ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU

35 982 4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Để phục vụ cho công nghiệp hoá hiện đại hoá của đất nước nhằm thúc đẩy nền kinh tế phát triển theo hướng chuyển dần cơ cấu kinh tế từ nông nghiệp là chính sang công nghiệp và dịch vụ thì ngành năng lượng đóng một vai trò quan trọng và phải đảm bảo được một nguồn năng lượng ổn định và ngày càng tăng nhanh cả về lượng lẫn chất. Hiện nay bên cạnh các nguồn cung cấp năng lượng chính từ than đá, thuỷ điện, nhiệt điện thì chúng ta còn có một nguồn tài nguyên vô cùng quí giá được xem như là “vàng đen” của tổ quốc đó là dầu mỏ. Nguồn tài nguyên này bước đầu được phát hiện tại các mỏ có trữ lượng lớn như: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông... và cũng được xem là chưa đánh giá hết tiền năng của nguồn dầu mỏ tại vùng biển Đông rộng lớn của đất nước ta. Nhưng một điều đáng tiếc của ngành năng lượng nước nhà đó là chúng ta chỉ mới dừng lại ở giai đoạn khai thác và xuất khẩu dầu thô trong khi đó vẫn phải nhập một lượng ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ thương phẩm từ nước ngoài gây thất thu một nguồn lợi ngoại tệ lớn. Theo các chuyên gia về hóa dầu Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý giá này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Bộ môn: Lọc Hóa - Dầu ĐỒ ÁN MƠN HỌC CƠNG NGHỆ LỌC DẦU Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Anh Dũng Sinh viên thực Lê Văn Bắc Lớp: LHD K54TH MSSV: 0964040006 Hà Nội - 2013 Đồ án công nghệ lọc dầu Mục Lục Mục Lục Phần 1: Tổng quan 1.1 Nhà máy lọc dầu 1.1.1 Mục đích nhà máy lọc dầu 1.2 Các thơng số đặc trưng hóa lý dầu thô 1.2.1 Tỷ trọng 1.2.2 Đường cong điểm sôi thực 1.2.3 Khối lượng phân tử 1.2.4 Độ nhớt 1.2.5 Chỉ số khúc xạ: 1.3 Những công nghệ chế biến hóa học bản: 1.3.1 Chưng cất dầu thô (CDU) 10 1.3.1.1.Hoạt động phân xưởng chưng cất( CDU) 10 1.3.1.1.1 Nguyên liệu sản phẩm 10 1.3.1.1.2 Tháp chưng cất dầu thô 10 1.3.1.1.3 Cân vật liệu 11 1.3.2 Phân xưởng hydrotreating 12 1.3.2.1 Hoạt động phân xưởng hydrotreating 12 1.3.2.1.1 Nguyên liệu sản phẩm 12 1.3.2.1.2 Xúc tác cho trình hydrotreating 13 1.3.2.1.3 Một số trình hydroprocessing tiêu biểu 13 1.3.2.1.3.1 Naphtha hydrotreating 13 1.3.2.1.3.1 Distillate hydrotreating 14 1.3.2.1.3.3 Gas Oil Hydrotreating 14 1.3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hydrotreating 15 1.3.2.2 Cân vật chất cho công nghệ hydrotreating 15 1.3.2.3 Xác định lượng H2 cần thiết cho q trình desunfua hóa: 15 1.3.3 Công nghệ cracking xúc tác 16 1.3.3.1 Hoạt động phân xưởng FCC 16 1.3.3.1.1 Nguyên liệu sản phẩm 16 1.3.3.1.2 Xúc tác cho trình cracking xúc tác 17 1.3.3.1.3 Công nghệ cracking xúc tác 17 1.3.3.1.4 Các yếu tố ảnh hướng đến trình 19 1.3.3.2 Độ chuyển hóa 19 1.3.3.3 Cân vật chất cho công nghệ FCC 20 1.3.4 Công nghệ reforming 20 1.3.4.1 Hoạt động phân xưởng reforming 20 1.3.4.1.1 Nguyên liệu sản phẩm 20 1.3.4.1.2 Xúc tác sử dụng cho trình Reforming 21 1.3.4.1.3 Công nghệ tiêu biểu reforming 21 1.3.4.