Xác định theo công thức sau:
M = -12272.6 + 9486.4*S+Tb*(8.3741 – 5.9917*S) + 10 7 10 T *(1 – 0.77084*S – 0.02058*S2)*(0.7465 - b T 466 . 222 ) + 3 12 10 b T *(1 – 0.80882*S – 0.02226*S2)*(0.32284 - b T 3354 . 17 ) Với S= 1,002*d = 1,002*0,945= 0.947 Ttb= 472.50C= 745.50K
Thay vào công thức trên ta được M= 235.81
BẢNG TỔNG KẾT CỦA PHÂN XƯỞNG DSV
Bảng 1.2.1 Phân đoạn %m ở DA %m ở DSV F, 1000f d F 1000 m3 %V PM %S DSV 29.74 61.439 2081.567 0.945 2265.763 62.04 235.81 2.44 RSV 18.66 38.561 1306.433 0.969 1286.6 37.96 4.22 charge RDA 48.40 100 3388.0 0,9538 3551.363 100 3.13
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
CHƯƠNG 3: TÍNH CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC ( RC)
3.1 . Giới thiệu chung về phân xưởng Reforming xúc tác
Reforming xúc tác là một trong số các quá trình quan trọng của công nghiệp chế biến 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 hợp chất hydrocacbon thơm (B, T, X) cho tổng hợp hoá dầu và hoá học. Ngoài ra quá trình còn cho phép nhận được khí hydro kỹ thuật ( hàm lượng H2 tới 85%) với giá rẻ nhất so với các quá trình điều chế hydro khác. Sản phẩm hydro nhận được từ quá trình reforming đủ cung cấp cho các quá trình làm sạch nguyên liệu, xử lý hydro các phân đoạn sản phẩm trong khu liên hợp lọc hoá dầu.
Quá trình reforming thường dùng nguyên liệu là các phân đoạn xăng có trị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng cho động cơ xăng. Đó là phân đoạn xăng của quá trình chưng cất trực tiếp dầu thô, hay từ phân đoạn xăng của quá trình crăcking nhiệt, cốc hoá ...Quá trình reforming dùng xúc tác đa chức năng: chức hydro-dehydro hoá do kim loại đảm nhiệm (chủ yếu là platin), được mang trên chất mang axit ( thường dùng là gama oxyt nhôm γ -Al2O3. Để tăng tốc các phản
ứng theo cơ chế ion cacboni như izome hoá, vòng hoá và hydrocrăcking).
Reforming xúc tác là quá trình biến đổi các thành phần hydrocacbon của nguyên liệu mà chủ yếu là naphten và parafin thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao. Như vậy, những phản ứng chính xảy ra trong quá trình reforming bao gồm các phản ứng sau:
Đề hydro hoá các hydrocacbon naphten, dehydro vòng hoá các hydrocacbon Parafin, đồng phân hoá và hydrocracking.
Trong điều kiện tiến hành quá trình reforming còn xảy ra các phản ứng phụ, tuy không làm ảnh hưởng nhiều đến cân bằng của các phản ứng chính, nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến độ hoạt động và độ bền của xúc tác. Đó là các phản ứng:
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
+ Phản ứng phân huỷ và khử các hợp chất chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh thành H2S, NH3, H2O.
+ Phản ứng phân huỷ các hợp chất chứa kim loại và halogen.
+ Phản ứng ngưng tụ của các hợp chất trung gian không bền như olefin, diolefin với hydrocacbon thơm, dẫn đến tạo thành các chất nhựa và cốc bám trên bề mặt của xúc tác.
Vì thế, để phát triển quá trình reforming xúc tác, người ta cần phải khắc phục được quá trình tạo cốc trên xúc tác, hay ít nhất phải hạn chế tới mức tối đa quá trình tạo cốc. Trong thực tế sản xuất, người ta đã áp dụng các biện pháp khác nhau như dùng áp suất và nồng độ hydro cao hoặc tiến hành tái sinh liên tục xúc tác.
*Các phản ứng trong quá trình reforming
Các phản ứng mong muốn:
Phản ứng khử H2.
n,i-C7H16→n,i-C7H14 + H2
Phản ứng đồng phân hoá khử H2. C6H12 + C6H11→2C6H5 +3H2
Phản ứng đồng phân hoá các parafin. n,i-C7H16→i-C7H16
Phản ứng khử hydro khép vòng. n,i-C7H16→ + 4H2
- Ngoài ra, trên xúc tác cũng xảy ra các phản ứng phụ, có hoặc khong có sự tham gia của H2. Như các phản ứng phân huỷ Toluen thành Benzen và Xylen, phản ứng alkyl hoá các hợp chất Aromatic nhờ các olefin, phản ứng hydrocracking, phản ứng tạo cốc.
