Đồ án Ứng dụng dầu thô

TRƯỜNG ………………….

KHOA……………………….

-----[\ [\-----

Báo cáo tốt nghiệp

Đề tài:

Ứng dụng dầu thô

LỜI MỞ ĐẦU

Mục tiêu của đồ án công nghệ II nhằm trang bị cho sinh viên các kỹ năng cần

thiết khi vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế sơ đồ công nghệ của một nhà

máy lọc dầu với nguồn nguyên liệu cho trước. Từ đó, các em tiến hành tính toán

tính chất đặc trưng của các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng khác nhau để cuối

cùng đi phối trộn các sản phẩm cuối cùng theo nhu cầu cho trước và đảm bảo thỏa

mãn các yêu cầu kỹ thuật các sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế.

Để có thể thực hiện tốt đồ án này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức

cơ bản của các môn chuyên ngành: Hóa học dầu mỏ, các quá trình chuyển hóa hóa

học trong công nghệ lọc dầu, sản phẩm dầu mỏ thương phẩm. Đặc biệt, các em cần

phải vận dụng nhuần nhuyễn phần mềm Excel để tính tối ưu các bài toán phối liệu,

sau đó phải tính lặp nhiều lần để có thể thiết kế một nhà máy lọc dầu với các phân

xưởng vận hành theo năng suất và điều kiện tối ưu.

Có thể nói, Đồ án công nghệ II sẽ giúp cho sinh viên năm cuối nắm vững và

hệ thống lại toàn bộ các kiến thức chuyên ngành đã học, chuẩn bị tốt cho các em

thực hiện bước cuối cùng là Đồ án tốt nghiệp.

1/35

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Khoa Hóa Kỹ Thuật

Bộ môn Công Nghệ Hóa Học - Dầu & Khí

---o-o---

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II

ỨNG DỤNG DẦU THÔ

Nhóm sinh viên thực hiện :

Lớp

:

I- Đề bài:

Tính toán công nghệ cho một nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô ARABE

LÉGER.

Số liệu ban đầu

Năng suất nhà máy, 10³t/năm:

8600

Tại tháp chưng cất khí quyển thu được các phân đoạn sau:

Phân đoạn

Khoảng nhiệt độ sôi (t^oC)

< 20

GAZ: Khí

GAS: Xăng nhẹ

BZN: Xăng nặng

KER: Kerosen

GO: Gasoil

20 ÷ 85

85 ÷ 190

190 ÷ 240

240 ÷ 370

>370⁺

RDA: Phần cặn khí quyển

RSV: Phần cặn chân không

Sơ đồ công nghệ của nhà máy có thể gồm có:

>540⁺

- Một phân xưởng chưng cất khí quyển (DA) tách khí và các phân đoạn dầu thô.

- Một phân xưởng chưng cất chân không xử lý phần cặn khí quyển (RA) nhằm thu

2 loại nguyên liệu:

- Phần cất chân không cung cấp cho FCC,

- Phần cặn chưng cất chân không cung cấp cho Visbreaking (VB) và sản xuất

bitum.

- Một phân xưởng Reforming xúc tác (RC), với nguồn nguyên liệu có thể là:

- Phân đoạn xăng nặng (BZN) thu được từ DA,

- Xăng thu được từ quá trình giảm nhớt (VB).

- Một phân xưởng crắcking xúc tác tầng sôi (FCC) xử lý phần cất chân không.

- Một phân xưởng giảm nhớt (VB) xử lý phần cặn chưng cất chân không.

- Một phân xưởng HDS để xử lý các loại nguyên liệu nếu cần thiết.

II- Yêu cầu và nội dung đồ án

Sử dụng phần mềm Excel lập chương trình tính toán và Word soạn thảo thuyết

minh.

Nội dung đồ án:

- Đề tài

2/35

- Mục lục

- Chương I: MỞ ĐẦU: Giới thiệu chung về dầu thô và các loại sản phẩm, chức

năng và nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu, nhiệm vụ của đồ án và hướng giải

quyết . . .

- Chương II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: Tính cân bằng vật liệu cho mỗi

công đoạn, cho mỗi phân xưởng và cho toàn bộ nhà máy (Yêu cầu mô tả rõ

ràng các phương pháp tính toán, tra tài liệu, chú thích tài liệu tham khảo, kết

thúc mỗi phần phải có bảng tổng hợp cân bằng vật liệu).

- Chương III: TÍNH PHỐI LIỆU SẢN PHẨM để cung cấp những sản phẩm sau

theo nhu cầu của thị trường (Yêu cầu sử dụng phần mềm Excel để phối liệu tối

ưu bảo đảm được số lượng và chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định năng

suất của mỗi phân xưởng và sơ đồ công nghệ của nhà máy):

Sản phẩm

Propan

Butan

Ký hiệu

PR

BU

Số lượng (10³t/n)

190

250

Nguyên liệu cho hóa dầu

Xăng super không chì 98/88

Xăng super không chì 95/85

Jet A₁

PC

550

850

1080

850

SU 98

SU 95

JA1

Dầu Diezel

GOM

FOD

FO2

BI

1100

1300

1050

230

Dầu đốt dân dụng

Nhiên liệu đốt lò N⁰2

Bitum

- Chương IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO NHÀ MÁY.

- Chương V: KẾT LUẬN: Từ kết quả tính toán được, nhận xét về phương pháp

tính toán, tính khả thi khi xem xét các mặt: Tiêu chuẩn kỹ thuật, nhu cầu thị

trường, công nghệ, thiết bị, cân bằng nhiên liệu đốt ...

- Tài liệu tham khảo.

- Phụ lục (01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A₃gắn kèm

theo đồ án và các phụ lục khác nếu có).

Mỗi nhóm nộp 01 bản thuyết minh và 01 đĩa mềm gồm 3 file: Word (thuyết minh),

Excel (tính toán) và ACAD (bản vẽ).

Bản vẽ: 01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A₁,

III- Thời gian tiến hành

- Ngày giao đồ án:

- Ngày hoàn thành và nộp:

Tổ trưởng Bộ môn

Giáo viên hướng dẫn

TS. Nguyễn Đình Lâm

GVC. ThS. LÊ THỊ NHƯ Ý

3/35

1 Tính toán các tính chất của các sản phẩm dầu mỏ

1.1 Tỉ trọng

15

Để xác định tỉ trọng d₄của các sản phẩm dầu mỏ :

- Trước hết ta dựa vào biểu đồ d₄¹⁵- % thể tích phần chưng cất được để xác định

15

d₄của phân đoạn nhẹ đầu tiên ;

15

- Sau đó, để xác định d₄của các phân đoạn tiếp theo, ta dùng nguyên tắc cộng

tính theo thể tích.

Cụ thể, ta có :

- Phân đoạn 1 có thể tích v₁và có tỉ trọng d₁;

- Phân đoạn 2 có thể tích v₂và có tỉ trọng d₂;

- Phân đoạn 3 có thể tích v₃và có tỉ trọng d₃;

- Phân đoạn n có thể tích v_nvà có tỉ trọng d_n.

Ta có thể minh họa trên biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng

+

C₅:

Densité cumulée

d_m3

d_m2

d_m1

V₁V₂

V₃

rendement en essence C5+ (%vol)

+

Hình 5 : Biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C₅

+

• Từ biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C₅(Hình 1), ta tra

được :

d_m2là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1 và 2, tương ứng với phần thể tích v_m2= v₁+

v₂

d_m3là tỉ trọng của phân đoạn hỗn hợp 1, 2 và 3, tương ứng với phần thể tích v_m3=

v₁+ v₂+ v₃

4/35

5/35

6/35

7/35

Theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng, ta có :

m_Σ= m₁+ m₂

d_m2.V_m2= d₁.V₁+ d₂.V₂

hay :

d_m2.v_m2= d₁.v₁+ d₂.v₂

d_m2.v_m2− d₁.v₁

Suy ra :

d₂=

v₂

d_m3.v_m3− d₂.v₂− d₁.v₁

Tương tự, ta có :

d₃=

v₃

Cứ như vậy, ta sẽ tính toán được tỉ trọng của tất cả các phân đoạn.

