên hợp lọc hoá dầu, sản xuất phân đạm Do phủ nhận vai trò trình reforming xúc tác công nghiệp chế biến dầu không muốn nói trình reforming xúc tác trình chế biến thứ cấp quan trọng Các phản ứng xảy trình reforming xúc tác izome hoá, dehydro hoá, dehydro hoá tạo vòng cho sản phẩm hydrocacbon thơm có trị số octan cao Quá trình reforming thờng dùng nguyên liệu phân đoạn xăng có trị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn nhiên liệu xăng cho động xăng Đó phân đoạn xăng trình chng cất trực tiếp dầu thô hay từ phân đoạn xăng trình cracking nhiệt, cốc hoá Reforming xúc tác có tầm quan trọng nên trình ngày đợc nghiên cứu cách sâu rộng đợc ¸p dơng mét c¸ch réng r·i trªn thÕ giíi HiƯn nay, lợng xăng sản xuất từ SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Líp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xúc tác trình reforming chiếm phần đáng kể lợng xăng tiêu thụ giới Quá trình reforming xúc tác đà đợc ứng dụng rộng rÃi nhiều lĩnh vực công nghiệp khác trình thiếu nhà máy chế biến dầu mỏ, nhà máy điện, công nghiệp chất dẻo, xăng có trị số octan cao, BTX Để trình reforming xúc tác thực bớc vào vận hội ngành dầu khí Việt Nam hội nhập với ngành công nghịêp khác khu vực giới, vấn đề nghiên cứu, triển khai công nghệ sản xuất nhiên liệu khác từ nguyên liệu dầu thô sẵn có nớc cần thiết Từ tạo dây chuyền công nghệ thiết bị hợp lý để sản xuất nhiên liệu từ dầu mỏ đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng sản phẩm nh tiêu kỹ thuật với nguyên liệu sẵn có Việt Nam nhằm phục vụ nhu cầu lâu dài nớc hớng tới xuất sang nớc khu vực giới Xăng sản phẩm chủ đạo nhà máy lọc dầu Để có đợc chủng loại xăng có chất lợng cao phục vụ cho nhu cầu quốc dân phải phát triển trình reforming xúc tác Nhu cầu cấp bách sản phẩm lọc hoá dầu ngày tăng công nghiệp ngày lớn mạnh Bởi sản phẩm lọc hoá dầu không nguồn nguyên liệu cho thiết bị máy móc mà nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp khác Từ góp phần vào công việc công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc nhằm ®a nỊn kinh tÕ cịng nh nỊn c«ng nghiƯp níc ta tiÕn lªn mét kû nguyªn míi, kû nguyªn cđa hội nhập phát triển SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Reforming xóc t¸c ThiÕt kÕ phân xởng Phần I Tổng quan lý thuyết Chế biến dầu mỏ giới, vai trò trình không ngừng đợc tăng lên nhu cầu xăng có chất lợng cao nguyên liệu cho hoá dầu ngày nhiều Quá trình reforming xúc tác nhằm sản xuất xăng có trị số octan cao (98 100) sản xuất loại hydrocacbon thơm nh benzen, toluen, xilen (BTX) làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp tổng hợp hữu hoá dầu Ngoài ra, trình cho phép nhận đợc khí hydro kỹ thuật (hàm lợng hydro tới 85%) với giá rẻ so với trình sản xuất khác (rẻ 10 15 lần so với hydro thu đợc từ trình điều chế khác) Sản phẩm hydro thu đợc từ trình đủ cung cấp cho trình làm nguyên liệu, xử lý hydro phân đoạn sản phẩm khu liên hợp lọc hoá dầu Hiện nay, nhờ cải tiến công nghệ xúc tác, trình reforming xúc tác nhận đợc xăng có trị số octan cao, không cần pha nớc chì, tránh ô nhiễm môi trờng độc hại cho ngời sử dụng Quá trình reforming xúc tác thờng dùng nguyên liệu phân đoạn xăng có trị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn làm nhiên liệu xăng cho động xăng phân đoạn xăng SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xúc tác trình chng cất trực tiếp dầu thô, phân đoạn xăng trình cracking nhiệt, cốc hoá Quá trình reforming xúc tác dùng xúc tác đa chức năng: chức hydro-dehydro