I. Tính quá trình cháy
2. Thành phần của nguyên liệu và các sản phẩm nhiệt phân
Để tính toán tiếp tục ta cần phải biết các đặc trng của nguyêu liệu và các sản phảm nhiệt phân. Kết quả đợc tính toán trong bảng 1 .
Chú ý: ta cũng có thể xác định tỷ trọng của nguyên liệu nh sau γc = Mc/22,4 = 39,2 / 22,4 = 1,75 (kg/m3)
Từ đây trở đi tỷ trọng, thể tích nguyên liệu và sản phẩm nhiệt phân ta lấy ở điều kiện tiêu chuẩn.
Từ bảng 1 ta có γc = 1,75
Từ bảng 2 ta có : trọng lợng phân tử của sản phảm nhiệt phân Mx = 23,8 Vậy
γc = Mx/22,4 = 23,8 / 22,4 = 1,07 (kg/m3) trọng lợng sản phẩm nhiệt phân. Khi nhiệt phân thêm nớc vào nguyên liệu với tỷ lệ 20% trọng lợng hay 800 kg/h.
Từ bảng 1 cho ta thành phần hỗn hợp hơi - khí lúc đi vào ống xoắn của lò (nguyên liệu và hơi nớc) và lui ra khỏi ống xoắn ,(sản phẩm nhiệt phân và hơi nớc).
Cấu tử
nguyên liệu phân tử, MTrọng lợngi
Tỷ trọng γi, kg/m3 (hay phần thể tích) C(vi) = C’i Mi, C(vi) phẩm nhiệtphân y = gi/∑G’ lợng Ci = Mi.C’i/∑Mi nguyên liệu γi. C(vi), kg/m3 gi = 10000.Ci kg/h gi = Gi/Mi, kmol/h H2 2 0,09 0,132 0,264 0,215 0,011 0,012 770 CH4 16 0,717 0,336 5,376 0,553 0,226 0,24 15820 C2H2 26 1,162 0,003 0,078 0,0045 0,003 0,003 210 C2H4 28 1,126 0,273 7,644 0,449 0,32 0,344 22400 C2H6 30 1,342 0,096 2,88 0,16 0,122 0,29 8540 C3H6 42 1,915 0,089 3,378 0,146 0,157 0,17 10990 C3H8 44 1,967 0,041 1,804 0,068 0,276 0,081 5320 C4 58 2,593 0,009 0,522 0,015 0,002 0,023 2540 C5 72 3,22 0,021 1,512 0,034 0,063 0,063 4410 Cộng 1,00 Mx = 39,2 Tổng 1,644 1,00 γc = 1,07 ∑ = 70000 ∑ = 2590
CRACKiNG NHIệT
Sơ đồ công nghệ của quá trình cracking nlhệt phụ thuộc vào mục đích của quá trình, phụ thuộc vào nguyên liệu và các yếu cầu về chất lợng sản phẩm. Phổ biến rộng rãi nhất là sơ đồ công nghệ với hai lò đốt. Sơđồ này đợc trình bày trên hình vẽ sau. Sơ đồ đợc dùng linh hoạt hoặc để cracking cặn dầu hoặc ở chế độ mền (Virbrcking) hoặc ở chế độ cứng (cracking) phân đoạn gasoil chứa nhiều hydrocacbon thơm là nguyên liệu cho quá trình sản xuất cacbon muội.
I. Nguyên lý hoạt dộng của sơ đồ cracking nhiệt.
Nguyên liệu là dầu nặng (cặn mazut hay gudron) cho qua bơm pitong 14 rồi cho qua thiết bị trao đổi nhiệt 12, rồi vào ở phần dới của tháp tinh cất 8. đồng thời cho vào phần đỉnh của thiết bị bay hơi áp suất thấp 9. Từ thiết bị 9, nguyên liệu đợc trộn với phân đoạn Gasoil nặng và đợc đa vào đáy tháp 8.
Dòng nguyên liệu và phần toàn dợc trộn với nhau rồi nhờ bơm 18 cho qua lò đốt nguyên liệu 1, sau đó vào bùng phản ứng 3. Tháp tinh cất 8 chia làm hai phần bởi đĩa “điếc”, qua đĩa này hơi từ phần dới đi lên phần trên còn phần chất lỏng từ trên không xuống đợc phần dới mà thu thấp gasoil ở mỗi đĩa điếc cho qua bơm 19 rồi vào lò đốt nguyên liệu nhẹ 2 để cracking sâu.