3.2 . Tính công nghệ của phân xưởng
Nguồn nguyên liệu là phân đoạn BZN từ quá trình chưng cất khí quyển. Nguyên liệu BZN được trích trực tiếp một lượng PC = 230 ktấn/năm đem đi dùng cho các phân xưởng hoá dầu. Lượng BZN đưa vào phân xưởng RC có các số liệu ban đầu.
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Số liệu ban đầu: Bảng1.3.1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Năng suất Fm (ktấn/năm)
1135.633
Trích PC 230
Tỷ trọng d 0.7427
Năng suất Fv (km3/năm) 1219.58
Bảng 1.3.2
Phân đoạn TVV (bar) M %S RON Clair
i+nC4 4 58 0 98
RC 0.54 100 0 98
Tra và tính% m các phân đoạn của phân xưởng RC
Xác định hằng số KUOP của nguyên liệu theo công thức sau:
( )1 3 TBP 50 W 1.8* T K S =
Trong đó: T50TBP= TTB, 0K nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn BZN.
T50 TBP = 273 2 70 180 + + = 398°K S: tỷ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn.
Do đó: KW = ( )1 3 TBP 50 1.8*T S = 0.7425 ) 398 * 8 . 1 ( 3 1 = 12.07
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Tra % thể tích xăng tái tạo thu được qua RC (%VC5+) theo KW và RONclair, tra theo đồ thị D91 ta có kết quả ở bảng sau:
Bảng 1.3.3
Kw RON Clair %VC5+ (độ chuyển hóa)
12.10 98 76.6
- Tra và tính %m của GAZ dựa theo đồ thị D92 và tính lưu lượng của RC. Sử dụng đồ thị D92, dựa trên %V của RC ta xác định được:
− Hiệu suất % của Reformat = 100 - (%mC1-C4+ %mH2) Trong đó %mH2= 4.9-KW*0.2= 4,9 – 12,1*0,2= 2,48 − Với i m mi %m * F F 100
= tương tự như các phân xưởng khác.
− Khối lượng phân tử trung bình được lấy theo giá trị thực nghiệm, kết quả cho ở bảng cân bằng cho toàn phân xưởng.
o Xác định tỷ trọng của C5 + tạo thành qua phân xưởng RC Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng cân bằng cho toàn phân xưởng.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG RC
Bảng 1.3.4
Phân đoạn %m D Fm(kt/năm) Fv(km3/năm)
H2 2.48 22.5 C1 1.69 15.3 C2 3.08 27.9 C3 4.625 0.374 41.9 82.614 Tổng 11.88 0.5079 107.5 C4 6.05 0.5806 54.8 103.267 Reformat 82.07 0.7957 743.3 934.2
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Total 100.00 0.7427 905.63 1219.58
CHƯƠNG 4: PHÂN XƯỞNG HYDROCRACKING HDC 4.1. Giới thiệu chung về phân xưởng HDC
Hydrocracking là quá trình tương đối mới nhưng phát triển nhanh chóng, là dạng khác của cracking xúc tác. Nó được tiến hành với sự tham gia của xúc tác, nhưng khác với cracking xúc tác là thực hiện rong môi trường hydro, dưới áp xuất cao (100-150at) và nhiệt độ khoảng 300-400OC.
Nguyên liệu của quá trình hydrocracking là rất phong phú. Người ta có thể sử dụng các phân đoạn khác nhau, từ xăng nặng cho đến cặn dầu nặng. Ngày nay, để hydrocracking người ta cũng có thể dung cả các nguyên liệu bẩn và có nhiệt độ sôi cao hơn so với cracking xúc tác. Xong người ta cũng thấy rằng khả năng làm việc của xúc tác rõ ràng phụ thuộc vào nguồn gốc và chất lượng của nguyên liệu. Điều đó xác định việc lựa chọn nguyên liệu để nhận các sản phẩm thương phẩm.
4.2. Tính công nghệ cho phân xưởng HDC
Nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDC là đi từ dầu DSV của phân xưởng chưng cất chân không DSV với các thông số sau:
Bảng 1.4.1
Lưu lượng khối lượng, ktấn/năm 1040.78
Tỷ trọng (d) 0.963
Lưu lượng thể tích, km³/năm 1080.77
Hàm lượng lưu huỳnh, %S 4.45
4.2.1. Tính %m các sản phẩm tạo thành qua phân xưởng HDC với phân xưởng HDC kiểu 1 giai đoạn tuần hoàn ta có bảng sau
Bảng 1.4.2
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm Loại sản phẩm %m H2S 2.97 C2- 0.5 C3 0.75 i-nC4 1.75 Xăng nhẹ(gas HDC) 5.25
Xăng nặng(gas EHDC) 11.5
Kerozen(KERHDC) 35.6
Gas-oil(DIES HDC) 42.1
Dầu FO(RHDC) 2.33
Tổng 100
4.2.2 Tính Fm, Fv, tỷ trọng d và các chỉ tiêu khác của phân đoạn lỏng
Fmi = 100 * %m Fm Fvi = i m d F i
Sử dụng công thức trên và tính cho các phân đoạn khác.
BẢNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG HDC
Phân đoạn %m Fm d Fv %S PM NC RON TVV
H2S 2.97 30.91 C2- 0.5 5.20 C3 0.75 7.81 i-nC4 1.75 18.21 Xăng nhẹ(gas HDC) 5.25 54.64 0.66 82.79 0.02 85 84 0.82 Xăng nặng(gas EHDC) 11.5 119.69 0.74 161.74 0.22 104 95 0.64 Kerozen(KERHDC) 35.6 370.52 0.78 475.02 0.084 144 49 Gas-oil(DIES HDC) 42.1 438.17 0.83 527.92 0.64 176 47 Dầu FO(RHDC) 2.33 24.25 0.86 28.20 3.4 Tổng 100 1040.78 0.963 1080.77 4.45 Lượng H2tt -2.75 -28.62
CHƯƠNG 5: PHÂN XƯỞNG KHỬ ASPHANLT(EXASP)
5.1 Giới thiệu chung về phân xưởng khử Asphalt
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
-Mục đích của công đoạn khử Asphalt là tách hợp chất Asphanlt và các loại nhựa có trong cặn chưng cất chân không ra khỏi môi trường dầu nhờn. -Quá trình khử Asphalt phải luôn luôn được xem như một công đoạn lọc dầu trung gian, nhất thiết phải có, nó đồng bộ trong sơ đồ công nghệ lọc dầu vì nó làm tăng giá trị cho các sản phẩm của quá trình đó là các phân đoạn Asphalt – nhựa và các phân đoạn dầu nhờn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Nguyên liệu của quá trình khử Asphalt là cặn của quá trình cất chân không. Công đoạn khử Asphalt được thực hiện trong thiết bị trích ly. Trong đó dung môi là các khí hidrocacbon nhẹ lỏng (C3,C4,C5) ở nhiệt độ moi trường và áp suất khí quyển, trong khi tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu, nó sẽ hòa tan tốt môi trường dầu nhờ đó giúp cho sự kết tủa của phân đoạn Asphalt trong nguyên liệu được dễ dàng.
5.2 Tính toán cân bằng vật chất cho phân xưởng EXASP
Nguyên liệu sử dụng của phân xưởng là RSV lấy ra từ cặn của quá trình . chưng cất chân không. Số liệu ban đầu như sau:
Lưu lượng khối lượng: Fm= 1306.43(kt/năm) Lưu lượng thể tích :Fm=1285.60(km3/năm) Dung môi sử dụng: C5
5.3 Bảng các thông số kỹ thuật của sản phẩm nhẹ và nặng thu được sau quá trình khử Asphan:
Các thông số kỹ thuật Nguyên liệu
RSV sp nhẹ: dầu DAOLoại dung môi sp nặng: BI
Hiệu suất %m 50 50
Tỷ khối 1.048 0.963 1.15
S, %m 5.78 4.45 7.11
N, %m 0.35 0.2 0.5
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm Carb.Corn. (%m) 23 5.2 Điểm chảy mềm 110 Độ nhớt ở 1000C (mm2/s) 4500 100 Độ nhớt ở 3000C (mm2/s) 40 Độ nhớt ở 2000C (mm2/s) Ni + V (ppm) 290 556
Lượng dầu DAO thu được
Fm= 100 43 . 1306 * 50 =653.2165(kt/năm) Fv= 0.963 653.2165 = d Fm =678.31(km3/năm)
Lượng BI( cặn Asphalt) thu được
Fm= 100 43 . 1306 * 50 =653.2165(kt/năm) Fv= 1.15 653.2165 = d Fm =568.01(km3/năm)
BẢNG CÂN BẰNG VẬT LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH EXASP TỪ RSV CỦA DSV
Phân đoạn Fm (kt/năm) d Fv (km3/năm)
Dầu DAO 653.2165 0.963 678.31
BI (cặn Asphanlt) 653.2165 1.15 568.01
RSV 1306.43 1285.60
CHƯƠNG 6:PHÂN XƯỞNG KHƯ AROMATIC(AXARO) 6.1 Giới thiệu phân xưởng EXARO
Trích ly các hợp chất Aromatic từ dầu có tính nhờn để sản xuất dầu gốc và quá trình trích ly Aromatic cho các phân đoạn dầu mỏ nhẹ nhằm để tăng chất lượng, giá trị của phân đoạn hoặc để thu hồi sản xuất các hợp chất Aromatic.
