Phản ứng cracking xúc tác chủ yếu xảy ra trên bề mặt cảu xúc tác. Chiều của phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của xúc tác, c ng như phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu và các thông số công nghệ của quá trình .
63
Zeolit là hợp chất của alumino-silic, là chất tinh thể có cấu trúc đặc biệt. Cấu trúc cảu chúng đặc trưng bằng mạng các lỗ rỗng, rãnh, rất nhỏ thông với nhau. Các chất Zeolit được chế tạo cùng với các xúc tác alumino-silicat hay với đất sét thiên nhiên, r i sau đó được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt hợp thành xúc tác chứa zeolit. Xúc tác chứa Zeolit này có hoạt tính cáo, có độ chọn lọc tốt và giá thành vừa phải, vì thế chúng được sử dụng rộng rãi.
H3.7 nh hưởng của ti lệ eolit đến lượng Xăng- Diezel
64
Khi tăng tỉ lệ Zeolit - Alumina dẫn tới độ chọn lọc của xúc tác tăng. Chính vì vậy làm tăng hàm lượng xăng trong sản phẩm. Tuy nhiên, khi tăng tỉ lệ Zeolit lên quá cao sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố sản phẩm Xăng và iezel. Lượng xăng tăng cao nhưng lượng Diezel lại giảm nhiều c ng không mang lại hiệu quả kinh tế cao. Vì vậy cần phải có sự điều chỉnh hợp lý tỉ lệ Zeolit để đem lại hiệu quả kinh tế cao.
H3.9 nh hưởng tỉ lệ eolit đến lượng ightends
65
Khi tăng hàm lượng Alumina trong xúc tác theo H3.10 và H3.11, sản phẩm Xăng và khí tăng còn sản phẩm Diezel giảm. Khi lượng Alumina quá cao thì lượng xăng c ng sẽ bị chuyển hóa phần lớn sang khí nên sản lượng xăng thu được giảm không đem lại hiệu quả kinh tế.
7. Ả h hư ng của tỷ lệ hơ ước đư o cù l ệu
H3.11 nh hưởng tỉ lệ lumina đến lượng Xăng- Diezel
66 Tăng tỉ lệ hơi nước trên nguyên liệu:
- Tăng độ chuyển hóa.
- Tăng sản lượng xăng trong sản phẩm. - Hàm lượng cốc tăng.
- Tỉ số C/O tăng do cần nhiều xúc tác hơn để nâng nhiệt độ của hơi nước tới nhiệt độ phản ứng.
Như vậy, tỉ lệ hơi nước trên nguyên liệu tăng có lợi cho quá trình. Vì hơi nước tăng khả năng phân tán và bay hơi của nguyên liệu, giúp khả năng phân tán của nguyên liệu trong xúc tác tốt hơn, thúc đẩy phản ứng.
H 3.12b nh hưởng của tỉ lệ hơi nước / nguyên liệu tới độ chọn lọc Xăng
67
Tuy nhiên, khi tỉ lệ hơ nước trên nguyên liệu quá cao sẽ làm tăng lượng xúc tác tuần hoàn, khó khăn trong vận chuyển và tái sinh. Tốn chi phí để sản xuất hơi nước đ ng thời làm tăng kích thước thiết bị phân tách, thu h i sản phẩm. Nếu tỉ lệ hơi nước/nguyên liệu quá cao có thể xảy ra Steam Cracking.
8. Tố ư h c hệ
Tối ưu hóa quá trình bất kỳ là tìm điểm thích hợp nhất (điểm tối ưu) của hàm số được nghiên cứu hoặc tìm các điều kiện tối ưu tương ứng để tiến hành quá trình đ cho.
Về nguyên tắc, phải tiến hành chọn tiêu chuẩn tối ưu, tức lựa chọn tham số mà ta mong muốn đạt được. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà tiêu chuẩn tối ưu có thể là tiêu chuẩn công nghệ (năng suất cao, sản phẩm phụ ít, hiệu suất lớn,...) hoặc là các tiêu chuẩn kinh tế.
