thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năng suất 5.000.000 tấn/năm

Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,người ta đãđưa ra phương pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì doquá trình chưng cất khí quyển, chưng cất c

LỜI MỞ ĐẦU

Trên thế giới, tại bất kỳ một quốc gia nào xăng dầu luôn là hàng hoá đặcbiệt quan trọng của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng

Ngày nay trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát triển đổi mới

và vươn lên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, với các máymóc,thiết bị và công nghệ mới thì vai trò của xăng dầu ngày càng được quantâm đặc biệt hơn

Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,người ta đãđưa ra phương pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì doquá trình chưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khốilượng xăng thu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị trường.Nhằm thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng, nghành công nghiệp chếbiến dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ , đồng thời ápdụng những phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm chuyểnhoá dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan trọng khác.Một trong những phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi trong các nhàmáy chế biến dầu hiện này trên thế giới là quá trình cracking xúc tác.Lượng dầu

mỏ được chế biến bằng cracking xúc tác chiếm một tỷ lượng tương đốilớn(khoảng 50%),ngày càng phát triển về số lượng,chất lượng và cải tiến côngnghệ

Với bản đồ án chuyên ngành thiết kế phân xưởng cracking xúc tác năngsuất 5.000.000 tấn/năm mà em được giao, hy vọng rằng sẽ bổ xung thêm đượckiến thức để góp phần nhỏ bé vào công cuộc đổi mới đất nước

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

I.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC I.1.1.Sơ lược về lịch sử phát triển của qúa trình cracking xúc tác[1,131]

Qúa trình cracking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX, nhưngmãi đến năm 1923, một kỹ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa qúatrình vào áp dụng trong công nghiệp Đến năm 1936, nhà máy cracking xúc tácđầu tiên của công ty Houdry Process Corporation được xây dựng ở Mỹ Ban đầucòn tồn tại nhiều nhược điểm như là hoạt động gián đoạn và rất phức tạp chovận hành, nhất là khi chuyển giao giữa hai chu kỳ phản ứng và tái sinh xúc táctrong cùng một thiết bị

Năm 1941 xuất hiện quá trình cracking với lớp xúc tác chuyển động thaythế cho quá trình Houdry,việc tiến hành cracking và tái sinh xúc tác được tiếnhành tromg các thiết bị riêng biệt

Năm 1942,dây chuyền cracking xúc tác lớp sôi (FCC) lần đầu tiên đượcđưa vào hoạt động với công suất 12000 thùng nguyên liệu/ngày.Loại dây chuyềnnày có tên Up Flow(model 1).Sau đó năm 1944 người ta tăng đường kính thiết

bị phản ứng và tái sinh,tách hơi sản phẩm ngay trong thiết bị phản ứng,tái sinhxúc tác ở dạng tầng sôi và quá trình thổi cũng ngày được cải tiến.Dây chuyền cóthiết bị hoạt động như vậy có tên Dow Flow model 2

Năm 1947,hãng UOP đã thiết kế FCC trong đó thiết bị phản ứng và tái sinhchồng lên nhau trên cùng 1 trục.Năm 1951,loại Orthor flow đầu tiên củaM.W.Kellog xuất hiện.Sau đó hãng Standard oil đã thiết kế một loại FCC mớigọi là model 4,đó là cải tiến của model 2,được áp dụng trong công nghiệp năm1952

Cùng với thời gian FCC ngày càng được cải tiến để có được hiệu suất,chấtlượng xăng cao hơn và có thể dùng nguyên liệu nặng hơn,chất lượng xấu hơn

I.1.2 Mục đích của quá trình cracking xúc tác [1,106] [2,113]

Mục đích của quá trình cracking xúc tác là nhận các cấu tử có trị số octancao cho xăng ôtô hay xăng máy bay từ nguyên liệu là phần cất nặng hơn, chủ

yếu là phần cất nặng hơn từ các quá trình chưng cất trực tiếp AD (AtmotphericDistillation) và VD (Vacuum Distillation) của dầu thô Đồng thời ngoài mụcđích nhận xăng người ta còn nhận được cả nguyên liệu có chất lượng cao chocông nghệ tổng hợp hoá dầu và hoá học Ngoài ra còn thu thêm một số sản phẩmphụ khác như gasoil nhẹ , gasoil nặng, khí (chủ yếu là các phần tử có nhánh),đây là các cấu tử quý cho tổng hợp hoá dầu.

I.1.3.Vai trò của quá trình cracking xúc tác và các điều kiện công nghệ [1,107]

Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể thiếu được trong bất kỳmột nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong cácquá trình chính sản xuất xăng có trị số octan cao Xăng thu được từ qúa trình nàyđược dùng để phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng khácnhau Khối lượng xăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 70-80% sovới tổng lượng xăng thu từ các quá trình chế biến khác

Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là :

Áp suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 MPa

Tốc độ không gian thể tích truyền nguyên liệu : 1 – 120 m3/m3 h

(tùy thuộc vào dây truyền công nghệ)

I.2.BẢN CHẤT HOÁ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC

VÀ CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG

I.2.1.Bản chất hoá học của quá trình cracking xúc tác [2,100]

Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon – cacbon (của hydrocacbon) củanhững phân tử có kích thước lớn ( có trọng lượng phân tử lớn) thành những phân

tử có kích thước nhỏ hơn( có trọng lượng phân tử nhỏ hơn ).Trong công nghệdầu mỏ, quá trình này được ứng dụng để biến đổi các phân đoạn nặng thành cácsản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng như xăng,kerosen, diezen

I.2.2 Cơ chế phản ứng cracking xúc tác [1,107] [2,122] [3,84]

Có rất nhiều ý kiến tranh luận trong việc giải thích cơ chế phản ứngcracking xúc tác Tuy vậy, phổ biến nhất vẫn là cách giải thích các phản ứngtheo cơ chế ion cacboni Cơ sở của lý thuyết này dựa vào các tâm hoạt tính làcác ion cacboni Chúng được tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyênliệu tác dụng với tâm hoạt tính axit của xúc tác loại Bronsted (H+) hay Lewis(L)

Theo cơ chế này các phản ứng cracking xúc tác diễn ra theo ba giai đoạnsau:

Giai đoạn 1 : Giai đoạn tạo ion cacboni

Giai đoạn 2 : Các phản ứng của ion cacboni (giai đoạn biến đổi ion cacbonitạo thành các sản phẩm trung gian )

Giai đoạn 3 : Giai đoạn dừng phản ứng

I.2.2.1.Giai đoạn tạo thành ion cacboni

Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin, hydrocacbon parafin,hydrocacbon naphten , hydrocacbon thơm với tâm axit của xúc tác

• Từ olefin

Ion cacboni tạo ra do sự tác dụng của olefin với tâm axít Bronsted của xúctác

+ H+(xt) R1 CH C R+ 2 + (xt)H

R1 CH C R2

Ion cacboni tạo thành do sự tác dụng của olefin với tâm axit Lewis của xúc

tác:

OOolefin

Al O SiO

Ohoặc là

CnH2n + H+ +CnH2n+1

Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hydrocacbon olefin, nhưngolefin có thể tạo ra do sự phân huỷ các hydrocacbon parafin có phân tử lượnglớn Các olefin tạo thành đó lập tức tác dụng với tâm axit rồi tạo ra ion cacboni.Ion cacboni tạo thành trong các phản ứng tuân theo quy tắc nhất định Nhưkhi olefin tác dụng với H+(xt) thì xác suất tạo alkyl bậc hai lớn hơn alkyl bậcmột

Khi olefin có liên kết đôi ở cacbon bậc 3 thì ion cacboni bậc 3 dễ tạo thànhhơn ở cacbon bậc hai

• Từ hydrocacbon parafin:

+ H+

R1 CH2 CH2 R2 (xt) R1 CH2 CH R+ 2 + H2 + XTIon cacboni có thể được tạo thành do sự tác dụng của parafin với tâm axítBronsted của xúc tác:

Ion cacboni cũng có thể được tạo ra do sự tác dụng của parafin với tâmaxit Lewis:

CH2 CH3

+

CH2 CH3H

+

OO

+

Al O SiO

Ohoặc là:

• Từ hydrocacbon naphten:

Khi hydrocacbon naphten tác dụng với tâm axit của xúc tác hay các ioncacboni khác sẽ tạo ra các ion cacboni mới tương tự như quá trình xảy ra vớiparafin

• Từ hydrocacbon thơm người ta quan sát thấy sự kết hợp trực tiếp của H+ vàonhân thơm:

Các hydrocacbon thơm có mạch bên đủ dài thì sự tạo thành ion cacbonicũng giống như trường hợp parafin

Thời gian sống của các ion cacboni được tạo ra dao động từ phần triệu giâyđến hàng phút Các ion cacboni này tạo ra nằm trong lớp các phần tử hấp phụ,chúng là những hợp chất trung gian rất hoạt động đối với nhiều phản ứng xảy rakhi cracking

I.2.2.2 Giai đoạn biến đổi ion cacboni

Giai đoạn biến đổi ion cacboni tạo thành sản phẩm trung gian Ioncacboni có thể biến đổi theo các phản ứng sau:

• Phản ứng đồng phân hoá: chuyển rời ion hydro(H+) ,nhóm metyl (CH3) tạo cấutrúc nhánh.

Đồng thời các ion cacboni nhanh chóng lại tác dụng với các phân tử trunghoà olefin ( CmH2m ) hay parafin (CmH2m +2) tạo thành các ion cacboni mới

Phản ứng cracking theo quy tắc β: các ion cacboni có số nguyên tử cacbonlớn xảy ra sự phân huỷ và đứt mạch ở vị trí β so với nguyên tử cacbon mangđiện Sản phẩm phân huỷ là một phân tử hydrocacbon trung hoà và ion cacbonimới có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn

R C C C C C C+

CC

[C]

ββ

β

Với ba vị trí ( [A] ,[B],[C] ) ở trên thì xác suất đứt mạch ở vị trí [A] lớnhơn ở vị trí [B] và cuối cùng là ở vị trí [C] bởi vị trí nào mà tạo ra số sản phẩm

có số nguyên tử C ≥ 3 nhiều nhất thì sẽ bị cắt tại vị trí đó là nhiều nhất

Với ion cacboni mạch thẳng:

+

β

CH3 CH CH+ 2 R CH3 CH CH2 R+Đối với ion cacboni là đồng đẳng của benzen, ví dụ như :

C

C C+

Nếu áp dụng quy tắc vị trí β bình thường thì ở vị trí đó rất bền vững.Người ta cho rằng proton được kết hợp với một trong những liên kết C−C trongnhân thơm tạo thành những hợp chất trung gian, sau đó mới phân huỷ theo quytắc nêu ở trên Khi phân huỷ, điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồsau:

C

C C+

C

CH C++

C

C CC

+H

Như vậy trong hydrocacbon thơm hiệu ứng tích điện ở nhân thơm lànguyên nhân quan trọng hơn so với nguyên nhân là sự biến đổi ion cacboni bậchai thành bậc ba

Các ion cacboni là đồng đẳng của benzen, mạch bên càng dài thì tốc độđứt mạch xảy ra càng lớn và càng dễ.Ví dụ như Ion cacboni izo-butyl benzen cótốc độ đứt mạch lớn hơn 10 lần so với izo-propyl benzen

Các nhóm metyl, etyl khó bị đứt ra khỏi nhân hydrocacbon thơm (vì nănglượng liên kết lớn) và do đó khó tạo được CH3+ và C2H5+ Điều này giải thíchđược tại sao xăng cracking xúc tác hàm lượng hydrocacbon thơm có mạchnhánh ngắn rất lớn

I.2.2.3 Giai đoạn dừng phản ứng

Giai đoạn này xảy ra khi các ion cacboni kết hợp với nhau, hoặc chúngnhường hay nhận nguyên tử hydro của xúc tác để tạo thành các phân tử trunghoà

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH

Nguyên liệu cơ bản cho quá trình cracking xúc tác là phần cất chân khôngcủa cặn dầu thô khi chưng cất khí quyển.Chúng thường chứa 5 đến 10%phânđoạn sôi đến 350 0C và có nhiệt độ sôi cuối đến 520-5400C.Trong nhiều trườnghợp người ta có thể dùng cả phân đoạn nhẹ của chưng cất khí quyển,phân đoạnkerosen-gasoil của cracking nhiệt hay cốc hóa và có thể cả phần rafinat của quátrình khử aspan mazut và gudron trong sản xuất dầu nhờn hoặc là phân đoạnmazut của dầu ít kim loại

Trong công nghiệp cracking xúc tác người ta có thể sử dụng một trong cácnhóm nguyên liệu sau:

• Nhóm 1:Phân đoạn kerosen-sola nhận được từ quá trình chưng cất trực

tiếp và có giới hạn sôi từ 210 đến 3600C.Chúng có tỷ trọng trung bình từ 0,830đến 0,860.Trọng lượng phân tử trung bình khoảng 190-200.Đây là nhóm nguyênliệu tốt nhất dùng để sản xuất xăng oto và xăng máy bay

• Nhóm 2: Là nhóm nguyên liệu lấy từ phân đoạn gasoil chưng cất chân

không có nhiết độ sôi từ 300 đến 5000C ( hay 5500C),tỷ trọng trung bình từ0,880 đến 0,920,trọng lượng phân tử trung bình 280-330

• Nhóm 3: Là nhóm nguyên liệu có phần cất rộng,có giới hạn sôi từ

210-5000C

• Nhóm 4: Là nhóm nguyên liệu có nhiệt độ sôi từ 300 đến 4500C

Trong số các nhóm nguyên liệu trên thì nhóm gasoil chân không là phổ biếnnhất cho 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 côngnghệ mới có hiệu quả hơn,người ta tiến tới sử dụng nguyên liệu nặng hơn,chấtlượng xấu hơn mà vẫn cho phép nhận xăng với năng suất cao và chất lượngtốt.Đó là xu hướng cải tiến quá trình cracking xúc tác trong hiện tại và tương lai.

II.2.ĐẶC TÍNH CHI TIẾT DẦU BẠCH HỔ [5,101]

II.3.1 Sản phẩm khí cracking xúc tác

Hiệu suất khí cracking xúc tác chiếm khoảng 10 - 15% lượng nguyên liệuđem cracking,có thể dao động phụ thuộc vào điều kiện cracking.Nếu crackingxúc tác ở điều kiện cứng ( nhiệt độ cao, tốc độ nạp liệu nhỏ, bội số tuần hoànlớn) thì hiệu suất khí sẽ lớn,còn nếu cracking ở điều kiện mềm thì hiệu suất khí

sẽ thấp

Thành phần của khí cracking phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu, vàobản chất của xúc tác Nếu nguyên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao thì khícracking xúc tác chứa nhiều H2S,nếu nguyên liệu chứa nhiều nito,trong khí sẽ có

NH3

Thành phần của khí cracking xúc tác

Sản phẩm khí được đưa đến bộ phận phân tách khí.Sau khi phân đoạn,khíkhô được sử dụng làm nhiên liệu khí,còn phân đoạn propan-propylen và butan-butylen được dùng làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa.Phân đoạn C5 đượcpha vào xăng

II.3.2 Xăng cracking xúc tác

Đây là sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác, hiệu suất xăngthường dao động trong khoảng từ 30 -35% lượng nguyên liệu đem vào cracking.Hiệu suất và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác, chế

độ công nghệ

_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._Nếu nguyên liệu có nhiều lưu huỳnh thì trong xăng thu được cũng cónhiều lưu huỳnh (thường chiếm 15% tổng lượng lưu huỳnh có trong nguyênliệu)

Xăng cracking xúc tác có các đặc trưng sau:

_Tỷ trọng 0,72-0,77

_ Trị số octan 87-91 (theo RON)

_Thành phần hóa học : 9-10% olefin,20-30% aren còn lại là naphten vàiso-parafin

II.3.3 Sản phẩm gasoil nhẹ

Gasoil nhẹ là sản phẩm phụ của quá trình,có nhiệt độ sôi khoảng

175-3500C.So sánh với nhiên liệu diesel thì nó có trị số cetan thấp.Tuy nhiên chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc vào nguyên liệu đem cracking ,chất lượng xúc tác,chế độ công nghệ

Sản phẩm gasoil nhẹ này thường dùng làm nhiên liệu diezel, làm nguyênliệu pha vào mazut làm tăng chất lượng của dầu mazut

Gasoil nhẹ cracking xúc tác có đặc tính như sau :

CHƯƠNG III XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH CRACKING

Phản ứng cracking xúc tác chủ yếu xảy ra trên bề mặt xúc tác.Chiều của phảnứng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất xúc tác.Xúc tác được dùng trong cracking thường là xúc tác rắn,xốp,có bề mặt riêng lớn.Xúc tác đầu tiên được dùng là đất sét thiên nhiên có tính axit,sau đó được thay thế bằng xúc tác alumino silicat có hoạt tính và độ chọn lọc cao hơn.Xúc tác này thường được sử dụng trong công nghiệp cracking suốt 30 năm.Đến cuối thập niên 60,người ta đã chuyển sang chủyếu dùng xúc tác chứa zeolit

III.1.XÚC TÁC TRICLORUA NHÔM AlCl 3 [2,119]

Triclorua nhôm cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt độ 200-300 ̊ C,dễ chế tạo.Nhược điểm là xúc tác bị mất mát do tạo phức với hydrocacbon của nguyên liệu,điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác với nguyên liệu không tốt,cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp

III.2.ALUMINOSILICAT VÔ ĐỊNH HÌNH [2,119]

Ban đầu người ta sử dụng đất sét bentonit,song hiệu suất chuyển hóa

thấp.Sau đó dùng aluminosilicat tổng hợp,xúc tác này có hoạt tính cao hơn.Hiện nay chủ yếu dùng zeolit hoặc xúc tác aluminosilicat chứa zeolite

III.3.ZEOLIT VÀ XÚC TÁC CHỨA ZEOLIT[1,117]

Hiện nay trong công nghệ cracking xúc tác người ta chủ yếu dùng xúc tác chứa zeolite bởi có hoạt tính cao,độ chọn lọc tốt,giá thành vừa phải

Trong công nghiệp cracking xúc tác thường dùng zeolit loại X,Y có chứa các nguyên tố đất hiếm hay ở dạng đã trao đổi ion và được xử lý bằng các phương

pháp đặc biệt,đồng thời kết hợp với các thành phần làm tăng độ bền cơ,bền nhiệthay điều chỉnh kích thước lỗ xốp Zeolit có hoạt tính cracking lớn vì thế người tadùng nó ở dạng hỗn hợp với xúc tác vô định hình hay aluminosilicat tinh thể và được gọi là xúc tác chứa Zeolit.Trong sản xuất thường trộn 10-20% khối lượng zeolit ,và với hợp phần như vậy xúc tác đã hoạt động hơn hẳn aluminosilicat thông thường,hơn nữa các chỉ tiêu kinh tế cũng đạt tốt hơn Người ta chế tạo xúctác chứa zeolit ở hai dạng chính :dạng cầu và dạng bột.Xúc tác dạng bột và sau

đó cải tiến thành xúc tác vi cầu thường áp dụng cho quá trình cracking lớp sôi(FCC),còn xúc tác dạng cầu với kích thước hạt từ 3 đến 5mm thường dùng cho quá trình cracking xúc tác chuyển động (TCC).Ngoài yêu cầu về độ hoạt tính cao,xúc tác còn phải đáp ứng các yêu cầu khác như phải bền nhiệt,bền cơ,không ăn mòn,mài mòn thiết bị,dễ khuếch tán nguyên liệu tới các tâm

hoạttính và sản phẩm từ bề mặt ra bên ngoài,đảm bảo sự khuếch tán của oxi tới

bề mặt xúc tác để dễ đốt cốc khi tái sinh,đồng thời giá thành phải chấp nhận được

Xúc tác chứa zeolite loại X và Y có kích thước lỗ khoảng 8-10 Ao được dùng

để cracking nguyên liệu có thành phần phân đoạn rộng (như gasoil).Khi đó các phân tử lớn của nguyên liệu vẫn có thể dễ dàng tới bề mặt của xúc tác,còn các phân tử nhỏ hơn có thể tiếp xúc với các tâm hoạt tính ở bề mặt trong của xúc tác.Vì cốc là các hợp chất cao phân tử nên chúng thường tập trung ở bề mặt ngoài của xúc tác do vậy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đốt cháy cốc khi tái sinh xúc tác

CHƯƠNG IV DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC

IV.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CRACKING XÚC TÁC[4,25]

Kể từ khi ra đời cho đến nay, cracking xúc tác đã trải qua một thời kỳ dàihơn 80 năm cải tiến và hoàn thiện dần các quy trình công nghệ cũng như cácloại xúc tác sử dụng từ thiết bị cracking xúc tác đầu tiên với lớp xúc tác tĩnhhoạt động không liên tục con người đã không ngừng cải tiến thành kiểu crackingxúc tác tầng sôi hoạt động liên tục với chất xúc tác ở dạng hạt hoặc dạng bột ởtrạng thái chuyển động Dần dần người ta thay thế các loại xúc tác ở dạng hạtthành dạng bột có độ lớn vào khoảng 20 -100 micron và thu được hiệu suất cao,nâng giá trị kinh tế của một tấn dầu thô đưa vào chế biến Ngày nay, crackingxúc tác lớp tầng sôi là một phương pháp hiện đại nhất và được áp dụng rộng dãitrên thế giới đặc biệt là ở Mỹ, tỷ lệ cracking xúc tác ở lớp tầng sôi chiếm vàokhoảng 72% năm 1995 và 10 năm sau đã tăng lên tới 82% so với toàn bộcracking xúc tác, còn ở các nước phát triển khác ở Tây âu, tỷ lệ này chiếm vàokhoảng 79%

Trong 10 năm gần đây, xu hướng vẫn tiếp tục xây dựng phân xưởngcracking xúc tác lớp sôi với công suất lớn từ 4,2 đến 5,2 triệu m3/năm Do côngsuất lớn nên vốn đầu tư cũng như chi phí sản xuất cho 1 m3 nguyên liệu đưa vào

rẻ hơn

IV.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CRACKING

XÚC TÁC

Qua lịch sử phát triển của quá trình cracking xúc tác, đồng thời qua phântích đánh giá các yêu cầu khác như chế độ làm việc, nguyên liệu xúc tác tathấy quá trình FCC có rất nhiều ưu điểm và thuận lợi, hệ thống này được sửdụng ngày càng phổ biến trong công nghiệp dầu mỏ, nó được các hãng côngnghiệp hàng đầu trong lĩnh vực này như UOP, Kellogg, Shell, IFP, Exxon nghiên cứu để hoàn thiện hơn nhằm mục đich đạt năng suất hiệu quả cao nhất,

sử dụng nguyên liệu nặng hơn, tiết kiệm được xúc tác và phải là kinh tế nhất.Qua thực tế dùng hệ thống cracking xúc tác lớp sôi sử dụng xúc tác dạngbụi hay vi cầu, người ta thấy nó có nhiều ưu điểm hơn hệ thống cracking xúc táctrong lớp xúc tác chuyển động Những ưu điểm đó là:

Các thiết bị chính của quá trình là thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh đều

có cấu tạo rất đơn giản, so với các dạng thiết bị khác của quá trình cracking thực

tế chúng là hình rỗng

Sự tuần hoàn xúc tác từ thiết bị phản ứng đến thiết bị tái sinh và ngược lại

là nhờ sự vận chuyển liên tục của hơi và khí trong một giới hạn rộng

Do sự khuấy trộn mạnh mẽ của xúc tác và hơi nguyên liệu dẫn đến sựđồng nhất về nhiệt độ trong toàn bộ thể tích lớp xúc tác ở thiết bị phản ứng cũngnhư thiết bị tái sinh, khắc phục được hiện tượng quá nhiệt cục bộ

Hệ thống này có khả năng chế biến các dạng nguyên liệu khác nhau, như từnguyên liệu là phân đoạn kerosen đến nguyên liệu nặng là mazut, làm tăng tínhvạn năng của hệ thống

Hệ thống này có công suất làm việc lớn và có thời gian tiếp xúc ngắn (thờigian tiếp xúc giữa nguyên liệu và xúc tác là cực tiểu) dẫn đến việc đạt được hiệusuất xăng cực đại và olefin nhẹ không xảy ra phản ứng ngưng tụ bậc hai mà đãtạo xăng ứng dụng phương pháp tái sinh (cháy hoàn toàn CO trong thiết bị táisinh) dẫn đến đạt hàm lượng cất cặn rất thấp trong xúc tác

Với những ưu điểm nổ bật đó nên ta chọn sơ đồ công nghệ xúc tác lớp sôiFCC với thời gian tiếp xúc ngắn cho quá trình cracking xúc tác

IV.3 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XÚC TÁC LỚP SÔI(FCC) VỚI THỜI GIAN TIẾP XÚC NGẮN[1,147]

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Dây truyền công nghệ FCC gồm các bộ phận chính sau :

• Thiết bị phản ứng

• Lò tái sinh và khối tận dụng nhiệt của khí khói

• Bộ phận phân chia sản phẩm

IV.3.1.Thiết bị phản ứng

Hinh IV.1.Cấu tạo lò phản ứng