Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Các số liệu ban đầu

Các số liệu ban đầu

Tải bản đầy đủ - 0trang

- Toàn bộ lượng olefin đều phản ứng tạo thành ankylat;

-



Lượng propan, n-butan, n-pentan khơng tham gia phản ứng.



Phương trình phản ứng tạo sản phẩm chính của q trình như sau:

iso-CnH2n+2 + CmH2m→



H+



Cm+nH2(m+n)+2 + Q



Khối lượng phân tử trung bình của olefin:

% propen �Mpropen  % buten �Mbuten

% propen  % buten



(Với % buten= % isobuten + % buten1 + % buten2 = 7,79 +6,6 + 13,59 = 27,98)

Khối lượng phân tử trung bình của alkylat:

Malkyl TB



= Molefin TB + Miso-butan

= 49,93 + 58

= 107,93



Số kg sản phẩm alkylat tạo thành trong 1 giờ:

270000 �103

 33582, 09

Gal = 335 �24

(kg/h)



Số mol sản phẩm alkylat tạo thành trong một giờ:

nal = Gal: Mal = 33582,09: 107,93 = 311,147 (kmol/ h)

5.1.1. Tính lượng olefin nguyên liệu

Từ phương trình phản ứng, ta thấy cứ 1 mol olefin tham gia phản ứng với 1 mol

iso-butan thì tạo thành 1 mol sản phẩm alkylat.

Vậy ta có:

nolefin = nalkylat = 311,147 (kmol/h)

Do đó lượng olefin tham gia phản ứng trong 1 giờ là:

43



Gol = nol x Mol = 311,147 x 49,93 = 15535,567 (kg/ h)

Lượng nguyên liệu olefin vào hệ thống thiết bị phản ứng trong 1 giờ:

G



G ol

15535,567 �100



 33047,37

%olefin

47, 01

(kg/ h)



Vậy ta có bảng sau:

Bảng 8: Khối lượng các cấu tử nguyên liệu olefin đi vào hệ thống thiết bị.

Cấu tử



Khối lượng

phân tử, M



% khối lượng



Propan



44



10,07



3327,87



75,36



iso-Butan



58



34,06



11255,93



194,07



n-Butan



58



7,74



2557.87



44,1



Propylen



42



17,13



5661.02



134,79



izo-Buten



56



8,32



2749,54



49,1



Buten-1



56



7,05



2329,84



41,6



Buten-2



56



14,51



4795,17



85,63



n- pentan



72



1,12



370,13



5,14



100



33047,37



629,79



Tổng cộng



Khối lượng,

Kg/h



Số mol, kmol/h



5.1.2. Tính lượng iso-butan cần thêm

Để đảm bảo tỷ lệ iso-butan/olefin = 7,5/1, thì lượng iso-butan cần cho hệ thống thiết bị

phản ứng trong 1 giờ là:

nisobutan: nolefin =

Suy ra:

niso-butan = 7,5x311,147= 2333,6 kmol/h



44



Tổng khối lượng iso-butan là miso-butan= 2333,6x58= 135486,45 kg/h

Số mol iso-butan có sẵn trong nguyên liệu olefin:

niso-butan(olefin)= 194,07 kmol/h

Số mol iso-butan cần thêm là:

niso- butan (thêm vào) = niso-butan - niso-butan(olefin)= 2333,6 – 194,07= 2139,5325 kmol/h

Khối lượng iso-butan cần thêm vào là:

miso-butane (thêm vào) = 2139,5325 x 58 = 124092,9 kg/h

Coi như dòng nguyên liệu iso-butan là nguyên chất, lượng nguyên liệu iso butan cần

thêm vào cho cả hệ thống thiết bị trong 1 giờ là 124092,9kg.

