Tiểu luận Lập một quy trình công nghệ, nêu cách tiến hành để xác định các thông số hóa lý kỹ thuật của dầu mỏ

Tại Việt Nam nghành dầu khí là một nghành công nghiệp còn rất non trẻ, trong đó nghành công nghiệp lọc hóa dầu là nghành mới bắt đầu sản xuất ở Việt Nam, tất cả mọi công đoạn của chế biến dầu mỏ và khí đều rất là phức tạp và trải qua nhiều quá trình. Đặc biệt việc nghiên cứu nắm vững những quy trình công nghệ trong công đoạn chế biến dầu khí nhằm khai thác và chế biến có hiệu quả. Việc tiếp cận và thay thế các phương pháp chế biến dầu khí cũ cũng là một vấn đề đang được quan tâm. Việc nắm vững các công đoạn trong một quá trình chế biến dầu mỏ là một việc vô cùng khó khăn và phức tạp vì ngoài việc nắm vững cách sử dụng máy móc còn có phải có sự am hiểu về kiến thức chuyên môn và lòng yêu công việc của hệ thống các kĩ sư, các chuyên gia trong nhà máy Lọc Hóa Dầu. Và đặc biệt hơn là các sản phẩm của mỗi quá trình phải đạt được các tiêu chuẩn do các hoạt động sản xuất kinh tế đề ra, mặc dù việc phân tích và phân tích các thông số của một hệ thống là rất phức tạp và khó khăn. Và cũng may mắn một điều là các nhà máy Lọc Hóa Dầu bây giờ đã sử dụng các công nghệ thiết bị tiên tiến của thế giới, vì chúng có khả năng điều khiển và chỉnh các thông số một cách tự động. Nhưng không phải vậy mà chúng em lơ là việc học, là một sinh viên nghành hóa dầu em sẽ cố gắng học để có thể nắm được cơ bản các quy trình của một phân đoạn chế biến dầu khí. Trong bài tiểu luận này em cũng hi vọng với lượng kiến thức mà em đã được học ở môn “ Hóa học Dầu mỏ - Khí tự nhiên” và kết hợp với những kiến thức mà em đã học và đã tham khảo được ở trên mạng, tìm hiểu qua một số tài liệu. Nhưng mà em cũng mạnh dạn trình bày những hiểu biết của mình về “ Quá trình biến nhiệt ” trong công đoạn chế biến dầu khí, và đây cũng được xem là một trong những công đoạn quan trọng trong nhà máy Lọc Hóa Dầu. Và trong bài tiểu luận này em tin rằng vẫn còn nhiều chỗ sai sót về kiến thức chuyên môn, em mong thầy chỉ cho em biết và hoàn thiện hơn trong các bài làm sau để có thể đạt được kết quả cao. Em xin chân thành cảm ơn đã nhiệt tình dậy, truyền đạt kiến thức cho hai lớp bọn em trong thời gian Thầy về giảng dạy tại Thanh Hóa.

pdf25 trang | Chia sẻ: nhungnt | Ngày: 25/11/2012 | Lượt xem: 1511 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Lập một quy trình công nghệ, nêu cách tiến hành để xác định các thông số hóa lý kỹ thuật của dầu mỏ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 1 Trường Đại Học Hồng Đức Khoa kỹ thuật công nghệ Môn: Hóa học dầu mỏ & khí tự nhiên Đề tài: Lập một quy trình công nghệ, nêu cách tiến hành để xác định các thông số hóa lý kỹ thuật của dầu mỏ. GVHD: Phạm Xuân Núi SVTH: Lê Xuân Phúc Mã SV: 0964040114 Thanh Hóa, ngày 5/8/2012 Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 2 MỞ ĐẦU Tại Việt Nam nghành dầu khí là một nghành công nghiệp còn rất non trẻ, trong đó nghành công nghiệp lọc hóa dầu là nghành mới bắt đầu sản xuất ở Việt Nam, tất cả mọi công đoạn của chế biến dầu mỏ và khí đều rất là phức