Mục Lục Lời mở đầu Chơng I Trang tổng quan lý thuyết I.1 Mục đích, nghĩa trình reforming xóc t¸c I.2 Cơ sở hoá học trình I.2.1 Phản ứng dehydro ho¸ I.2.2 Phản ứng izome hoá .10 I.2.3 Nhóm phản ứng tách nguyên tố dị thể 12 I.2.4 Phản ứng t¹o cèc 13 I.3 Cơ chế phản ứng trình .14 I.3.1 Cơ chế phản ứng reforming hydrcacbon parafin 14 I.3.2 Cơ chế phản ứng reforming naphten 15 I nhiÖt động học điều kiện phản ứng 18 I Xúc tác trình 22 I.5.1 Lịch sử phát triển xúc tác reforming 22 I.5.2 Vai trò xúc tác hai chức .25 I.5.3 Các yêu cầu xúc tác reforming .25 I.5.4 Các nguyên nhân làm ngộ ®éc xóc t¸c .26 I.5.5 Sù thay đổi xúc tác trình làm việc 29 I.5.6 tÝnh chÊt cđa xóc t¸c 31 I.5.7 Ti thä cđa xóc tác giới thiệu số xúc tác tiêu biểu 32 I.6 Nguyên liệu sản phẩm trình 34 I.6.1 Nguyên liệu trình 34 I.6.2 Hydro hoá làm nguyên liệu 36 I.6.3 Sản phẩm trình reforming xúc tác 37 Chơng II CÔNG NGHệ REFORMING XúC TáC II.1 CáC YếU Tố ảNH Hởng trình 42 II.1.1 ảnh hởng nguyên liệu 42 II.1.2 ảnh hởng áp suÊt 45 II.1.3 ¶nh hëng cđa nhiƯt ®é .46 II.1.4 ảnh hởng lu lợng nguyên liệu .47 II.1.5 Tû lƯ hydo/nguyªn liƯu .48 II.2 d©y chun công nghệ trình .49 ii.2.1 lịch sử phát triển công nghệ reforming xúc tác 49 II.2.3 Một số dây chuyền công nghệ reforming điển hình 53 Chơng III Tính toán công nghệ III.1 Các số liệu đầu 62 III.2 TÝnh to¸n .62 -1 III.2.1 Các phản ứng xảy trình 62 III.2.2 Tính toán cho lò phản ứng thứ 68 III.2.3 Tính toán cho lò phản øng thø hai 75 III.2.4 TÝnh toán cho lò phản ứng thứ ba .83 III.2.5 Tính toán cho lò phản ứng thứ t 91 đồ thị phụ lôc 101 Chơng iV xây dựng IV.1 Chọn địa điểm xây dùng 102 IV.1.1 Nh÷ng sở để xác định địa điểm xây dựng 102 V.1.2 Chọn địa điểm xây dựng 103 IV.2 nguyên tắc thiết kÕ x©y dùng 104 IV.3 Bè trÝ mỈt b»ng 105 IV.3.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất 105 IV.3.2 Mặt phân xởng 105 Ch¬ng v an toàn lao đông bảo vệ môi trờng V.1 an toàn lao động phân xởng reforming xúc tác 107 V.1.1 Nguyên nhân kỹ thuật 107 V.1.2 Nguyên nhân tổ chức 107 V.1.3 Nguyên nhân vÖ sinh 107 V.2 Những yêu cầu phòng chống cháy nổ 108 V.2.1 Phòng chống cháy 108 V.2.2 Ngăn ngừa khả xuất nguồn gây cháy 108 V.2.3 Những biện pháp tổ chức đảm bảo an toàn cháy nổ 109 V.3 Yêu cầu bảo vệ môi trờng 110 KÕt luËn 111 Tµi liƯu tham kh¶o 113 -2 Lời mở đầu Công nghiệp dầu khí ngành công nghiệp đà có thay đổi phát triển không ngừng, đặc biệt vào năm cuối kỷ 20 Công nghiệp dầu khí đà đà phát triển trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn Bên cạnh phát triển không ngừng trình chế biến dầu thô nh trình Cracking xúc tác, trình Reforming xúc tác nhiều trình khác, nhằm sản xuất xăng có chất lợng cao hàng nghìn sản phẩm khác làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp khác Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, qúa trình chun ho¸ ho¸ häc díi t¸c dơng cđa xóc t¸c chiếm tỷ lệ lớn đóng vai trò quan trọng Chất xúc tác trình chuyển hoá có khả làm giảm lợng hoạt hoá phản ứng tăng tốc độ phản ứng lên nhiều Mặc khác, có mặt xúc tác có khả tiến hành phản ứng điều kiện mền Điều có tầm quan trọng phản ứng có hiệu ứng nhiệt dơng nh phản ứng hydro hoá, alkyl hoá Sự có mặt xúc tác trình làm tăng hiệu suất sản phẩm Quá trình Reforming xúc tác chiếm vị trí quan trọng công nghệ chế biến dầu mỏ, lợng xăng trình reforming xúc tác chiếm phần lớn tổng lợng xăng tiêu thụ giới Quá trình reforming xúc tác đà phát triển mạnh ứng dụng rộng rÃi nhiều lĩnh vực giới Là trình thiếu đợc nhà máy chế biến dầu nào, nhà máy điện, công nghiệp chất dẻo, nhà máy sản xuất BTX Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật việc cải tiến dây chuyền công nghệ trình reforming xúc tác để sản xuất xăng có trị số octan cao, ngời ta tìm chế tạo chất xúc tác tốt suất hiệu suất sản phẩm ngày cao Đối với nớc ta nay, bớc vào giai đoạn công nghiệp hóa - đại hóa Để đạt đợc mục tiêu mà nghiệp công nghiệp hóa - đại hóa đà đề cần phải đáp ứng nhu cầu lớn nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp kinh tế Dầu khí Việt Nam đợc khai thác từ năm 1986 mỏ Bạch Hổ từ sản lợng khai thác không ngừng tăng lên Bên cạnh đà phát thêm mỏ nh: Rồng, Đại Hùng, Ruby Cho đến nay, đà khai thác đợc tổng cộng 60 triệu dầu thô mỏ Bạch Hổ mỏ khác Nguồn dầu thô xuất đà đem lại cho đất nớc ta nguồn ngoại tệ lớn Tuy nhiên, hàng năm nguồn ngoại tệ không nhỏ để nhập sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nớc Để đất nớc ta bớc vào hội nhập với ngành công nghiệp khu vực giới nhà nớc ta cần phải đầu t nhiều ngành dầu khí Năm 1991 Chính phủ Việt Nam định xây dựng nhà máy lọc dầu số công suất 6,5 triệu tấn/năm Dung Quất (Quảng NgÃi) Có thể nói việc đất nớc ta xây dựng nhà máy lọc dầu số định phù hợp với điều kiện hoàn cảnh -3 Nhà máy lọc dầu số đời cung cấp sản phẩm lợng quan trọng mà cung cấp nguồn nguyên liệu quý giá cho công nghiệp hóa dầu Một nhóm sản phẩm quan trọng công nghiệp hóa dầu Benzen, toluen, xylen (BTX) Trớc việc sản xuất BTX chủ yếu dựa vào việc thu hồi khí từ ngành công nghiệp sản xuất than cốc, song sản lợng thấp nên không đáp ứng đợc nhu cầu phát triển công nghiệp chất dẻo sợi hóa học nên phải dựa vào ngành hóa dầu Ngày nay, mục đích trình reforming xúc tác sản xuất xăng có trị số octan cao, phần Hydrocacbon thơm thu đợc từ trình chiếm đáng kể (tới 90%, ) nguồn nguyên liệu để sản xuất BTX với hiệu suất cao -4 Chơng I TổNG QUAN Lý THUYếT I 1: MụC ĐíCH Và ý NGHĩA CủA QUá TRìNH REFORMING XúC TáC:[2,3,5] Reforming xúc tác trình quan trọng nhà máy chế biến dầu mỏ giới Vai trò trình không ngừng đợc tăng lên nhu cầu xăng có chất lợng cao nguyên liệu cho hoá dầu ngày nhiều Quá trình Reforming xúc tác nhằm sản xuất xăng có trị số octan cao (98 ữ 100) sản xuất loại Hydrocacbon thơm nh Benzen, toluen, xelen (BTX) làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp tổng hợp hữu hoá dầu Ngoài trình cho phép nhận đợc Hydro kỹ thuật (hàm lợng H2 85%) với giá rẽ so với trình sản xuất khác (rẽ 10 ữ 15 lần so với hydro thu đợc từ điều