II. MT Sễ DAĐY CHUYEĂN COĐNG NGH SẠN XUÂT ETYLEN HIN ĐÁ
1- Lũ nhit phađn cracking; 2 Thiờt bị trao đoơi nhit; 3 Thỏp tỏch sụ boụ; 4 Boụ phađn trao đoơi nhit; 5 Thỏp tođi baỉng nước; 6 Mỏy nộn
sụ boụ; 4 - Boụ phađn trao đoơi nhit; 5 - Thỏp tođi baỉng nước; 6 - Mỏy nộn nhieău cõp; 7 - B phn tỏch khớ axit; 8 - Thiờt bị hõp phỳ - khớ lỏng; 9 - Thiờt bị làm lỏnh; 10 - Thỏp tỏch etan; 11 - Thiờt bị hydro húa; 12 - Mỏy làm lỏnh lieđn hợp; 13 - Thỏp tỏch metan; 14 - Thỏp chưng tỏch etylen ỏp sũt thõp; 15 - Thỏp tỏch propan; 16 - Thiờt bị xử lý hydro; 17 - Thaựp taựch propan-propylen; 18 - Thaựp taựch butan.
Aựp dỳng:
Đeơ sạn xũt etyen và propylen cho polyme baỉng quỏ trỡnh cracking nhit cỏc phađn đốn từ etan đờn naphta và caịn hydro cracking. Sạn phaơm phỳ laứ C4 giàu Butadien. Hơi C6-C8 giaứu hydrocacbon thơm và daău nhieđn lieụu.
Đoă ỏn toẫt nghieụp Thiờt kờ phađn xưởng sạn xũt etylen
Thuyẽt minh dađy chuyeăn:
Nguyeđn liu mới và dũng hơi tuaăn hồn cựng với hơi nước pha loĩng được gia nhit và bị nhieđt phađn trong lũ cracking nhit (pyro-crack). Ưu đieơm cụa kieơu lũ này là đ chún lúc cao do được tụi ưu húa veă mụi lieđn h cụa thời gian lưu, nhit đ và ỏp sũt cho mi nguyeđn liu đeơ đỏt được hieđu sũt olefin cao nhõt. Dũng ra cụa lũ được làm lỏnh trong thiờt bị trao đoơi nhit ụng vn chuyeơn TLE (2), sinh ra ỏp sũt dũng hơi cao (HP steam), baỉng cỏch tođi trực tiờp baỉng daău đụi cỏc với quỏ trỡnh dựng nguyeđn liu lỏng.
Dũng khớ cracking được kờt hợp làm lỏnh và tinh chờ trong thỏp tỏch sơ b (3) và thỏp tođi baỉng nước (5). Nhit thại được thu hoăi baỉng tuaăn hồn chu trỡnh daău, phỏt sinh dũng hơi pha loĩng ở (4) và chu trỡnh nước (5) đeơ cung cõp cho cỏc thiờt bị đun sođi lỏi và lũ nung cụa quỏ trỡnh. Khớ tinh chờ từ thỏp tođi (5) được nộn trong mỏy nộn 4 hoaịc 5 cõp (6) và được làm khođ bởi quỏ trỡnh hõp phỳ khớ-lỏng (8). Cỏc khớ axit là CO2 vaứ H2S được tỏch baỉng h thụng rửa baỉng kieăm đaịt ở cođng đốn nộn cuụi cựng (7). Khớ nộn cracking được làm lỏnh sađu hơn ở (9) và dăn vào quỏ trỡnh tuaăn hồn trước và sau thaựp taựch etan (10), C2 đẳng nhit trước và sau thiờt bị hydro húa (11), thiờt bị làm lỏnh (12), thỏp tỏch metan (13) và được bơm nhit ở thiờt bị phađn tỏch etylen ỏp sũt thõp (14), nú hợp thành chu trỡnh làm lỏnh etylen. Quỏ trỡnh Line cại tiờn này được tụi ưu húa cao, vn hành d dàng, và nng lượng tieđu tụi thõp, giỏ thành đaău tư thõp và hốt đng trong thời gian tương đụi dài (5 nm mới phại dừng lũ đeơ xử lý).
