Cracking Xuc Tac 3.000.000

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn §øc ThÞnh Ho¸ DÇu 1- K45

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 tốt nghiệp thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất

3.000.000 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.

1


CHƯƠNG I

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

I.Giới thiệu chung về quá trình cracking xúc tác.

I.1.Sơ lược về lịch sử phát triển của qúa trình cracking xúc tác[1,106]

Qúa trình cracking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX, nhưng

mãi đến năm 1923, một kỹ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa qúa

trình vào áp dụng trong công nghiệp. Đến năm 1936, nhà máy cracking xúc

tác đầu tiên được xây dựng ở Mỹ, của công ty Houdry Process corporation.

Ban đầu còn tồn tại nhiều nhược điểm như là hoạt động gián đoạn và rất phức

tạp cho vận hành, nhất là khi chuyển giao giữa hai chu kỳ phản ứng và tái

sinh xúc tác trong cùng một thiết bị.Cho đến nay, sau hơn 60 năm phát triển,

quá trình này ngày càng được cải tiến và hoàn thiện, nhằm mục đích nhận

nhiều xăng hơn với chất lượng xăng ngày càng cao từ nguyên liệu có chất

lượng ngày càng kém hơn (từ những phần cặn nặng hơn).

Quá trình cracking đã được nghiên cứu từ lâu nhưng giai đoạn đầu chỉ là

các quá trình biến đổi dưới tác dụng đơn thuần của nhiệt độ và áp suất (quá

trình cracking nhiệt) với hiệu suất và chất lượng thấp,tiến hành ở điều kiện

khắc nghiệt,tại nhiệt độ cao và áp suất cao tuy nhiên nó cũng có những ưu

điểm là có thể chế biến các phần cặn rất nặng của dầu mỏ mà cracking xúc tác

không thực hiện được.

Để nâng cao hiệu suất,chất lượng,cho phép tiến hành quá trình ở những điều

kiện mềm mại hơn (nhiệt độ thấp hơn, áp suất thấp hơn) người ta đã đưa vào

quá trình những chất mà có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá,tăng tốc

độ phản ứng, tăng tính chất chọn lọc( hướng phản ứng theo hướng cần thiết)

và nó không bị biến đổi trong quá trình phản ứng đó là chất xúc tác và quá

trình được gọi là quá trình cracking xúc tác.Cho đến nay,quá trình này đã

ngày càng được cài tiến, hoàn thiện về mọi mặt ( công nghệ, xúc tác, thiết

bị...) cho phù hợp hơn.

2


I.2. Mục đích của quá trình cracking xúc tác.[1,106]

Mục đích của quá trình cracking xúc tác là nhận các cấu tử có trị số octan

cao cho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu là phần cất nặng hơn, chủ

yếu là phần cất nặng hơn từ các quá trình chưng cất trực tiếp AD

(Atmotpheric Distillation) và VD (Vacuum Distillation) của dầu thô. Đồng

thời ngoài mục đích nhận xăng người ta còn nhận được cả nguyên liệu có chất

lượng cao cho công nghệ tổng hợp hoá dầu và hoá học. Ngoài ra còn thu thêm

một số sản phẩm phụ khác như gasoil nhẹ , gasoil nặng, khí chủ yếu là các

phần tử có nhánh đó là các cấu tử quý cho tổng hợp hoá dầu.

I.3.Vai trò của quá trình cracking xúc tác so với các quá trình lọc dầu

khác và các điều kiện công nghệ của quá trình.[1,107]

Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ

một nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các

quá trình chính sản xuất xăng có trị số octan cao.Xăng thu được từ qúa trình

này được dùng để phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng

khác nhau. Khối lượng xăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 70-

80% so với tổng lượng xăng thu từ các quá trình chế biến khác.

Lượng dầu mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn.Ví

dụ vào năm 1965, lượng dầu mỏ thế giới chế biến được 1.500 tấn/ngày thì

trong đó cracking xúc tác chiếm 800 tấn ( tương ứng 53%).

Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là :

Nhiệt độ : 4700C – 5500C

Ap suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa

Tốc độ không gian thể tích : 1 – 120 m3/m3. h

(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:

3


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.

Xúc tác cho quá trình cracking thường dùng là xúc tác zeolit mang

tính axít.

Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của hydrocacbon các

loại khác nhau , chủ yếu là hydrocacbon có số cacbon từ 3 trở lên, với cấu trúc

nhánh.

II.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác và cơ chế của phản

ứng.

II.1.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác. [2,97]

Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon – cacbon (của hydrocacbon) của

những phân tử có kích thước lớn ( có trọng lượng phân tử lớn) thành những

phân tử có kích thước nhỏ hơn( có trọng lượng phân tử nhỏ hơn ).Trong công

nghệ dầu mỏ, quá trình này được ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặng

thành các sản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng

như xăng, kerosen, diezen.Quá trình này có thể thực hiện dưới tác dụng của

nhiệt độ (cracking nhiệt) và xúc tác( cracking xúc tác)

II.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác.[3,84]

Hiện nay vẫn chưa có sự nhất trí hoàn toàn trong việc giải thích bản chất, cơ

chế của các phản ứng cracking xúc tác nên còn nhiều ý kiến trong việc giải

thích cơ chế xúc tác trong quá trình cracking. Tuy vậy, phổ biến nhất vẫn là

cách giải thích các phản ứng theo cơ chế ion cacboni. Cơ sở của lý thuyết này

dựa vào các tâm hoạt tính là các ion cacboni. Chúng được tạo ra khi các phân

tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm hoạt tính acid của xúc tác

loại Bronsted (H+) hay Lewis (L).

Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai đoạn sau:

Giai đoạn 1 : Giai đoạn tạo ion cacboni.

4


Giai đoạn 2 : Các phản ứng của ion cacboni (giai đoạn biến đổi ion cacboni

tạo thành các sản phẩm trung gian ).

Giai đoạn 3 : Giai đoạn dừng phản ứng.

II.2.1.Giai đoạn tạo thành ion cacboni.

Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin, hydrocacbon parafin,

hydrocacbon naphten , hydrocacbon thơm với tâm axít của xúc tác.

Từ olefin

Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm axít Bronsted của xúc

tác.

Ion cacboni tạo thành do sự tác dụng của olefin với tâm axit Lewis của xúc

tác:

hoặc là

CnH2n + H+ CnH2n+1

Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hydrocacbon olefin, nhưng

olefin có thể tạo ra do sự phân huỷ các hydrocacbon parafin có phân tử lượng

lớn. Các olefin tạo thành đó lập tức tác dụng với tâm axit rồi tạo ra ion

cacboni.

Ion cacboni tạo thành trong các phản ứng tuân theo quy tắc nhất định. Như

khi olefin tác dụng với H+(xt) thì xác suất tạo alkyl bậc hai lớn hơn alkyl bậc

một.

5

+ H+(xt)+

R1 CH C R2 + (xt)

H

R1 CH C R2

H H

+

RH + R+ H Al O Si

O

OolefinAl O Si

O

O

CH3 CH2 CH CH2+

CH3 CH2 CH2 CH2+

dÔ t¹o thµnh h¬nCH3 CH2 CH CH2 H+(xt)+


Khi olefin có liên kết đôi ở cacbon bậc 3 thì ion cacboni bậc 3 dễ tạo thành

hơn ở cacbon bậc hai.

Từ hydrocacbon parafin:

Ion cacboni có thể được tạo thành do sự tác dụng của parafin với tâm axít

Bronsted của xúc tác:

Ion cacboni cũng có thể được tạo ra do sự tác dụng của parafin với tâm axit

Lewis:

hoặc là:

CnH2n+1 + H2

CnH2n+2 + H+ CnH2n+3

CmH2m+1 + CnmH2(nm)+2

CnH2n+2 + L CnH2n+1 + LH

Từ hydrocacbon naphten:

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 kết hợp trực tiếp của H+

vào nhân thơm:

6

dÔ t¹o thµnh h¬nH+(xt)+CH3 CH C CH3

CH3

CH3

CH3 CH2 C CH3+

CH3

CH3 CH CH CH3+

+ H+R1 CH2 CH2 R2 (xt)+

R1 CH2 CH R2 H2+ + XT

+

+

+

+

RH + R+ H Al O Si

O

O

+Al O Si

O

O

H+CH2 CH3

+

CH2 CH3

H+


Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì sự tạo thành ion cacboni

cũng giống như trường hợp parafin.

Thời gian sống của các ion cacboni được tạo ra dao động từ phần triệu giây

đến hàng phút. Các ion cacboni này tạo ra nằm trong lớp các phần tử hấp phụ,

chúng là những hợp chất trung gian rất hoạt động đối với nhiều phản ứng xảy

ra khi cracking.

II.2.2 Giai đoạn biến đổi ion cacboni.[3,86]

Giai đoạn biến đổi ion cacboni tạo thành sản phẩm trung gian. Ion cacboni

có thể biến đổi theo các phản ứng sau:

Phản ứng đồng phân hoá: chuyển rời ion hydro(H+) ,nhóm metyl (CH3)

tạo cấu trúc nhánh.

R C C C C+ C C+ C C R

Sự chuyển dời ion cacboni xác định được bởi độ ổn định của các ion đó. Theo

nguyên tắc:

Độ ổn định ion cacboni theo bậc giảm dần như sau :

C3+

bậc 3 > C3+ bậc 2 > > C3

+ bậc 1

Độ bền của ion cacboni sẽ quyết định mức độ tham gia các phản ứng tiếp

theo của chúng. Vì các ion cacboni bậc 3 có độ bền cao nhất nên sẽ cho phép

nhận hiệu suất cao các hợp chất iso- parafin.

Đồng thời các ion cacboni nhanh chóng lại tác dụng với các phân tử trung hoà

olefin ( CmH2m ) hay parafin (CmH2m +2) tạo thành các ion cacboni mới.

+CnH2n+1 + CmH2m CnH2n + +CmH2m+1

+CnH2n+1 + CmH2m+2 CnH2n+2 + +CmH2m+1

Phản ứng cracking : các ion cacboni có số nguyên tử cacbon lớn xảy ra

sự phân huỷ và đứt mạch ở vị trí b so với nguyên tử cacbon tích điện. Sản

7

R CH2 CH CH3+

CH3

R C CH2+

CH3

R CH CH2+

R C C C C C C+

C

C

[A] [B]

[C]


phẩm phân huỷ là một phân tử hydrocacbon trung hoà và ion cacboni mới có

số nguyên tử cacbon nhỏ hơn.

Với ba vị trí b( [A] ,[B],[C] ) ở trên thì xác suất đứt mạch ở vị trí [A] lớn hơn

ở vị trí [B] và cuối cùng là ở vị trí [C]

Với ion cacboni mạch thẳng:

Đối với ion cacboni là đồng đẳng của benzen, ví dụ như :

Nếu áp dụng quy tắc vị trí bình thường thì ở vị trí đó rất bền vững. Người

ta cho rằng proton được kết hợp với một trong những liên kết CC trong nhân

thơm tạo thành những hợp chất trung gian, sau đó mới phân huỷ theo quy tắc

nêu ở trên. Khi phân huỷ, điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồ sau:

Như vậy trong hydrocacbon thơm hiệu ứng tích điện ở nhân thơm là nguyên

nhân quan trọng hơn so với nguyên nhân là sự biến đổi ion cacboni bậc hai

thành bậc ba.

Các ion cacboni là đồng đẳng của benzen, mạch bên càng dài thì tốc độ đứt

mạch xảy ra càng lớn và càng dễ. Ion cacboni izo-butyl benzen có tốc độ đứt

mạch lớn hơn 10 lần so với izo-propyl benzen.

8

+

CH3 CH CH2 R

+RCH3 CH CH2

+

C

C C+

C

C C+

C

CH C+

+C

C C

C+

H


Các nhóm metyl, etyl khó bị đứt ra khỏi nhân hydrocacbon thơm (vì năng

lượng liên kết lớn) và do đó khó tạo được CH3 và C2H5. Điều này giải thích

được tại sao xăng cracking xúc tác hàm lượng hydrocacbon thơm có mạch

bên ngắn rất lớn và giải thích được tại sao trong khí của quá trình cracking

xúc tác có hàm lượng lớn các hydrocacbon có cấu trúc nhánh.

II.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng.[3,87]

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.

III.Sự biến đổi hoá học các hydrocacbon trong quá trình cracking xúc

tác.

III.1. Sự biến đổi các hydrocacbon parafin.[3,89]

Giống như quá trình cracking nhiệt, ở quá trình cracking xúc tác các

hydrocacbon parafin cũng bị phân huỷ tạo thành phân tử olefin và parafin có

trọng lượng phân tử bé hơn. Phản ứng có thể biểu diễn bằng phương trình

tổng quát sau :

CnH2n+2 CmH2m+2 + CqH2q (q, m < n)

Nếu mạch parafin càng dài thì sự phân hủy xảy ra đồng thời ở một số chỗ ở

trong mạch chứ không phải xảy ra ở hai đầu mút của mạch như quá trình

cracking nhiệt. Các hydrocacbon parafin có trọng lượng phân tử thấp thì khả

năng phân huỷ kém. Ví dụ :

Đối với butan C4H10 tại nhiệt độ 5000C , v0 =1 h-1 chỉ có 1% bị phân huỷ tuy

vậy tốc độ phân huỷ của nó vẫn lớn hơn 6 lần so với khi phân huỷ chỉ đơn

thuần dưới tác dụng của nhiệt. Ngoài ra chúng còn bị khử hydro nhưng ở mức

độ nhỏ.

9

+ +

C4H10 C2H6 C2H4+ (30%)

C4H6 H2+ (10%)

t C, xóc t co(60%)CH4 C3H6+


Năng lượng hoạt hoá của phản ứng cracking parafin giảm dần theo chiều dài

mạch hydrocacbon parafin tăng. Ví dụ :

n-C6H14 n-C7H16 n-C8H18

E (kcal/mol) 36 29 24

Vì vậy khi cracking, mạch hydrocacbon parafin càng dài , càng dễ bị bẻ

gẫy.Ví dụ khi cracking xúc tác các parafin ở nhiệt độ 5500C như sau:

n-C5H12 n-C7H16 n-C12H26 n-C12H26

% cracking 1 3 18 42

Sự phân nhánh và số lượng nhánh của parafin có vai trò rất quan trọng trong

qúa trình cracking . Nó liên quan đến khả năng tạo ion cacboni và do đó sẽ

quyết định đến tốc độ tạo thành sản phẩm. Điều này được chứng minh từ các

số liệu % chuyển hoá parafin C6 khi cracking trên xúc tác alumilosilicat dưới

đây :

C6 % chuyển hoá

CCCCCC 14

CCCCC 25

C

CCCCC 25

C

CCCC 32

C C

C

CCCC 10

C

Khi cracking n hexan ở nhiệt độ 5500C trên xúc tác axit ,sự phân bố các sản

phảm xảy ra như sau :

H2 CH4 C2 C3 C4 C5

10

RRH R1+

+

+ R1H+

R2 olefin++


%V 9 12 19 49 8,5 1,6

Sự phân bố này không đối xứng nhau qua C3. Sự có mặt một lượng lớn H2

và metan cho thấy rằng, cùng một lúc xảy ra nhiều phản ứng, có thể cà phản

ứng cracking nhiệt cùng các phản ứng của ion cacboni như đã nêu ở trên.

Phản ứng chính tạo sản phẩm sẽ phụ thuộc vào tương quan giữa phản ứng

cracking theo quy tắc b và phản ứng vận chuyển hydro của ion cacboni

Do cracking xúc tác mà làm giảm kích thước của ion cacboni +R. Các ion có

kích thước nhỏ như +CH3 hay +C2H5 sẽ khó tạo ra ( do cắt mạch ở vị trí b so

với cacbon mang điện tích ).Vì thế trong sản phẩm ưu tiên tạo ra C3 hay C4

nhiều hơn C1 và C2 so với quá trình cracking nhiệt.

III.2. Sự biến đổi các hydrocacbon olefin.[3,90]

Tính hấp phụ chọn lọc cao nhất của xúc tác là các hydrocacbon olefin trong

quá trình cracking xúc tác cho nên ở điều kiện cracking xúc tác các

hydrocacbon olefin chuyển hoá với tốc độ nhanh hơn hàng nghìn đến hàng

chục nghìn lần so với khi cracking nhiệt. Hydrocacbon olefin có mặt trong

hỗn hợp phản ứng là do phản ứng cracking parafin , naphten hay alkyl thơm.

Hydrocacbon olefin là những hợp chất hoạt động hơn, trong giai đoạn đầu

tiên của quá trình, chúng tham gia phản ứng tạo ion cacboni bởi vì quá trình

hấp thụ một proton vào liên kết đôi.Ion cacboni vừa tạo ra sẽ bị cracking theo

quy tắc b, khi đó tạo thành một olefin nhẹ hơn và một ion cacboni bậc1, ion

này có thể để lại proton trên bề mặt của xúc tác hay có thể đồng phân hoá

thành ion cacboni bậc 2. Ví dụ :

RCH=CHCH2CH2R1 + H+

RCH2CHCH2CH2R1 CH2CH=CH2 + CH2 CH2R1

CH3CH2R1 R1CH=CH2 + H2

11

+ +

+


Các hợp chất olefin nhẹ C2 C5 vừa được tạo thành ít tham gia vào phản

ứng cracking, chúng thường tham gia vào phản ứng vận chuyển hydro và

phản ứng đa tụ, kết quả là dẫn đến tạo ra parafin hay cốc. Khi cracking các

olefin từ C5 trở lên, ngoài phản ứng cắt mạch theo quy tắc b, người ta còn

quan sát thấy phản ứng dime hoá. Ví dụ khi cracking penten thì thấy có các

phản ứng sau :

H+ + H2C=CHCH2 CH2CH2 CH3CH+CH2CH2CH3

CH3CH=CH2 + +CH2CH3

2C5 C10

C3 + C7

C7 C3

+ C4

Chính vì xảy ra các phản ứng trên mà trong sản phẩm có tỷ lệ C3/C4 bằng 2.

Phản ứng cracking penten là phản ứng lưỡng phân tử, trong khi đó phản ứng

cracking hepten lại là phản ứng đơn phân tử, nghĩa là không có sự cạnh tranh

của phản ứng dime hóa.

Ngoài phản ứng cắt mạch, olefin còn tham gia phản ứng đồng phân hóa.

Tốc độ phản ứng đồng phân hoá tăng theo trọng lượng phân tử của nó.

Các hydrocacbon olefin kết hợp với hydro khí có xúc tác tạo thành parafin

Các olefin còn tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra phân tử có trọng lượng

lớn hơn:

Các olefin trong quá trình cracking xúc tác còn tham gia phản ứng ngưng tụ,

đóng vòng tạo hydrocacbon thơm đa vòng và vòng thơm đa tụ là cốc.

12

CH3 C CH2

CH3

CH3 CH CH CH3

CH2 CH CH2 CH3

+R CH2 CH2 H2 R CH2 CH3

CH2 CH CH2 CH3

CH2 CH CH CH2

CH2 CH2CH2 CH2 +

CH3 CH2 CH CH22 CH3(CH2)5 CH CH2

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 H2+ + + 3


III.3 Sự biến đổi các hydrocacbon naphten.[3,91].

Các hydrocacbon naphten tham gia phản ứng trong quá trình cracking xúc

tác với tốc độ lớn hơn 500 4000 lần so với khi cracking nhiệt.

Trong điều kiện cracking xúc tác naphten tham gia phản ứng khử alkyl, khử

hydro và phân bố lại hydro tạo hydrocacbon thơm, parafin và hydro.