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình reforming 22 SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 1.3.4.2 Cân vật chất cho công nghệ reforming 23 Phần Tính tốn 23 2.1 Phân đoạn có nhiệt độ sơi 190 – 3800F 27 2.1.1 xác định khối lượng độ API phân đoạn 27 2.1.2 Xác định lượng lưu huỳnh phân đoạn: 27 2.2 Nguyên liệu cho phân xưởng hydrotreating 28 2.2.1 Lượng hydro cần thiết cho trình desunfua hóa: 28 2.2.2 Độ API sản phẩm: 29 2.3 Phân xưởng reformer 29 2.4 Phân đoạn 580- 6500F 30 2.4.1 Xác định khối lượng độ API phân đoạn: 30 2.4.2 Xác định lượng lưu huỳnh phân đoạn: 31 2.5 Xét phân xưởng hydrotreating gas oil 32 2.5.1 Lượng H2 cần thiết cho phân đoạn: 32 2.6 Tính cân vật liệu cho phân xưởng FCC: 32 Phần 3:Tổng kết 34 3.1 Kết luận 34 3.2 Đề xuất 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu LỜI MỞ ĐẦU Để phục vụ cho cơng nghiệp hố - đại hố đất nước nhằm thúc đẩy kinh tế phát triển theo hướng chuyển dần cấu kinh tế từ nơng nghiệp sang cơng nghiệp dịch vụ ngành lượng đóng vai trị quan trọng phải đảm bảo nguồn lượng ổn định ngày tăng nhanh lượng lẫn chất Hiện bên cạnh nguồn cung cấp lượng từ than đá, thuỷ điện, nhiệt điện cịn có nguồn tài ngun vơ quí giá xem “vàng đen” tổ quốc dầu mỏ Nguồn tài nguyên bước đầu phát mỏ có trữ lượng lớn như: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông xem chưa đánh giá hết tiền nguồn dầu mỏ vùng biển Đông rộng lớn đất nước ta Nhưng điều đáng tiếc ngành lượng nước nhà dừng lại giai đoạn khai thác xuất dầu thơ phải nhập lượng ngày lớn sản phẩm dầu mỏ thương phẩm từ nước gây thất thu nguồn lợi ngoại tệ lớn Theo chuyên gia hóa dầu Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao hiệu sử dụng dầu mỏ lên lần, tiết kiệm nguồn tài nguyên quý giá Để chế biến nhiệm vụ kỹ sư lọc hố dầu không nắm kiến thức bản, quan trọng tính chất hố học, tính chất vật lý dầu mỏ, phân đoạn dầu mỏ, trình chế biến, trình thuỷ lực, cân vật chất, truyền nhiệt, chuyển khối… mà phải áp dụng kiến thức vào tính tốn, thiết kế, điều khiển q trình cơng nghệ cho chúng hoạt động hiệu an tồn Do mục đích đồ án giúp sinh viên có nhìn chung cơng nghệ chế biến hóa học nhà máy lọc dầu quan trọng sâu phần tính tốn chưng cất dầu thơ, từ nâng cao kiến thức chuyên môn phục vụ cho công việc học tập, làm việc nghiên cứu sau Để thực đồ án này, em xin cảm ơn giảng dạy hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS.Nguyễn Anh Dũng công tác Bộ môn Lọc Hố Dầu Khoa Dầu Khí - Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội suốt trình em thực đồ án Sv: Lê Văn Bắc SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Phần 1: Tổng quan 1.1 Nhà máy lọc dầu 1.1.1 Mục đích nhà máy lọc dầu Lọc dầu lĩnh vực công nghiệp chế biến dầu mỏ thành sản phẩm mà chất hóa học tạo chúng có sẵn dầu mỏ tương tự chất dầu mỏ xăng, DO, FO, nhiên liệu phản lực, dầu bôi trơn, dung môi sản phẩm chủ yếu công nghệ lọc dầu Cơng nghiệp lọc dầu cịn tạo sản phẩm khác như: nhựa đường, sáp, khí đốt, dầu thắp…và mức độ than cốc dầu mỏ, muội than coi sản phẩm lọc dầu Ngồi ra, cơng nghệ lọc dầu liên quan đến cơng nghiệp hóa dầu phân đoạn khí thu đươc nhà máy lọc dầu sử dụng để sản xuất chất đầu cho công nghiệp hóa dầu để sản xuất sản phẩm như: dung mơi, sợi nhân tạo, nhựa, hóa chất bản, phân bón SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Tùy vào ngun liệu dầu thơ mục đích nhà máy lọc dầu mà qui trình cơng nghệ chế biến khác Đây hình ảnh tổng quan nhà máy lọc dầu giới Việt nam có nhà máy Lọc Dầu Dung Quất, sử dụng nguyên liệu dầu thô bạch hổ Với đặc thù dầu bạch hổ dầu siêu sạch, siêu nên sơ đồ nhà máy lọc dầu dung quất có nhiều thay đổi Nhưng giới hạn đồ án em giới thiệu số phân