• Đối với KER, GO, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng các số liệu trong bảng

phân tích dầu thô ARABIAN LIGHT ;

15

• Đối với phân đoạn cặn RA, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng biểu đồ d₄

hiệu suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2)

-

1.1.1 Tỉ trọng tiêu chuẩn S (densité standard)

15

S = 1,002 d₄

1.1.2 Độ API

141,5

⁰API =

−131,5

S

1.2 Nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn

1.2.1 Nhiệt độ sôi trung bình đã hiệu chỉnh (t_v- température moyenne

pondérée)

• t_vđược tính toán dựa vào đường cong ASTM hoặc TBP ;

• Nếu sử dụng đường cong ASTM, t_vđược tính theo công thức :

t₁₀+ 2t₅₀+ t₉₀

t_v=

4

• Nếu sử dụng đường cong TBP, t_vđược tính theo công thức :

t₂₀+ t₅₀+ t₈₀

t_v=

3

1.2.2 Nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn tmav (temperature mean

average)

t₇₀− t₁₀

- Tính độ dốc s của đường cong chưng cất : s =

(% thã têch/^oC)

60

- Dựa vào (Hình 3), ta suy ra ∆t_mav.

- t_mav= t_v+ ∆t_mav

8/35

1.3 Hệ số đặc trưng K_UOP(K _W)

Người ta có thể xác định K_UOPcủa các phân đoạn dầu mỏ theo 2 cách :

15

- Dùng biểu đồ P2 để tra ra gía trị của K_UOPnếu biết tỉ trọng d₄và nhiệt độ sôi

trung bình tiêu chuẩn t_mavcủa phân đoạn đó ;

³1,8× T_mav

- Aïp dụng công thức :

K_UOP

=

S

9/35

1.4 Hàm lượng lưu huỳnh

+

Dựa vào biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu suất thu xăng C₅theo %

khối lượng (Hình 1), ta tra được hàm lượng lưu huỳnh có trong phân đoạn nhẹ đầu

tiên (xăng nhẹ) ;

Sau đó, dựa vào biểu đồ trên và biểu đồ % Lưu huỳnh theo khối lượng - hiệu

suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2), dùng phương pháp cộng tính theo khối

lượng, ta tính được hàm lượng lưu huỳnh có trong các phân đoạn tiếp theo.

%s_m2.m_m2− %s₁.m₁

Nghĩa là :

%s₂=

m₂

1.5 Khả năng chống kích nổ của các sản phẩm xăng

Để xác định giá trị của RON có pha 0,15g Tétraéthyl Chì /l :

- Xác định giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5^o/_oo, bằng cách sử dụng biểu

đồ « NO éthylé 0,5^o/_oo- NO clair - hiệu suất thu xăng » ;

- Sau đó, dùng P4 để xác định giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l (0,15g TEP/l ≈

0,54cc TEP/gallon ≈ 0,142 ^o/_oo) bằng cách nối 2 giá trị của RON không pha Chì và

RON 0,5^o/_oo, sau đó từ hàm lượng 0,15g TEP/l gióng lên sẽ cắt đường thẳng trên tại

một điểm. Từ điểm này gióng ngang qua, ta xác định được giá trị của RON có pha

0,15g TEP/l.

Sau khi đã xác định RON của xăng nhẹ, ta sẽ tiến hành xác định RON của

xăng nặng theo phương pháp cộng tính về thể tích.

1.6 Hàm lượng hydrocarbure Aromatique

Để xác định hàm lượng Aromatique cho xăng nhẹ, ta tra trên biểu đồ « %

Aromatique - hiệu suất thu xăng theo % thể tích » ;

Hàm lượng Aromatique của xăng nặng và Kérosène sẽ được xác định theo phương

pháp cộng tính về thể tích.

