Tài liệu 158499629-đồ-an-mon-học

Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Mục Lục Lời mở đầu ........................................................................................................................2 Phần 1: Tổng quan ............................................................................................................3 I.Quá trình cracking xúc tác ......................................................................................... 3 II.Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking xúc tác......................................................... 4 1. Các phản ứng xảy ra trong quá trình ........................................................................ 4 a. Phản ứng phân huỷ các mạch CC, phản ứng cracking .............................................. 4 b. Phản ứng đồng phân hoá (izome hoá) .................................................................. 5 c. Phản ứng chuyển dời hydro dưới tác dụng của xúc tác ........................................ 5 d. Phản ứng trùng hợp............................................................................................... 5 e. Phản ứng alkyl hoá và khử alkyl hoá .................................................................... 5 f. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc .................................................................................... 6 2. Cơ chế của quá trình ................................................................................................. 6 a. Giai đoạn tạo ion cacboni ..................................................................................... 6 b. Giai đoạn biến đổi ion cacboni ............................................................................. 7 c. Giai đoạn dừng phản ứng ...................................................................................... 8 3. Đặc tính chi tiết dầu thô Bạch Hổ ............................................................................ 8 4. Lò phản ứng............................................................................................................ 11 Phần II: Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng ......................................................13 I.Tính cân bằng vật chất ............................................................................................. 13 II.Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng ................................................................... 16 II.1. Nhiệt lượng do khí sản phẩm mang ra ............................................................... 18 II.2 Nhiệt lượng do hơi các sản phẩm nặng hơn mang ra. ....................................... 20 III. Tính toán thiết bị phản ứng .................................................................................. 24 III.1. Tính đường kính lò phản ứng ........................................................................ 24 III.2 Tính chiều cao của lò phản ứng ...................................................................... 26 III.3 Tính toán ống đứng ......................................................................................... 27 IV.Cyclon của lò phản ứng......................................................................................... 28 Kết luận ...........................................................................................................................31 Tài liệu tham khảo ..........................................................................................................32 Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 1 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Lời mở đầu Trên thế giới, tại bất kỳ một quốc gia nào xăng dầu được coi là hàng hoá đặc biệt quan trọng, là máu huyết của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng... Ngày nay trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát đổi mới và vươn lên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, với các máy móc , thiết bị và công nghệ mới. Vai trò của xăng dầu ngày càng được quan tâm đặc biệt hơn. Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,người ta đã đưa ra phương pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì do quá trình chưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khối lượng xăng thu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị trường. Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng. Nghành công nghiệp chế biến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ , đồng thời áp dụng những phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm chuyển hoá dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan trọng khác. Một trong những phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến dầu hiện này trên thế giới là quá trình cracking xúc tác. Với bản đồ án môn học” Thiết kế lò phản ứng của quá trình cracking xúc tác năng suất 3.500.000 tấn/ năm” mà em được giao.Em hy vọng rằng mình sẽ bổ xung thêm được kiến thức để góp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới đất nước. Em xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Hiếu đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua để em có thể hoàn thành được bản đồ án này. Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 2 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Phần 1: Tổng quan I.Quá trình cracking xúc tác Cracking xúc tác lớp giả sôi FCC là một quá trình chuyển hoá gas oil chưng cất trực tiếp dưới áp suất khí quyển, gas oil chân không, một số dầu cặn và dầu nặng của nhiều công đoạn khác nhau trong nhà máy lọc dầu để tạo ra xăng có giá trị octan cao, dầu đốt và các khí giàu olefin nhẹ. Ngày nay người ta thường dùng các phân đoạn nặng thu được từ quá trình cracking nhiệt, cốc hoá chậm, các phân đoạn dầu nhờn trong chưng cất chân không và dầu mazut đó tách nhựa làm nguyên liệu cho cracking xúc tác. Để tránh hiện tượng tạo cốc nhiều trong quá trình cracking xúc tác cũng như tránh nhiễm độc xúc tác, nguyên liệu cần phải được tinh chế sơ bộ trước khi đưa vào chế biến. Xúc tác của FCC chiếm khối lượng lớn trong tổng số lượng xúc tác của nhà máy lọc dầu, gần 80% khối lượng xúc tác rắn và hơn 50% giá trị. Đường kính trung bình của hạt xúc tác là từ 60 – 70µm, phân bố kích thước hạt từ 20 – 100µm. Zeolite là thành phần quan trọng nhất của FCC. Chất lượng của xúc tác phụ thuộc phần lớn vào bản chất và chất lượng của Zeolit. Kiểu cấu trúc của Zeolit, loại Zeolit, cơ chế cracking và các tính chất khác sẽ quyết định hiệu quả quá trình cracking. Những kiểu Zeolit được ứng dụng trong xúc tác FCC là kiểu X, kiểu Y và ZSM5. Zeolit X và Y có cùng cấu trúc tinh thể. Kiểu X có độ bền nhiệt và thủy nhiệt thấp hơn Y (do có nhiều Na hơn). Hiện nay trong thành phần xúc tác FCC sử dụng phần lớn Zeolit kiểu Y. ZSM-5 là 1 loại Zeolit đa năng, làm tăng hiệu suất thu olefin và tăng chỉ số octane của xăng. Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là : - Nhiệt độ Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 : 470 0C – 5500C 3 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu - Áp suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa : 1 – 120 m3/m3. h - Tốc độ không gian thể tích (tùy thuộc vào dây truyền công nghệ) - Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu : 4 – 9/1 - Bội số tuần hoàn nguyên liệu : Có thể cần hoặc không tuỳ thuộc mức độ biến đổi Nếu mức độ biến đổi thấp hơn 60% lượng tuần hoàn có thể tối đa là 30% Khi mức độ chuyển hoá cao trên 70% thì phải giảm lượng tuần hoàn thậm chí không cần tuần hoàn. II.Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking xúc tác 1. Các phản ứng xảy ra trong quá trình a. Phản ứng phân huỷ các mạch CC, phản ứng cracking Là phản ứng phân huỷ bẻ gẫy mạch những phần tử có kích thước lớn (trọng lượng phân tử lớn) thành những phần tử có kích thước nhỏ hơn (trọng lượng phân tử nhỏ hơn). Đây là phản ứng chính của quá trình. + Phân huỷ parafin tạo olefin và parafin có trọng lượng phân tử nhỏ hơn CnH2n+2 CmH2m + CpH2p+2 (n = m + p) + Bẻ gãy mạch olefin tạo olefin nhỏ hơn CnH2n CmH2m + CpH2p (n = m + p) + Hydrocacbon thơm có nhánh bên bị bẻ gẫy tạo thành parafin và hydrocacbon thơm có nhánh nhỏ hơn ArCnH2n+1 ArCmH2m+1 + CpH2p (n = m + p) + Naphten bị bẻ gẫy mở vòng tạo các olefin (trừ vòng hexan) CnH2n CmH2m + CpH2p Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 (n = m + p) 4 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu naphten olefin CnH2n C6H12 + CmH2m + CpH2p (n = m + p+ 6) naphten olefin xyclohexan olefin olefin b. Phản ứng đồng phân hoá (izome hoá) Là phản ứng tạo ra những hydrocacbon có cấu trúc mạch nhánh (cấu tử làm trị số octan tăng lên). n-olefin izo-olefin n-parafin izo-parafin c. Phản ứng chuyển dời hydro dưới tác dụng của xúc tác Nhờ có xúc tác mà có sự phân bố lại hydro cho nên đã làm no được một số hydrocacbon đói (sản phẩm phân huỷ), vì vậy làm tăng được tính ổn định hoá học của sản phẩm thu. Naphten + olefin hydrocacbon thơm + parafin d. Phản ứng trùng hợp Chủ yếu xảy ra với hydrocacbon đôi. CnH2n + CmH2m CpH2p (n + m = p) e. Phản ứng alkyl hoá và khử alkyl hoá Phản ứng alkyl hoá xảy ra ở nhiệt độ thấp, làm giảm hiệu suất khí. ArH + Hydrocacbon thơm CnH2n olefin Aromat CnH2n+1 alkyl thơm Phản ứng khử alkyl hoá ngược với phản ứng alkyl hoá, xảy ra ở nhiệt độ cao và tạo nhiều khí. Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 5 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu f. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc Phản ứng này chủ yếu xảy ra đối với các hydrocacbon thơm đa vòng, xảy ra khi nhiệt độ cao. 2 H2 2 H2 Sự tạo cốc trong quá trình cracking xúc tác là không mong muốn, vì cốc tạo thành thường bám trên bề mặt xúc tác, giảm hoạt tính bề mặt xúc tác, giảm thời gian làm việc của xúc tác. 2. Cơ chế của quá trình a. Giai đoạn tạo ion cacboni - Từ hydrocacbon paraffin: CnH2n+1 +H2 CnH2n+2 + H+ CnH 2n+3 CmH2m+1 + CpH2p CnH2n+2 +L(H+) + CnH2n+1 + LH - Từ olefin - CnH2n + H+ + CnH2n + L + CnH2n+1 CnH2n+1 + LH Từ hydrocacbon naphten: Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 6 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay các ion cacboni khác sẽ tạo ra các ion cacboni mới tương tự như quá trình xảy ra với parafin. Từ hydrocacbon thơm :người ta quan sát thấy sự tạo thành ion cacbonilà sự - kết hợp trực tiếp của H+ vào nhân thơm CH2 CH3 + H+ + CH2 CH3 H Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì sự tạo thành ion cacboni cũng giống như trường hợp parafin. b. Giai đoạn biến đổi ion cacboni Các ion cacboni là những hợp chất rất hoạt động ,chính vì vậy khi được tạo ra từ giai đoạn trên lại nhanh chóng tham gia vào các phản ứng biến đổi khác nhau như : - Phản ứng đồng phân hoá, chuyển dời ion hydro, nhóm metyl tạo cấu trúc nhánh. RCCCC+ CC+CCR Độ ổn định của ion cacboni theo bậc là giảm dần như sau : C3+ (bậc 3) > C2+ (bậc 2) > C3 + (bậc 1) - Phản ứng cracking theo quy tắc β( cắt mạch ở vị trí β so với cacbon mang điện) + CH3 CH CH2 R b Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 + CH3 CH CH2 + R 7 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Với ba vị trí β(1,2,3) ở trên thì xác suất đứt mạch ở vị trí 1 lớn hơn ở vị trí 2 và lớn hơn ở vị trí 3. Đồng thời ion cacboni lại nhanh chóng tác dụng với olefin hay với parafintheo phản ứng vận chuyển ion hydrit C+nH2n+1 + CmH2m CnH2n + C+mH2m+1 C+nH2n+1 + CmH2m+2 CnH2n+2 + C+mH2m+1 c. Giai đoạn dừng phản ứng Giai đoạn này xảy ra khi các ion cacboni kết hợp với nhau hoặc chúng nhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác để tạo thành các phân tử trung hoà. 3. Đặc tính chi tiết dầu thô Bạch Hổ Các đặc tính Dầu Bạch Hổ Dầu thô Tỷ trọng. 0API 38,6 Lưu huỳnh,%tl 0,03 - 0,05 Điểm đông đặc,0C 33 Độ nhớt, ở 400C, cSt 9,72 Độ nhớt, ở 500C, cSt 6,58 Độ nhớt, ở 600C, cSt Cặn cacbon,%tl 4,73 Asphanten,%tl 0,05 Wax, %tl 27 Ap suất, % hơi Reid 1000F,psi 2.5 V/Ni,ppm 2/2 Nitơ, %tl 0,067 Muối Nacl,mg/l 22 Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 0,65 -1,08 8 Đồ án môn học Độ axít, mg KOH/g GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu 0,05 Naphta nhẹ (C5 -950C) Hiệu suất trên dầu thô, %tl 2,3 Tỷ trọng ở 150C, Kg/l 0,6825 Lưu huỳnh, %tl 0,001 Mercaptan,%tl 0,0002 Parafin,%tl 75,2 Naphten,%tl 18,4 Thơm,%tl 6,4 N-parafin,%tl 42,0 Naphta nặng (C5 -1490C) Hiệu suất trên dầu thô, %tl 10,1 Tỷ trọng ở 150C, Kg/l 0,7285 Lưu huỳnh, %tl 0,001 Mercaptan,%tl 0,0002 Parafin,%tl 60,5 Naphten,%tl 31,3 Thơm,%tl 8,2 N-parafin,%tl 34,9 Kerosen (149 -2320C) Hiệu suất so với dầu thô, %kh.l 14,35 Tỷ trọng ở 150C,kg/l 0,7785 Lưu huỳnh, %kh.l 0,001 Độ axít, mg KOH/g 0,041 Chiều cao ngọn lửa không 35 Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 9 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu khói,mm Thơm,%kh.l 13,0 Gasoil (232 -4320C) Hiệu suất so với dầu thô, %kh.l 23,05 Tỷ trọng ở 150C,kg/l 0,818 Lưu huỳnh, %kh.l 0,016 Độ axít, mg KOH/g 0,01 Trị số xêtan 47,6 Cặn (342 – 5500C) Tại 5500C Hiệu suất trên dầu thô,%V 14,2 Khối lượng riêng ở 150C, Kg/l 0,811 Lưu huỳnh,%Kh.l 0,07 Nitơ,ppm 1350 Asphanten,% Kh.l 0,05 Hợp chất no,% Kh.l 58 Hợp chất thơm,%Kh.l 15 Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 10 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu 4. Lò phản ứng Cấu tạo lò phản ứng 1.Hỗn hợp sản phẩm và xúc 2.Xyclon 3. Pha loãng 4. Ống cuối của xyclon 5.Van 6. Pha đặc của xúc tác 7. Vùng rửa 8.Xúc tác sang lò tái sinh 9.Hơi nước 10.Xúc tác và nguyên liệu 11.