Hn hợp C3+ từ đỏy thỏp tỏch etan (10) được tỏch propan ở (15), được hydro húa ở (16) ủeơ chuyeơn húa metylaxetylen và propadien. Propylen và propan hỡnh thành được thu hoăi hay tuaăn hồn trở lỏi lũ cracking. Cỏc cõu tử C4 được tỏch ra ở đưnh thỏp từ cỏc cõu tử naịng hơn trong thỏp tỏch butan (18) ủeơ thu hoăi sạn phaơm C4 thođ. Sạn phaơm xaớng tỏo ra ở đỏy thỏp khi hụi C5 được kờt hợp với sự ngưng tỳ cụa hydrocacbon từ phađn đốn naịng.
Bạng 24: Bạng hiu sũt etylen từ cỏc nguyeđn liu khỏc nhau.
Nguyeđn lieụu Etan LPG naphta Daău gasoil
Hiu sũt etylen,% 83 45 35 25
Tieđu thu naịng lượng, kcal/kg 3000 4000 5000 6000
Đoă ỏn toẫt nghip Thiờt kờ phađn xưởng sạn xũt etylen
Từ bạng tređn, ta thõy: hiu sũt etylen thu được và nng lượng tieđu tụn tựy thuc vào lối nguyeđn liu. Nờu sử dỳng nguyeđn liu là etan thỡ hiu sũt đỏt cao nhõt (83%) mà tieđu tụi nng lượng lỏi nhỏ nhõt.
Hin nay, tređn thờ giới cú 35 nhà mỏy cođng nghip sử dỳng cođng ngh này với nng sũt 13 triu tõn/ nm. Nhieău nhà mỏy đĩ tng nng suãt leđn 50%[12-133].
II.3. Sơ đ cng nghệ của hÃng Stone & Webster Engineering Corp
Hỡnh 10: Sơ đoă cođng ngh cụa hĩng Stone & Webster Engineering Corp
-áp dơng
ĐĨ sản xut etylen và propylen bằng quỏ trỡnh cracking nguyờn liƯu parafin. Cờ hai quá trỡnh chớnh đợc sử dụng:
+ USC (ultra selector cracking)-Hệ thng nhiệt phõn và tụi. + ARS (Advanced recovery system)- Quá trỡnh chng lạnh.
-Thuyết minh dõy chun
Nguyên liƯu ủợc đa vào lũ cracking USC(1). Sự tỏch loại cỏc cht bn đợc thực hiện ngợc dũng. Nhiệt cracking cờ thể đợc cung cp bằng quạt tuabin khớ. Quỏ trỡnh nhiệt phõn xảy ra dới sự điỊu khiĨn nhiƯt đĩ - thới gian riờng biệt đi với mỡi loại nguyờn liệu cũng nh yờu cốu của sản phm. Sự tơi
Đoă ỏn toẫt nghieụp Thiờt kờ phađn xưởng sạn xũt etylen
nhanh đảm bảo hiệu sut etylen cao và phỏt sinh ra hơi nhiệt thải ỏp sut cao. Nhiệt thải cờ nhiệt đ thp hơn đợc tỊn dỳng trong cỏc thỏp tụi dốu và tụi nớc xuụi dũng (2). Dốu nhiờn liệu nhiệt phõn và phốn ct xăng đợc tỏch ra. Khí cracking (C4 và nhẹ hơn) sau khi nộn (3), đợc làm sạch bằng kiềm để loại bừ cỏc khớ axit và đợc sy khụ trớc khi phõn tỏch.