xưởng nhà máy lọc dầu liên quan đến tính tốn theo yêu cầu như: Phân xưởng chưng cất, phân xưởng Hydrotreating, phân xưởng Reforming, phân xưởng FCC SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 1.2 Các thơng số đặc trưng hóa lý dầu thô 1.2.1 Tỷ trọng Tỷ trọng dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua ước lượng sơ hiệu suất thu sản phẩm trắng loại dầu mỏ Tỷ trọng dầu mỏ xác định theo công thức  oil SGoil   water (3.1) Trong đó:  oil khối lượng riêng dầu thô  water khối lượng riêng nước Ngoài tỷ trọng dầu thơ cịn xác định theo cơng thức API  141.5  131.5 SG Dầu thô nặng có API thấp dầu thơ nhẹ API cao 1.2.2 Đường cong điểm sôi thực Phép chưng cất thực thiết bị chưng cất có nhiều đĩa lý thuyết Số đĩa lý thuyết khoảng 15-18 đĩa với độ hồi lưu đường cong thu có độ phân chia lớn nên đường cong điểm sôi thực Đường cong điểm sôi thực cho phép đánh giá thành phần phân đoạn có nhiệt độ sơi khác Vì vây đường cong điểm sơi thực đường cong quan trọng dầu mỏ Việc chuyển đổi từ đường cong ASTM sang TBP xác định: TBP=a.(ASTM D86)b (3.3) Trong đó: a b số thay đổi theo phần trăm chất lỏng cất cho bảng 3.2 Bảng 3.2: Hằng số a b cho phương trình (3.3) SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu % V chưng cất 10 30 50 70 90 95 A 0,9167 0,5277 0,7429 0,892 0,8705 0,949 0,8008 B 1,0019 1,09 1,0425 1,0176 1,0226 1,011 1,0355 1.2.3 Khối lượng phân tử Một số tính toán cân vật chất lượng yêu cầu xác định khối lượng phân tử phân đoạn dầu Khối lượng phân tử trung bình xác định nhiều phương pháp giảm nhiệt độ đông đặc, gel thấm sắc kí Hầu hết phân đoạn dầu có khối lượng phân tử khoảng 100-700 Phương pháp phù hợp cho việc xác định khối lượng phân tử khoảng sở giảm nhiệt độ đông đặc Khối lượng phân tử tính cơng thức: M=42,965[exp (2,097.10-4Tb -7,78712SG + 2,08476.10-3TbSG)]Tb1,26007SG4,98308 (3.11) Trong đó: - M khối lượng phân tử phân đoạn - Tb điểm sơi trung bình phân đoạn, K - SG tỷ khối 1.2.4 Độ nhớt Độ nhớt đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực ma sát nội sinh phân tử chúng có chuyển động trượt lên log  210  0,463634  0.166532( API )  5,13447 10 4 ( API )  8,48995 10 3 K ( API ) 8,0325 10 2 K  1,24899( API )  0,197680( API ) API  26,786  2,6296K log100  4,393711,94733K  0,127690K  3,262910 4 ( API ) 1,1824610 2 K ( API ) (3.13) 0,17161K  10,9943( API )  9,5066310 2 ( API )  0,860218K ( API )  API  50,3642  4,78231  (3.12) 1.2.5 Chỉ số khúc xạ: Là tỷ lệ vận tốc ánh sang chân không so với vận tốc ánh sang dầu, ký hiệu n xác định theo công thức 1/   n    2I  (3.14)  1 I    Với I tham số đặc tính Huang đo 200C xác định theo công thức sau: SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu I  a  exp(bTb  cSG  dTb SG)T e SG f (3.15) b Trong hệ số a,b,c,d,e,f xác định theo bảng sau: 1.3 Những cơng nghệ chế biến hóa học bản: Nhìn chung, trình chế biến tổng thể nhà máy lọc dầu mơ tả sau: Dầu thơ sau loại muối, loại nước loại tạp chất, gia nhiệt đưa vào phân xưởng chưng cất (CDU) để phân tách thành phân đoạn khác SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 1.3.1 Chưng cất dầu thô (CDU) Nếu phân xưởng Cracking ví trái tim nhà máy lọc dầu phân xưởng chưng cất dầu thơ áp suất xem cửa vào ngơi nhà Chưng cất áp suất khí AD với nguyên liệu dầu thơ đơi cịn gọi q trình CDU, chưng cất VD dùng nguyên liệu cặn q trình chưng cất AD, thực tế đơi