Slide bài giảng công nghệ chế biến dầu phần 3

Cracking catalyts Để nghiên cứu xt, chúng ta đề cập tới các vấn đề sau: - Thành phần xúc tác - Kỹ thuật chế tạo xt - Các tính chất của xt mới và xt cân bằng - Phụ gia của xt... USY - Ph

Bµi gi¶ng cn chÕ biÕn dÇu

Prof Dr Lª V¨n HiÕu

Nhu cÇu vÒ sf läc dÇu.

Cơ chế của cracking nhiệt

-Cracking gốc tự do ở vị trí liên kết Beta so với c*:

Cracking nhiÖt

vibreking

Cèc ho¸ chËm

Cèc ho¸ líp s«i

Sơ đồ có izome và alkyl

Sơ đồ nhà máy lọc dầu hiện đại

Ph©n x-ëng cracking xóc t¸c

ThiÕt bÞ FCC

Cracking xóc t¸c

Cơ sở hoá học của Cracking xúc tác

 Cơ chế ion cacboni (phõn biệt carbenium ion & carbonium ion Ngày nay nói ion cacboni đồng nghĩa là nói về cacbenium).

Tạo ion cacboni : Ie: Ion cacboni có thể đ-ợc tạo thành từ olefin

R-C=C-C + H+(xúc tác) = R-C-C +-C R-C-C-C + L (xúc tác) = R-C+-C-C + LH.

Chú ý: cả 2 loại tâm acid (Bronstest & Lewis) đều tạo ra cacbenium ion.

Xu thế tạo ion bậc 3 cao nhất rồi đến bậc 2 và thấp nhất là bậc1

 Các phản ứng của ion cacboni:

a, Phản ứng đồng phân hoá

Sinh ra ion bậc 3 (Có nhánh) Các -u điểm của phản ứng isomehóa:

b, VËn chuyÓn ion hydrit

Cracking VGO

LCO

HCO LCO

VGO

Xang

CÊu tö RH nguyªn liÖu

C¬ chÕ t¸c dông cña xóc t¸c FCC

Cracking catalyts

 Để nghiên cứu xt, chúng ta đề cập tới các vấn đề sau:

- Thành phần xúc tác

- Kỹ thuật chế tạo xt

- Các tính chất của xt mới và xt cân bằng

- Phụ gia của xt

Cracking catalysts

 Ngày nay đang sử dụng trên 1400t/d xúc tác Đã chế biến 20 triệu thùng /d nguyên liệu VGO

 Xúc tác FCC điển hình có d ≤ 80-100 micro met

 Thành phần: pha hoạt tính, matrix,kết dính, phụ gia

Các tính chất quan trọng nhất của xúc tác :

 Các tính chất vật lý và hoá học:

- Độ hoạt tính và độ chọn lọc : cao

- Độ bền nhiệt và thuỷ nhiệt, bền cơ cao, bền với chất

độc Dễ tái sinh.

2 Công nghệ chế tạo xt:

- Chế tạo zeolite loại HY USY

- Phối trộn với matrix và binder

a, Chế tạo zeolite USY,

- Trao đổi Na bằng H tạo HY

- Xử lý thuỷ nhiệt ở nhiệt độ cao để loại bớt Al (Hoặc bằng ph-ơng pháp khác) Có thể trao đổi nguyên tố

đất hiếm La,Ce

b, Phối trộn với matrix đ-ợc hoạt hoá với chất kết dính, phụ gia (ZSM-5, Sb, Ce, MgO)

CÊu tróc cña zeolit

1.Zeolite Y

Cấu trúc của zeolite, Hoá học về zeolite, Loại Zeolite, Các tính chất của zeolite (Kích th-ớc ô mạng cơ sở, Hàm l-ợng nguyên tố đất hiếm,

Hàm l-ợng Na)

2 Matrix: Các chất khác ngoài zeolite

- Có hoạt tính xúc tác nên gọi là active matrix

- Hiệu ứng cộng h-ởng hoạt tính (synergistic ) Matrix hay đ-ợc dùng là Alumino silicat vô

định hình đã đ-ợc hoạt hoá

Sơ đồ công nghệ TCC

Sơ đồ CN FCC

Sơ đồ CN FCC

Nguyên lý hoạt động của FCC

Sơ đồ FCC các thiết bị chồng trên

một trục

Sơ đồ FCC

Sơ đồ FCC hiện đại

sơ đồ tận dụng năng l-ợng của FCC

Sơ đồ công nghệ của tháp ch-ng

trong phân x-ởng FCC

Công nghệ Catalytic Cracking

 Công nghệ FCC:

a.Vai trò và vị trí của FCC trong khu lọc hoá dầu

b.Công nghệ FCC :

b1.Đốt nóng nguyên liệu: Trao đổi nhiệt và lò ống

b2.Lò phản ứng, ống đứng (riser) và nhả hấp phụ (stripper)b3 Lò tái sinh Tận dụng nhiệt lý của khói lò tái sinh

Công nghệ FCC

Trao đổi nhiệt và lò ống:

Nguyên liệu (gas oil chân không) đ-ợc trao đổi nhiệt với các sản phẩm LCO, HCO, DO

Sau đó qua lò đốt để nâng nhiệt tới nhiệt độ

280-3000C Cuối cùng nó đ-ợc đẩy vào ống đứng của lò phản ứng

4. Thời gian phản ứng trong ống đứng từ 1,5gy đến 3gy

5. Tỷ lệ giữa xúc tác và nguyên liệu là C/O= 4/1 đến 9/1.

6. Ông đứng có đ-ờng kính trong từ 1m đến 2m, lớp cách

nhiệt dày 10-15 cm Chiều cao: 25-30m Tốc độ hơi :

15-22 m/gy.

Bộ phận tách xúc tác là hệ cyclon một hoặc hai cấp:

loại chân dài (deep leg), có van chặn một chiều và có

hiệu quả tách cao( 99.995%)

 Bộ phận rửa

L-ợng hơi dùng từ 2 tới 5 kg/1tấn xúc tác.Tốc độ hơi là

0,23m/gy khi tốc độ tuần hoàn xúc tác là 2,4 - 3,4

 Ap suất không khí vào lò tái sinh từ 7 đến 15

Kpa Tốc độ thẳng của không khí trong lò tái

sinh: 0,6 đến 1,2m/gy.

Khi cháy cốc, nhiệt độ lò tái sinh có thể tăng

tới 700 – 8000C.

 Khí cháy đ-ợc qua cyclon hai bậc để tách giữ

lại xúc tác Sau đó qua bộ phận tận dụng nhiệt

lý, qua lọc bụi tinh rồi thải ra khí quyển

 Nếu trong khí hàm l-ợng SO2 lớn hơn quy định

ng-ời ta phải cú hệ thống thu hồi l-u huỳnh.

 Xúc tác đã tái sinh, qua ống dẫn xúc tác với tốc

độ 500 đến 1.500kg/s.m2

 Sản phẩm chính là xăng đ-ợc ổn định, xử lý l-u huỳnh nếu

cần thiết, sau đó đ-ợc đ-a vào pha trộn tạo xăng th-ơng

phẩm

 LCO sau khi đ-ợc xử lý l-u huỳnh đ-ợc đ-a đi chế tạo

nhiện liệu diezel

 HCO đ-ợc tuần hoàn lại lò phản ứng họăc trộn vào DO

làm Fuel oil

 Phần sản phẩm khí đ-a vào phân x-ởng phân chia khí

GAS PLANT

C¸c th«ng sè cña qt ( processing variables)

 Cracking temperature

 Catalyst/oil ratio (kg cat/kg feed)

 Space velocity (LHSV or WHSV) or Contact time (tg)

WHSV = 1/(tg)(C/O) ; tg = 1/WHSV.(C/O)

 Recycle ratio :

Recycle ratio = Volume recycle/ Volume fresh feed

Chó ý c¸c kh¸i niÖm vÒ chÊt xóc t¸c:

(Conversion, efficiency [= % gasoline Conversion], Selectivity)

Đặc tr-ng của nguyên liệu FCC

 RH Parafin: Nguyên liệu FCC chứa chủ yếu là RH p, từ 50% đến

65% Nguyên liệu nhiều RH p dễ bị crackinh nhất, cho nhiều xăng và khí nhất, nh-ng có trị số octan nhỏ nhất.

 RH olefin:.So với RHp, olefin không bền, dễ xảy ra các phản ứng nh-

phản ứng cộng hay phản ứng trùng hợp, đa tụ, ng-ng tụ tạo thành

nhựa và cốc do vậy nó không phải là thành phần mong đợi của nguyên liệu FCC.

 RH naphten: Đây là thành phần mong muốn của nguyên liệu cracking xúc tác vì chúng cho xăng có trị số octan cao,có nhiều aromat,và nặng

hơn so với xăng nhận đ-ợc từ cracking parafin Vì thế N càng có

nhiều sẽ cho xăng có chất l-ợng cao

 RH a: là thành phần không tốt cho nguyên liệu FCC, vì chúng chủ yếu là các hợp chất đa vòng có khuynh h-ớng tạo các sản phẩm nặng nh- nhựa và cốc Khi cracking, chúng tạo nhiều cặn nặng kém giá trị

và tuy nhận đ-ợc ít xăng hơn so với các loại RH khác, nh-ng lại có trị

số octan cao hơn.

 Các tính chất vật lý chính của nguyên liệu FCC

và 6% trong cốc.

Phá hỏng xúc tác

Kim loại: Ni và V: 4Ni + V.( Ni có ảnh h-ởng tới hoạt tính và độ chọn lọc lớn gấp 4 lần so với V)

CÊu tróc cña thiÕt bÞ ph¶n øng

Bộ phận điều khiển nhiệt độ MTC

CÊu t¹o vßi phun nguyªn liÖu

xyclon t¸ch xóc t¸c

ThiÕt bÞ lµm nguéi xóc t¸c

CÊu t¹o th¸p ch-ng t¸ch s¶n phÈm ë

FCC

C¶i tiÕn thiÕt bÞ cña FCC

FCC cña IFP

gas recovery unit