thiết kế phân xưởng isome hóa năng suất 370000 tấnnăm

Nguyên liệu của quá trình isome hóa Nguyên liệu thường được sử dụng là phân đoạn C5-C6 , do hàm lượng C5-C6 trong công nghiệp chế biến dầu ngày càng tăng mà giá trị về trị số octan đối v

Mục lục

Lời mở đầu 2

Phần I.TỔNG QUAN VỀ Lí THUYẾT 3

1.Cơ sở lý thuyết 3

1.1 Nguyờn liệu của quỏ trỡnh isome húa 3

1.2.Sản phẩm của quá trình isome hóa 6

2 Đặc trng về nhiệt động học của quá trình 7

3 Xúc tác cho phản ứng 8

3.1 Xỳc tỏc cho phản ứng 8

3.1.1 Xúc tác cho pha lỏng 9

3.1.2: Xúc tác axit rắn 10

3.1.3 Xỳc tỏc lưỡng chức ………10

3.1.4 Zeolit và xỳc tỏc chứa zeolit 11

3.1.5 Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến xỳc tỏc ……….12

3.1.6 Lựa chọn xỳc tỏc ………13

3.2 Phản ứng húa học chớnh xảy ra 14

3.3 Cơ chế phản ứng isome húa n-parafin ……… 14

3.3.1 Isome hỳa n-parafin với xỳc tỏc trong pha hơi ……… …….14

3.3.2 Isome húa n-parafin với xỳc tỏc trong pha lỏng ……… 16

3.4 Cỏc quỏ trỡnh isome húa trong cụng nghiệp ……… 16

3.4.1 Quỏ trỡnh isome húa n-parafin trong pha lỏng với xỳc tỏc AlCl3 ……….16

3.4.1.1 Với quỏ trỡnh Izomate (Standard Oil Co.Indiana) ……….17

3.4.1.2 quỏ trỡnh của Shell Devlopment Co………18

3.4.1.3 quá trình của hãng Esso Research & Engineering Co ……….19

3.4.1.4 quá trình của Kolleg & Root ……….20

3.4.2 : Quá trình isome hóa n-parafin trong pha hơi ……… 21

3.4.2.1 : Quá trình isome hóa n-Butan (UOP Butamer process ) ……… 22

3.4.2.2: Quá trình Penex của UOP ……….24

3.4.2.3 : Công nghệ TIP của UOP (Total isomerization process) ……… 25

3.4.2.4 : Quá trình isome hóa của IFP ………27

3.4.2.5: Quá trình isome hóa của BP (British petroleum ) ……….28

3.4.2.6 : Quá trình isome hóa của Shell (UCC Shell Hysomer ) ……… 29

4 Lựa chọn công nghệ và loại xúc tác ……… 31

Phần II.TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 35

1 CƠ SỞ VÀ NHIỆM VỤ CỦA QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN 35

1.1 Những số liệu cần thiết cho trước 36

1.2 Tính Toán: 36

2 Tính toán cho từng lò phản ứng 45

2.1 Tính toán cho lò phản ứng thứ nhất 45

2.1.1 Tính cân bằng vật chất lò 1……… 45

2.1.2 Tính cân bằng nhiệt lượng lò 1 ……….49

2.1.3 Tính toán kích thước chính của lò phản ứng 1 ……… 55

2.2.Tính toán cho lò phản ứng thứ 2 60

2.2.1 Tính cân bằng vật chất lò 2 ………60

2.2.2 Tính cân bằng nhiệt lượng lò 2 ……….66

2.2.3 Tính toán kích thước chính của lò phản ứng 2 ……… 70

Phần III: KẾT LUẬN ……… 76

Lời mở đầu

Lời đầu tiên em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Viện kỹ thuật hoá họctrường ĐHBK Hà nội, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứutại trường Đặc biệt em xin bầy tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo: PGS.TS Đào Quốc Tùy cùng các thầy,

cô trong bộ môn Hữu cơ - Hoá dầu đã tận tình giúp đỡ trong thời gian em làm đồ án môn học tại bộmôn Tuy nhiên do khả năng và thời gian có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếusót Em rất mong được các thầy, cô giáo trong bộ môn, hội đồng bảo vệ tốt nghiệp và các bạn sinhviên đóng góp ý kiến để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn chỉnh hơn

Phần I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.Cơ sở lý thuyết

Quá trình isome hóa được dùng để chuyển các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh

Có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo các cấu tử pha vào xăng nhằm nâng cao trị số octan của xăng như MTBE hay để nâng cao trị số octan của phân đoạn pentan- hexan của phần xăng sôi đến 70oC Xăng của quá trình isome hoá gọi là isomerate Ưu điểm nổi bật của nó: chênh lệch giữa chỉ số octan nghiên cứu (RON) và chỉ số octan động cơ (MON) bé, hàm lượng lưu huỳnh, các hợp chất thơm, olefin chỉ tồn tại ở trạng thái vết Nó có thể làm tăng RON của xăng tổng thêm 0.7 -1.5 đơn vị(isomerate RON = 79- 83) Trong nhà máy lọc dầu, khi sử dụng công nghệ tuần hoàn (RON = 87 -92) giá trị đạt được còn cao hơn nhiều Ngoài ra quá trình isome hóa còn giúp đáp ứng nguồn nguyên liệu cho sản xuất tổng hợp các hợp chất cao su như isopren hay isobutan có ứng dụng rộng rãi

1.1 Nguyên liệu của quá trình isome hóa

Nguyên liệu thường được sử dụng là phân đoạn C5-C6 , do hàm lượng C5-C6 trong công nghiệp chế biến dầu ngày càng tăng mà giá trị về trị số octan đối với hai thành phần trên là không nhiều Các nguồn nguyên liệu được đánh giá qua bảng số liệu dưới đây:

Bảng 1.1: Thành phần cất tiêu biểu

Nguån nguyªn liÖu Kuwait Mid

continent

X¨ngcÊt Arabia

Condensatnhµ m¸yDinh Cè

RON của C5 74.4 72.9 79.2 72.1

Bảng 1.2: Thành phần condensate Việt Nam (Dinh Cố)

propane 0.00 n-hexane 20.95 cyclopentane 1.94

n-butane 0.96 octane 7.27 cyclohexane 1.61

Dựa vào bảng số liệu ta thấy: trong thành phần cất dưới 70 oC chứa rất nhiều cỏc cấu tử từ C5-C6 , nhưng nếu đem toàn bộ nguyờn liệu qua quỏ trỡnh isome húa thỡ lại khụng hiệu quả Vỡ vậy cần tỏch thành phần iso-parafin trước khi đưa nguyờn liệu vào quỏ trỡnh Ngoài ra cỏc parafin cao (>C6) dễ xảy ra phản ứng phụ như cracking và phản ứng phõn phối lại gõy tạo cặn, nhựa làm cho sản phẩm cú trị số octan thấp đi Để hạn chế cỏc phản ứng phụ và sự kỡm hóm quỏ trỡnh nờn tiến hành phản ứng ở mức độ biến đổi vừa phải, rồi sau khi tỏch cho tuần hoàn trở lại nguyờn liệu chưa biến đổi Khi tiến hành thao tỏc như vậy, đó cho phộp tăng cao trị số octan của phõn đoạn lờn tối thiểu là 20 đơn vị

Hiện nay, condensate chủ yếu thu nhận từ hai nhà mỏy xử lý và chế biến khớ Dinh Cố(150.000 tấn /năm) và Nam Cụn Sơn (90.000 tấn /năm) Dự kiến đến năm 2005 sẽ đưa vào khai thỏc

mỏ Rồng Đụi sản lượng condensate đạt 90.000 tấn /năm Năm 2008, mỏ Hải Thạch 730.000 tấn/năm Như vậy trong 10 năm tới, với cỏc mỏ hiện cú và cỏc mỏ sắp đưa vào khai thỏc, sản lượngcondensate của chỳng ta khỏ phong phỳ

B ng 1.3.Tr s octan v ảng 1.3.Trị số octan v ị số octan v ố octan v à đi m sôi c a hydrocacbon C ểm sôi của hydrocacbon C ủa hydrocacbon C 5 , C 10 (II-bảng 10-1,243)

1.2.Sản phẩm của quá trình isome hóa

Sản phẩm của quá trình isome hoá là các iso-parafin đây là những cấu tử cao octan, rất thích hợp cho việc sản xuất xăng chất lợng cao Sản phẩm thu đợc từ quá trình isome hoá có trị số octan có

thể đạt tới 88-99 (theo RON) Thành phần sản phẩm phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhng chủ yếuvẫn là các isopentan và 2,2-dimetylbutan.

mặt nhiệt động học sẽ khụng thuận lợi khi tăng nhiệt độ Vỡ vậy phải lấy nhiệt ra khỏi phản ứng

Bảng1 5 Nhiệt tạo thành của một số cấu tử(II-bảng 10-2,244)

C5: 2-metylbutan(isopentan) - 1,922,2.dimetylpropan(neopentan) - 4.67C6: 2-metyl pentan(isohexan) - 1,70

Mặt khác phản ứng isome hóa n-parafin là phản ứng thuận nghịch và không tăng thể tích nên cân bằng động của phản ứng phụ thuộc chính vào nhiệt độ.(II-Hình 10-1,245)

Từ

đồ thị cho thấy khi tăng nhiệt độ nồng độ các isome đều giảm còn nồng các n-parafin lại tăng, khi đó nó làm giảm hiệu xuất của quá trình isome hoá và nếu nhiệt độ to < 200oC sẽ thiết lập được một hỗn hợp cân bằng có trị số octan cao

Khi isome hoá các n-parafin còn xảy ra một số phản ứng phụ như phản ứng cracking và phảnứng phân bố lại:

chất xúc tác sẽ thúc đẩy phản ứng xảy ra theo chiều mà ta mong muốn Chất xúc tác có khả nănglàm tăng nhanh không đồng đều một số phản ứng nhất định Tính chất này được gọi là tính chọn lọccủa xúc tác, nhờ đó mà hiệu quả của phản ứng tăng nhiều lần Sau phản ứng, chất xúc tác khôngthay đổi gì về thành phần hoá học, chỉ thay đổi một ít về tính chất vật lý.

Xúc tác được chia làm hai nhóm chính là xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể, mỗi loại lại đượcchia nhỏ hơn Với xúc tác dị thể rắn-khí, đặc trưng nhất là xúc tác oxit, đa oxit, ngày nay phổ biếnnhất là xúc tác kim loại trên chất mang

Xúc tác rắn trong công nghiệp thường có các dạng sau:

- Bụi: có đường kính khoảng d = 1-150 m

-Với thiết bị phản ứng lớp xúc tác cố định:

Là ống đứng đựng xúc tác, dòng chất phản ứng được thổi qua lớp xúc tác Do trở lực, áp suất

sẽ giảm xuống khi qua lớp xúc tác, vì thế cần tạo ra một áp suất dương ở đầu vào reactor để đảmbảo tốc độ dòng thích hợp Độ giảm áp suất qua lớp xúc tác tăng theo chiều tăng của tốc độ dòng,chiều dày của lớp xúc tác và chiều giảm kích thước hạt

-Với thiết bị phản ứng lớp xúc tác tầng sôi:

ở đây lớp xúc tác gồm các hạt mịn và khi dòng khí thổi từ dưới lên qua lớp xúc tác, dần dầnđạt đến tốc độ tới hạn thì lớp xúc tác bắt đầu “sôi” Thể tích của lớp giãn ra đáng kể, các hạt ở trạngthái chuyển động liên tục Xúc tác tầng sôi có ưu điểm hơn lớp cố định về khả năng truyền nhiệt tốthơn nhiều, sự tổn thất áp suất nhỏ hơn so với lớp cố định…

3.1.1 Xúc tác cho pha lỏng

Xúc tác cho quá trình isome hoá thuộc loại xúc tác thúc đẩy phản ứng tạo thành ion cacboni tức

HCl Gần đây người ta vẫn sử dụng xúc tác trên cơ sở AlBr3 và hỗn hợp AlCl3 + SbCl3 , ưu điểmcủa loại xúc tác mới này là hoạt tính rất cao, ở nhiệt độ 900C đã hầu như chuyển hóa hoàn toàn cácparafin Nhược điểm của loại xúc tác này là mau mất hoạt tính, độ chọn lọc thấp và dễ bị phân huỷ.