%Ar_Σ. %v_Σ= % Ar₁. %v₁+ % Ar₂. %v₂+ … + %Ar_n. %v_n

Với : %Ar_Σ, % Ar₁, % Ar₂, …, %Ar_n: hàm lượng Aromatique của phân đoạn hỗn

hợp và của các phân đoạn thành phần ;

%v_Σ, %v₁, %v₂, …, %v_n: hiệu suất thể tích thu được của phân đoạn hỗn

hợp và của các phân đoạn thành phần ;

10/35

11/35

1.7 Độ nhớt

1.7.1 Độ nhớt động học ν (viscosite cinematique)

µ

ρ

Mối liên hệ giữa độ nhớt động lực µ và độ nhớt động học ν : ν =

Với : ρ - khối lượng thể tích

Người ta có thể tính gần đúng giá trị của độ nhớt dựa vào các công thức của Abbott

và Al (1971) :

log ν₁₀₀= 4,39371 −1,94733 K _W+ 0,12769 K ²_W+ 3,2629 .10 ⁻⁴A ²−1,18246 .10 ⁻²K _WA

(0,171617 K ²_W+10,9943 A + 9,50663 .10 ⁻²A ²− 0,860218 K _WA

)

+

(A + 50,3642 − 4,78231 K _W

)

log ν₂₁₀= −0,463634 − 0,166532 A + 5,13447.10⁻⁴A²− 8,48995.10⁻³K _WA

8,0325.10 ^-2K _W+1,24899 A + 0,19768A²

(

)

+

(A + 26,786 − 2,6296K _W

)

Với : ν₂₁₀- độ nhớt động học ở 210 ^ÒF, mm²/s hay cSt ;

ν₁₀₀- độ nhớt động học ở 100 ^ÒF, mm²/s hay cSt ;

• Chú ý :

- Các công thức tính độ nhớt trên không áp dụng được nếu K_W< 10 và A <0

- Giới hạn áp dụng các công thức trên :

0,5 < ν₁₀₀< 20 cSt

- Sai số trung bình khoảng ≤ 20%.

• Từ các độ nhớt tính toán được ν₁₀₀và ν₂₁₀, muốn chuyển sang các giá trị độ

và

0,3 < ν₂₁₀< 40 cSt

o

nhớt ν_{20 C}và ν_{50 C}và ν₁₀₀, ta phải sử dụng biểu đồ ASTM tiêu chuẩn Độ

C

nhớt - nhiệt độ .

Ta có :

20 ^oC = 68 ⁰F

50 ^oC = 122 ⁰F

100 ^oC = 212 ⁰F

• Cách xác định :

- Đối với mỗi phân đoạn , xác định trên biểu đồ 2 điểm có nhiệt độ là 100⁰F và

210⁰F tương ứng với các ν₁₀₀và ν₂₁₀đã biết ;

- Kẻ một đường thẳng đi qua 2 điểm đó ;

- Dựa vào đường thẳng kẻ được để xác định độ nhớt ở những nhiệt độ cần thiết.

Riêng đối với cặn của quá trình chưng cất khí quyển, độ nhớt được xác định dựa

vào biểu đồ Độ nhớt động học (cSt) - hiệu suất thu cặn (% khối lượng).

12/35

13/35

1.8 Khối lượng phân tử

• Để xác định khối lượng phân tử cho xăng nhẹ, ta tra trên biểu đồ « Masse

+

molaire - hiệu suất thu xăng C₅theo % khối lượng » ;

• Khối lượng phân tử của xăng nặng và Kérosène sẽ được xác định theo phương

pháp cộng tính về khối lượng .