tạp và trải qua nhiều quá trình. Đặc biệt việc nghiên cứu nắm vững những quy trình công nghệ trong công đoạn chế biến dầu khí nhằm khai thác và chế biến có hiệu quả. Việc tiếp cận và thay thế các phương pháp chế biến dầu khí cũ cũng là một vấn đề đang được quan tâm. Việc nắm vững các công đoạn trong một quá trình chế biến dầu mỏ là một việc vô cùng khó khăn và phức tạp vì ngoài việc nắm vững cách sử dụng máy móc còn có phải có sự am hiểu về kiến thức chuyên môn và lòng yêu công việc của hệ thống các kĩ sư, các chuyên gia trong nhà máy Lọc Hóa Dầu. Và đặc biệt hơn là các sản phẩm của mỗi quá trình phải đạt được các tiêu chuẩn do các hoạt động sản xuất kinh tế đề ra, mặc dù việc phân tích và phân tích các thông số của một hệ thống là rất phức tạp và khó khăn. Và cũng may mắn một điều là các nhà máy Lọc Hóa Dầu bây giờ đã sử dụng các công nghệ thiết bị tiên tiến của thế giới, vì chúng có khả năng điều khiển và chỉnh các thông số một cách tự động. Nhưng không phải vậy mà chúng em lơ là việc học, là một sinh viên nghành hóa dầu em sẽ cố gắng học để có thể nắm được cơ bản các quy trình của một phân đoạn chế biến dầu khí. Trong bài tiểu luận này em cũng hi vọng với lượng kiến thức mà em đã được học ở môn “ Hóa học Dầu mỏ - Khí tự nhiên” và kết hợp với những kiến thức mà em đã học và đã tham khảo được ở trên mạng, tìm hiểu qua một số tài liệu. Nhưng mà em cũng mạnh dạn trình bày những hiểu biết của mình về “ Quá trình biến nhiệt ” trong công đoạn chế biến dầu khí, và đây cũng được xem là một trong những công đoạn quan trọng trong nhà máy Lọc Hóa Dầu. Và trong bài tiểu luận này em tin rằng vẫn còn nhiều chỗ sai sót về kiến thức chuyên môn, em mong thầy chỉ cho em biết và hoàn thiện hơn trong các bài làm sau để có thể đạt được kết quả cao. Em xin chân thành cảm ơn đã nhiệt tình dậy, truyền đạt kiến thức cho hai lớp bọn em trong thời gian Thầy về giảng dạy tại Thanh Hóa. Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 3 Để hoàn thành bài tiểu luận này em đã sử dụng một vài tài liệu của các tác giả : 1) Hóa học dầu mỏ & khí tự nhiên Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải - Tác giả: Phan Tử Bằng 2) Giáo trình Công nghệ chế biến khí & các sản phẩm lọc dầu Nhà xuất bản Hà Nội năm 2004 3) Công nghệ chế biến dầu mỏ Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - Tác giả: Lê Văn Hiếu 4) Giáo trình Công nghệ chế biến Dầu & Khí Nhà xuất bản xây dựng - Tác giả: Phan Tử Bằng 5) Giáo trình Cracking xúc tác Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội – Tác giả: Gs.Ts Nguyễn Hữu Phú Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 4 Mục lục I . Giới thiệu về công nghệ chế biến nhiệt II . Cơ sở lý thuyết của quá trình chế biến nhiệt 1 ) Sự biến đổi của các hợp chất parafin 2 ) Sự biến đổi của các hợp chất olephin 3 ) Sự biến đổi của các hợp chất naphten 4 ) Sự biến đổi của các hợp chất thơm III . Các quá trình công nghệ chế biến nhiệt 1 ) Quá trình cracking nhiệt 2 ) Thông số của quá trình công nghệ 3 ) Sản phẩm của quá trình cracking nhiệt 4 ) Quá trình cốc hóa Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 5 I . Giới thiệu Trong công nghiệp chế biến dầu khí các quá trình chế biến thuần túy bởi nhiệt đã được áp dụng từ lâu nhằm chế biến các phân đoạn dầu khác nhau thành các sản phẩm lỏng (xăng, FO), khí và cốc. Các sản phẩm khí có chứa nhiều olephin rất thích hợp cho công nghệ tổng hợp hóa học và hóa dầu Dựa vào nguyên liệu, sản phẩm cần thu và điều kiện chình của quá trình ( nhiệt độ, áp suất), người ta chia các quá trình chế biến nhiệt thành các quá trình cracking nhiệt, vibreking, cốc hóa, cracking hơi. Bảng 1. Các quá trình chế biến nhiệt với các điều kiện công nghệ và sản phẩm của chúng. Quá trình Nguyên liệu Sản phẩm chính Nhiệt độ ( C ) Áp suất kg/cm2 Cracking hơi Etan Axetilen 1000 – 1400 0,2 – 0,5 Cracking hơi Etan Etylen 800 – 850 0,2 – 2 Cracking hơi Propan – Butan Etylen – Propylen 770 – 800 0,2 – 2 Cracking hơi Xăng nhẹ Etylen – Propylen 720 – 770 0,5 – 2 Cracking hơi Gasoil nhẹ Etylen – Propylen 720 – 750 0,5 – 2 Cracking nhiệt Gasoil nhẹ Xăng 469 – 510 20 – 70 Cốc hóa Cặn nặng Cốc 480 – 530 1 – 10 Vibreking Cặn nặng Giảm độ nhớt 440 – 480 20 - 70 Quá trình cracking nhiệt cho phép thêm xăng và xăng là sản phẩm chính của quá trình. Trong khi đó thì quá trình cốc hóa thì cốc dầu mỏ là sản phẩm chính. Còn ở quá trình pyrolise thì sản phẩm chính lại là các khí chứa olefin, diolefin hay axetilen. Các quá trình được tiến hành với các công nghệ khác nhau và nguyên liệu dùng cũng khác nhau. Trước khi đi nghiên cứu các quá trình dùng cụ thể, chúng ta để cập tới vấn đề chung nhất, đó là cơ sở lý thuyết của các phản ứng xảy ra khi chế biến nhiệt với nguyên liệu là hydrocacbon. Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 6 II . Cơ sở lý thuyết của quá trình cracking nhiệt Quá trình chuyển hóa hóa học các hydrocacbon của một phân đoạn đầu dưới tác dụng của nhiệt là một quá trình hết sức phức tạp. Phức tạp trong sự tạo thành các cấu tử trong phân đoạn. Vì thế trong quá trình xảy ra nhiều phản ứng mà chúng khó cá thể kiểm soát nổi. Do vậy trong các công trình nghiên cứu, đã tiến hành nghiên cứu sự biến đổi của từng loại hydrocacbon riêng lẻ. rồi từ các kết quả nhận được, cho phép phán đoán, kết luận các ảnh hưởng đặc trưng nhất của các thông số công nghệ tới các phản ứng của các hydrocacbon. 1. Sự biến đổi của các hydrocacbon parafin Các hydrocacbon parafin là loại no, trong phân tử chỉ có 2 loại liên kết đó là liên kết C-C, và C-H. Liên kết C-C thì kém bền hơn liên kết C-h, nên dưới tác dụng của nhiệt ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra sự phân hủy, đứt mạch liên kết C-C trước. Khi đó hình thành các hydrocacbon có trọng lượng phân tử nhỏ hơn. Ví dụ : 22222   qqmmnn HCHCHC Nếu phân tử parafin mới tạo thành có mạch đủ dài, thì nó lại bị phân hủy tiếp. Chỉ khi các phân tử trong hydrocacbon nhỏ hơn 4, lúc này parafin khá bền và khó bị đứt liên kết C-C nên khi đó có thể xảy ra sự đứt liên kết C-H tạo thành hydro. Ví dụ : 2222 HHCHC qqqq  Ví dụ như đứt liên kết C-C phụ thuộc vào nhiều điều kiện tiến hành quá trình như : nhiệt độ, áp suất, thời