Ống đứng 12. Cửa của xyclon Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu cracking được tiếp xúc với xúc tác nóng đã tái sinh(10) đi vào đáy của ống đứng(11), khi đó nguyên liệu bay hơi cùng với hỗn hợp của hơi nóng và xúc tác được đi lên phía trên tới đỉnh của ống đứng, đồng thời xảy ra các phản Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 11 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu ứng cracking xúc tác. Hầu hết nguyên liệu đều tham gia phản ứng và chuyển hoá trong ống đứng, còn reactor được dùng như một thiết bị tách xúc tác và hơi hydrocacbon. Một bộ phận được thiết kế đặc biệt, bố trí ở gần van chặn(5), dùng hơi nước để thổi xúc tác và dầu, làm như vậy sẽ hạn chế đến mức tối đa hiện tượng trộn quay trở lại của xúc tác và hơi khí đã làm việc. Vùng ống đứng và bộ phận tách hơi của reactor được thiết kế cho quá trình FCC với thời gian tiếp xúc ngắn giữa xúc tác và dầu. Sau khi tách khỏi xúc tác, hơi sản phẩm nóng (1) được chuyển tới cột phân đoạn. Xúc tác đã làm việc (8) được cho qua vùng tách hơi (còn gọi là bộ phận rửa xúc tác) bằng cách thổi hơi nước vào. Bộ phận rửa không chỉ làm nhiệm vụ đuổi hết hydrocacbon hấp phụ trên xúc tác mà còn làm tơi các hạt xúc tác để chúng không dính vào nhau trước khi sang lò tái sinh. Cần điều chỉnh một tốc độ hơi thích hợp cho nhiệm vụ này. Cần thiết phải kiểm tra chặt chẽ thời gian lưu của xúc tác trong bộ phận rửa để tránh phải dùng quá nhiều không khí trong lò tái sinh. áp suất trong reactor được khống chế bằng bộ phận điều chỉnh áp suất của cột phân đoạn. Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 12 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Phần II: Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng I.Tính cân bằng vật chất  Tổng lượng vật chất vào lò phản ứng bằng tổng lượng vật chất ra khỏi lò phản ứng :Gvào = Gra. Gk Gx Gc GNL Ggnh Ggn Gmm Cân bằng vật chất của lò phản ứng  Phương trình cân bằng vật liệu của lò phản ứng có dạng: GNL=Gk+Gc+Gx+Ggnh+Ggn+Gmm Trong đó: - GNL : lượng nguyên liệu mới vào trong lò phản ứng (năng suất của phân xưởng), T/h - Gk : lượng sản phẩm khí tạo thành, T/h - Gx : lượng cốc tạo ra, T/h - Ggnh : lượng gasoil nhẹ, T/h - Ggn : lượng gasoil nặng, T/h - Gmm : lượng mất mát, T/h Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 13 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Phân xưởng cracking xúc tác có năng suất 3 500 000 tấn/ năm với nguyên liệu lấy từ phần cặn của dầu thô Bạch Hổ. Ta coi thời gian làm việc của phân xưởng trong 1 năm là 8000h.  