Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
V. Lựa chọn thiết bị chính cho dây truyền

V. Lựa chọn thiết bị chính cho dây truyền

Tải bản đầy đủ - 0trang

hơi khí đi qua các lỗ này, qua lớp xúc tác vng góc với trục của lò rồi vào ống trung tâm

và đi ra ngồi.

Nhiệt độ trong lò và vỏ lò phải kiểm tra thường xuyên để đảm bảo vận hành ổn định

và an toàn. Ngày nay người ta thường chuẩn hố thiết bị lò có đường kính từ 2,5 đến 3 m

và chiều cao từ 10 đến 15(m) tuỳ theo năng suất của dây chuyền.



CHƯƠNG III: TÍNH TỐN CHO Q TRÌNH REFORMING XÚC TÁC

I.



Tính tốn cân bằng vật chất

 Các số liệu ban đầu:

Bảng 14: Các số liệu yêu cầu ban đầu cho thiết kế



Công suất



980000 tấn/năm

743  8030K



Nhiệt độ

Tốc độ thể tích LHSV



2 h-1



Áp suất



40-45 at



Thời gian làm việc xúc tác



1 năm



Lượng cốc bám trên xúc tác (% trọng lượng)



3  5%



Tỷ lệ H2/RH, (m3/m3)



1500



Thiết bị phản ứng chính



Lò xun tâm



 Ngun liệu có những đặc tính sau:

Bảng 15: Đặc tính của nguyên liệu(Mỏ Bạch Hổ)

Tỷ trọng



Thành phần phân đoạn, (K)



%, Khối lượng



( kg/m3)

733



Ts đầu



Ts 50%



Ts cuối



Parafin



Naphten



Aromatic



358



395



438



62,61



26



11,39



 Trong quá trình reforming xúc tác thường xảy ra các phản ứng sau

 Phản ứng chuyển hóa hydrocacbon naphten thành RH thơm

CnH2n



 CnH2n-6 + 3H2 (1)



 Phản ứng chuyển hóa hydrocacbon naphten thành parafin

CnH2n + H2 ↔ CnH2n+2 (2)

 Phản ứng hydro cracking hydrocacbon naphten



CnH2n + n/3 H2 n/15 (CH4+ C2H6 +C3H8+C4H10 + C5H12)



(3)



 Phản ứng hydro cracking hydrocacbon parafin

CnH2n+2 + (3-n)/3 H2



n/15 (CH4 + C2H6 + C3H8 + C4H10 + C5H12) (4)



Ta có thể mơ ta sự giảm hàm lượng hydrocacbon do chuyển hóa hố học ở các phản

ứng trên bằng các phương trình vi phân sau:



-= k1 . PN - . PA.PH23



(5)



- = k2.PN – .PP



Trong đó:



(6)



-= k3 .



(7)



-= k4 .



(8)



PN: là áp suất của naphten

PA: là áp suất của aromatic

PP: là áp suất của parafin P

: là áp suất của hệ



NN, NP, NA lần lượt là phần mol của hydrocacbon naphten, parafin,

aromatic trong nguyên liệu.

VR là đại lượng nghịch đảo của tốc độ nạp liệu theo mol

tác/h×nguyên liệu).



(Kg xúc



K1, K2, K3, K4 lần lượt là hằng số tốc độ của phản ứng (1), (2), (3), (4)

KP1, KP2 lần lượt là hằng số cân bằng hóa học của phản ứng (1), (2) được tính theo

phương trình sau:

3



12



KP1 = 9,81 ×10 ×e



46,15 - 25600/T



3



(Pa )



(9)



KP2 = 98,1-1 ×10-3×e(4450/T) - 7,12 (Pa-1)



(10)



 Thành phần tuần hồn khí ở bảng sau.



Bảng 16: Thành phần khí tuần hồn

Cấu tử



H2



CH4



C2H6



C3H8



C4H10



C5H12



%



86



4



5



3



1



1



 Để tính thành phần của hỗn hợp ta dùng cơng thức sau:

Mc×Yi = Mi×Yi’

Trong đó: Mc là khối lượng phân tử trung bình của nguyên liệu.

Mi là khối lượng phân tử trung bình của cáchydrocacbon trong nguyên liệu

Yi và Yi’ lần lượt là phần khối lượng và phần mol của cấu tử i trong

nguyên liệu.

Mặt khác thì:

Trong đó:



Mc = 0,4 × T50 - 45

T50 là nhiệt độ sơi tại 50% thể tích của ngun



liệu. Vậy ta tính được :



Mc = 0,4 ×395 - 45 =113



 Một cách tổng qt ta có thể tính khối lượng của các hydrocacbon trong nguyên

liệu như sau:

Bảng 17: Khối lượng tổng qt của các hydrocacbon

Hydrocacbon



Cơng thức hóa học



Cơng thức khối lượng



Aromatic



CnH2n – 6



MA = 14n – 6



Naphaten



CnH2n



MN = 14n



Parafin



CnH2n +2



Mp = 14n+2



 Ngồi ra còn tính theo cơng thức:



Trong đó:

YP, YN, YA lần lượt là phần khối lượng của các hydrocacbon parafin,

naphten và aromatic trong nguyên liệu.

MA, MN, MP là khối lượng phân tử của các hydrocacbon Aromatic, naphten

và parafin



 Biến đổi ta được phương trình sau:

n3 - (Mc + 4 ) n2 - {(6 + YA – 2YN - 3YP ) MC }n + YN. MC =0

Với YA = 0,1139; YN = 0,26; YP = 0,6261

Giải phương trình trên ta có: n=8,038

Vậy khối lượng phân tử trung bình của các hydrocacbon như sau

Bảng 18: Thành phần của nguyên liệu

Cấu tử



Khối lượng

phân tử



Hàm lượng trong nguyên liệu

Yi phần khối lượng



Yi’ = Yi×Mc/Mi



Cn H2n + 2



114,53



0,6261



0,618



Cn H2n



112,53



0,26



0,2611



Cn H2n – 6



106,53



0,1139



0,1209







-



1,000



1,000



 Tính năng suất của thiết bị ta dùng cơng thức sau :



G c=



(Kg/h)



Trong đó: L là năng suất năm L=980000 tấn/năm

n là số ngày hoạt động trong năm.