• Nếu ta gọi :M_Σ, M₁, M₂, …, M_n

: khối lượng phân tử của phân đoạn

hỗn hợp và của từng phân đoạn thành phần ;

m_Σ, m₁, m₂, …, m_n

: khối lượng của phân đoạn hỗn hợp và của

từng phân đoạn thành phần ;

%m_Σ, %m₁, %m₂, …, %m_n: khối lượng của phân đoạn hỗn hợp và của

từng phân đoạn thành phần ;

Ta có :

m_Σ

n_Σ

m_Σ

m₁m₂

M _Σ=

=

m_n

n₁+ n₂+ ... + n_n

+

+ ... +

M₁M ₂

M _n

%

m_Σ

Hay : M_Σ

=

%

m₁

%

m₂

%

m_n

+

+ ⋅⋅⋅ +

M₁

M₂

M_n

• Còn đối với những phân đoạn có tỉ trọng tiêu chuẩn S < 0,97 và nhiệt độ sôi T_b<

840K , ta có thể xác định khối lượng phân tử của chúng theo công thức của

Riazi sau đây :

1,26007

M = 42,965[exp (2,097 . 10^-4T_b- 7,78712 S + 2,08476 . 10^-3T_bS)] (T_b

.S^4,98308

)

• Đối với các phân đoạn nặng có nhiệt độ sôi > 600K, người ta thường sử dụng

công thức của Lee và Kesler :

10⁷

T_b

222,466

⎛

⎞

⎜

⎟

M = −12272,6 + 9486,4S + T_b

(

8,3741− 5,9917S

)

+

(

1− 0,77084S − 0,02058S²

0,7465 −

)

⎜

T_b

⎝

⎠

10¹²

17,3354

⎛

⎞

+

(

1− 0,80882S + 0,02226S²

0,32284 −

)

⎜

⎟

T_b³

⎜

T_b

⎝

⎠

Trong đó : M - khối lượng phân tử, kg/kmol ;

T_b- nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn của phân đoạn, K;

S - tỉ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn.

Sai số trung bình khi tính toán theo 2 công thức trên khoảng ≤ 5 %.

14/35

15/35

• Khối lượng phân tử cũng có thể được xác định tương đối chính xác đối với

những phân đoạn không xác định được nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn mà chỉ

xác định được độ nhớt ở 100^oF và 210^oF theo công thức sau :

(1,1228S - 1,2435)

M = 223,56 ν₁₀₀

ν

210

^{(3,4758 - 3,038S)}S^-0,6665

Với : M - khối lượng phân tử, kg/kmol ;

ν

₁₀₀- độ nhớt động lực ở 100^oF (37,8 ^oC)

₂₁₀- độ nhớt động lực ở 210^oF (98,9 ^oC)

S - tỉ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn.

•

Sai số trung bình khi tính toán theo công thức trên khoảng

≤

10 %.

1.9 Áp suất hơi bão hòa

• Để xác định áp suất hơi bão hòa Reid (TVR) của Xăng nhẹ ⇒ sử dụng biểu đồ

TVR - % khối lượng của xăng.

• TVR của Xăng nặng được xác định theo phương pháp cộng tính về phần mol :

⎛

⎞

%m_Σ

M_Σ

%m_GAS

M_GAS

M_BZN

⎜

⎟

TVR_BZN

=

× TVR_Σ−

× TVR_GAS

×

%m_BZN

⎝

⎠

• Chuyển đổi từ áp suất hơi bão hòa Reid (TVR) sang áp suất hơi bão hòa thực

(TVV) :

TVV

R =

TVR

Giá trị của hệ số chuyển đổi được cho trong bảng 4.13 (I - 162)

1.10 Điểm chớp cháy

• Được xác định theo công thức [4.102] được đưa ra bởi API (I - 164) :

1

T_e=

2,84947

− 0,02421+

+ 0,0034254ln T

10

T

10

Với : T₁₀- nhiệt độ sôi tương ứng với độ cất 10% thể tích theo đường cong ASTM

[K]

Sai số trung bình của công thức trên khoảng ≤ 5 ^oC

• Để chuyển T₁₀(TBP) sang T₁₀(ASTM) ⇒ áp dụng công thức [4.104] của Riazi

(I - 165) :

T’ = a T^b

Với : T’ - nhiệt độ xác định theo đường ASTM D86 [K]

T - nhiệt độ xác định theo đường TBP

[K]

16/35

17/35

18/35

19/35

a, b - các hệ số, phụ thuộc vào thành phần % chưng cất được, giá trị được tra

theo bảng [4.16] (I - 166)