Năng lợng làm lạnh của ARS là cực tiểu do sử dụng cụng nghệ của thiết bị ngng tụ phõn đoạn làm lạnh khớ và sự chng ct phõn phi. Các cÍu tư nhĐ nh C2,C4 và cỏc cu tử nng hơn đợc phõn tỏch trong tháp tách propan ỏp sut thp (4), đỏy thỏp thu đợc C4 và cỏc sản phm phụ khỏc nng hơn. Dũng hơi quỏ nhiệt đi ra từ đỉnh thỏp đợc đa sang thỏp hydro hờa (5) để chun hờa axetylen, sau đờ đợc dn sang thiết bị ARS (6) và xảy ra sự phõn tỏch quỏ nhiệt hydro và metan. Sản phm từ (6) đợc chia thành hai dũng hơi C2 cờ thành phốn khỏc nhau. Mt dũng đợc đa sang thiết bị chuỈn bị tỏch etylen (8), ri đa sang thỏp phõn tỏch etylen- etan (9). Cịn mĩt dịng gơm hoờn hợp hơi C2 nng hơn đợc đa sang thỏp tỏch etan (7). Dũng C2 quá nhiệt từ đỉnh thỏp (7) qua (8) và dn đến thỏp phõn tỏch etylen-etan (9). Sản phm đỏy của thỏp (7) là hỡn hỵp C3 (metylaxetylen và propadien) đợc kết hợp hydro hờa trong thiết bị hydro (10) tạo thành propylen và propan và đem đi phõn tỏch thỏp siờu phõn đoạn (11). Etan từ đỏy thỏp (9) và propan từ đỏy thỏp (11) đợc tuốn hồn tr lại lũ cracking. Etylen và propylen đợc thu hi từ đỉnh thỏp (9) và (11).
B
ạng 25 : Bạng hiu sũt etylen từ etan và daău gasoil
Nguyên liƯu Etan Dèu gasoil
HiƯu st etylen % 57 28
Tiêu thỳ năng lợng,kcal/kg 3000 6000
-Ưu điểm của cụng nghệ USC:
Hệ thụng lị USC gơm lị cracking cờ kốm theo tiết bị tụi sản phm. Hệ thng đợc điều khiển bằng chơng trỡnh mỏy tớnh cờ kết hợp cỏc tớnh toỏn vỊ thụ lực, nhiƯt đĩng hục và cỏc quỏ trỡnh cc hờa nhằm kết hợp mt cỏch ti u năng sut, hiệu sut, chiều dài của chu trỡnh và chi phớ. Lũ USC cờ u điểm đĩ chơn lơc rÍt cao.
-Ưu điểm của cụng nghệ ARS:
+ Giảm t hợp làm lạnh sử dụng trong thiết bị ngng tơ.
+ Cùng mĩt lỳc thực hiện quỏ trỡnh làm lạnh và phõn đoạn trong thiết bị ngng tơ.
+ Giảm đợc hàm lợng metan trong khớ đa vào ct tỏch metan. + Tỷ lƯ hơi lu thÍp.
ẹoă aựn toẫt nghieụp Thiờt kờ phađn xưởng sạn xuãt etylen
+ Giảm yờu cốu về làm lạnh (xp xỉ 75%). Cơng nghƯ cho hiƯu st etylent từ 28% (đỉi với gasoil) đỊn 57% (đỉi với etan).
Hin nay tređn 100 dađy chuyeđn sạn xũt etylen sử dỳng cođng ngh stone & wedster. Vit mở rng cođng ngh dựa tređn h thụng ARS đĩ làm tng 70% sạn lượng hàng nm.
II.4. Sơ đ cụng nghệ của hãng TECHNIP, KTI, TECHNIPETROL
Hỡnh 11: Sơ đ cơng nghƯ cđa hãng TECHNIP, KTI, TECHNIPETROL
-Aựp dụng
Để sản xut ra etylen và propylen cho polyme. Sản phỈm phơ chđ u là hơi C4 giàu butadien và xăng nhiệt phân từ C6 ữ C8 giàu hydrocacbon thơm.
- Thuyết minh dõy chuyền
Nguyờn liệu hydrocacbon bao gơm etan-propan tn hồn, đợc cracking trong lị cracking KTI-GK5 (1), cho hiƯu st oleffin tỉi đa với tỷ lƯ propylen/etylen trong khoảng rng. Dũng ra của lũ đợc làm lạnh nhanh trong thiết bị trao đi nhiệt trực tiếp loại ng (TLX) sinh ra dũng hơi ỏp sut cao. Sau khi đợc tụi trực tiếp với dốu, khớ sản phm cracking (CFG) đa sang thỏp tỏch sơ b (2). Tại đõy, dốu nhiờn liệu đợc tỏch khừi xăng và cỏc phốn nhẹ hơn. Cụng đoan làm lạnh cui cựng đến nhiệt đ mụi trớng đợc thực hiện bằng cỏch tụi trực tiếp bằng nớc thỏp (3). Sau quỏ trỡnh tụi, khớ sản phm cracking (CFG) đợc nộn trong mỏy nộn ly tõm nhiều cp (5) chạy
Đoă ỏn toẫt nghip Thiẽt kẽ phađn xưởng sạn xũt etylen
bĩ cÍt phèn nhĐ (4,7). Khí axit đợc tỏch ra trong thiết bị rửa bằng kiềm (6) ở áp st 8 bar.