Ở đây n = 340 ngày (có 25 ngày nghỉ để sửa chữa và bảo dưỡng).

Vậy ta tính được năng suất trong ngày là:

Gc = 980000×1000/ (24×340)

= 120098.04 (Kg/h)

Năng suất thiết bị tính ra (Kmol/h)

G’c = Gc/Mc = 120098.04 / 113

= 1062.81



(Kmol/h)



 Vậy ta có bảng sau:

Bảng 19: Lượng hydrocacbon trong nguyên liệu

Cấu tử



Yi’



G’c×Yi’



Cn H2n + 2



0,618



656.82



Cn H2n



0,2611



277.5



Cn H2n – 6



0,1209



128.49







1,000



1062.8

1



 Tính lượng khí tuần hồn cần thiết

Với tỷ lệ H2/HC ngun liệu lưu lượng thể tích của nguyên liệu trong một giờ được tính

theo cơng thức sau:

G r = (Gc/Pc) ×Ni

Trong đó: Gc là năng suất của thiết bị, (kg/h)

Pc là tỷ trọng của nguyên liệu: Pc = 733 (kg/m3)

Ni là tỷ lệ H2/RH, với



Ni = 1500(m3/m3)



Vậy lưu lượng thể tích của H2 trong 1 giờ là :

Gr = (120098.04/733) ×1500

= 245766.7 (m3/h)

 Năng suất khí tuần hồn được tính:

N'r = Gr × 100/(86×22,4)

= 245766.7×100/(86×22,4) = 12757.8 (kmol/h)

 Vậy thành phần khí tuần hoàn được cho ở bảng sau :

Bảng 20: Thành phần của khí tuần hồn

Cấu tử



Khốilượng

phân tử Mi



Thành phần

mol Y՛i



Mi×Y'i



Mri = N'r×Y'i



H2



2



0.864



1,72



10971.7



CH4



16



0,04



0,64



510.3



C2H6



30



0,05



1,50



637.89



C3H8



44



0,03



1,32



382.74



C4H10



58



0,01



0,58



127.58



C5H12



72



0,01



0,72



127.58







-



1,00



6,50



12757.8



 Lượng hydrocacbon tuần hồn là:

12757.8 – 10971.7= 1787.1 (kmol/h)

 Lượng chất xúc tác cho q trình

-



Thể tích xúc tác:

Vxt= Gc / (c ×Vo)



Trong đó:



Vo: là tốc độthể tích Vo=2 h-1



(m3)



Gc: là năng suất thiết bị, ( kg/h)

c : khối lượng riêng của nguyên liệu ở thể lỏng,c=733 kg/m3

Suy ra:



Vxt



= 120098.04= 81.92 (m3)

733×2



Vậy lượng xúc tác được tính

là:



Mxt = Vxt ×xt



(kg)



xt là khối lượng riêng của chất xúc tác, (kg/m3)



Trong đó:



xt = 500 - 650 (Kg/m3). Chọn xt= 600 (kg/m3)

Vậy:



Mxt = 81.92×600 = 49153.4



(kg)



 Tính tốn sự phân bố áp suất của các cấu tử trong hỗn hợp nguyên liệu vàkhí tuần

hồn.

Cơng thức tính: Pi = P×Y'i

Trong đó:



P: là áp suất chung trong lò phản ứng, (Pa)

Y'i : phần mol cấu tử trong hỗn hợp.



Chọn áp suất P = 40 at =3922722,37 (Pa), thành phần áp suất được cho ở bảng sau

Bảng 21: Phân bố áp suất theo từng cấu tử

Cấu tử



Ni (Kmol/h)



Y'i = Ni/ Ni



Pi=P×Y'i(Pa)



A



128.49



0.0093



36481.3



N



277.5



0,02



78454.4



P



656.82



0,048



78454,4



H2



10971.7



0,794



3114641.6



P*



1787.1



0,13



509953.9







35256.5



1,000



3922722.37



Trong bảng trên P* là lượng hydrocacbon trong khí tuần hồn;A, N, P lần lượt là ký hiệu



Của aromatic, naphten, parafin trong nguyên liệu

Lượng phân bố xúc tác trong các lò phản ứng 1,5:2,5:6 nên ta có bảng sau:

Bảng 22: phân bố lượng chất xúc tác theo từng lò phản ứng

Lò phản ứng



Lượng chất xúc tác

Vxt (m3)



Mxt (kg)



1



12.288



7372.8



2



20.48



12288



3



49.52



29491.2







81.92



49153.4



I.1. Tính tốn lò thứ nhất

Chọn nhiệt độ dòng nguyên liệu vào lò thứ nhất Tr1 = 803oK

 Hằng số tốc độ phản ứng chuyển hóa hydrocacbon naphten thành RH thơm

Tr1 = 803oK  1000/Tr1 = 1,245

Theo đồ thị trong sổ tay hóa lý ta tra đượcK1 = 3,145×10-7 (kmol/h×kg xúc

tác×Pa2)

 Độ giảm tương đối do hàm lượng naphten thơm hóa là:

= k1.PN - .PA.PH23

Thay vào ta có:

- = 3,145.10-7.78454,4 - .36481,3.(3114641,6)3 = 0,0244



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

V. Lựa chọn thiết bị chính cho dây truyền

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×