Độ axit mạnh của xúc tác dễ gây ăn mòn thiết bị Ngoài các xúc tác trên thì cũng còn sử dụng một

số xúc tác như : (I-156)

- H3PO4 ở 26-1350C

- C6H5SO3H ở 760C để isome hóa buten-1và buten-2

- H3PO4/chất mang là đất nung ở 325-3600C để isome hoá n-anken và iso-anken

3.1.2: Xúc tác axit rắn

- BeO: Dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan ở 4500C

- Cr2O3: Dùng để biến đổi hexadien-1,5 thành hexadien-2,4 ở 225-250oC

- ThO2: Isome hóa olefin ở 398- 4400C

- TiO2 : Dùng để biến đổi heptylen thành metylxyclohexen ở 4500C

- Al2O3-Cr2O3, Al2O3-Fe2O3 , Al2O3-Co, Al2O3-MnO2 (tất cả đều trộn theo tỷ lệ khốilượng là 4:1) dùng để isome hoá metylbutylen ở 294-3700C

- Cr2O3-Fe2O3 : Chuyển vị trí nối đôi, nối ba trong hợp chất không no ở 220-3000C màkhông thay đổi cấu trúc mạch cacbon

- MoS3 : Dùng để biến đổi n-parafin thành iso-parafin

- Al2O3-V2O5: Được dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan Theo (I-157)

3.1.3 Xúc tác lưỡng chức

Liên hệ với việc chế tạo xúc tác reforming người ta đã tìm ra xúc tác mới cho quá trình isomehoá và hydroisome hoá để isome hoá n-parafin Xúc tác này gồm hai phần:

- Phần kim loại có đặc trưng hydro hoá, kim loại thường dùng là Pt, Pd

- Phần chất mang axit (alumin, alumin + halogen, aluminsilicat…)

Loại xúc tác này có đủ độ chọn lọc cần thiết khi isome hoá nguyên liệu C5-C6 nhưng độ linhhoạt của nó khá thấp vì thế đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao Vì vậy để đảm bảo được hiệu suấtcủa quá trình thì người ta cho tuần hoàn

Xúc tác reforming loại Pt/Al2O3 dùng rất có hiệu quả khi isome hoá phân đoạn C5-C6nhưng để đạt được tốc độ phản ứng cần thiết, chúng chỉ được sử dụng ở nhiệt độ từ 450-5100C

Độ hoạt tính của xúc tác lưỡng chức được tăng lên bằng cách tăng độ axit của chất mang.Xúc tác Pt/Al2O3 tạo ra ngay được ion cacboni ở nhiệt độ 500C Sau này người ta dùng xúc tác Pt/Modenit, zeolit Với xúc tác này có thể tạo ra được phản ứng có hiệu quả ở nhiệt độ 2500C.Nhưng phổ biến nhất vẫn là xúc tác Pt/Al2O3 được bổ xung clo Xúc tác được quan tâm nhiềunhất hiện nay là zeolit

3.1.4 Zeolit và xúc tác chứa zeolit

Zelit là hợp chất của Alumino-silic Đó là hợp chất tinh thể có cấu trúc đặc biệt, cấu trúccủa chúng được đặc trưng bằng mạng các lỗ rỗng, rãnh rất nhỏ thông nhau Các zeolit được chếtạo cùng lúc với xúc tác Alumino-silicat hay với đất sét thiên nhiên, rồi sau đó được xử lý bằngcác phương pháp đặc biệt hợp thành xúc tác chứa zeolit Xúc tác chứa zeolit có hoạt tính rất cao,

độ chọn lọc tốt và lại có giá thành vừa phải có khả năng tái sinh vì thế chúng được sử dụng rộngrãi

Thành phần hoá học của zeolit được biểu diễn dưới dạng công thức như sau:

M2/nAl2O3 xSiO2.yH2OTrong đó: x>2 và n là hoá trị của cation kim loại M

tự như các faurazit Ngày nay, người ta đã chế tạo được hàng trăm loại zeolit khác nhau đủ mọi

3.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến xúc tác

* Chất mang có tính axit

Xúc tác chỉ có tác dụng ở lớp bên ngoài trên bề mặt có độ dày khoảng 100  300 Ao, còn ởphía bên trong chỉ làm nhiệm vụ liên kết mạng tinh thể Như vậy người ta thay lớp bên trong bằngmột lớp chất mang rẻ tiền và dễ điều chế hơn Mặt khác khi dùng chất mang có thể tăng độ bền cơ,

độ bền nhiệt và tăng bề mặt riêng của xúc tác

Chất mang có thể là oxit nhôm hoặc hỗn hợp Al2O3-SiO2, sau này người ta còn dùng zeolithay modenit vì zeolit là một trong các axit rắn có đặc tính rất quý: Độ axit cao, là một rây phân tử,

do vậy có thể cho phép ta tách được những phân tử có kích thước khác nhau Tốt hơn cả là dùng xúctác ZSM-5 của hãng Mobil-Oil (Hoa Kỳ) Tuy nhiên phổ biến hơn cả sử dụng chất mang Al2O3 có

bổ sung Clo Độ axit của chất mang được quyết định bởi quá trình xử lý đặc biệt để tách nước bềmặt nhằm tạo ra bề mặt riêng lớn (400m2/g) và tạo ra các tâm axit

Chất mang có thể là γ -Al2O3 hoặc là η -Al2O3 với diện tích bề mặt khoảng 250m2/gđược bổ sung các hợp chất halogen như flo, clo hay hỗn hợp của chúng Độ axit tăng khi tăng hàmlượng halogen, có khoảng 57% clo trên xúc tác Dùng CCl4 hoặc các hợp chất clo hữu cơ khác,hiện nay người ta thường dùng axit HCl, để có ít nhất 2 nguyên tử clo trên một nguyên tử Al

* Kim loại

Kim loại có đặc trưng thúc đẩy phản ứng dehydro hoá parafin thành olefin, đồng thờihydro hoá các olefin thành các iso-parafin Thường dùng là các kim loại quí sau Pt, Pd, Ni, trong đó

Pt là kim loại được sử dụng nhiều nhất

Trong quá trình isome hoá, Pt làm tăng tốc độ khử hydrocacbon no, khử hydro vònghoá parafin tạo hydrocacbon thơm thúc đẩy quá trình no hoá, làm giảm lượng cốc bám trên xúc tác.Hơn nữa, Pt có khả năng phân ly phân tử H2SO4 dễ dàng, các anken không bị hấp phụ quá mạnh và

Pt là xúc tác yếu của phản ứng nhiệt phân hydro Vì vậy, các phản ứng isome hoá n-parafin dễ dàngxảy ra trên Pt ngay cả trường hợp không có tâm axit