chế) Sản phẩm hydro thu đợc từ trình đủ cung cấp cho trình làm nguyên liệu, xử lý hydro phân đoạn sản phẩm khu liên hợp lọc hoá dầu Hiện nay, nhờ cải tiến công nghệ xúc tác, trình reforming xúc tác nhận đợc xăng có trị số octan cao, không cần pha nớc chì, tránh ô nhiểm môi trờng độc hại cho ngời sử dụng Quá trình Reforming xúc tác thờng dùng nguyên liệu phân đoạn xăng có trị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn làm nhiên liệu xăng cho động xăng Đó phân đoạn xăng qúa trình chng cất trực tiếp dầu thô, phân đoạn xăng trình Cracking nhiệt, cốc hoá hay Vibreking Quá trình Reforming xúc tác dùng xúc tác đa chức năng, chức hydro ữ dehydro hoá kim loại đảm nhiệm (chủ yếu platin pt), đợc mang chất mang axit ( chất mang thờng dùng gama oxyt nhôm Al203 để tăng tốc độ phản ứng theo chế ioncacboni nh izome hoá, vòng hoá hydrocracking) I 2: CƠ Sở HOá HọC CủA QUá TRìNH Reforming xúc tác [1,2,3,4] Reforming xúc tác trình biến đổi thành phần hydrocacbon nguyên liệu mà chủ yếu naphten parafin thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao cung cấp nguồn khí hydro kỹ thuật cho công nghệ làm dầu mỏ: Sơ đồ phản ứng trình Reforming xóc t¸c cã thĨ biĨu diƠn nh sau Dehydro Dehydro Hydrocacbon Alkylcyclo vòng hoá hoá n- parafin Thơm hexan Hydro Cracking Sản phẩm Cracking Izo- parafin Dehydro Hydro Cracking vòng hoá -5 Alkylcyclo pentan Vậy phản ứng trình Reforming xúc tác bao gồm phản ứng sau: + Dehydro hoá hydrocacbon naphten, dehydro vòng hoá hydrocacbon parafin, đồng phân hoá hydrocracking + Ngoài ra, điều kiện phản ứng xảy phản ứng phụ không làm ảnh hởng nhiều đến cân phản ứng chính, nhng lại ảnh hởng đến độ hoạt động độ bền xúc tác; phản ứng: * Phản ứng phân huỷ khử hợp chất chứa oxy, nitơ, lu huỳnh thành chất nh H20, NH3, H2S * Phản ứng phân huỷ halogen hợp chất chứa kim loại * Phản ứng ngng tụ hợp chất trung gian không bền nh olefin, diolefin với hydrocacbon thơm dẫn đến tạo thành hợp chất nhựa cốc bám bề mặt xúc tác Để hạn chế tới mức tối đa vấn đề này, thực tế sản xuất, ngời ta đà áp dụng biện pháp khác nh dùng áp suất nồng độ hydro cao tiến hành tái sinh xúc tác liên tục I.2.1: Phản ứng dehydro hoá: a Dehydro hoá cycloalkan tạo thành hydrocacbon thơm Phản ứng dehydro hóa loại phản ứng để tạo hydrocacbon thơm Phản ứng xảy naphten thờng cyclopentan cyclohexan (cyclopentan thờng nhiều cyclohexan), cyclohexan bị dehydro hóa trực tiếp tạo hợp chất thơm hay CH3 CH3 R R + H2 (+ 51,6 Kcal/mol) + 3H2 (+ 50 KCal/mol) (1) + 3H2 (+ Q KCal/mol) Đây phản ứng trình Reforming xúc tác, phản ứng thu nhiệt mạnh + Khi tăng nhiệt độ, áp suất hiệu suất hydrocacbon thơm tăng lên + Nếu hàm lợng cycloalkan nguyên liệu cao trình Reforming xúc tác làm tăng hàm lợng hydrocacbon thơm + Nếu sản phẩm nhiều n-parafin trị số octan xăng giảm + Tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hởng không nhiều đến cân phản ứng dehydro hóa naphten ảnh hởng bù lại việc tăng nhiệt độ trình Do cho phép ta lựa chọn xử lý nguyên