6. Cấu trúc của luận văn
4.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định áp suất đầu vào cho dây chuyền sản xuất
4.2.1. Tính tốn so sánh theo lý thuyết/ thực tế chỉ số EnergyIndex giữ khí Nam Cơn Sơn &
Cơn Sơn & Khí Cửu Long
4.2.1.1. Cơ sở tính tốn
a. Nhiệt lượng Feed gas cần cấp cho 10-H2001 để tạo ra 1 tấn NH3.
Xét trên 1Nm3 khí Feed gas nhập liệu vào 10-H2001, dựa vào phản ứng chuyển hóa reforming sẽ tính được thể tích Nm3 H2 tạo thành (giả sử phản ứng chuyển hóa hồn tồn).
CH4 + 2H20 = CO2 + 4H2 (4.6) C2H6 + 4H20 = 2CO2 + 7H2 (4.7) C3H8 + 6H20 = 3CO2 + 10H2 (4.8) nC2H10 + 8H20 = 4CO2 + 13H2 (4.9) iC4 H10 + 8H20 = 4CO2 + 13H2 (4.10) nC5H12 + 10H20 = 5CO2 + 16H2 (4.11) iC5H12 + 10H20 = 5CO2 + 16H2 (4.12) C6H14 + 12H20 = 6CO + 19H2
Dựa vào nhiệt trị của 1 Nm3 khí Feed gas vào 10-H2001 và thể tích H2 được tạo thành từ 1Nm3 khí Feed gas chuyển hóa hồn tồn sẽ tính được nhiệt lượng cần thiết Feed Gas để tạo thành 1Nm3 H2. Từ đó tính được nhiệt lượng Feed gas cần thiết để tạo thành 1 tấn NH3.
b. Nhiệt lượng Fuel gas cần cấp cho 10-H2001 để tạo ra 1 tấn NH3.
Nhiệt cấp phản ứng reforming: Xét trên 1 Nm3 khí Feed gas nhập liệu vào 10- H2001:
Nhiệt phản ứng ΔH = ΔHsản phẩm - ΔHchất phản ứng
(4.13)
Trong đó: - : hệ số tỷ lượng của chất sản phẩm theo phản ứng reforming - : hệ số tỷ lượng của chất phản ứng theo phản ứng reforming - : nhiệt tạo thành của các chất sản phẩm trong phản ứng reforming.
- : nhiệt tạo thành của các chất phản ứng trong phản ứng reforming.
Dựa vào nhiệt phản ứng của phản ứng reforming ta sẽ tính được nhiệt lượng cần thiết để cấp cho phản ứng reforming với giả thiết phản ứng hoàn tồn.
Từ nhiệt lượng cần cấp cho 1Nm3 khí Feed gas vào 10-H2001 theo phản ứng reforming, ta sẽ tính được nhiệt lượng cần cấp cho phản ứng để tạo ra 1 Nm3 H2 (1 tấn NH3).
c. Nhiệt lượng tiêu tốn do CO2 trong Feed gas mang theo
Thành phần CO2 trong khí Feed gas cấp vào 10-H2001 sẽ được cấp nhiệt để nâng nhiệt từ 360C (đầu vào 10-E2004-2) ® 7830C (đầu ra 10-H2001)®75 0C (ra 10-V3004). Nhiệt lượng tiêu tốn do CO2 trong Feed gas cấp 10H2001 được xác định theo công thức:
FCO2*[(H2-H1)/g - (H2-H3)] (4.14) Trong đó:
- FCO2: lưu lượng CO2 trong khí Feed gas cấp vào 10-H2001/tấn NH3, Nm3/tấn NH3;
- H1: enthalpy riêng phần của CO2 đầu vào 10-E2004-2 tại 360C;Kj/mol; - H2: enthalpy riêng phần của CO2 đầu ra 10-H2001 tại 7830C;Kj/mol; - H3: enthalpy riêng phần của CO2 đầu ra 10-V3004 tại 750C;Kj/mol; - g: hiệu suất của lò 10-H2001 (theo PFD Case1:0.935)
4.2.1.2. Nhiệt lượng tiêu tốn do khói thải mang nhiệt ra ngồi mơi trường
Giữa khí Nam Cơn Sơn và khí Cửu Long có thành phần khác nhau, nhiệt trị khác nhau nên khi đưa vào 10-H2001 đốt thì thành phần, lưu lượng khói thải khác nhau dẫn đến mất mát nhiệt do khỏi thải mang ra ngồi mơi trường khác nhau. Xét trên 1Nm3 Fuel Gas cấp vào 10-H2001, dựa vào phương trình đốt cháy sẽ tính được thành phần, lưu lượng khói thải:
CH4+2O2=CO2+2H2O (4.15) C2H6+7/2O2=2CO2+3H2O (4.16) C3H8+5O2=3CO2+4H2O (4.17) C4H10+13/2O2=4CO2+5H2O) (4.18) C5H 12+8O2=5CO2+6H2O (4.19) C6H12 +19/12O2=6CO2+7H2O (4.20)
Từ lưu lượng khói thải tạo thành từ 1Nm3 Fuel Gas và nhiệt phản ứng reforming sẽ tính được lưu lượng khói thải/1 tấn NH3. Nhiệt lượng thất thốt do khói thải mang ra ngồi mơi trường được xác định theo công thức: