thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3 triệu tấn trên năm

Trong một nhà máy lọc dầu, quá trình cracking xúc tác chiếm một vị trí khá quan trọng. Do đó, các kiến thức cơ bản về hoá học quá trình cracking xúc tác và về công nghệ quá trình cracking là hết sức quan trọng đối với những ai đã, đang và sẽ làm việc (học tập, nghiên cứu và vận hành sản xuất) trong lĩnh vực lọc – hoá dầu. Cracking xúc tác là quá trình biến đổi các hợp chất có phân tử lượng lớn trong dầu mỏ dưới tác dụng của xúc tác để nhận sản phẩm nhẹ có giá trị cao. Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng cracking xúc tác được xem như là trái tim của nhà máy, cung cấp những sản phẩm đáng quý cho công nghiệp, đặc biệt là xăng. Với bản đồ án chuyên ngành thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3 triệu tấnnăm. Chúng em hy vọng rằng mình sẽ bổ xung thêm được kiến thức để góp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới đất nước.

Trang 1

MỞ ĐẦU

Trong một nhà máy lọc dầu, quá trình cracking xúc tác chiếm một vị trí kháquan trọng Do đó, các kiến thức cơ bản về hoá học quá trình cracking xúc tác và vềcông nghệ quá trình cracking là hết sức quan trọng đối với những ai đã, đang và selàm việc (học tập, nghiên cứu và vận hành sản xuất) trong lĩnh vực lọc – hoá dầu.Cracking xúc tác là quá trình biến đổi các hợp chất có phân tử lượng lớn trongdầu mỏ dưới tác dụng của xúc tác để nhận sản phẩm nhẹ có giá trị cao Trong nhàmáy lọc dầu, phân xưởng cracking xúc tác được xem như là trái tim của nhà máy,cung cấp những sản phẩm đáng quý cho công nghiệp, đặc biệt là xăng

Với bản đồ án chuyên ngành thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 3triệu tấn/năm Chúng em hy vọng rằng mình se bổ xung thêm được kiến thức đểgóp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới đất nước

Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Thanh Thanh đã tận tình giúp đỡ em trongthời gian qua để em có thể hoàn thành được bản đồ án này

Trang 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Mục đích của quá trình cracking xúc tác là nhận các cấu tử có trị số octan caocho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu là phần cất nặng hơn, chủ yếu làphần cất nặng hơn từ các quá trình chưng cất trực tiếp AD (AtmotphericDistillation) và VD (Vacuum Distillation) của dầu thô Đồng thời ngoài mục đíchnhận xăng người ta còn nhận được cả nguyên liệu có chất lượng cao cho công nghệtổng hợp hoá dầu và hoá học Ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩm phụ khác nhưgasoil nhẹ, gasoil nặng, khí chủ yếu là các phần tử có nhánh đó là các cấu tử quýcho tổng hợp hoá dầu [1,106]

2. Vai trò của quá trình cracking xúc tác

Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ mộtnhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các quá trìnhchính sản xuất xăng có trị số octan cao Xăng thu được từ quá trình này được dùngđể phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng khác nhau Khối lượngxăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 70 – 80% so với tổng lượng xăngthu từ các quá trình chế biến khác [1,107]

Lượng dầu mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn Ví dụvào năm 1965, lượng dầu mỏ thế giới chế biến được 1,500 tấn/ngày thì trong đócracking xúc tác chiếm 800 tấn (tương ứng 53%) [2,114]

3. Xúc tác cho quá trình cracking xúc tác

Phản ứng cracking xúc tác chủ yếu xảy ra trên bề mặt của xúc tác Chiều củaphản ứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của xúc tác, củng như phụ thuộc vàochất lượng nguyên liệu và các thông số công nghệ của quá trình Trong quá trình,cốc tạo ra se bám trên bề mặt của xúc tác, làm giảm hoạt tính của nó Vì thế việckhôi phục lại hoạt tính của xúc tác bằng quá trình tái sinh xúc tác củng là một vấnđề hết sức quan trọng, cần được giải quyết đối với cracking công nghiệp