hoá kim loại đảm nhiệm (chủ yếu platin), đợc mang chất mang axit (thờng dùng gama oxit nhôm để tăng tốc độ phản ứng theo chế ion cacboni nh izome hoá, vòng hoá hydrocracking) Reforming xúc tác trình quan trọng nhà máy chế biến ChơngI: CƠ Sở HóA HọC CủA QUá TRìNH REFORMING XúC TáC I.1.Các phản ứng hóa học trình Reforming xúc tác trình biến đổi thành phần hydrocacbon nguyên liệu (chủ yếu naphten parafin thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao) mà chủ đạo xăng chng cất trực tiếp gần nhờ phát triển trình làm hydro sử dụng xăng trình lọc dầu khác nh xăng trình cốc hoá, xăng cracking nhiệt Những phản ứng xảy trình reforming xúc tác: - Dehydro hoá hydrocacbon naphten - Dehydro vòng hoá hydrocacbon parafin - Đồng phân hoá SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Reforming xóc t¸c - Hydro cracking Thiết kế phân xởng Dehydro vòng hoá Dehydro hoá n_parafin Alkyl cyclo Hydrocacbon thơm Hydro hexan racking Đồng phân hoá Sản phẩm cracking Hydrocracking izo_parafin Alkyl Cyclopentan Dehydro vòng hoá Hình 1: Sơ đồ phản ứng trình reforming xúc tác Trong điều kiện tiến hành trình reforming xảy phản ứng phụ, không làm ảnh hởng nhiều đến cân phản ứng nhng lại có ảnh hởng lớn đến độ hoạt động độ bền xúc tác Đó phản ứng: - Phản ứng phân huỷ khử hợp chất chứa oxi, nitơ, lu huỳnh thành H2S, NH3, H2O - Phản ứng phân huỷ hợp chất chứa kim loại halogen - Phản ứng ngng tụ hợp chất trung gian không bền nh olefin, diolefin với hydrocacbon thơm dẫn đến tạo thành chất nhựa cốc bám bề mặt xúc tác Vì để phát triển trình reforming xúc tác, ngời ta cần phải khắc phục đợc trình tạo cốc xúc tác, hay phải hạn chế tới mức tối đa trình tạo cốc Trong thực tế SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác sản xuất, ngời ta đà áp dụng biện pháp khác nh dùng áp suất nồng độ hydro cao tiến hành tái sinh liên tục xúc tác (quá trình CCR) I.1.1 Dehydro hoá hydrocacbon naphten tạo thành hydrocacbon thơm: Phản ứng chuyển hydrocacbon thơm r hoá alkyl xyclohexan thành r + 3h + q Đây phản ứng trình reforming Khi R hydro 500oC, lợng để tạo benzen 51,6 kcal/mol Đây phản ứng thu nhiệt mạnh Khi tăng nhiệt độ giảm áp suất, hiệu suất hydrocacbon thơm tăng lên Việc tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hởng không nhiều đến cân phản ứng dehydro hoá naphten ảnh hởng bù lại việc tăng nhiệt độ trình Khi hàm lợng hydrocacbon naphten nguyên liệu cao, trình reforming làm tăng rõ ràng hàm lợng hydrocacbon thơm Do cho phép ta lựa chọn xử lý nguyên liệu để đạt mục đích mong muốn: tăng hydrocacbon thơm có trị số octan cao cho xăng, để nhận hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X) Sự tăng trị số octan phụ thuộc vào hàm lợng nparafin cha bị biến đổi chứa sản phẩm chúng có trị số octan thấp (trị số octan n-heptan 0) Vì vậy, phản ứng dehydro hoá naphten cần phải tiến hành phản ứng khác cho đảm bảo đợc hiệu trình reforming Phản ứng dehydro hoá naphten, đặc trng phản ứng dehydro hoá xyclohexan dẫn xuất nó, có tốc độ lớn ta dùng xúc tác có chứa Pt Năng lợng hoạt hoá phản ứng nhỏ, vào khoảng 20 kcal/mol Phản ứng chuyển hydrocacbon thơm hoá SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Líp HD K46 alkyl xyclopentan thµnh Trang EBOOKBKMT.COM ThiÕt kế phân xởng Reforming xúc tác Phản ứng đồng phân hoá naphten vòng cạnh thành vòng cạnh phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp (5 kcal/mol), nên tăng nhiệt độ cân chuyển dịch phía tạo vòng naphten cạnh Ví dụ phản ứng đồng phân hoá metyl