Phản ứng phân huỷ vòng naphten tạo thành izo- parafin :

Phản ứng đồng phân hoá vòng naphten :

Phản ứng chuyển vị các nhóm bên :

Đặc trưng phân bố sản phẩm khi cracking naphten là tạo thành một lượng

lớn các hợp chất có nhánh và hydrocacbon thơm so với cracking parafin.

Nhìn chung, sản phẩm cracking naphten có tính chất no hơn so với khi

cracking parafin.Trong sản phẩm, do phản ứng trên xúc tác mà hydrocacbon

có số nguyên tử lớn hơn 3 chiếm phần chủ yếu. Vì vậy khi cracking xúc tác

các hợp chất naphten sẽ cho nhiều sản phẩm lỏng hơn,nghĩa là hiệu suất xăng 13

CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3H2 H2 H2

H2+ 2CH2 CH2 CH3

C3H8 ++ H23

CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3

CH3

CH3

CH2 CH3

CH3

CH3

CH3

CH3


sẽ cao hơn.Cho nên naphten là thành phần lý tưởng nhất trong nguyên liệu để

cracking xúc tác.

III.4.Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm.[3,93].

Các hydrocacbon thơm không có các gốc alkyl đính bên nói chung là rất

khó bị cracking ngay cả khi có mặt của xúc tác.

Tốc độ và hướng chuyển hoá của các hydrocacbon thơm phụ thuộc vào cấu

trúc, vào trọng lượng phân tử của nó. Ví dụ : Khi cracking toluen ở nhiệt độ

5000C, v0 =2h-1 thì chỉ có 4% toluen bị phân huỷ. Khi cracking các

hydrocacbon thơm có mạch alkyl dài đính bên, đặc biệt là loại có cấu trúc

mạch nhánh thì tốc độ phân huỷ làm đứt mạch bên lớn hơn nhiều so với khi

cracking ở điều kiện dưới tác dụng đơn thuần của nhiệt.

Trong quá trình cracking xúc tác, các hợp chất alkyl thơm do vòng thơm có

độ bền cao hơn nên trước tiên sẽ xảy ra quá trình cắt nhánh alkyl. Nhưng

toluen có độ bền rất lớn. Ta có thể giải thích được luận điểm: mạch alkyl càng

dài, thì càng dễ bị bẻ gẫy và nếu mạch alkyl lại có nhánh thì tốc độ cắt nhánh

còn lớn hơn khi ta xem xét năng lượng hoạt hóa của các hydrocacbon thơm :

Loại hydrocacbon thơm Năng lượng hoạt hoá (kcal/mol)

C6H5C2H5 50

C6H5C4H9 34

C6H5CHCH2CH3 19

CH3

C6H5CHCH3 17,5

CH3

Khi cracking xúc tác propylbenzen , thì phản ứng xảy ra như sau :

C6H5CH2CH2CH3 C6H6 + CH3CH=CH2

Còn khi cracking nhiệt thì lại xảy ra theo hướng khác :

C6H5CH2CH2CH3 C6H5CH3 + CH2=CH2

14


Các phản ứng khác xảy ra trong quá trình cracking xúc tác hydrocacbon

thơm bao gồm:

Phản ứng đồng phân hoá

Các hydrocabon thơm chứa nhiều gốc metyl dễ tham gia phản ứng đồng

phân hóa do sự chuyển vị các nhóm metyl theo vòng benzen.

Phản ứng khép vòng

Các hydrocacbon thơm có nhánh alkyl dài, có thể khép vòng tạo

hydrocacbon thơm đa vòng và cuối cùng là các hydrocacbon thơm đa vòng

tham gia phản ứng ngưng tụ tạo cốc.

Các hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ cao tạo cốc dễ hấp phụ trên bề mặt

xúc tác.Vì vậy chúng kìm hãm ảnh hưởng đến quá trình cracking các loại

hydrocacbon loại khác.

IV. Động học của qúa trình cracking xúc tác.[1,115]

Cracking xúc tác là một ví dụ điển hình về xúc tác dị thể, quá trình cracking

xúc tác có thể xảy ra qua những giai đoạn sau :

15

CH3

CH3

t C, xóc t co

CH3

CH3

CH3CH3t C, xóc t co

para-xylen meta-xylen octo-xylen

t C, xóc t co

CH2 CH2 CH2 CH3

CH2 CH2 CH2 CH3

H25+

2H2 H22


Khuyếch tán nguyên liệu đến bề mặt của xúc tác đó còn gọi là quá trình

khuếch tán ngoài

Khuếch tán hơi nguyên liệu đến các tâm hoạt tính trong lỗ xốp của xúc

tác ( khuyếch tán trong )

Hấp phụ nguyên liệu trên tâm hoạt tính xúc tác

Các phản ứng hoá học trên bề mặt xúc tác

Nhả hấp phụ sản phẩm phản ứng ra khỏi bề mặt hoạt tính của xúc tác

Tách các sản phẩm cracking và nguyên liệu chưa tham gia phản ứng ra

khỏi vùng phản ứng

Tốc độ chung của quá trình sẽ được quyết định bởi giai đoạn nào chậm

nhất. Phản ứng xảy ra trong vùng động học hay vùng khuyếch tán, hoàn toàn

phụ thuộc vào bản chất của chất xúc tác được sử dụng, phụ thuộc vào bản

chất của nguyên liệu và vào chế độ công nghệ của qúa trình.

Các nghiên cứu đã cho thấy rằng, quá trình cracking trong lớp xúc tác giả

sôi, xúc tác dạng bột ở nhiệt độ từ 4800C đến 5300C thì phản ứng xảy ra ở

vùng động học.Cracking trên xúc tác hạt cầu thì phản ứng xảy ra ở vùng

khuyếch tán trong.

Nếu quá trình cracking xúc tác nguyên liệu là gasoil nhẹ trên xúc tác dạng

cầu khi kích thước hạt xúc tác từ 3 đến 5 mm và nhiệt độ là 4500C- 5500C,thì

phản ứng xảy ra ở vùng trung gian giữa động học và khuyếch tán. Còn khi

cracking lớp sôi (FCC) của xúc tác ở nhiệt độ 4800C đến 5300C thì phản ứng

xảy ra ở vùng động học.

Tốc độ của phản ứng cracking xúc tác, trong đa số các trường hợp được mô

tả bằng phương trình bậc1 có dạng :

k = v0.n.ln(1 x) (n 1)x

Trong đó:

k : Tốc độ của phản ứng , mol/g.h;

v0 : Tốc độ truyền nguyên liệu , mol/h;

n : Số mol sản phẩm được tạo thành từ 1 mol nguyên liệu;

16


x : Mức độ chuyển hóa, phần mol;

Đối với phân đoạn dầu trên xúc tác zeolit, phương trình bậc 1 lại có dạng sau :

k=

với v0 là tốc độ thể tích không gian truyền nguyên liệu, m3/m3.h

V.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác.[2,115]

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác, dưới đây ta

chỉ nêu nên vài yếu tố điển hình.

Nguyên liệu : Tốt nhất là phân đoạn kerosen – sola gasoil nặng thu

được từ chưng cất trực tiếp ( nhiệt độ của phân đoạn 2600C – 3500C, d =

0,830 0,920).

Nhiệt độ : Quá trình cracking xúc tác tiến hành ở khoảng nhiệt độ từ

4500C – 5200C là thích hợp nhất cho quá trình tạo xăng.Khi qúa trình tiến

hành ở nhiệt độ tăng lên thì độ chuyển hoá của nguyên liệu cũng tăng lên làm

cho hiệu suất các sản phẩm cracking xúc tác đều tăng lên. Nhưng nhiệt độ chỉ

tăng đến giới hạn cho phép nếu tăng qúa cao ( cao hơn 5500C ) thì hiệu suất

xăng lại giảm xuống, còn hiệu suất cốc và khí lại tăng mạnh nguyên nhân là

do khi nhiệt độ tăng lên cao quá giới hạn cho phép thì nguyên liệu bị cracking

ở điều kiện cứng hơn và phản ứng xảy ra sâu hơn và xăng được tạo ra trong

trường hợp này lại tiếp tục bị phân hủy làm cho hiệu suất xăng giảm xuống và

hiệu suất khí và cốc tăng lên.

Ấp suất : Hệ thống cracking xúc tác thường được tiến hành ở áp suất

1,4 at đến 1,8 at, ở điều kiện này cracking xảy ra trong pha hơi.

Xúc tác : Zeolit Y ( lỗ xốp lớn, Si/Al cao).

Tốc độ nạp liệu : Trên một đơn vị thể tích xúc tác nằm trong vùng phản

ứng thường đưa vào khoảng 0,5 2,5 đơn vị thể tích nguyên liệu trong một

giờ. Chọn tốc độ thể tích nạp nguyên liệu phụ thuộc vào đặc tính của nguyên

liệu và xúc tác.

17


Bội số tuần hoàn của xúc tác: Khi tăng bội số tuần hoàn của xúc tác thì

thời gian lưu của nguyên liệu trong vùng phản ứng giảm, hoạt tính trung bình

của xúc tác tăng lên, hiệu suất xăng, khí, cốc cũng tăng . Còn lượng cốc bám

trên bề mặt xúc tác tuần hoàn sẽ giảm xuống.

CHƯƠNG II

NGUYÊN LIỆU CỦA QÚA TRÌNH CRACKING XÚC

TÁC, SẢN PHẨM THU ĐƯỢC TỪ QÚA TRÌNH VÀ XÚC

TÁC CỦA QUÁ TRÌNH

I.Nguyên liệu dùng trong qúa trình cracking xúc tác.[4,22]

Theo lý thuyết thì bất kỳ phân đoạn chưng cất nào của dầu mỏ có điểm sôi

lớn hơn xăng đều có thể dùng làm nguyên liệu cho qúa trình cracking xúc tác.

Nhưng giới hạn việc sử dụng các phân đoạn chưng cất dầu mỏ vào làm

nguyên liệu cho cracking xúc tác có một tầm quan trọng rất lớn. Nếu lựa chọn

nguyên liệu không thích hợp sẽ không đưa đến hiệu quả kinh tế cao hoặc sẽ

ảnh hưởng đến độ hoạt tính của xúc tác.

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

18


không và dầu mazút đã 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.

Ta có thể dùng các phân đoạn sau làm nguyên liệu cho cracking xúc tác:

Phân đoạn kerosen –xola của quá trình chưng cất trực tiếp

Phân đoạn xôla có nhiệt độ sôi 3000C – 5500C của quá trình chưng cất

chân không mazút.

Phân đoạn gasoil của quá trình chế biến thứ cấp khác.

Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 3000C – 5500C

II.Đặc tính chi tiết dầu Bạch Hổ.[5,101]

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



Cặn cacbon,%tl 0,65 -1,08

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

Độ axít, mg KOH/g 0,05

Naphta nhẹ (C5 -950C)

Hiệu suất trên dầu thô, %tl 2,3

19


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


Chiều cao ngọn lửa không khói,mm 35

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


20


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

III. Xúc tác trong qúa trình cracking xúc tác.

III.1. Vai trò của xúc tác trong qúa trình cracking.[3,72]

Xúc tác trong qúa trình cracking có tầm quan trọng rất lớn. Nó có khả năng

làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng do vậy mà tăng được tốc độ

phản ứng lên rất nhiều. Ví dụ khi có mặt xúc tác ở 4000C đến 5000C các

olefin chuyển hoá nhanh hơn 1.000 đến 10.000 lần so với cracking

nhiệt.Dùng xúc tác cho phép quá trình tiến hành ở điều kiện mềm hơn và khi

có mặt của xúc tác thì làm tăng tốc độ phản ứng sẽ đẩy nhanh phản ứng đến

trạng thái cân bằng làm tăng hiệu quả của quá trình. Ngoài ra, xúc tác còn có

tính chọn lọc , nó có khả năng làm tăng hay chậm không đều các loại phản

ứng, có nghĩa là hướng phản ứng theo chiều có lợi.

III.2.Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác cracking

III.2.1. Hoạt tính xúc tác phải cao

Trong phương pháp cracking xúc tác, mức độ chuyển hoá của nguyên liệu

phụ thuộc vào độ hoạt tính của xúc tác. Sự có mặt của xúc tác sẽ làm giảm

năng lượng cần thiết cho phản ứng và thời gian phản ứng. Nghiên cứu về chất

xúc tác được dùng trong công nghiệp dầu mỏ người ta nhận thấy rằng, độ hoạt

tính của xúc tác phụ thuộc vào hoạt tính, diện tích bề mặt và độ lớn của chất

21


xúc tác. Vì vậy việc lựa chọn chất xúc tác trong quá trình cracking xúc tác là

rất quan trọng

Hoạt tính của xúc tác càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn.Khi sử dụng

xúc tác có hoạt tính cao thì thể tích vùng phản ứng yêu cầu không cần lớn lắm

vẫn có thể đảm bảo năng suất yêu cầu. Hoạt tính của xúc tác là yêu cầu quan

trọng nhất đối với xúc tác trong quá trình cracking

III.2.2. Độ chọn lọc của xúc tác phải cao.[1,121]

Khả năng của xúc tác làm tăng tốc độ các phản ứng có lợi, đồng thời làm

giảm tốc độ các phản ứng không mong muốn được gọi là độ chọn lọc của xúc

tác. Trong qúa trình cracking, độ chọn lọc của xúc tác quyết định khả năng

tạo các sản phẩm có giá trị của nó. Xúc tác có độ chọn lọc cao thì qúa trình

cracking sẽ cho xăng có chất lượng cao và hiệu suất lớn và trong khí cracking

có nồng độ lớn các hydrocacbon có cấu trúc nhánh.

Ta có thể đánh giá độ chọn lọc bằng cách xác định tỷ lệ giữa hiệu suất xăng

và cốc ở cùng một độ sâu biến đổi.Tỷ số giữa hiệu suất xăng/ cốc càng cao thì

độ chọn lọc của xúc tác càng cao. Sau một thời gian làm việc, cũng giống như

độ hoạt tính, độ chọn lọc của xúc tác cũng bị giảm chính điều này gây ra

những thay đổi về tính chất của xúc tác trong điều kiện làm việc.

III.2.3.Xúc tác phải đảm bảo độ ổn định phải lớn và độ bền cơ nhiệt.

[3,73]

Xúc tác phải giữ được những đặc tính chủ yếu ( như hoạt tính, độ chọn lọc )

của nó sau thời gian làm việc lâu dài.

Trong quá trình làm việc xúc tác cọ xát với nhau và xúc tác cọ xát vào thành

thiết bị làm cho xúc tác dễ bị vỡ, khi xúc tác bị vỡ làm tổn thất áp suất qua

lớp xúc tác tăng lên, làm mất mát xúc tác lớn. Do vậy mà xúc tác phải đảm

bảo độ bền cơ.Đồng thời, trong quá trình làm việc nhiệt độ có thể thay đổi.

Khi nhiệt độ cao nếu xúc tác không có độ bền nhiệt thì có thể bị biến đổi cấu

trúc dẫn đến làm giảm các tính chất của xúc tác.

22


III.2.4. Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao và bền với các chất ngộ

độc xúc tác. [3,73].

Xúc tác cần đồng nhất về thành phần, cấu trúc,hình dáng và kích thước. Khi

kích thước không đồng đều sẽ tạo ra những vùng phân lớp và có trở lực khác

nhau và do sự phân lớp theo kích thước nên sẽ phá vỡ chế độ làm việc bình

thường của thiết bị.Mặt khác khi kích thước không đồng đều sẽ làm tăng khả

năng vỡ vụn dẫn đến tổn hao xúc tác,khi cấu trúc lỗ xốp không đồng đều thì

sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt tính xúc tác.

Xúc tác phải có khả năng chống có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của

những hợp chất của nitơ, lưu huỳnh (NH3, H2S) ,các kim loại nặng để kéo dài

thời gian làm việc của xúc tác.

III.2.5. Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và rẻ tiền.

[3,73]

Xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì sẽ nâng cao được hiệu quả và năng suất

của quá trình, lượng tiêu hao xúc tác cũng giảm xuống.

Xúc tác bị mất hoạt tính trong quá trình phản ứng do nguyên nhân chính là

cốc tạo ra bám trên bề mặt hoạt động của xúc tác.Vì thế để tái sinh xúc tác ,

người ta cần phải tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lò tái sinh.

Cùng với việc cải tiến và hoàn thiện về dây truyền công nghệ của cracking

xúc tác, người ta không ngừng nâng cao chất lượng xúc tác để tăng hiệu suất

chế biến của quá trình.Từ chỗ chỉ dùng xúc tác axít Al –Si ở dạng vô định

hình, người ta đã nghiên cứu thành công và đưa vào ứng dụng loại xúc tác ở

dạng kết tinh zeolit. Thành tựu này có thể nói là cuộc cách mạng trong

cracking xúc tác. Loại xúc tác này cho hiệu suất xăng và diezel cao, làm giảm

được tỷ lệ cốc và khí. Trong năm 1969 có gần 90% các phân xưởng cracking

xúc tác ở Mỹ và Canada đã sử dụng xúc tác loại Zeolit X,Y, chúng rất bền

vững trong quá trình tái sinh và có độ hoạt tính cao.

23


III.3.Các loại xúc tác dùng trong quá trình cracking. [2,106]

III.3.1. Xúc tác triclorua nhôm AlCl3.

Triclorua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp: 200 – 3000C,

dễ chế tạo. Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon

của nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu không tốt,

cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp.

III.3.2.Xúc tác aluminosilicat vô định hình.

Ban đầu người ta sử dụng đất sét bentonit, song hiệu suất chuyển hoá thấp.

Sau đó dùng aluminosilicat tổng hợp, xúc tác này có hoạt tính cao hơn.Xúc

tác aluminosilicat là loại khoáng sét tự nhiên hoặc tổng hợp có thành phần

chủ yếu như sau: SiO2 (75 90%) , Al2O3(10 25%), có bề mặt riêng 300

500 m2/g. Ngoài ra còn có H2O, các tạp chất Fe2O3, CaO, MgO.

Xúc tác aluminosilicat vô định hình có tính axít, đó là các axít rắn. Các tâm

hoạt tính nằm trên bề mặt xúc tác, được chia làm hai loại : tâm Lewis và tâm

Bronsted.Tâm Lewis là những tâm thiếu hụt electron của nhôm. Nhôm luôn

có xu hướng nhận thêm cặp điện tử để lấp đầy quỹ đạo p trống.Còn tâm axít

Bronsted là những tâm khi tham gia phản ứng có khả năng cho proton hoạt

động.

III.3.3. Xúc tác zeolit và xúc tác chứa zeolit.[1,116].

Zeolit là hợp chất của alumino –silic, là chất tinh thể có cấu trúc đặc biệt.

Cấu trúc của chúng được đặc trưng bởi các mạng lỗ rỗng, rãnh, rất nhỏ thông

với nhau. Thành phần hoá học của zeolit như sau :

M2/n.Al2O3 x.SiO2.yH2OTrong đó: n là hoá trị của cation kim loại M.

Về cấu tạo, zeolit được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc cơ bản gọi là đơn vị

cấu trúc sodalit. Nếu các đơn vị này nối với nhau theo các mặt 4 cạnh ta có

zeolit loại A còn nếu nối với nhau theo mặt 6 cạnh thì ta có zeolit loại X hay

Y.Khi chế tạo xúc tác cracking , hàm lượng Na cần phải giảm tới cực tiểu, bởi

vì sự có mặt của Na ở nhiệt độ cao và có mặt hơi nước sẽ làm giảm đi đáng kể

24


hoạt tính cũng như độ chọn lọc của xúc tác cracking. Khi thay thế Na bằng

các cation kim loại hoá trị lớn hơn hay bằng 2 như Ca, reni hay các nguyên tố

đất hiếm sẽ làm thay đổi đặc trưng cấu trúc của zeolit đồng thời khi đó lại tạo

ra các tâm axít làm hoạt tính của xúc tác tăng lên.Nếu như zeolit chứa oxyt

silic càng nhiều, lượng oxyt nhôm càng ít thì độ axit của nó càng tăng.

