II. MOễT SOÂ DAĐY CHUYEĂN COĐNG NGHEễ SẠN XUAÂT ETYLEN HIEễN ẹÁ
1- Loứ nhieụt phađn cracking; 2 Thieõt bũ trao ủoơi nhieụt; 3 Thaựp taựch sụ boụ; 4 Boụ phađn trao ủoơi nhieụt; 5 Thaựp tođi baỉng nửụực; 6 Maựy neựn
sụ boụ; 4 - Boụ phađn trao ủoơi nhieụt; 5 - Thaựp tođi baỉng nửụực; 6 - Maựy neựn nhieău caõp; 7 - Boụ phaụn taựch khớ axit; 8 - Thieõt bũ haõp phỳ - khớ loỷng; 9 - Thieõt bũ laứm lỏnh; 10 - Thaựp taựch etan; 11 - Thieõt bũ hydro hoựa; 12 - Maựy laứm lỏnh lieđn hụùp; 13 - Thaựp taựch metan; 14 - Thaựp chửng taựch etylen aựp suaõt thaõp; 15 - Thaựp taựch propan; 16 - Thieõt bũ xửỷ lyự hydro; 17 - Thaựp taựch propan-propylen; 18 - Thaựp taựch butan.
Aựp dỳng:
ẹeơ sạn xuaõt etyen vaứ propylen cho polyme baỉng quaự trỡnh cracking nhieụt caực phađn ủoỏn tửứ etan ủeõn naphta vaứ caịn hydro cracking. Sạn phaơm phỳ laứ C4 giaứu Butadien. Hụi C6-C8 giaứuhydrocacbon thụm vaứ daău nhieđn lieụu.
Thuyeõt minh dađy chuyeăn:
Nguyeđn lieụu mụựi vaứ doứng hụi tuaăn hoaứn cuứng vụựi hụi nửụực pha loaừng ủửụùc gia nhieụt vaứ bũ nhieđt phađn trong loứ cracking nhieụt (pyro-crack). ệu ủieơm cụa kieơu loứ naứy laứ ủoụ chún lúc cao do ủửụùc toõi ửu hoựa veă moõi lieđn heụ cụa thụứi gian lửu, nhieụt ủoụ vaứ aựp suaõt cho moời nguyeđn lieụu ủeơ ủỏt ủửụùc hieđu suaõt olefin cao nhaõt. Doứng ra cụa loứ ủửụùc laứm lỏnh trong thieõt bũ trao ủoơi nhieụt oõng vaụn chuyeơn TLE (2), sinh ra aựp suaõt doứng hụi cao (HP steam), baỉng caựch tođi trửùc tieõp baỉng daău ủoõi caực vụựi quaự trỡnh duứng nguyeđn lieụu loỷng.
Doứng khớ cracking ủửụùc keõt hụùp laứm lỏnh vaứ tinh cheõ trong thaựp taựch sụ boụ (3) vaứ thaựp tođi baỉng nửụực (5). Nhieụt thại ủửụùc thu hoăi baỉng tuaăn hoaứn chu trỡnh daău, phaựt sinh doứng hụi pha loaừng ụỷ (4) vaứ chu trỡnh nửụực (5) ủeơ cung caõp cho caực thieõt bũ ủun sođi lỏi vaứ loứ nung cụa quaự trỡnh. Khớ tinh cheõ tửứ thaựp tođi (5) ủửụùc neựn trong maựy neựn 4 hoaịc 5 caõp (6) vaứ ủửụùc laứm khođ bụỷi quaự trỡnh haõp phỳ khớ-loỷng (8). Caực khớ axit laứ CO2 vaứ H2S ủửụùc taựch baỉng heụ thoõng rửỷa baỉng kieăm ủaịt ụỷ cođng ủoỏn neựn cuoõi cuứng (7). Khớ neựn cracking ủửụùc laứm lỏnh sađu hụn ụỷ (9) vaứ daờn vaứo quaự trỡnh tuaăn hoaứn trửụực vaứ sau thaựp taựch etan (10), C2 ủaỳng nhieụt trửụực vaứ sau thieõt bũ hydro hoựa (11), thieõt bũ laứm lỏnh (12), thaựp taựch metan (13) vaứ ủửụùc bụm nhieụt ụỷ thieõt bũ phađn taựch etylen aựp suaõt thaõp (14), noự hụùp thaứnh chu trỡnh laứm lỏnh etylen. Quaự trỡnh Line cại tieõn naứy ủửụùc toõi ửu hoựa cao, vaụn haứnh deờ daứng, vaứ naớng lửụùng tieđu toõi thaõp, giaự thaứnh ủaău tử thaõp vaứ hoỏt ủoụng trong thụứi gian tửụng ủoõi daứi (5 naớm mụựi phại dửứng loứ ủeơ xửỷ lyự).