xyclopentan thành xyclohexan: ch + 3h Tại nhiệt độ 500oC, nồng độ cân metyl xyclopentan 95%, xyclohexan 5% Nhng tốc độ phản ứng dehydro hoá xảy nhanh mà cân phản ứng đồng phân hoá có điều kiện chuyển hoá thành xyclohexan phản ứng, nồng độ naphten cha bị chuyển hoá 5% Nh vậy, nhờ phản ứng dehydro hoá naphten có tốc độ cao mà trình reforming ta nhận đợc nhiều hydrocacbon thơm hydro Do phản ứng thu nhiệt mạnh, ngời ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp nhiều reactor để nhận đợc độ chuyển hoá cao cần thiết I.1.2 Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin Phơng trình tổng quát: r r -c-c-c-c-c-c + 4h + q Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin xảy khó so với phản ứng cđa naphten ChØ ë nhiƯt ®é cao míi cã thĨ nhận đợc hiệu suất hydrocacbon thơm đáng kể Khi tăng chiều dài mạch cacbon parafin, số cân tạo hydrocacbon thơm đợc tăng lên, điều thể hiƯn ë sè liƯu b¶ng sau: B¶ng 1.1: ¶nh hởng nhiệt độ chiều dài mạch cacbon tới số cân phản ứng dehydro vòng hoá parafin Ph¶n øng n_c 6h 14 c 6h + 4h 400oK 600oK 800oK 3,82.10-12 0,67 3,68.105 SVTH:Lê Thị Tn Anh-Líp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Reforming xóc t¸c ThiÕt kÕ ph©n xëng n_c 7h 16 c 7h + 4h 6,54.10-10 31,77 9,03.106 n_c 8h 18 -10 c 6h 5c 2h + 4h 7,18.10 39,54 1,17.107 n_c 9h 20 c 6h 5c 3h + 4h 65,02 1,81.107 1,42.10-9 Khi tăng nhiệt độ, số cân phản ứng dehydro vòng hoá parafin tăng lên nhanh, nhanh so với phản ứng dehydro hoá naphten Nhng tốc độ phản ứng dehydro vòng hoá lại nhạy với thay đổi áp suất tỷ số H 2/RH nguyên liệu Năng lợng hoạt động phản ứng thay đổi từ 25 đến 40 kcal/mol dùng xúc tác Cr 2O3/Al2O3, dùng xúc tác Pt/Al2O3 từ 20 30 kcal/mol Tốc độ phản ứng tăng tăng số nguyên tử cacbon phân tử parafin, điều dẫn tới hàm lợng hydrocacbon thơm sản phẩm phản ứng tăng lên Bảng 1.2: Dehydro vòng hoá parafin Nguyên liệu Hydrocacbon thơm, Độ chuyển hoá,%V % Khối lợng/nguyên liệu n-C7H16 39,8 57,0 n-C12H26 60,2 67,0 Dehydro vòng hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm phản ứng quan trọng trình reforming xúc tác Nhờ phản ứng mà cho phép biến đổi lợng lớn hợp chất có trị số octan thấp nguyên liệu thành hydrocacbon thơm cấu tử có trị số octan cao Phản ứng xảy u tiên tạo thành dẫn xuất bezen với số lợng cực đại nhóm metyl đính xung quanh, nh nguyên liệu cho phép Chẳng hạn 465oC, nguyên liệu 2,3-dimetyl hexan cho hiệu suất o-xylen lớn Ngợc lại, nguyên liệu 2,2-dimetyl hexan phản ứng xảy khó nguyên liệu 2,2,4-trimetyl pentan phản ứng vòng hoá xảy khó Nhng ta tăng nhiệt độ lên 510 oC hiệu suất hydrocacbon thơm từ hợp chất lại tăng lên nhờ phản ứng đồng phân hoá làm thay đổi cấu trúc mạch akyl SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác I.1.3 Nhóm phản ứng Izome hóa: Thiết kế phân xởng Nhóm phản ứng bao gồm: - Izo me hoá n-parafin thành Ios parafin - Dehydro isome hoá Alkycyclo pen izome hoá Alky bonzen a) Phản ứng izome hóa n- parafin Phản ứng đợc mô tả nh sau: n-parafin izo parafin + Q = 2kcal/mol Cân phản ứng vùng làm việc Reactor điều kiện phản ứng (ở 5000C) loại xúc tác Pt/Al2O3nh sau: với n-C6 30%, n-C5 40%, n-C4 60% Việc có mặt n-parafin có trị số NO thấp đợc thay izo- Parafin nh làm tăng đợc số octan sản phẩm xăng Tuy việc cải thiện số NO trình reforming nhờ phản ứng izo me hoá có hiệu cao n- parafin nhẹ C5, C6 Còn n-parafin cao không làm tăng nhiều NO phản ứng izome hoá dễ xảy lý hiệu suất chuyển hoá không cao 43, n-parafin cao cha biến đổi lại nhiều sản phẩm Ví