gọi cặn chưng cất Tùy theo chất ngun liệu mục đích q trình mà áp dung chưng cất AD, VD hay kết hợp AD - VD ( gọi tắt A-V-D ) Các nhà máy đại ln dùng loại hình cơng nghệ A – V – D Hiện nhà máy lọc dầu Dung Quất nước ta sử dụng dầu thô Bạch Hổ, dầu thơ Bạch Hổ dầu nhẹ trung bình, siêu siêu nên nhà máy lọc dầu Dung Quất không sử dụng tháp chưng cất chân không 1.3.1.1.Hoạt động phân xưởng chưng cất( CDU) 1.3.1.1.1 Nguyên liệu sản phẩm  Nguyên liệu Dầu thô loại muối, nước tạp chất  Sản phẩm - Khí - Diezen nhẹ (LGO) - Xăng nhẹ - Diezen nặng (HGO) - Xăng nặng - Cặn chưng cất - Kerosene 1.3.1.1.2 Tháp chưng cất dầu thô Nguyên tắc trình chưng cất dầu thơ dựa vào nhiệt độ sơi phân đoạn Các chất có nhiệt độ sôi gần nằm phân đoạn Tháp chưng cất thiết bị chủ yếu phân xưởng chưng cất Hầu hết tháp chưng cất sử dụng tháp đĩa Bên tháp pha bay lên pha lỏng xuống tiếp xúc với cách tốt đủ lâu để diễn trao đổi chất pha cách tốt SV: Lê Văn Bắc Page 10 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 1.3.4.1.2 Xúc tác sử dụng cho trình Reforming Xúc tác reforming xúc tác lưỡng chức thành phần chứa hai pha thực hai chức sau: - Chức hydro-dehydro hóa thực kim loại dạng phân tán - Chức axit nhằm xếp lại mạch cacbon (đồng phân hóa, đóng vịng ) thực oxyt nhơm có bề mặt riêng lớn clo hóa để điều chỉnh lực axit thích hợp Chất xúc tác thường dùng gồm platin kim loại khác reni, gecmani phân tán Al2O3 (250m2/g) clo hóa đến khoảng 1% - - Với công nghệ Reforming xúc tác bán tái sinh người ta dùng hệ xúc tác Pt.Re/Al2O3 Với công nghệ Reforming xúc tác tái sinh liên tục người ta dùng hệ xúc tác Pt.Sn/Al2O3 1.3.4.1.3 Công nghệ tiêu biểu reforming Hiện giới tồn loại công nghệ reforming chủ yếu công nghệ bán tái sinh công nghệ tái sinh liên tục (CCR)  Công nghệ bán tái sinh Một số đặc điểm là: - Xúc tác cố định Hệ thống dòng nguyên liệu chuyển động từ thiết bị phản ứng sang thiết bị phản ứng khác Ngưng hoạt động toàn hệ thống để tái sinh chất xúc tác chỗ, thiết bị phản ứng, lượng cốc lớp xúc tác chiếm 15-20% trọng lượng SV: Lê Văn Bắc Page 21 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu  Công nghệ tái sinh liên tục (CCR) - Một số đặc điểm bản: Lớp xúc tác chuyển dộng nhẹ nhàng, liên tục hệ thống thiết bị phản ứng với vận tốc vừa phải (trong khoảng 3- 10 ngày) Toàn hệ thống vận hành liên tục Lớp xúc tác sau khỏi hệ thống phản ứng đưa để tái sinh hệ thóng tái sinh riêng Sau quay trở lại hệ thống phản ứng Quá trình Platforming xúc tác chuyển động UOP Hiện nhà máy lọc dầu Dung Quất sử dụng công nghệ Platforming xúc tác chuyển động hang UOP (Mỹ) 1.3.4.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình reforming  Nhiệt độ tối ưu 5000C SV: Lê Văn Bắc Page 22 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu  Tốc độ nạp liệu: giảm tốc độ thể tích để tăng số octan khơng phép giảm tốc độ nhỏ nửa so với thiết kế < 0,75 h-1 Vì không kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác  Áp suất: 3-10 atm  Tỉ lệ H2/nguyên liệu: có mặt lượng dư H2 có tác dụng hạn chế phản ứng tạo cốc làm giảm khả phản ứng reforming Ngày tỉ lệ nhỏ đến vài m3/m3 1.3.4.2 Cân vật chất cho công nghệ reforming Cân vật chất reforming sử dụng mối tương quan hiệu suất trình reforming sản phẩm tổng kết bảng đây: sản phẩm chủ yếu trình reforming thường C5+ với số octan cao: Nguồn: bảng 5.3 trang 108 Fundamentals of Petroleum