liệu để đạt mục đích mong muốn, tăng hydrocacbon thơm có trị số octan cao cho xăng, để nhận hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X) phản ứng dehydro hoá naphten cần phản ứng khác cho đảm bảo đợc hiệu trình reforming -6 b Dehydro hoá dẫn xuất vòng cạnh (cyclopentan) tạo thành hydrocacbon thơm CH3 + 3H2 + Phản ứng có tốc độ lớn dùng xúc tác chứa pt + Năng lợng hoạt hoá phản ứng nhỏ khoảng 20 kcal/mol + Phản ứng đồng phân hoá naphten vòng cạnh thành vòng cạnh phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp kcal/mol nên tăng nhiệt độ cân chuyển dịch phía vòng cạnh naphten + Sự tạo thành hydrocacbon thơm từ naphten cạnh bao gồm trình đồng phân hoá vòng cạnh thành vòng cạnh phản ứng dehydro hoá vòng cạnh để tạo hydrocacbon thơm + điều kiện nhiệt độ 5000C, nồng độ cân metyl cyclopentan 95%, cyclohexan 5% Nhng phản ứng dehydro hoá cyclohexan thành benzen xảy với tốc độ nhanh nên cân phản ứng đồng phân hoá có điều kiện chuyển hoá thành cyclohexan Nh vậy, nhờ phản ứng dehydro hoá naphten có tốc độ cao mà trình Reforming xúc tác ta nhận đợc nhiều hydrocacbon thơm hydro kỹ thuật Do phản ứng thu nhiệt mạnh, ngời ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp nhiều reator để nhận đợc độ chuyển hoá cao cần thiết c Dehydro hoá parafin tạo thành olefin: hay C9H20 CnH2n +2 → C9H18 + H2 → CnH2n + H2 d Dehydro hoá đóng vòng parafin olefin tạo thành hydrocacbon thơm nC7H16 CH3 + H2 Ph¶n øng x¶y víi parafin để tạo thành cycloparafin sau bị dehydro hoá tạo vòng thơm Đây phản ứng quan trọng việc nâng cao trị số octan xăng Phản ứng xây nhiệt độ cao nhận đợc lợng hydrocacbon thơm đáng kể Phản ứng xảy cã sù tham gia cđa xóc t¸c Khi tăng nhiệt độ, số cân phản ứng dehydro vòng hoá parafin tăng lên nhanh ( 5000C phản ứng xảy tơng đối mạnh) Tốc độ phản ứng tăng lên chiều dài mạch cacbon tăng lên nên lợng hydrocacbon thơm nhận đợc tăng lªn -7 R R-C-C-C-C-C-C + 4H2 (Q = 60 kcal/mol) Phản ứng ngng tụ phản ứng phân huỷ xảy song song làm xúc tác dễ hoạt tính Vì vậy, nguyên liệu cho trình Reforming xúc tác không đợc chứa olefin mà phải đợc làm trớc đa vào chế biến Tốc độ phản ứng dehydro vòng hoá nhạy với thay đổi áp suất tỷ lệ H2/RH nguyên liệu I 2 : Phản ứng izome hoá: a Phản ứng izome hoá n-parafin tạo thành izo-parafin n - C7H16 metylhexan n - parafin iso - parafin + ∆Q = Kcal/mol Ph¶n ứng đạt cân vùng làm việc reator điều kiện 500 0C với xúc tác pt/Al2O3 VD: Trị số octan n-C5 62, izo C5 8, phản ứng thu đợc sản phẩm có trị số octan cao nguyên liệu phần nhẹ (C ữ C5 ), nguyên liệu n-parafin cao C5, phản ứng izome hoá xảy dễ dàng nhng trị số octan tăng lên không nhiều có mặt n-parafin cha bị biến đổi sản phẩm Vậy phản ứng izome hoá tiến hành tốt với n-parafin (C5 ữ C6) b Phản ứng hydro izome ho¸: Hepten - + H2 metylhexan Phản ứng xảy với olefin nguyên liệu để tạo thành parafin Phản ứng thực dễ dàng điều kiện trình Reforming Thành phần olefin chuyển hoá trực tiếp thành aromatic, nhng không đáng kể Đây phản ứng