Zeolit có hoạt tính cracking lớn, vì thế người ta dùng nó ở dạng hỗn hợp với

xúc tác vô định hình hay aluminosilicat tinh thể và được gọi là xúc tác chứa

zeolit. Trong lúc sản xuất xúc tác, người ta thường trộn 10 20% khối lượng

zeolit, với hợp chất như vậy , xúc tác cũng đã có hoạt tính mạnh, hơn hẳn xúc

tác aluminosilicat thông thường.Trong công nghiệp người ta chế tạo xúc tác

chưa zeolit ở hai dạng chính : Xúc tác dạng cầu và xúc tác dạng bột. Từ xúc

tác dạng bột sau đó cải tiến thành xúc tác dạng cầu, thường được áp dụng cho

quá trình cracking xúc tác lớp sôi, còn xúc tác dạng cầu với kích thước hạt từ

3 mm – 5mm thì dùng cho quá trình cracking lớp xúc tác chuyển động.

III.3.4 So sánh giữa loại xúc tác vô định hình Aluminosilicat và zeolit.

[4,24].

Nếu đem hai loại xúc tác sử dụng trong điều kiện (Thiết bị , nguyên liệu...)

như nhau, người ta nhận thấy cùng một điều kiện như nhau, xúc tác zeolit có

độ hoạt tính gấp 10 lần so với loại xúc tác vô định hình có %Al2O3 thấp và 2

lần so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al2O3 cao.

Nếu độ chuyển hoá khoảng 70% thì trong trường hợp xúc tác zeolit cho tỷ lệ

cốc bằng 1/2 của chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al2O3 thấp và 2/3 so với

chất xúc tác có tỷ lệ % Al2O3 cao.Đồng thời hiệu suất về xăng sẽ tăng thêm

2,5% thể tích so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %Al2O3 cao khi độ

chuyển hoá là 68 -70% và 10% so với chất xúc tác vô định hình có tỷ lệ %

Al2O3 thấp khi độ chuyển hoá là 72%. Ngoài ra khi sử dụng chất xúc tác zeolit

ta thu được hiệu suất dầu diezel nhẹ nhiều hơn và dầu diezel nặng ít hơn so

với xúc tác vô định hình.

25


Các đặc tính

Xúc tác vô định hình Xúc tác Zeolit

Loại có

hàm

lượng

Al2O3

thấp

Loại có

hàm

lượng

Al2O3 cao

X 25 XZ 36 TS 36

Thành phần cấu tạo

(%)

Al2O3

Na2O

SO4

13

0,03

0,3

28

0,04

0,6

31

0,07

0,4

36

0,08

0,4

15

0,08

0,3

Tính chất lý học

Diện tích bề mặt

(m2/g)

Thể tích riêng

(cm3/g)

Tỷ trọng (g/cm3)

580

0,77

0,43

415

0,88

0,39

335

0,6

0,52

270

0,55

0,55

575

0,6

0,56

26


III.3.5.Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc.[1,122]

Xúc tác cracking trong quá trình làm việc bị giảm hoạt tính và độ chọn

lọc .Hiện tượng này người ta gọi là quá trình trơ hoá xúc tác. Quá trình trơ

hoá càng nhanh, nếu ta tiến hành quá trình ở điều kiện công nghệ khó khăn.Ví

dụ ta tiến hành ở nhiệt độ quá cao, thời gian tiếp xúc quá dài, nguyên liệu xấu;

ngoài ra còn xảy ra các quá trình khác làm tăng tốc độ trơ hoá. Chúng ta có

thể phân quá trình trơ hoá xúc tác làm hai quá trinh chính:

Quá trình trơ hoá do tác dụng của các chất làm ngộ độc xúc tác

Sự trơ hoá do tác dụng làm thay đổi các tính chất lý, hoá lý của xúc tác

Nguyên nhân của sự trơ hoá xúc tác có thể là do :

Tác dụng của các độc tố như NH3, CO2, của các hợp chất lưu

huỳnh mà đặc biệt là H2S ở nhiệt độ cao.

Sự tích tụ các kim lọai nặng dưới dạng các oxyt làm thay đổi

chức năng của xúc tác.

Sự tác động của nhiệt độ cao và hơi nước...

Các hợp chất khí khi tác dụng tới xúc tác có thể chia thành ba nhóm:

Nhóm không tác dụng với xúc tác ở nhiệt độ thấp hơn

6200C như (CO, CO2, NH3).

Nhóm làm giảm hoạt tính của xúc tác nhưng không làm

giảm độ chọn lọc như hơi nước.

Nhóm làm giảm độ chọn lọc của xúc tác như H2S ở nhiệt

độ lớn hơn 4250C, NH3, SO2 , SO3 ở nhiệt độ lớn hơn 6200C.

Độ hoạt tính của xúc tác có thể được duy trì nếu ta thêm hơi nước vào

nguyên liệu, hay việc xử lý trước và sau khi tái sinh xúc tác.Thêm hơi nước

khi chế biến nguyên liệu có lưu huỳnh sẽ có tác dụng âm vì khi đó lại làm

tăng quá trình ăn mòn thiết bị và sản phẩm của quá trình ăn mòn lại làm

nhiễm bẩn xúc tác, dẫn tới làm giảm độ hoạt tính và độ chọn lọc của xúc

tác.Tác dụng đồng thời của nhiệt độ cao và hơi nước làm giảm độ hoạt tính

tổng cộng của xúc tác. Khi áp dụng quá trình ở lớp sôi (FCC), do cần phải

27


duy trì điều kiện để cốc ít lắng đọng trên xúc tác và xúc tác không bị quá

nhiệt khi tái sinh, người ta phải đưa vào một lượng nhỏ hơi nước. Đồng thời

cũng cần phải tránh sự tạo cốc quá ít, vì điều đó dẫn tới phá vỡ cân bằng nhiệt

lượng của hệ lò phản ứng và tái sinh, do nhiệt tạo ra trong quá trình tái sinh

không đủ để bù nhiệt thu vào của các phản ứng cracking trong lò phản

ứng.Hàm lượng cốc trên xúc tác khi ra khỏi lò phản ứng phụ thuộc vào lượng

xúc tác tuần hoàn trong hệ thống. Đối với đa số các quá trình FCC, khi dùng

xúc tác chứa zeolit, lượng cốc tạo ra thường chiếm vào khoảng 1,3 – 1,8%

kh.l xúc tác, còn sau khi tái sinh là 0,1 -0,05% kh.l.

Các hợp chất cơ kim và các hợp chất chứa nitơ trong nguyên liệu dầu là các

phần tử làm già hoá nhanh xúc tác. Sự có mặt của các hợp chất chứa nitơ

trong nguyên liệu làm giảm hiệu suất xăng và sản phẩm trắng.Khi tăng nhiệt

độ, tác dụng có hại của các hợp chất nitơ sẽ giảm.

Sự ngộ độc xúc tác bởi các kim loại cũng đã được nhiều nghiên cứu đề cập

tới và chỉ rõ cơ chế tác dụng của chúng đến hoạt tính xúc tác. Sự giảm nhanh

nhất hoạt tính của xúc tác xảy ra trong lúc tiếp xúc của các độc tố với xúc tác.

Khi lắng đọng các oxyt kim loại nặng trên xúc tác sẽ dẫn tới làm giảm độ sâu

cracking và giảm hiệu suất xăng do tăng nhanh quá trình tạo cốc.Khi hàm

lượng các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng, hàm lượng các kim loại

nặng như niken và vanadi cũng tăng theo, vì đa phần chúng đều tập trung ở

phần cặn nặng và phân đoạn nhựa – asphan.

IV.Sản phẩm thu được từ qúa trình cracking xúc tác.[2,102]

Hiệu suất và đặc tính của các sản phẩm trong cracking xúc tác phụ thuộc

vào bản chất nguyên liệu, chất lượng xúc tác và chế độ công nghệ. Sản phẩm

chính của quá trình là xăng, ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ như

khí, gasoil nặng, gasoil nhẹ.

IV.1. Sản phẩm khí cracking xúc tác.[3,66]

Hiệu suất khí cracking xúc tác chiếm khoảng 10 - 25% lượng nguyên liệu

đem cracking.Nó có thể giao động phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu

28


đem cracking. Hiệu suất này nhiều hay ít phụ thuộc vào điều kiện

cracking.Nếu cracking xúc tác ở điều kiện cứng ( nhiệt độ cao, tốc độ nạp liệu

nhỏ, bội số tuần hoàn lớn) thì hiệu suất khí sẽ lớn,còn nếu cracking ở điều

kiện mềm thì hiệu suất khí sẽ ít.

Thành phần của khí cracking phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu, vào

bản chất của xúc tác. Nếu nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao thì khí

cracking xúc tác chứa nhiều H2S.

Thành phần của khí cracking xúc tác:

% khối lượng

C1,C2 10-25

C3 25-30

C4 30-50

C5 10-20

Sản phẩm khí được đưa đến bộ phận phân tách khí. Sau khi phân đoạn khí

khô được sử dụng làm nhiên liệu khí , còn phân đoạn propan – propylen và

butan –butylen được dùng làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hoá để nhận

cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng hay nguyên liệu để tổng hợp hóa dầu

và hoá học . Phân đoạn C5 được pha vào trong xăng. Trong phân đoạn C3,

hàm lượng propylen có thể đạt tới 70- 80%. Trong phân đoạn C4, hàm lượng

buten là 45- 55% , hàm lượng iso- butan là 40 -60% và hàm lượng n- butan

nhỏ, chỉ vào khoảng 10 -20%.

IV.2. Xăng cracking xúc tác.[2,104]

Đây là sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác, hiệu suất xăng thường

dao động trong khoảng từ 30 -35% lượng nguyên liệu đem vào cracking. Hiệu

suất và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác, chế độ

công nghệ.

Nếu nguyên liệu có nhiều naphten thì xăng thu được có chất lượng cao.

Nếu nguyên liệu có nhiều parafin thì xăng thu được có trị số octan thấp.

29


Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì trong xăng thu được cũng có

nhiều lưu huỳnh (thường chiếm 15% tổng lượng lưu huỳnh có trong

nguyên liệu.

Xăng nhận được từ quá trình cracking xúc tác có tỷ trọng khoảng 0,72 –

0.77, trị số octan 87 - 91 (theo RON). Thành phần hoá học của xăng cracking

xúc tác khác với xăng cracking nhiệt và xăng chưng cất trực tiếp, có 30 - 40%

olefin, 20- 30% aren, còn lại là naphten và iso parafin. Với các đặc trưng trên

xăng cracking xúc tác có thể dùng làm xăng ôtô hoặc xăng máy bay.

Để tăng trị số octan cho xăng cracking xúc tác, người ta pha thêm nước chì

(TEL). Xăng dùng cho máy bay thường pha thêm 2,5 -3,3 g nước chì cho 1 kg

xăng và trị số octan sẽ tăng lên 10 đến 16 đơn vị. Mức độ tăng trị số octan phụ

thuộc vào thành phần hoá học của xăng và hàm lượng lưu huỳnh có trong

xăng.Nếu xăng có nhiều hydrocacbon thơm và nhiều lưu huỳnh thì khả năng

tiếp nhận nước chì kém. Nếu xăng có hàm lượng parafin lớn thì mức độ tiếp

nhận nước chì tăng.

IV.3. Sản phẩm gasoil nhẹ.[3,69].

Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ thu được trong cracking xúc tác, có nhiệt độ sôi

175 -3500C. So sánh với nhiên liệu diezen thì nó có trị xêtan thấp và hàm

lượng lưu huỳnh trong sản phẩm cao.Tuy nhiên chất lượng của sản phẩm này

còn phụ thuộc vào nguyên liệu đem cracking.

Với nguyên liệu là xôla từ họ dầu parafinic thì gasoil nhẹ cracking xúc tác

nhận được có trị số xêtan tương đối cao (45 46)

Với nguyên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm, naphten thì trị số xêtan thấp

(25 35).

Chất lượng của gasoil nhẹ không chỉ phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu

mà còn phụ thuộc vào chất lượng của xúc tác và chế độ công nghệ.Nếu

cracking xúc tác ở điều kiện cứng thì hiệu suất và chất lượng gasoil nhẹ càng

30


thấp và ngược lại cracking xúc tác ở điều kiện mềm thì thu được gasoil nhẹ có

hiệu suất và chất lượng cao.

Gasoil nhẹ dùng làm cấu tử pha cho nhiên liệu diezel, làm nguyên liệu pha

vào mazut làm tăng chất lượng của dầu mazut.

Gasoil nhẹ cracking xúc tác có đặc tính như sau :

Tỷ trọng :0,84 -0,94.

Thành phần hoá học: 1,7 -2,4% trọng lượng lưu huỳnh, 30 -50% hydrocacbon

thơm, còn lại là naphten và parafin.

IV.4. Sản phẩm gasoil nặng.[2,105]

Sản phẩm gasoil nặng là phần cặn còn lại của quá trình cracking xúc tác, có

Ts trên 3500C, d420 = 0,890 – 0,990. Sản phẩm này chứa một lượng lớn tạp

chất cơ học . Hàm lượng lưu huỳnh cao hơn trong nguyên liệu ban đầu

khoảng 1,5 lần. Nó được sử dụng làm nguyên liệu cho cracking nhiệt và cốc

hoá, hoặc làm nguyên liệu đốt lò, làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng, hoặc

quay trở lại quá trình cracking.

CHƯƠNG III

CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING

XÚC TÁC VÀ CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

CRACKING XÚC TÁC

I.Chế độ công nghệ của quá trình cracking xúc tác.[1,127]

Các thông số công nghệ của quá trình ảnh hưởng đến các chỉ tiêu làm việc

của quá trình cracking xúc tác.Các thông số công nghệ bao gồm: nhiệt độ, áp

suất, tốc độ nạp liệu không gian thể tích (tốc độ nạp liệu riêng), bội số tuần

hoàn xúc tác và mức độ biến đổi hay độ sâu chuyển hoá.

I.1. Mức độ chuyển hoá (C ).

Đối với hydrocacbon tinh khiết, khi tham gia phản ứng, mức độ chuyên hoá

được đo bằng lượng sản phẩm tạo thành theo thời gian. Nhưng đối với phân

31


đoạn phức tạp như phân đoạn dầu mỏ, trong quá trình cracking xúc tác thì

người ta lại đo lượng xăng là sản phẩm chính và sản phẩm phụ như khí và

cốc.Nếu gọi y là % thể tích của sản phẩm với điểm sôi cuối cao hơn điểm sôi

cuối của xăng thì độ chuyển hoá được tính theo công thức sau:

C =100 –y

Tuy nhiên cách xác định này chưa sát với thực tế. Để hiệu chỉnh theo sự

biến đổi hoá, lý trong quá trình tạo xăng và khí, người ta xác định mức độ

biến đổi theo công thức sau:

C = 100 – y. (100 –z).

Trong đó z là % xăng có trong nguyên liệu.

Trong quá trình cracking xúc tác, ngoài mức độ biến đổi còn có các thông số

quan trọng khác.

I.2 Bội số tuần hoàn xúc tác.[1,99]

Bội số tuần hoàn xúc tác là tỷ số giữa khối lượng xúc tác và khối lượng

nguyên liệu (X/RH) đưa vào thiết bị phản ứng trong một đơn vị thời gian.

Khi dùng xúc tác chứa zeolit cho phép giảm tỷ lệ X/RH xuống còn 10/1 so

với xúc tác vô định hình là 20/1. Nếu khi dùng công nghệ xúc tác chuyển

động với kích thước hạt xúc tác từ 3 mm – 5 mm thì tỷ lệ X/RH còn thấp hơn

nữa, chỉ khoảng 2 – 5/1.

Khi thay đổi tỷ lệ X/RH thì sẽ làm thay đổi nhiệt độ của thiết bị phản ứng,

thay đổi thời gian lưu của xúc tác trong thiết bị phản ứng và trong lò tái sinh

đồng thời cũng làm thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác trong một chu

trình.Bội số tuần hoàn xúc tác tăng lên thì thời gian lưu của xúc tác trong

vùng phản ứng giảm xuống, hoạt tính trung bình của xúc tác tăng lên làm cho

hiệu suất khí, xăng, cốc đều tăng lên, nhưng lượng cốc bám trên xúc tác sau

tuần hoàn lại giảm xuống.Điều này được giải thích là do lượng cốc đã được

dàn ra ở một lượng xúc tác lớn hơn. Khi giữ tốc độ nạp liệu là không đổi, nếu

tăng tỷ lệ X/RH thì thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu giảm, và

như vậy độ hoạt tính trung bình của xúc tác tăng lên.Bằng cách thay đổi bội

32


số tuần hoàn xúc tác ta có thể điều chỉnh được hiệu suất và chất lượng của sản

phẩm thu. Việc tăng bội số tuần hoàn xúc tác chỉ đến giới hạn cho phép. Nếu

tăng cao quá về quan điểm hiệu quả kinh tế sẽ không có lợi vì sẽ dẫn đến tăng

kích thước của thiết bị tái sinh và hệ thống vận chuyển xúc tác, phải tăng khí

nén cần thiết để vận chuyển xúc tác và năng lượng tiêu tốn vận chuyển xúc

tác.

I.3.Tốc độ nạp liệu riêng.

Tốc độ nạp liệu riêng là tỷ số giữa lượng nguyên liệu được nạp vào trong

một đơn vị thời gian trên lượng xúc tác trong thiết bị phản ứng hay tỷ lệ về

thể tích của chúng, được ký hiệu bằng M/H/M hay V/H/V.

Nếu p là áp suất trong thiết bị phản ứng và được tính bằng at thì độ chuyển

hoá C có mối liên hệ với tốc độ nạp liệu theo biểu thức:

Phương trình này áp dụng rất đúng với trường hợp xúc tác cố định. Trong

trường hợp cracking xúc tác với lớp sôi của xúc tác, độ chuyển hoá C lại phù

hợp với công thức:

Khi tăng tốc độ nạp liệu riêng, sẽ làm giảm độ chuyển hoá .Còn khi giảm

tốc độ nạp liệu riêng thì độ chuyển hoá tăng vì tốc độ nạp liệu là đại lượng

ngược với thời gian phản ứng. Khi sử dụng xúc tác có độ hoạt tính cao, ta có

thể tăng tốc độ nạp liệu và như vậy sẽ tăng được năng suất thiết bị. Trong

thực tế nếu ta dùng xúc tác là aluminosilicat vô định hình, tốc độ nạp liệu thể

tích chỉ đạt từ 4 h-1 – 5h-1. Nhưng nếu dùng xúc tác chứa zeolit, tốc độ nạp liệu

thể tích là 80 -120 h-1 khi tính trong ống đứng của thiết bị phản ứng, và từ 20

– 30 h-1 khi tính trong lớp sôi của thiết bị phản ứng.

Khi tăng tốc độ nạp liệu, nếu ta tăng nhiệt độ phản ứng, sẽ tăng trị số octan

của xăng và tăng hiệu suất olefin trong khi.

33


I.4. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng.

Nhiệt độ phản ứng trong thiết bị phản ứng thường đạt 4800C 5500C. Khi

tiến hành tăng nhiệt độ , lúc đầu hiệu suất xăng tăng và sau đó đạt đến cực đại

rồi giảm xuống. Điều này là do quá trình phân huỷ tăng làm phân huỷ các cấu

tử xăng vừa được tạo thành. Khi tăng nhiệt độ, phản ứng phân huỷ tăng nhưng

đồng thời các phản ứng bậc 2 như dehydro cũng tăng, làm tăng hiệu suất các

hydrocacbon thơm và olefin. Khi đó trong sản phẩm khí , hàm lượng C1 – C3

tăng, còn C4 giảm, tỷ trọng và trị số octan của xăng tăng lên.

