Thiết kế thiết bị lò phản ứng cracking xúc tác - pdf 28

Download miễn phí Đồ án Thiết kế thiết bị lò phản ứng Cr-acking xúc tác



Mục lục
Phần I Trang
Tổng quan về quá trình tính toán thiết bị lò phản ứng Cr-acking xúc tác 2
I : Mục đích và ý nghĩa của quá trình craking xúc tác 3
II:Nguyên liệu của quá trình Cr-acking xúc tác 3
1:Cr-acking phân đoạn dầu mỏ 3
2:Nguyên liệu cơ bản của quá trình crcking xúc tác 4
III:Sản phẩm của quá trình Cr-acking xúc tác 6
IV:Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình Cr-acking xúc tác 7
V:Dây chuyền công nghệ Cr-acking xúc tác 12
1- Lịch sử phát triển công nghệ Cr-acking xúc tác 12
2- Lựa chọn công nghệ Cr-acking xúc tác 14
3- Dây chuyền công nghệ với thời gian tiếp xúc ngắn 15
VI: Hướng phát triển và cải tiến của công nghệ Cr-acking xúc tác trong lọc dầu 18
VIII:Trình tự tính toán lò phản ứng 20
Phần II
Tính toán thiết bị lò phản ứng Cr-acking xúc tác 20
I: Cân bằng vật chất 21
II:Xác định lượng xúc tác tuần hoàn và lượng tiêu hao hơi nước 21
III: Cân bằng nhiệt của lò phản ứng 21
IV:Đường kính lò phản ứng 25
V: Tính chiều cao lò phản ứng 26
VI: Tính áp suất ở đáy vùng tách và nhiệt độ của xúc tác lúc ra khỏi đáy vùng tách 27
VII:Lựa chọn thiết bị phân phối dòng hơi xúc tác của lò phản ứng 28
VIII: Xyclon của lò phản ứng 29
Kết luận 32
Tài liệu tham khảo 33
 





Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:


rong reactor (hay tỷ lệ về thể tích của chúng) và được ký hiệu bằng M/H/M hay V/H/V (V/V/H).
Nếu P là áp suất trong reactor và được tính bằng (at) thì độ chuyển hoá C có liên quan với M/H/M theo biểu thức:
Phương trình biểu diễn áp dụng rất đúng với trường hợp xúc tác cố định, ở đây không xảy ra sự chuyển động rối hay sự xáo trộn của hơi nguyên liệu và sản phẩm. Trong trường hợp Cr-acking xúc tác với lớp sôi của xúc tác (FCC), độ chuyển hoá C là phù hợp với công thức sau:
K là hằng số tốc độ tổng cộng của quá trình.
Ta thấy 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 rằng 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 của thiết bị.
M/H/M
0,2 1,0 2,0 3,0
70
50
30
10
6
10
%KL
%V
2
% xăng
% xăng
Cốc
2 4 6 8 10
Độ chuyển hoá
Độ chuyển hoá
Cốc
80
60
40
20
6
10
2
%KL
%V
X/RH
ảnh hưởng của tốc độ nạp liệu riêng
ảnh hưởng của tỷ lệ X/RH
Trong thực tế, nếu dùng xúc tác aluminosilicat vô định hình, tốc độ nạp liệu thể tích chỉ đạt từ 4 á 5 h-1. Nhưng nếu dùng xúc tác chứa zeolit, tốc độ nạp liệu thể tích là 80 á 120 h-1 khi tính trong ống đứng của reactor và từ 20 á 30 h-1 khi tính trong lớp sôi của reactor.
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 khí. Đó là phương pháp chính để điều khiển chế độ sản phẩm propylen và buten trong quá trình Cr-acking xúc tác.
5. Tỷ lệ lượng xúc tác/nguyên liệu (X/RH) hay bội số tuần hoàn
xúc tác
Khi dùng xúc tác chứa zeolit, cho phép giảm tỷ lệ /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 á 5 mm, tỷ lệ X/RH còn thấp hơn nữa, chỉ khoảng 2/1 á 5/1.
Khi thay đổi tỷ lệ X/RH sẽ làm thay đổi nhiệt độ của reactor, thay đổi thời gian lưu của xúc tác trong reactor và lò tái sinh, đồng thời cũng làm thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác trong một chu trình.
Nếu ở chế độ ổn định, tăng tỷ lệ X/RH sẽ làm tăng độ chuyển hoá, tăng hiệu suất cốc/nguyên liệu, nhưng hàm lượng cốc bám trên xúc tác 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 M/H/M 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. Đó là lý do đạt hiệu quả cao của quá trình với xúc tác lớp sôi (FCC). Nhờ đạt hiệu quả cao mà cho phép giảm kích thước của thiết bị. Nhưng dễ dàng nhận thấy rằng, nếu tăng cao quá mức độ tuần hoàn xúc tác sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình tách hơi bám trên xúc tác và làm ảnh hưởng đến quá trình tái sinh ở lò tái sinh và các trang thiết bị kèm theo.
Nói chung thông số bội số tuần hoàn xúc tác rất quan trọng trong quá trình Cr-acking xúc tác, nó ảnh hưởng không những lên hiệu suất và chất lượng sản phẩm đến các thông số khác mà còn ảnh hưởng đến việc xác định kích thước các thiết bị chính của quá trình. Vì vậy ta phải chọn được thông số này một cách tối ưu.
6. Hiệu ứng nhiệt
Hiệu ứng nhiệt của quá trình bằng tổng hiệu ứng nhiệt của các phản ứng riêng biệt của quá trình, hiệu ứng nhiệt phụ thuộc vào độ sâu chuyển hoá.
V:Dõy chuyền cụng nghệ Cr-acking xỳc tỏc:
1. Lịch sử phát triển công nghệ Cr-acking xúc tác
Quá trình Cr-acking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỷ 19, nhưng mãi đến năm 1923, một kỹ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa quá trình áp dụng vào công nghiệp. Và đến năm 1936 nhà máy Cr-acking xúc tác đầu tiên của Công ty Houdry Praess Corporahon được xây dựng ở Mỹ. Dây chuyền Cr-acking xúc tác đầu tiên này được đưa vào công nghệ chế biến dầu, đó là hệ thống Cr-acking xúc tác trong lớp xúc tác tĩnh, hệ thống làm việc gián đoạn. Về sau này, hệ thống loại trên đã đi vào lịch sử vì nó có những nhược điểm sau:
+ Quá trình làm việc gián đoạn nên năng suất thiết bị thấp
+ Chế độ làm việc của hệ thống không ổn định và việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật của hệ thống khó khăn, phức tạp trong vận hành
+ Trong quá trình làm việc hoạt tính của xúc tác thay đổi liên tục làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và cân bằng vật chất của hệ thống.
Năm 1941, xuất hiện quá trình Cr-acking với lớp xúc tác chuyển động thay thế cho quá trình Houdry. Việc tiến hành Cr-acking và tái sinh xúc tác đã được thực hiện ở các thiết bị riêng biệt.
+ Thiết bị phản ứng (reactor)
+ Thiết bị tái sinh (regenerator)
Xúc tác từ thiết bị phản ứng vào thiết bị tái sinh và ngược lại hay bằng tự chảy, hay bằng cưỡng bức. Xúc tác đã làm việc có chứa cốc chuyển động vào lò tái sinh, còn xúc tác đã tái sinh vào lò phản ứng tạo thành một chu trình liên tục. Dây chuyền loại này ở Nga có tên gọi là loại 43-1 và 43-102, còn ở nước khác có tên là Thermofor (TCC) hay Houdry Flow. Tuy nhiên các dây chuyền này càng về sau càng liên tục được cải tiến so với dây chuyền ban đầu ở khâu vận chuyển xúc tác (đã dùng vận chuyển bằng hơi thay cho vận chuyển bằng cơ học).
Năm 1942, dây chuyền Cr-acking 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 này có tên là Up Flow (model I). Trong dây chuyền này, xúc tác được đưa ra từ đỉnh lò phản ứng và lò tái sinh.
Sau đó, vào năm 1944 người ta đã tăng đường kính của các thiết bị phản ứng và tái sinh, 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. Dây chuyền có thiết bị hoạt động như vậy mang tên là Dow Flow model II, và đó là dạng nguyên thuỷ của thiết bị phản ứng và tái sinh lớp sôi hiện đại ngày nay. Tiếp theo, người ta cũng cải tiến cả hình dạng của xúc tác. Xúc tác phổ biến là loại có dạng hình vi cầu, nên giảm được sự mất mát xúc tác hay sự mài mòn thiết bị, nâng cao hiệu quả tách của các xyclon.
Trong dây chuyền model II, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu đầu (X/RH) chỉ đạt giới hạn cực đại là 3, nhưng model II tỷ lệ X/RH đã có thể tăng lên từ 3 á 10. Đến năm 1946, model III là loại cân bằng áp suất đã được thiết kế bởi hãng M. W. Kellogg.
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. Đến năm 1951, loại Orthor Flow đầu tiên của M. W. Kellogg xuất hiện. Sau đó hãng Standard Oil đã thiết kế một loại FCC mới gọi là model IV, đó là cải tiến của model III và dây chuyền công nghệ model IV đầu tiên áp dụng trong công nghiệp vào năm 1952.
Cùng với thời gian, FCC ngày càng được cải tiến để có được hiệu suất, chất lượng xăng cao hơn và có thể dùng nguyên liệu ngày càng nặng hơn, với chất lượng nguyên liệu ngày càng xấu hơn.
2. Lựa chọn công nghệ Cr-acking xúc tác
Qua lịch sử phát triển của quá trình Cr-acking 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 Cr-acking xúc tác lớp sôi sử dụng xúc tác dạng bụi hay vi cầu, người ta thấy nó có nhiều ưu điểm hơn hệ thống Cr-acking 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 Cr-acking 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.
+ 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.
Qua các ưu điểm đó ta chọn sơ đồ công nghệ xúc tác lớp sôi FCC với thời gian tiếp xúc ngắn cho quá trình Cr-acking xúc tác.
3. Dây chuyền FCC với thời gian tiếp xúc ngắn
Trước hết nguyên lý của quá trình Cr-acking xúc tác có thể miêu tả bằng sơ đồ sau:
Nguyên
liệu
Chuẩn ...
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status