dô n-C cã NO=O, trimetyl butan cã NO=110 nhng hỗn hợp C7 điều kiện cân có NO =55 Với parafin nhẹ nh C5 khác :NO cđa n-C5 lµ 62 vµ NO cđa izo-C5 lµ 80 nên cải thiện tốt số ON hơn.Từ rút kết luận phản ứng izo me hoá tèt nhÊt lµ tiÕn hµnh víi n-parafin nhĐ (C5,C6), lóc hiệu phản ứng izome hoá thể rõ b) Phản ứng dehydro izomehoá alkyl Cyclopentan izomehoá Akyl thơm: Phản ứng dehydro hoá izo me Akyl cyclopentan đà đợc đề cập trớc: R R1 + Q = 6kcal/mol R1 + 3H2 + Q = -50kcal/mol SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác Phản ứng izomehoá Akyl thơm ví dụ với trờng hợp Etyl Benzen nh sau : CH3 C2H5 CH3 I.1.4 Ph¶n ứng hydrocracking parafin naphten : Đối với parafin hydrogenolyse: R-C-C-R1 + H2 R-C-C-R1 + H2 §èi víi naphten R1 + H2 thờng xảy phản ứng hydrocracking R-CH3 + R1-CH3 + Q = 11 kcal/mol R2-CH3 + CH4 R3H + H2 R4H + R3H + Q = 20 kcal/mol R2 Ngoài có phản ứng hydrodealkyl hoá hợp chất thơm R + H2 C6H6+ RH + Q = 12 13kcal/mol S¶n phÈm cđa trình hợp chất iso-parafin chiếm phần chủ yếu phản ứng xẩy theo chế ion cacboni nên sản phẩm khí thờng chứa nhiều C3,C4 vµ C5 rÊt Ýt C1, C2 Nhng nÕu b»ng nhiƯt độ cao làm tăng hàm lợng C1, C2 lúc phản ứng hydrogennolyse cạnh tranh với phản ứng cracking xúc tác Khi CH4 tạo với số lợng đáng kể Tác dụng phản ứng trình reforming góp phần làm tăng NO cho sản phẩm đà tạo nhiều iso-parafin Nhng cần lu ý phản ứng làm giảm thể tích sản phẩm lỏng đồng thời làm giảm hiệu suất hydro (vì tiêu tốn H2 cho phản ứng) SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 10 EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác Thiết kế phân xởng Phần IV An toàn lao động bảo vệ môi trờng I An toàn lao động phân xởng reforming xúc tác Trong trình sản xuất nhà máy lọc dầu nói chung phân xởng reforming nói riêng vấn đề an toàn lao động bảo vệ môi trờng có vai trò quan trọng cần thiết nhằm cải thiện điều kiện làm việc công nhân, SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 115 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xúc tác đảm bảo sức khoẻ, an toàn cho công nhân nhà máy Để đảm bảo an toàn lao động ta cần phải nắm đợc nguyên nhân gây tai nạn cháy nổ Các nguyên nhân gây tai nạn cháy nổ nh sau: I.1 Nguyên nhân kỹ thuật Nguyên nhân phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng máy móc, thiết bị, đờng ống nơi làm việc: - Máy móc thiết bị nhà máy bị hỏng hóc, không đảm bảo an toàn trình sản xuất - Sự rò rỉ đờng ống - Kết cấu thiết bị không đảm bảo an toàn, hệ thống thiết bị không đồng dễ gây cố trình làm việc - Không đảm bảo khoảng cách an toàn máy móc, máy móc ngời lao động - Không thực đầy đủ yêu cầu kiểm tra định kỳ, bảo dỡng, sửa chữa máy móc thiết bị I.2 Nguyên nhân tổ chức - Vi phạm quy tắc, quy trình kỹ thuật - Tổ chức lao động, nơi làm việc không yêu cầu - Giám sát kỹ thuật không chặt chẽ - Vi phạm chế độ làm việc - Sử dụng lao động không ngành nghề, chuyên môn - Ngời lao động cha nắm vững quy tắc an toàn lao động I.3 Nguyên nhân công tác vệ sinh - Môi trờng làm việc bị ô nhiễm - Điều kiện khí hậu không thích hợp - Việc đảm bảo chiếu sáng thông gió không đợc tốt - Tiếng ồn chấn động vợt quy định cho phép - Vi phạm quy định vệ sinh cá nhân II Công tác phòng chống cháy nổ SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 116 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc tác Nh đà biết nguyên liệu nh sản phẩm trình reforming xúc tác dễ cháy nổ Vì vậy, vấn đề giáo dục an toàn phòng cháy nổ cho cán bộ, công nhân viên nhà máy