Ta có:oAPI= 17.94
Hằng số Kw của nguyen liệu xác định theo công thức: Kw=((1.8*TTB)^(1/3))/S
Với TTBP
S=1,002*d= 0.9469
Kw= 11.65
Từ Kw và oAPI ta tra được độ chuyển hóa của nguyên liệu dựa theo đồ thị D-88 được hiệu suất chuyển hóa %V=68%
7.3.2 Tính cân bằng vật liệu cho phân đoạn khí
Qua quá trình FCC ta sẽ thu được ba phân đoạn lỏng là xăng FCC, dầu nặng LCO và cặn lỏng nặng HCO( hay (RFCC)
Ba phân đoạn này có nhiệt độ điểm cuối như sau:
Bảng 1.8.2
STT Phân đoạn To cuối (oC)
1 2 3
1 EFCC 320
2 LCO 370
3 HCO(RFCC) 575
7.3.2.1 Tính m% cho các phân đoạn
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Ta có RON= 93 và độ chuyển hóa là 68% tra đồ thị D-89 ta được hiệu suất khí SEC ( là khí gồm C1 C2 C3): %GAZ=8,05%
Từ %GAZ trên ta tra đồ thi D()a ta có kết quả sau:
Phân đoạn C-
2 C3= C3 i+nC4= i=nC4
1.83 4.66 1.75 4.93 10.14
Xác định tỷ trọng của phân đoạn khí, lưu lượng khối lượng Fm, lưu lượng thể tích Fv, Stt phân đoạn %m Fm (kt/năm) d Fv (km3/năm) %V 1 C2 1.83 23.828 0.374 63.711 2.81 2 C3= 4.66 60.676 0.521 116.462 5.14 3 C3 1.75 22.786 0.5079 44.864 1.98 4 i+nC4= 4.93 64.192 0.6009 106.827 4.71 5 i+nC4 10.14 132.030 0.5806 227.403 10.03 6 Total 23.31 303.513 559.265 24.68
Tính cân bằng vật liệu cho các phân đoạn lỏng Tính %mCOKE, %VLCO, %VHCO và hiệu suất xăng Ta có Kw = 11.65và 0API = 17.94
Tra đồ thị D-88 được hàm lượng cốc (%COKE) và %LCO như sau: %mCOKE = 5.8%
%VLCO = 11.9%
ừ độ chuyển hóa của nguyên liệu tra đồ thị D-89 được hiệu suất xăng EFCC (%V) là: 53%
Còn % VHCO = 100 - (độ chuyển hóa + %VLCO) = 20.1% Ta có được bảng kết quả sau:
% mCOKE %VLCO %VHCO EFCC
5.8 11.9 20.1 53
Tỷ trọng của xăng FCC, LCO, HCO cho ở trước.
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm Xác định Fm, Fv, và %V: Tính %m cho xăng: %m xăng = (%Vxăng*Fv*d)/Fm = 66.89% Tính %mHCO: %mHCO = (%VHCO*Fv*d)/Fm = 37.33% Tính %mLCO:
%mLCO = 100 - (%mGAZ + %mEFCC + %mHCO + %mCOKE)= -33.33% Tương tự tính cho các phân đoạn còn lại, ta có kết quả ở bảng cân bằng. Xác định hàm lượng lưu huỳnh cho các phân đoạn
Từ %S của nguyên liệu = 2.443%
Tra đồ thị D-90 ta có kết quả được ghi trong bảng cân bằng vật chất cho phân xưởng FCC
%SEFCC = 0.225% %SLCO = 3.1% %SHCO = 4.25%
Xác đinh TVVcủa xăng FCC Công thức: TVV = R*TVR Với TVR = 0.5 bar
R = 1.02
Suy ra TVV =0.51
Xác định chỉ số Cetan (NC) cho LCO Xác định theo công thức sau:
NC = 454.74 - 1641.416*d + 774.74*d2 - 0.554*T50ASTM + 97.083*(logT50ASTM) Với d =0.942
T50ASTM = 1.10755*(T50TBP)0.98270 Suy ra T50ASTM = 551.5oK= 278.5oK Xác định độ nhớt và chỉ số độ nhớt
Theo số liệu đã cho trước và với bảng 81 ta sẽ tra được Iv tương ứng kết quả sau:
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Stt Phân Vis Iv
200C 37.80C 1000C 200C 37.80C 1000C
1 LCO 5.1 4.8 1.2 19.3 18.9 5.7
2 HCO 7 21.5
Xác định diểm chảy (TPE) và chỉ số phối trộn điểm chảy (IPE) của LCO Xác định theo công thức sau:
TPE = 130.47*S2.971*M(0.621-0.474*S)*m(0.31-0.333*S) Với: S = 1.002*d = 0.9439
Suy ra TPE = 276.68oK= 3.68oC
Tra đồ thị D-80 ta được chỉ số phối trộn điểm chảy: IPE = 43
Xác định điểm chớp cháy TFP và chỉ số phối trộn điểm chớp cháy IFP cho LCO và HCO
BẢNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG FCC
stt Phân đoạn %mp đ Fm d415 Fv %V M %S RON TVV 1 C2 1.83 23.83 0.374 63.71 2.81 2 C3= 4.66 60.68 0.521 116.46 5.14 3 C3 1.75 22.79 0.5079 44.86 1.98 4 i+nC4= 4.93 64.19 0.6009 106.83 4.71 5 i+nC4 10.14 132.03 0.5806 227.40 10.03 6 Tổng GAZ 23.31 303.51 559.27 24.68 7 EFCC 41.45 539.71 0.725 744.43 54.03 104 0.225 92.9 0.51 8 LCO 6.34 82.55 0.942 87.63 6.36 205 3.1 9 HCO 37.33 486.09 1.067 455.57 33.06 4.25 10 COKE 5.8 75.52 2.1 35.96 2.61 11 Total L 90.92 1183.87 1323.59 96.06 12 Charge 100 1302.07 0.9450 1377.85 100.00 Stt Phân đoạn NC TPE,0C IPE TFP,0C IFP Vis
20 Iv-20 Vis100 Iv- 100
1 EFCC
2 LCO 22.00 3.68 43 99.2 0.43 5.1 19.3 1.2 5.7
3 HCO 155 0
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
CHƯƠNG 8: PHÂN XƯỞNG KẾT TINH KHỬ PARAFIN(PARA)
8.1 Giới thiệu chung về phân xưởng PARA
-Mục đích của quá trình tách paraffin là làm giảm điểm vẫn đục và điểm cháy của dầu gốc nhận được từ quá trình trích ly của các hợp chất thơm bằng cách loại bỏ các phân tư paraffin có nhiệt độ kết tinh cao. Để thực hiện điều đó, phương pháp được sữ dụng là kết tinh parafin thành dạng rắn bằng cách làm sạch, sau đó tách chúng ra khỏi dầu ( ở trạng thái lỏng) bằng phướng pháp lọc.
-Nguyên liệu của công đoạn khử parafin là dung dịch lọc đến tù phân xương trích ly các hợp chất thơm. Sản phẩm có tính parafincó tên gọi là Gatsch.
-Quá trình khử parafin trong dầu nhờn được sử dụng nhiều nhất hiện nay dựa trên phương pháp kết tinh với sự có mặt của 1 dung môi. Dung môi nay tồn tại ở dạng lỏng, sẽ cải thiện đáng kể các điều kiện cân bằng nhiệt động của hệ.
8.2 Tính cân bằng vật liệu trong phân xưởng PARA
Nguyên liệu của phân xưởng là lượng dầu lọc thu được ở phân xưởng khử Aromatic.
-Lượng dầu lọc làm nguyên liệu cho Para là Fm lọc= 391.930(kt/năm) -Hiệu suất phần dầu lọc H=0,7
Suy ra lượng dầu gốc thu hồi được là:
Fm LUB=Fm lọc*H=391.930x0,7=274.531(kt/năm) Lượng dầu para thu được là:
FmPARA=Fm lọc – FmLUB=391.930-274.531=117.579(kt/năm)
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
BẢNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG PARA
Stt Phân đoạn Fm (kt/năm)
1 2 3
1 Dầu gốc LUB 274.351
2 Parafin 117.579
3 Dầu lọc Rafinat 391.93
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
CHƯƠNG 9: PHÂN XƯỞNG GIẢM NHỚT(VISCO) 9.1. Giới thiệu về phân xưởng giảm nhớt
Quá trình giảm nhớt là quá trình cracking nhiệt những cặn nặng của chưng cất nhằm mục đích hạ độ nhớt để thu được xăng và xăng nặng. Trong công nghiệp có nhiều thiết bị giảm nhớt khác nhau.