quan trọng chuyển hóa hydrocacbon không no thành hydrocacbon no, làm giảm tạo cốc gây nên hoạt tính xúc tác c Phản ứng izome hoá alkyl cyclopentan thành cyclohexan CH3 Hay tổng quát + R R1 d Phản izome hoá alkyl thơm C2H5 e Phản ứng hydrocracking: CH3 CH3 3H2 + H2 R2 CH3 CH3 CH3 CH3 Đây nhóm phản ứng không mong muốn trình Reforming xúc tác, hydrocacbon có phân đoạn bị bẽ gẫy tạo thành hydrocacbon no có sè cacbon nhá h¬n -8 C9H20 + H2 C5H12 + C4H10 C9H20 + H2 CH4 C8H18 CnH2n + + H2 + CmH2m +2 + CpH2p + ( n = m + p) ®èi víi naphten: R1 + H2 R3H R4H + R3H + Σ∆Q = 20 KCal/mol R2 điều kiện định, xảy Cracking sâu, tạo khí sản phẩm nhẹ Ngoài có phản ứng hydrodealkyl hoá hydrocacbon thơm R + H2 C6H6 + RH + Σ∆Q = 12 ÷ 13 kcal/mol Phản ứng hydrocracking cho sản phẩm hợp chất izo-parafin chiếm phần chủ yếu phản ứng xảy theo chế ioncacboni nên sản phẩm khí thờng chứa nhiều C3 ữ C4 C5 C1 ữ C2 Nhng tăng nhiệt độ cao tăng hàm lợng C1 ữ C2 lúc tốc độ phản ứng hydrogenolse cạnh tranh với tốc độ phản ứng Cracking xúc tác Khi khí metan đợc tạo với số lợng đáng kể Tác dụng phản ứng trình Reforming xúc tác góp phần tăng NO cho sản phẩm, đà tạo nhiều izo - parafin Độ axit xúc tác ảnh hởng đến trình cracking Độ axit mạnh phản ứng hydrocracking xảy mÃnh liệt, vậy, ta không nên dùng chất có độ axit mạnh làm chất xúc tác cho trình I.2 3: Nhóm phản ứng tách nguyên tố dị thể: Nếu nguyên liệu có hợp chất chứa S, N, O xảy phản ứng tách nguyên tố dị thể khỏi phân đoạn + Hydrodenitơ hoá: + 5H2 C5H12 + NH3 N + T¸ch oxy R0H + H2 RH + H2O + H2S + Hydrodesunfua ho¸ + H2 C5H12 S Các hợp chất chứa O, S, N nguyên liệu có hại đến xúc tác sản CH3 phẩm trình Vì vậy, xúc tác trình Reforming phải đảm bảo để thúc đẩy phản ứng tách nguyên tố dị thể -9 I 4: Phản ứng tạo cốc: - H2 - 2H2 H Sự tạo thành cốc trình Reforming xúc tác không mong muốn, cốc tạo thành bám bề mặt xúc tác làm giảm độ hoạt tính xúc tác làm hao tổn nguyên liệu Nhiệt độ cao olefin tạo thành nhiều, phản ứng trùng hợp xảy mạnh nên lợng cốc tạo nhiều nhiệt độ thấp, ¸p st cao, tû lƯ H 2/RH cao sÏ h¹n chế nhiều phản ứng ngng tụ dẫn đến lợng cốc tạo thành giảm xuống Sự tạo cốc phụ thuộc vào yếu tố nh: + Nhiệt độ phản ứng thơm + Các hợp chất phi hydrocacbon, olefin hợp chất hydrocacbon + áp suất hydro: áp suất hydro cao hạn chế trình tạo cốc, nhng tăng áp suất cao phản ứng hydrocracking xảy mạnh ảnh hởng xấu đến phản ứng dehydro hoá tạo hợp chất thơm trình Vì vậy, chọn chế độ công nghệ trình tuỳ thuộc vào nguyên liệu xúc tác sử dụng Cơ chế trình hoạt tính xúc tác nh sau: - H2 Parafin hydrocacbon thơm cốc Để hạn chế tạo cốc nhà sản xuất xúc tác phải ý điều khiển chức hoạt tính xúc tác để góp phần khống chế trình tạo cốc trình Reforming xúc tác Ta thờng chọn áp suất hydro vừa đủ cho cốc tạo khoảng 4% so với trọng lợng xúc tác khoảng thời gian tháng đến năm Nếu tăng áp suất hydro, làm cản trở trình tạo thành hydrocacbon thơm, cản trở phản ứng dehydro hoá I.3: Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác [1,4] I.3.1: Cơ chế phản ứng reforming hydrocacbon parafin: Các phản ứng reforming xúc tác hydrocacbon parafin diễn theo ba giai đoạn nh sau: + Loại hydro + Đóng vòng + Loại hydro từ hydrocacbon vòng thành hydrocacbon th¬m - 10 C3H8 C4H10 C5H12 Tỉng 147,075 49,025 49,025 7053,422 147,075 + 85,218 = 232,293 49,025 + 85,218 = 134,243 49,025 + 85,218 = 134,243 7456,485 B¶ng 55: Khí tuần hoàn khỏi lò phản ứng thứ t CÊu tư H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 Tỉng Mi 16 30 44 58 72 - ni (kmol/h) 6344,047 281,317 330,342 330,342 232,293 134,243 7456,485 y'i = n'i/Σni 0,851 0,038 0,044 0,0311 0,018 0,018 1,0000 Miy'i 1,702 0,608 1,320 1,364 1,044 1,296 7,334 Lợng khí tuần hoàn là: (1112,438 + 6344,047) x 7,334 = 5485,861 (kg/h) Lỵng hydrocacbon khí tuần hoàn là: 215594,207 - 5485,861 = 160908,346 (kg/h) Vậy ta có phơng trình sau; 964,265 x(14n - 6) + 31,772 x14n + 529,988x(14n + 2) = 160908,346 suy n = 7,7528 MA = 14n - = 14 x 7,7528 - = 102,529 MN = 14n = 14 x7,7528 = 108,529 MP = 14n +2 = 14 x7,7528 + = 110,529 Bảng 56: Cân vật chất lò phản ứng thứ t Cấu tử ni (kmol/h) P N A H2 P* Tæng 748,937 33,29 904,227 6367,074 686,348 8739,874 P N A H2 529,988 31,772 964,265 6344,047 yi Đầu vào 0,0857 0,0037 0,1035 0,7285 0,0785 1,0000 Đầu 0,0591 0,0035 0,1073 0,7063 - 85 Mi Gi = Mi ni 110,836 108,836 102,836 5,102 5,102 83009,181 3623,150 92987,088 32484,812 3439,976 215594,207 110,529 108,529 102,529 7,334 58584,344 3448,501 98874,769 46527,241 P* Tæng 1112,438 8982,510 0,1238 1,0000 7,334 8158,620 215593,475 b Tính cân nhiệt lợng lò phản ứng thứ t Ta có phơng trình cân b»ng nhiƯt lỵng: Q14 + Q24 = Q34 + Q44 + Q54 + Q64 Trong đó: Q14: Nhiệt hỗn hợp khí nguyên liệu khí tuần hoàn mang vào (kj/h) Q24: Nhiệt lợng xúc tác mang vào lò phản ứng (kj/h) Q34: Nhiệt khí sản phẩm khí tuần hoàn mang (kj/h) Q44: Nhiệt lợng xúc tác mang khỏi lò phản ứng (kj/h); Q54: NhiƯt tỉn thÊt ph¶n øng reforming (kj/h) Q64: NhiƯt mát (kj/h) Tính Q24: Nhiệt lợng Q24 xúc tác mang vào lò phản ứng thứ t nhiệt lợng xúc tác mang khỏi lò ph¶n øng ba Q24 = Q43 = 21758115,48 (kj/h)  Tính Q44 Giả thiết nhiệt độ lò phản ứng thứ t giảm T = 400K Q44 = mXT4 CPxt T Trong đó: mxt4 lợng xúc tác khỏi lò phản ứng thứ t CPxt: nhiệt dung riêng xúc t¸c ë T = 803 - 40 = 7630K CPxt = 22,08 + 8,971.10-3 x 763 - 5,225.105x(763)-2 = 29,5 (kcal/kmol.0K) CPxt = 29,5 x 4,186 /102 = 1,2107 (kcal/kg0K) Q44 = mxt4CPxt.T = 1,2107 x763x50445,60 = 46599834,28 (kj/h)  Tính Q 14: Ta cần xác đinh entanpi dòng nguyên liệu vào lò phản ứng thứ t - 86 CÊu tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 A N P Tổng Bảng 57: Entanpi hỗn hợp vào lò phản ứng thứ t Entanpi Y'i = yi = Mi ni Mi.y'i qt qtyi ni/ Σ ni Miy'/ΣMiy'i (KJ/kg) (KJ/h) 6367,074 0,7285 1,457 0,059 7700 454,30 16 196,099 0,0224 0,358 0,0145 1618 23,46 30 245,124 0,0281 0,843 0,0342 1434 49,04 44 147,075 0,0168 0,739 0,0299 1405 42,01 58 49,025 0,0056 0,325 0,0132 1400 18,48 72 49,025 0,0056 