quan trọng phải đợc đặt lên hàng đầu II.1 Nguyên nhân gây cháy nỉ Do cã ngän lưa hë khu vùc sản xuất: Do ngời thiếu kiến thức phòng cháy, chữa cháy đà sử dụng nguồn nhiệt nh diêm, bật lửa, đèn dầu vi phạm quy định nên gây cháy Vi phạm quy trình kỹ thuật: Coi nhẹ công tác phòng cháy chữa cháy, không thực nghiêm nội quy, quy định phòng cháy tạo nên nguy cháy Đốt phá: - Đốt để phi tang trộm cắp, tham ô - Đốt mâu thuẫn để trả thù - Đốt với mục đích phá hoại Do tĩnh điện sét đánh gây cháy nổ II.2 Các biện pháp phòng chống cháy nổ - Để phòng chống cháy nổ cần thực biện pháp sau đây: - Ngăn ngừa khả tạo môi trờng cháy nổ - Ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy nổ môi trờng dễ cháy nổ - Duy trì nhiệt độ môi trờng thấp nhiệt độ cho phép lớn cháy nổ đợc - Duy trì áp suất môi trờng thấp áp suất cho phép lớn cháy nổ đợc Để ngăn ngừa khả xuất nguồn cháy nổ phải tuân thủ chặt chẽ quy định sau: SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 117 EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác - Tuân thủ chặt chẽ quy định sử dụng, vận hành bảo vệ máy móc thiết bị nh sử dụng vật liệu sản phẩm khác nguồn cháy - Sử dụng loại thiết bị điện phù hợp - áp dụng quy trình công nghệ sử dụng thiết bị bảo đảm không phát sinh tia lửa điện - Có biện pháp chống sét cho nhà xởng, thiết bị - Quy định nhiệt độ nung nóng cho phép lớn bề mặt thiết bị, sản phẩm vật liệu tiếp xúc với môi trờng cháy - Loại trừ điều kiện dẫn đến tự cháy nhiệt độ, chất xúc tác, tác dụng hoá học II.3 Những biện pháp tổ chức để đảm bảo an toàn phòng cháy nổ Để đảm bảo an toàn trình xây dựng nh vận hành sản xuất cần phải thực thi biện pháp sau đây: - Trớc giao việc phải tổ chức cho công nhân ngời liên quan học tập công tác an toàn cháy nổ Đối với môi trờng làm việc đặc biệt nguy hiểm cháy nổ cán công nhân viên cần đợc cấp giấy chứng nhận định kỳ kiểm tra lại - Mỗi phân xởng, xí nghiệp cần phải xây dựng nội quy, quy định an toàn cháy nổ phơng án chữa cháy thích hợp cho đơn vị - Trang bị phơng tiện phòng cháy chữa cháy đầy đủ, đồng Thờng xuyên luyện tập phơng án chữa cháy nhằm đảm bảo xư lý tèt cã sù cè x¶y - Cần tổ chức thành tổ, đội chữa cháy chuyên nghiệp phân xởng để thực tốt yêu cầu đề để đảm bảo công tác phòng chống cháy nổ phân xởng tốt - Xây dựng phơng án chữa cháy, phân công thĨ tr¸ch nhiƯm cho tõng tỉ, tõng ngêi Víi nguồn gây cháy phải thực biện pháp sau đây: SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 118 EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác - Cơ khí hoá, tự động hoá trình công nghệ có liên quan đến sử dụng vận chuyển chất dễ cháy - Sử dụng thiết bị sản xuất, bao bì kín cho chất dễ cháy nổ - Sử dụng ngăn, khoang, buồng cách ly trình dễ cháy nổ Bên cạnh tai nạn xảy cháy nổ vấn đề cần đợc quan tâm độc tính hoá chất Nh đà biết hầu hết hoá chất điều kiện định gây tác hại ngời Do để phòng tránh độc tố gây hại cho sức khỏe ngời cần thực biện pháp sau: - Trong trình sản xuất phải ý đảm bảo an toàn khâu tháo, nạp sản phẩm, lọc, sấy khâu mà công nhân thờng phải tiếp xúc trực tiếp - Duy trì độ chân không sản xuất - Thay chất độc dùng trình chất độc hại - Tự động hoá, bán tự động hoá trình sử dụng nhiều hoá chất độc hại - Nơi làm việc công nhân cần đợc thông thoáng nhằm làm giảm tối đa nồng độ chất độc có môi trờng làm việc - Tổ chức buổi học tập an toàn đông thời nâng cao ý thức tự giác thực biện pháp an toàn nơi làm việc sản xuất III Yêu cầu bảo vệ môi trờng III.1 Tính độc hại nguyên liệu, sản