Nguyên liệu của quá trình này sử dụng cặn của quá trình chưng cất chân không(RSV) và sản phẩm của phân xưởng cracking xúc tác (FCC) cho phân xưởng giảm nhớt nhằm tăng giá trị của cặn và thu thêm lượng sản phẩm nhẹ đặc biệt là xăng, tuy khối lượng của xăng thu được từ quá trình này không đáng kể nhưng quá trình giảm nhớt cải thiện rất tốt tính chất của cặn để có thể sử dụng dầu này như dầu FO.
Quá trình này được ứng dụng như sau:
− Đối với cặn khí quyển cần thu được tối đa xăng và gasoil, đồng thời phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ nhớt và độ ổn định của dầu đốt thu được.
− Đối với cặn chân không cần hạn chế tối đa độ nhớt để dùng nó làm dầu công nghiệp khi pha thêm chất lỏng như gasoil.
Quy trình làm việc của phân xưởng giảm nhớt như sau:
Nguyên liệu sau khi được cấp nhiệt thì được đưa vào lò cấp nhiệt hình ống. Trong lò nhiên liệu được cấp đến nhiệt cracking và bắt đầu xảy ra các phản ứng. Ra khỏi lò các phản ứng được dừng lại nhanh do quá trình làm lạnh nhanh nhờ phun gasoil vào, làm lạnh nhanh nhằm mục đích tránh sự tạo thành các sản phẩm nhẹ như khí và xăng cũng như xăng nặng. Hỗn hợp hydrocacbon sau khi qua thiết bị tách cyclone đi đến tháp phân đoạn và tách thành C4, xăng gasoil và cặn. Nếu muốn tối đa gasoil thì người ta phải kết hợp quá trình giảm nhớt với phân xưởng cracking nhiệt cặn đi ra từ các phân đoạn.
9.2.Tính toán công nghệ cho phân xưởng giảm nhớt
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Nguyên liệu sử dụng cho phân xưởng là RSV lấy từ cặn của quá trình chưng cất chân không
Nguyên liệu RSV có các số liệu ban đầu sau:
Bảng 1.5.1
Lưu lượng khối lượng từ RSV của phân
xưởng DSV, Fm 302.95
Tỷ trọng, d 1.067
Lưu lượng thể tích, Fv 283.931
Hàm lượng lưu huỳnh, %S 4.25
Các số liệu độ nhớt, chỉ số độ nhớt ở 1000C, điểm chớp cháy TFP và IFP cho ở bảng sau:
Bảng 1.5.2
µ Iµ TFP IFP
900 38,9 70 2,6
9.2.1. Tính %m, tỷ trọng d và %S của các sản phẩm tạo thành qua phân xưởng giảm nhớt.
Tính %m của C1-C4 tạo thành qua phân xưởng Visco Ta có hiệu suất chuyển hoá của quá trình bằng 7
%m = 1,9%
Với các số liệu cho trước (%Ci) và tính %m của các cấu tử như sau:
Bảng 1.5.3
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Phân đoạn Số liệu cho trước %Ci %m
H2 0.3 0.0057 C2- 45 0.855 C3 27.5 0.5225 (i+n)C4 27.2 0.5168 Tổng 100 1.9 %Ci(i+nC4) = 100 - (%CH2 + %CC2- + %C3)
C5+ tạo thành qua phân xưởng Visco với các số liệu cho trước như sau: %m C5+ = 4,1%
d = 0,7480 RONclair= 92 %S = 1%
GOL tạo thành qua phân xưởng Visco với các số liệu sau: %m = 11,7%
dGOL = 0,96 %S = 2%
Cặn RVISCO của phân xưởng Visco
%mRVISCO = 100- 1,9- 4,1- 11,7 = 82,3% d = 1,05
%S = 4,2%.