Platin được đưa vào xúc tác ở dạng khác nhau nhưng phổ biến là dùng dung dịch của axitplatin clohidric (H2PtCl6) Platin là cấu tử tốt cho xúc tác đồng phân hoá Hàm lượng Pt trên xúc tácchiếm khoảng 0,30,7% khối lượng

Chất lượng tốt của một chất xỳc tỏc là cú độ hoạt tớnh cao, độ chọn lọc cao và độ ổn địnhcao độ hoạt tớnh của xỳc tỏc được đỏnh giỏ thụng qua hiệu suất và độ chuyển hoỏ của sản phẩm thuđược Độ hoạt tớnh phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng kim loại Pt và đặc biệt là độ phõn tỏn của Pttrờn chất mang axit Qua cỏc kết quả nghiờn cứu, người ta cho rằng: Nếu cỏc hạt phõn tỏn cú kớchthước nhỏ hơn 10Ao thỡ cú tõm hoạt tớnh mạnh, cũn khi kớch thước hạt lớn hơn 70Ao thỡ xỳc tỏckhụng cú hoạt tớnh đối với phản ứng isome hoỏ Vỡ thế hàm lượng Pt chỉ chiếm tối đa 1% bề mặtchất mang.

Xỳc tỏc lưỡng chức năng cú độ chọn lọc cao hơn xỳc tỏc trong pha lỏng nhưng độ hoạt tớnhcủa nú thường thấp hơn, vỡ thế phải đũi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao hơn và phản ứng phải đượcthực hiện trong pha hơi nhưng do tăng nhiệt độ mà phản ứng isome hoỏ n-parafin khụng thuận lợi

về mặt nhiệt động Do đú, cần phải tuần hoàn nguyờn liệu chưa biến đổi để nõng cao hiệu suất củaquỏ trỡnh isome hoỏ

3.1.6 Lựa chọn xúc tác

Trong tất cả cỏc loại zeolit thỡ zeolit sử dụng phự hợp nhất cho quỏ trỡnh isome hoỏ làZSM5,11 Vỡ chỳng cú kớch thước khỏ phự hợp cho phộp độ chọn lọc của quỏ trỡnh cao hơn

Sau đõy là một số đặc trưng của quỏ trỡnh isome húa

Túm tắt điều kiện nhiệt độ làm việc của cỏc loại xỳc tỏc: (I-bảng VII.1 -158)

Bảng 1.7 Đặc trng của xúc tác isome hóa

sử dụng

Nhiệt độ phản ứng khi sử

dụngFiedelCrafts AlCl3.AlBr3 80-1000C Pha lỏng gây ăn mòn

3.3 Cơ chế phản ứng isome hóa n-parafin

3.3.1 Isome hóa n-parafin víi xóc t¸c trong pha h¬i

Trong các quá trình chế biến dầu, tùy theo loại xúc tác thực hiện các phản ứng trong phalỏng hoặc pha hơi.Quá trình thực hiện trong pha hơi được sử dụng rất phổ biến hiện nay, với xúc tácoxit rắn, axit rắn hoặc xúc tác lưỡng chức ở nhiệt độ cao

Quá trình isome hóa bao gồm isome hóa n-parafin thành parafin và n-parafin thành olefin Chẳng hạn:

iso Phản ứng biến đổi niso butan thành isobutan và isobuten

Cơ chế xyclopropan mới giải thích được sự tạo thành iso-parafin và iso-olefin Theo cơ chếtrên, xyclopropan khi mở vòng tạo thành C+ bậc 1, tuy nhiên tốc độ tạo thành rất nhỏ sau đó chuyểnsang C+ bậc 3 với tốc độ rất lớn:

Ngoài các phản ứng trên còn xảy ra phản ứng tạo dime (cơ chế lưỡng phân tử):

Trong hai cơ chế trên, cơ chế lưỡng phân tử dễ xảy ra hơn Tuy nhiên sản phẩm trung giancủa cơ chế này (dime) có kích thước lớn hơn, nên nếu chất xúc tác có lỗ kích thước nhỏ hơn kíchthước của dime thì phản ứng này không xảy ra Do vậy, muốn tăng độ chọn lọc, phải chọn xúc tác

có độ chọn lọc phù hợp Xúc tác thường dùng trong công nghiệp là zeolit feriorit (d=5Ao, độ axittương đương với ZMS-5)

- Isome hóa n- hexan thành isohexan:

H 2

Cơ chế phản ứng này xảy ra qua hai giai đoạn như sau:

+ Giai đoạn 1: Tạo olefin, xúc tiến cho quá trình này là các tâm kim loại trong xúc tác Pt.

+ Giai đoạn 2: Đồng phân hóa, xảy ra trên tâm axit Lewis:

3.3.2 Isome hóa n-parafin với xúc tác trong pha lỏng

Quá trình xảy ra với xúc tác lỏng tương đối phức tạp Chất xúc tác tiêu biểu cho quá trình này

là clorua nhôm khan được hoạt hóa bằng axit clohydric Sau này người ta đã dùng các chất xúc táckhác như AlCl3 + SbCl3 hay AlBr3 và các axit sunfonic hay axit clohydric

Tóm lại, xúc tác cho quá trình isome hóa xảy ra theo hai giai đoạn sau:

+ Giai đoạn đầu: là giai đoạn tách hydro, vai trò xúc tác là các tâm kim loại pt

+ Giai đoạn sau: Giai đoạn đồng phân hóa, vai trò xúc tác là các tâm axit

3.4 Các quá trình isome hóa trong công nghiệp

A +H 2

Trong công nghiệp hiện nay, có rất nhiều công nghệ isome hóa để sản xuất xăng có trị sốoctan cao, trong đó có quá trình isome hóa Quá trình dựa trên xúc tác có thể phân ra thành hainhóm là quá trình isome hóa sử dụng xúc tác pha lỏng và isome hóa sử dụng xúc tác trong pha hơi.Quá trình pha lỏng tiến hành với xúc tác có độ axit mạnh như xúc tác Friden- Craf Nhiệt độ quátrình thường nằm trong khoảng 90-150oC Còn quá trình trong pha hơi thường sử dụng xúc táclưỡng chức và nhiệt độ cao.