1.11 Chỉ số Cétane (IC)

• Được xác định theo công thức được đưa ra bởi công ty ETHYL theo phương

pháp ASTM D 976 (I - 222):

IC = 454,74 - 1641,416 ρ + 774,74 ρ²- 0,554 (T₅₀) +97,083 (log T₅₀)²

Với : ρ - khối lượng riêng của nhiên liệu ở 15 ^oC

[kg/l]

T₅₀- nhiệt độ sôi tương ứng với 50% độ cất theo phương pháp ASTM D86

[K]

1.12 Điểm chảy

• Đối với các phân đoạn trung gian như GO ⇒ xác định điểm chảy theo biểu đồ

Điểm chảy ( ^oC) - % khối lượng của phân đoạn ở điểm đầu, % khối lượng

của phân đoạn ở điểm cuối.

o

• Đối với RA ⇒ xác định điểm chảy theo biểu đồ Điểm chảy ( C) - % khối

lượng của cặn RA.

• Đối với KER, ta áp dụng công thức [4.113] được đưa ra bởi API (I - 174) :

)

(

0,31−0,333.S

100

)

T_EC=130,47S^2,971M^{(0,612−0,474.S}

ν

• Sai số của công thức trên khoảng 5 ^oC.

• Công thức chỉ áp dụng được đối với các phân đoạn có điểm chảy < 60 ^oC.

2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG

KHÁC

2.1 Phân xưởng chưng cất chân không

• Theo đề bài, khoảng phân đoạn của RSV là 565 + ^oC, từ đó ta có bảng sau :

Khoảng phân Phần khối lượng, Hiệu suất % Hiệu suất % khối

đoạn, ^oC

%

khối

lượng lượng đối với RA

chung

DSV

RSV

370 - 565

565 +

30,00

16,33

64,75

35,25

53,67 ÷ 83,67

83,67 ÷ 100

53,67 ÷ 100

Charge : RA

46,33

100

20/35

• Nguyên liệu là RA với năng suất 3845,39.10³T/n ⇒ sản lượng của DSV thu

được là :

DSV : 3845,39.10³x 64,75 % = 2489,89.10³T/n

• Nhưng phân xưởng FCC theo dữ liệu ban đầu chỉ đạt năng suất theo nguyên liệu

là 240 T DSV/h, tức là 1920.10³T/n ⇒ không đưa hết RA làm nguyên liệu cho

tháp chưng cất chân không, mà chỉ đưa một lượng là :

1920.10³x 100 / 64,75 = 2965,25.10³T/n.

• Vậy lượng RA còn lại là :

3845,39.10³- 2965,25.10³= 880,13.10³T/n ⇒ sẽ được dùng để phối liệu sản phẩm

sau này.

• Lượng RSV thu được là :

1920.10³/ 64,75 x 35,25 = 1045,25.10³T/n.

• RSV thu được, một phần sẽ sử dụng để sản xuất Bitum với năng suất 320.10³

T/n.

Lượng RSV còn lại là :

1045,25.10³- 320.10³= 725,25.10³T/n ⇒ dùng làm nguyên liệu cho quá trình giảm

nhớt để đạt các yêu cầu cho việc phối liệu sản phẩm sau này.

• Để xác định tỉ trọng của DSV và RSV ⇒ sử dụng các số liệu trong bảng phân

tích dầu thô ARABIAN LIGHT.

Ta có bảng cân bằng vật chất cho phân xưởng chưng cất chân không :