9.2.2. Xác định lưu lượng khối lượng (Fm), lưu lượng thể tích (Fv) và phần trăm thể tích (%V) cho các sản phẩm tạo thành qua phân xưởng
Tương tự như tính cho các phân xưởng trước ta có Fm, Fv, %V được xác định theo công thức sau:
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm m mi %m * F F 100 = mi vi i F F d = vi v F %V F =
Kết quả tính toán được ghi trong bảng tổng kết.
BẢNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO PHÂN XƯỞNG VISCO
CHƯƠNG 10: PHÂN XƯỞNG KHỬ LƯU HUỲNH 10.1. Tổng quan về các phân xưởng khử lưu huỳnh(HDS)
GVHD: Ths TRẦN VĂN TIẾN 48 SVTH: NGUYỄN XUÂN CƯƠNG
Phân đoạn %m Fm(kt/năm) d15
4 Fv(km3/năm) %S H2 0.006 0.017 C2- 0.856 2.590 C3 0.52 1.583 (i-n)C4 0.52 1.566 Tổng 1.9 5.756 ESS 4.1 12.421 0.748 16.61 1 GOLVISCO 11.7 35.445 0.96 36.92 2 R-VISCO 82.3 249.328 1.05 237.46 4.2 RSV-charge 100 302.950 1.067 283.93 4.25
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Lưu huỳnh là dị tố nguyên tố chủ yếu của dầu mỏ, thường tồn tại ở trạng thái hợp chất hoà tan như:COS,CS2, H2S, Mercaptan (RSH), tiophen và các hỗn hợp khác làm phức tạp hoá quá trình vận chuyển và sử dụng nguyên liệu, gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm môi trường, gây ngộ độc xúc tác…Nói chung hợp chất lưu huỳnh là có hại. Vì vậy, xử lý lưu huỳnh là rất cần thiết trong nhà máy lọc dầu.
Để làm sạch hợp chất lưu huỳnh người ta sử dụng phương pháp hấp thụ là chính và phụ thuộc vào khả năng tương tác của các hợp chất này với dung môi.
Quá trình xử lý lưu huỳnh bằng hidro nhằm xử lý một phần dàu mỏ dưới áp suất H2 nhờ xúc tác rắn. Các quá trình này liên quan đến tất cả các phân đoạn dầu mỏ của một nhà máy lọc dầu từ xăng nhẹ đến chưng cất chân không. Các quá trình xử lý lưu huỳnh thì rất nhiều nhưng trong đồ án này ta chỉ sử dụng quá trình xử lý bằng H2 và ta xét quá trình xử lý S cho các phân xưởng sau:
- Khử lưu huỳnh cho phân đoạn GOL từ phân xưởng chưng cất khí quyển DA - Khử lưu huỳnh cho phân đoạn GOH từ phân xưởng chưng cất khí quyển DA
- Khử lưu huỳnh cho phân đoạn LCO từ phân xưởng FCC.
10.2Tính toán quá trình khử lưu huỳnh cho phân đoạn LCO từ FCC
10.2.1. Số liệu ban đầu (nguyên liệu lấy từ phân đoạn LCO của phân xưởng FCC): Fm =82.83(kt/năm) d =0.942 FV =87.93(km3/năm) %S =3.1% M =205 NC =22 IFP = IPE =43
10.2.2. Tính lượng H2 cần cung cấp cho phân xưởng HDS
10.2.2.1. Tính lượng H2 tiêu tốn cho quá trình khử lưu huỳnh trong LCO
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
Từ dGOL = 0.942 tra đồ thị D-84 ta xác định được mức H2 tiêu tốn cho quá trình khử lưu huỳnh là: 0.01513
Ở điều kiện tiêu chuẩn 2730C, 1atm trong 22.4 lít H2 có 2 gam H2 hay trong 22.4 m3 H2 có 2 kg H2.