3.4.1 Quá trình isome hóa n-parafin trong pha lỏng với xúc tác AlCl 3

Các quá trình isome hóa loại này ra đời từ rất sớm và là loại phổ biến để isome hóa n-butanthành isobutan Sơ đồ nguyên lý của loại này được trình bày dưới đây:

( II-Hình 10.2, 248 )

1 Reactor; 2 Thiết bị tách xúc tác và khí 3,4 Tháp phân đoạn;

3.4.1.1 Với quá trình Izomate (Standard Oil Co.Indiana)

Nguyên liệu: Bảng 1.8 ( II-Bảng 10.3-248)

continant

X¨ng cÊt Arabia Wyoming

Nguyên tắc hoạt động như sau:

Nguyên liệu được bảo hòa bằng HCl và khí H2 trong thiết bị hấp thụ, sau đó được đưa trựctiếp vào thiết bị phản ứng Reactor (1) Đồng thời xúc tác cũng được bơm vào Reactor Tại đây phảnứng isome hóa xảy ra, sau phản ứng toàn bộ được đưa sang thiết bị tách xúc tác và khí, còn cặnnhựa xúc tác (2) được tháo ra từ phía dưới Reactor Sau khi xúc tác được tách cho tuần hoàn lại Sảnphẩm và nguyên liệu chưa phản ứng được đưa sang thiết bị phân đoạn (3,4), sau khi phân đoạn tathu được sản phẩm và phần nguyên liệu chưa phản ứng được tuần hoàn lại để tiếp tục phản ứng.Quá trình này được thực hiện có thể không cần tuần hoàn n-parafin Chúng chỉ khác nhau ở cột tách(4) Quá trình hoạt động liên tục và không cần tái sinh xúc tác Xúc tác được dùng là hỗn hợp AlCl3

và HCl khan Vùng phản ứng được duy trì ở áp suất H2 để ngăn chặn các phản ứng phụ như phảnứng Craking và đa tụ

Chế độ công nghệ của quá trình:

H2/RH= 10-18 m3/ m3nguyên liệu.

3.3.1.2 quá trình của Shell Devlopment Co.

Nguyên liệu: Là phân đoạn chủ yếu dùng để chế biến phân đoạn n-butan thành iso-butan và cũngdùng để chế biến phân đoạn C5 Trong tài liệu chưa thấy nói đến số liệu áp dụng cho phân đoạn C6

và nặng hơn Đây cũng là một quá trình liên tục và không tái sinh xúc tác Xúc tác là một dung dịchcủa HCl khan và tricloantimoan được hoạt hóa bằng HCl khan Vùng phản ứng được giữ ở áp suấthydro để hạn chế phản ứng phụ

Điều kiện công nghệ :

- ¸p suÊt riªng phÇn cña hydro, at 4,3

-% khèi lîng cña H2/nguyªn liÖu 5-% khèi lîng cña AlCl3 trong xóc t¸c 3

- Thêi gian tiÕp xóc (phót) 15 (~ V/H/V = 2,5)

3.3.1.3 quá trình của hãng Esso Research & Engineering Co.

Quá trình này thực hiện ở nhiệt độ từ 25 đến 500C Đặc điểm chính của quá trình là tiến hành

ở độ chuyển hoá cao nên không cần phải tuần hoàn lại nguyên liệu chưa phản ứng Sản phẩm củaquá trình từ các loại nguyên liệu khác nhau được dẫn ra ở bảng dưới đây ( II-Bảng 10.4 – 250)

Bảng 1.9 sản phẩm từ các nguồn nguyên liệu

Nguyªn liÖu S¶n phÈm Nguyªn liÖu S¶n phÈm

Ngoài ra hãng ABB Lumunus Global đã thiết kế dây chuyền isome hoá để xử lý phân đoạn C5- C6

có trị số octan thấp thành phân đoạn có trị số octan cao cho xăng Xúc tác dùng là AlCl3 hoạt hoánên xúc tác có độ hoạt tính rất cao và độ chọn lọc cũng lớn, do vậy mà không cần phải tách iso-parafin khỏi n-parafin nhưng vẫn đạt được sản phẩm có trị số octan cao và hiệu suất đạt đến 99,5%

từ nguyên liệu có RON bằng 68 - 70

3.4.1.4 quá trình của Kolleg & Root

Dùng để tăng trị số octan từ nguyên liệu giàu parafin n- C5- C6 Nguồn nguyên liệu này lấy từNaphta nhẹ mạch thẳng, lấy phần Rafinat khi đã tách các hydrocacbon thơm, Condensat của khíthiên nhiên.Quá trình này tiến hành sẽ làm tăng trị số octan của nguyên liệu lên từ 10 - 18 đơn vị.Tuy nhiên điều này còn phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu và vấn đề hồi lưu các cấu tử chưachuyển hoá Xúc tác cho phép làm việc với nguyên liệu bẩn, có một hàm lượng lưu huỳnh và nước

ở trong nguyên liệu Xúc tác của quá trình cũng có thể tái sinh được Nguyên liệu của quá trìnhkhông nhất thiết phải xử lý hydro trước (nếu nguyên liệu không có mặt của nước tự do) Nguyênliệu có thể chứa tạp chất lưu huỳnh Để giảm chi phí cho tái sinh và chống ăn mòn thiết bị thì chúng

ta nên sử dụng nguyên liệu có 100ppm lưu huỳnh

Hình 2 Sơ đồ công nghệ isome hóa của Kolleg & Root

1 Thiết bị phản ứng 2 Thiết bị gia nhiệt

3 Tháp ổn định tách hydro 4 Tháp tách Butan

5.Thiết bị nén khí tuần hoàn

Nguyên lý làm việc: Nguyên liệu và hydro được gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết sau đó dẫn

vào thiết bị phản ứng (1) Sản phẩm của quá trình thu được đưa qua tháp ổn định (3), ở đó phầnphía trên đỉnh tháp là khí hydro mang qua máy nén khí tuần hoàn (5) rồi đưa hồi lưu trở lại thiết

bị phản ứng Còn phần nặng được đưa qua tháp tách butan (4) (các cấu tử C4-) để đưa đi làm khínhiên liệu Phần nặng còn lại là sản phẩm của quá trình Tuỳ thuộc vào yêu cầu mà ta có thểmang đi pha trộn xăng ngay hay là tách lấy các cấu tử chưa chuyển hoá cho tuần hoàn trở lạithiết bị phản ứng

3.4.2 Quá trình isome hóa n-parafin trong pha hơi

Đối với quá trình isome hóa pha hơi, xúc tác sử dụng là xúc tác rắn, lưỡng chức kim loạiquý trên chất mang oxit (như Al2O3, đất sét hay zeolit) Quá trình này đựơc thực hiện ở nhiệt độcao hơn so với quá trình isome hóa trong pha lỏng nhưng bù lại quá trình này không tạo ra môitrường ăn mòn, độ chọn lọc rất cao và xúc tác có thể tái sinh được Vì vậy mà tính kinh tế củaquá trình sẽ cao hơn Dưới đây là nguyên lý chung của quá trình này:

H2

Sơ đồ nguyên lý làm việc của quá trình isome hóa pha hơi.