0,403 0,0162 1392 22,69 102,836 904,227 0,1035 10,644 0,4312 1700 733,04 108,836 33,29 0,0038 0,414 0,0168 1695 28,48 110,836 748,937 0,0857 9,499 0,3849 1690 650,48 8739,874 1,0000 24,682 1,0000 2021,98 Để tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ta dùng công thức sau: qP = - 355.b Trong đó: b hiệu suất tạo hydro tinh khiết theo khối lợng nguyên liệu ban đầu (% kl) NH2 = 60,038 x3 + 58,520 = 238,634 (kmol/h) GH2 = MH2 238,634 = 238,634 x2 = 477,268 (kg/h) b = GH2 100%/GC = 477,268 x100%/183823,529 = 0,260 % VËy qp = - 355 b = - 355x 0,260 = 92,30 (KJ/kg) Nhiệt hỗm hợp nguyên liệu khí tuần hoàn mang vào lò phản ứng thứ t Q14 = GC qP = 2021,98 x 215593,475 = 435925694,6 (kj/h)  TÝnh Q64 Nhiệt mát môi trờng bên Q64 = 0,01 x(Q14 + Q 24) = 0,01x ( 435925694,6 + 21758115,48) = 4576838,10 (kj/h)  TÝnh Q54; NhiƯt tiªu tèn ph¶n øng reforming Q54 = Gc.qP4 = 92,30 x183823,529 = 16966911,73 (kj/h)  TÝnh Q34 ; nhiÖt sản phẩm khí tuần hoàn mang Q34 = Q14 + Q24 - Q44 - Q54 - Q64 Q34 = 435925694,6 + 21758115,48 - 46599834,28 - 16966911,73 - 4576838,10 = 389540226 (kj/h) Q34 = 215593,475 qtr4 qtr4 = 1806,83 (kj/h) qtr4: hàm nhiệt sản phẩm khí tuần hoàn mang - 87 Bảng 58: Cân nhiệt lợng lò phản ứng thứ t Dòng Nhiệt độ(oK) Lợng (Kg/h) Entanpi (KJ/kg) Nhiệt lợng(KJ/h) Dòng vào Q14 803 215594,207 2021,98 435925694,6 Q24 803 21758115,48 Tỉng 457683810,00 Dßng Q34 763 215593,475 1806,83 389540226 Q44 763 46599834,28 Q54 763 16966911,73 Q64 763 4576838,10 Tỉng 457683810,00 c TÝnh to¸n kích thớc lò phản ứng thứ t Chiều cao lớp xúc tác chuyển động lò phản ứng thứ t đợc tính theo công thức Hxt4 = Vxt4.F Trong đó: Vxt4: thể tích lớp xúc tác lò phản øng thø t; Vxt4 = 84,0760 (m3) F : tiÕt diện vòng ống lọc (m2) Giá trị F đợc tính theo công thức: F = /4.[(DT4 - 2δ)2 - D42] (m2) Trong ®ã: DT4: ®êng kÝnh lò phản ứng thứ t ; chọn DT4 = 3,0 m : Khoảng cách thân lò vỏ lò phản ứng ; chọn = 0,05 m D4 : đờng kính ống trung tâm; chọn D4 = 0,5 m F = 3,14/4 x[(3,0 - x 0,05)2 - 0,52] = 6,6 (m2) ChiỊu cao líp xóc t¸c Hxt4 = Vxt4 / F = 84,0760 /6,6 = 12,738 (m) Chän chiỊu cao líp xóc t¸c quy chn Hxt4 = 13 (m) Chiều cao nối hai lò là: (m) Chiều cao lò phản ứng thø t lµ H4 = Hxt4 + = 13 + = 15 (m) Đờng kính lò phản ứng thứ t Dt4 = 3,0 (m) Bảng 59: Tổng kết kích thớc khối lò phản ứng Kích thớc Lò phản ứng Lò phản ứng Lò phản ứng Lò phản ứng Đờng kính trong(m) 2,4 2,6 2,8 3,0 DiÖn tÝch (m2) 4,0 4,7 5,5 6,6 ChiỊu cao líp xóc t¸c 13 chuyển động lò (m) - 88 Chiều cao lò (m)  10 15 TÝnh hiƯu st cđa trình reforming xúc tác: Tính lợng hydrocacbon sau khỏi lò phản ứng thứ t GRFM = 58584,344 + 3448,501 +98874,769 = 160907,614 (kg/h) HiÖu suÊt reforming HR = GRFM 100%/GC = 160907,614x100%/183823,529 = 87,53%   TÝnh hiệu suất hydro tạo thành Tính lợng hydro tạo thành sau khỏi lò phản ứng thứ t 46527,241 - 32484,812 = 14042,429 (kg/h) HiÖu suÊt khÝ hydro: HH2 = GH2100%/GC = 14042,429 x100%/183823,529 = 7,64 % TÝnh hiÖu suất sản phẩm khí hydrocacbon Tính