đồ án công nghệ chế biến dầu

đồ án môn học công nghệ chế biến khí bài làm bảo vệ đạt cao nhất, co powpoint tóm tắt liên hệ 0966985623 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

MỤC LỤC



Mục lục 1

Nhận xét của giáo viên 2

Lời mở đầu 3

I, Giới thiệu chung .5

II, Nguyên lí 5

III, Phân loại các quá trình reforming trong công nghiệp……… … 6

IV, Thiết bị reforming 7

V, Giới thiệu một số chế độ công nghệ & dây chuyền của quá trình Reforming xúc tác 10

1, Sơ đồ công nghệ quá trình reforming với lớp xúc tác cố định của hãng UOP (Mỹ) 10

2, Ultraforming ……….…… 12

3, Sơ đồ công nghệ quá trình magnaforming do hãng Chevron, sử dụng xúc tác Pt – Re .14

4, Dây chuyền công nghệ CCR Platforming với lớp xúc tác chuyển động của hãng UOP (Mỹ) 16

Kết luận … 21

NHẬN XÉT CỦA GV:



Hải Dương, ngày… tháng… năm 2015 Giảng viên nhận xét

L I M Đ U ỜI MỞ ĐẦU Ở ĐẦU ẦU

Vào những năm 1859 ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ ra đời và từ đó sảnlượng dầu mỏ khai thác ngày càng được phát triển mạnh về số lượng cũng như vềchất lượng

Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật, dầu mỏ đã trởthành nguyên liệu quan trọng trong công nghệ hoá học trên cơ sở nguyên liệu dầu

mỏ, người ta đã sản xuất được hàng nghìn các hoá chất khác nhau, làm nguyênliệu cho động cơ, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác

Ngành công nghiệp chế biến dầu ở nước ta ra đời tuy chưa lâu, nhưng nó đượcđánh giá là một ngành công nghiệp mũi nhọn, đặc biệt là trong giai đoạn đất nước

ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa Để đạt được nhữngmục tiêu mà sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đã đề ra thì cần phải đápứng một nhu cầu rất lớn về nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp vàkinh tế

Năm 1986 dầu thô được khai thác tại mỏ Bạch Hổ và hàng loạt các mỏ mớiđược phát hiện như:Rồng, Đại Hùng, Ruby Cho đến nay chúng ta đã khai thácđược tổng cộng hơn 60 triệu tấn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác Nguồndầu thô xuất khẩu đã đem lại cho đất nước ta một nguồn ngoại tệ khá lớn Tuynhiên hàng năm chúng ta cũng chi một nguồn ngoại tệ không nhỏ, để nhập khẩucác sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước

Nhà máy lọc dầu Cát Lái ra đời đánh dấu một bước phát triển vượt bậc củangành công nghiệp dầu Ngay từ năm 1991 Chính phủ Việt Nam đã tổ chức gọithầu xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 công suất 6,5 triệu tấn/năm và cho đến nayđang được xúc tiến xây dựng tại Dung Quất (Quảng Ngãi) Có thể nói rằng việcđất nước ta xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 là một quyết định phù hợp với điềukiện và hoàn cảnh hiện nay Nhà máy lọc dầu số 1 ra đời không những cung cấpnhững sản phẩm năng lượng quan trọng mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu quýgiá cho công nghiệp hóa dầu Do đó việc phát triển công nghệ và quy mô nhà máyreforming là rất cần thiết cho việc phát triển đất nước

Trong quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của xúc tác thì quá trìnhreforming xúc tác chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,lượng dầu mỏ được chế biến bằng quá trình reforming chiếm tỷ lệ lớn hơn so vớicác quá trình khác Qúa trình reforming xúc tác được xem là một quá trình chủ yếusản xuất xăng cho động cơ, đó là một quá trình quan trọng không thể thiếu trongcông nghiệp chế biến dầu