3.4.2.1 Quỏ trỡnh isome húa n-Butan (UOP Butamer process )

Mục đớch của quỏ trỡnh này là sản xuất isobutan từ n-butan để cung cấp nguyờn liệu chocụng nghệ alkyl hoỏ và sản xuất MTBE Nguyờn liệu của quỏ trỡnh chớnh là n- butan Xỳc tỏcđược sử dụng là aluminoplatin hoạt hoỏ bằng clo Quỏ trỡnh isome hoỏ được tiến hành trong phahơi, với sự cú mặt của hydro với lớp xỳc tỏc cố định ở nhiệt độ từ 120-240oC Sau một chu trỡnh

sẽ nhận được hiệu suất isobutan lớn hơn 50% Do xỳc tỏc cú độ chọn lọc cao nờn đó hạn chếđược cỏc sản phẩm phụ Hiệu suất sản phẩm đạt được trờn 90% và tiờu hao H2 tương đối thấp,hơn nữa do ớt xảy ra cỏc phản ứng phụ nờn khụng cần tỷ lệ H2/RH cao mà vẫn khụng ảnh hưởngđến thời gian làm việc của xỳc tỏc Sơ đồ được trỡnh bày ở hỡnh dưới đõy:

Tuần hoàn H2

Bộ phận tách

Reactor

Lò Iso-parafin

Nguyên liệu

- Thời gian làm việc của xúc tác : >12 tháng

Nguyên lý làm việc : Nguyên liệu n-butan được trộn với khí chứa H2 tuần hoàn qua thiết bị đốtnóng đến nhiệt độ phản ứng rồi được nạp vào tháp phản ứng bên trong có chứa xúc tác Sản phẩmcủa phản ứng được tận dụng nhiệt rồi được dẫn vào thiết bị tách áp suất cao Sản phẩm lỏng sau đóđược đưa vào tháp ổn định ,tại đây sẽ tách khí H2 và C1, C2 (khí nhiên liệu) và sản phẩm chính đượccho qua đáy tháp

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

Ưu điểm:

- Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, có thể điều chỉnh được hoạt độ của nó nên hiệusuất phản ứng là khá cao, ít phản ứng phụ tạo cốc tạo cặn Quá trình làm việc ở pha hơi nên khảnăng ăn mòn là không đáng kể.

- Nhiệt độ, áp suất phản ứng không quá cao ,ít tiêu tốn năng lượng cho quá trình

- Xúc tác có khả năng tái sinh ,đảm bảo được tính kinh tế của quá trình

Nhược điểm:

Chưa tận dụng tối đa lượng H2 vì vậy đã được cải tiến là cho tuần hoàn lượng H2 sau tháp phảnứng Đối với sơ đồ dùng một phản ứng sẽ gặp khó khăn trong vấn đề bảo đảm được mức độ chuyểnhóa khi tái sinh xúc tác

3.4.2.2 Quá trình Penex của UOP

Quá trình này nhằm thu sản phẩm có trị số octan cao từ nguyên liệu là phân đoạn naphta nhẹ

có trị số octan thấp Xúc tác của quá trình thường nhạy với các chất độc nên nguyên liệu trước khiđưa vào thiết bị chính phải được loại bỏ các chất độc như các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa oxy,chứa halogen, nước Người ta xử lý bằng cách sử dụng khí H2 và kết hợp với phương pháp sấy khô

Các điều kiện công nghệ:

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

3.4.2.3 Công nghệ TIP của UOP (Total isomerization process)

Quá trình thực hiện isome hóa nguyên liệu thuộc phân đoạn từ C5 - C6 chiếm 40 đến 50% (mạch thẳng) Trong nguyên liệu nếu có mặt của benzen thì nó sẽ bị hydro hoá thành xyclohexan

Công nghệ này có sử dụng quá trình hấp phụ vào để tách cấu tử mạch nhánh và mạchthẳng ra khỏi nhau Chất hấp phụ thường dùng trong quá trình này ở dạng sàng phân tử Trong

đó nó chỉ cho phép n-parafin đi qua, còn các cấu tử khác bị giữ lại Sau khi tách ra khỏi hỗn hợpcác cấu tử có trị số octan cao được đem đi pha trộn xăng Còn phần bị hấp phụ được đem đi tách

và tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng Quá trình này khi tiến hành cần phải có mặt của khí hydro

để tránh sự tạo cốc trên xúc tác và tránh mất hoạt tính xúc tác

Điều kiện của công nghệ:

+ Nhiệt độ của quá trình: 200-3700C

+ Điều kiện áp suất của công nghệ là: 1365- 3415 KPa

Quá trình này khi tiến hành cũng cần phải có mặt của hydro để tránh sự tạo cốc trên xúctác và tránh mất hoạt tính xúc tác

Nguyên liệu sạch được đưa qua thiết bị hấp phụ thay vì đưa trực tiếp vào thiết bị phảnứng Như vậy, các hợp chất mạch nhánh được đưa trực tiếp vào bể chứa sản phẩm Do đó sẽ làmgiảm được quá trình cracking tạo các sản phẩm nhẹ

Đối với những nguyên liệu chứa ít n-parafin thì việc đưa thiết bị hấp phụ vào sẽ giảmđược kích thước thiết bị phản ứng

Đối với nguyên liệu có hàm lượng benzen cao thì có thể tiến hành trong cả hai thiết bị (thiết

bị phản ứng và thiết bị hấp phụ), benzen trong thiết bị phản ứng sẽ được chuyển hóa thànhxyclohexan, vì thế sản phẩm sẽ chứa ít benzen

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

Nhiệt độ phản ứng tương đối cao còn tạo cốc, tạo cặn nên làm giảm hoạt tính xúc tác

3.4.2.4 Quá trình isome hóa của IFP

Nguyên liệu của quá trình sử dụng phân đoạn C5 - C6 giàu các cấu tử parafin có trị sốoctan thấp, sau khi thực hiện quá trình isome hóa sẽ thu được các cấu tử có trị số octan cao

Quá trình này sử dụng xúc tác zeolit hoặc Al- Cl Sự lựa chọn loại xúc tác phụ thuộc vàoyêu cầu nâng cao trị số octan Quá trình này có tuần hoàn các cấu tử n-parafin chưa chuyển hoábằng sàng phân tử trở lại thiết bị ban đầu Trị số octan được cải thiện một cách rõ rệt Điều nàyđược minh họa ở bảng dưới đây

Bảng 1.11: Trị số octan của sản phẩm isome hóa theo công nghệ IFP ở các chế độ và xúc tác

khác nhau

Không tuần hoàn nguyên liệu chưa chuyển hoá 80 83Tách isopentan và không tuần hoàn n-parafin 82 84

Có tách và tuần hoàn các cấu tử chưa chuyển hoá 86 88

Tách isopentan và n-parafin,có tuần hoàn n-parafin 92 92

Điểm đặc biệt của công nghệ này là có dùng một thiết bị khử isopentan ra khỏi nguyên liệu.Hấp phụ và nhả hấp phụ ở pha hơi và dùng isopentan để khử hấp thụ

Ưu - nhược điểm:

Ưu điểm của công nghệ này là xúc tác có hoạt tính cao và bền cơ nhiệt, quá trình thực hiện ởpha hơi nên tránh được sự ăn mòn thiết bị, quá trình làm việc liên tục nên dễ tự động hóa có khảnăng liên hợp được với các phân xưởng khác trong khu lọc dầu, lượng hydro nạp vào không yêu cầu

độ tinh khiết quá cao

Nhược điểm của công nghệ là nhiệt độ phản ứng cao nên dễ xảy ra các phản ứng phụ tạo cốctạo nhựa

3.4.2.5 Quá trình isome hóa của BP (British petroleum )

Nguyờn liệu là C5- C6 hay hỗn hợp của chỳng được hydro húa làm sạch cỏc tạp chất lưuhuỳnh và sấy khụ trước khi đưa vào thiết bị phản ứng.

Xỳc tỏc dựng cho quỏ trỡnh là alumoplatin được hoạt hoỏ bằng clo hữu cơ nờn cú độ hoạttớnh và độ chọn lọc cao, thời gian làm việc kộo dài Để duy trỡ độ hoạt tớnh và độ chọn lọc ta bổsung một lượng nhỏ halogen hữu cơ vào nguyờn liệu, chớnh vỡ thế mà làm tăng khả năng ăn mũnkim loại, nờn ta cần chỳ ý tới vấn đề ăn mũn thiết bị

Sản phẩm của quỏ trỡnh cú trị số octan khỏ cao (trờn 80) Ngoài ra cũn thu được mộtlượng lớn khớ C1, C2, C3 đưa đi làm khớ nhiờn liệu

Hình Sơ đồ công nghệ isome hóa của BP

1 Lũ gia nhiệt nguyờn liệu 2 Lũ phản ứng 3 Tỏch khớ

4 Cột ổn định 5 Mỏy nộn khớ 6 Ngưng tụ

Ưu – nhược điểm của cụng nghệ:

Ưu điểm: sản phẩm cú trị số octan khỏ cao, trờn 80 Làm việc ổn định

Nhược điểm: chế tạo thiết bị khú khăn do đũi hỏi khả năng chống ăn mũn rất lớn

3.4.2.6 Quỏ trỡnh isome húa của Shell (UCC Shell Hysomer )

Quá trình đợc dùng để isome hóa phân đoạn C5- C6 của xăng cất trực tiếp nhằm mục đích nhậncác hợp phần có trị số octan cao trong khi trị số octac của nguyên liệu nhỏ hơn 73 mà cho phéppha trộn tạo sản phẩm có trị số octan cao hơn 83 (theo RON)

Xúc tác cho quá trình thuộc loại xúc tác đa chức năng với kim loại quý hiếm trên chất mangzeolit với hàm lợng natri nhỏ nhất

Nguyên liệu sau khi đợc cho qua quá trình hydro hóa làm sạch khỏi các tạp chất của luhuỳnh và đợc sấy khô để loại hơi nớc nhằm hạn chế khả năng ăn mòn thiết bị của các hợp chấtnày mới cho vào isome hóa Xúc tác của quá trình này không nhạy với các loại hợp chất của l uhuỳnh và nớc

Do vậy mà hàm lợng lu huỳnh cho phép trong nguyên liệu là 35ppm về khối lợng, và hàmlợng nớc cho phép là 10-20ppm

Ngoài các phản ứng chính ra quá trình này còn có các phản ứng phụ:

+ Aromatic bị chuyển hoá thành các naphtenic

+ Naphtenic bị hydrô hoá thành parafin

+ C7+ phản ứng cracking thành các phân tử nhẹ hơn

Sơ đồ công nghệ đợc mô tả nh hình trên:

Hình Sơ đồ công nghệ của SELL

1 Thiết bị phản ứng ; 2 Tháp tách; 3 Máy nén ; 4.Tháp ổn định

Điều kiện của công nghệ:

- Nhiệt độ của quá trình : 245-2470C

- áp suất của quá trình : 300-500 Psi

- Tỷ lệ H2/RH : 1/4

- Thời gian làm việc xúc tác là : 5-10 năm

Hiệu suất của quá trình từ 97 đến 98 % (theo LV).