gian lưu của hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ đó. Ở nhiệt độ càng cao và áp suất càng thấp, vị trí đứt mạch có xác suất lớn hơn ở hai đầu mạch. Do vậy ở điều kiện này thường cho sản phẩm khí nhiều hơn. Như vậy muốn cho sản phẩm chứa nhiều olefin, ta phải chọn nhiệt độ cao và áp suất thấp. Nhưng ở nhiệt độ vửa phải 450-530 C0 và áp suất cao thì vị trí đứt mạch lại có xác suất lớn hơn ở giữa mạch. Do vậy ở điều kiện này sẽ tạo điều kiện thuận lợi để tăng hiệu suất sản phẩm lỏng, giảm bớt hiệu suất sản phẩm khí. Đó là cơ sở quyết định điều kiện công nghệ khác nhau giữa cracking nhiệt và pyrolise và nó xảy ra theo cơ chế dây chuyền do Rice đề xướng. Theo thuyết này, cơ chế phân hủy của các hydrocacbon parafin xảy ra theo các giai đoạn sau: a. Tạo gốc tự do Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 7 Do liên kết C-C kém bền , ở nhiệt độ cao thì nó bị tách và tạo ra gốc tự do :    1.1 RRRR Ví dụ :   9473167 HCHCHC Ở điều kiện áp suất thường và nhiệt độ lớn hơn 600 C0 , chỉ có 2 gốc H , 3CH  hay 52 HC  là có khả năng tồn tại trong thời gian ngắn trước khi chúng va chạm vào nhau và gây nên phản ứng hóa học, còn các gốc lớn hơn là các gốc rất không bền, chúng lập tức phân hủy ra tạo thành các gốc nhỏ và đồng thời tạo olefin. Ví dụ : 384115 CHHCHC   →  HHC 105 Trong khoảng thời gian nhất định ( khoảng phần nghìn giây) nồng độ các gốc tự do tăng lên rất nhanh. b. Các phản ứng của gốc tự do trong giai đoạn phát triển chuỗi Gốc tự do phản ứng với nguyên liệu ban đầu và tạo thành gốc mới:   RHHRH 2    11 RRHRHR Do độ bền của gốc tự do bậc 3 > bậc 2 > bậc 1 mà sự giải thích nguyên tử H ở nguyên liệu sẽ ưu tiên trước là các izo-parafin, sau đó mới đến các n- parafin. Các gốc lớn rất rễ phân hủy thành các gốc nhỏ và do vậy tạo ra hướng phản ứng mới. Chính vì vậy mà người ta gọi là phản ứng dây chuyền nhánh. Các gốc tự do có khả năng phản ứng lớn hơn nhiều lần khả năng phản ứng trực tiếp của hydrocacbon nguyên. Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng giữa cac gốc tự do chỉ từ 10 đến 20 kcal/kmol. Nghĩa là nhỏ hơn nhiều lần năng lượng năng lượng hoạt hóa phân hủy trực tiếp. Các số liệu trong bảng 2 cho ta thấy điều này. Chính vì thế mà sản phẩm cuối là hỗn hợp sản phẩm của các phản ứng của các gốc tự do với nhau và với nguyên liệu. Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 8 Bảng 2: Cơ chế phân hủy nhiệt 62HC theo Rice Phản ứng Năng lượng E ( kcal/mol)  362 2CHHC 84   524623 HCCHHCCH 8   HHCHC 4252 40 25262 HHCHCH   7 6252 HCHCH   0 c. Giai đoạn dừng phản ứng Khi tốc độ tạo thành bằng tốc độ mất đi của các gốc tự do, phản ứng chuỗi coi như kết thúc. Sự mất đi của các gốc tự do có thể do các gốc va chạm với nhau, phản ứng với nhau tạo thành phân tử trung hòa: RHHR   2121 RRRR   22 HH   Ví dụ với nguyên liệu là etan, phản ứng đứt mạch có thể trình bày như sau: 6252 HCHCH   10`4522 HCHC   43 CHCHH   22 HH   2. Sự biến đổi của các hợp chất olefin Trong dầu thô ban đầu, hàm lượng olefin không đáng kể, nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các hợp chất olefin sẽ được tạo thành. Chúng có khả năng phản ứng cao hơn so với parafin. Hydrocacbon parafin biến đổi đa dạng hơn và cũng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tiến hành phản ứng( nhiệt độ, áp suất). Ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, các hydrocacbon olefin có trọng lượng phân tử thấp sẽ rễ bị trùng hợp. Phản ứng trùng hợp càng mạnh nếu áp suất càng cao. Nhưng nếu tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng lại giảm xuống, nhường chỗ cho phản ứng phân hủy. Và nếu như thời gian lưu trong vùng phản ứng càng lâu thì sự phân hủy càng xảy ra mãnh liệt. Cơ chế phân hủy olefin cũng giống như cơ chế phân hủy parafin, nhưng phản ứng thuận lợi là đứt mạch liên kết C-C ở vị trí β so với nối đôi. Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 9 Ngoài phản ứng trùng hợp, phân hủy, các olefin còn tham gia phản ứng ngưng tụ, ankyl hóa với các hydrocacbon thơm tạo ra các hợp chất cao phân tử, và cuối cùng tạo thành nhựa và cốc. 4. Sự biến đổi hydrocacbon naphtalen RH naphtlen có độ bền nhiệt cao hơn so với parafin có cùng số phân tử cacbon trong mạch. Các đặc trưng biến đổi các hydrocacbon naphtlen ở nhiệt độ cao thường xảy ra các phản ứng ưu tiên theo thứ tự sau: - Khử nhánh ankyl - Khử hydro tạo olefin vòng và sau đó tiếp tục tạo hydrocacbon thơm - Phân hủy vỏng đối với các naphtlen đa vòng thành naphtlen đơn vòng - Khử naphtlen đa vòng thành các naphtlen đơn vòng - Khử naphtlen đơn vòng thành parafin, olefin, hay các diolefin Như vậy rõ ràng là các naphtlen khi tham gia phản ứng phân hủy nhiệt, sản phẩm tạo thành có đặc trưng no hơn so với parafin, và có xu hướng tạo thành các phân tử có trọng lượng phân tử trung bình, nghĩa là cho phép tạo thành nhiều sản phẩm lỏng hốn với nguyên liệu là parafin. 4. Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm Ở nhiệt độ cao, sự biến đổi của các hydrocacbon thơm xảy ra theo quy luật sau: - Khử nhánh ankyl - Các gốc thơm ngưng tụ với nhau, khử hydro tạo thành gốc mới có phân tử lượng lớn hơn, và mang nhiều vòng thơm hơn, cuối cùng phát triển thành hợp chất cao phân tử hay còn gọi là cacboit hay là cốc. Như vậy dầu mỏ khác với cacbon nguyên tố là chúng ở hệ vòng thơm có độ ngưng tụ cao. Cốc tạo ra thường lắng đọng và bám vào thành ống hay thiết bị trao đổi nhiệt, làm giảm tốc độ truyền nhiệt cũng như tốc độ truyền của bơm, tăng chi phí vận hành. Nếu như quá trình của chúng ta không nhằm mục địch sản suất cốc thì sự có mắt của hydrocacbon vòng hoàn toàn không có lợi cho quá trình sản xuất. 3. Các quá trình công nghệ chế biến nhiệt Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 10 Trong công nghệ Lọc hóa dầu người ta thường sư dụng các quá trình cracking nhiệt, cốc hóa, vibreking còn gọi là quá trình pyrolise ( quá trình cracking hơi) được áp dụng trong công nghệ hóa dầu nhằm sản xuất olefin. a. Quá trình cracking nhiệt Cracking nhiệt, vibreing, cốc hóa là các quá trình biến đổi nguyên liệu dầu mỏ dưới tác dụng của nhiệt độ cao, thành các sản phẩm rắn, lỏng, khí. Thành phần về số lượng cũng như chất lượng