Tổng số mol hydrocacbon vào trong hệ thống thiết bị phản ứng là:

nHC = nnl-olefin + nisobutan (thêm vào) = 629,79 + 2139,5325 = 2769,3225 kmol/h

5.1.3. Tính lượng axit cần dùng

Tính thể tích của các hydrocacbon trong nguyên liệu

Tính lần lượt khối lượng riêng của các hydrocacbon lỏng tại nhiệt độ phản ứng 7 oC

(280oK) và thể tích riêng tương ứng:

-



Khối lượng riêng của propan:



d1= 16,583 mol/dm3 tại t1= 85,47oK

d2= 5,0111 mol/dm3 tại t2= 369,83oK ([6], table 2-32, 2.102)

CT nội suy:

(d-d1)/(t-t1) = (d1-d2)/ (t1-t2)

Trong đó, d là khối lượng riêng của hydrocacbon tại 280 oK, thay số ta có:

(d-16,583)/ (280-85,47) = (16,583-5,0111)/ (85,47-369,83)

 d= 8,676 mol/dm3

-



Thể tích riêng của propan trong nguyên liệu là:

Vpropan= npropan/dpropan= 75,36/8,676= 8,69 m3/h

Tính tốn tương tự thu được bảng sau:



45



Bảng 9: Khối lượng riêng, thể tích riêng của các hydrocacbon trong nguyên liệu

Cấu tử

Propan

ΣIsobuta

n

N-butan

Propylen

Isobuten

Buten-1

Buten-2



nHC,

kmol/h



d1,

t1, oK

mol/dm3



d2,

t2, oK

mol/dm3



d,

VHC,

3

mol/dm m3/h



75,36



16,583



85,47



5,0111



369,83



8,767



8,69



2333,6



12,62



134,86



3,9271



524,12



9,379



248,81



44,1



12,62



134,86



3,9271



524,12



9,379



4,70



134,79



18,07



87,89



5,3638



364,85



9,256



14,56



49,1



14,264



87,8



4,1117



419,5



8,381



5,86



41,6



14,264



87,8



4,1117



419,5



8,381



4,96



85,63



13,894



134,26



4,2795



435,5



9,242



9,27



5,14



10,474



143,42



3,1784



469,7



7,420



0,69



N-pentan

Tổng

cộng



2769,32



297,54



(Trong đó d1, d2, t1, t2 tra tại ([6], table 2-32), chấp nhận gần đúng các giá trị của isobutan

bằng n-butan, isobuten bằng buten-1, các giá trị của buten-2 lấy theo cis-buten-2)

Hệ thống thiết bị phản ứng bao gồm 3 thiết bị nên lượng nguyên liệu chia đều thành 3

phần vào 3 thiết bị phản ứng,nên tổng thể tích hydrocacbon vào trong mỗi thiết bị phản

ứng là:

VHC’= VHC/3= 297,54/3= 99,18 m3/h

Vì trong quá trình phản ứng, hàm lượng axit ngày càng giảm, nên để đảm bảo tỷ lệ thể

tích axit/ hydrocacbon vào thiết bị phản ứng cuối cùng là 1,1/1 thì ở thiết bị phản ứng thứ

nhất ta lấy tỷ lệ này là 1,4/1. Thể tích axit H2SO4 dùng cho cả hệ thống là:

VH2SO4= 1,4.VHC’= 1,4.99,18= 138,852 m3/h

Khối lượng riêng của dung dịch axit H2SO4 nguyên chất:

d1= 1,8517 kg/dm3 tại 0oC

d2= 1,8409 kg/dm3 tại 10oC ([6], table 2-103, 2.113)

46



Sử dụng công thức nội suy, tại 7oC dH2SO4= 1,84414 kg/dm3

Khối lượng axit H2SO4: mH2SO4= dH2SO4xVH2SO4= 1,84414.138852= 256062,53 kg/h

Sử dụng dung dịch axit H2SO4 98%, khối lượng dung dịch cần dùng là:

mddH2SO4= mH2SO4 /98% = 256062,53/98%= 261288,3 kg/h

Thể tích dịch axit H2SO4 98% cần dùng:

-



Khối lượng riêng của dung dịch axit H2SO4 98%:

d1= 1,8567 kg/dm3 tại 0oC

d2= 1,8463 kg/dm3 tại 10oC ([6], table 2-103, 2.113)

Sử dụng cơng thức nội suy, tại 7oC dH2SO4= 1,84942 kg/m3



-



Thể tích dịch axit H2SO4 98% cần dùng là:

VddH2SO4= mddH2SO4/ dH2SO4= 261288,3/1,84942= 141281,21 m3/h



Lượng axit này được đưa vào thiết bị phản ứng thứ nhất, sau đó cùng với dòng sản phẩm

đi tới settler thứ nhất, ở đây xem như toàn bộ lượng axit này được tách ra đưa vào thiết bị

phản ứng thứ 2, …. rồi toàn bộ lượng axit này vào thiết bị phản ứng thứ 3.