15

Hiệu suất % Sản lượng theo d₄

khối lượng đối khối lượng x 10³

Sản lượng theo

thể tích x 10³

T/n

với RA

64,75

35,25

100

T/n

DSV

1920

0,922

1,025

0.956

2082,43

1019,76

3102,19

RSV

1045,25

2965,25

Charge : RA

2.2 Cracking xúc tác tầng sôi

Để thiết lập bảng cân bằng vật liệu cho quá trình FCC

15

• Từ nguyên liệu là DSV có : d₄

= 0,922

API^o= 21,94

K_UOP= 11,87

T_mav= 467,5

• Sử dụng biểu đồ 1 của FCC : Từ giá trị của API^ovà K_UOPcủa nguyên liệu, ta suy

ra được :Hiệu suất chuyển hóa theo % thể tích của nguyên liệu = 67,8 % thể tích

% khối lượng cốc tạo thành

% thể tích gasoil sản phẩm LCO

21/35

= 6,1

= 13,6

22/35

23/35

Cặn HCO = 100 - hiệu suất chuyển hóa theo % vol nguyên liệu - % vol gasoil

sản phẩm

24/35

= 100 - 67,8 - 13,6

= 18,6 % thể tích

• Theo dữ liệu ban đầu, sản phẩm xăng của phân xưởng FCC có RON claire = 92

Như vậy, từ giá trị RON cl và hiệu suất chuyển hóa theo % thể tích của nguyên liệu,

ta sử dụng biểu đồ 2 của FCC và suy ra được :

hiệu suất thu xăng 10 RVP

thành phần khí khô

= 56,4 % thể tích

= 6,9 % khối lượng

• Sử dụng biểu đồ 3, từ % khối lượng của khí khô ⇒ thành phần của khí như sau :

-

C₂

C₃

C₄

= 1,65

= 3,90

= 1,40

= 2,84

= 4,34

=

iC₄+ nC₄

• Xăng 10 RVP là xăng có áp suất hơi bão hòa ≈ 0,69 bar

• Xác định % S trong các sản phẩm của quá trình FCC ⇒ đi từ hàm lượng lưu

huỳnh của nguyên liệu DSV là 2,47 % và suy ra được :

% S của xăng

% S của LCO

% S của HCO

= 0,222 % khối lượng

= 3,102 % khối lượng

= 4,338 % khối lượng

• Xác định chỉ số Octane của xăng sản phẩm :

Theo chỉ tiêu về công nghệ RON _CL

= 92

Từ công thức trình bày trên biểu đồ 2 của FCC :

RON_3cc

= RON_CL+ 7 + 0,5 ( 92 - RON_CL)

= 92 + 7 + 0,5 ( 92 - 92 )

= 99

Sử dụng biểu đồ P4 ⇒ xác định được : RON_{0,15g TEL/l}= 95,4

2.3 Reforming xúc tác

• Nguyên liệu : là xăng nặng BZN của quá trình chưng cất trực tiếp.

Các số liệu đã tính được : Năng suất yêu cầu :

31380 bbl/sd

sd = standard day, có 330 sd/ year ; cd = calendar day, có 365 cd/ year.

Như vậy, năng suất của phân xưởng Reforming xúc tác là :

25/35

26/35

31383 × 330 × 159 l = 1646,67. 10⁶l/n = 1646,67. 10³m³/n.

27/35

• Theo cân bằng vật liệu của phân xưởng chưng cất khí quyển, lưu lượng thể tích

của BZN thu được là : 1646,67. 10³m³/n ⇒ đưa toàn bộ BZN thu được từ quá

trình chưng cất trực tiếp làm nguyên liệu cho phân xưởng Reforming xúc tác.

15

• Đặc trưng của nguyên liệu BZN :

d₄

= 0,747

T_mav= 130^oC

⇒

K_UOP= 12,06

+

• Theo chỉ tiêu về công nghệ, sản phẩm xăng (Reformat C₅) có RON_CL= 97,5

Kết hợp với K_UOPcủa nguyên liệu = 12,06, sử dụng biểu đồ 1 của quá trình

+

Reforming xúc tác ⇒ hiệu suất thu Reformat C₅là : 78,6

+

•

Từ hiệu suất thu Reformat C₅= 78,6, sử dụng biểu đồ 2 của quá trình

Reforming xúc tác, ⇒ hiệu suất thu các loại khí hydrocarbure và H₂:

C1

C2

C3

C4

= 1,45 % khối lượng

= 2,7 % khối lượng

= 3,8 % khối lượng

= 5,5 % khối lượng

Và H2 = 4,90 - 0,2 × K_UOP= 4,90 - 0,2 × 12,06 = 2,488 % khối lượng

2.4 Quá trình khử lưu huỳnh (hydrodésulfuration - HDS)

• Điều kiện vận hành của các thiết bị khử lưu huỳnh với các loại nguyên liệu khác

nhau :