Có thể nói quá trình reforming ra đời là một bước ngoặc lớn trong công nghệchế biến dầu Trước đây người ta dùng xăng chưng cất trực tiếp có pha trộn thêmphụ gia (chì) để làm tăng trị số octan Ngày nay người ta sử dụng xăng của quátrình reforming cho động cơ thì chất lượng đảm bảo hơn, ít ảnh hưởng đến môitrường hơn

Hơn nữa, ngoài sản phẩm chính là xăng, quá trình reforming xúc tác còn sảnxuất ra các hydrocacbon thơm và là một nguồn thu khí hydro sạch, rẻ tiền hơn cácnguồn thu khác 10-15 lần Reforming ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trongcác nhà máy chế biến dầu hiện đại

Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển công nghệ reforming xúc tác là điều hếtsức cấp thiết cho công nghiệp hoá dầu nói riêng và nền công nghiệp nước ta nóichung

I, Gi i thi u chung : ới thiệu chung : ệu chung :

- Reforming xúc tác là một trong số các quá trình quan trọng của công nghiệpchế biến dầu Vai trò của quá trình này không ngừng tăng lên do nhu cầu về xăng

có chất lượng cao và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hóa dầu ngày một nhiều.Quá trình này cho phép sản xuất các cấu tử có chỉ số octan cao cho xăng, các hợpchất hydrocacbon thơm (B.T.X) cho tổng hợp hóa dầu và hóa học Ngoài ra, quátrình cho phép nhận hydro kỹ thuật (hàm lượng H2 chiếm tới 85%) với giá rẻ nhất

so với các quá trình điều chế hydro khác, sản phẩm hydro sinh ra đủ cung cấp choquá trình làm sạch nhiên liệu, xử lý hydro các phân đoạn sản phẩm trong khu liênhợp lọc hóa dầu

- Quá trình Reforming thường xuyên dùng nguyên liệu là phân đoạn xăng cótrị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng động cơ Đó là phânđoạn xăng của quá trình chưng cất trực tiếp dầu thô, hay từ phân đoạn xăngcracking nhiệt, cốc hóa, hay vibreking Quá trình refoming dùng xúc tác đa chứcnăng : chức hydro – dehydro hóa do kim loại đảm nhiệm (chủ yếu là Pt), đượcmang trên chất mang axit (thường dùng là các oxit nhôm γ – Al2O3), để tăng tốc độcác phản ứng theo cơ chế ion cacboni như izome hóa, vòng hóa, vàhydrocracking

II Nguyên lý :

- Quá trình reforming xảy ra theo cơ chế khá phức tạp, thêm việc sử dụng xúctác cho quá trình Vì vậy, công nghệ của quá trình đòi hỏi kĩ thuật cao Nguyênliệu sau khi được làm sạch sẽ được đưa vào thiết bị phản ứng (reactor) tại đâychúng được gia nhiệt tới yêu cầu, tiếp xúc với xúc tác và xảy ra các phản ứng.Việc tuần hoàn lại khí và nguyên liệu cũng được đảm bảo Thiết bị tái sinh xúc tácgiúp tuần hoàn lại lượng xúc tác cho phản ứng tiếp theo cuối cùng sản phẩm thu điqua thiết bị tinh chế

III, P h ân loại các q uá trình reforming trong công n ghi ệ p :

- Các quá trình reforming xúc tác công nghiệp thường được chia thànhcác quá trình trên xúc tác platin và trên xúc tác không chứa kim loại quí

- Các quá trình reforming xúc tác cũng có thể chia theo phương pháphoàn nguyên xúc tác: có hoàn nguyên và không có hoàn nguyên Các quátrình hoàn nguyên lại được chia thành: quá trình hoàn nguyên gián đoạn vàhoàn nguyên theo chu kỳ

- Có thể phân loại công nghệ theo trạng thái xúc tác: xúc tác tĩnh và xúctác động Lớp xúc tác tĩnh đặc trưng cho các quá trình hoàn nguyên theochu kỳ, còn lớp xúc tác động - đặc trưng cho hoàn nguyên gián đoạn Quátrình hoàn nguyên theo chu kỳ được chia thành các quá trình với chu kỳhoàn nguyên trên và dưới 50 ngày

- Quá trình reforming xúc tác tiến hành ở nhiệt độ cao và với hiệuứng nhiệt âm Do đó phải cấp nhiệt cho vùng phản ứng hoặc bằng chất tảinhiệt hoặc chia xúc tác thành nhiều vùng và cấp nhiệt cho từng vùng.Phương pháp được ứng dụng phổ biến hơn: mỗi lò phản ứng chứa từ 15 đến55% lượng xúc tác tổng Nguyên liệu trong hỗn hợp với khí tuần hoàn đã

được gia nhiệt đến 480 ÷ 540oC trước khi đi qua từng vùng xúc tác Saumỗi vùng phản ứng nguyên liệu chuyển hóa một phần và sản phẩm lại đượcđưa vào lò nung để đạt được nhiệt độ cần thiết

IV, Thiết bị reforming :

- Trong những năm 1940 đến năm 1950 người ta sử dụng các chất xúc tác choqúa trình chủ yếu là các oxyt như (MoO3 / Al2O3 …) Như ta đã biết thì các xúc tácoxit trong điều kiện reforming sẽ bị mất hoạt tính rất nhanh do sự tạo cốc bám trên bềmặt xúc tác, nên chỉ sau vài chục giờ làm việc thì hoạt tính đã giảm hẳn Nên các loạixúc tác đó phải tái sinh thường xuyên Các hệ thống đầu tiên tái sinh xúc tác bằngcách dừng định kì (chỉ sau 10 – 24 giờ đã phải tái sinh xúc tác) các xúc tác oxit lạicòn có điểm yếu là có độ hoạt tính và độ chọn lọc thấp

- Vào năm 1949, reforming xúc tác trên cơ sở Pt ra đời và quá trình này liên tụcđược cải tiến Người ta xây dựng hệ thống tái sinh xúc tác liên tục trong thiết bị táisinh riêng Sự tiến hành tái sinh xúc tác trong thiết bị tái sinh và liên tục cho quay lạithiết bị phản ứng cho phép kéo dài thời gian làm việc của xúc tác và tăng công suấtlàm việc của thiết bị

- Hiện nay, trên thế giới đang phổ biến hai dây chuyền công nghệ :

 Dây chuyền công nghệ reforming với lớp chất xúc tác cố định

 Dây chuyền công nghệ reforming với lớp chất xúc tác chuyển động

- Đối với dây chuyền công nghệ reforming lớp xúc tác cố định tái sinh định kìbao gồm 2 kiểu :

 Tất cả các lò phản ứng cùng hoạt động một lúc

 Có một lò phản ứng dự trữ để làm việc thay thế khi cần tái sinh xúc tác của một

lò phản ứng nào đó để quá trình không bị gián đoạn

- Đối với hệ thống reforming xúc tác chế độ xúc tác chuyển động và tái sinh liêntục, quá trình tái sinh lấy bớt xúc tác cũ, thêm xúc tác mới vào để bảo đảm chấtlượng quá trình

- Ta có thể thấy, các dây chuyền reforming đều sử dụng 3 đến 4 thiết bị phảnứng (ngày nay thường dùng 4 lò) Vì ở đây nếu ít hơn 3 lò thì chất lượng sản phẩmchưa đạt yêu cầu Nhưng nếu dùng nhiều hơn 4 thiết bị thì được về mặt chất lượngsản phẩm nhưng vốn đầu tư sẽ đội lên quá cao, hiệu quả kinh tế sẽ giảm, không tối

ưu Bởi vậy, thường trong công nghiệp chỉ có 3 – 4 lò phản ứng (reactor)

- Thiết bị phản ứng chính của quá trình reforming xúc tác là thiết bị lò phản ứng(reactor), phổ biến trong dây chuyền reforming với xúc tác cố định thường dùng hailoại:

 Lò phản ứng dọc trục : là loại hình trụ, trong đó khối khí chuyển động qua lớpxúc tác dọc theo hướng trục của lò phản ứng (có thể từ trên xuống hay từ dướilên)