Khí sản phm cracking (CFG) từ mỏy nộn đốu tiờn đợc sÍy ị thiết bị sÍy khớ (8) sau đờ đợc làm lạnh (9) ri mt phốn đi sang thỏp PSA (12) để tinh chế hydro, mt phốn đi vào hƯ thỉng cĩt kép tách metan (10,11) ị áp sut trung bỡnh (12bar) và đợc đun lại bi CFG. Tại đõy, metan đợc tỏch ra từ đỉnh thỏp và cờ thể dựng làm khớ nhiờn liệu. Cũn C2+ tách ra đỏy thỏp đ- ợc bơm sang thỏp tỏch etan (14). Sản phm đỉnh của thỏp (14) đợc hydro hờa trong thiết bị hydro hờa (15) để chuyển hờa axetylen thành etylen trớc khi tới tháp tỏch etylen (16). Tại thỏp (16), etylen đợc tỏch ra từ đỉnh thỏp, cũn etan đợc tỏch ra từ đỏy thỏp và chủ yếu đợc tuốn hồn lại lũ cracking.
Sản phm đỏy của b phõn ct phốn nhẹ HP của thỏp tỏch đợc dn tới hƯ thỉng kép tách propan hai lèn bằng áp st (17, 18). Tại đõy, C3 đợc tỏch ở đỉnh thỏp, Metylaxetylen và propadien đợc hydro hờa thành propylen trong hệ thng dÃy hai thiết bị phản ứng (20) trong pha lừng ỏp dụng cụng nghƯ IFP. Phèn C4 và cỏc cu tử nng hơn đợc tỏch đỏy thỏp. Propylen đợc phõn tỏch khừi propan trong thỏp phõn tỏch C3 (21) để tuốn hồn tới lũ cracking trớc khi đợc dn tới bn chứa.
Năm 1893, năng sut etylen đi từ cụng nghệ KTI là7,5 triệu tn /năm. Sau đờ, năng sut giảm dốn (5 triệu tn/ năm1990). Hiện nay, trờn thế giới cờ khoảng 15 nhà mỏy với 300 lũ cracking sử dụng cụng nghệ KTI [13-130].
B
ạng 26 : Cođng ngheụ sạn xũt etylen (nng sũt 500.000 tõn/ nm) với cỏc nguođn nguyeđn liu khỏc nhau
Ng liƯu/ sản phỈm Etan Propan butan Naphta
nhẹ Naphta nƯng Gasoil
Etylen 500 500 500 500 500 500 Propan 11 160 189 190 207 243 Butadien - 32 73 58 71 78 BTX - 52 70 136 217 200 phõn đoạn C4 14 12 78 50 48 78 Xăng 12 34 38 51 70 176 Khí nhiên liƯu 76 280 262 256 265 213
Dèu nhiên liƯu - - 10 41 71 364
Tưng nguyên liƯu 613 1070 1220 1282 1449 1852
Năng lợng, kcal/kg 3100 4000 4300 4400 4700 5500
Đoă ỏn toẫt nghip Thiẽt kẽ phađn xưởng sạn xũt etylen
II.5 Sơ đ cụng nghệ của hÃng M.W.Kellogg [21]
Hỡnh 12: Sơ đ cụng nghệ của hÃng M.W.Kellogg
-Áp dụng
Để sản xut etylen và proplen cho polyme, sản phm C4 giàu butylen xăng nhiệt phõn thụ giàu hợp cht thơm: hydro và nhiờn liệu bằng cỏch nhiệt phõn hơi hydrocacbon trong phạm vi từ etylen đến gasoil chõn khụng.