Năng suất của phân xưởng tính theo giờ sẽ là: GNL = = 437,5 T/h - Chọn hiệu suất xăng ( tính theo trọng lượng nguyên liệu mới) là Xx = 45,1 % trọng lượng nguyên liệu mới - Chọn hiệu suất cốc Xc = 1,7% trọng lượng nguyên liệu mới - Chọn hiệu suất khí khi cracking là Xk = 17,7% trọng lượng nguyên liệu mới - Hiệu suất gasoil nhẹ là: Xgnh = 22% trọng lượng nguyên liệu mới - Hiệu suất gasoil nặng là: Xgn = 12,5% trọng lượng nguyên liệu mới - Coi lượng mất mát là 1%  Tổng lượng vật chất vào lò phản ứng Gvào = GNL = 437,5 T/h  Lượng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng: - Lượng khí cracking là : Gk= GNL×17,7%= 437,5× 0,177= 77,438 T/h Gx= GNL×45,1%=437,5×0,451= 197,313 T/h - Lượng xăng là : - Lượng gasoil nhẹ là: Ggnh= GNL×22%=437,5×0,22=96,25 T/h - Lượng gasoil nặng là: Ggn=GNL×12,5%=437,5×0,125=54,688 T/h - Lượng cốc là: Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 14 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Gc=GNL×1,7%=437,5×0,017=7,438 T/h - Lượng mất mát là: Gmm=GNL×1%=437,5×0,01=4,38 T/h Vậy tổng lượng sản phẩm và mất mát là: Gra = Gk+Gx+Ggnh+Ggn+Gc+Gmm =77,438+197,313+96,25+54,688+7,438+4,38=437,5 T/h Kết quả tính toán cho cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng như sau: Bảng 1: Kết quả tính toán cân bằng vật chất thiết bị phản ứng Các thành phần Trọng lượng (T/h) % trọng lượng theo nguyên liệu mới Đầu vào Nguyên liệu mới 437,5 100 Đầu ra Sản phẩm khí 77,438 17,7 Sản phẩm xăng 197,313 45,1 Sản phẩm gasoil nhẹ 96,25 22 Sản 54,688 12,5 Cốc 7,438 1,7 Lượng mất mát 4,38 1 Tổng 437,5 100 phẩm gasoil nặng Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 15 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu  Xác định lượng xúc tác tuần hoàn và tiêu hao hơi nước. Với hệ thống xúc tác dạng hạt cầu thì bội số tuần hoàn xúc tác N = 4÷9/1, ta chọn N=6/1, như vậy lượng xúc tác sẽ là: Gxúc tác = N×GNL = 6× 437,5 = 2625 T/h  Xác định lượng tiêu hao hơi nước - Hơi nước sử dụng trong quá trình là hơi quá nhiệt. Để điều chỉnh mật độ của hỗn hợp hơi nguyên liệu và xúc tác ở trong ống vận chuyển ta dùng hơi nước và nó tiêu tốn khoảng 0,4-2,0% trọng lượng tính theo tải trọng của lò phản ứng. Ta chọn tiêu tốn hơi nước để điều chỉnh mật độ hỗn hợp là 1,6% trọng lượng theo nguyên liệu. Vậy lượng hơi nước tiêu hao trong trường hợp này là: Gn1 = 0,016×437,5 = 7 T/h - Hơi nước dùng để tách hơi sản phẩm cracking ra khỏi xúc tác trước khi đưa vào lò tái sinh trong vùng tách . Tiêu tốn trong trường hợp này vào khoảng 5- 10 kg để tách được 1 tấn xúc tác có dính cốc . Ta chọn giá trị là 7kg/1 tấn xúc tác. Như vậy lượng hơi nước tiêu tốn sẽ là: Gn2 = 7×2625 = 18375 kg/h Vậy lượng hơi nước tiêu tốn tổng cộng là: GH2Ohv = 7 + 18,375 = 25,375 kg/h II.Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 16 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Qk Qmm tr Qx Qx QNL QH O 2 hv Qc (QH O QH O ) 2 hv1, 2 hv2, QH O 2 Qxtv hr Qgnh Qp u Qgn Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng  Phương trình cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng có dạng: QNL+QH2Ohv1+QH2Ohv2+Qxtv=Qxtr+Qk+Qx+Qgnh+Qgn+Qcốc+QH2Ohr1+QH2Ohr2+Qmm +Qpư Trong đó: - Vế trái của vế trái biểu diễn tổng nhiệt lượng mang vào thiết bị phản ứng tính bằng Kcal/kg QNL : nhiệt lượng do nguyên liệu mới mang vào QH2Ohv1 : nhiệt lượng do hơi nước đem vào ống vận chuyển QH2Ohv2 : nhiệt lượng do hơi nước đưa vào vùng tách Qxtv : nhiệt lượng do xúc tác mang vào - Vế phải của phương trình biểu diễn tổng nhiệt lượng mang ra khỏi thiết bị phản ứng, tính bằng Kcal/kg QXtr : nhiệt lượng do xúc tác mang ra Qk : nhiệt lượng do sản phẩm khí mang ra Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 17 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Qx : nhiệt lượng do hơi xăng mang ra Qgnh : nhiệt lượng do hơi gasoil nhẹ mang ra Qgn : nhiệt lượng do hơi gasoil nặng mang ra QH2Ohr1 : nhiệt lượng do hơi nước mang ra khỏi ống vận chuyển QH2Ohr2 : nhiệt lượng do hơi nước mang ra khỏi vùng tách Qmm : mất mát nhiệt vào môi trường Qpư : nhiệt lượng tiêu hao cho phản ứng cracking Dựa vào các tài liệu và thực tế công nghiệp ta chọn nhiệt độ của các thành phần lúc đi vào thiết bị phản ứng như sau: - Nhiệt độ của xúc tác vào thiết bị phản ứng là: txtv = 600oC - Nhiệt độ của hơi nước đưa vào ống vận chuyển là tH2Ov1 = 600oC ( áp suất 40 at) - Nhiệt độ của hơi nước đưa vào vùng tách: tH2Ov2 = 230oC (áp suất 2at) II.1. Nhiệt lượng do khí sản phẩm mang ra Trong bảng 2 dưới đây theo tài liệu [6,118 ] sẽ chỉ ra thành phần của khí cracking ( người ta xác định được bằng phương pháp phân tích sắc ký khí của sản phẩm khí khi nhận được khi cracking) Với giả thiết là áp suất trong thiết bị phản ứng là tương đối nhỏ, vì vậy ảnh hưởng của áp suất lên hàm nhiệt là không đáng kể. Khi biết thành phần khí cracking ta có thể tìm được hàm nhiệt của riêng từng cấu tử sau đó ta có thể tính được hàm nhiệt của hỗn hợp các cấu tử. Tổng hàm nhiệt riêng phần của các cấu tử sẽ là hàm nhiệt của khí cracking ở nhiệt độ đã cho. Nhờ nội suy ta có thể xác định được hàm nhiệt của khí ở các nhiệt độ trung gian. Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 18 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu Bảng 2: Thành phần của khí cracking Số lượng Hiệu suất % Cấu tử trọng lượng theo Kg/h Kmol/h nguyên liệu H2S 0,85 3187,5 93,75 H2 0,2 750 375 CH4 2,31 8662,5 541,4 C2H2 0,57 2137,5 76,34 C2H6 1,25 4687,5 156,25 C3H6 3,22 12075 287,5 C3H8 2,43 9122,5 207,1 C4H8 3,95 14812,5 264,5 C4H10 2,92 10950 188,79 Bảng 3: Hàm nhiệt của các cấu tử khí ở trong khoảng nhiệt độ 300oC - 500oC. Hàm nhiệt C Thành ấu tử phần 3000C % trọng Riêng Riêng phần 3,616 4000C Riêng Riêng 5000C Riêng Riêng phần phần lượng H2S 4,802 75,3 H2 1,13 1035,0 11,67 CH4 13,05 188,8 C2H4 3,22 C2H6 7,062 131 6,29 1383,0 15,62 1733 19,58 24,64 269,0 35,10 357 46,59 142,9 4,60 205,0 6,601 273 8,79 162,6 11,48 236,0 16,67 316 22,32 Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 103,2 4,96 19 Đồ án môn học GVHD: PGS.TS Lê Văn Hiếu C3H6 18,192 141,4 25,72 204,0 37,11 272 49,48 C3H8 13,729 159,1 21,84 231,0 31,71 309 42,42 C4H8 22,316 148,9 33,23 214,0 47,76 285 63,60 C4H10 16,499 159,5 26,31 231,0 38,11 308 50,82 Tổng 163,10 100 233,64 309,89 II.2 Nhiệt lượng do hơi các sản phẩm nặng hơn mang ra.  Hàm nhiệt của hơi hydrocacbon được xác định theo công thức: qh = (50,2+0,109.t +0,00014. t2)×(4 – 15 15) -73,8 Trong đó: : hàm nhiệt của phân đoạn ở trạng thái hơi, Kcal/kg q 15 15 t : tỷ trọng của phân đoạn lỏng : nhiệt độ phân đoạn, oC  Hàm nhiệt của hơi sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng ở 500oC là: qh = (50,2+0,109.500 +0,00014. 5002)×(4 – 0,76) -73,8 = 378,83 Kcal/kg. Nhiệt lượng do hơi xăng mang ra khỏi thiết bị phản ứng là: Qx = 197,313. 103. 378,83 = 7,4748. 107 Kcal/h.  Nhiệt hàm của các hydrocacbon lỏng được tính theo công thức: ql = 1 d 2 15, 6 . ( 0,403. t + 0,000405 .t ) 15, 6 Trong đó Q : là hàm nhiệt của phân đoạn hydrocacbon lỏng ở nhiệt độ t, Kcal/kg d15,615,6 : tỷ trọng của phân đoạn Sinh viên : Mai Ngọc Chiến SHSV : 20090289 20