của sản phẩm cuối được quyết định bởi các thông số công nghệ của quá trình như: nhiệt độ, áp suất, thời gian phản ứng. Quá trình biến đổi nguyên liệu là một quá trình rất phức tạp, trong đó xảy ra hàng loạt các phản ứng vừa nối tiếp vừa song song. Trong quá trình chế biến nhiệt khử cấu trúc, có hai vấn đề quan trọng cần giải quyết đó là: - Ngăn ngừa sự tạo thành cốc trong phản ứng hay các thiết bị trao đổi nhiệt. - Đảm bào hiệu quả sử dụng các trang thiết bị sử dụng trong dây chuyền Muốn vậy, các nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu động học và cơ chế phản ứng của quá trình. Đồng thời trong các nghiên cứu cũng như các thiết kế của quá trình người ta phải sử dụng các nguyên liệu là các cấu tử giả tương đương hoặc về thành phần hóa học là về thành phần công nghệ cố thể hạn chế bớt sự phức tạp do thành phần của nguyền liệu dầu. Khi đó hình thành 2 nhóm lý thuyết và nhóm hóa học. Theo quan điểm của nhóm công nghệ, các cấu tử dùng trong tính toán thiết kế là các hợp chất: khí, phân đoạn xăng, cặn cracking và cốc. Phương pháp nhóm công nghệ sử dụng sơ đồ sau dể miêu tả quá trình cracking nhiệt: GBA kk  2 RA k 1 Ở đây: A – là nguyên liệu cracking B – sản phẩm xăng G – là sản phẩm khí R – là cặn cracking và cốc Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 11 Tốc độ các giai đoạn của quá trình được biểu dienx bằng sơ đồ sau ( với giả thiết tất cả các giai đoạn là đơn phân tử ) : ])[( )( yzxak dt zxd   ])[(1 yzxak dt dy  xk dt dz 2 Trong đó : A – là số mol của nguyên liệu ban đầu A x,y,z – là số mol của A đã biến đổi thành xăng, cặn cracking, cốc tương ứng k – là hằng số biến đổi của A thành xăng và khí 1k - là hằng số biến đổi của A thành cặn cracking và cốc 2k - là hằng số biến đổi của xăng thành khí t – là thời gian phản ứng Từ các phương trình trên, ta tìm được: )( . )(2 21 tkkkt qee kkk ka x     tkk et kk ka y )( 1 1 2 .    ]1[ )( 1 tkkeazyx  Thời gian phản ứng tới khi đạt hiệu suất xăng cực đại là: 21 21 max ln)ln( kkk kkk t    Do phương pháp được dùng để miêu tả quá trình cracking nhiệt là phương pháp thành phần nhóm hóa học. Khác với phương pháp nhóm công nghệ, phương pháp thành phần nhóm hóa học đòi hỏi một số lượng lớn các phép phân tích về thành phần hóa học của nguyên liệu và nó được áp dụng khi nghiên cứu sâu về quá trình cracking nhiệt. Kết quả nhận được từ phương pháp này rất thuận lợi khi miêu tả quá trình cracking cặn dầu. Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 12 a.1. Các thông số công nghệ của quá trình a.1.1. Nhiệt độ Những thông số công nghệ quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình cracking nhiệt là nhiệt độ, áp xuất, và thời gian phản ứng. Khi tăng nhiệt độ, tốc độ cracking tăng lên theo quy luật hàm mũ. Trong khoảng nhiệt độ chọn trước sự thay đổi các thông số về nhiệt độ và thời gian phản ứng có tác dụng tương hỗ lẫn nhau. Để giữ cho độ sâu biến đổi là như nhau, khi tăng nhiệt độ cần thiết phải giảm nhiệt độ phản ứng. Đại lượng nhiệt độ là thông số rất quan trọng. Khi tăng tốc độ nhiệt độ lên, tốc độ phân hủy tăng lên và ngược