phẩm reforming cách xử lý Đối với sản phẩm khí Các hợp chất olefin parafin phân tử lợng thấp chất khí dễ hoà tan không khí tạo thành hỗn hợp dễ nổ nguy hiểm Vì vậy, phân xởng sản xuất sử dụng ta xếp hydrocacbon thuộc loại A Chúng có khả làm mê man hít thở có tác hại lâu dài sau Nồng độ SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 119 EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác cho phép chúng khu sản xuất nằm giới hạn nổ cho phép (5,0% 7,6% thể tích), công nhân phải đeo trang, trang bị đầy đủ bảo hộ lao động trình làm việc Xây dựng bể chứa phải xa nơi dân c, không đợc rò rỉ Trồng xanh có khả hấp thụ khí tốt xung quanh Đối với sản phẩm LPG LPG sản phẩm khí hoá lỏng nhiệt độ thấp áp suất cao (6 atm), có khả dễ nổ, ta cần phải cẩn thận khâu bảo quản sử dụng Ta cần phải trì áp suất nhiệt độ giới hạn cho phép Nguyên liệu sản phẩm refomat Nguyên liệu sản phẩm refomat trạng thái lỏng, dễ bay có khả hoà tan không khí tạo thành hỗn hợp dễ cháy nổ, nguy hiểm Ta cần xây dựng khu chứa sản phẩm nguyên liệu xa khu dân c, gần nhà cứu hoả cuối hớng gió phân xởng, trồng xung quanh để hấp thụ khí bể bị rò rỉ Bể chứa phải có van thở để tránh tợng nổ nguyên liệu sản phẩm giÃn nở, tăng áp suất bể có phận thu hồi khí để tránh ô nhiễm môi trờng Ta cần xây dựng bể chứa ngầm dới đất, sơ bể sơn trắng để tránh tợng hấp thụ tia hồng ngoại, tử ngoại Sản phẩm hydrocacbon thơm (BTX) BTX sản phẩm lỏng có nhiệt độ bắt cháy thấp nên độ nguy hiểm cháy chúng lớn Sự độc hại chúng vợt trội hydrocacbon khác loại Nồng độc cho phép chúng khu sản xuất benzen 20 mg/m3 Ta cần phải trồng xanh xung quanh khu sn¶ xt cịng nh khu chøa sản phẩm BTX để hấp thụ khí bị rò rỉ, tránh ô nhiễm môi trờng độc hại cho công nhân dân c Công nhân phải trang bị đầy đủ bảo hộ lao động làm việc SVTH:Lê ThÞ Tn Anh-Líp HD K46 Trang 120 EBOOKBKMT.COM Reforming xóc tác III.2 Vị trí mặt phân xởng Thiết kế phân xởng Lựa chọn mặt nhà máy phải tơng đối phẳng, có hệ thống thoát nớc thải tốt Đặt nhà máy cách khu dân c khoảng cách an toàn cuối hớng gió trồng nhiều xanh xung quanh nhà máy Công tác chiếu sáng thông gió tốt để đảm bảo môi trờng thoáng đÃng cho công nhân làm việc SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 121 EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác Thiết kế phân xởng PHầN V TíNH TOáN KINH Tế I.Mục đích: Trong yêu cầu đợc đặt lên hàng đầuđối với công nghệ sản xuất ngoàI tiêu kỹ thuật tiêu kinh tế quan trọng Vì việc tính toán kinh tế cho ta biết hiệu công nghệ, lợi nhuận sản xuất, từ cho phép lựa chọn công nghệ hợp lý đảm bảo phát triển mặt Hiệu kinh tế dự án đợc biểu tiêu sau: t = Vốn đầu t /(lợi nhuận + khấu hao) t: thời gian thu hồi vốn đầu t cho dự án E=Lợi nhuận vốn năm/ Vốn đầu t E: hệ số hiệu vốn đầu t Nh mục đích việc xác định hiệu quảhiệu kinh tế dự án đa qui định thành lập, xây dựng hay hủy bỏ dự án đầu t cho hợp lý II Tính toán kinh tế Các thông số ban đầu cho hạch toán kinh tế - Số ngày làm việc dây chuyền năm: 340 ngày - Số hoạt động ngày: 24 h - Năng suất phân xởng: 1990000 tấn/ năm - Hiệu suất sản phẩm: Refornat: 87,63% Hydro: 7,4% - Khối lợng xúc tác: 133800 kg - Nhân lực bố trí lực lợng nhà máy STT Chức vụ Ca trực Số ngời Giám đốc 1 Phó giám đốc Quản ®èc Kü s c«ng nghƯ Th kÝ 1 KÕ to¸n 1 Hành Công đoàn Bảo vệ 10 Lao công SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 122 EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác 11 Nhà ăn 12 Công nhân sản xuất Tỉ ng ThiÕt kÕ ph©n xëng 3 45 