 Lò phản ứng xuyên tâm có hướng chuyển động của hơi khí qua xúc tác theobán kính theo tiết diện cắt ngang lò phản ứng

- Cấu trúc lò phản ứng thường là hình trụ được chế tạo bằng thép đặc biệt có chịuđược ăn mòn hydro ở nhiệt độ cao, có chiều dày lớn để chịu áp suất Loại thiết bịphản ứng dọc trục (hình 1) là loại có vỏ làmg bằng thép cacbon và tiếp theo là lớp lótbằng bê tông phun, trong lò chứa đầy xúc tác, phía trên và phía dưới lớp xúc tác làlớp đệm sứ để xúc tác không bị mang đi theo dòng khí

- Loại thiết bị xuyên tâm (hình 2) cũng có cấu trúc hình trụ, vỏ cũng có lớp lótbằng bê tông phun Nhưng để tạo chuyển động hướng tâm của dòng khí người ta

bố trí phía trong thiết bị một cốc hai vỏ hình trụ bằng thép có đục lỗ ở thành,giữa hai lớp vỏ của cốc chứa xúc tác Hỗn hợp hơi khí đi qua các lỗ này, qua lớpxúc tác theo hướng vuông góc với trục lò rồi vào ống trung tâm và đi ra ngoài

Hình 1 Cấu tạo lò phản ứng loại dọc

trục

Hình 2.Cấu tạo lò phản ứng loại xuyên

tâm.

1 Đỉnh lò; 2 vỏ lò; 3,11 Pin nhiệt điện;

4 Giá đỡ; 5 Lớp lót bằng samôt; 6 Cửa

tháo xúc tác; 7 Mặt bích; 8 Cửa thoát khí;

9 Lưới chịu nhiệt; 10,12,14 Bi cầu sứ;

13 Xúc tác; 15 Lớp lót chịu nhiệt;

17,19 Cửa nạp liệu và lấy sản phẩm;

18 Bộ phận phân phối

1 Vỏ lò; 2 Lớp lót chịu nhiệt; 3 Cốcchép có đục lõ; 4,7 Pin nhiệt điện ; 5 Bisứ; 6 Xúc tác; I Nguyên liệu; II Cửatháo xúc tác; III Sản phẩm; IV Cửathoát khí khi tái sinh

- Nhiệt độ trong lò và vỏ lò phản ứng được kiểm tra thường xuyên để đảmbảo vận hành ổn định và an toàn Ngày nay người ta thường chuẩn hóa thiết bị lò

có đường kính từ 2,5 đến 3m và chiều cao từ 10 đến 15m tùy theo năng suất củadây chuyền

V, Giới thiệu một số chế độ công nghệ & dây chuyền của quá trình Reforming xúc tác :

- Trong công nghiệp chế biến dầu, quá trình reforming với lớp xúc tác cố địnhvẫn còn phổ biến Ở đây điều kiện tiến hành quá trình được chọn để đảm bảo thờigian giữa các lần tái sinh lớn (thường trên sáu tháng đến một năm) Quá trình tái sinhxúc tác được tiến hành đồng thời trong tất cả thiết bị phản ứng Thời gian tái sinh xúctác thường 20 – 40 ngày / năm

- Loại hệ thống xúc tác này có thể chia làm hai nhóm :

 Nhóm 1: các hệ thống trong quá trình tái sinh xúc tác được tiến hành đồng thờitrong tất cả các thiết bị phản ứng Hệ thống này được tiến hành ở chế độ cứng vừaphải Chu kì làm việc của xúc tác kéo dài trong nhiều tháng (có thể 4-8 tháng).Thuộc nhóm này có thể kể đến công nghệ của các nước Liên Xô (cũ) và Mĩ nhưquá trình Katforming và Gudri-forming

 Nhóm 2: các hệ thống trong đó quá trình tái sinh xúc tác được thực hiện trongmột số thiết bị dự trữ Nó cho phép không cần dừng toàn bộ hệ thống reforming đểtái sinh xúc tác, tuy nhiên hệ thống lại phức tạp hơn về mặt công nghệ Hệ thốngnay tiến hành ở chế độ cứng và chu kì làm việc của xúc tác ngắn Tiêu biểu chonhóm này là công nghệ Ultraforming, Magna forming và Plat Reforming

