Bài giảng Quá trình cracking hơi

QUÁ TRÌNH CRACKING HƠI VAPOCRAQUAGE CHƯƠNG VII: Mục đích quá trình • Sản xuất một lượng lớn nguyên liệu cho Công nghiệp Hóa dầu Ethylène và Propylène • Ngoài ra còn thu được Butadiène và Benzène Đặc điểm quá trình • Là quá trình cracking nhiệt các hydrocacbon paraffine với sự có mặt của hơi nước • Phản ứng thu nhiệt mạnh • Sản phẩm chính: hỗn hợp khí gồm các cấu tử có hoạt tính cao (olefine), xăng và dầu nặng • Sản phẩm phụ: thơm đa vòng, diène... ⇒ cần phải làm sạch đến ppm Đặc điểm quá trình (tt) • Độ nghiêm ngặt: đặc trưng bởi tỷ lệ C3H6/C2H4 – Tỷ lệ C3H6/C2H4 nhỏ : độ nghiêm ngặt cao (đòi hỏi nhiệt lớn) ⇒ Ưu tiên sản xuất Ethylène Lượng hơi nước • H = lượng hơi nước / lượng nguyên liệu (m/m) • H thay đổi theo phân tử lượng nguyên liệu: – Ethane: H = 0,25 ÷ 0,4 – Naphta: H = 0,5 ÷ 0,8 – Gasoil: H = 0,8 ÷ 1 ⇒ Tương ứng với áp suất đầu ra ống phản ứng là 1,04 bar (tránh không khí lọt vào) Nguyên liệu 0.71 60 175 32 29 31 8 0.68 44 125 46 31 18 5 0.65 35 90 52 39 7 2 oC oC %m %m %m %m Tỷ trọng Đường cong chưng cất PI PF Thành phần n-P i-P N Ar NặngTrung bìnhNhẹ NAPHTA Nguyên liệu (tt) • Một số nguồn nguyên liệu khác: Ethane, Propane, Kérosène, Gasoil, dầu thô ... 2 58 27 13 %m %m %m %m C3 n-Butane i-Butane ∑Butène BUTANE Cơ chế tạo thành sản phẩm chính • Nguyên liệu là C2H6: Khơi mào: CH3 – CH3 → CH3• + CH3• Lan truyền: CH3• + CH3 – CH3 → CH4 + CH3 – CH2• CH3 – CH2• → CH2 = CH2 + H• H• + CH3 – CH3 → H2 + CH3 – CH2• 5 C2H6 → 2 CH4 + 4 C2H4 + 3 H2 Đứt mạch: H• + H• → H2 H• + CH3• → CH4 H• + C2H5• → C2H6 CH3• + C2H5• → C3H8 → CH3 – CH = CH2 Cơ chế tạo thành sản phẩm phụ Các dạng phản ứng phụ cơ bản: • Nhiệt phân các oléfine sinh ra • Hydro hóa và đề hydro hóa các olefine sinh ra, tạo thành paraffine, dioléfine và các acétylénique • Polyme hóa • Tạo vòng và ngưng tụ Sự hình thành các hydrocarbure acétylénique và allénique: Sự hình thành các hydrocarbure aromatique: Sự hình thành các hydrocarbure nặng: Sản phẩm (với độ nghiêm ngặt = 0.52) 18 31.5 17.5 11 4.5 20 7 2 17 29 15 9 4.5 26 10 4 17 32 17 9 4.5 22.5 8 2.5 20 34 18 9.5 4.5 17 6 1.5 C2- C2H4 C3H6 Coupe C4 Butadiène Coupe C5+ Benzène Huile NặngTrung bìnhNhẹ%m Naphta trung bình + Butane (75:25) (%m) NAPHTA Sơ đồ khối Tiêu thụ năng lượng (Nguyên liệu : Naphta trung bình) Ty le C3=/C2= -1 950 6 200 0.88 6 100 1 900 -2050 6400 0.94 6 325 1 850 -2 200 6 700 1 6 600 1 760 Th/T C2 Th/T C2 MW/T C2 Th/T Th/T Hơi nước Fuel gas Điện Chỉ số năng lượng tiêu thụ /T C2H4 /T nguyên liệu Cao Trung bìnhThấp Tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm ≥94 ≤5 ≤5 ≤100 ≤1500 ≤50 ≤10 ≤120 ≤0.1 ≤5 ≤10 ≤1 ≤5 ≤2 %M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm M ppm V ppm M ppm M ppm M C3H6 Propyne+ C3H8 Propadiène C2H4 C2H6 và nhẹ hơn C4H8 Butadiène C4 và nặng hơn CO CO2 O2 S H2O CH3OH ≥99.9 ≤5 ≤10 ≤500 ≤500 ≤10 ≤2 ≤5 ≤5 ≤2 ≤10 % V ppm V ppm V ppm V ppm V ppm V ppm V ppm V ppm V ppm M ppm V C2H4 C2H2 H2 CH4 C2H6 C3+C4 CO CO2 O2 S H2O PROPYLÈNEETHYLÈNE Sơ đồ của ELF ATOCHEM Sơ đồ vùng: Lò phản ứng – Sản suất hơi nước • Kích thước lò: Vùng bức xạ đối lưu – Dài (m) 8.5 8.5 – Rộng (m) 1.3 2.6 – Cao (m) 4.5 9.5 • Thermosiphon: – Cao (m) 7.5 – Đường kính (m) 6.4 • Ballon hơi nước – Dài (m) 5.7 – Đường kính 1.0 Lò phản ứng Lò phản ứng (tt) Vùng phân tách sơ cấp: Sơ đồ Vùng phân tách sơ cấp • Các thiết bị khác đi kèm tháp tách sơ cấp: – Một stripper xăng để tách các cấu tử nhẹ – Một stripper dầu nhiệt phân để tách các cấu tử nhẹ – Một thiết bị sinh hơi nước pha loãng đồng thời tách khí nhẹ • Các tham số điều chỉnh: – Áp suất: bởi máy nén khí cracking – Nhiệt độ đáy tháp tách: bởi lượng nhiệt thu hồi tại các accepteur – PF của xăng: bởi nhiệt độ đỉnh tháp và lưu lượng hồi lưu. Spec: 205oC max – Nhiệt độ khí cracking: 25÷30oC Vùng nén khí cracking và Rửa – Sơ đồ Vùng nén khí cracking (tt) Điều kiện vận hành: • Áp suât hút : 0.1 ÷ 0.2 bar • Áp suất đẩy : 35 ÷ 37bar (cho déméthaniseur) • Nhiệt độ hút : 25 ÷ 30oC • Nhiệt độ đẩy : tối đa 110oC (giảm sự đóng cặn ở máy nén và các thiết bị TĐN trung gian) • Hàm lượng nước ra khỏi thiết bị sấy: 1 ppm Vùng déméthaniseur và sản xuất H2 - Sơ đồ Vùng C2 – Sơ đồ Vùng C2 (tt) Điều kiện vận hành: Dééthaniseur Tháp tách C2H4 • Áp suất : 24.5 bar 18 bar • Nhiệt độ đỉnh : -15oC -33oC • Nhiệt độ đáy : 65oC -8oC • Tỷ số hồi lưu : 0.8 4.25 Hệ thống hydro hóa phân đoạn C2: Convertisseur Finisseur • Chu kỳ sống xúc tác : 4÷5 tháng 3 tháng • T vào ở đầu chu kỳ : 30÷35oC 60÷65oC • T vào ở cuối chu kỳ : 55÷60oC 90÷95oC • T ra ở cuối chu kỳ : 90oC 130oC • Tỷ lệ H2/C2H2 đầu chu kỳ : 1.05 1.9 • Tỷ lệ H2/C2H2 cuối chu kỳ: 2.05 3.0 Vùng C3 – Sơ đồ Vùng C3 (tt) • Điều kiện vận hành: Dépropaniseur Tháp tách C3H6 – Áp suất : 12 bar 20 bar – Nhiệt độ đỉnh : 28oC 48oC – Nhiệt độ đáy : 101oC 60oC – Tỷ số hồi lưu : 1.1 1.1 • Hệ thống hydro hóa phân đoạn C3: Convertisseur Finisseur – Chu kỳ sống xúc tác : 12 tháng 24÷36 tháng – Áp suất : 16.5 bar 27 bar – T vào : 18oC 18oC – Hàm lượng các MAPD vào : 2 ÷ 2.5% 0.35÷0.4% – Tỷ lệ H2/C3H4 : 0.85 3.2 ÷ 4 Sơ đồ sản xuất tại nhà máy lọc dầu Gonfreville và các ứng dụng chính của thành phẩm