Khoảng phân Hàm lượng lưu Điều kiện vận hành

Nguyên liệu

đoạn, ^oC

huỳnh

ppH₂, bars VVH, h^-1Nhiệt độ,

^oC

Xăng

70 - 170

0,5 - 1 ppm

50 - 100 ppm

0,05 - 0,2 %

0,1 - 0,3 %

0,5 - 1 %

5 - 8

330 - 370

340 - 390

350 - 400

360 - 400

370 - 400

Kérosène

GO nhẹ

GO nặng

160 - 240

240 - 350

300 - 390

8 - 12

4 - 6

10 - 20

15 - 25

30 - 40

90 - 110

60 - 70

3 - 6

2 - 4

GO chân không 350 - 550

1,5 - 3

0,3 - 1

0,5 - 1,5

RA

350⁺

550⁺

RSV

0,2 - 0,5 %

• Xác định lượng H₂tiêu thụ : bao gồm :

1- H₂dùng để khử lưu huỳnh :

28/35

- Dựa vào biểu đồ 1 của quá trình HDS, có khối lượng thể tích của nguyên

liệu, ta tra được lượng H₂dùng để khử lưu huỳnh (m³H₂tiêu chuẩn / m³

nguyên liệu /%lưu huỳnh bị khử).

- Tùy thuộc vào loại nguyên liệu, ta có giá trị của VVH tương ứng phù hợp

theo bảng số liệu thực nghiệm sau:

Nguyên liệu

Naphta

Kerosene

Gasoil

VGO

Khoảng nhiệt độ sôi (⁰C)

70 ÷ 180

VVH (h^-1)

4 ÷ 10

160 ÷ 240

230 ÷ 350

350 ÷ 550

350⁺

2 ÷ 4

1 ÷ 3

1 ÷ 2.5

0.3 ÷ 0.5

0.15 ÷ 0.3

RA

RSV

550⁺

- từ đó, dựa vào biểu đồ 3 của quá trình HDS, ta xác định được hiệu suất

khử lưu huỳnh.

- Từ hiệu suất khử lưu huỳnh, ta xác định được hàm lượng lưu huỳnh của

sản phẩm, từ đó tính được % lưu huỳnh bị khử và suy ra lượng H₂cần thiết

cho quá trình (m³H₂tiêu chuẩn / m³nguyên liệu ).

2- H₂để làm no vòng thơm :

Biết nhiệt độ sôi cuối PF của nguyên liệu, dựa vào biểu đồ 2 của quá trình

HDS, ta tra được lượng H₂để làm no vòng thơm (m³H₂tiêu chuẩn / m³

nguyên liệu ).

Lượng H₂tiêu thụ = Lượng H₂dùng để khử lưu huỳnh + Lượng H₂để làm no

vòng thơm.

Ví dụ : Tính quá trình HDS cho gasoil :

• Chọn VVH = 2, dựa vào biểu đồ 3 của quá trình HDS ⇒ % HDS = 96,4 %

Hàm lượng lưu huỳnh ban đầu trong Gasoil là : 1,39 %

⇒ Hàm lượng lưu huỳnh còn lại trong Gasoil sản phẩm là :

1.39 - 1.39 x 96,4 % = 0,05 %

⇒ Hàm lượng lưu huỳnh bị khử là : 1.39 - 0,05 = 1.34 %

• Tỉ trọng của gasoil là : 0,854

Dựa vào biểu đồ 1 của quá trình HDS ⇒ lượng H₂tiêu thụ để khử 1% lưu

huỳnh là 13,8 m³H₂tiêu chuẩn / m³gasoil /%lưu huỳnh bị khử.

⇒ Lượng H₂tiêu thụ để khử lưu huỳnh là : 13,8 x 1,34 = 18,5 sm³H₂/ m³

gasoil.

29/35