5.2.



Tính cân bằng vật chất



Ta tính cân bằng vật chất cho cả hệ thống thiết bị và cho từng thiết bị.

Σ lượng vào = Σ lượng ra

-



Tổng lượng vào bao gồm 2 dòng:

+ Olefin và iso-butan

+ Axit

Tổng lượng ra chỉ có 1 dòng:

+ Hỗn hợp alkylat, propan, isobutan, n-butan, pentan và axit



Lượng iso-butan phản ứng là: miso-butan(pư)= niso-butan(pư)x58= 311,147x58= 18046,53 kg/h

Lượng iso-butan thoát ra cùng sản phẩm là: m’iso-butan= miso-butan - miso-butan(pư)

m’iso-butan= 135489,45 – 18046,53= 117442,92 kg/h

Bảng 10. Cân bằng vật chất cho cả hệ thống thiết bị

47



Cấu tử



Lượng nguyên liệu

Lượng sản phẩm ra, Kg/h

vào, Kg/h



Propan



3327,87



3327,87



Iso-butan (trong olefin và

thêm vào)



135489,45



117442,92



2557,87



2557,87



5661,02



0



2749,54



0



2329,84



0



4795,17



0



370,13



370,13



0



33582,09



261288,3



261288,3



418599,2



418569,2



n-Butan

Propylen

Iso-buten

Buten-1

Buten-2

n- pentan

Alkylat

H2SO4



Tổng cộng



Sai số do tính tốn:

Ε=ΙΣm1- Σm2Ι.100%/ Σm1

= Ι418599,2- 418569,2Ι100%/418599,2= 0,007 %

Chấp nhận sai số do q trình tính tốn là 0,007 %



Tính cân bằng cho mỗi thiết bị



48



Hệ thống bao gồm 3 thiết bị phản ứng hoạt động độc lập với nhau, lượng nguyên liệu hỗn

hợp olefin được chia làm 3 phần vào 3 thiết bị nên lượng nguyên liệu vào mỗi thiết bị

bằng 1/3 lượng nguyên liệu vào cả hệ thống:

Lượng propan trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong một giờ:

mpropan’= mpropan/3= 3327,87/3= 1109,29 kg/h

Lượng iso-butan trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1 giờ:

miso-butan’= miso-butan/3= 135489,45/3= 45163,15 kg/h

Lượng n-butan trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1 giờ:

mn-butan’= mn-butan/3= 2557,87/3= 852,62 kg/h

Lượng propylen trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1 giờ:

mpropylen’= mpropylen/3= 5661,02/3= 1887,01 kg/h

Lượng iso-buten trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1giờ:

misobuten’= miso-buten/3= 2749,54/3= 916,51 kg/h

Lượng buten-1 trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1 giờ:

mbuten 1’= mbuten1/3= 2329,84/3= 776,61 kg/h

Lượng buten-2 trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1giờ:

mbuten 2’= mbuten2/3= 4795,17/3= 1598,39 kg/h

Lượng n-pentan trong nguyên liệu đi vào mỗi thiết bị phản ứng trong 1giờ:

mn-pentan’= mn-pentan/3= 370,13/3= 123,38 kg/h

Lượng sản phẩm ankylat thoát ra ở mỗi thiết bị phản ứng trong 1 giờ là:

mankylat’= mankylat/3= 33582,09/3= 11194,03 kg/h

Lượng isobutane khơng phản ứng thốt ra ở mỗi thiết bị phản ứng là:

m’isobutan’= m’isobutan/3= 117442,92/3= 39147,64 kg/h

Lượng axit coi như được đưa toàn bộ từ thiết bị này qua setller tới thiết bị khác:

m’axit= maxit = 261288,3 kg/h

49



Bảng 11. Cân bằng vật chất cho mỗi thiết bị phản ứng

Cấu tử



Lượng nguyên liệu

Lượng sản phẩm ra, Kg/h

vào, Kg/h



Propan



1109,29



1109,29



ΣIso-butan



45163,15



39147,64



n-Butan



852,62



852,62



Propylen



1887,01



0



Iso-buten



916,51



0



Buten-1



776,61



0



Buten-2



1598,39



0



n- pentan



123,38



123,38



Alkylat



0



11194,03



H2SO4



261288,3



261288,3



Tổng cộng



313725,3



313715,3



Sai số do tính tốn:

ε=ΙΣm’1- Σm’2Ι.100%/(Σm’1)

= Ι313725,7- 313715,3Ι100%/(313725,7)= 0,003 %

Chấp nhận sai số do q trình tính tốn là 0,003 %



50



KẾT LUẬN



Trong suốt khoảng thời gian làm việc lỗ lực và khẩn trương với sự hướng dẫn tận tình

của PGS.TS Đào Quốc Tùy chúng em đã hoàn thành bản đồ án của mình với đề tài thiết

kế phân xưởng alkyl hóa với cơng suất 270000 tấn /năm.Qua q trình thực hiện đồ án

chúng em đã rút ra được là quá trình alkyl hóa là q trình rất quan trọng trong cơng

nghiệp sản xuất xăng sạch vì sản phẩm của quá trình đáp ứng được các yêu cầu về kỹ

thuật của động cơ đốt trong,góp phần bảo về mơi trường với các ưu điểm sau:

- Trị số octan cao,độ chênh lệch trị số octan của hai phương pháp RON và MON

thấp (RON =95-97,MON =92-94).

-Hàm lượng các hợp chất thơm và olefin nhỏ

-Độ ổn định hóa học cao

-Cháy hồn tồn và hàm lượng CO trong khí thải thấp

-Áp suất hơi bão hòa thấp

Từ đó ta thấy được q trình alkyl hóa để sản xuất xăng alkylat sử dụng nguồn nguyên

liệu từ phân đoạn khí của q trình cracking là phân xưởng khơng thể thiếu trong tổ hợp

chế biến dầu mỏ,vì ngồi những ưu điểm của sản phẩm alkyl hóa ra,đây còn là xu hướng

sử dụng hợp lý sản phẩm khí của q trình chế biến khác góp phần tiết kiệm nguồn

nguyên liệu dầu mỏ quý hiếm đang dần cạn kiệt.



51



Danh mục tài liệu tham khảo



[1] PGS.TS Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ,Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật,

2001.

[2] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ,Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật, 2004.

[3]PGS.TS Nguyễn Hồng Liên, PGS.TS Phạm Thanh Huyền; Cơng nghệ tổng hợp Hữu

cơ – Hóa dầu; Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật Hà Nội; 2006.

[4] Mc Graw-Hill, Robert A. Mayer, Handbook of Petroleum Refining Process 3 rd, 2003.

[5]S. Zhang, L. Wilkinson, L. Ogunde, R. Todd, C. Steves, S. Haydel; Alkylation

Technology StudyFinal Report; 2016.

[6]Don W. Green, Robert H. Perry, Perry ‘s Chemical Engineering Handbook 8 th, 2008.

[7]PGS.TS Trần công Khanh, Thiết bị phản ứng trong Công nghiệp Lọc Hóa dầu.

[8]Nhiều tác giả, Sổ tay Q trình và Thiết bị trong cơng nghiệp Hóa chất và Thực phẩm

Tập 2, Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật, 2006.

[9] Dupont, Stratco Ankylation technology,2015.

[10] Andy Tyas, Pam Pryor; Stratco Alylation Technology Features and Developments;

2008.

[11]Dupont,Stratco Ankylation Innovations for Grassroots Application, 2015.

[12]M. van Es Sr. Director Technology CB&I, Successful Operation of the First

AlkyClean Solid Acid Alkylation Unit, 2017.

[13] Hồ Lê Viên, Tính tốn thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất bản

Khoa học Kĩ thuật, 2006.

[14] Tucker, Christopher Seth, Johnston, Kyle, Laetsch, Shawn, Reitmeyer, Dustin;

Alkylate Manufacturing: For Useas a Gasoline Blending Component; The University of

Arizona; 2011.

52



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Các số liệu ban đầu

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×