1,

Sơ đồ công nghệ quá trình reforming với lớp xúc tác cố định của hãng UOP

(Mỹ): (trang 190 công nghệ chế biến dầu mỏ - Lê Văn Hiếu)

*, Nguyên tắc hoạt động:

Hình 3: Công nghệ Reforming với lớp xúc tác cố định UOP

- Nguyên liệu là phân đoạn naphta nặng đã được xấy khô và làm sạch từ bộ phân

hydro hoá, được trộn với khí hydro từ máy nén, sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt

và được nạp nối tiếp vào lò đốt nóng và các thiết bị phản ứng từ 1 đến 3 (ngày naythờng dùng đến 4 lò) có chứa lớp xúc tác cố định Sản phẩm ra khỏi lò sau khi quacác thiết bị trao đổi nhiệt được nạp tiếp vào thiết bị đốt nóng và thiết bị làm lạnh Sau

đó qua thiết bị ngưng tụ, sản phẩm lỏng sẽ giữ ở 380C, khí không ngưng sẽ được tách

ra ở thiết bị tách khí Phần lớn khí này được qua máy nén và tiếp tục tuần hoàn lại lòphản ứng

- Phần còn lại được dẫn sang bộ phận tách khí và sử dụng hydro sau khi tách chocác quá trình khác, ví dụ cho hydro hoá làm sạch

- Phần lỏng tách ra được đưa vào tháp ổn định, thực chất là tháp chưng cất vớimục đích tách phần nhẹ (LPG) nhằm tăng độ ổn định của xăng và giảm áp suất bãohòa LPG tách ra được đưa vào thiết bị ngưng tụ Xăng sản phẩm sẽ thu đáy tháp,một phần đun nóng và quay trở lại ổn định, phần lớn được làm lanh, đưa vào bểchứa

- Công nghệ này vẫn rất thịnh hành ở Pháp và một số nước khác Ví dụ như Việndầu mỏ Pháp (IFP) đã lắp đặt 600 phân xưởng trên thế giới so với 120 phân xưởngCCR

2,

Ultraforming

(Em tham khảo tư liệu trên mạng từ một bài giảng của Tổng cục dạy nghề)

- Ultrforming là thí dụ về hệ công nghệ reforming hoàn nguyên theo chu kỳ(thời gian làm việc của xúc tác là dưới 50 ngày) (hình 4) Nguyên liệu cùng với khítuần hoàn được nung nóng và lần lượt đi qua 5 lò phản ứng làm việc trong chế độđoạn nhiệt, có gia nhiệt trung gian trong các lò nung Trong sơ đồ cũng có lò phảnứng chứa (1), liên kết với hệ trong thời gian tiến hành hoàn nguyên trong bất cứ lò

chuẩn bị khí hoàn nguyên 6, trong đó có nạp thêm không khí để đạt nồng độ oxycần thiết, đi qua lớp xúc tác để điều chỉnh nhiệt độ hoàn nguyên Một phần khíkhói tuần hoàn trong sơ đồ, còn phần dư thải ra không khí.

Hình 4 Sơ đồ ultraforming (hoàn nguyên diễn ra trong lò phản ứng 4)

1- Lò phản ứng chứa; 2- lò phản ứng đầu; 3- lò phản ứng đang diễn ra phảnứng; 4- lò phản ứng cuối; 5- lò nung trung gian; 6- thiết bị chuẩn bị khíhoàn nguyên; 7- máy thổi khí tuần hoàn; 8- điều chỉnh áp suất I- Nguyênliệu; II- khí tuần hoàn; III- không khí; IV- khí thiên nhiên (nhiên liệu); V-xăng reforming đi vào tháp tách áp suất cao; VI-khí thổi và xả áp;( _)Đường liền : dòng công nghệ ; ( -)Đường đứt : ống dẫn cho thiết bịhoàn nguyên