Refining Từ bảng công thức ta thấy, với việc xác định hàm lượng C5+ ta xác định sản phẩm cịn lại, đặc biệt lượng iC4 làm nguyên liệu cho trình ankyl hóa sau Phần Tính tốn Đặc điểm dịng dầu thơ CDU có ngun liệu F, F = 100,000 BPD, API = 26 Tính chất dịng dầu thô F bảng SV: Lê Văn Bắc Page 23 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Sản phẩm naphtha từ CDU phân đoạn 190-3800F xử lý hydro (hydrotreating) để loại lưu huỳnh (S) sau đưa vào phân xưởng reforming để sản xuất xăng có RON = 94 Lượng H2 sinh sử dụng cho phân xưởng xử lý hydro Phân đoạn Gas oil từ CDU (580-6500F) xử lý hydro để loại lưu huỳnh sau đưa vào phân xưởng FCC Tại Phân xưởng độ chuyển hóa 75%, sản phẩm gồm xăng (gasoline), khí, gas oil cốc Tính tốn cân vật liệu cho phân đoạn SV: Lê Văn Bắc Page 24 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Từ bảng số liệu ta tính tốn thể tích, độ API phân đoạn dầu thô Từ số liệu ta vẽ đường TBP phần cắt theo phần trăm thể tích (hình 1) đường API phần cắt theo phần trăm thể tích (hình 2) theo số liệu sau TBP 0F Vol % 86 122 SG API 0,5 0,6 79,694 167 1,5 0,675 76,13 212 3,3 0,722 64,5 257 0,748 57,67 302 9,1 0,765 53,47 347 13 0,778 50,38 392 17,7 0,789 47,84 437 23,4 0,801 45,15 482 31,4 0,814 42,33 527 42,1 0,825 40,02 584 47,1 0,845 35,96 636 57,1 0,854 34,2 689 64,9 0,863 32,5 742 71,9 0,864 32,3 794 78,4 0,889 27,67 … 794 0,931 20,49 SV: Lê Văn Bắc Page 25 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Đồ thị Đồ thị SV: Lê Văn Bắc Page 26 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án cơng nghệ lọc dầu 2.1 Phân đoạn có nhiệt độ sôi 190 – 3800F 2.1.1 xác định khối lượng độ API phân đoạn  Nhiệt độ điểm đầu phân đoạn T = 190 F  Nhiệt độ điểm cuối phân đoạn T = 3800F Sử dụng đồ thị ta có  phần trăm thể tích chưng cất điểm sơi đầu (IBP) là: LV%= 2,5 % vol  phần trăm thể tích chưng cất điểm sôi cuối (EBP) LV%= 16 % vol Phần trăm thể tích chưng cất thu từ phân đoạn 190 – 3800F = 16% - 2,5 % = 13,5% vol Phần trăm thể tích chưng cất trung bình = (16+2,5)/2 = 9.25 % Tra hình từ phần trăm thể tích trung bình ta suy nhiệt độ sơi trung bình phân đoạn Tb = 2900F Từ phần trăm thể tích chưng cất trung bình ta tra hình thu độ API phân đoạn API = 50,5 Vậy tỷ khối phân đoạn SG = 141,5 API  131,5 = 141.5 50,5  131.5 = 0,7775  Thể tích phân đoạn = 100000(BPD).13,5% = 13500 BPD 1day lb  0.7775 350.53  1533021lb / h , day 24h bbl Khối lượng phân đoạn= 13500 bbl  2.1.2 Xác định lượng lưu huỳnh phân đoạn:  Xác định khối lượng phân tử trung bình phân đoạn: Áp dụng cơng thức 3.11 trang 48 [1] ta có: M=42,965[exp (2,097.10-4Tb -7,78712SG + 2,08476.10-3TbSG)]Tb1,26007SG4,98308 Trong Tb nhiệt độ sơi trung bình phân đoạn, K Ta có: Tb =2900F = 416.330K SG= 0,7775 => M = 123,226 lb/lb.mol  Xác định hàm lượng lưu huỳnh: Với M=123,226 < 200 , hàm lượng lưu huỳnh xác định theo công thức 4.6 trang 86 [1] Wt %S =177,448 – 170,946 Ri + 0,2258m + 4,054 SG  Xác định Ri : áp dụng cơng thức 4.8 trang 87 [1] ta có Ri = n- d Với : d= 0,7775 Áp dụng công thức 3.14 3.15 trang 49 [1] ta có: SV: Lê Văn Bắc Page 27 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 1/   n =   2I   1 I    I = aexp( bTb + cSG +dTbSG) SGf Vì M = 123,215Є ( 70-300), sử dụng bảng 3.4 trang 50 [1] ta có hệ số a,b,c,d,e,f thay vào ta có: I  2,226 10 exp(3,905 10 4Tb  2,468SG  5,704 10 4Tb SG)T 0,0572SG  0,72  0,255 b Với Tb = 2900F = 749,670R  n = 1,424  Ri = n d = 1,424  0,7775  1,0353 Xác định m: áp dụng công thức 4.9 trang 87 [1] ta có: m = M(n- 1,475) = 123,226(1,421-1,475) = -6,654  Hàm lượng lưu huỳnh: % S = 177,448 -170,946.1,0353 + 0,2258.