I.5.ảnh hưởng của áp suất.

Quá trình cracking thường được tiến hành ở áp suất 1,4 1,8 at. ở điều kiện

này phản ứng xảy ra ở pha hơi. Khi tăng áp suất , hiệu suất xăng tăng lên,

hiệu suất khí C1 – C3 giảm, hàm lượng olefin và hydrocacbon thơm giảm, hàm

lượng hydrocacbon no tăng và do vậy chất lượng của xăng giảm.Đồng thời

quá trình tạo cốc lại tăng nên việc tăng áp suất đối với quá trình cracking xúc

tác không có hiệu quả kinh tế cao, vì vậy quá trình này chỉ tiến hành ở áp suất

thường.

II. Các dây chuyền công nghệ cracking xúc tác.

II.1.Sơ lược về sự phát triển hệ thống cracking xúc tác.

Năm 1936, dây chuyền cracking xúc tác đầu tiên được đưa vào công nghiệp

chế biến dầu, hoạt động theo phương thức gián đoạn với lớp xúc tác cố định

do kỹ sư người pháp Houdry thiết kế.

Năm 1941, xuất hiện quá trình cracking với lớp xúc tác chuyển động thay

thế cho quá trình Houdry.Dây chuyền cracking xúc tác loại này ở Nga có tên

là loại 43 -1 và 43 -102, còn ở các nước khác có tên là TCC.Các dây truyền

càng về sau càng liên tục được cải tiến so với các dây chuyền ban đầu ở khâu

vận chuyển xúc tác.

Năm 1942 dây chuyền cracking xúc tác lớp sôi FCC đầu tiên đã được đưa

vào hoạt động với công suất 12.000 thùng nguyên liệu/ngày.Loại dây chuyền

34


này có tên là (Up Flow).Xúc tác được đưa ra từ đỉnh của lò phản ứng và tái

sinh.

Năm 1944 dây chuyền mang tên là Down Flow model II.Dây chuyền có

thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh có đường kính lớn hơn trước và quá trình

tách hơi sản phẩm được thực hiện ngay trong thiết bị phản ứng, tái sinh xúc

tác ở dạng tầng sôi và quá trình thổi cũng ngày càng được cải tiến để cho xúc

tác chuyển động từ phía dưới và lấy ra ngoài ở đáy thiết bị và ở đây người ta

cũng cải tiến cả hình dạng của xúc tác.

Năm 1947, hãng UOP đã thiết kế loại FCC trong đó thiết bị phản ứng và

thiết bị tái sinh chồng lên nhau trên cùng một trục.

Năm 1951, loại Orthor Flow đầu tiên của M.W. Kellog xuất hiện. Sau đó

hãng Standard – oil đã thiết kế một loại FCC mới đó là cải tiến của model II

và nó được áp dụng trong công nghiệp vào năm 1952.

II.2. Xu hướng phát triển của cracking xúc tác.[4,25]

Kể từ khi ra đời cho đến nay, cracking xúc tác đã trải qua một thời kỳ dài

gần 40 năm cải tiến và hoàn thiện dần các quy trình công nghệ cũng như các

loại xúc tác sử dụng từ thiết bị cracking xúc tác đầu tiên với lớp xúc tác tĩnh

hoạt động không liên tục con người đã không ngừng cải tiến thành kiểu

cracking xúc tác tầng sôi hoạt động liên tục với chất xúc tác ở dạng hạt hoặc

dạng bột ở trạng thái chuyển động. Dần dần người ta thay thế các loại xúc tác

ở dạng hạt thành dạng bột có độ lớn vào khoảng 20 -100 micron và thu được

hiệu suất cao, nâng giá trị kinh tế của một tấn dầu thô đưa vào chế biến. Ngày

nay, cracking xúc tác lớp tầng sôi là một phương pháp hiện đại nhất và được

áp dụng rộng dãi trên thế giới đặc biệt là ở Mỹ, tỷ lệ cracking xúc tác ở lớp

tầng sôi chiếm vào khoảng 72% năm 1995 và 10 năm sau đã tăng lên tới 82%

so với toàn bộ cracking xúc tác, còn ở các nước phát triển khác ở Tây âu, tỷ lệ

này chiếm vào khoảng 79%.

Trong 10 năm gần đây, xu hướng vẫn tiếp tục xây dựng phân xưởng

cracking xúc tác lớp sôi với công suất lớn từ 4,2 đến 5,2 triệu m3/năm. Do

35


công suất lớn nên vốn đầu tư cũng như chi phí sản xuất cho 1 m3 nguyên liệu

đưa vào rẻ hơn.

II.3. Các dây chuyền công nghệ cracking.

II.3.1.Sơ đồ cracking xúc tác dạng cầu chuyển động.[3,108].

Sơ đồ gồm 2 phần chính :

Phần xảy ra quá trình cracking và tái sinh xúc tác.

Phần gia nhiệt và phân chia sản phẩm.

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nguyên liệu được cho qua bơm và cho qua hệ thống trao đổi nhiệt sau đó

được đưa vào lò đốt. Tại đây nguyên liệu được đốt nóng đến nhiệt độ xảy ra

phản ứng và bay hơi. Hơi nguyên liệu từ lò đốt đi vào vùng phản ứng của

thiết bị phản ứng. Tại đây hơi nguyên liệu tiếp xúc với xúc tác, trộn với nhau

từ trên xuống dưới. Để tách hơi sản phẩm ra khỏi xúc tác người ta cho hơi

nước vào và hơi sản phẩm cho qua thiết bị đặc biệt, tách ra khỏi xúc tác và

cho sang tháp chưng tách hỗn hợp sản phẩm. Hơi xăng, hơi nước và khí béo

đi ra ở đỉnh tháp. Hỗn hợp này cho qua ngưng tụ và làm lạnh rồi cho qua thiết

bị phân ly.Tại đây tách riêng xăng, khí béo và nước. Khí nhờ máy nén cho

sang phân xưởng sản xuất khí. Xăng tách ra khỏi thiết bị phân ly một phần

cho hồi lưu về tháp chưng tách sản phẩm. Còn phần lớn xăng được đưa về

thiết bị ổn định xăng. Còn phần gasoil nhẹ ( Ts :1950C 3500C) được lấy ra

cạnh sườn tháp chưng tách sau đó được cho vào thiết bị tái bốc hơi bằng hơi

nước rồi lấy ra cho qua thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho nguyên liệu sau

đó đưa qua thiết bị làm lạnh rồi đưa về bể chứa sản phẩm.

Còn gasoil nặng ( có Ts >3500C).lấy ra khỏi đáy tháp chưng tách, bơm qua

thiết bị trao đổi nhiệt và qua thiết bị làm lạnh rồi cho về bể chứa sản phẩm.

Chế độ công nghệ của tháp chưng được giữ ổn định nhờ điều chỉnh chất lỏng

hồi lưu và tuần hoàn phân đoạn trung gian cho qua thiết bị trao đổi nhiệt và

lại quay về tháp chưng.

36


Xúc tác từ bunke- phân ly của ống vận chuyển bằng khí nén chuyển vào

bunke của thiết bị phản ứng rồi cho vào vùng phản ứng và vào vùng tách sản

phẩm ra khỏi xúc tác. Sau đó xúc tác lấy ra khỏi thiết bị phản ứng chuyển

sang ống vận chuyển và nhờ khì lò cho vào bunke- phân ly. Tại đây khí lò

được đưa ra ngoài , xúc tác được cho vào bunke thiết bị tái sinh. Xúc tác đi

vào qua vùng tái sinh từ trên xuống dưới. Để đốt cốc bám trên xúc tác người

ta cho không khí vào. Xúc tác đã tái sinh chuyển sang ống vận chuyển và vào

bunke thiết bị phản ứng.

II.3.2.Sơ đồ quá trình cracking xúc tác một bậc trong lớp xúc tác giả sôi.

[3,113].

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Xúc tác đã tái sinh đi từ thiết bị tái sinh theo hệ thống đường ống cho xúc tác

đi xuống điểm giao nhau.ở đây xúc tác được trộn với nguyên liệu đã được đốt

nóng đi từ lò ống sang. Hỗn hợp nguyên liệu với xúc tác theo hệ thống đường

ống đi vào thiết bị phản ứng. Hỗn hợp đi vào thiết bị phản ứng ở lối vào theo

dòng tốc độ tuyến tính và rơi nhanh xuống, các phần nhỏ xúc tác tạo thành

tầng sôi ở đây xảy ra quá trình cracking.

Chọn chiều cao của lớp xúc tác dựa theo thời gian tiếp xúc cần cho.Khí tách

ra khỏi xúc tác trong các máy hút bụi tách khí. Sản phẩm cracking lấy cho

sang tháp chưng tách sản phẩm. Còn bụi xúc tác được giữ lại từ cyclon được

đưa quay lại tầng sôi.

Xúc tác đã làm việc được lấy ra khỏi thiết bị phản ứng cho sang tháp tái rửa

hơi.Tại đây cho hơi nước quá nhiệt vào để tách hết hơi sản phẩm ra khỏi bề

mặt xúc tác. Xúc tác đã làm việc từ tháp tái bốc hơi cho xuống đường ống rồi

cho xuống điểm trộn. Dòng xúc tác đã làm việc cho vào tái sinh được điều

chỉnh bằng van điều chỉnh. Thổi không khí từ thiết bị thổi không khí vào điểm

trộn, không khí nén đẩy xúc tác theo đường ống đi lên thiết bị tái sinh, tại tầng

sôi xảy ra quá trình đốt cốc, tách cốc ra khỏi bề mặt xúc tác. Xúc tác đã được

đốt cốc cho qua giếng theo đường ống tháo xuống trộn với nguyên liệu.Để

37


tách hết sản phâm cháy ra khỏi xúc tác người ta cho hơi nước vào giếng. Xúc

tác cuốn theo khí tái sinh qua hệ thống máy hút bụi tách khí. Tại đây khí tái

sinh tách ra khỏi xúc tác đi ra ở đỉnh và cho vào nồi hơi tận dụng và từ đây

cho đi sang hệ thống làm sạch khí. Còn xúc tác được giữ lại và quay trở lại

tầng sôi.

II.3.3 Sơ đồ công nghệ xúc tác lớp sôi(FCC) với thời gian tiếp xúc ngắn.

[1,147].

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Dây truyền công nghệ FCC gồm các bộ phận chính sau :

Thiết bị phản ứng.

Lò tái sinh và khối tận dụng nhiệt của khí khói.

Bộ phận phân chia sản phẩm.

1.Thiết bị phản ứng.

Nguyên liệu mới từ bể chứa nguyên liệu 1 được cho qua thiết bị trao đổi

nhiệt ống chùm.Nguyên liệu mới có thể đem trộn với một phần tuần hoàn

(HCO)( phân đoạn dầu nặng của quá trình cracking xúc tác ) và cặn đáy, sau

đó cho qua lò đốt nóng nguyên liệu cracking.Nguyên liệu cracking được tiếp

xúc với xúc tác nóng đã tái sinh ở đáy của ống đứng, 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 ứng cracking xúc tác. Hầu hết

nguyên liệu đều tham gia phản ứng và chuyển hoá trong ống đứng, còn thiết

bị phản ứng được được dùng như một thiết bị tách xúc tác và hơi

hydrocacbon. Một bộ phận được thiết kế đặc biệt, bố trí gần van chặn, dùng

hơi nước để thổi xúc tác và dầu điều này sẽ hạn chế mức tối đa hiện tượng

trộn quay trở lại của xúc tác và hơi khí đã làm việc.Sau khi tách khỏi xúc tác,

hơi sản phẩm nóng được chuyển sang cột phân đoạn. Xúc tác đã làm việc

được cho qua vung tách hơi ( còn gọi là bộ phận rửa xúc tác ) bằng cách thổi

38


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.Tốc độ hơi cần được điều chỉnh thích hợp và

cần 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. Ap suất trong thiết bị

phản ứng được khống chế bằng bộ phận điều chỉnh áp suất của cột phân đoạn.

2.Lò tái sinh và khối tận dụng nhiệt của khói lò.

Xúc tác có chứa cốc được chuyển qua van điều khiển và khống chế bởi độ

kiểm tra mức xúc tác ở trong lò phản ứng,sau đó đi vào lò tái sinh. Xúc tác

vào lò tái sinh. Xúc tác vào lò tái sinh theo hướng tiếp tuyến với thành lò.

Mục đích của tái sinh là đốt cháy cốc bám trên xúc tác đã làm việc bằng oxy

không khí, sản phẩm tạo thành là CO và CO2, hơi nước do vậy mà trả lại bề

mặt hoạt tính cho xúc tác. Sau khi nén không khí để đốt được đưa vào đáy lò

tái sinh, qua lưới phân phối để trộn có hiệu quả giữa không khí và xúc tác.Sự

cháy cũng xảy ra trong lớp sôi và để đạt được điều đó thì tốc độ của không

khí phải lớn hơn 1 m/s. Xúc tác đã tái sinh được chuyển vào ống đứng sau khi

đã đuổi sạch khí qua một van lá mà sự hoạt động của van này được khống

chế, điều khiển tự động nhờ bộ phận điều chỉnh nhiệt độ của thiết bị phản

ứng, rồi sau đó xúc tác được trộn với nguyên liệu cracking và hoàn thành một

chu trình. Đồng thời ta tiến hành tháo xúc tác bẩn đã già hoá ra và tiếp tục bổ

xung xúc tác mới để đảm bảo độ hoạt tính ổn định của xúc tác trong quá trình

làm việc.

Khí của quá trình cháy cốc và các hạt xúc tác chuyển động từ "pha đặc” vào

“pha loãng" ở đỉnh lò tái sinh, qua hai cấp xyclon để giữ lại các hạt xúc tácvà

khí tách. Sau đó, khí khói được qua buồng lắng để tách tiếp bụi xúc tác, rồi

qua bộ phận tận dụng nhiệt, sau đó khí khói được làm sạch bụi xúc tác bằng

lọc điện rồi đi ra ngoài theo ống khói.

3. Bộ phận phân chia sản phẩm.

39


Hơi sản phẩm được nạp vào cột phân đoạn chính để chia thành các sản

phẩm khác nhau:

Xăng và phần nhẹ hơn được cho qua bộ phận ngưng tụ rồi vào thiết bị tách

khí. Sau khi tách khí, ta nhận được phân đoạn C1 ,C2. Các sản phẩm này có

thể được dùng làm khí nhiên liệu cho dây chuyền. Phân đoạn C3 ,C4 chứa

nhiều propen và buten được dùng làm nguyên liệu cho dây chuyền alkyl hoá

và sản phẩm tiếp theo là xăng đã khử butan.

Từ cột phân đoạn chính ta còn nhận được naphta nặng , LCO, HCO. Phần

HCO có thể cho tuần hoàn lại ống đứng của thiết bị phản ứng và sản phẩm

cuối cùng là phần dầu cặn đã được làm sạch khỏi bùn xúc tác.

III. Phân tích lựa chọn công nghệ cracking xúc tác.

Qua lịch sử phát triển của quá trình cracking xúc tác, đồng thời qua phân

tích đánh giá các yêu cầu khác như chế độ làm việc, nguyên liệu xúc tác... ta

thấy quá trình FCC có rất nhiều ưu điểm và thuận lợi, hệ thống này được sử

dụng ngày càng phổ biến trong công nghiệp dầu mỏ, nó được các hãng công

nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực này như UOP, Kellogg, Shell, IFP, Exxon...

nghiên cứu để hoàn thiện hơn nhằm mục đich đạt năng suất hiệu quả cao nhất,

sử dụng nguyên liệu nặng hơn, tiết kiệm được xúc tác... và phải là kinh tế

nhất.

Qua thực tế dùng hệ thống cracking xúc tác lớp sôi sử dụng xúc tác dạng bụi

hay vi cầu, người ta thấy nó có nhiều ưu điểm hơn hệ thống cracking xúc tác

trong lớp xúc tác chuyển động. Những ưu điểm đó là:

Các thiết bị chính của quá trình là thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh đều có

cấu tạo rất đơn giản, so với các dạng thiết bị khác của quá trình cracking thực

tế chúng là hình rỗng.

Sự tuần hoàn xúc tác từ thiết bị phản ứng đến thiết bị tái sinh và ngược lại là

nhờ sự vận chuyển liên tục của hơi và khí trong một giới hạn rộng.

40


Do sự khuấy trộn mạnh mẽ của xúc tác và hơi nguyên liệu dẫn đến sự đồng

nhất về nhiệt độ trong toàn bộ thể tích lớp xúc tác ở thiết bị phản ứng cũng

như thiết bị tái sinh, khắc phục được hiện tượng quá nhiệt cục bộ.

Hệ thống này có khả năng chế biến các dạng nguyên liệu khác nhau, như từ

nguyên liệu là phân đoạn kerosen đến nguyên liệu nặng là mazut, làm tăng

tính vạn năng của hệ thống.

Hệ thống này có công suất làm việc lớn và có thời gian tiếp xúc ngắn (thời

gian tiếp xúc giữa nguyên liệu và xúc tác là cực tiểu) dẫn đến việc đạt được

hiệu suất xăng cực đại và olefin nhẹ không xảy ra phản ứng ngưng tụ bậc hai

mà đã tạo xăng. ứng dụng phương pháp tái sinh (cháy hoàn toàn CO trong

thiết bị tái sinh) dẫn đến đạt hàm lượng cất cặn rất thấp trong xúc tác.

Với những ưu điểm nổ bật đó nên ta chọn sơ đồ công nghệ xúc tác lớp sôi

FCC với thời gian tiếp xúc ngắn cho quá trình cracking xúc tác.

41

GNL

Gk

Gx

Ggnh

Gc

Gmm

gn


CHƯƠNG IV

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.

Cân bằng vật chất của lò phản ứng

Phương trình cân bằng vật liệu của lò phản ứng có dạng:

GNL =Gk +Gc+G x +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.

Gc : Lượng cốc tạo ra , T/h.

Gx : Lượng sản phẩm xăng tạo thành, T/h.

Ggnh : Lượng gasoil nhẹ ,T/h.

Ggn : Lượng gasoil nặng, T/h.

Gmm : Lượng mất mát ,T/h.

Phân xưởng cracking xúc tác có năng suất 3.000.000 tấn/năm với nguyên

liệu là lấy từ phần cặn của dầu thô Bạch Hổ. Ta coi thời gian làm việc của

phân xưởng trong 1 năm là 8000 h

42


Năng suất của phân xưởng tính theo giờ sẽ là : GNL= = 375 T / h.

Chọn hiệu suất xăng ( tính theo % trọng lượng nguyên liệu mới ) là

X = 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 = 375 ,T/h

Lượng sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng :

Lượng khí cracking là:

Gk = GNL .17,7 = 375. 0,177 = 66,375 ,T/h

Lượng xăng là :

Gx = GNL . 0,451 = 375 . 0,451 = 169,125 ,T/h

Lượng gazoil nhẹ là :

Ggnh = GNL . 0,22 = 375. 0,22 = 82,5 , T/h

Lượng gazoil nặng là :

Ggn = GNL . 0,125 = 375. 0,125 = 46,875 ,T/h

Lượng cốc là :

Gc = GNL 0,017 = 375. 0,017 = 6,375 ,T/h

Lượng mất mát là :

Gm = GNL 0,01 = 375. 0,01 = 3,75 ,T/h

Vậy tổng lượng sản phẩm và mất mát là:

Gra = Gk + Gx + Ggnh + Ggn + Gc + Gm

= 66,375 + 169,125 + 82,5+ 46,875 + 6,375 + 3,75 = 375 , T/h kết quả tính toán cân băng vật chất cho thiết bị phản ứng như sau : Bảng 1:

Kết quả tính toán cân bằng vật chất cho thiết bị phản

Các thành phần Trọng lượng , T/h % Trọng lượng theo

nguyên liệu mới

43


Đầu vào

Nguyên liệu mới 375 100

Đầu ra

Sản phẩm Khí 66,375 17,7

Sản phẩm Xăng 169,125 45,1

Sản phẩm Gasoil nhẹ 82,5 22

Sản phẩm Gasoil nặng 46,875 12,5

Cốc 6,375 1,7

Lượng mất mát 3,75 1

Tổng 375 100

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 :

GCatalyst = N. Gc = 6.375 = 2250 ,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 .375 = 6 ,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 7 kg /1tấn xúc

tác. Như vậy lượng hơi nước tiêu tốn sẽ là :

Gn2 = 7.2250 =15750 , Kg/h.

Vậy lượng hơi nước tiêu tốn tổng cộng là:

44

QNL

QH2Ohv

Qk

Qx

QH2Ohr

Qgnh

Qc

Qmm

Qgn

Qxtv

xtr

pu

(QH2Ohv1, QH2Ohv2, )


GH2Ohv = Gn1 + Gn2 = 6 +15,75 = 21,75 ,T/h.

II. Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng.

Cân bằng nhiệt 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 + Qpứ.

Trong đó :

Vế trái của biểu thức biểu diễn tổng nhiệt lượng mang vào thiết bị tính bằng ,

Kcal/h.

QNL : Nhiệt lượng do nguyên liệu mới mang vào

QH2Ohv1 : Nhiệt lượng do hơi nước đưa vào ống vận chuyển

QH2Ohv2 : Nhiệt lượng do hơi nước mang 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/h).

QXtr : Nhiệt lượng do xúc tác mang ra

Qk : Nhiệt lượng do sản phẩm khí mang ra

Qx : Nhiệt lượng do hơi xăng mang ra

Qgnh : Nhiệt lượng do hơi gasoil nhẹ mang ra

Qgn : Nhiệt lượng do phần gasoil nặng mang ra

45


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 = 6000C

Nhiệt độ của hơi nước đưa vào ống vận chuyển là: tH2Ov1 = 6000C ( áp suất 40

at)

Nhiệt độ của hơi nước đưa vào vùng tách: tH2Ov2 = 2300C ( áp suất 2 at)

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 cách phân tích sắc ký khí của sản

phẩm khí 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 của

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.

Bảng 2: Thành phần của khí cracking

Cấu tửHiệu suất % trọng

lượng theo nguyên liệu

Số lượng

Kg/h Kmol/h

H2S

H2

CH4

0,85

0,2

2,31

3187,5

750

8662,5

93,75

375

541,4

46


C2H4

C2H6

C3H6

C3H8

C4H8

C4H10

0,57

1,25

3,22

2,43

3,95

2,92

2137, 5

4687,5

12075

9112,5

14812,5

10950

76,34

156,25

287,5

207,1

264,5

188,79

Bảng 3: Hàm nhiệt của các cấu tử khí ở trong khoảng nhiệt độ 3000C -

5000C.

Cấu

tử

Thành

phần %

trọng

lượng

Hàm nhiệt

3000C 4000C 5000C

Riêng

Riêng

phần

Riêng Riêng

phần

Riêng Riêng

phần

H2S 4,802 75,3 3,616 103,2 4,96 131 6,29

H2 1,13 1035,0 11,67 1383,0 15,62 1733 19,58

CH4 13,05 188,8 24,64 269,0 35,10 357 46,59

C2H4 3,22 142,9 4,60 205,0 6,601 273 8,79

C2H6 7,062 162,6 11,48 236,0 16,67 316 22,32

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

47


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 100 163,10 233,64 309,89

Từ bảng trên ta xác định được hàm nhiệt của khí cracking khi ra khỏi lò phản

ứng ở 5000C.

Hàm nhiệt của khí cracking ở 5000C có giá trị bằng :

qk = 309,89, Kcal/Kg.

Như vậy nhiệt lượng do khí sản phẩm mang ra là :

Qk = 66,375.103 . 309,89 = 2,057 .107 ,Kcal/h

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 -1515 ) -73,8 [6,120]

Trong đó :

qh : Hàm nhiệt của phân đoạn ở trạng thái hơi , Kcal/Kg

1515 : Tỷ trọng của phân đoạn lỏng

t : nhiệt độ phân đoạn , 0C

Hàm nhiệt của hơi sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng ở 5000C 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

Qx = 169,125 .103 . 378,83 =6,4069.107 Kcal/h

Nhiệt hàm của các hydrocacbon lỏng được tính theo công thức :

ql = ( 0,403. t + 0,000405 .t2 ) [6,120]

Trong đó :

q l : là hàm nhiệt của phân đoạn hydrocacbon lỏng ở nhiệt độ t, Kcal/Kg

d15,615,6 : Tỷ trọng của phân đoạn

t : Nhiệt độ của phân đoạn .0C

Hàm nhiệt của gasoil nhẹ ở 5000 C là :

48


qgnh= =313,43 ,Kcal/kg

( do tỷ trọng của gasoil nhẹ là : 1515

= 0,933 )

Lượng nhiệt do phần gasoil nhẹ mang ra :

Qgnh = 82,5.103 . 313,43 = 2,5856 .107 ,Kcal/h

Hàm nhiệt của phần gasoil nặng mang ra :

qgn = = 311,78 ,Kcal/kg

( tỷ trọng của gasoil nặng là : 1515

= 0,9429 )

Lượng nhiệt do phần gasoil nặng mang ra là :

Qgn =46,875. 103. 311,78 = 1,4615 .107 ,Kcal/h

Hàm nhiệt của cốc và xúc tác được tính theo công thức :

qcốc = C.t [6,120]

q cốc : hàm nhiệt của cốc hoặc xúc tác , Kcal/kg

C : là nhiệt dung riêng của cốc hay nhiệt dung riêng của xúc tác và tương

ứng bằng 0,6 và 0,27 ,Kcal/ Kg.độ.

t : Nhiệt độ của xúc tác hay cốc.

Hàm nhiệt của xúc tác đi vào ống phản ứng :

qxtv =0,27. 600 = 162 ,Kcal/Kg

Nhiệt lượng của xúc tác mang vào ống phản ứng

QXtv = 2250. 103 .162 = 36,45 .107 ,Kcal/h

Hàm nhiệt của xúc tác ra khỏi thiết bị phản ứng :

qxtr =0,27 .500 = 135 ,Kcal/kg

Lượng nhiệt do xúc tác mang ra khỏi thiết bị phản ứng :

QXtr = 2250. 103 .135 = 30,375. 107 Kcal/h

Hàm nhiệt của cốc mang ra khỏi thiết bị phản ứng :

qcốc = 0,6.500 =300 Kcal/kg

Lượng nhiệt do cốc mang ra là :

Qcốc = 6,375 . 103 .300 =0,19125.107 Kcal/h

Hàm nhiệt của hơi nước được xác định theo [7,196]

49


Nhiệt dung riêng của hơi nước ở 40 at , 6000C là : 0,5285 Kcal/Kg.độ

ở 40 at ,2300C là : 0,293 Kcal/ Kg.độ

ở 2 at ,5000C là :0,509 Kcal/Kg.độ

Hàm nhiệt của hơi nước mang vào ống phản ứng :

qH2Ov1 = 0,5285 .600 = 317,1 Kcal/ Kg

Lượng nhiệt do hơi nước mang vào ống phản ứng là :

QH2Ovl = 6.103. 317,1 = 0,19026.107 , Kcal/h

Hàm nhiệt do hơi nước mang vào vùng tách là :

qH2Ov2 = 0,293.230 = 67,39 Kcal/kg

Nhiệt lượng do hơi nước mang vào vùng tách là :

qH2Ov2 = 15,75.103 . 67,39 = 0,1061.107 Kcal/h

Tổng lượng nhiệt do hơi nước mang vào là :

QH2Ot = (0,19026 +0,1061 ) .107 = 0,29636 .107 Kcal/h

Hàm nhiệt của hơi nước khi ra khỏi thiết bị phản ứng :

qH2Or = 0,590 .500 = 254,5 ,Kcal/ Kg

Lượng nhiệt do hơi nước mang ra :

QH2Ohr = 21,75.103 .254,5 =0,5535. 107 ,Kcal/h

Độ sâu biến đổi được xác định: 100-22-12,5= 65,5% trọng lượng

tra đồ thị hình 59 (tài liệu[ 6,120]) ta được hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

H=62, Kcal/kg

Lượng nhiệt tiêu hao cho phản ứng cracking:

Qpư= 375.103.62= 2,325.107 , Kcal/h

Lượng nhiệt mất mát ta coi như tính bằng 5% lượng nhiệt cân bằng

( Qmm = 0,05 Qvào )

Tổng lượng nhiệt vào thiết bị phản ứng :

Qvào = QNL + 0,29636.107 + 36,45 .107

=QNL + 36,74636.107 ,Kcal/h

50


Tổng lượng nhiệt mang ra khỏi thiết bị :

Qr = 2,057 .107 + 6,4069.107 + 2,5856.107 + 1,4615 .107 +

30,375. 107 + 0,19125.107 +0,5535 . 107 + 2,325.107 + Qmm

Qr = 45,96 . 107 +0,05. Qvào ,Kcal/h

Qvào = Qr = 48,379 .107 , Kcal/h

Qmm = 0,05 . 48,379. 107 = 2,61351.107 ,Kcal/h

Lượng nhiệt do nguyên liệu mới mang vào là :

QNL = (48,379 – 36,74636 ). 107 =11,63264.107 ,Kcal/h

Hàm nhiệt của nguyên liệu :

,Kcal/ Kg.

Ta có bảng cân bằng nhiệt như sau :

51


Bảng 4: Bảng Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị phản ứng

TênNhiệt độ

0C

Số lượng

T/h

Hàm nhiệt

Kcal/Kg

Tổng cộng,

107 Kcal/h

Vào

QNL375 310,2 11,63264

QXtv 600 2250 162 36,45

QH2Ov1 600 6 317,1 0,19026

QH2Ov2 230 15,75 67,39 0,29636

Cộng 394,125 48,56926

Ra

Qx 500 169,125 378,83 6,4069

Qk 500 66,375 309,89 2,057

Qgnh 500 82,5 313,43 2,5856

Qgn 500 46,875 311,78 1,4615

Qxtr 500 2250 135 30,375

Qcốc 500 6,375 300 0,19125

QH2Ohr 500 21,75 254,5 0,5535

Qpứ 500 62 2,325

Qmm 2,61351

Cộng 48,56926

52


III. Tính toán thiết bị phản ứng.

III.1. Tính đường kính lò phản ứng

Đường kính lò phản ứng được xác định theo công thức sau :

D=1,128. [6,122]

Trong đó :

S : là diện tích tiết diện ngang của lò phản ứng , m2

S được tính bằng : S=

Trong đó :

V : Thể tích hơi đi qua mặt cắt ngang của lò phản ứng, m3/h

Vận tốc cho phép của hơi ở trong tiết diện tự do của lò phản ứng , m/s. Đối

với thiết bị cracking xúc tác thì vận tốc trung bình của hơi trong tiết diện tự do

của lò phản ứng là 0,63 m/s. Khi đó V được xác định theo công thức :

[ 6,123]

: Là lượng hỗn hợp hơi ở trong lò phản ứng , Kmol/h ,

tp : Là nhiệt độ ở trong lò phản ứng ,0C

: áp suất tuyệt đối ở bên trên lớp giả sôi của lò phản ứng , ta lấy bằng 2 at

Trọng lượng phân tử trung bình của khí cracking:

, Kg/kmol

Ta tính được:

53


= + + + + =

5560 , Kmol/h

Vậy rút ra V là :

, m3 /h

Tiết diện ngang của lò phản ứng là :

, m2

Đường kính của lò phản ứng là :

D=1,128. =1,128 . = 9,946 , m

Trong công nghiệp người ta thường sử dụng lò có đường kính nằm trong khoảng

2,5 m – 12 m . Ta chọn lò có đường kính là D = 10 , m.

III.2. Tính chiều cao của lò phản ứng.

Chiều cao toàn bộ lò phản ứng được xác định theo công thức sau :

Htl = H1 + H2 + H3 +H4 [6,124]

Trong đó :

H1 : Chiều cao vùng tách, thường chọn H1 = 6 , m

H2 : Chiều cao vùng đặt cyclon, nó phụ thuộc vào kích thước của cyclon và

thường chọn là H2 = 6,m

H3 : Chiều cao đỉnh lò phản ứng. Do đỉnh lò phản ứng có dạng bán cầu nên ta

thường lấy H3 = 0,5 .D

= 0,5 . 10 = 5 ,m

Ta có: H4 = HN + HT

HN : Chiều cao phần hình nón của vùng chuyển tiếp

54


HT : Chiều cao phần hình trụ của vùng chuyển tiếp. Thường chọn HT =

5 , m.

Cho đường kính vùng tách D1 = 5 m và góc tạo bởi phần hình nón và thiết bị

là 450, ta tính được:

HN = = = 2 , m

Vậy: H4 = 2 + 5 = 7 ,m

Như vậy chiều cao của lò phản ứng là :

H = 6 + 6 + 5 +7 = 24 ,mIII.3. Tính toán ống đứng.

Theo việc lựa chọn công nghệ FCC thời gian tiếp xúc ngắn , ta chọn thời

gian lưu của nguyên liệu và sản phẩm trong ống đứng là : =2, s.

Tốc độ của hơi nguyên liệu và sản phẩm ta chọn giá trị v =15 ,m/s

chiều dài ống đứng là : Hống = .v = 30 ,m

Thể tích của ống đứng là :

Vđ = Hống. S

Trong đó:

S : Là diện tích tiết diện ngang của ống đứng.

Hống : Chiều cao của ống đứng.

Ta có S =

Trong đó :

d : là đường kính ống đứng , m

Như vậy có : Vđ = Hống .

d =

55


Ta có thời gian lưu : = ,s

Trong đó :

Vống : Thể tích ống đứng , m3

V : Thể tích hơi đi qua mặt cắt ngang của lò phản ứng ,m3/s

Suy ra Vống =

Như vậy đường kính của ống đứng là :

d = = = 2,04 , m

Chọn đường kính ống phản ứng là d = 2 , m

V.Cyclon của lò phản ứng

Ta đặt cyclon ở trong lò phản ứng nhằm mục đích thu hồi bụi xúc tác bị

cuốn theo hơi sản phẩm phản ứng. Mức độ làm sạch có thể dao động trong

khoảng 65 – 98% .Trong trường hợp cần làm sạch ở mức độ cao hơn ta có

thể dùng cyclon hai hay ba bậc. Trong đồ án này ta chỉ giới hạn ở việc tính số

lượng và trở lực thuỷ lực của cyclon.

Để tính toán ta phải dựa vào tốc độ quy ước của dòng hơi sản phẩm đi trong

tiết diện tự do của cyclon và tốc độ quy ước đó được xác định theo công

thức :

y = ,m/s [6,129]

Trong đó :

V : là thể tích của dòng hơi sản phẩm , m3/s

S : tiết diện chung của các cyclon, m2

Mức giảm áp suất trong cyclon được xác định như một trở lực cục bộ :

p == . .sp = . .sp , N/m2 [6,129]

56

h'1

D1

h'3

h'2

D

d

h'4


Trong đó :

: Là hệ số trở lực

sp : Trọng lượng riêng của hơi sản phẩm, N/m3

g : Là gia tốc trọng trường , m/s2

sp : Tỷ trọng của hơi sản phẩm , Kg/m3

Ta chọn =65 ,m ta tính được theo công thức

:

= ,m/s

Ta chọn loại cyclon theo [6,130] có :

Đường kính ống ra D1 = 0,6

Chiều rộng ống vào B =0,26

Chiều cao ống vào h1’ =0,66

Chiều cao ống ra :

h2’ =1,74

Chiều cao phần hình trụ : h3’ = 2,26

Chiều cao phần hình nón : h4’ = 2,00

Chiều cao chung của cyclon : H =4,56

Đường kính đáy hình nón : d =0,25

Hệ số trở lực thuỷ lực : = 105

Thay các gía trị trên vào ta tính được = =3,485 ,m/s

Tiết diện chung của các cyclon là :

57


S = = 14,054, m2

Nếu ta dùng cyclon có D =0,8 ,m thì tiết diện của một cyclon sẽ là :

s = = = 0,5 ,m2

Số cyclon cần dùng là : n = = =28,109

Ta lấy chẵn số cyclon là n = 28 khi đó tiết diện chung thực tế của các cyclon

là : S = 0,5 .28 = 14 ,m2 .

58


CHƯƠNG V

XÂY DỰNG

I. Mục đích và ý nghĩa.

Việc xác định địa điểm xây dựng nhà máy là vấn đề quan trọng, then chốt để

giúp đất nước ngày càng phát triển. Bởi vậy, xác định được địa điểm xây

dựng hợp lý sẽ tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư, là cơ sở cho

việc phát triển sản xuất của nhà máy, nó tạo điều kiện làm giảm vốn đầu tư

cũng như giá thành của sản phẩm của nhà máy về trước mắt cũng như lâu dài.

Vị trí của nhà máy sẽ quyết định đến sự ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường.

Đồng thời vị trí của nhà máy còn có liên quan đến sự phát triển kinh tế và

chính trị của đất nước.

II. Các yêu cầu chung đối với địa điểm xây dựng nhà máy.

II.1.Về quy hoạch.

Địa điểm xây dựng lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy

hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã được các cấp có thẩm

quyền phê duyệt.Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất của nhà máy và khả

năng hợp tác sản xuất của nhà máy với các nhà máy lân cận.

II.2. Về điều kiện tổ chức sản xuất.

Địa điểm lựa chọn xây dựng phải thỏa mãn các điều kiện sau :

Phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất và gần nơi tiêu

thụ sản phẩm của nhà máy.

Gần các nguồn cung cấp năng lượng, nguyên liệu như : Điện, nước, hơi,

khí nén, than, dầu... như vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí cho vận chuyển, hạ

giá thành sản phẩm, góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhà máy.

II.3. Điều kiện hạ tầng kỹ thuật.

Địa điểm xây dựng phải đảm bảo được sự hoạt động liên tục của nhà máy.

Do đó cần chú ý tới các yếu tố sau :

59


Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm :

Đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển, đường hàng không.

Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cung cấp điện, thông tin

liên lạc và các mạng lưới kỹ thuật khác.

Nếu ở địa phương chưa có sẵn các điều kiện hạ tầng kỹ thuật trên thì

phải xét đến khả năng xây dựng các cơ sở hạ tầng kỹ thuật trước mắt

cũng như trong tương lại.

II.4. Điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy.

Địa điểm xây dựng được lựa chọn phải chú ý các điều kiện sau :

Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật tư xây dựng để giảm chi phí giá

thành đầu tư xây dựng cơ bản của nhà máy, giảm chi phí vận chuyển

vật liệu và vật tư xây dựng từ xa đến.

Khả năng cung ứng công nhân trong quá trình xây dựng nhà máy cũng

như vận hành nhà máy sau này. Do vậy trong qúa trình thiết kế cần chú

ý xác định các công nhân của nhà máy và khả năng cung ứng công

nhân ở địa phương ngoài ra còn phải tính đến khả năng cung ứng công

nhân ở các địa phương lân cận.

III.Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng.

III.1. Về địa hình.

Khu đất phải có kích thước và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trước

mắt cũng như trong việc mở rộng nhà máy trong tương lai. Kích thước, hình

dạng và quy mô của khu đất không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó khăn trong

quá trình thiết kế, bố trí dây truyền công nghệ cũng như việc bố trí các hạng

mục công trình trên mặt bằng khu đất đó do vậy khu đất lựa chọn cần phải

đáp ứng các yêu cầu sau :

Khu đất phải cao ráo để tránh ngập lụt trong mùa mưa lũ, khu đất phải

có mực nước ngầm thấp, tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải và

nước mặt dễ dàng.

60


Khu đất phải tương đối bằng phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là 0,5

-1% để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng

III.2.Về địa chất.

Khu đất được lựa chọn phải đáp ứng được các yêu cầu sau :

Không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không

ổn định như là động đất, sói mòn đất, hay hiện tượng cát chảy.

Cường độ khu đất xây dựng là 1,5 - 2,5 KG/cm2.Nên xây dựng trên nền

đất sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi...để giảm tối đa chi phí gia cố

nền móng của các hạng mục công trình, nhất là hạng mục công trình có

tải trọng bản thân và tải trọng động lớn.

III.3. Yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp.

Khi chọn địa điểm xây dựng cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân

cư đô thị và khu công nghiệp. Đây là điều cần thiết vì trong quá trình sản

xuất các nhà máy hoá chất thường thải các hoá chất độc hại như : Khí độc,

nước bẩn, khói bụi, tiếng ồn... hoặc các yếu tố bất lợi khác như dễ cháy nổ, ô

nhiễm môi trường ...Để hạn chế tối đa ảnh hưởng của môi trường công nghiệp

tới khu dân cư, các khu vực có di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh của địa

phương cần phải đảm bảo các điều kiện sau :

Đảm bảo khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp thích hợp, địa điểm

xây dựng phải đảm bảo yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo vệ môi

trường vệ sinh công nghiệp. Phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của

khu công nghiệp gây ra.

Vị trí xây dựng nhà máy thường ở cuối hướng gió chủ đạo, nguồn nước

thải của nhà máy đã được xử lý ở hạ lưu và cách bến nước dùng của

khu dân cư tối thiểu là 500 m.

Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý, phải căn cứ vào

các yếu tố trên nhưng trong thực tế rất khó khăn khi lựa chọn được địa điểm

thoả mãn các yêu cầu trên. Do vậy các chuyên gia cần nghiên cứu, cân nhắc

61


và ưu tiên đến đặc điểm sản xuất riêng của nhà máy để quyết định địa điểm

lựa chọn nhà máy là tối ưu.

Từ những yêu cầu trên, ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu tại

Dung Quất – Quảng ngãi. Nơi đã được chính phủ phê duyệt xây dựng nhà

máy.

IV. Đặc điểm của địa điểm xây dựng.

Nhà máy lọc dầu là nhà máy hiện đại về mặt dây chuyền, sản xuất với quy

mô lớn. Nó có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân đồng thời đây là

một dự án mang tính chiến lược của Chính Phủ. Vì vậy việc chọn địa điểm

xây dựng cần phải thận trọng.

Ơ đây ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy lọc dầu tại Dung Quất – Quảng ngãi.

Phân xưởng cracking xúc tác được xây dựng trong nhà máy lọc dầu.

Đối với địa điểm này, mang nhiều yếu tố thuận lợi cho việc xây dựng nhà

máy lọc hóa dầu như :

Mạng lứơi giao thông, do nằm trong vùng trọng điểm phát triển kinh tế

của chính phủ với dự án phát triển khu công nghệ cao.Thuận tiện cả về

giao thông đường bộ và đường thủy và hàng không.

Hướng đông cách biển khoảng 6 Km. Biển có độ sâu lớn và rộng tạo

điều kiện thuận lợi cho các tàu có tải trọng lớn vào cập bến.

Hướng Bắc giáp khu kinh tế mở Quảng Nam. Vì vậy về mặt giao thông sẽ

rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu về nhà máy cũng

như vận chuyển sản phẩm của nhà máy đi tiêu thụ.

Vật liệu , vật tư xây dựng lấy ngay trong nội tỉnh. Nguồn công nhân dồi

dào, đây là yếu tố quan trọng trong quá trình đẩy mạnh xây dựng nhà

máy cũng như việc vận hành nhà máy sau này.

Kích thước và hình dạng của khu đất rất thuận lơij cho việc xây dựng

trước mắt cũng như mở rộng nhà máy sau này . Khu đất rất cao ráo,

không bị ngập lụt , độ dốc tự nhiên của khu đất khoảng 1%, không nằm

trên các mỏ khoáng sản, có độ chịu nén tốt.

62


Hướng gió chủ đạo là gió Đông – Nam vì vậy các chất khí, bụi của nhà

máy sẽ ít ảnh hưởng đến khu dân cư.

Tuy nhiên vẫn còn mặt hạn chế đó là :

Xa nguồn nguyên liệu do vậy mà chi phí vận chuyển nguyên liệu cao.

Nền kinh tế ở đây nhìn chung chưa phát triển các ngành thương mại,

dịch vụ chưa mạnh.

Khí hậu khắc nghiệt, thường có bảo, lũ.

CHƯƠNG VI

THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG CỦA PHÂN XƯỞNG VÀ

TÍNH TOÁN KINH TẾ

I. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng của phân xưởng cracking xúc tác.

[ 8,131]

Để có được phương án tối ưu khi lựa chọn và thiết kế quy hoạch tổng mặt

bằng nhà công nghiệp phải thoả mãn các yêu cầu cụ thể sau :

1. Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy phải đáp ứng được yêu cầu cao

nhất của dây truyền công nghệ sao cho chiều dài dây truyền sản xuất ngăn

nhất, không trùng lặp và lộn xộn, hạn chế tối đa sự giao nhau.Bảo đảm mối

liên hệ mật thiết giữa các hạng mục công trình với hệ thống giao thông và

các mạng lứơi cung cấp kỹ thuật khác bên trong cũng như bên ngoài nhà

máy.

2.Trên khu đất xây dựng nhà máy phải được phân chia thành các khu vực

chức năng theo đặc điểm sản xuất, yêu cầu vệ sinh, đặc điểm sự cố, khối

lượng, phương tiện vận chuyển, mật độ công nhân... tạo điều kiện tốt nhất

cho việc quản lý vận hành các khu vực chức năng.

63


3. Diện tích khu đất xây dựng được tính toán thoả mãn mọi yêu cầu đỏi hỏi

của dây chuyền công nghệ trên cơ sở bố trí hợp lý các hạng mục công trình,

tăng cường khả năng hợp khối nâng tầng, sử dụng tối đa các diện tích không

xây dựng để trồng cây xanh, tổ chức môi trường công nghiệp và định hướng

phát triển mở rộng nhà máy trong tương lai.

4. Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển hợp lý phù hợp với dây truyền

công nghệ , đặc tính hàng hóa để đáp ứng mọi yêu cầu sản xuất và quản lý.

Luông người và luồng hàng hoá phải không trùng lặp hoặc cắt nhau. Ngoài ra

còn phải chú ý khai thác và tận dụng mạng lưới giao thông quốc gia và của

các cụm nhà máy lân cận.

5.Phải thoả mãn các yêu cầu vệ sinh công nghiệp, hạn chế tối đa sự cố sản

xuất, đảm bảo vệ sinh môi trường bằng các giải pháp phân khu chức năng, bố

trí hướng nhà hợp lý theo hướng gío chủ đạo của khu đất. Khoảng cách của

các hạng mục công trình phải tuân theo quy phạm thiết kế, tạo mọi điều kiện

cho việc thông thoáng tự nhiên, hạn chế bức xạ nhiệt của mặt trời truyền vào

nhà.

6. Khai thác triệt để các đặc điểm địa hình tự nhiên, đặc điểm khí hậu địa

phương nhằm giảm tối thiểu các chi phí san nền, xử lý nền đất, tiêu thuỷ và

xử lý các công trình ngầm khi bố trí các hạng mục công trình.

7. Phải đảm bảo tốt các mối quan hệ hợp tác mật thiết với các nhà máy lân

cận trong khu công nghiệp với việc sử dụng chung các công trình đảm bảo kỹ

thuật, xử lý chất thải, chống ô nhiểm môi trường cũng như các công trình

hành chính phục vụ công cộng... nhằm mang lại hiệu quả kinh tể, hạn chế vốn

đầu tư xây dựng nhà máy và tiết kiệm đất xây dựng.

8. Phân chia thời kỳ xây dựng hợp lý, tạo điều kiện thi công nhanh,sớm đưa

nhà máy vào hoạt động sản xuất, nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng.

9. Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật thẩm mỹ của từng công trinh, tổng thể nhà

máy. Hoà nhập, đóng góp cảnh quan xung quanh, tạo thành khung cảnh kiến

trúc công nghiệp đô thị.

64


II.Bố trí mặt bằng.

II.1. Đặc điểm của phân xưởng.

Phân xưởng cracking xúc tác thường đặt liên hợp với các dây chuyền chưng

cất dầu thô, alkyl hoá, isome hoá, phân xưởng polime...và nó là phân xưởng

rất quan trọng của nhà máy lọc dầu để sản xuất ra xăng.

Vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm trong phân xưởng chủ yếu bằng

đường ống.Trong quá trình sản xuất phân xưởng sinh ra khí CO, SOx , NOx ,

H2S gây ảnh hưởng xấu tới môi trường và các chất dễ bay hơi ,dễ gây cháy nổ

nên đặt cuối hướng gió. Toàn bộ dây truyền đều lộ thiên

II.2. Bố trí mặt bặng phân xưởng.

Thiết kế mặt bằng của phân xưởng tuân theo quy tắc phân vùng gồm có các

vùng sau :

1. Vùng phía trước phân xưởng: Bao gồm nhà hành chính, nhà để xe, nhà

ăn, hội trường, phòng bảo vệ...

2. Vùng sản xuất : Đây là vùng quan trọng nhất trong nhà máy.Vì vậy khi bố

trí mặt bằng thì nó được ưu tiên về mọi mặt như địa chất , địa hình và về

hướng. Đây cũng là nơi gây ra tiếng ồn lớn,lượng bụi tạo ra nhiều, các chất

gây tác động xấu đến môi trường, lượng nhiệt toả ra lớn, rất dễ gây cháy nổ

nên đặt ở phía cuối hướng gió và phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định của

vệ sinh công nghiệp. Gồm có thiết bị phản ứng, thiết bị tái sinh, thiết bị tách

phân đoạn chính, tổ hợp xử lý khí cracking , ống khói, sản xuất hơi nước,

phòng điều khiển trung tâm.

3. Vùng công trình phụ : Là nơi đặt các công trình phụ trợ như các trạm

cung cấp điện, máy bơm, máy nén, phân xưởng cơ khí, nhà phòng cháy chữa

cháy và các hệ thống cung cấp kỹ thuật khác ( hệ thống đường ống dẫn

65


nguyên liệu, sản phẩm, hệ thống đường ống phòng cháy chữa cháy...). Đối

với các hệ thống kỹ thuật thì cần phải lắp đặt tối ưu không chồng chéo không

gây ảnh hưỏng tới giao thông trong nhà máy.

4. Vùng kho tàng hệ thống giao thông : Là vùng bố trí hệ thống kho tàng

bến bãi để nhập nguyên liệu và xuất sản phẩm. Do nguyên liệu và sản phẩm

của nghành hóa dầu dễ cháy nổ. Nên khi bố trí nó thì phải đặt cuối hướng gió,

tại mỗi bể chứa thì cần phải lắp đặt hệ thống các đường ống chữa cháy để khi

có sự cố thì ngay lập tức hoạt động. Vùng này bao gồm bể chứa nguyên liệu

và sản phẩm. Ta bố trí khoảng cách giữa hai bể là 50m, Đường chính trong

phân xưởng thiết kế rộng 5m.

ưu điểm của việc bố trí mặt bằng như trên là :

Dễ quản lý theo ngành, theo các phân xưởng, theo các công đoạn của dây

chuyền sản xuất của nhà máy.

Thích hợp với các nhà máy có những xưởng, những công đoạn có các đặc

điểm và điều kiện sản xuất khác nhau .

Đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp, dễ dàng xử lý các bộ phận

phát sinh các điều kiện bất lợi trong quá trình sản xuất như khí độc, bụi,

cháy, nổ ...

Dễ dàng bố trí hệ thống giao thông và sắp xếp các thiết bị trong nhà máy.

Thuận lợi trong quá trình phát triển mở rộng nhà máy.

Giảm được tải trọng công trình như kết cấu bao che, tải trọng gió ngang,

cầu trục trong nhà...Do vậy, giảm được khối lượng xây dựng, tiết kiệm được

vật liệu xây dựng từ đó giảm được chi phí cho xây dựng.

Giảm thời gian xây dựng, tiết kiệm được mặt bằng.

Tuy nhiên còn có những nhược điểm là :

Dây chuyền sản xuất kéo dài.

Hệ thống đường ống kỹ thuật và mạng lưới giao thông tăng.

Hệ số xây dựng và sử dụng thấp.

66


II.3. Các hạng mục công trình.

Các công trình trong phân xưởng được thể hiện ở bảng dứơi đây :

Bảng 5: Các hạng mục công trình trong phân xưởng cracking

Số TT Tên công trìnhSố

lượng

Kích

thướcDiện tích, m2

1 Phòng bảo vệ 3 6 4 72

2 Nhà để xe 1 30 18 540

3 Nhà hành chính 1 30 12 360

4 Nhà ăn 1 20 12 240

5 Hội trường 1 30 12 360

6 Trạm y tế 1 12 6 72

7 Bể chứa nước sạch 1 20 20 400

8 Trạm điện 1 12 6 72

9 Xưởng cơ khí 1 12 9 108

10 Phòng thí nghiệm 1 12 6 72

11 Bể xử lý nước thải 1 20 20 400

12 Phòng điều khiển trung tâm 1 12 6 72

13 Thiết bị phản ứng 1 12 12 144

14 Thiết bị tái sinh 1 12 12 144

15 Tháp phân tách chính 1 12 12 144

16 Tổ hợp xử lý khí cracking 1 24 12 288

17 Sản xuất hơi nước 1 24 12 288

18 ống khói 1 12 12 144

19 Bể chứa nguyên liệu đầu 4 30 30 3600

20 Bể chứa xăng 4 24 24 2304

21 Bể chứa LCO 2 24 24 1152

22 Bể chứa LPG 2 24 24 1152

23 Bể chứa khí nhẹ 2 24 24 1152

24 Bể chứa HCO 2 24 24 115267


25 Bể chứa dầu cặn 2 24 24 1152

26 Kho chứa xúc tác mới 2 50 30 3000

27 Nhà máy bơm và máy nén 1 12 6 72

28 Nhà phòng cháy chữa cháy. 1 12 6 72

Tổng 18152

II.4.Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản.

Chiều dài phân xưởng: 350 ,m

Chiều rộng phân xưởng: 220 ,m

Tổng diện tích phân xưởng F: F = 77000,m2

Diện tích chiếm đất của nhà và công trình A : A = 18152 , m2

Diện tích kho bãi lộ thiên B : B = 4500 ,m2

Diện tích chiếm đất của đường giao thông, của hệ thống đường ống vận

chuyển vật chất, rãnh thoát nước, vỉa hè và đất dự trữ C = 30000, m 2

Xác định hệ số xây dựng Kxd: Kxd = [8 ,141]

Kxd = = 29,42%

Xác định hệ số sử dụng Ksd: Ksd = [8,141]

Ksd = = 68,38%

Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật xây dựng Kxd và

Ksd của phân xưởng cracking xúc tác hoàn toàn thoả mãn và đảm bảo yêu cầu

quy định.

Do quá trình sản xuất hầu hết được tiến hành trong các thiết bị kín, kích

thước thiết bị rất cao và to, vận chuyển bằng đường ống, các quá trình được

cơ khí hoá tự động hoá toàn bộ, việc điều khiển được tiến hành trong phòng

điều khiển trung tâm. Do đó thiết kế nhà sản xuất lộ thiên - bán lộ thiên.

68


Nhà sản xuất lộ thiên - bán lộ thiên được thiết kế bằng khung thép. Bên

trong có nhà điều khiển trung tâm và đặt các thiết bị phụ trợ cho quá trình sản

xuất như thiết bị làm lạnh nồi hơi, bơm, các thiết bị chính như thiết bị phản

ứng, thiết bị tái sinh, thiết bị tách sản phẩm được đặt ở ngoài trời.

Nhịp nhà L1 = 6 m, L2 = 6 m.

Bước cột B = 6 m.

Chiều cao nhà H = 6 m.

Nhà có hai mái dốc hai phía thông gió tự nhiên trong nhà do đối lưu không

khí.

Nền nhà là loại nền xi măng và bê tông, loại nền này chịu được khoáng chất,

hợp chất vô cơ và kiềm yếu.

Cột nhà bằng thép dùng móng đơn dưới cột. Loại móng này được đặt trên

một lớp lót mỏng dày 100 mm. Nếu đất khô cũng có thể dùng lớp lót bằng đá

dăm, nếu đất ướt dùng bê tông gạch vỡ hoặc bê tông mác 50.

Cột có kích thước 400 mm, dầm chính chạy dọc theo chiều dọc nhà ó kích

thước 300 mm, cứ 3 m sẽ có một dầm phụ theo chiều ngang dày 200 mm. Hai

bên thiết bị sẽ có dầm phụ để chịu lực và giữ thiết bị đứng vững. Dầm chính

được gắn vào cột nhờ bắt bulông qua gối tựa, dầm phụ gắn vào dầm chính

bằng bulông.

Mái nhà dùng loại mái 30% và góc nghiêng vỉa hè là 150.

Đường giao thông trong phân xưởng chủ yếu là đường bộ, đường ôtô.

Đường ôtô được đổ bằng bê tông nhựa có hai làn xe, mỗi làn 3 m một đầu nối

với đường chính trong khu liên hợp một đầu nối với đường phụ xung quanh

phân xưởng. Đường giao thông là loại đường cấp 3, vỉa hè đi bộ có chiều rộng

1,5 m.

Trong phân xưởng có đường nối liền các khu với nhau bảo đảm mật độ giao

thông vận chuyển các vật tư nguyên liệu được dễ dàng và thuận tiện. Hai bên

đường trồng cây cảnh và các vườn hoa đảm bảo cảnh quan cho môi trường

phân xưởng. Các đường ống chính trong phân xưởng như đường ống cấp

69


nước phục vụ sản xuất, sinh hoạt, đường ống nước thải, các đường ống dẫn

nguyên liệu lỏng, khí đặt trên mặt đất và ngầm dưới mặt đất.

III.Tính toán kinh tế.

III.1.Tính toán chi phí vật liệu đầu vào.

Ta cần quy đổi giữa tấn và thùng, ta coi một thùng có thể chứa được 160 lít.

Đối với sản phẩm khí ta coi tất cả là LPG thương mại .Dựa theo sản phẩm

gas đang lưu hành ngoài thị trường , 1 bình gas 20 lít chứa được 12 Kg gas

như vậy tỷ trọng của khí là d =0,6.

Như vậy 1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 160. 0,6 = 96 ,Kg.

Suy ra 1000 Kg khí thì sẽ được chứa trong : =10,42 thùng.

Đối với sản phầm xăng có tỷ trọng của xăng ở 200 C là d = 0,76 ,Kg/l

1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,76. 160 = 121,6 ,Kg

1000 Kg xăng thì sẽ chứa được trong : = 8,22 thùng.

Đối với sản phẩm gasoil nhẹ có tỷ trọng là 0,933, Kg/l

1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,933 .160 = 149,28, Kg

1000 Kg nhẹ thì sẽ chứa được trong : = 6,7 thùng.

Đối với sản phẩm gasoil nặng có tỷ trọng là 0,9429 Kg/l

1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 0,9429.160 =150,864 , Kg.