Ưu, nhợc điểm của công nghệ:

- Xúc tác khó hoạt tính cao, thời gian làm việc lâu nhng khả năng tái sinh rất kém

- Quá trình làm việc trong môi trờng axit nên khả năng ăn mòn thiết bị cao Do vậy phải

sử dụng vật liệu đắt tiền

4 Lựa chọn cụng nghệ và loại xỳc tỏc

Nhằm chuyển hoỏ cỏc parafine mạch thẳng cú chỉ số octan thấp (nC5, nC6) thành cỏc parafinemạch nhỏnh cú chỉ số octan cao hơn Nguyờn liệu là cỏc phõn đoạn xăng nhẹ sử dụng cỏc cụng nghệchuyển hoỏ một giai đoạn, khụng tuần hoàn: Penex, Par-Isom (UOP), Hysomer (Shell), Axens One-Through (RON ¿ 84) hoặc cỏc cụng nghệ chuyển hoỏ cú hồi lưu tuần hoàn cỏc n-parafine, thậmchớ cả metylpentan: TIP,TIP/Penex/SuperDIH, Penex/DIP (UOP), Ipsorb, Hexorb (IFP) Với quỏtrỡnh hồi lưu, RON của sản phẩm cú thể đạt đến 92

Quỏ trỡnh chuyển hoỏ một giai đoạn cú chi phớ đầu tư và vận hành thấp, nhưng cho RON thấp, trongtương lai quỏ trỡnh này khụng cũn phự hợp nữa

Cụng nghệ Penex/DIP,TIP đều cú RON = 87-89 Cụng nghệ Penex/DIP cú chi phớ đầu tư ban đầuthấp hơn nhưng chi phớ vận hành cao hơn

Cụng nghệ DIP/Penex/DIH (UOP), Hexorb (IFP) cho isomerate cú RON rất cao 91.5 ¿ 92 nhưngchi phớ đầu tư và chi phớ vận hành khỏ lớn

Để làm tăng thờm trị số octan, lợi ớch khỏc nhau của sự phối hợp dũng chảy cơ bản củaquỏ trỡnh Penex nhằm bảo hoà tất cả benzen chuyển thành cyclohexan Hướng phỏt triển này cú vaitrũ quan trọng đối với cỏc quỏ trỡnh lọc dầu ở đú người ta muốn loại bỏ lượng lỏng benzen tronghổn hợp xăng nghốo của chỳng

Một vài nguyờn liệu, như nguyờn liệu reforming nhẹ, cú thể chứa một lượng lớn benzen lỏng.Việc thực hiện quỏ trỡnh Penex cú thể gõy ra tỏc hại khi quỏ trỡnh sử dụng loại nguyờn liệu này bởi

vỡ benzen bị hyđrohoỏ ở đú phản ứng toả nhiệt lớn Nhiệt phỏt ra bởi phản ứng hyđro húa benzen lànguyờn nhõn mà thiết bị phản ứng làm việc tại điều kiện đú thỡ khụng thuận lợi cho việc làm tăng trị

số octan (khụng thuận lợi cho quỏ trỡnh isome hoỏ) Thực hiện với cỏc ứng dụng, UOP đề nghị quỏ

trình Penex, ở đó bao gồm hai thiết bị phản ứng Thiết bị thứ nhất thì được thiết kế để bão hoàbenzen chuyển thành cyclohexan Thiết bị thứ hai thì được thiết kế để đồng phân hoá nguyên liệucho trị số octan cao Mỗi thiết bị phản ứng thì hoạt động tại điều kiện mà ở đó thuận lợi cho quátrình chuyển hoá các phản ứng theo mong muốn là lớn nhất.

Với sự đề cập trên, mục đích đầu tiên của quá trình Penex là cải thiện trị số octan của phânđoạn xăng nhẹ mạch thẳng (LSR) Mức độ cải thiện trị số octan cho nguyên liệu C5-C6 thì được đưa

ra bởi các mô hình chọn lựa khác nhau được chỉ ra ở (bảng 10)

Bảng 1.12 Dạng nguyên liệu và sản phẩm octan

RON

Sản phẩm:

Chọn lựa 1: không tuần hoàn

Chọn lựa 2: Tuần hoàn 2 và 3-MeC5+nC6

Chọn lựa 3: Tuần hoàn nC5+nC6

Chọn lựa 4: Tuần hoàn nC5+nC6+ 2 và 3MeC5

83888992Nếu như yêu cầu về trị số octan có phù hợp bởi sự tuần hoàn của các metylpentan, sù tinhchế hầu như chọn lựa quá trình tinh cất là lý do trên hết Ở đó có giá trị thực tiễn cao, sù tinh chế cóthể chọn lựa một thiết bị Molex, khi đó sẽ tách cả nC5 và nC6 để tuần hoàn Sự tách nC5 và nC6 bằngthiết bị Molex thì có giá trị thực tiễn thấp hơn khi tách các metylpentan bởi quá trình chưng cất, vàkhi đó sẽ đạt được trị số RON cao hơn

Thiết kế dây chuyền

Vì mục đích của quá trình là ta đi isome hoá phân đoạn n-C5,C6 để có sản phẩm có trị số octan caopha vào xăng do đó ta không cần tách riêng từng cấu tử, do đó em lựa chọn thiết kế dây chuyềncông nghệ isme hoá có tuần hoàn n-C5,C6 Đó là sự kết hợp giữa penex và molex:

- Sử dụng Zeolit loại có mao quản trung bình làm rây phân tử để hấp phụ ( ZSM-5)

Sơ đồ công nghệ lựa chọn dùng cho phân xưởng isome

m o l e x

1 Thiết bị sấy khí 2 Máy nén khí 3 Thiết bị phản ứng

4 Thiết bị tách 5 Tháp ổn định 6 Cột hấp phụ

7.Van quay 8 Cột Rafinat 9.Tháp tách

10 Thiết bị gia nhiệt 11 Lò đốt

12 Thiết bị làm lạnh hồi lưu

Phần II TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

1 Chọn các thông số ban đầu.

- Áp suất trong thiết bị phản ứng

- Nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu vào

1.1 Những số liệu cần thiết cho trước

k16: Hằng số tốc độ của phản ứng thuận 16

KP16: Hằng số cân bằng của các phản ứng 16

Ta có thể mô tả sự giảm hàm lượng của các Hydrocacbon trong hỗn hợp bằng hệ phươngtrình vi phân sau:[18]

VR: Đại lượng nghịch đảo của tốc độ nạp liệu theo mol,[kg xt/kmol/h]

NP, NA, NN: Phần mol của Parafin, aromatic, Naphten trong hỗn hợp nguyên liệu

P: áp suất toàn phần, Mpa

PN, PP, PA: áp suất riêng phần của Naphten, Parafin và aromatic, Mpa

k3: Hằng số tốc độ của phản ứng (3) được xác định theo đồ thị (3.13),[kmol/h.Pa.kgxtác].k4 Hằng số tốc độ của phản ứng (4) được xác định theo đồ thị (3.13), [kmol/h.Pa.kgxtác]

k5, k6: Hằng số tốc độ của phản ứng (5), (6) được xác định theo đồ thị (3.15),[kmol/h.Pa.kgxtác].

KP3, KP4: Hằng số cân bằng của phản ứng (3),(4) được xác định theo phương trình sau: