Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác

PHẦN MỞ ĐẦU 4

PHẦN TỔNG QUAN 7

I. CƠ SỞ HOÁ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH 7

 1.1 Các phản ứng xảy ra trong quá trình 7

 1.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác 18

 1.3 Nhiệt động học phản ứng và điều kiện phản ứng 21

II. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 25

 2.1 Nguyên liệu 25

 2.2 Hydro hóa làm sạch nguyên liệu 29

 2.3 Sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác 32

III. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 36

 3.1 lịch sử phát triển 36

3.2 vai trò của xúc tác hai chức năng. 37

 3.3 Tính chất của chất xúc tác 40

3.4. những nguyên nhân làm giảm hoạt tính . 42

 3.5. tái sinh xúc tác 45

 3. 5.1 Sự thay đổi các chất xúc tác trong quá trình làm việc 45

 3.5.2 Các phương pháp tái sinh chất xúc tác 45

 3.5.3 Tuổi thọ xúc tác và giới thiệu một số chất xúc tác 47

 IV. CÔNG NGHỆ REFORMING XÚC TÁC 49

 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 49

 4.2 Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ 52

 4.3 thiết kế phân xưởng.67

Các thiết bị chính của quá trình 68

PHẦN TÍNH TOÁN 71

PHẦN TÍNH TOÁN KINH TẾ 101

PHẦN XÂY DỰNG 106

I. CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 106

II. CÁC NGUYÊN TẮC KHI THIẾT KẾ XÂY DỰNG 108

III.BỐ TRÍ MẶT BẰNG XÂY DỰNG 109

PHẦN AN TOÀN 112

I. KHÁI QUÁT 112

 1.1 Nguyên nhân kỹ thuật 112

 1.2 Nguyên nhân do tổ chức 112

 1.3 nguyên nhân do vệ sinh. 112

II. NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ 113

 2.1 Phòng chống cháy 113

 2.2 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn gây cháy 113

 2.3 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn cháy 114

III. NHỮNG BIỆN PHÁP TỔ CHỨC ĐỂ BẢO ĐẢM AN TOÀN CHÁY NỔ . 115

PHẦN KẾT LUẬN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

 

 

 

 

doc118 trang | Chia sẻ: huong.duong | Ngày: 05/09/2015 | Lượt xem: 810 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
uỳnh (S) sẽ không bị loại bỏ hoàn toàn. Hợp chất của lưu huỳnh sau khi đã tái sinh bằng phương pháp oxy hóa thường ở dạng Sulfat. Với phương pháp khử người ta dùng dòng khí chứa 10% hydro ở áp suất khoảng 2 atm. Chất xúc tác sau khi tái sinh thì lượng cốc giảm xuống còn khoảng 0,03 á 0,05% trọng lượng. 3.5.2.3. Tái sinh bằng phương pháp Clo : Chất xúc tác sau một thời gian sử dụng thì hàm lượng Clo bị giảm xuống và do đó làm giảm tính axit dẫn đến làm giảm hoạt tính. Để khắc phục hiện tượng này người ta thêm vào vùng phản ứng các hợp chất hữu cơ chứa Clo cùng với nguyên liệu. Ngoài ra người ta còn tiến hành Clo hóa chất xúc tác trong giai đoạn nung của quá trình tái sinh xúc tác . Lúc này có thể cho clo vào ở dạng khí . Ví dụ :xúc tác pt/AL2O3 Đã làm việc 15.000h đầu tiên đem xúc tác này tái sinh bằng oxihoá bằng hỗn hợp nitơ - oxi , hàm lượng oxi 1-1,5% thể tích , ở điều kiện từ 7-10 at và dần dần tăng nhiệt đến 500OC . Xúc tác sau khi đã đốt cốc đem clo hoá ở áp suất khí quyển trong môi trường không khí , ở lối vào và ra thiết bị phản ứng làm sao cho hàm lượng clo bão hoà trong xúc tác . Kết quả sau khi clo hoá cho thấy hàm lượng clo trong xúc tác tăng từ 0,07-0,08% trọng lượng còn hàm lượng sắt giảm từ 1-1,5% trọng lượng . Fe bị giảm xuống do : 2Fe2O3 + 6Cl 2 → 4Fe2O3 + 3O2 Sau khi tái sinh bằng clo còn thấy lượng chì cũng bị giảm xuống . Ngoài ra nó còn làm tốt độ phân tán của pt trong xúc tác . Nhưng nếu hàm lượng clo trong xúc tác quá cao ( chiếm 1,4% trọng lượng thì tính chất phân huỷ tăng lên mạnh , điều này sẽ làm cho hiệu suất khí tăng lên . Đó là điều không mong muốn trong quá trình reforming . Qua thực nghiệm cho thấy , chế độ tái sinh xúc tác bằng clo như sau: Tốc độ thể tích nạp không khí (h-1) Nhiệt độ ( OC) thời gian tái sinh (h) nồng độ clo trong không khí (% trọng lượng ). Hàm lượng clo trong xúc tác tối ưu nhất là 0,8-0,95 trọng lượng . Xúc tác AL2O3 sau khi tái sinh clo thì độ hoạt tính và độ chọn lọc gần như được khôi phục lại hoàn toàn . 3.5.3. Tuổi thọ xúc tác và giới thiệu một số chất xúc tác: 3.5.3.1. Tuổi thọ xúc tác: Độ chọn lọc của hầu hết các xúc tác giảm theo thời gian sử dụng, xúc tác mất hoạt tính dehydro hóa do tạo thành cốc hoặc do những thay đổi vật lý trong thành phần và cấu trúc của xúc tác. Sự giảm hoạt tính hydro hóa mạnh hơn sự giảm hoạt tính hydrocracking. Do đó, khi nhiệt độ được thay đổi để bù vào sự mất mát hoạt tính, tỷ lệ hydrocracking tăng làm cho hiệu suất khí tăng, hydro giảm và hiệu suất lỏng giảm. Sự giảm độ chọn lọc của các xúc tác theo nhiệt độ được trình bảy trong hình 4. 8 7 6 5 4 3 2 1 0 25 50 75 100 Nhiệt độ, F Khí và butan Pt Pt - Re Pt Pt - Re Hình 10:Sự mất mát độ chọn lọc của xúc tác áp suất 100 á 500 PSig, RON : 95 - 100. Kết quả cho thấy sự giảm độ chọn lọc của xúc tác pt - Re nhỏ hơn xúc tác Pt. Đặc điểm nổi bật khác của xúc tác này lớn hơn của xúc tác pt đến 4 lần. Trong những điều kiện thích hợp xúc tác kim loại có thể hoạt động đến hơn 40 năm, trong những thiết bị tuần hoàn, thì xúc tác thường có thể sử dụng được sau vài trăm lần tái sinh trước khi phải thay thế hoàn toàn.Sau một lần tái sinh, nếu được xác định là không còn hoạt tính nữa thì xúc tác được thay thế. Những xúc tác này thường đưa đến nhà máy thu hồi kim loại để thu hồi platin và các kim loại quý khác như reni. Kim loại được thu hồi có thể lại được đưa ra sản xuất xúc tác phục vụ cho quá trình. 3.5.3.2. Giới thiệu một số chất xúc tác. Dưới đây là một số chất xúc tác dùng trong reforming xúc tác do một số hãng nổi tiếng trên thế giới chế tạo: Loại xúc tác Hãng chế tạo Kim loại hoạt động D Chervon Re R 16 - R 20 UOP Re R 22 - R D150 UOP Ge R 130 thế hệ mới UOP Không công bố E 151 Engelgard Re L Ashachi Chernical Pb KX 130 ESSO Research Ir và kim loại khác E 160 Engelgard Không công bố RG 451 Procatalyse Không công bố RG 482 IFP và Procatalyse Không công bố CR 201 Total và CRD Platin - thiếc AR IfP Không công bố Bảng10:các đặc trưng của xúc tác quá trình reforming xúc tác iV. công nghệ reforming 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình: quá trình reforming có các thông số công nghệ chính như : nhiệt độ , tốc độ nạp liệu , áp suất và tỉ lệ mol giữa H2/RH của nguyên liệu 4.1.1. ảnh hưởng của nhiệt độ: quá trình reforming xúc tác tiến hành trong điều kiện nhiệt độ nằm trong khoảng 479 –5250c . khi điều kiện áp suất và tốc độ thể tích không đổi .Nếu giảm nhiệt độ thì sẽ tăng hiệu xuất xăng ,hiệu suất khí giảm , lượng hydrocacbon thơm không nhiều nên trị số octan của xăng không cao , tuy nhiên ít tạo cốc bám trên bề mặt xúc tác nên thời gian làm việc của xúc tác dài hơn . Ngược lại khi tăng nhiệt độ quá trình thì hàm lượng khí tăng lên , thành phần lỏng giảm xuống dẫn đến hiệu suất xăng giảm , tuy nhiên lượng hydrocacbon thơm tăng nên trị số octan của xăng tăng . khi nhiệt độ tăng thì khả năng tạo cốc cao nên dễ làm mất hoạt tính của xúc tác .Vì vậy , điều chỉnh nhiệt độ sao cho phù hợp với các thông số kỹ thuật khác để đảm bảo hiệu suất , chất lượng của sản phẩm yêu cầu . Bảng 11: ảnh hưởng của nhiệt độ tới một số chỉ tiêu của sản phẩm Chỉ tiêu Nhiệt độ (oC) 435 450 465 480 Hiệu suất xăng đã khử propan (%) 98 96,8 95 91,6 Hàm lượng phân đoạn có Tos đến 100oC (% TT) 34 36 41 46 Hàm lượng hydrocacbon thơm trong xăng (% TT) 19 27 35 45 áp suất hơi bão hòa của xăng (mmHg) 310 350 430 590 Trị octan theo phương pháp nghiên cứu (không pha nước chì) 67,5 74 80,5 89 4.1.2. ảnh hưởng của áp suất phần lớn các phản ứng chính của quá trình reforming xúc tác đều kèm theo quá trình tăng thể tích .Theo quan điểm nhiệt động học thì áp suất cao sẽ cản trở quá trình của các phản ứng tăng thể tích có nghĩa là cản trở quá trình tạo hydrocacbon thơm. Nhưng nếu áp suất thấp thì phản ứng cracking xảy ra mạnh, dẫn đến tạo cốc nhiều vì vậy người ta phải duy trì áp suất cao trong hệ thống. áp suất trong hệ thống được quyết định chủ yếu bởi hoạt tính và độ chọn lọc của chất xúc tác. Ví dụ trước sử dụng xúc tác Mo/Al2O3 thì áp suất trong hệ thống chọn 15 á 20 at. Nhưng hiện nay thường dùng xúc tác Pt/Al2O3 thì duy trì áp suất 20 á 40 at trong hệ thống mà hoạt tính tạo hydrocacbon thơm vẫn đảm bảo. áp suất của quá trình là nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất và sự quay vòng xúc tác, áp suất từ 400 á 500 psi thích hợp để thời gian quay vòng xúc tác dài, do vậy sự giảm áp suất, cân bằng phản ứng dehydro hóa chuyển về phía làm giảm hiệu suất sản phẩm thơm và hydro. Sự giảm áp suất làm giảm khả năng hydrocracking. Việc tăng phản ứng dehydro hóa và phản ứng hydrocracking làm tăng hiệu suất C5 và sản phẩm reforming. Nhưng sự giảm áp suất thấp sự khử hoạt tính xảy ra nhanh đến mức thời gian rỗng của xúc tác chỉ vài ngày, trong khi ở áp suất cao thời gian sống của xúc tác có thể đến 1 năm. Các thiết bị bán tái sinh không thuận lợi cho hoạt động ở áp suất thấp cho đến khi sự đưa vào xúc tác hai hay nhiều kim loại làm giảm mức độ tạo cốc. Nhờ vậy có thể sử dụng áp suất 200 á 250 psig mà vẫn duy trì được thời gian quay vòng xúc tác khử khi hoạt động ở áp suất cao. Với thiết bị tuần hoàn và thiết bị lớp xúc tác chuyển động thì áp suất có thể giảm đến 85 psig. Trong những hệ thống nhiều thiết bị hoặc thậm chí trong cùng một thiết bị độ giảm áp suất có thể thay đổi theo sự thay đổi tỷ lệ cấp liệu và tỷ lệ khó tuần hoàn. áp suất riêng phần của hydro cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình, ảnh hưởng này được minh hoạ bằng sự phụ thuộc vận tốc phản ứng dehydro hóa đóng vòng của n - heptan được xúc tác bởi Pt/Al2O3 vào áp suất riêng phần hydro . Khi không có hydro thì không xảy ra phản ứng vì bề mặt kim loại bị che phủ bởi cốc khi tăng áp suất hydro, bề mặt kim loại được làm sạch một phần và cả phản ứng dehydro hoá đóng vòng đều xảy ra. Nếu áp suất riêng phần của hydro vượt quá 10 atm thì có thể loại bỏ cốc hầu như hoàn toàn. Nhưng nếu tăng hơn nữa thì hạn chế vân tốc phản ứng dehydro hóa, áp suất riêng phần cũng ảnh hưởng đến phản ứng isomehoá và dehydroisome hóa. 4.1.3. Tốc độ nạp liệu: khi tăng lưu lượng nguyên liệu (hay giảm chất xúc tác trong các thiết bị phản ứng ) sẽ làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng với chất xúc tác dẫn đến làm tăng hiệu suất xăng ổn định và tăng hàm lượng hydro trong khí tuần hoàn , giảm hiệu suất hydrocacbon thơm dẫn đến trị số octan giảm . Nghĩa là khi tăng tốc độ thể tích thì các phản ứng khử hydro của napten , hydro cracking, đồng phân hoá butan và pentan sẽ chiếm ưu thế và xảy ra nhanh hơn. Còn các phản ứng đòi hỏi thời gian như khử hydro , vòng hoá parafin, khử alkyl ,hydrocracking , hydrocacbon nhẹ xảy ra yếu hơn . vì vậy tính toán tốc độ nạp liệu riêng sao cho phù hợp .Trong quá trình reforming xúc tác thì tốc độ nạp liệu riêng thường được duy trì trong khoảng 1,5 giờ (h-1) 4.1.4. Tỷ lệ hydro/hydrocacbon nguyên liệu: tỷ lệ mol hydro trong khí tuần hoàn trên mol nguyên liệu trong quá trình reforming xúc tác thay đổi trong một giới hạn rất rộng tuỳ theo mục đích của quá trình. áp suất hydro là yếu tố rất quan trọng để tránh sự tạo cốc . Tỷ lệ mol H2/RH xác định nồng độ của hydrocacbon trong vùng phản ứng .tỷ lệ mol hydro sử dụng ổn định do nạp khí chứa hydro cho tuần hoàn trở lại từ quá trình phản ứng . chọn tỷ số tuần hoàn khí chứa hydro được quyết định bởi các yếu tố : thành phần phân đoạn của nguyên liệu , độ khắc khe của quá trình và trị số octan của sản phẩm xăng . Tỷ lệ hydro trên nguyên liệu càng cao thì tốc độ tạo cốc trên xúc tác càng nhỏ và thời gian làm việc của xúc tác càng kéo dài . song nếu tăng tỷ lệ sẽ dẫn tới tiêu tốn một lượng nhiệt đáng kể , đồng thời làm tăng trở lực thuỷ động và thể tích của thiết bị , ống dẫn.Vì vậy cần phải điều chỉnh tỷ lệ hydro trên nguyên liệu sao cho phù hợp với yêu cầu sản phẩm 4.2. Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ: 4.2.1. Giới thiệu chung: Quá trình reforming xúc tác với lớp xúc tác cố định đầu tiên được áp dụng trong công nghiệp vào năm 1940 và khi đó dùng xúc tác molipden. Song quá trình này đã không được phát triển vì sự tạo cốc quá nhanh trên xúc tác. Vào năm 1949, reforming xúc tác sử dụng xúc tác trên cơ sở Pt ra đời và quá trình này liên tục được cải tiến,cải tiến theo hướng xúc tác và cải tiến theo hướng công nghệ và đã mang lại những kết quả đáng kể (bảng12) cho ta thấy sự cải tiến về xúc tác và công nghệ. Bảng12: Sơ lược tiến hành cải tiến xúc tác và công nghệ reforming xúc tác trên thế giới. 1940 1949 1950 - 1960 1960 1970 1980 1990 Reforming xúc tác đầu tiên sử dụng xúc tác molipden . Phát triển xúc tác Pt . Rất nhiều quá trình Reforming xúc tác được phát triển từ xúc tác Pt . Phát triển xúc tác đa kim loại (ngoài Pt còn có các kim loại khác). Quá trình reforming tái sinh xúc tác liên tục ra đời. Quá trình reforming tái sinh xúc tác sản suất hydrocacbon thơm. Ra đời quá trình reforming xúc tác mới (new reforming). Từ năm 1950, nhiều quá trình reforming xúc tác sử dụng xúc tác Pt đã được phát triển và quá trình reforming trong khu lọc dầu là chìa khoá chính để sản suất xăng có trị số octan cao cùng với quá trình cracking với lớp xúc tác sôi (FCC). Quá trình reforming xúc tác khi sử dụng thiết bị với lớp xúc tác cố định nên nó phải định kỳ dừng làm việc để tái sinh xúc tác bị cốc hóa. Một số quá trình sử dụng là phản ứng có đường van song song để dễ tái sinh xúc tác ở từng lô phản ứng riêng mà không cần phải dừng làm việc toàn bộ hệ thống (quá trình powerformer). Vào thập niên 1960, xúc tác hai và đa kim loại đã được phát triển. Xúc tác hai và đa kim loại đã được cải tiến có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc, đã góp phần nâng cao chất lượng của sản phẩm. Sản phẩm có RON = 100 mà vốn đầu tư, chi phí vận hành không cao . Đầu những năm 1970 một cải tiến nổi bật về quá trình reforming xúc tác ra đời đó là quá trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và tiếp theo là của IFP, xúc tác bị cốc hóa được tháo ra liên tục khỏi lò phản ứng và được đưa quay trở lại lò phản ứng sau khi đã được tái sinh trong thiết bị tái sinh riêng. Quá trình này được gọi là quá trình tái sinh liên tục xúc tác (CCR). Nhờ khả năng tái sinh liên tục xúc tác bị cốc hóa, quá trình CCR cho phép dùng áp suất thấp và tháo liên tục, hàng năm chưa phải thay xúc tác mới, cũng nhờ giảm áp suất mà hiệu suất hydrocacbon thơm và H2 tăng lên đáng kể. Ngày nay, quá trình CCR với áp suất siêu thấp và có thể làm việc ở áp suất 3,5 at. Hầu như tất cả các quá trình reforming xúc tác mới được xây dựng đều là quá trình CCR. Bảng 13. Các hãng đi đầu trong quá trình cải tiến reforming xúc tác Tên quá trình Hãng thiết kế Loại thiết bị phản ứng Loại xúc tác Loại lò tái sinh (Platformer) Platreforming UOP Xúc tác cố định R11 - R12 Pt = 0,375 á 0,75 Tái sinh gián đoạn Powerforming (Powerformer) EXXON Xúc tác cố định KX, RO, BO (Pt, Re) Tái sinh gián đoạn IFP reforming (IFP reforming) IFP Xúc tác cố định RG 400 Pt (0,2 - 0,6) Tái sinh gián đoạn Maonaforming (Maonaformier) Engelhard Xúc tác cố định RD.150 (pt = 0,6); E500 Tái sinh gián đoạn ReNiforming (Reniformier) CRC Xúc tác cố định FC (pt, Re) Tái sinh gián đoạn CCR plat-forming (CCR plat-Former) UOP Xúc tác chuyển động, thiết bị phản ứng chồng lên nhau R16 : 20 pt, Re Tái sinh liên tục AromiZer IFP Xúc tác chuyển động, thiết bị phản ứng chồng lên nhau Pt, Re Tái sinh liên tục Phương pháp tái sinh xúc tác của quá trình reforming xúc tác thường được chia làm 3 loại : Thiết bị bán tái sinh (xúc tác cố định), thiết bị tái sinh tuần hoàn (có lắp đặt 1 thiết bị phản ứng phụ) và thiết bị lớp xúc tác chuyển động. ở đây vấn đề cơ bản trong thiết kế thiết bị xúc tác là cân bằng nhiệt. Những phản ứng tạo ra những sản phẩm thơm là thu nhiệt. Mặc dù những phản ứng này được bù lại bởi phản ứng tỏa nhiệt hydrocracking, vẫn cần phải cung cấp một lượng lớn nhiệt vào vùng phản ứng. Trong thiết bị lớp xúc tác cố định, nhiệt được cung cấp bởi việc sử dụng một số thiết bị nối tiếp với sự gia nhiệt lại ở giữa những phản ứng. Vì những hợp chất có khả năng phản ứng cao, phản ứng đầu tiên nên độ giảm nhiệt độ lớn xảy ra ở thiết bị đầu tiên. Mỗi thiết bị tiếp theo có độ giảm nhiệt độ thấp hơn thiết bị trước. Trong quá trình xúc tác chuyển động nhiệt được cung cấp bởi dòng khí tuần hoàn. Trong hydroforming pha lỏng, dòng khí tuần hoàn được đưa vào đáy của thiết bị và đi qua lớp xúc tác tầng sôi : Do sự trộn nhanh chóng của xúc tác, nhiệt độ của lớp xúc tác là hằng số. Trong xúc tác chuyển động không có sự trộn của xúc tác, do đó dòng khí tuần hoàn nóng được đưa vào vài điểm trong lớp xúc tác. Xúc tác được đốt nóng khi nó đi qua mỗi điểm. Giữa các điểm nhiệt độ của xúc tác giảm do tác dụng của những phản ứng thu nhiệt. Hệ thống bán tái sinh : Nguyên liệu được sử lý trước khi đi qua bộ phận trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm, nguyên liệu kết hợp với dòng khí tuần hoàn đi vào thiết bị cấp nhiệt để tăng nhiệt độ lên khoảng 900 á 980oF. Sau đó, nguyên liệu đi qua một loạt thiết bị phản ứng. Các lò nung ở giữa các thiết bị để bù lại sự mất mát nhiệt do các phản ứng thu nhiệt. Sản phẩm sau khi trao đổi nhiệt với nguyên liệu được đi vào một máy sấy chân không. Tại đây, sản phẩm lỏng được lấy ra ở đáy còn phần ở đỉnh được phân chia thành sản phẩm hydro và khí tuần hoàn. Sản phẩm lỏng được đưa đi ổn định để loại bỏ phần nhẹ. Thiết bị này ngừng làm việc theo chu kỳ để tái sinh xúc tác. Thời gian giữa hai lần tái sinh ít nhất là 6 tháng. áp suất trong thiết bị thường là từ 500 á 550 psig (áp suất cao). Với thiết bị này, trị số octan lớn nhất của sản phẩm chỉ đạt khoảng RON = 100.với công nghệ này mặt dù tiến hành ở áp suất cao nhưng trong công nghiệp chế biến dầu quá trình này vẫn còn khá phổ biến , vì quy trình công nghệ khá đơn giản ,đầu tư ban đầu vừa phải , điều kiện vận hành không quá khắt khe. Hệ thống tuần hoàn: Hệ thống này khác hệ thống bán tái sinh ở chỗ nó có thêm một số thiết bị phản ứng dự trữ và một hệ thống đường ống nữa để xúc tác trong một thiết bị có thể tái sinh trong khi các thiết bị kia vẫn làm việc. Thiết bị này có thể thay thế cho bất kỳ thiết bị nào trong hệ thống. Ưu điểm của quá trình này là áp suất thiết bị thấp nên có thể đạt được hiệu suất sản phẩm và trị số octancao (RON trên 100). Cốc ở thiết bị cuối cùng thường nhiều hơn ở các thiết bị trước vì nhiệt độ trung bình cao hơn do vậy nó thường được thay thế thường xuyên hơn. Do hệ thống này làm việc ở áp suất thấp hơn (200 á 400 psig) và điều kiện khắc nghiệt hơn thiết bị phần tái sinh nên việc tái sinh từng thiết bị thường xuyên hóa và do đó hiệu suất sản phẩm cao hơn trong hệ thống bán tái sinh. Hệ thống lớp xúc tác chuyển động: trong hệ thống này, thiết bị thường được đặt chồng lên nhau từ thiết bị cuối cùng . Nguyên liệu cũng được nung nóng bằng trao đổi nhiệt. Thiết bị phản ứng là loại thiết bị chảy xuyên tâm xúc tác chuyển động chậm tại thiết bị đầu tiên ở đỉnh đến thiết bị ở đáy. Xúc tác đã bị cốc lắng đọng được đưa tới bộ phận tái sinh để khôi phục lại hoạt tính rồi nạp trở lại thiết bị phản ứng thứ nhất tạo thành một chu trình kín . Với công nghệ này , nhờ tái sinh xúc tác liên tục mà không phải dừng quá trình để tái sinh xúc tác như các dây chuyền cũ , và do vậy xúc tác vừa mới được tái sinh được chuyển liên tục vào thiết bị phản ứng . Điều đó làm cho xúc tác có độ hoạt tính cao và ổn định hơn ,và áp suất thấp thuận lợi cho quá trình . Một loại khác ít phổ biến hơn là các thiết bị phản ứng đặc riêng như bán tái sinh. Xúc tác đã bị lắng cốc được lắng ra ở thiết bị cuối cùng và đưa đi tái sinh. Xúc tác mới và xúc tác đã tái sinh được đưa vào đỉnh của thiết bị đầu tiên để duy trì lượng xúc tác không đổi. Vì hệ thống này hạn chế sự tạo cốc trên xúc tác nên nó có thể làm việc ở áp suất thấp 100 psig hoặc điều kiện khắc nghiệt hơn. Sự mất mát hiệu suất sản phẩm có thể hạn chế tối đa nếu chọn được tỷ lệ tuần hoàn xúc tác thích hợp. Hệ thống xúc tác tầng sôi : Hệ thống này gồm những thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh đặt nối tiếp nhau. Hệ thống làm việc ở áp suất 200 á 300 psig nhiệt độ 900oF. Để duy trì nhiệt độ này khí tuần hoàn phải được đun nóng đến nhiệt độ 1200oF (nhiệt độ nguyên liệu nhỏ hơn 1100oF để giảm cracking nhiệt). Những đường ống xoắn làm nguội được lắp trong thiết bị tái sinh để làm giảm sự quá nhiệt do đốt cháy và giãn nhiệt độ ở 1100oF xúc tác có thể được tuần hoàn với tỷ lệ 1 pound/pound nguyên liệu. Nếu tỷ lệ tuần hoàn cao hơn, nhiệt đốt cháy sẽ có thể truyền sang thiết bị phản ứng và đường ống làm sạch có thể loại bỏ. Tuy nhiên, nếu tăng tỷ lệ tuần hoàn yêu cầu nén khó trong thiết bị tái sinh sẽ tăng vì modipden trong xúc tác tuần hoàn sẽ bị khử trong thiết bị phản ứng và bị oxy hóa lại trong thiết bị tái sinh. Một phương pháp được sử dụng để truyền tất cả nhiệt tái sinh mà không làm tăng lượng không khí. Theo phương pháp này, một vật liệu trở chưa tinh chế được tuần hoàn giữa thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh với tỷ lệ phụ thuộc vào tỷ lệ tuần hoàn xúc tác. Các hệ thống kết hợp: trị cố octan của một quá trình reforming có thể được nâng cao bằng cách sử dụng những phương pháp chiết, hấp thụ hoặc cracking nhiệt phụ trợ. Sự kết hợp giữa quá trình platforming và chiết gọi là reforming, trong khi sự kết hợp giữa hấp thụ hoặc reforming nhiệt với Uareforming gọi là iso - plus. Có rất nhiều quá trình feforming khác nhau do các công ty khác nhau đưa ra. Điều kiện hoạt động của một số quá trình được đưa ra trong bảng 14 Bảng 14: Điều kiện hoạt động của một số quá trình reforming Xúc tác Hydroforming Platforming Xúc tác pt Tái sinh gián đoạn Tái sinh tuần hoàn Thành phần xúc tác trên chất mang Al2O3 10% MnO3 pt thadogen 0,5% pt Pt Phản ứng 875 - 950 850 á 950 T, oF 890 - 940 850 - 960 200 - 600 200 - 400 P, psig 100 - 300 200 - 700 1 - 5 1- 5 WHSP, pound/pound 0,3 - 1 1- 4 Tái sinh Loại Riêng Không Gián đoạn Tuần hoàn T, oF 1100 1050 P, Psig 200 250 á 300 Thời gian giữa 2 lần tái sinh Liên tục Vài năm 2 - 5 tháng 7,5 bbT (1b) 4.2.2. Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ: 4.2.2.1. Sơ đồ công nghệ quá trình platforming của hãng UOP với lớp xúc tác cố định: (hình 13) trong công nghệ chế biến dầu , quá trình reforming với lớp xúc tác cố định vẫn còn phổ biến . ở đây điều kiện tiến hành quá trình đợc chọn để đảm bảo thời gian giữa các lần tái sinh lớn (thờng trên 6 tháng đến một năm). quá trình tái sinh xúc tác đợc tiến hành đồng thời trong tấc cả thiết bị phản ứng đối với hệ thống không có các thiết bị dự trữ . hệ thống trong đó quá trình reforming xúc tác thực hiện phần tái sinh xúc tác đợc tiến hành định kì ngay trong thiết bị phản ứng . loại hệ thống này có thể chia làm hai nhóm : nhóm 1: các hệ thống trong quá trình tái sinh xúc tác được tiến hành đồng thời trong tấc cả các thiết bị phản ứng . Hệ thống này đợc tiến hành ở chế độ cứng vừa phải . Chu kì làm việc của xúc tác kéo dài trong nhiều tháng (có thể 4-8 tháng ). Thuộc nhóm này có thể kể đến công nghệ của các nước Liên Xô (cũ) và Mĩ nh quá trình Katforming và Gudri-forming . Khí nhẹ Ngưng tụ hồi lưu Thiết bị phản ứng Lò gia nhiệt Nguyên liệu Thiết bị phản ứng Sản phẩm reformat May bơm hydro nhóm 2: các hệ thống trong đó quá trình tái sinh xúc tác đợc thực hiện trong một số thiết bị dự trữ . Nó cho phép không cần dừng toàn bộ hệ thống reforming để tái sinh xúc tác , tuy nhiên hệ thống lại phức tạp hơn về mặt công nghệ . Hệ thống nay tiến hành ở chế độ cứng và chu kì làm việc của xúc tác ngắn . Tiêu biểu cho nhóm nay là công nghệ Ultraforming và Platforming. Hình 13: công nghệ reforming với lớp xúc tác cố định UOP platforming Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu là phân đoạn naphta đã đợc xấy khô và làm sạch từ bộ phân hydro hoá làm sạch đợc trộn với khí hydro từ máy nén sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt và đợc nạp nối tiếp vào lò đốt nóng và các thiết bị phản ứng từ 1 đến 3 (ngày nay thờng dùng đến 4 lò ). Sản phẩm ra khỏi lò sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt đợc nạp tiếp vào thiết bị đốt nóng và thiết bị làm sạch . Sau đó qua thiết bị ngng tụ , sản phẩm sẽ giữ ở nhiệt độ 38 0c. Khí không ngng sẽ đợc tách ra ở thiết bị tách khí . Phần lớn khí này đợc máy nén và tiếp tục tuần hoàn lại. Phần còn lại đợc dẫn sang bộ phận tách khí và sử dụng hydro sau khi tách cho các quá trình khác , ví dụ cho hydro hoá làm sạch . Sản phẩm đáy của thiết bị tách đợc đa qua thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm nóng của đáy cột .Sản phẩm đỉnh của cột đợc dẫn sang thiết bị ngng tụ . hơi sẽ đợc tách ra khỏi dây chuyền . Sản phẩm lỏng đợc hồi lu bằng bơm xăng reforming ổn định ở đây đợc đa qua thiết bị trao đổi nhiệt rồi qua thiết bị làm sạch , sau đó qua bể chứa. 4.2.2.2. Sơ đồ công nghệ quá trình magnaformig do hãng Chevron, sử dụng xúc tác pt - Re Lò gia nhiệt Trao đổi nhiệt Làm lạnh Thiết bị tách Hơi lỏng Nguyên liệu Bơm Máy nén Hơi Tháp ổn định Lò phản ứng Hình 14: sơ đồ công nghệ xúc tác cố định Magnaforming Đây là quá trình cải tiến công nghệ reforming truyền thống có hiệu quả nhất. Quá trình này làm giảm lợng khí tuần hoàn vào thiết bị reforming đầu tiên và tăng lợng khí tuần hoàn vào thiết bị cuối cùng. Trong thiết bị đâu tiên, do những phản ứng tỏa nhiệt nên phản ứng dehydro hoá giảm so với phản ứng hydrocracking. Vì vậy, sự giảm lợng khí tuần hoàn vào thiết bị này làm giảm ảnh hưởng sản phẩm khí do hydrocracking tạo ra.Magnaforming cũng sử dụng 4 thiết bị phản ứng thay vì 3 thiết bị, nhiệt độ đầu vào mỗi thiết bị tăng từ thiết bị đầu tiên đến thiết bị cuối cùng. Tỷ lệ mol khí tuần hoàn/nguyên liệu là 2,5 á 3 ở thiết bị đầu tiên và 9 á 10 ở thiết bị cuối cùng. Hiệu suất sản phẩm lỏng tăng ít nhất 1 á 2% nhng giá trị đầu t cũng tăng 6,5% so với hệ thống 3 thiết bị. Tái sinh xúc tác :đối với hệ thống công nghệ tái sinh đồng thời thì các bớc tiến hành nh sau : Đầu tiên ngừng bơm nguyên liệu , cho thiết bị phản ứng ngừng hoạt động xong vẫn tiếp tục bơm khí để đuổi hết các hydrocacbon đồng thời giảm dần nguyên liệu đốt lò sau đó ngừng hẳn . Nhiệt độ hạ xuống 2000c thì ngừng bơm khí hydro , thải hết khí hydro bằng cách hút chân không . Thổi và thải khí trơ sau đó bơm khí trơ đến áp suất khoảng 10 atm , đun nóng thiết bị phản ứng từ từ , khi nhiệt độ vào khoảng 2500c thì bơm không khí vào sao cho lợng oxy vào khoảng 0,5% thể tích và tăng từ từ cho đến 2% thể tích thì kết thúc . Khi cốc đã cháy hết , nhiệt độ vào khoảng 4000c , giữ nhiệt độ trong lò không quá 5000c sau đó làm lạnh , thổi khí trơ qua và cuối cùng thổi khí hydro qua . Bắt đầu khởi động lại hệ thống để làm việc . Khi sơ đồ công nghệ có sử dụng lò dự trữ thì việc tái sinh không làm gián đoạn thời gian làm việc và chỉ đơn giản là chuyển đờng dẫn nguyên liệu sang lò phản ứng làm việc thay thế , quá trình tái sinh đối với lò phản ứng đã làm việc tơng tự nh đã trình bày ở trên . 4.2.2.3. dây chuyền reforming với lớp xúc tác chuyển động : Năm 1970 , một cải tiến nổi bậc về quá trình reforming xúc tác ra đời đó là quá trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và IFP gọi là quá trình CCR . Đến năm 1996 , hãng UOP đã xây dựng

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDA0559.DOC