Nguyên liệu cracking nhiệt đi ra từ lò đốt 1 và 2 cho vào buồng phản ứng 3 rồi sau đó cho qua thiết bị bay hơi áp suất thấp 4. Từ đây sản phẩm cho qua bơm 15 rồi đợc đa tới tháp tách sản phẩm 20 ở đó phần lỏng cặn cracking đ- ợc tách ra và cho qua bơm 16 đợc đa đến thiết bị bay hơi áp suất tháp 9. Tại thiết bị 9 này do áp suất giảm mà tách đợc phần hơi phân đoạn gasoil.
Cũng giống nh tháp chng 8 tháp 9 cũng chia làm hai phần bởi “ra điếc. Hơi phân đoạn gasoil tách ra khỏi cặn cracking ở phần dới thiết bị 9 qua “ra điếc” đi lên phần đỉnh của thiết bị ở đây gặp nguyên liệu lỏng đi vào và hơi gasoil một phần sẽ bị ngng tụ, còn một phần hơi gasoil cha ngng tụ đi ra đỉnh tháp 9 cho qua thiết bị làm lạnh ngng tụ 5 sau d vào thiết bì tách khí 6. Từ thiết bị này một phần cho về hồi lu tháp để sản phẩm đợc tinh khiết phì phải chọn chỉ số hồi lu thích hợp, một phần chính cho qua thiết bị làm lạnh ngng tụ 5 sau đó vào thiết bị tách khí 6. Từ thiết bị này một phần cho về hồi lu tháp để sản phẩm đợc tinh khiết phì phải chọn chỉ số hồi lu thích hợp, một phần chính cho qua thiết bị làm lạnh, vào bể chứa, từ bể chứa này lấy sản phẩm ra. Còn phần nặng đi vào đáy tháp 9 qua thiết bị làm lạnh vào bể chứa và một phần
thiết bị làm lạnh ngng tụ 5 và cho vào thiết bị tách khí 7. Tác dụng tách khí riêng và xăng riêng. Rồi xăng cho hồi lu trở lại tháp một phần còn lại phần chính cho qua bơm, qua thiết bị làm lạnh và vào bể chứa.
II.Lò ống.
Lò ống của quá trình cracking nhiệt không chỉ để đốt nóng mà còn để bay hơi nguyên liệu hoàn toàn và tiến hành một số phản ứng hoá học. Đó là điều khác với lò của quá trình chng cất.
Trong đó của quá trình cracking nhiệt có một vùng đốt nóng và một vùng phản ứng. Việc xác định chính xác giới hạn hai vùng thì không xác định đợc vì trong đó đồng thời vừa xảy ra hiện tợng phân huỷ nguyên liệu vừa đốt nóng tiếp tục. Đoạn ống mà trong đó xảy ra phản ứng cracking gọi là ống xoắn phản ứn. Trớc đây ở các sơ đồ cũ ống xoắn phản ứng đặt trong phần đối lu của lò, nh vậy sẽ cung cấp trao đổi nhiệt ở điều kiện mềm cao hơn. Nhng vì cờng độ nhiệt độ của các lò ống đối lu nhỏ hơn 2 - 3 lần so với các ống bức xạ, bề mặt các ống xoắn phản ứng rất lớn.
Cấu trúc lò hợp lý nhất là dùng loại lò có hai buồng đốt và lò đối lu kiểu đứng. Một trong hai buồng bức xạ của lò dt các ống xoắn đợc đốt nóng và buồng kia dặt các ống xoắn phản ứng,
Sản phẩm cracking đi ra từ các ống xoắn phản ứng của lò mang rất nhiều nhiệt có nhiệt độ rất cao. Nhiệl này đợc sử dụng để tiến hành cracking sâu thêm.
Sản phẩm đi vào buồng phản ứng đặt ở ngoài nó là hình trụ với đờng kính 2 - 3 m và chiều cao 10 -15 m.
Buồng phản ứng không đốt nóng mà để cho phản ứng cracking tiếp tục xảy ra với sự thu thêm nhiệt lên nhiệt độ của sản phẩm ở lối ra tháp hơn 30 – 400C so với lối vào. Với lợng hơi luôn luôn dầy trong buồng phản ứng rỗng và sản phẩm có thể lu trong buồng phản ứng khoảng 100 giây. Vì vậy mà phản ứng cracking tính ra có thể đạt 25% và khí tạo thành trong buồng phản ứng. Buồng phản ứng đặc biệt có ý nghĩa lớn đối với nguyên liệu nặng (nh mazut và gudron ) nhờ có buồng phản ứng mà giảm đợc thời gian lu nguyên liệu long lò đốt việc này có ý nghĩa là giảm đợc việc tạo cốc bám trong ống xoắn dễ gây nguy hiểm.