Hóa dầu - Lựa chọn mô hình nhiệt động

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỰA CHỌN MÔ HÌNH NHIỆT ĐỘNG Phương pháp tương quan Phương pháp EOS 1 Sơ đồ lựa chọn FP Phân loại các cấu tử có trong hệ: khí, chất không phân cực, ngưng tụ, solvat hóa, điện ly Khí hoặc chất không phân cực? Chất điện ly? Đúng Sai Sai Sai Sai Sai Sai Đúng Đúng Đúng Đúng P < 10 bars? Polimers? Khí (NH3, CO2)? hoặc P > 10 bars? Biết BIP? Thử chọn PR, SRK, API Thử chọn NRTL, Pitzer, hoặc Bromley Thử NRTL, UNIQUAC, FH, Winson, Van Laar Thử UNIFAC, nếu có thể, giả định BIP của các cấu tử thiếu Thử chọn SAFT, ESD Thử Henry’s Law Thử ESD, SAFT, MHW2, Wong-Sandler Đúng 2 CÁC MÔ HÌNH NHIỆT ĐỘNG • Phương pháp tương quan: API và Rackett • Phương pháp phương trình trạng thái: Các tính chất nhiệt động học là cơ sở dữ liệu quan trọng nhất trong tính toán quá trình công nghệ 3 EOS Phương pháp EOS: • Phương trình bậc ba tổng quát • Công thức Alpha • Các quy luật hỗn hợp • Phương trình SRK, PR, • Phương trình SRKP, SRKM, SRKS. 4 Phương trình bậc ba tổng quát Trong đó: P : áp suất T : nhiệt độ tuyệt đối v : thể tích mol u, w: là các hằng số nguyên wbuvbv Ta bv RT P 22 )(     5 Giá trị của u, w trong các EOS u w Phương trình trạng thái 0 0 Van der Waals 1 0 Redlich-Kwrong 2 -1 Peng-Robinson 6 EOS Soave-Redlich-Kwrong   2 221 176,0574,148,0 )1(1)( )().()(       M TMT TaTTa r c Trong đó: a(T) : hệ số phụ thuộc nhiệt độ (T) : hàm phụ thuộc nhiệt độ, đặc trưng cho lực hấp dẫn giữa các phân tử Tc : nhiệt độ tới hạn Tr = T/Tc : nhiệt độ rút gọn  : thừa số acentric 7 LỰA CHỌN MÔ HÌNH NHIỆT ĐỘNG Cơ sở lựa chọn: • Hằng số cân bằng pha cho các quá trình chưng cất, hấp thụ, hấp phụ, cô đặc hoặc bốc hơi, quá trình trích ly • Thành phần của hỗn hợp • Nhiệt độ • Áp suất • Các thống số làm việc của thiết bị 8 Phương pháp nhiệt động cho phép tính: • Tính K trong một khoảng rộng T và P tính các quá trình phân tách pha • Tính Enthalpy tính cân bằng nhiệt • Tính Entropy tối thiểu hoá năng lượng tự do Gibbs trong các thiết bị phản ứng LỰA CHỌN MÔ HÌNH NHIỆT ĐỘNG 9 QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ • Khí chứa ≤5% N2, CO2 và H2S và không có phân tử phân cực nào khác: SRK, PR hoặc BWRS • Khí chứa ≥5% N2, CO2 và H2S và không có phân tử phân cực nào khác: SRK, PR, (nên có các thông số tương tác để thu được kết quả chính xác hơn) • Tách các HC nhẹ: PR-BM, RKS-BM, PR, SRK. • Tách khí từ không khí bằng làm lạnh sâu: PR-BM, RKS- BM, PR, SRK • Tách nước bằng Glycol: PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SR-POLAR, SAFT 10 QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ • Hấp thụ khí axit bằng metanol (RECTISOL) NMP (PURISOL): PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SR-POLAR, PHSCT, SAFT • Hấp thụ khí axit bằng amin (AMISOL), kiềm xoda nóng: ELECNRTL • Quá trình Claus: PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SRPOLAR • Xử lý khí tự nhiên có lẫn nước làm việc ở áp suất cao (độ hòa tan HC trong nước tăng lên): SRKM, PRM, SRKS, SRKKD (EOS SRK được biến đổi bởi Kabadi- Danner) 11 QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU • Hệ thống áp suất thấp (tháp chưng cất áp suất khí quyển và chân không): • Trong nguyên liệu của các hệ thống này có khoảng trên 3% thể tích phần nhẹ: BK10 hoặc GS và các dạng biến đổi của nó • Khi hàm lượng phần nhẹ lớn (nhất là thành phần C1): SRK,PR. • Hệ thống áp suất cao (tháp chưng cất phân đoạn sản phẩm của phân xưởng cracking, cốc hóa,) hàm lượng phần nhẹ nói chung lớn: GS, SRK, PR 12 QUÁ TRÌNH HOÁ DẦU • Quá trình tách các HC nhẹ trong tháp “tôi”: GRAYSON PR, RK-SOAVE CHAO-SEA Ở áp suất thấp : SRK, PK Ở áp suất cao : SRKKD • Tách BTX: WILSON, NRTL, UNIQUAC P<2 bars : IDEAL P>2 bars : GS,SRK,PK • Các sản phẩm khác MTBE, ETBE, TAME: WILSON, NRTL, UNIQUAC • Tách EBz, styren: PR, SRK, WILSON, NRTL • Axit Terephthalic: WILSON, NRTL, UNIQUAC 13 QUÁ TRÌNH HOÁ DẦU • Chưng tách rượu đẳng phí: WILSON, NRTL, UNIQUAC • Axit Cacboxylic: WILS-HOC, UNIQ-HOC • Sản xuất phenol: WILSON, NRTL, UNIQUAC • Sản xuất amonia: PR, SRK • Sản xuất khí tổng hợp: PR-BM, RKS-BM 14