Xúc tác được dùng trong cracking thường là xúc tác rắn, xốp, có nguồn gốcthiên nhiên hay tổng hợp, với bề mặt riêng lớn [1,116]

Trang 3

3.1. Các loại xúc tác

• Xúc tác triclorua nhôm AlCl 3: Triclorua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệtđộ thấp: 200 đến 300 0C, dễ chế tạo Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phứcvới hydrocacbon của nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệukhông tốt, cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp [2,119]

• Aluminosilicat vô định hình: Xúc tác aluminosilicat vô định hình có tính axit, đó là

axit rắn Các tâm hoạt tính nằm trên bề mặt xúc, có độ hoạt tính và độ chọn lọc caohơn Xúc tác này đã từng được sử dụng trong công nghiệp cracking suốt 30 nămcho đền cuối thập niên của thế kỉ XX

• Zeolite và xúc tác chứa zeolite: [1,116]

Zeolite là một hợp chất của aluminosilicat, là chất tinh thể có cấu trúc đặc biệt.Cấu trúc của chúng được đặc trưng bằng mạng các lỗ rỗng, rãnh, rất nhỏ thông vớinhau Các chất zeolit được chế tạo cùng với các xúc tác aluminosilicat hay với đấtsét thiên nhiên, rồi sau đó được xử lý bằng các phương pháp đặc biệt hợp thành xúctác chứa zeolit Xúc tác chứa zeolit này có hoạt tính cao, có độ chọn lọc tốt và giáthành vừa phải, vì thế chúng được sử dụng rất rộng rãi

Về thành phần hoá học của zeolite, người ta có thể biểu diễn công thức phân tửnhư sau:

2

nTrong đó, n – hoá trị của cation kim loại M; x – tỉ lệ mol SiO2/Al2O3 và y – sốphân tử nước, ở đây x > 2

Về cấu tạo, zeolit được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc cơ bản gọi là đơn vị cấutrúc sodalit (hình 1.1) Nếu các đơn vị này nối với nhau theo các mặt 4 cạnh ta cózeolit loại A Nếu nối với nhau theo mặt 6 cạnh, ta có zeolit loại X hay Y, có cấutrúc tương tự như faurazit (hình 1.2) Ngày nay người ta đã chế tạo được hàng trămloại zeolit, chúng được đặc trưng bởi kích thước các “cửa sổ” khác nhau Ví dụ đặctrưng của một số loại zeolit được dùng phổ biến trong cracking xúc tác được dẫn raở bảng 1.1

Trang 4

Bảng 1.1: Đặc trưng cơ bản của một vài loại zeolit.

Hình 1.1: Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit

Zeolit Thành phần hóa học Đường kính lỗ trung bình Å

Trang 5

3.2. Các dạng hình học của xúc tác [2,121]

Xúc tác craking thường sử dụng ở dạng sau:

Xúc tác dạng bụi: Có kích thước hạt từ 1 – 80 µm (phần lớn là 40 – 80 µm) Xúc tác dạng vi cầu: Có kích thước hạt từ 50 – 150 µm So với xúc tác bụi, xúc

tác vi cầu ít bị mài mòn, do vậy xúc tác ít bị tổn hao hơn

Cả hai loại xúc tác dạng bụi và vi cầu được sử dụng phổ biến trong hệ thốngcracking với lớp xúc tác giả sôi

Xúc tác dạng cầu lớn: Đường kính xúc tác 3 – 6 mm Độ bền cơ của xúc tác

loại này rất tốt Trong quá trình làm việc ít bị mài mòn, ít bị vỡ Dạng xúc tác nàythường được sử dụng trong lớp xúc tác chuyển động

Xúc tác dạng trụ: Có đường kính từ 3 – 4 mm, chiều cao từ 3 – 5 mm Độ bền

cơ kém, trong quá trình sủ dụng dễ bị vỡ vụn, làm tiêu hao xúc tác Loại này đượcsử dụng trong hệ thống xúc tác cracking với lớp xúc tác tĩnh Với loại xúc tác này,độ bền cơ học lớn nhất khi chiều cao hình trụ bằng đường kính

3.3. Vai trò của xúc tác trong quá trình cracking xúc tác [2,119]

Xúc tác có tác dụng làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng Ví dụ, khi cómặt xúc tác ở 400 – 500 0C, các olefin chuyển hóa nhanh hơn 1000 đến 10.000 lần

so với cracking nhiệt

Ngoài ra, xúc tác còn có tính chọn lọc, nó có khả năng làm tăng hay chậmkhông đồng đều các loại phản ứng, có nghĩa là hướng theo chiều có lợi

3.4 Yêu cầu đối với xúc tác cracking: [2,120]

Xúc tác cracking phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

• Hoạt tính xúc tác phải cao;

• Độ chọn lọc phải cao;

• Độ ổn định cao;

• Bền cơ, bền nhiệt (để có thể làm việc ở nhiệt độ cao);

• Độ thuần nhất cao (về cấu trúc, hình dạng, kích thước);

• Phải bền với các tác nhân gây ngộ độc xúc tác;

• Phải có khả năng tái sinh;

• Phải dễ sản xuất và giá thành hạ

Trang 6

Với các yêu cầu trên thì zeolit hoặc xúc tác chứa zeolit tỏ ra có nhiều ưu điểmhơn cả.

3.5. Tái sinh xúc tác

Xúc tác bị mất hoạt tính trong quá trình phản ứng do nguyên nhân chính là cốctạo ra bám trên bề mặt hoạt động của xúc tác Vì thế để tái sinh xúc tác, người tacần phải tiến hành đốt cốc bằng không khí nóng trong lò tái sinh Kết quả của quátrình đốt cháy cốc se sinh ra CO và CO2 Các phản ứng này tỏa nhiều nhiệt Ngoài

ra còn phản ứng khử hợp chất lưu huỳnh:

4. Nguyên liệu cracking xúc tác

4.1. Đặc trưng của nguyên liệu [1,124]

Trang 7

Nguyên liệu cơ bản cho quá trình cracking xúc tác là phần cất chân không củacặn dầu thô khi chưng cất khí quyển Chúng thường chứa 5 ÷ 10% phân đoạn sôiđến 350 0C và có nhiệt độ sôi cuối tới 520 ÷ 540 0C Trong nhiều trường hợp, người

ta cũng có thể dùng cả phân đoạn nhẹ của chưng cất khí quyển, phân đoạn kerosene– gasoil của cracking nhiệt hay cốc hoá và có thể cả phần rafinat của quá trình khửasphan mazut và gudron trong sản xuất dầu nhờn hoặc là phân đoạn mazut của dầuít kim loại Các đặc trưng quan trọng nhất của nguyên liệu có ảnh hưởng quyết địnhđến các chỉ tiêu của quá trình cracking là thành phần phân đoạn, hằng số đặc trưng

K, thành phần nhóm hydrocacbon, hàm lượng nhựa – asphan, hàm lượng các tạpchất nitơ, lưu huỳnh, kim loại và cốc hoá

Khi cracking trên xúc tác chứa zeolit, do có hoạt tính cao mà ảnh hưởng củathành phần phân đoạn của nguyên liệu không phải là yếu tố quan trọng Quy luậtthông thường là khi tăng phần nhẹ (hay còn gọi là độ nhẹ) của nguyên liệu, hiệusuất hydrocacbon loại C3, C4 và xăng đầu tăng lên, còn hiệu suất H2 và cốc giảmxuống.Nếu nguyên liệu là phần cất chân không có ít phân đoạn nặng (<14 ÷ 15%)

se làm tăng trị số octan của xăng cũng như hiệu suất xăng Còn nếu tăng hàm lượngnhựa – asphan và kim loại se làm xấu đi các chỉ tiêu của quá trình

Hằng số đặc trưng K được dùng để phân loại dầu mỏ và các phân đoạn theothành phần hoá học Khi sử dụng nguyên liệu cracking với K có giá trị cao se chophép tăng các chỉ tiêu của cracking xúc tác

Các hợp chất phi hydrocacbon là các chất có hại cho cracking xúc tác, chúngkhông chỉ gây độc cho xúc tác mà còn chuyển vào sản phẩm, làm giảm chất lượngsản phẩm Ví dụ: sự phân bố của hợp chất lưu huỳnh vào sản phẩm cracking nhưsau (% KL so với nguyên liệu): H2S: 20 đến 30; xăng: 2 đến 5; phân đoạn sôi trên

195 0C: 30 đến 60; cốc: 5 đến 10

Trong nguyên liệu cracking xúc tác không nên có mặt các phân đoạn nhẹ cónhiệt độ sôi < 200 0C vì khi phân huỷ se tạo nhiều khí làm giảm hiệu suất xăng vàgiảm cả trị số octan của xăng Nguyên liệu không cho phép chứa hàm lượng lớnhydrocacbon thơm đa vòng (vì trong quá trình dễ ngưng tụ tạo cốc bám trên bề mặtxúc tác), asphan và các tạp chất chứa N và S

Trang 8

Nguyên liệu càng nặng càng chứa nhiều asphan và kim loại, khi cracking cầnphải qua xử lý bằng hydro hoá làm sạch để nhận được nguyên liệu có chất lượngcao cho quá trình cracking xúc tác.

Nói tóm lại, trước khi đưa nguyên liệu vào quá trình cracking xúc tác, chúng taphải nghiên cứu kỹ chất lượng của nguyên liệu, loại xúc tác dùng và tuỳ theo điềukiện kỹ thuật, hiệu quả của các phương pháp làm sạch nguyên liệu yêu cầu nguyênliệu dùng mà người ta quyết định phương pháp làm sạch nguyên liệu cho thích hợp.Trong công nghiệp cracking xúc tác, người ta có thể sử dụng một trong cácnhóm nguyên liệu sau:

• Nhóm 1: là nhóm nguyên liệu nhẹ có tên là phân đoạn kerosene – sola nhận được từquá trình chưng cất trực tiếp và có giới hạn sôi từ 210 đến 360 0C Chúng có tỷtrọng trung bình từ 0.860 đến 0.830 Trong lượng phân tử trung bình vào khoảng

190 ÷ 200 Đây là nhóm nguyên liệu tốt nhất dùng để sản xuất xăng ôtô và xăngmáy bay

• Nhóm 2: là nhóm nguyên liệu lấy từ phân đoạn gasoil chưng cất chân không cónhiệt độ sôi từ 300 đến 500 0C (hay 550 0C) Nhóm này có các đặc trưng là tỷ trọngtrung bình từ 0.880 đến 0.920, trọng lượng phân tử trung bình từ 280 đến 330

• Nhóm 3: là nhóm nguyên liệu có thành phần rất rộng, và có giới hạn sôi từ 210 ÷

500 0C

• Nhóm 4: là nhóm nguyên liệu có nhiệt độ sôi từ 300 ÷ 450 0C

Trong số các nhóm nguyên liệu kể trên thì nhóm gasoil chân không là phổ biếnnhất trong quá trình cracking xúc tác Trong những năm gần đây, khi nguyên liệutốt ngày một cạn dần và nhất là khi chế tạo được xúc tác cracking mới và công nghệmới có hiệu quả hơn, người ta tiến tới sử dụng nguyên liệu ngày càng nặng hơn,chất lượng xấu hơn mà vẫn cho phép nhận được xăng với năng suất cao và chấtlượng tốt Đó là xu hướng cải tiến quá trình cracking xúc tác trong hiện đại và trongtương lai

5. Sản phẩm của quá trình cracking xúc tác

5.1. Khí hydrocacbon [2,115]

Trang 9

Hiệu suất sản phẩm khí chiếm 10 ÷ 15% nguyên liệu đem cracking, có thể daođộng phụ thuộc vào nguyên liệu và điều kiện cracking.

Trong điều kiện nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số tuần hoàn xúc táclớn thì hiệu suất sản phẩm khí se lớn và ngược lại thì hiệu suất khí nhỏ Nguyên liệucó hàm lượng lưu huỳnh cao thì sản phẩm khí có nhiều khí H2S và khi nguyên liệucó nhiều nitơ thì sản phẩm khí cracking có nhiều NH3

Thành phần khí cracking còn phụ thuộc bởi loại xúc tác được sử dụng (ví dụnhư trong bảng 1.2)

Bảng 1.2: Thành phần khí cracking phụ thuộc bởi loại xúc tác được sử dụngCấu tử hydrocacbon Xúc tác chứa zeolit Xúc tác chứa aluminosilicat

3.63.18.06.92.825,65.716.010.13.015.2Ứng dụng của khí cracking xúc tác:

• Sản phẩm propan – propen làm nguyên liệu cho quá trình polymer hoá và cho quá trình sản suất các chất họat động bề mặt

• Phân đoạn khí propan – propen, butan – buten là nguyên liệu cho sản xuất khí hoá lỏng LPG, nguyên liệu cho alkyl hóa để nhận cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng, và làm khí đốt dân dụng, làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu

5.2. Phân đoạn xăng [2,117]

Đây là sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác, hiệu suất xăng thườngdao động trong khoảng từ 30 – 35% lượng nguyên liệu đem vào cracking Hiệu suấtvà chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác, chế độ côngnghệ

• Nếu nguyên liệu có nhiều naphten thì xăng thu được có chất lượng cao

• Nếu nguyên liệu có nhiều parafin thì xăng thu được có trị số octan thấp

Trang 10

• Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì trong xăng thu được cũng có nhiềulưu huỳnh (thường chiếm 15% tổng lượng lưu huỳnh có trong nguyên liệu).

Bảng 1.3: Chỉ tiêu của xăng cracking xúc tác [1,126]

20

Thành phần hydrocacbon (%)

Phân đoạn này được chia thành:

• Phân đoạn 195 ÷ 350 0C và phần cặn có nhiệt độ cao hơn 350 0C

• Phân đoạn 195 ÷ 270 0C dùng để chế tạo nhiên liệu kerosen

• Phân đoạn 195 ÷ 350 0C dùng để chế tạo nhiên liệu diezen

• Phân đoạn 270 ÷ 420 0C làm nguyên liệu để sản xuất cacbon kỹ thuật

• Phân đoạn lớn hơn 350 0C hay lớn hơn 420 0C được dùng làm FO hay nguyên liệucho quá trình cốc hoá

Bảng 1.4: Thành phần và tính chất đặc trưng của phân đoạn kerosen − gasoil

0C

195 ÷ 270 270 ÷ 350 350 ÷ 420 > 42020

4

d

Nhiệt độ đông đặc, 0C

Trị số xetan

Trị số iôt, g/100 g

Trang 11

Sản phẩm đặc trưng cho các phân đoạn này là:

Chất lượng gasoil nhẹ không chỉ phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu mà cònphụ thuộc vào chất lượng xúc tác và chế độ công nghệ Gasoil nhẹ dùng làm cấu tửpha cho nhiên liệu diezen, có thể làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng hay làm cấu tửpha loãng mazut

Gasoil nhẹ có đặc tính sau:

Tỷ trọng d420= 0.83 ÷ 0.940

Lưu huỳnh 1.7 ÷ 2.4% trọng lượng, hydrocacbon olefin 6%, hydrocacbon thơm

30 ÷ 50%, Còn lại là hydrocacbon parafin và naphten

Gasoil nặng: [2,118]

Là sản phẩm cặn của quá trình.Chất lượng của nó phụ thuộc chế độ công nghệ,nguồn nguyên liệu và chất lượng gazoil nhẹ

Gasoil nặng có nhiệt độ sôi > 350 0C, có tỷ trọng d420 = 0.89 ÷ 0.99

Sản phẩm này chứa một lượng lớn tạp chất cơ học Hàm lượng lưu huỳnh trongđó cao hơn khoảng 1.5 lần so với nguyên liệu ban đầu Nó được sử dụng làmnguyên liệu cho cracking nhiệt và cốc hoá hoặc làm nhiên liệu đốt lò Ngày nayngười ta còn dùng nó làm nguyên liệu sản xuất bồ hóng

Cơ chế phản ứng cracking xúc tác là cơ chế ion cacboni Các tâm họat tính làion cacboni được tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng vớitâm axít của xúc tác

• Tâm axít xúc tác có 2 loại: Loại Bronsted (H+) và Lewis (L)

Trang 12

• Tâm Bronsted là khi tham gia phản ứng có khả năng cho proton hoạt động (H+) còntâm Lewis thì thiếu electron nên có xu hướng nhận thêm điện tử.

Phản ứng cracking xúc tác xảy ra theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Tạo ion cacboni

C H + +L H+ →+C H + +LH

Giai đoạn 2: Các phản ứng của ion cacboni tạo các sản phẩm

• Phản ứng đồng phân hóa

Ion cacboni bậc 3 > Ion cacboni bậc 2 > ion cacboni bậc 1

Trang 13

Độ bền của ion cacboni se quyết định mức độ tham gia các phản ứng tiếp theocủa chúng Vì các ion cacboni bậc 3 có độ bền cao nhất nên se cho phép nhận hiệusuất cao các hợp chất iso – paraffin Chất lượng sản phẩm được quyết định bởi các

phản ứng của ion cacboni mà đặc biệt là các phản ứng phân huỷ, đồng phân hoá vàchuyển vị hydro

7. Chế độ công nghệ cracking xúc tác

7.1. Mức độ chuyển hóa C [1,127]

Độ chuyển hóa C là lượng sản phẩm được tạo thành theo thời gian Được tínhtheo biểu thức:

C = 100 – yy: là % thể tích lượng sản phẩm với điểm sôi cuối cao hơn điểm sôi cuối củaxăng

Hiệu chỉnh theo sự biến đổi hóa, lý:

C = 100 – y(100 – z )z: là % xăng có trong nguyên liệu

7.2. Tốc độ nạp liệu riêng [1,128]

Tốc độ nạp liệu riêng (hay còn gọi là không gian nạp liệu) là tỷ số giữa lượngnguyên liệu được nạp trong một đơn vị thời gian trên lượng xúc tác trong reactor.Kí hiệu: M/H/M hoặc V/H/V

Độ chuyển hóa C có liên quan với M/H/M theo biểu thức:

K là hằng số tốc độ tổng cộng của quá trình

Trường hợp cracking xúc tác với lớp sôi:

2

*/ /

Trang 14

Hình 1.3: Ảnh

liệu riêng

• Khi sử dụng xúc tác có hoạt tính cao ⇒ có thể tăng tốc độ nạp liệu ⇒tăng

năng suất thiết bị

• Khi tăng tốc độ nạp liệu, nếu ta tăng nhiệt độ phản ứng, se tăng trị số octan của xăng và tăng hiệu suất olefin trong khí

7.3. Tỷ lệ giữa lượng xúc tác/nguyên liệu (X/RH) hay bội số tuần hoàn xúc tác[1.129]

Thay đổi tỉ lệ X/RH làm thay đổi nhiệt độ reactor, thay đổi thời gian lưu củaxúc tác trong reactor và lò tái sinh, thay đổi lượng cốc bám trên xúc tác

Trang 15

Hình 1.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ X/RHTăng tỉ lệ X/RH ⇒ tăng độ chuyển hóa, tăng hiệu suất cốc/nguyên liệu,

nhưng hàm lượng cốc bám trên xúc tác giảm

Khi giữ tốc độ nạp liệu M/H/M là không đổi, nếu tăng tỉ lệ X/RH ⇒ hoạt

tính trung bình xúc tác tăng lên ⇒ Là lí do đạt hiệu quả cao của quá trình với

xúc tác lớp sôi

⇒ Giảm kích thước thiết bị.

Nếu tăng cao mức độ tuần hoàn xúc tác ⇒ ảnh hưởng đến quá trình tách

hơi bám trên xúc tác, quá trình tái sinh ở lò tái sinh và các trang thiết bị kèm theo.7.4. Nhiệt độ trong reactor (480 – 550 0C) [1,130]

Tăng nhiệt độ ⇒ lúc đầu tăng hiệu suất xăng và đạt mức cực đại rồi giảm

xuống

Tăng nhiệt độ ⇒ tăng hiệu suất hydrocarbon thơm và olenfin.

Trang 16

Bảng 1.5: Độ chuyển hóa C, hiệu suất sản phẩm và thành phần RH của xăng

phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng

7.5. Ảnh hưởng của áp suất [1,130]

Tăng áp suất ⇒ hiệu suất xăng tăng, hiệu suất khí C1 – C3 giảm, hàm lượng

olefin và hydrocarbon thơm giảm, hàm lượng hydrocarbon no tăng ⇒ chất

lượng xăng giảm

Trang 17

công nghệ

8.1. Cracking với lớp xúc tác cố định [1,131]

Dây truyền cracking xúc tác đầu tiên do Houdry, một kĩ sư người Pháp thiết kếđược đưa vào công nghiệp chế biến dầu từ năm 1936 Công nghệ này hoạt độngtheo kiểu gián đoạn với lớp xúc tác cố định Nhược điểm của công nghệ này là họatđộng gián đoạn vì vậy rất phức tạp trong vận hành Hai chu kỳ là phản ứng xúc tácđể cho sản phẩm và chu kỳ tái sinh xúc tác trong cùng một thiết bị Dây truyền nàynhanh chóng được cải tiến và chỉ năm năm sau, năm 1941 đã xuất hiện quá trìnhcracking với lớp xúc tác chuyển động

8.2. Cracking với lớp xúc tác tầng sôi [1,132]

Quá trình cracking có lớp xúc tác chuyển động đã thay thế quá trình Houdry.Quá trình phản ứng xúc tác và tái sinh xúc tác được thực hiện ở các thiết bị riêngbiệt: thiết bị phản ứng (lò phản ứng) và thiết bị tái sinh xúc tác (lò tái sinh) Xúc tácđã làm việc có chứa cốc chảy từ lò phản ứng vào lò tái sinh và sau khi đã tái sinh lạingược về lò phản ứng (hoặc bằng tự chảy hoặc bằng cưỡng bức) tạo thành một chutrình liên tục Năm 1942 quy trình cracking xúc tác giả sôi (FCC) đầu tiên được đưavào họat động có tên là Up Flow (model I) Năm 1944 người ta tăng đường kínhcủa lò phản ứng và lò tái sinh, tách hơi sản phẩm được thực hiện ngay trong lò phảnứng và tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi và quá trình thổi cho xúc tác chuyển động từphía dưới và lấy ra ngoài ở đáy lò Dây truyền hoạt động như vậy có tên là DowFlow (model II) Model I, tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu chỉ đạt tối đa là 3 nhưng model

II có thể tăng tối đa là 10

Người ta đã liên tục cải tiến thiết bị và cả hìng dạng của xúc tác Hình dạng xúctác phổ biến là dạng viên hình cầu nhằm làm giảm sự mất mát xúc tác và giảm sựmài mòn thiết bị và nâng cao hiệu quả tách của cyclon

Hãng M.B.Kellog đã thiết kế loại cân bằng áp suất Model III năm 1946, hãngStandard–Oil (New Jersey) đã thiết kế loại FCC mới (Model IV) từ cải tiến củaModel II và đã đưa vào họat động từ 1952 Công nghệ FCC ngày càng được cải tiến

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	688,1 KB