(-6,654) + 4,054 0,7775 = 2,12 % wt Hàm lượng S = 153302,1×2,12% = 3250 lb/h Ta có bảng Thơng số Giá trị Phần trăm thể tích , LV% 13,5 Khối lượng phân đoạn, lb/h 153302,1 API 50,5 Phần trăm S %wt 2,12 Hàm lượng S, lb/h 3250 Khối lượng phân tử M , lb/lb.mol 123,226 2.2 Nguyên liệu cho phân xưởng hydrotreating 2.2.1 Lượng hydro cần thiết cho q trình desunfua hóa: Áp dụng cơng thức 7.21 trang 171 [1], ta có Lượng H2 cần thiết cho thùng: SCFB H2 = 191.SF - 30,7 = 191.2,12 – 30,7 = 374,22 ft3/bbl Với nguyên liệu 13500 BPD ta có: Lượng H2 cần thiết = 374 ,22 SV: Lê Văn Bắc ft day lb 13500 bbl    1110 ,8(lb / h) bbl day 24h 189 ,502 ft Page 28 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Xét phản ứng: S + H2 => H2S Từ pt ta thấy: nH2 = nS = 1110,8/32 = 34,713 lb.mol/h Lượng H2 cần thiết = 34,713×2 = 69,426 lb/h So với lượng H2 tính từ công thức 7.21 ta thấy Δ H2 = 1110,8 – 69,426 = 1041,374 lb/h Sự chênh lệch lo phần H2 bị xả khí hịa tan 2.2.2 Độ API sản phẩm: Áp dụng công thức 7.22 trang 172 [1],ta có ( API ) P  0,01 (SCFBH2 )  0,036  ( API ) f  2,69  Δ(API)P = 0,01×374,22 + 0,036×50,5 -2,69 = 2,87  APIP = Δ(API)P + APIF = 2,87 + 50,5 = 53,37 Mặt khác ta có hệ số đặc trưng nguyên liệu Watson 3T b  290  459 ,67  11,684 Kf = SG 0.7775 Áp dụng công thức 7.23 , 7.24 , 7.25 trang 172 ( ), ta có phần trăm thể tích paraffin, naphten, aromatic: P%= 12,8.Kf2 – 259,5.Kf +1330= 12,8.11,6842 – 259,5.11,684 +1330= 45,41% N%= -78,5.Kf2 + 1776,6.Kf – 9993,7= -78,5.11,6842 + 1776,6.11,684 – 9933,7=47,6% A%= 38,4.Kf2 – 894,3.Kf +5219,4= 38,4.11,8352 – 894,3.11,835 +5219,4=12,61%  %  51,678  37,084 13,941  105,62 Tiêu chuẩn hóa ta được: 45,41 %P  100 %  43 105,62 47,6 %N  100 %  45,07 105,62 12,61 %A  100 %  11,94 105,62 2.3 Phân xưởng reformer Khi API = 53,37 ta có lưu lượng dịng ngun liệu cho q trình Reformer 150916,85 lb/h Thơng số dịng ngun liệu từ hydrotraeting phân đoạn 190-3800F sau: Thông số Giá trị Nguyên liệu BPD 13500 API 53,37 SV: Lê Văn Bắc Page 29 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Lưu lượng lb/h 150916,85 Hàm lượng Naphthenes ,%vol 45,07 Hàm lượng Aromatic ,%vol 11,94 Hàm lượng Parrafin , %vol 43 Sử dụng phương trình bảng 5.3 trang 108 [1] ta có C+5 vol% = 142.7914 – 0.77033×RONR + 0.219122×(N+2A)F Với RONR = 94, ta có: C5+ vol % = 142,7914- 0,77033×94 + 0,219122×(45,07+ 2.11,94) = 85,49% H2 wt% = -12.1641 + 0.06134×C5+ vol% + 0.099482×RONR  H2 wt % = -12,1641 + 0,06134×85,49 + 0,099482×94 = 2,43% C1 wt% = 11,509 – 0,125×C+5 vol% = 11,509 – 0,125×85,49 = 0,823% C2 wt% = 16,496 – 0,1758×C+5 vol% =16,496 – 0,1758×85,49 = 1,467% C3 wt% = 24,209 – 0,2565×C+5 vol% = 24,209 – 0,2565× 85,49 = 2,281% Total C4 wt% = 27,024 – 0,2837× C+5 vol% = 27,024 – 0,2837×85,49 = 2,77% nC4 wt% = 0,585× total C4 wt% = 0,585×2,77 = 1,62% iC4 wt% = 0,415× total C4 = 0,415×2,77 = 1,15% Ta có bảng sau: Thơng số Phần trăm Hiệu suất lb/h H2 , %wt 2,43 3667,28 C1 ,% wt 0,823 1242,05 C2 , %wt 1,467 2213,95 C3 , %wt 2,281 3442,41 nC4 , %wt 1,62 2444,85 iC4 ,%wt 1,15 1735,55 Total C4 ,%wt 2,77 4180,4 C5+ , %vol 85,49 129018,82 2.4 Phân đoạn 