Vậy mức H2 tiêu tốn cho quá trình khử lưu huỳnh là: mtt= 4 . 22 2 * 01513 . 0 =0.001351(kgH2/m3 nguyên liệu /%S)
Đối với quá trình khử qua HDS_LCO chọn tốc độ thể tích là: VVH = 2 Suy ra thời gian là: T =1/2 =0.5
Theo đồ thị D_83 theo thời gian lưu ta tra được hiệu suất khử lưu huỳnh là 91.7 Suy ra %S trong LCO bị khử bằng:
%Sbk= 100 7 . 91 * 1 . 3 =2.84%
Lượng H2 tiêu tốn cho quá trình khử lưu huỳnh trong LCO: mH2 = 1000 * % * bk v tt S F m =0.3376(kt/năm)
10.2.2.2. Lượng H2 tiêu tốn cho quá trình khử Aromatic TASTM theo công thức: TASTM = a*Tcb
Với a=1.21455 b=0.96572
Nhiệt độ cuối Tc=370oC 643oK Vậy TASTM=625.7oK hay 352.7oC
Với TASTM tính được tra đồ thị D_85 ta biết được mức H2 tiêu tốn cho quá trình khử Aromatic là: 0.0086
10.2.2.3 Mức H2 tiêu tốn cho quá trình khử Aromatic Mtt= 4 . 22 2 * 0086 . 0 = 0.000768(kgH2/m3 nguyên liệu /%S) Lượng H2 tiêu tốn cho quá trình khử Aromatic: mH2= -(0.3367+0.07)= -0.4052(kt/năm)
Phần trăm H2 tiêu tốn cho hai quá trình là:
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm %H2= 100 100 * tt m =-0.47%
10.2.2.3. Tính %m các sản phẩm tạo thành qua phân xưởng HDS 10.2.3.1. %H2S tạo thành qua HDS
%H2S=2.97%
10.2.2.3.2 Tính %C1-C5 tạo thành qua HDS
Theo đồ thị D_87 với %Sbk = 2.84% và M = 205 ta tra được: %mC1-C5 =1.277%
Từ %m tra được ta có %m của các hydrocacbon như sau:
Stt Hydrocacbon %Ci trong hỗn hợp %mpđ
1 C2- 32.5 0.415
2 C3 20 0.255
3 i+nC4 21.5 0.275
4 i+nC5 26 0.332
5 Tổng 100 1.277
10.2.3. Tính %m của xăng 80-1500C tạo thành qua HDS
Ta có %Sbk = 2.84 dựa vào đồ thị D_86 tra được: % xăngC6 = 1.277% Suy ra %m (xăng_C5+) =2.01%
10.2.4. Tính %m của GOL đã khử S
%mGOL = 100 - (%H2 + %H2S + %C2 + %C3 + %C4 + %xăng C5+) =94.56% Tổng lượng GOL đã khử lưu huỳnh là:78.32(kt/năm)
10.2.5. Tính %S còn lại trong LCO = %S ng.liệu - %Sbk =0.26 %
Tổng lượng S còn lại là: 0.21(kt/năm)
10.2.6. Tính M, d, NC, IPE, Iv của SGOL
Tỷ trọng d giảm so với nguyên liệu 0.01 đơn vị NC tăng so với nguyên liệu 3 đơn vị
M giảm so với nguyên liệu 3 đơn vị
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
IPE, IFP, Iv bằng các giá trị của nguyên liệu
BẢNG TỔNG KẾT QUÁ TRÌNH KHỬ LƯU HuỲNH TRONG LCO TỪ FCC STT Phân đoạn %m Fm d Fv %S PM NC Ifp IPE Ivis (200C) Ivis (1000C) 1 H2 -0.47 -0.39 2 H2S 2.97 2.46 3 C2- 0.42 0.34 4 C3 0.26 0.21 5 C4 0.27 0.23 6 GAZ tổng 3.44 2.85 7 Xăng 2.01 1.66 8 LCO- HDS 94.56 78.3 0.9 84.03 0.26 202 25 0.43 43 19.3 5.7 9 Tổng 100.00 82.8 0.9 87.93 3.1 205 22 0.43 43 19.3 5.7
Thiết kế nhà máy lọc dầu năng suất 7 triệu tấn/ năm
10.3. Tính toán quá trình khử lưu huỳnh cho phân đoạn GOH 10.3.1. Số liệu ban đầu
Các số liệu ban đầu của nguyên liệu:
Nguyên liệu GOH từ phân xưởng DA và DIESHDC từ phân xưởng HDC Lưu lượng khối lượngFm= 1058.14 (kt/năm)
Tỷ trọng d15
4 = 0,853
Lưu lượng thể tích Fv= 1240.00 (km3/năm) Hàm lượng lưu huỳnh % S= 1,93%