1000 Kg gasoil nặng sẽ chứa được trong : = 6,63 thùng

Dựa vào lượng sản phẩm thu được ta có bảng chuyển đổi giữa tấn sang thùng

như sau :

Bảng 6: Bảng chuyển đổi giữa tấn sang thùng

Tên sản phẩmTrọng lượng ,

T/hThùng/h Thùng/ năm

Sản phẩm Khí 66,375 691,63 5533040

Sản phẩm Xăng 169,125 1390,2 11121600

Sản phẩm Gasoil nhẹ 82,5 552,75 4422000

70


Sản phẩm Gasoil nặng 46,875 310,78 2486240

Cốc 6,375

Lượng mất mát 3,75

Tổng 375 2945,36 23562880

III.1.1. Chi phí nguyên liệu.(CNL)

Nguyên liệu đi từ phần cặn dầu Bạch Hổ, có khối lượng riêng là : 0,811, Kg/l.

1 thùng 160 lít sẽ chứa được : 160 .0,811 = 129,76 ,Kg.

1000 Kg sẽ chứa được trong : = 7,7 thùng.

Do vậy 3000000 tấn sẽ chứa được trọng :

3000000 .7,7 = 23100000 thùng

Giá của nguyên liệu : 20 USD /thùng.

Như vậy chi phí cho nguyên liệu là :

23100000 .20 = 462000000 , USD/năm

III.1.2. Chi phí điện.(CĐ)

Định mức tiêu hao là 0,8 KWh/thùng sản phẩm, trong một năm sẽ tiêu thụ hết

là : 0,8. 23562880 =18850304 , KWh/ năm.

Giá của 1 KWh điện là : 0,15 USD

Như vậy chi phí điện năng trong 1 năm là :

18850304 .0,15 =2827545,6, USD/năm

III.1.3. Chi phí cho nhiên liệu đốt.(CNLĐ)

Định mức tiêu hao là 0,01 tấn/thùng sản phẩm.Trong 1 năm sẽ tiêu tốn là :

0,01. 23562880 = 235628,8 Tấn/ năm.

đơn giá của nguyên liệu đốt là : 10 USD/tấn

Vậy chi phí nhiên liệu đốt trong 1 năm là :

10. 235628,8 =2356288 ,USD/năm

III.1.4. Chi phí hơi nước.(CHN)

Định mức tiêu hao là 4 m3/thùng sản phẩm tương ứng với :

4. 23562880 = 94251520 m3/năm.

71


Đơn giá : 0,35 USD/m3.

Vậy chi phí hơi nước trong 1 năm là :

0,4. 23562880 = 9425152 USD/năm.

III.1.5. Chi phí cho nước công nghiệp.(CN)

Định mức tiêu hao là 0,9 m3/thùng sản phẩm tương ứng với :

0,9. 23562880 = 21206592 m3/năm

Đơn giá : 0,1 USD/năm.

Vậy chi phí nước công nghiệp trong 1 năm là :

0,1. 21206592 =2120659,2 USD/năm.

III.1.6.Chi phí cho xúc tác.(CXT)

Định mức tiêu hao là 0,0025 Kg/thùng sản phẩm hay là 25.10-7 tấn/ thùng sản

phẩm.

Đơn giá 10 USD/Kg =10000 USD/tấn.

Vậy chi phí xúc tác cho 1 năm là :

10000.25.10-7. 23562880 =589072 USD/năm.

Như vậy tổng chi phí cho vật liệu đầu vào là :

CPv = CNL +CĐ +CNLĐ + CHN +CN +CXT

= 462000000 + 2827545,6 + 2356288 + 9425152 + 2120659,2 +

589072

= 479318716,8 USD/năm.

Chi phí cho nguyên liệu, hơi nước, năng lượng cho một thùng sản phẩm là :

=20,34 USD/thùng sản phẩm

IV. Chi phí để vận hành phân xưởng.

Để điều khiển phân xưởng hoạt động được liên tục thì cần phải có người vận

hành phân xưởng và mỗi ngày làm việc được chia làm 3 ca.

Công nhân phục vụ phân xưởng :

Quản đốc : 1

Phó quản đốc : 1

Kỹ sư công nghệ : 472


Cán bộ thí nghiệm : 3

Công nhân vận hành : 25

Thợ cơ khí : 3

Thợ điện : 3

Tổng số công nhân lao động trong phân xưởng : 40

Chi phí cho công nhân lao động trong phân xưởng được thể hiện ở bảng dưới

đây:

Bảng 7: Bố trí công nhân lao động trong phân xưởng.

Số

TTChức vụ Số lượng

Lương tháng

USD/ngườiUSD/năm

1 Quản đốc 1 270 3240

2 Phó quản đốc 1 250 3000

3 Kỹ sư công nghệ 4 230 11040

4 Cán bộ thí nghiệm 3 180 6480

5 Công nhân vận hành 25 200 60000

6 Thợ cơ khí 3 180 6480

7 Thợ điện 3 180 6480

8 Tổng 40 96720

Nhà máy thực hiện việc trả các loại bảo hiểm cho công nhân chiếm 20%

lương:

0,2. 96720 =19344 ,USD/năm.

Chi phí lương cho cán bộ công nhân viên làm việc trong phân xưởng là :

96720 + 19344 = 116064 USD/năm.

Chi phí tiền lương cho công nhân trên 1 thùng sản phẩm( CTL ):

CTL = = 0,0049 USD/thùng sản phẩm.

V. Chi phí khấu hao cho phân xưởng.

Vốn đầu tư cho xây dựng : Vxd = 35.000.000 ,USD.

73


Vốn đầu tư cho thiết bị : Vtb = 85.000.000 ,USD.

Các chi phí khác lấy bằng 5% tổng vốn đầu tư:

Vđt = Vxd + Vtb + 0,05Vđt

Như vậy ta tính được Vđt = =126315789,5 ,USD.

Nhà sản xuất có thời gian khấu hao là 20 năm, do đó mức khấu hao theo tài

sản là :

=1750000 ,USD/năm.

Thiết bị có thời gian làm việc chung là 20 năm, do đó mức khấu hao trong 1

năm là : =4250000 ,USD/năm.

Khấu hao sửa chữa lấy 5% khấu hao thiết bị và khấu hao nhà xưởng :

0,05 .( 1750000 + 4250000 ) = 300000 USD/năm.

Tổng mức khấu hao trong 1 năm là :

1750000 + 4250000+300000 =6300000 ,USD/năm.

Mức khấu hao trên 1 thùng sản phẩm là : =0,267 USD/thùng sản

phẩm.

VI. Các chi phí khác cho một thùng sản phẩm

Chi phí khác cho phân xưởng lấy 2% chi phí sản xuất(CPSX)

CPSX = 0,02. CPSX + KH +TL +NL

KH : Chi phí khấu hao.

NL : Chi phí cho nguyên liệu, nước, hơi nước,năng lượng.

TL : Chi phí tiền lương.

CPSX = 0,02 CPSX +0,2 +0,0049 + 20,34

CPSX = 20,96 USD/thùng sản phẩm.

Vậy các chi phí khác là : 0,02 .20,96 =0,4192 USD/thùng sản phẩm

Chi phí cho quản lý doanh nghiệp và chi phí bán hàng 2% giá thành của một

thùng(GT) :

GT = 0,02.GT + CPSX

74


GT = 21,39 USD/thùng sản phẩm

Như vậy chi phí cho quản lý doanh nghiệp và bán hàng:

CPQB = 0,02. 21,39=0,4278 USD/thùng sản phẩm

Bảng dưới đây chỉ ra tổng chi phí cho sản xuất 1 thùng sản phẩm:

Bảng 8: Chi phí cho sản xuất của một thùng sản phẩm

Số TT Các khoản mục USD/thùng sản phẩm

1 Chi phí cho vật liệu đầu vào 20,34

2 Chi phí tiền lương 0,0049

3 Khấu hao 0,267

4 Các chi phí khác cho phân xưởng 0,4192

5 Chi phí quản lý va bán hàng 0,4278

6 Tổng 21,4589

Tổng chi phí của phân xưởng trong một năm sản suất là:

21,4589. 23562880 = 505633485,6 , USD/năm.

VI. Tính hiệu quả kinh tế.

Bảng dưới đây đưa ra giá bán các sản phẩm của phân xưởng.

Bảng 9 : Quy định giá bán của các sản phẩm

STT Tên sản phẩm

Đơn giá cho 1

thùng sản phẩm

, USD

Lượng sản hẩm

thu được trong 1

năm, Thùng

Doanh thu

trong 1 năm

USD

1 Khí 24 5533040 132792960

2 Xăng 30 11121600 333648000

3 Gasoil nhẹ 25 4422000 110550000

4 Gasoil nặng 24 2486240 59669760

75


5 Cốc 100 USD/tấn 637,5

Tổng doanh thu phân xưởng trong 1 năm 636661357,5

Tính lợi nhuận

Lợi nhuận = Doanh thu - Tổng chi phí - thuế.

Coi thuế lấy bằng 10% doanh thu

Vậy :

Lợi nhuận = 636661357,5- 505633485,6 -0,1. 636661357,5

= 67361735,7 ,USD/năm

Thời gian thu hồi vốn.

VSX : là vốn sản xuất.

VSX = Tổng chi phí + Vốn đầu tư

= 505633485,6+126315789,5 = 631949275,1 USD/năm.

T = = = 8,6 ,năm

Như vậy thời gian thu hồi vốn 8 năm 8 tháng.

Như vậy phương án xây dựng này có hiệu quả kinh tế tốt cho phép thời gian

thu hồi vốn là 8 năm 8 tháng và khả năng sinh lời cao

CHƯƠNG VII

AN TOÀN LAO ĐỘNG

Trong quá trình sản xuất thì khâu an toàn lao động là khâu có vai trò rất

quan trọng nhằm cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân, đảm bảo

sức khoẻ an toàn cho công nhân làm việc trong nhà máy cũng như bảo vệ tài

sản của nhà máy. Vì vậy ngay từ đầu thiết kế xây dựng phân xưởng cần phải

có những giải pháp bố trí hợp lý và phải đề ra được các giải pháp tốt nhất về

an toàn. Như vậy để hoàn thiện tốt nhất về an toàn cần phải đảm bảo các yêu

cầu sau:

76


I. Yêu cầu phòng chữa cháy.

Thường xuyên thực hiện các công tác giáo dục an toàn lao động đến toàn thể

công nhân lao động trong phân xưởng, thực hiện quy định chung của nhà

máy, tiến hành kiểm tra định kỳ thực hiện thao tác an toàn lao động trong sản

xuất.

Khi thiết kế bố trí mặt bằng phân xưởng cần phải hợp lý, thực hiện các biện

pháp an toàn.

Các thiết bị phải đảm bảo an toàn cháy nổ tuyệt đối không cho có hiện

tượng rò rỉ hơi sản phẩm ra ngoài, khi thiết kế cần chọn những vật liệu có khả

năng chống cháy nổ cao để thay thế các vật liệu ở những nơi có thể xảy ra

cháy nổ.

Phải có hệ thống tự động hoá an toàn lao động và báo động kịp thời khi có

hiện tượng cháy nổ xảy ra.

Bố trí các máy móc thiết bị phải thoáng, các đường ống dẫn trong nhà máy

phải đảm bảo hạn chế tối đa hiện tượng các ống chồng chéo lên nhau, những

ống bắt qua đường giao thông chính không được nổi lên, các đường ống trong

khu sản xuất phải bố trí trên cao đảm bảo cho công nhân qua.

Khu chứa nguyên liệu và sản phẩm phải có tường bao che để phòng khi có

sự cố dầu bị rò rỉ ra ngoài , phải tính các khả năng phát sinh nguồn lửa bắt

cháy.Khoảng cách giữa các bể chứa nguyên liệu cũng như là sản phẩm phải

đảm bảo là cách nhau 50m để chống cháy nổ. Còn đối với những kho bãi có

hệ thống phòng cháy chữa cháy tốt, hiện đại thì có thể bố trí hệ thống bồn bể

cách nhau khoảng 30m và các bồn bể chứa phải nằm ở cuối hướng gió.

Bố trí hệ thống tự động hoá cho các thiết bị dễ sinh ra hiện tượng cháy nổ

đảm bảo an toàn, các hệ thống cung cấp điện cho các thiết bị tự động phải

tuyệt đối an toàn không để hiện tượng chập mạch làm phát sinh tia lửa điện

xảy ra.

77


Vận hành các thiết bị phải theo đúng thao tác kỹ thuật, đúng quy trình công

nghệ khi khởi động cũng như khi tắc hoạt động, làm việc theo các quy định

chặt chẽ.

Trong trường hợp phải chữa các thiết bị có chứa hơi sản phẩm dễ gây cháy

nổ thì cần phải dùng khí trơ để thổi vào thiết bị để đuổi hết hơi sản phẩm ra

ngoài , lưu ý nếu sửa chữa bằng hàn thì phải khẳng định trong thiết bị an toàn

không còn khí gây cháy nổ.

Giảm thấp nhất nồng độ các chất cháy nổ trong khu sản xuất, đối với cháy

nổ trong xăng dầu đây là một vấn đề được quan tâm nhất hiện nay để bảo vệ

tính mạng còn người và tài sản của nhà máy.

Trong phân xưởng phải có đội ngũ phòng cháy chữa cháy thường trực 24/24h

với đầy đủ trang thiết bị hiện đại thuận tiện.

Các tiêu lênh về phòng cháy chữa cháy phải tuân theo đầy đủ đề phòng khi

có các sự cố xảy ra để xử lý kịp thời.

Bố trí dụng cụ thiết bị chữa cháy linh động tại chỗ các thiết bị dễ gây cháy

nổ ( như thiết bị phản ứng, thiết bị phân tách, tổ hợp khí, kho bể chứa ) kịp

thời khi có hiện tượng.

Tóm lại, trong nhà máy lọc dầu nói chung và phân xưởng cracking xúc tác

nói riêng cần phải trang bị đầy đủ các trang thiết bị phòng , chữa cháy hiện

đại, phải có đội ngũ phòng chữa cháy thường trực,tại chỗ các thiết bị dễ xảy

ra cháy nổ cần bố trí các thiết bị chứa cháy linh động. Xung quanh các bể

chứa sản phẩm hoặc nguyên liệu cần bố trí hệ thống đường dẫn khí trơ, hơi

nước và bọt chữa cháy để kịp thời xử lý khi có sự cố. Đường đi lại trong khu

sản xuất phải thuận tiện dễ dàng cho các xe cứu hoả đi lại. Các thiết bị phải

được bảo dưỡng đúng định kỳ, theo dõi chặt chẽ đúng chế độ công nghệ của

nhà máy các bể chứa cần phải nối đất để phòng khi xăng dầu bơm chuyển bị

tích điện, sét đánh.

Trong qúa trình sản xuất phải đảm bảo an toàn các thiết bị áp lực, hệ thống

điện phải được thiết kế an toàn, hạn chế tối đa các nguy cơ gây ra sự cố, thiết

78


bị phải có hệ thống bảo hiểm, phải có che chắn. Trang thiết bị phòng hộ lao

động cho công nhân lao động trong phân xưởng.

II. Trang thiết bị phòng hộ lao động.

Những công nhân làm việc trong nhà máy phải được học tập các thao tác và

nội quy phòng cháy chữa cháy của nhà máy, phải có kiến thức bảo vệ thân thể

và môi trường không gây độc hại cho môi trường xung quanh.

Trong nhà máy tuyệt đối không dùng lửa, tránh các va chạm cần thiết để gây

ra các tia lửa điện , trong sửa chữa hạn chế việc sử dụng nguồn điện cao áp.

Trong công tác bảo quản các bể chứa, nếu phải làm việc trong bể chứa phải

đảm bảo hút hết các hơi độc của khí sản phẩm trong bể, công nhân làm việc

trực tiếp phải được trang bị các thiết bị phòng hộ lao động : Quần áo, mặt lạ ,

găng tay, ủng ... tránh các hơi độc bám vào người qua da, các trang thiết bị

phòng hộ lao động phải được cất giữ tại nơi làm việc không được mang ra

ngoài. Đối với các quá trình có phát sinh hơi độc lớn cần bố trí hệ thống tự

động hoá trong sản xuất giảm bớt lượng công nhân cần thiết, bảo vệ sức khoẻ

cho công nhân đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế, cần lắp đặt hệ thống đo

lường tự động hàm lượng các chất gây độc hại cho con người cũng như môi

trường để đưa ra các cảnh báo.

Kiểm tra sức khoẻ định kỳ cho công nhân, phát hiện những bệnh nghề

nghiệp để phòng chống đảm bảo chế độ lao động cho mọi người theo quy

định của nhà nước.

Nghiêm cấm việc sử dụng xăng dầu để rửa chân tay, cọ quần áo vì chúng có

tác hại lớn đối với sức khoẻ của con người.

Xăng dầu là các hydrocacbon dễ bay hơi, hơi xăng dầu dễ gây ô nhiễm môi

trường do đó việc xử lý hơi xăng dầu cũng là nhiệm vụ rất quan trọng của nhà

máy.

III. Yêu cầu đối với vấn đề vệ sinh môi trường.

Đối với mặt bằng phân xưởng phải chọn tương đối bằng phẳng, có độ dốc

tiêu thoát nước tốt, vùng quy hoạch nhất thiết phải được nghiên cứu, phải

79


đựơc các cấp Chính Phủ phê duyệt, đảm bảo vệ sinh môi trường đồng thời

phòng ngừa cháy nổ.

Vị trí nhà máy phải có khoảng cách an toàn với khu dân cư , các phân xưởng

thoát hơi ,bụi độc hại ra ngoài cần bố trí cuối hướng gió chủ đạo đồng thời

cần lưu ý đến cường độ gío.

Nước thải sinh hoạt cũng rất nguy hiểm do vậy cần phải xử lý làm sạch

nước trước khi thải ra ngoài sông hồ. Nước thải sản xuất sau khi làm nguội

các thiết bị trao đổi nhiệt, lượng nước ngưng mặc dù tiếp xúc trực tiếp hay

không trực tiếp với các hơi độc cũng phải tiến hành xử lý.

CHƯƠNG VIII

TỰ ĐỘNG HÓA

I. Mục đích và vai trò của tự động hóa.

Qúa trình điều khiển tự động là quá trình ứng dụng các dụng cụ, các thiết bị

và các máy móc tự động điều khiển vào quá trình công nghệ.Những phương

tiện này cho phép thực hiện các qúa trình công nghệ theo một phương trình

tiêu chuẩn đã được tạo dựng phù hợp với công nghệ, đảm bảo cho máy móc

thiết bị hoạt động theo chế độ tối ưu nhất, việc tự động hoá không chỉ làm

đơn giản các thao tác trong sản xuất, tránh được nhầm lẫn, tăng năng suất lao

động và cho phép giảm số lượng công nhân và còn là biện pháp hữu hiệu

trong an toàn lao động.

Trong phân xưởng cracking xúc tác thì các thiết bị làm việc ở điều kiện

nhiêt độ cao, hàm lượng hơi các hydrocacbon lớn chúng là những chất rất dễ

gây cháy nổ. Ngoài các hơi sản phẩm của quá trình còn có các khí độc hại cho

sức khoẻ và có hại cho môi trường : H2S , NH3 , SO2, CO2, CO... do đó cần

phải nghiêm ngặt về an toàn trong sản xuất và đảm bảo sức khoẻ cho công

nhân và môi trường xung quanh nhà máy. Để đảm bảo các yêu cầu vừa nêu

thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các biện pháp tự động hoá

trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính chất bắt buộc

80


với công nghệ cracking xúc tác nói riêng và trong nhà máy lọc dầu nói chung.