Quá trình tối ưu hóa không phải là quá trình nhằm đưa tham số mong muốn đạt được giá trị cực đại hoặc cực tiểu, mà đó là quá trình đưa tham số (tiêu chuẩn tối ưu) về giá trị thích hợp nhất, đ ng thời đảm bảo dung hòa các yếu tố khác.
Do quá trình FCC là quá trình chế biến các sản phẩm nặng thành các sản phẩm nhẹ, có giá trị kinh tế cao, đặc biệt trong đó là xăng. Vì vậy hầu hết các nhà máy FCC hiện nay đều hoạt động với chế độ tạo ra tối đa lượng xăng.
Xét về mặt toán học, ta có thể lập hàm tổng quát:
y = f (nhiệt độ, áp suất, thành phần, chiều dài ống Riser,…). Trong đó y: sản phẩm xăng
Như vậy bài toán tối ưu hóa sẽ trở thành tìm cực trị của y theo các thông số trên. Sau khi giải quyết xong bài toán cực trị, các sản phẩm còn lại sẽ được tính toán theo sản phẩm xăng.
Khí khô = f1( sản phẩm xăng) LPG = f2 ( sản phẩm xăng) HCO = f3 ( sản phẩm xăng) ….
Trên thực tế, việc giải quyết bài toán cực trị này sẽ rất khó khăn và phức tạp bởi quá trình FCC có rất nhiều yếu tố tác động, theo nhiều hướng, nhiều phương thức c ng như cường độ khác nhau. Giá trị cực đại chưa hẳn là giá trị cuối cùng
68
của quá trình tối ưu hóa. Quá trình tối ưu hóa CC sẽ tìm ra một bộ thông số phù hợp để cho ra giá trị sản phẩm xăng là tối ưu nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tối ưu hóa có hai dạng: tối ưu hóa kinh tế và tối ưu hóa kỹ thuật.
Tối ưu hóa kinh tế là quá trình tìm chế độ hoạt động trong đó chi phí vận hành, giá trị các sản phẩm tạo ra đạt được giá trị kinh tế cao nhất tại thời điểm nhất định. Ví dụ, với ngu n nguyên liệu nhất định, tại thời điểm LCO có nhu cầu cao hơn thì quá tình sẽ được chuyển sang chế độ nhiều LCO, nếu Xăng có nhu cầu lớn hơn thì sẽ vận hành ở chế độ nhiều xăng.
Tối ưu hóa kỹ thuật: quá trình này không xét đến các yếu tố kinh tế (chi phí vận hành, giá trị sản phẩm,..), mà điều chỉnh các thông số nhằm đạt được sản phẩm mong muốn. Các thông số điều chỉnh bao g m nhiệt độ, áp suất, thành phần nguyên liệu vào, cấu tạo thiết bị,…
Quá trình tối ưu hóa thực tế là tổng hợp của hai quá trình này để chọn ra một giá trị phù hợp nhất, vừa đảm bảo hợp lý tính kinh tế và tính kỹ thuật.
Sử dụng công cụ Otimizer của phần mềm mô phỏng Hysys xác định được điều kiện công nghệ để tối ưu sản lượng xăng đối với ngu n nguyên liệu là cặn chưng cất của dầu thô Bạch Hổ (hình…..):
Nhiệt độ nguyên liệu vào: 315oC Áp suất nguyên liệu : 300 kPa Áp suất phản ứng : 542 kPa Chiều dài ống phản ứng : 35 m Tỉ lệ hơi nước / nguyên liệu: 0.055
ROT ( Riser Outlet Temperature): 514 oC
69
Chươ IV
THIẾT KẾ XÂY DỰNG 1.X c đị h đị đ ể xâ dự
1.1. C c cơ x c đị h đị đ ể xâ dự củ h :
- Phân xưởng cracking xúc tác là một phần của nhà máy lọc dầu, nhưng trong đ án này chúng ta xem như là một nhà máy.
- Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu là một bước đầu tiên và khá quan trọng của việc thiết kế. Đây là công việc khó khăn và phức tạp đòi hỏi nh ng nhà thiết kế và quản lý phải tìm hiểu và kết hợp nh ng số liệu, nh ng thông số kỹ thuật của nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau như: địa chất, thủy văn, kinh tế, công nghệ, kiến trúc đô thị hóa, xây dựng, văn hóa x hội... Nhiều khi xây dựng nhà máy còn ít nhiều có liên quan đến chiến lược phát triển kinh tế xã hội của một vùng. o đó, để lựa chọn một địa điểm nào đó trước hết người ta phải điều tra cơ bản, nghĩa là thu thập và xử lý các số liệu về tất cả các mặt như: tài nguyên, khoáng chất, đất đai, dân số, ngu n nguyên liệu, nhiên liệu, ngu n nước có liên quan đến khu vực đó.
1.2. C c cầ đố ớ đị đ ể xâ dự :
1.2.1. C yêu ầu u đố ớ địa đ ểm x y dự :
a) Về quy hoạch:
Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp đ được các cấp có thẩm quyền phê duyệt tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả năng hợp tác sản xuất của nhà máy với các nhà máy lân cận.
b)Về điều kiện tổ chức sản xuất:
Địa điểm chọn xây dựng phải đảm bảo các điều kiện sau:
Phải gần các ngu n cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và gần nơi tiêu thụ sản phẩm nhà máy.
70
Gần các ngu n cung cấp năng lượng, nhiên liệu như: điện, nước, hơi, khí nén, than, dầu,.. như vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhà máy.
c) Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật:
Địa điểm xây dựng phải đảm bảo được sự hoạt động của nhà máy.Do vậy cần chú ý các yếu tố sau :
+ Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao g m: đường bộ, đường sông, đường biển và cả đường hàng không.
+ Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác.
+Nếu ở địa phương chưa có sẵn các điều kiện hạ tầng kỹ thuật trên thì phải xét đến khả năng xây dựng của các cơ sở hạ tầng trước mắt c ng như trong tương lai.
d) Về điều kiện xây lắp và vận hành của nhà máy: Địa điểm xây dựng phải chú ý đến các điều kiện sau:
+ Khả năng cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng để giảm chi phí gía thành đầu tư xây dựng cơ bản của nhà máy vì giảm chi phí đầu tư vật liệu xây dựng từ nơi xa đến.
+ Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng nhà máy c ng như vận hành nhà máy sau này. Do vậy trong quá trình thiết kế cần xác định số công nhân của nhà máy và khả năng cung cấp công nhân của địa phương. Ngoài ra còn phải tính khả năng cung cấp công nhân ở địa phương lân cận . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
e) Về điều kiện chính trị, xã hội:
Địa điểm được chọn phải phụ thuộc vào vùng có điều kiện chính trị xã hội ổn định.
1.2.2 C yêu ầu ề kỹ u x y dự :
71
Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước mắt c ng như trong việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Kích thước , hình dạng và quy mô của khu đất nếu không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế, bố trí dây chuyền công nghệ, c ng như việc bố trí các hạng mục công trình trên mặt bằng khu đất đó. o vậy, khu đất được lựa chọn phải đáp ứng các yêu cầu sau:
+ Khu đất phải cao ráo để tránh ngập lụt trong mùa l , khu đất phải có mực nước thấp để tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và nước mặt d dàng.
+ Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là 0,5 1% để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng (thông thường chi phí này khá lớn chiếm từ 10 15% giá trị công trình )
b) Về địa chất:
Khu đất được lựa chọn phải đáp ứng các điều kiện sau:
+ Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định (như có hiện tượng động đất, xói mòn đất hay hiện tượng cát chảy)
+ Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 2,5 KG/cm2. Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đ i...để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình, nhất là hạng mục công trình có trọng tải bản thân và tải trọng động lớn .
1.2.3. C yêu ầu ề ệ s ô ệp:
Khi chọn địa điểm xây dựng cần xét đến mối quan hệ mật thiết gi a khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Đây là điều cần thiết vì trong quá trình sản xuất các nhà máy thường thải ra các chất độc như:khí độc,nước bẩn, khói bụi tiếng n... hoặc các yếu tố bất lợi khác như: d cháy nổ , ô nhi m môi trường... Để hạn chế tối đa ảnh hưởng của môi trường công nghiệp tới các khu dân cư, các khu vực có di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh của địa phương cần đảm bảo các điều kiện sau:
a) Đảm bảo các khoảng cách bảo vệ sinh công nghiệp thích hợp:
Địa điểm xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi trường công ngiệp. Chú ý khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp,
72
tuyệt đối không được xây dựng các công trình xây dựng hoặc công viên. Phải tr ng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây ra.
b) Đảm bảo vị trí xây dựng:
Vị trí xây dựng nhà máy thường ở cuối hướng gió chủ đạo , ngu n nước thải của nhà máy phải được xử lý ở hạ lưu và cách bến nước dùng của khu dân cư tối thiểu là 500m.
Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ vào các yêu cầu trên nhưng trong thực tế rất khó khăn khi lựa chọn được địa điểm thỏa mãn các yêu cầu trên. Do vậy cần nghiên cứu , cân nhắc và ưu tiên đến địa điểm sản xuất riêng của nhà máy để quyết định địa điểm hợp lý và tối ưu.
1.2.4. Đặ đ ểm ủa địa đ ểm x y dự :
Nhà máy lọc dầu là nhà máy hiện đại và có quy mô lớn .Nó có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân đ ng thời đây là một dự án mang tính chiến lược của chính phủ, vì vậy việc chọn địa điểm xây dựng cần phải thận trọng.
Ở đây ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu tại Nam Vân Phong- Khánh Hòa. Phân xưởng cracking xúc tác được xây dựng trong nhà máy lọc dầu.
Vịnh Vân Phong, người Pháp gọi là Port Dayot (tức Bến Gối) thuộc địa phận hai huyện Vạn Ninh và Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa; cách thành phố Nha Trang 50km, cách thành phố Tuy Hòa 35km, chạy từ chân núi Mã Cảnh đến chân phía Bắc núi Phước Hà. Phía Tây vịnh Vân Phong (cách bờ vịnh 20-30km) là phần kéo dài của d y Trường ơn. Phía Đông Nam cửa Vịnh rộng 17km thông ra biển Đông. Phía Đông Bắc là bán đảo Hòn Gốm g m các dãy núi nhỏ và c n cát kéo dài. Bán đảo Hòn Gốm trải dài 27,5km có hình dáng như một cánh tay vươn ra nâng niu báu vật - đảo Hòn Lớn. Đảo Hòn Lớn nằm trong vịnh Vân Phong có chiều dài 14,2km, chiều ngang chỗ rộng nhất 6km. Diện tích của đảo khoảng 46km2. Phía Đông Nam nằm gi a bán đảo Hòn Gốm, Hòn Lớn và đảo Cổ Cò, là dải nước hẹp có chiều rộng 200m có độ sâu trung bình 25m, thuận lợi cho việc vào ra của tàuthuyền.
Tổng diện tích khu vực vịnh Vân Phong khoảng 150.000ha; trong đó diện tích mặt nước vùng vịnh khoảng 80.000ha và diện tích đất liền khoảng 70.000ha. Khu vực này có địa hình phong phú, đặc biệt là hệ thống đảo, bán đảo, vịnh sâu và
73
kín gió, bờ và bãi biển, c n cát hấp dẫn và là khu vực có hệ sinh thái đa dạng như rừng nhiệt đới, rừng ngập mặn, động thực vật biển nông ven bờ.
2. h ế kế ổ ặ hâ xư
2.1. Yêu ầu ế kế ổ mặ p x ở ra k xú : 2.1.1. C yêu ầu u :
Để có được phương án tối ưu khi lựa chọn và thiết kế quy hoạch tổng mặt bằng nhà công nghiệp cần phải thoả mãn các yêu cầu cụ thể sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy phải đáp ứng các yêu cầu cao nhất của dây chuyền công nghệ sao cho chiều dài dây chuyền sản xuất là ngắn nhất, không trùng lặp lộn xộn, hạn chế tối đa sự giao nhau. Đảm bảo mối liên hệ mật thiết gi a các hạng mục công trình với hệ thống giao thông và các mạng lưới cung cấp kỹ thuật khác bên trong c ng như bên ngoài nhà máy.
Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được phân chia thành các khu vực chức năng theo đặc điểm sản xuất, yêu cầu vệ sinh, đặc điểm sự cố, khối lượng phương tiện vận chuyển, mật độ công nhân...Tạo điều kiện tốt nhất cho việc quản lý vận