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Nguyên liêu của quá trình là các phần cất distillat đến từ các công đoạn chưng cất chân không hoặc dầu DAO đã khử Asphalt của phân xường khử Asphalt.
Dung môi khi tiếp xúc với nguyên liệu trong tháp trích ly sẽ tạo thành một hỗn hợp và khi đi ra sẽ phân thành hai pha rafinat và extrai. Dung môi chứ trong rafinat và extrai hỗn hợp được tách ra bằng chưng cất và chứng được tuần hoàn lại về thiết bị trích ly. Dầu lọc rafinat đã loại trừ dung môi sẽ đi tiếp qua quá trình xử lý cần thiết nhằm thu được dầu gốc. Dầu trích extrail đã loại trừ dung môi có thể đem bán ở nguyên trạng thái cho các ứng dụng đặc biệt, hoặc được chuyền vè bể chứ fuel, hoặc được làm nguyên liệu cracking.
Hiệu suất của quá trình trích ly theo dung dịch lọc thay đổi trong khoảng 50-85% thể tích nguyên liệu tùy thuộc vào: loại dung môi sử dụng nguyên liệu thiết bị trích ly và độ nghiêm ngặt của quá trình xử lý.
6.2 Cân bằng vật liệu cho phân xưởng EXARO
Nguyên liệu cho phân xưởng là dầu DAO đã khử asphalt đi ra từ phân xưởng EXASP.
Với các số liệu sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lưu lương khối lượng: Fm= 653.2165(kt/năm) Hiệu suất của quá trình lọc là: 0,6
Lượng dầu lọc thu được Fm lọc = Fm*H = 391.930(kt/năm)
Lượng dầu Aromatic thu được FmARO = Fm - Fm lọc =261.287(kt/năm) Tỷ khối dầu Aromatic d =0.945
Lưu lượng khối lượng Fv = Fm/d =276.546 (km3/năm)
CHƯƠNG 7 PHÂN XƯỞNG CRACKING XÚC TÁC 7.1
Giới thiệu chung về phân xưởng FCC
-Cracking xúc tác chiếm 1 vị trí tương đối quan trọng trong công nghiệp dầu mỏ, được ví là trái tim của nhà máy lọc dầu. Lượng dầu mỏ được chế biến bằng quá trình cracking xúc tác chiếm tương đối lớn so với lượng dầu được chế biến.
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Cracking xúc tác là quá trình biến đổi hợp chất có phân tử lượng lớn trong dầu mỏ dưới tác dụng của xúc tác để nhận sản phẩm nhẹ có giá trị cao.
Mục đích của quá trình craking xúc tác là từ phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao tạo thành các cấu tử xăng có chất lượng cao, ngoài ra thu thêm các sản phẩm phụ khác như gazol nhẹ gazol nặng, khí béo.
-Nguyên liệu dùng chi quá trình cracking xúc tác gồm Chủ yếu kà phần cất chân không (DSV) có khoảng nhiệt độ sôi 350oC-550oC.
+Distillat nhẹ của quá trình chưng cất trực tiếp , của quá trình cốc hóa, của quá trình giảm nhớt.
+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 tuần hoàn xúc tác.
Sự tạo cốc trong quá trình cracking xúc tác là không mong muốn, vì cốc tạo ra thường bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính và thời gian làm việc của xúc tác. Do đó phải hạn chế lượng cốc sinh ra tuy nhiên lượng cốc phải tạo vừa đủ cho lượng nhiệt cần cung cấp cho phân xưởng. Quá trình cracking xúc tác hình thành các sản phẩm nhẹ hơn như khí xăng. Do đó người ta phải nghiên cứu độ chuyển hóa hợp lý để tạo ra được lượng sản phẩm mong muốn.
7.2 Các phản ứng hóa học cracking xúc tác
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 hoặc các hợp chất khác có mặt trong các phân đoạn dầu mỏ.
Các phản ứng cracking xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ, có mặt hay không có mặt của xúc tác. Người ta phân biệt các phản ứng cracking của quá trình cracking thành 2 loại
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Cracking sơ cấp
- Parafin olefin + parafin nhẹ hơn - Naphten olefin
-Aromatic mạch nhánh Aromatic + olefin
Các sản phẩm không chuyển hóa trực tiếp từ nguyên liệu - Cracking thứ cấp các parafin giống như bật một