Trong khi hoạt động chỉ một thiết bị không ổn định thì chế độ ổn định của dây

chuyền công nghệ bị phá vỡ, trong nhiều trường hợp phải dừng hoạt động của

cả dây chuyền để sửa chữa cho dù chỉ do một thiết bị. Như vậy từ các đặc

điểm đã cho thấy đo lường tự động hoá và tự động hóa trong dây chuyền công

nghệ là một vấn đề hết sức quan trọng. Nó không chỉ tăng năng xuất của công

nghệ, công suất của thiết bị mà là cơ sở để vận hành công nghệ tối ưu nhất

tăng hiệu quả thu hồi sản phẩm đồng thời làm giảm đáng kể các chi phí khác

đảm bảo an toàn cho nhà máy sản xuất. Nhờ có điều khiển tự động mà cho ta

biết được những nơi xảy ra hịên tượng rò rỉ không an toàn cũng như các sự cố

trong thiết bị. Quá trình này giúp cho người lao động trong phân xưởng tránh

phải tiếp xúc với các điều kiện độc hại nó còn thay thế cho con người làm

việc trong các điều kiện khắc nghiệt những khu vực con người không thể vào

được.

Tự động hoá đảm bảo các thao tác điều khiển các thiết bị công nghệ một

cách chính xác và tránh được các sự cố xảy ra trong thao tác điều khiển, tự

động báo động khi có sự cố xảy ra.

II. Hệ thống điều khiển tự động.

Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh (ĐT) và bộ điều

chỉnh ( BĐC ). Bộ điều chỉnh có thể bao gồm bộ cảm biến và bộ khuyếch đại.

Bộ cảm biến dùng để phản ánh sự sai lệch các thông số điều chỉnh so với giá

trị cho trước và biến đổi thành tín hiệu.

Bộ khuyếch đại làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu của bộ cảm biến giá trị

có thể điều khiển (CQĐK), cơ quan này tác động nên đối lượng nhằm xoá đi

độ sai lệch của các thông số điều chỉnh.

Mạch điều chỉnh được khép kín nhờ quan hệ ngược. Quan hệ này được gọi

là quan hệ hồi tiếp chính.

81


III. Các dạng điều khiển tự động.

Tự động kiểm tra các thông số công nghệ ( nhiệt độ, áp suất, lưu lượng,

nồng độ ...) kiểm tra các thông số công nghệ đó có thay đổi hay không. Nếu

có thì cảnh báo chỉ thị ghi lại giá trị thay đổi đó, truyền tín hiệu tác động điều

chỉnh đến đối tượng.

Sơ đồ tự động kiểm tra và tự động điều chỉnh

Trong đó :

1: Đối tượng điều chỉnh. 5.a : Cảnh báo.

2: Cảm biến đối tượng. 5.b : Chỉ thị bằng kim hoặc bằng số.

1 2 3 5.b

5.a

5.c

5.d

4

82

1 2 3 5

4

Trong đó :Đối tượng điều khiển.Cảm biến đối tượng Bộ khuyếch đại Yếu tố nhiễuBộ đặc

1 2 6 5

4 3 7


3: Bộ khuyếch đại. 5.c : Ghi lại sự thay đổi.

4: Yếu tố nhiễu. 5.d : Phân loại.

Sơ đồ tự động điều khiển

Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động

Trong đó :

1: Đối tượng điều chỉnh. 5: Bộ đặc.

2: Cảm biến đối tượng. 6: Bộ so sánh

3: Bộ khuyếch đại. 7: Cơ cấu chấp hành

4: Yếu tố nhiễu.

Trong tất cả các dạng tự động điều khiển thường được sử dụng nhất là kiểu

hệ thống tự động điều khiển có tín hiệu phản hồi ( mạch điều khiển khép

83

XĐT

Y

Phản hồi

Đại lượng đặt

XCBX CB

Đại lượng raX

N

O

XPH


kín ).Giá trị thông tin đầu ra của thiết bị dựa trên sự khác nhau giữa các giá trị

đo được của biến điều khiển với giá trị tiêu chuẩn. Sơ đồ được mô tả như sau:

Sơ đô mạch điều khiển phản hồi.

Trong đó :

Y : là đại lượng đặt O : Đối tượng điều chỉnh

ĐT: Phần tử đặt trị XĐT : Giá trị đặt trị

X : Đại lượng ra XPH : Tín hiệu phản hồi

ĐC : phần tử điều chỉnh X = XĐT - XCB

N : Tác nhân nhiễu CB : cảm biến

XCB : Gía trị cảm biến. SS : phần tử so sánh

Phần tử cảm biến : Là phần tử làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chỉnh X và

dịch chuyển nó ra một rạng thông số khác phù hợp với thiết bị điều chỉnh

Phần tử đặt trị : Là bộ phận ấn định các thông số cần duy trì hoặc giá trị

phạm vi các thông số cần điều chỉnh ( XĐT ). Khi thông số vận hành lệch ra

khỏi giá trị đó thì thiết bị điều chỉnh tự động phải điều chỉnh lại các thông số

cho phù hợp.

Phần tử so sánh : Là cơ cấu tiếp nhận gía trị của phần tử định trị quy định

( XĐT) so sánh với giá trị thông số nhận được từ phần tử cảm biến X CĐ, xác

84


định sai lệch của hai thông số X = XĐT - XCB để đưa tín hiệu vào cơ cấu điều

chỉnh.

Cơ cấu điều chỉnh : Có nhiệm vụ biến các tín hiệu đã nhận về sai lệch X

để gây ra tác động điều chỉnh trực tiếp.

Giá trị điều chỉnh được thay đổi liên tục tương ứng với sự thay đổi liên tục

của cơ cấu điều chỉnh.

IV. Hệ điều khiển tự động phản hồi.

Sơ đồ điều khiển nồng độ.

Trong sơ đồ này biến được điều khiển là nồng độ, tốc độ dòng chảy là biến

thao tác. Tín hiệu được điều khiển sinh ra bằng cách so sánh các giá trị của

biến được điều khiển với giá trị mong muốn ( giá trị cài đặt ) Sự sai

khác giữa hai tín hiệu này được gọi là tín hiệu sai khác, hệ thống điều khiển

thông tin luôn là hàm của các tín hiệu sai khác. Tín hiệu điều khiển được dùng

bằng hơi nước hoặc dùng bằng điện. Tín hiệu điều khiển được truyền qua van

điều khiển bằng van điều khiển đến các vị trí đặc biệt hoặc đóng , mở . Khi

thay đổi một trong các tín hiệu điều khiển thì dẫn đến các thay đổi có thể tính

trước trong tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi ra khỏi thiết bị.

LCThiết bị

Dòng ra

Van điều chỉnh

Dụng cụ đo Bộ điều

khiển

85


Như vậy về nguyên tắc thì nguyên lý điều khiển của hệ thống như trên hầu

như là giống nhau trong tất cả các hệ thống.

V. Các ký hiệu thường dùng trong tự động hoá.

:Dụng cụ đo nhiệt độ.

:Dụng cụ đo áp suất.

:Dụng cụ đo lưu lượng.

:Dụng cụ đo nhiệt độ hiển thị tại trung tâm điều khiển

:Dụng cụ đo nhiệt truyền xa đặt tại trung tâm điều khiển.

:Thiết bị đo áp suất tự động điều chỉnh ( van an toàn ).

: Bộ điều chỉnh mức chất lỏng tự ghi có báo động, khí cụ lắp tai trung

tâm điều khiển.

: Bộ điều chỉnh áp suất tự ghi và hiển thị, khí cụ lắp tại trung tâm điều

chỉnh

: Cơ cấu để điều chỉnh.

: Cơ cấu để chấp hành.

:Tự động mở khi mất tín hiệu.

:Tự động đóng khi mất tín hiệu.

:Giữ nguyên

VI. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến.

VI.1. Bộ cảm biến áp suất.

86

P

P

Z

TI

TT

Pcz

LRA

PIR

t0


Bộ cảm ứng kiểu piston

Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng bộ cảm ứng áp suất kiểu màng, hộp

xếp piston, ống cong đàn hồi...việc chọn bộ cảm ứng áp suất phụ thuộc vào

việc camr ứng và độ chính xác theo yêu cầu.

VI.2. Bộ cảm ứng nhiệt độ.

Cảm ứng nhiệt độ kiểu màng Cảm ứng nhiệt độ kiểu hộp xếp

87

Z

Bộ cảm ứng kiểu màng Bộ cảm ứng kiểu piston

Cảm ứng nhiệt độ kiểu thanh Cảm ứng nhiệt độ kiểu lưỡng kim giãn nở điện trở

Z


Hoạt động của cảm ứng nhiệt độ dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, mối quan

hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hoà của nó trong hệ kín, dựa

trên nguyên lý nhiệt điện trở.

VI.3 Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng.

Mức các chất lỏng có thể đo bằng nhiều cách khác nhau nhưng cách đơn

giản và có độ chính xác cao là đo bằng phao.

VI.4. Bộ cảm biến lưu

lượng.

Bộ cảm biến lưu lượng được xây dựng trên sự phụ thuộc

Q = f.V

Trong đó:

f : là diện tích của đường ống dẫn.

V : là tốc độ chất lỏng chảy trong ống dẫn theo định luật Becnuli.

V =

P: độ chênh lệch áp suất chất lỏng.

88

Z

ZKiểu phao

Kiểu Màng


: tỷ trọng của chất lỏng.

Nếu tỷ trọng không đổi thì lưu lượng thể tích phụ thuộc vào 2 thông số là tiết

diện S và sự chênh lệch áp suất P.

Ta có hai cách đo lưu lượng:

Khi tiết diện không đổi đo lưu lượng bằng độ chênh lệch áp suất trước

và sau thiết bị có ống hẹp.

Khi độ chênh lệch áp suất không đổi đo diện tích tiết diện của ống dẫn

xác định được lưu lượng của dòng chảy.

89

Z

Z

C h ê n h

á p

bi ế n

đ ổi C h ê n h

á p

k h ô n g

bi ế n

đ ổi


KẾT LUẬN

Cracking xúc tác là một phương pháp chế biến sâu và có một tầm quan trọng

rất lớn trong công nghiệp chế biến dầu mỏ hiện nay vì nó đã góp phần giải

quyết và đáp ứng kịp thời nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu của thị trường về cả số

lượng và chất lượng.

Sau hơn 3 tháng nghiên cứu và tìm hiểu, em đã hoàn thành đề tài thiết kế

phân xưởng cracking xúc tác có năng xuất 3.000.000 tấn/năm.

Qua bản đồ án này đã giúp em hiểu được cơ bản các bước về quá trình

Thiết kế một phân xưởng sản xuất. Bản đồ án này giúp em hiểu được việc đưa

một thành quả của việc áp dụng nghiên cứu vào sản xuất là một quá trình hết

sức phức tạp, nó đòi hỏi phải có sự liên quan đến quá trình sản xuất.

Bản đồ án này đã được hoàn thành nhưng vì điều kiện cũng như tài liệu

tham khảo còn hạn chế, hơn nữa vì bước đầu làm quen với việc thiết kế phân

xưởng sản xuất cho nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong

được sự chỉ bảo cùng những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng

nghiệp để bản đồ án được hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong

Bộ môn Công nghệ Hoá dầu - Hữu cơ và các bạn. Đặc biệt là thầy giáo TS.

Lê Văn Hiếu đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Thịnh

90


Mục lục

Trang

Chương I: Tổng quan lý thuyết..............................................................................................2

I.Giới thiệu chung về quá trình cracking xúc tác.....................................2

I.1.Sơ lược về lịch sử phát triển của qúa trình cracking xúc tác[1,106].2

I.2. Mục đích của quá trình cracking xúc tác.[1,106]................................3

I.3.Vai trò của quá trình cracking xúc tác so với các quá trình lọc dầu

khác và các điều kiện công nghệ của quá trình.[1,107]............................3

II.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác và cơ chế của phản

ứng................................................................................................................4

II.1.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác. [2,97]....................4

II.2. Cơ chế phản ứng cracking xúc tác.[3,84]..........................................5

II.2.1.Giai đoạn tạo thành ion cacboni..................................................5

II.2.2 Giai đoạn biến đổi ion cacboni.[3,86].........................................8

II.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng.[3,87]................................................10

III.Sự biến đổi hoá học các hydrocacbon trong quá trình cracking xúc

tác................................................................................................................10

III.1. Sự biến đổi các hydrocacbon parafin.[3,89]...................................10

III.2. Sự biến đổi các hydrocacbon olefin.[3,90].....................................12

III.3 Sự biến đổi các hydrocacbon naphten.[3,91]..................................14Phản ứng đồng phân hoá vòng naphten :........................................................................15

III.4.Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm.[3,93]................................16

IV. Động học của qúa trình cracking xúc tác.[1,115].............................18

V.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác......................19CHƯƠNG II: Nguyên liệu của qúa trình cracking xúc tác, sản phẩm thu được từ qúa

trình và xúc tác của quá trình...........................................................................................21

I.Nguyên liệu dùng trong qúa trình cracking xúc tác.[4,22].................21

II.Đặc tính chi tiết dầu Bạch Hổ.[5,101]..................................................22

III. Xúc tác trong qúa trình cracking xúc tác.........................................24

III.1. Vai trò của xúc tác trong qúa trình cracking.[3,72].......................24

III.2.Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác cracking..........................24

III.2.1. Hoạt tính xúc tác phải cao.......................................................24

III.2.2. Độ chọn lọc của xúc tác phải cao.[1,121]...............................25

91


III.2.3.Xúc tác phải đảm bảo độ ổn định phải lớn và độ bền cơ nhiệt.

[3,73]...................................................................................................25

III.2.4. Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao và bền với các chất

ngộ độc xúc tác. [3,73]........................................................................26

III.2.5. Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và rẻ tiền.

[3,73]...................................................................................................26

III.3.Các loại xúc tác dùng trong quá trình cracking. [2,106].................27

III.3.1. Xúc tác triclorua nhôm AlCl3..................................................27

III.3.2.Xúc tác aluminosilicat vô định hình.........................................27

III.3.3. Xúc tác zeolit và xúc tác chứa zeolit.[1,116]..........................28

III.3.4 So sánh giữa loại xúc tác vô định hình Aluminosilicat và zeolit.

[4,24]...................................................................................................29

III.3.5.Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc..................30

IV.Sản phẩm thu được từ qúa trình cracking xúc tác...........................32

IV.1. Sản phẩm khí cracking xúc tác.[3,66]...........................................33

IV.2. Xăng cracking xúc tác.[2,104].......................................................34

IV.3. Sản phẩm gasoil nhẹ.[3,69]............................................................35

IV.4. Sản phẩm gasoil nặng.[2,105]........................................................35CHƯƠNG III: chế độ công nghệ của quá trình cracking xúc tác và Các dây chuyền

công nghệ cracking xúc tác...............................................................................................36

I.Chế độ công nghệ của quá trình cracking xúc tác.[1,127]..................36

I.1. Mức độ chuyển hoá (C )...................................................................36

I.2 Bội số tuần hoàn xúc tác.[1,99].........................................................37

I.3.Tốc độ nạp liệu riêng.........................................................................38

I.4. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng.......................................................39

I.5.ảnh hưởng của áp suất........................................................................39

II. Các dây chuyền công nghệ cracking xúc tác.....................................39

II.1.Sơ lược về sự phát triển hệ thống cracking xúc tác..........................39

II.2. Xu hướng phát triển của cracking xúc tác.[4,25]............................40

II.3. Các dây chuyền công nghệ cracking...............................................41

II.3.1.Sơ đồ cracking xúc tác dạng cầu chuyển động.[3,108].............41

II.3.2.Sơ đồ quá trình cracking xúc tác một bậc trong lớp xúc tác giả

sôi.[3,113]............................................................................................42

92


II.3.3 Sơ đồ công nghệ xúc tác lớp sôi(FCC) với thời gian tiếp xúc

ngắn.[1,147]........................................................................................433. Bộ phận phân chia sản phẩm........................................................................................45

III. Phân tích lựa chọn công nghệ cracking xúc tác...............................46CHƯƠNG IV : Tính toán cân bằng vật chất và nhiệt lượng.........................................48

I.Tính cân bằng vật chất...........................................................................48

II. Cân bằng nhiệt lượng của lò phản ứng..............................................51

II.1. Nhiệt lượng do khí sản phẩm mang ra.............................................52

II.2 Nhiệt lượng do hơi các sản phẩm nặng hơn mang ra.......................54

III. Tính toán thiết bị phản ứng...............................................................60

III.1. Tính đường kính lò phản ứng.........................................................60

III.2. Tính chiều cao của lò phản ứng......................................................61

III.3. Tính toán ống đứng........................................................................62

V.Cyclon của lò phản ứng.........................................................................63CHƯƠNG V: Xây Dựng....................................................................................................66

I. Mục đích và ý nghĩa...............................................................................66

II. Các yêu cầu chung đối với địa điểm xây dựng nhà máy...................66

II.1.Về quy hoạch....................................................................................66

II.2. Về điều kiện tổ chức sản xuất..........................................................66

II.3. Điều kiện hạ tầng kỹ thuật...............................................................67

II.4. Điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy..........................................67

III.Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng......................................................68

III.1. Về địa hình.....................................................................................68

III.2.Về địa chất.......................................................................................68

III.3. Yêu cầu về môi trường vệ sinh công nghiệp..................................68

IV. Đặc điểm của địa điểm xây dựng.......................................................69CHƯƠNG VI: Thiết kế tổng mặt bằng của phân xưởng và tính toán kinh tế.............71

I. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng của phân xưởng cracking xúc tác.

[ 8,131]........................................................................................................71

II.Bố trí mặt bằng......................................................................................73

II.1. Đặc điểm của phân xưởng...............................................................73

II.2. Bố trí mặt bặng phân xưởng............................................................73

II.3. Các hạng mục công trình.................................................................75

II.4.Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản..............................................76

93


III.Tính toán kinh tế..................................................................................78

III.1.Tính toán chi phí vật liệu đầu vào...................................................78

III.1.1. Chi phí nguyên liệu.(CNL)........................................................80

III.1.2. Chi phí điện.(CĐ).....................................................................80

III.1.4. Chi phí hơi nước.(CHN)............................................................80

III.1.5. Chi phí cho nước công nghiệp.(CN).........................................81

III.1.6.Chi phí cho xúc tác.(CXT).........................................................81

IV. Chi phí để vận hành phân xưởng......................................................81

V. Chi phí khấu hao cho phân xưởng......................................................83

VI. Các chi phí khác cho một thùng sản phẩm.......................................83

VI. Tính hiệu quả kinh tế..........................................................................84Chương VII: an toàn lao động..........................................................................................86

I. Yêu cầu phòng chữa cháy.....................................................................86

II. Trang thiết bị phòng hộ lao động........................................................88

III. Yêu cầu đối với vấn đề vệ sinh môi trường......................................89Chương VIII: Tự động hóa...............................................................................................90

I. Mục đích và vai trò của tự động hóa....................................................90

II. Hệ thống điều khiển tự động...............................................................91

III. Các dạng điều khiển tự động.............................................................91

IV. Hệ điều khiển tự động phản hồi........................................................95

V. Các ký hiệu thường dùng trong tự động hoá.....................................96

VI. Cấu tạo của một số thiết bị tự động cảm biến..................................96

VI.1. Bộ cảm biến áp suất.......................................................................96

VI.2. Bộ cảm ứng nhiệt độ......................................................................97

VI.3 Bộ cảm ứng mức đo chất lỏng........................................................98

VI.4. Bộ cảm biến lưu lượng...................................................................98Kết luận..............................................................................................................................100

94

Documents

Cracking Xuc Tac 3.000.000