Hoờn hụùp C3+ tửứ ủaựy thaựp taựch etan (10) ủửụùc taựch propan ụỷ (15), ủửụùc hydro hoựa ụỷ (16) ủeơ chuyeơn hoựa metylaxetylen vaứ propadien. Propylen vaứ propan hỡnh thaứnh ủửụùc thu hoăi hay tuaăn hoaứn trụỷ lỏi loứ cracking. Caực caõu tửỷ C4 ủửụùc taựch ra ụỷ ủưnh thaựp tửứ caực caõu tửỷ naịng hụn trong thaựp taựch butan (18) ủeơ thu hoăi sạn phaơm C4 thođ. Sạn phaơm xaớng tỏo ra ụỷ ủaựy thaựp khi hụi C5 ủửụùc keõt hụùp vụựi sửù ngửng tỳ cụa hydrocacbon tửứ phađn ủoỏn naịng.
Bạng 24: Bạng hieụu suaõt etylen tửứ caực nguyeđn lieụu khaực nhau.
Nguyeđn lieụu Etan LPG naphta Daău gasoil
Hieụu suaõt etylen,% 83 45 35 25
Tửứ bạng tređn, ta thaõy: hieụu suaõt etylen thu ủửụùc vaứ naớng lửụùng tieđu toõn tuứy thuoục vaứo loỏi nguyeđn lieụu. Neõu sửỷ dỳng nguyeđn lieụu laứ etan thỡ hieụu suaõt ủỏt cao nhaõt (83%) maứ tieđu toõi naớng lửụùng lỏi nhoỷ nhaõt.
Hieụn nay, tređn theõ giụựi coự 35 nhaứ maựy cođng nghieụp sửỷ dỳng cođng ngheụ naứy vụựi naớng suaõt 13 trieụu taõn/ naớm. Nhieău nhaứ maựy ủaừ taớng naớng suaõt leđn 50%[12-133].
II.3. Sơ đơ cĩng nghệ của hãng Stone & Webster Engineering Corp
Hỡnh 10: Sụ ủoă cođng ngheụ cụa haừng Stone & Webster Engineering Corp
-áp dụng
Để sản xuÍt etylen và propylen bằng quá trình cracking nguyên liệu parafin. Cờ hai quá trỡnh chính đợc sử dụng:
+ USC (ultra selector cracking)-Hệ thỉng nhiệt phân và tôi. + ARS (Advanced recovery system)- Quá trình chng lạnh.
-Thuyết minh dây chuyền
Nguyên liệu ủợc đa vào lò cracking USC(1). Sự tách loại các chÍt bỈn đợc thực hiện ngợc dòng. Nhiệt cracking cờ thể đợc cung cÍp bằng quạt tuabin khí. Quá trình nhiệt phân xảy ra dới sự điều khiển nhiệt đĩ - thới gian riêng biệt đỉi với mỡi loại nguyên liệu cũng nh yêu cèu của sản phỈm. Sự tôi nhanh đảm bảo hiệu suÍt etylen cao và phát sinh ra hơi nhiệt thải áp suÍt cao. Nhiệt thải cờ nhiệt đĩ thÍp hơn đợc tỊn dỳng trong các tháp tôi dèu và
ra. Khí cracking (C4 và nhẹ hơn) sau khi nén ị (3), đợc làm sạch bằng kiềm để loại bõ các khí axit và đợc sÍy khô trớc khi phân tách.
Năng lợng làm lạnh của ARS là cực tiểu do sử dụng công nghệ của thiết bị ngng tụ phân đoạn làm lạnh khí và sự chng cÍt phân phỉi. Các cÍu tử nhẹ nh C2,C4 và các cÍu tử nƯng hơn đợc phân tách trong tháp tách propan áp suÍt thÍp (4), ị đáy tháp thu đợc C4 và các sản phỈm phụ khác nƯng hơn. Dòng hơi quá nhiệt đi ra từ đỉnh tháp đợc đa sang tháp hydro hờa (5) để chuyển hờa axetylen, sau đờ đợc dĨn sang thiết bị ARS (6) và xảy ra sự phân tách quá nhiệt hydro và metan. Sản phỈm từ (6) đợc chia thành hai dòng hơi C2 cờ thành phèn khác nhau. Mĩt dòng đợc đa sang thiết bị chuỈn bị tách etylen (8), rơi đa sang tháp phân tách etylen- etan (9). Còn mĩt dòng gơm hoờn hợp hơi C2 nƯng hơn đợc đa sang tháp tách etan (7). Dòng C2 quá nhiệt từ đỉnh tháp (7) qua (8) và dĨn đến tháp phân tách etylen-etan (9). Sản phỈm đáy của tháp (7) là hỡn hợp C3 (metylaxetylen và propadien) đợc kết hợp hydro hờa trong thiết bị hydro (10) tạo thành propylen và propan và đem đi phân tách ị tháp siêu phân đoạn (11). Etan từ đáy tháp (9) và propan từ đáy tháp (11) đợc tuèn hoàn trị lại lò cracking. Etylen và propylen đợc thu hơi từ đỉnh tháp (9) và (11).
B
ạng 25: Bạng hieụu suaõt etylen tửứ etan vaứ daău gasoil
Nguyên liệu Etan Dèu gasoil
Hiệu suÍt etylen % 57 28
Tiêu thỳ năng lợng,kcal/kg 3000 6000
-Ưu điểm của công nghệ USC:
Hệ thoõng lò USC gơm lò cracking cờ kèm theo tiết bị tôi sản phỈm. Hệ thỉng đợc điều khiển bằng chơng trình máy tính cờ kết hợp các tính toán về thụ lực, nhiệt đĩng hục và các quá trình cỉc hờa nhằm kết hợp mĩt cách tỉi u năng suÍt, hiệu suÍt, chiều dài của chu trình và chi phí. Lò USC cờ u điểm đĩ chụn lục rÍt cao.
-Ưu điểm của công nghệ ARS:
+ Giảm tư hợp làm lạnh sử dụng trong thiết bị ngng tụ.
+ Cùng mĩt lúc thực hiện quá trình làm lạnh và phân đoạn trong thiết bị ngng tụ.
+ Giảm đợc hàm lợng metan trong khí đa vào cĩt tách metan. + Tỷ lệ hơi lu thÍp.
+ Giảm yêu cèu về làm lạnh (xÍp xỉ 75%). Công nghệ cho hiệu suÍt etylent từ 28% (đỉi với gasoil) đền 57% (đỉi với etan).
Hieụn nay tređn 100 dađy chuyeđn sạn xuaõt etylen sửỷ dỳng cođng ngheụ stone & wedster. Vieụt mụỷ roụng cođng ngheụ dửùa tređn heụ thoõng ARS ủaừ laứm taớng 70% sạn lửụùng haứng naớm.
Hình 11: Sơ đơ công nghệ của hãng TECHNIP, KTI, TECHNIPETROL
-Aựp dụng
Để sản xuÍt ra etylen và propylen cho polyme. Sản phỈm phụ chủ yếu là hơi C4 giàu butadien và xăng nhiệt phân từ C6 ữ C8 giàu hydrocacbon thơm.