lại tốc độ phân hủy tăng lên và ngược lại khi giảm nhiệt độ thì tốc độ trùng hợp lại tăng lên. Giảm nhiệt độ cracking sẽ làm giảm nhiệt độ của các phản ứng đa tụ. Như vậy, để tăng hiệu suất của các sản phẩm phân hủy( khí, lỏng) và giảm hiệu suất các sản phẩm đa tụ (cặn, nhựa, cốc) cần thiết phải sử dụng nhiệt độ phản ứng cao, ứng vời thời gian phản ứng thích hợp. Đó là nhiệm vụ chính của quá trình cracking nhiệt, còn đối với quá trình cốc hóa, ở đây sản phẩm chính là cốc, thì có hiệu suất tốt chỉ khi nhiệt độ phản ứng nằm trong khoảng vừa phải. a.1.2. Áp suất Áp suất xác định trạng thái pha của hệ cũng như chiều hướng và tốc độ của phản ứng. Áp suất khi cracking khi phân đoạn gasoil nhẹ cần phải đảm bảo trạng thái lỏng của tác nhân phản ứng bởi vì trạng thái lỏng tạo điều kiện tốt cho quá trình trao đổi nhiệt, không xảy ra sự quá nhiệt cục bộ, sự tạo cốc là cực tiểu, sự tạo xăng là cực đại. Nếu cracking cặn nặng cần phải giữ cho hỗn hợp ở trạng thái pha hơi – lỏng. Nhiệt độ càng cao, áp suất càng thấp thì pha khí sẽ càng nhiều tốc độ dòng trong thiết bị phản ứng sẽ càng lớn và cho phép sư lắng đọng cốc trong các ống xoắn của lò. Nhưng trong những quá trình vibreking, ảnh hưởng của áp suất không lớn, tăng áp suất chỉ có tác dụng làm tăng một chút ít năng suất của thiết bị. Áp suất cao thường làm tăng nồng độ của các tác nhân tham gia phản ứng trong pha hơi, điều kiện đó sẽ có tạo điều kiện cho các phản ứng kết hợp như phản ứng polyme hóa, ankyl hóa, và hydro hóa. a.1.3. Nguyên liệu Nguyên liệu của cracking nhiệt chủ yếu là phân đoạn mazut của chưng cất trực tiếp, phân đoạn gasoil nặng của quá trình cracking xúc tác hay cặn của quá trình làm sạch. Chất lượng của cặn là thông số rất quan trọng xác định chất Môn : Hóa học Dầu Mỏ & Khí Tự Nhiên SVTH : Lê Xuân Phúc Lớp : K54B Lọc Hóa Dầu – Thanh Hóa 13 lượng của sản phẩm. Khi điều kiện cracking không thay đổi người ta dùng nguyên liệu có thành phần cất khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau. Khi tăng giới hạn nhiệt độ sôi của nguyên liệu, tốc độ của phản ứng cũng tăng. Điều này được chỉ ra ở bảng 3 sau đây: Bảng 3: Ảnh hưởng giới hạn nhiệt độ sôi của phân đoạn đến hiệu suất xăng khi cracking nhiệt Nguyên liệu Giới hạn sôi C0 Hiệu suất xăng, %kh.l Phân đoạn ligroil 180 – 220 12,1 Phân đoạn kerosen 220 – 270 14,9 Phân đoạn gasoil 270 – 300 15,8 Phân đoạn xola 300 – 350 18.0 Đồng thời, hàm lượng hydrocacbon trong nguyên liệu có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Điều này đã được nêu ở phần lý thuyết b. Sơ đồ công nghệ Sơ đồ công nghệ của quá trình cracking nhiệt phụ thuộc vào mục đích của quá trình và các yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Phổ biến rộng rãi nhất là sơ đồ công nghệ với hai lò đốt, sơ đồ này được trình bày ở hình 1 dưới dây. Sơ đồ được dùng linh hoạt để cracking cặn dầu hoặc ở chế độ mềm (vibreking) hoặc ở chế độ cũng ( cracking ), hoặc nếu dùng cracking phần cất cùng với mục đích vừa nhận xăng vừa nhận phân đoạn gasoil chứa nhiều hydrocacbon thơm làm cho nguyên liệu
Tài liệu liên quan