84 Vốn đầu t ban đầu: Bao gồm vốn đầu t cho thiết bị vốn đầu t cho xây dựng - Định mức đầu t: 3500 USD/tấn - Tổng vốn đầu t: 3500.1,99.106 USD Tính khoản chi phí a Chi phí cho nguyên liệu: - Năng suất là: 1,99.106 tấn/ năm - Đơn giá tính cho nguyên liệu 3000 USD/ Vậy chi phÝ cho nguyªn liƯu: 3000.1,99.10 b Chi phÝ cho xúc tác - Chất xúc tác Pt/Al2O3 với lợng xúc tác 133800 (kg) - Với đơn giá: 35 USD Với chi phí cho xúc tác là: 133800.35 = 4683.10 USD c Chi phÝ cho phôc vô sản xuất - Tiêu hao xúc tác năm 2% tổng chi phí xúc tác thành tiền: 0,02 4683 103 = 93660 USD - Chi phí cho lợng điện với lợng điện tiêu thụ 110.1,99.106 Kw/năm Với Kw có giá là: 0,086 USD Thµnh tiỊn: 0,086 110 1,99 106 = 18825400 USD d Chi phí lơng công nhân: Với phân xởng gồm 84 ngời, lơng bình quân ngời 2100 USD/ năm Thành tiền: 84 2100 = 176400 USD e TrÝch theo l¬ng chÝnh bao gåm (chi phí bồi dỡng thêm, chi phí độc hại, bảo hiểm) lấy 20% lơng Thành tiền: 0,2 176400 = 35280 USD VËy tỉng tiỊn l¬ng = L¬ng chÝn + TrÝch theo l¬ng =176400 + 35280 = 211680 USD f Chi phí cho phân xởng: SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Líp HD K46 Trang 123 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xúc tác - Khấu hao toàn vòng 20 năm 5% tổng vốn đầu t ban đầu Thµnh tiỊn: 0,05.3500.1,99.106 = 34825.104 USD - Chi phÝ dµnh cho vận chuyển lấy 3% vốn đầu t ban đầu Thành tiền: 0,03.3500.1,99.106 = 20895 104 USD g Chi phí dành cho quản lý đợc lấy 7% tổng chi phí (nguyên liệu + sản xuất + tiền lơng công nhân) Thành tiền: 0,07(3000.1,99.106 + 93660 + 10695.103 + 176400) =418667554,2 USD h Chi phí dành cho bán hàng lấy 3% chi phí (phân xởng + quản lý) Thµnh tiỊn: 0,03.(34825.104 + 20895.104 + 418667554,2) =29276026,63 USD i Tỉng chi phÝ = chi phÝ (nguyªn liƯu + xóc tác + sản xuất + lơng công nhân + phân xởng + quản lý + bán hàng) Thành tiền: 3000.1,99.106 + 4683.103 + 93660 + 18825400 + 211680 + 34825.104 + 20895.104 + 418667554,2 + 29276026,63 = 6998957321 USD j Giá thành sản phẩm cho nguyên liệu Tổng chiphí 6998957321 = G= = = 3517 USD Năngsuất 1,99.10 Tính giá thành sản phẩm Để tính giá thành sản phẩm ta xác định hệ số phân bố theo giá bán Ta có bảng số liệu sau: Sản Hiệu Giá bán Giá trị Chi phí Giá phẩm suất sản sản doanh phân thành phẩm % phẩm thu USD bỉ s¶n USD phÈm USD Reformat 87,63 3800 3500 3280,54 2874,7 LPG 2,37 800 30 29,1 1227,8 Hydro 7,4 1000 75 72,75 983,1 KhÝ ®èt 2,6 400 10 9,7 373 Tổng 6000 3615 3392,09 5458,6 SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 124 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc tác Hệ số phân bố: Tổng chiphí 3517 Hpb = = = 0,97 Tỉng doanhthu 3615 Chi phÝ ph©n bỉ = Giá trị doanh thu hệ số phân bổ Chiphíphậnbố Giá thành sản phẩm = Hiệusuất Tính lợi nhuận kinh tế L = Tổng lợi nhuận năm =(Tổng giá bán sản phẩm Tổng giá thành sản phẩm) Sản lợng sản phẩm = (6000 5458,6).1,99.106 = 1077386000 USD ThuÕ VAT ThuÕ VAT = 10% doanh thu 10% (nguyên liệu + xúc tác) = 0,1.3615.1,99.106 – 0,1(3000.1,99.106 + 4683.103) = 121916700 USD VËy lỵi nhn sau thuÕ = L – thuÕ VAT = 1077386000 – 121916700 = 955469300 USD Thêi gian thu håi vèn Vốn dầut t= Lợi nhuận sauthuế khấuhao 3500.1,99.10 t= = 5,3 năm 955469300 34825.10 Vậy sau năm, tháng thu hồi vốn Hệ số hiệu vốn đầu t Lợi nhuận sauthuếtrongvòngmột năm E= Vèn dÇut 955469300 = = 0,137 3500.1,99.10 Ta cã bảng tổng kết sau: ST Khoản mục Thành tiền T Vốn đầu t 6965000000 Nguyên liệu 5970000000 Khấu hao 348250000 Tổng chi phí 6998957321 SVTH:Lê Thị Tn Anh-Líp HD K46 Trang 125 EBOOKBKMT.COM Reforming xóc t¸c Doanh thu Th VAT Lỵi nhn sau thuÕ Thêi gian thu håi vèn (t) HÖ số hiệu (E) Thiết kế phân xởng 7193850000 121916700 955469300 năm 3tháng 0,137 PHầN KếT LUậN Với đề tài Thiết kế phân xởng reforming xúc tác với lớp xúc tác chuyển động với suất 1,99 triệu tấn/ năm đợc giúp đỡ tận tình chu đáo TS - Nguyễn Hữu Trịnh, với nổ lực tìm tòi tài liệu nghiên cứu thân, em đẫ hoàn thành đồ án hạn Thông qua đồ án giúp em hiểu thêm công nghệ, chế độ công nghệ nh nguyên liệu trình reforming xúc tác từ số liệu bảng Thông qua đồ án rút số nhận xét sau: - Phải tìm hiểu kĩ chất hóa học, nhiệt động học xúc tác trình nh đặc tính nguyên liệu để phục vụ cho việc lựa chọn công nghệ - Thông qua việc tìm hiểu sơ đồ công nghệ rút u nhợc điểm sơ đồ Từ lựa chọn đợc số thiết bị trình - Đà tính toán đợc vấn đề trình: cân vật chất SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Líp HD K46 Trang 126 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xúc tác Bản đồ án đà đợc hoàn thành, nhng điều kiện nh tài liệu tham khảo hạn chế, Việt Nam ngành hóa dầu ngành bớc đầu làm quen với công tác thiết kế phân xởng nên vấn đề thiếu sót điều tránh khỏi Vì em mong đợc bảo đóng góp thầy cô bạn đồng nghiệp để đồ án đợc hoàn thiện Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy cô môn Công nghệ Hữu - Hóa dầu bạn Đặc biệt TS Nguyễn Hữu Trịnh đà tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngàythángnăm 2006 Sinh viên thực hiện: Lê Thị Tuấn Anh Tài liệu tham khảo PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hoá học dầu mỏ ĐHBKHN 1999 TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu má NXB Khoa häc kü thuËt 2000 Bé m«n nhiên liệu Công nghệ chế biến dầu mỏ khí BK 1983 Bộ môn nhiên liệu Tính toán công nghệ chế biến dầu mỏ BK 1973 Zhorov Yu.M.LeibG Thermodynamics of chemical processes = petrochemical suythesis processing of petroleum goal, and natural gas M.Mir.1987 SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 127 EBOOKBKMT.COM ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c Robert.A.Meyers - Hanbook of petroleum refining processes, second edition 1986 Sổ tay tóm tắt đại lợng hoá lý - Bộ môn hoá lý BK TPHCM.11/1983 Hiệu đính: PTS Trần Xoa PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Lê Viên - Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất (tập 1) NXB KHKT - HN 1992 Hiệu đính: PTS Trần Xoa PTS Nguyễn Trọng Khuông, PTS Phạm Xuân Toản - Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất (tập 2) NXB KHKT - HN 1999 10 PGS Ngô Bình - Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp - ĐHBKHN - Bộ môn xây dựng công nghiệp - HN 1997 11 IFP - Hydrocacbon processing, November 1998 SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 128 EBOOKBKMT.COM Reforming xúc tác SVTH:Lê Thị Tn Anh-Líp HD K46 ThiÕt kÕ ph©n xëng Trang 129 ... liệu reforming xúc tác Các tiêu cho nguyên liệu reforming xúc tác mặt nguyên liệu reforming xúc tác Bảng (2) SVTH:Lê Thị Tuấn Anh-Lớp HD K46 Trang 18 EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc. .. toluen theo cách sau: -h -h2 +h + +h + +h + + -h -h -h + -h R + + -h + -h + -h -h Hình 2: Sơ đồ tổng quát reforming n-C7H16 Cơ chế đóng vòng cacboncation cho thấy reforming n-C6 vòng đợc tạo mà... Anh-Lớp HD K46 Trang 35 EBOOKBKMT.COM Thiết kế phân xởng Reforming xúc tác phải thay xúc tác loại bỏ xúc tác cũ Ví dụ xúc tác Pt/Al2O3 có giảm bề mặt riêng xúc tác hay thay đổi trạng thái Platin