lợng khí hydrocacbon tạo thành sau khỏi lò phản ứng thứ t 8158,620 - 3439,976 = 4718,644 (kg/h) HiƯu st s¶n phÈm khí thu đợc là: HK = 4718.644x100%/183823,529 = 2,57% - 89 đồ thị phụ lục để xác định số tốc độ phản ứng K1, K2, K3 Phụ lục 1: Xác định K1 (Kmol/Pa.h Kg xúc tác) 16 14 12 10 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1/K Phụ lục 2: Xác định K1000/T (Kmol/Pa.h.kg xóc t¸c) 160 140 120 100 80 60 40 20 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 Phơ lơc 3: X¸c định K3( kmol/Pa.h.kg xúc tác) 1000/T 1/K 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1000/T - 90 1/K Chơng IV Xây dựng IV.1 Chọn địa điểm xây dựng IV.1 Những sở để xác định địa điểm xây dựng: Phân xởng Reforming xúc tác phần nhà máy lọc dầu, việc lựa chọn địa điểm xây dựng phân xởng Reforming quan trọng Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu bớc quan trọng việc thiết kế Đó công việc khó khăn phức tạp, đòi hỏi nhà thiết kế quản lý phải tìm hiểu kết hợp số liệu, thông số kỹ thuật nhiều ngành Nhiều lĩnh vực khác nh: địa chất, thuỷ văn, kinh tế, công nghệ, xây dựng, nhiều xây dựng nhà máy nhiều có liên quan đến chiến lợc phát triển kinh tế xà hội vùng, đất nớc Vì vậy, việc lựa chọn địa điểm xây dựng cần đợc xem xét cân nhắc kỹ lỡng Chọn địa điểm để xây dựng phân xởng nh không đơn giản Để chọn địa điểm trớc hết ngời ta phải tiến hành điều tra nghĩa thu nhập xử lý số liệu tất mặt nh: tài nguyên khoáng vật, đất đai, dân số, nguồn nguyên liệu, nhiên liệu, có liên quan đến khu vực Bên cạnh đó, địa điểm đợc chọn phải thỏa mÃn yêu cầu sau: Về mặt quy hoạch: Địa điểm đợc chọn phải phù hợp với quy hoạch chung vùng nói rộng cụm kinh tế, công nghiệp chung nớc Về điều kiện tổ chức: - Thuận lợi cho việc cung cấp nguyên liệu - Thuận lợi cho việc tiêu thụ sản phẩm - Gần nguồn cung cấp lợng: điện, đốt, nhiên liệu, nớc Về điều kiện kỹ thuật hạ tầng: - Địa điểm lựa chọn cần có vị trí phù hợp để phát huy tối đa u thế, thuận lợi hệ thống giao thông quốc gia quốc tế nh: đờng bộ, đờng sắt, đờng thuỷ đờng không - Thuận lợi thông tin liên lạc Về điều kiện vận hành vận hành máy móc: - Địa điểm đợc lựa chọn cần phải tính đến khả cung cấp nguyên vật liệu, vật t xây dựng - Có khả cung cấp nhân công qúa trình xây dựng nhà máy nh vận hành sau Về điều kiện trị xà hội : Địa điểm đợc chọn phải thuộc vùng có điều kiện trị, xà hội ổn định - 91 V.1.2 Chọn địa điểm xây dựng Địa điểm xây dựng nhà máy phạm vi đồ án khu vực Dung Quất (Quảng NgÃi) + Đặc điểm khu vực Quảng NgÃi Về dân c kinh tế : * Quảng NgÃi tØnh thc miỊn trung níc ta NỊn kinh tÕ nh×n chung cha phát triển, ngành dịch vụ, thơng mại cha mạnh * Trình độ dân trí cha cao không đồng Đặc điểm khí hậu: Một năm thờng có mùa mùa ma mùa khô Khí hậu nói chung không ôn hoà Quanh năm nắng nóng, nhiệt độ cao thờng vào khoảng 30o C Đặc điểm địa hình: Quảng NgÃi có địa hình không phẳng, phía tây dÃy trờng sơn, phía đông giáp với biển Tất nhiên khu vực Quảng NgÃi phải phù hợp với yêu cầu độ dốc i