580- 6500F 2.4.1 Xác định khối lượng độ API phân đoạn:  Nhiệt độ điểm sôi đầu (IBP) T = 5800F  Nhiệt độ điểm sôi cuối (EBP) T = 6500F Sử dụng đồ thị ta có: => phần trăm chưng cất điểm sôi đầu IBP LV% = 46,5 %vol => phần trăm chưng cất điểm sôi cuối EBP = 59 % vol Suy ra: Phần trăm chưng cất phân đoạn = 59% - 46,5 % = 12,5 % SV: Lê Văn Bắc Page 30 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án cơng nghệ lọc dầu Phần trăm thể tích chưng cất trung bình = (59%+46,5%)/2 = 52,75 % Từ phần trăm thể tích chưng cất trung bình sử dụng đồ thị ta nhiệt độ sơi trung bình phân đoạn Tb= 6100F Từ phần trăm thể tích chưng cất trung bình sử dụng đồ thị ta có độ API phân đoạn API = 34,5 141,5  0,85241 131,5  34,5 Thể tích phân đoạn = 100000(BPD).12,5% = 12500 BPD  Tỷ khối phân đoạn d = 1day Khối lượng phân đoạn= 12500  bbl   0.85241  350,53 lb  155622 ,54lb / h day 24h bbl 2.4.2 Xác định lượng lưu huỳnh phân đoạn:  Xác định khối lượng phân tử trung bình phân đoạn: Áp dụng cơng thức 3.11 trang 48 [1] M=42,965[exp (2,097.10-4Tb -7,78712SG + 2,08476.10-3TbSG)]Tb1,26007SG4,98308 Trong Tb nhiệt độ sơi trung bình phân đoạn, K Ta có: Tb = 6100F => Tb=594,110K SG= 0,85241 => M = 258,6 lb/lb.mol  Xác định hàm lượng lưu huỳnh: Với M=258,6 > 200 , hàm lượng lưu huỳnh xác định theo công thức 4.7 trang 87 [1] ta có: wt% S = -58,02 + 38,463.Ri – 0,023.m + 22,4.SG  Xác định Ri : Ri  n  d Với : d= 0,85241 1/   n    2I   1 I    I = aexp( bTb + cSG +dTbSG)Teb SGf Vì M =258,6 Є( 70-300) sử dụng bảng 3.4 trang 50 ta có hệ số a,b,c,d,e,f thay vào ta có: I  2.226 10  exp(3.90510  Tb  2.468SG  5.704 10  Tb SG)T 0.0572 SG  0.72  0.2754 b Với Tb = 6100F = 1069,670R  n = 1,463 0,85241  1,037  Ri  n  d  1,463  2 SV: Lê Văn Bắc Page 31 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu  Xác định m: m = M(n- 1,475) = 258,6(1,463-1,475) = -3,1  Hàm lượng lưu huỳnh: S = -58,02 + 38,463×1,037 – 0,023×(-3,1) + 22,4×0,85241 = 1,031 %wt Hàm lượng S = 155622,54×1,031% = 1604,47 lb/h Ta có bảng Thơng số Giá trị Phần trăm thể tích , LV% 12,5 Khối lượng phân đoạn, lb/h 155622,54 API 34,5 Phần trăm S %wt 1,031 Hàm lượng S, lb/h 1604,47 Khối lượng phân tử M , lb/lb.mol 258,6 2.5 Xét phân xưởng hydrotreating gas oil 2.5.1 Lượng H2 cần thiết cho phân đoạn: Vì phân đoạn trung bình nên ta áp dụng cơng thức 7.26 trang 175 ta có Lượng H2 cần thiết để xử lý thùng nguyên liệu: SCFB H2 /bbl = 110.8×(Sf) + 10.2×(HDS%) - 659 Giả sử loại bỏ 90% lưu huỳnh.khi ta có SCFBH2 = 110,8 1,031 + 10,2 90 – 659,0 = 373,235 ft3/bbl  Lượng H2 cần thiết = 373,235 ft bbl day lb 12500    1025,81(lb / h) bbl day 24h 189,502 ft - Xác định độ API dòng sản phẩm: Áp dụng cơng thức 7.27 trang 175 [1] ta có: ( API ) P  0,00297  (SCFBH2 )  0,11205  ( API ) f  5,5419  Δ(API)P = 0,00297×373,235 - 0,11205×34,5 + 5,5419 = 2,785  APIP = Δ(API)P + APIF = 2,785 + 34,5 = 37,285 2.6 Tính cân vật liệu cho phân xưởng FCC: Với API = 37,285 => lưu lượng dòng nguyên liệu = 153054,66 lb/h Thơng số dịng ngun liệu từ hydrotraeting phân đoạn 580-6500F sau: Thông số SV: Lê Văn Bắc Giá trị Page 32 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Nguyên liệu BPD 12500 Lương lượng lb/h 153054,66 API 37,285 Với độ chuyển hóa CONV= 75% , áp dụng phương trình bảng 8.6 trang 213 [1] ta có:  cốc wt% = 0,05356×CONV – 0,18598×API + 5,966975 = 0,05356×75 – 0,18598×37,29 + 5,966975 = 3,049  LCO LV% = 0,0047×CONV2 – 0,8564×CONV + 53,576 = 0,0047×752 – 0,8564×75 + 53,576 = 15,784  Gases wt% = 0,0552×CONV + 0,597 = 0,0552.75 + 0,597 = 4,737  Gasoline LV% = 0,7754×CONV – 0,7778 = 0,7754×75 – 0,7778 = 57,38  iC4 LV% = 0,0007×CONV2 + 0,0047×CONV + 1,40524 = 0,0007×752 + 0,0047×75 + 1,40524 = 5,7  nC4 LV% = 0,0002×CONV2 + 0,019×CONV + 0,0476 = 0,0002×752 + 0,019×75 + 0,0476 = 2,6  C4= LV% = 0,0993×CONV – 0,1556 = 0,0993×75 – 0,1556 = 7,292  C3 LV% = 0,0436×CONV – 0,8714 = 0,0436.75 - 0,8714 = 2,4  C3= LV% = 0,0003×CONV2 + 0,0633×CONV + 0,0143 = 0,0003×752 + 0,0633×75 + 0,0143 = 6,45  HCO LV% = 100-CONV – (LCO %LV) = 100- 75 - 15,784 = 9,22  Gasoline API = -0,19028×CONV + 0,02772×(Gasoline LV%) + 64,08 = -0,19028×75 + 0,02772×57,38 + 64,08 = 51,4  LCO API = -0,34661×CONV + 1,725715×(APIF) = -0,34661×75 + 1,725715×37,29 = 38,36  Wt% S Gases = 3,9678×(wt% in feed) + 0,2238 = 3,9678×1,045 + 0,2238 = 4,37  Wt% S LCO = 1,04994×(wt% in feed) + 0.00013 = 1,04994×1,045 +0,00013 = 1,1  Wt% S HCO = 1,88525×(wt% S in feed) + 0,0135 = 1,88525×1,045 + 0,0135 =1,984 SV: Lê Văn Bắc Page 33 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu  Ta có bảng sau: Sản phẩm Phần trăm Hiệu suất lb/h Coke , %wt 3,049 4666,64 Gases , %wt 4,737 7250,2 C3 , %wt 2,4 3673,3 C3= ,%wt 6,45 9872,03 iC4 , %wt 5,7 8724,12 nC4 ,%wt 2,59 3964,12 C4= ,%wt 7,292 11160,75 Gasoline %LV 57,38 87822,764 LCO %LV 15,78 24152,03 HCO %LV 9,22 4111,64 Wt%S Gases 4,37 6688,49 Wt%S LCO 1,1 1683,6 Wt%S HCO 1,984 3036,6 CONV % 75 Vậy tổng lượng xăng thu từ trình chế biến Reforming(CCR) Cracking (FCC) = 129018,82+87822,764 = 216841,584 (lb/h) Phần 3:Tổng kết 3.1 Kết luận Hiện nước ta có dự án hợp tác khai thác dầu nặng với Venezuela việc nắm bắt cơng nghệ lọc dầu đặc biệt với dầu nặng quan trọng để chọn lọc sản phẩm có giá trị kinh tế cao Với tính tốn sơ cân vật liệu cho phân xưởng nhà máy lọc dầu 100 000BPD, tính tốn cụ thể làm Qua ta thấy phần hiểu rõ dòng sản phẩm , điều khiển phân xưởng , hồn tồn tính tốn hồn chỉnh cho nhà máy lọc dầu dựa sở tính toán 3.2 Đề xuất Do thời gian thực Đồ án ngắn, kỹ tính tốn cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, hướng tính tốn áp dụng cho tất sản phẩm tháp chưng cất để có phương pháp thiết kết phù hợp, hiệu mặt kinh tế SV: Lê Văn Bắc Page 34 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Butterworth - Heinemann… Fundamentals of Petroleum Refining, 2011 [2] Phan Tử Bằng, giáo trình cơng nghệ lọc dầu, nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 2002 SV: Lê Văn Bắc Page 35 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng ... em thực đồ án Sv: Lê Văn Bắc SV: Lê Văn Bắc Page GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Phần 1: Tổng quan 1.1 Nhà máy lọc dầu 1.1.1 Mục đích nhà máy lọc dầu Lọc dầu lĩnh vực công nghiệp... Lê Văn Bắc Page 25 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu Đồ thị Đồ thị SV: Lê Văn Bắc Page 26 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng Đồ án công nghệ lọc dầu 2.1 Phân đoạn có nhiệt độ sơi 190 – 3800F... Pt.Sn/Al2O3 1.3.4.1.3 Công nghệ tiêu biểu reforming Hiện giới tồn loại công nghệ reforming chủ yếu công nghệ bán tái sinh công nghệ tái sinh liên tục (CCR)  Công nghệ bán tái sinh Một số đặc

Ngày đăng: 02/10/2014, 23:44

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan