Nghiên cứu tổng hợp xúc tác ni than sinh học đã sunfo hóa đi từ nguồn vi tảo và ứng dụng cho quá trình HDO dầu sinh học

Trong thiết bị phản ứng này xúc tác được hơi nước và nguyên liệu phân tán thành lớp giả lỏng để phản ứng cracking xảy xảy ra từ dưới lên trên Rich Oil/Amine Dòng dầu hoặc dòng Amine chứa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

TRẦN THẾ MINH

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH PHÂN XƯỞNG RFCC TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT ĐẾN SỰ PHÂN BỐ HIỆU SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN HÀN LONG

Hà Nội – Năm 2016

Trang I

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Đánh giá ảnh hưởng của các thông

số vận hành phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất đến sự phân bố hiệu suất và chất lượng sản phẩm” là công trình do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

khoa học của TS Nguyễn Hàn Long Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn

trung thực, đáng tin cậy, các số liệu, tính toán được là hoàn toàn chính xác và chưa được công bố trong các công trình nghiên cứu nào

Hà Nội, tháng 10 năm 2016

Học viên

`

Trần Thế Minh

Trang II

LỜI CẢM ƠN

Trải qua một thời gian dài nghiên cứu, tôi đã hoàn thành bản luận văn Thạc sĩ

“Đánh giá ảnh hưởng của các thông số vận hành phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất đến sự phân bố hiệu suất và chất lượng sản phẩm” Trước hết, tôi xin

gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Hàn Long, người đã trực

tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi về mặt khoa học và thực nghiệm trong suốt quá trình thực hiện bản luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau Đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin trân trọng cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đang công tác tại nhà máy Lọc dầu Dung Quất và nhà máy Lọc dầu Nghi Sơn đã hỗ trợ cung cấp số liệu và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, thực hiện luận văn

Học viên

Trần Thế Minh

Trang III

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

o

After burning Quá trình tái sinh tạo nhiều CO do quá trình tái sinh không đủ

nhiệt để đốt hoàn toàn cốc để tái sinh xúc tác Behind burning Hiện tƣợng đốt cháy cốc không hoàn toàn trong thiết bị tái

sinh, kết quả làm tăng hàm lƣợng cốc trong thiết bị phản ứng

và màu xúc tác ngã sang màu sẫm hoặc đen

CO2/CO Tỉ lệ mol của CO2/CO hiển thị mức độ cháy không hoàn toàn

Delute phase/đĩa Pha/ tầng xúc tác phân tán (tầng sôi)

Dense phase/đĩa Pha/ tầng xúc tác không phân tán

Trang IV

K (UOP K) Giá trị đặc trƣng khả năng cracking, chỉ số UOP

Knock-out drum Bình tách lỏng ra khỏi dòng khí

Lean Oil/Amine Dòng dầu hoặc dòng Amine sau tái sinh

Pumparound Dòng tuần hoàn trong thiết bị chƣng cất

R2R Hệ thống cracking xúc tác - thiết bị phản ứng và 2 tầng tái sinh

Trang V

Riser – Riser reactor Thiết bị phản ứng – tầng nâng Trong thiết bị phản ứng này

xúc tác được hơi nước và nguyên liệu phân tán thành lớp giả lỏng để phản ứng cracking xảy xảy ra từ dưới lên trên

Rich Oil/Amine Dòng dầu hoặc dòng Amine chứa nhiều hydrocarbon hấp thụ

RE (or Re2O3) Đất hiếm (hoặc oxit đất hiếm)

Slide valve Van trượt chuyển xúc tác trong hệ thống R2R

Strickle valve Van một chiều tại đáy cyclone

Stripper Thiết bị phân tách cấu tử nhẹ bằng cách bay hơi

Stripping Quá trình phân tách cấu tử nhẹ bằng cách bay hơi

Thiết bị hấp thụ thứ cấp Thiết bi hấp thụ thứ cấp

SO- Slurry oil Phân đoạn năng tháp chưng cất trước khi tách xúc tác

Surge, surging Hiện tượng xảy ra máy nén hoặc quạt với sự dao động của áp

suất cửa xả và tốc độ dòng, bao gồm một sự đảo ngược dòng

Wet gas compressor Máy nén sản phẩm đỉnh tháp chưng cất chính

Withdraw well Thiết bị trung gian chứa xúc sau tái sinh trước khi đưa vào

thiết bị phản ứng

Bảng 10 - Thông số vận hành cụm chƣng cất chính (Main Fractionator) [4] 43Bảng 11 - Thông số vận hành cụm thu hồi khí (Gas concentration) [4] 43

Bảng 15 - Nguyên liệu đầu vào cụm RFCC nhà máy Dung Quất năm 2013 và 2014 70Bảng 16 - Kết quả phân tích của xúc tác tinh khiết Grace Davison và Albemarle 71Bảng 17 - Thành phần LPG của xúc tác mới qua kết quả phân tích sản phẩm 79

Trang VII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 15 - Mối quan hệ độ chuyển hóa và nhiệt độ thiết bị phản ứng (ROT) 75

Hình 17 - Mối quan hệ độ chuyển hóa hiệu chỉnh và tỉ lệ xúc tác/dầu 76Hình 18 - Mối quan hệ độ chuyển hóa và hiệu suất khí nhiên liệu (Fuel gas) 77

Hình 22 - Mối quan hệ độ chuyển hóa và RON của phân đoạn xăng thu đƣợc 81Hình 23 - Mối quan hệ độ chuyển hóa và hiệu suất phân đoạn xăng nặng 81

1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ cracking và cracking xúc tác tầng sôi: 31.2 Các công nghệ xử lý cặn nặng bằng cracking xúc tác tầng sôi 4

2 Công suất và vai trò của phân xưởng RFCC nhà máy Lọc dầu Dung Quất 18

3.7 Ảnh hưởng của kim loại và cặn carbon, cốc, delta cốc, tỉ lệ xúc tác/dầu 51

4.1 Những thông số quan trọng trong tính toán cân bằng vật chất và năng lượng 54

5.1 Kết quả phân tích điều kiện đầu vào phân xưởng RFCC Dung Quất: 70

Trang 1

MỞ ĐẦU

Nhu cầu nhiên liệu của xã hội ngày càng tăng, tốc độ phát hiện các mỏ dầu mới có tính chất như dầu ngọt nhẹ như Bạch Hổ ngày càng giảm trong khi giá thành lại ngày càng tăng Đứng trước thách thức đó, ngành công nghệ lọc dầu ngày nay ngày càng quan tâm hơn đến việc xử lý các nguồn nguyên liệu nặng, chứa nhiều tạp chất không có lợi cho quá trình phản ứng xúc tác nhằm đa dạng hóa nguồn nguyên liệu cũng như sử dụng hiệu quả hơn đối với nguồn tài nguyên thiên nhiên quí hiếm này

Quá trình chưng cất khí quyển thông thường tạo ra khoảng 35 đến 45% cặn nặng cần phải tiếp tục xử lý sâu hơn để tạo ra các sản phẩm nhẹ có giá trị hơn Có các công nghệ khác nhau có thể áp dụng xử lý cặn chưng cất; tuy nhiên, có thể nói rằng cracking xúc tác tầng sôi là công nghệ thích hợp nhất cho nhiệm vụ này Mặt khác, nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác tầng sôi đối với nguyên liệu nặng chứa nhiều phân tử chứa kim loại (Niken, Vanadi), lưu huỳnh gây đầu độc xúc tác cracking nên người ta thường sử dụng thêm quá trình hydrotreating làm nhiệm vụ xử lý sơ bộ nguyên liệu nhằm giảm thiểu hàm lượng các cấu tử độc hại không mong muốn đối với quá trình cracking xúc tác tầng sôi Công nghệ cracking xúc tác tầng sôi là một trong những công nghệ cao và tương đối phức tạp Khi thay đổi một thông số công nghệ nào đó sẽ làm ảnh hưởng và thay đổi một hay nhiều thông số công nghệ khác, điều này trên thực tế làm ảnh hưởng đến điều kiện vận hành cũng như hiệu quả kinh tế của nhà máy lọc dầu

Phân xưởng RFCC (unit 15) của nhà máy lọc dầu Dung Quất, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam, được thiết kế theo công nghệ Axens xử lý cặn dầu Bạch Hổ/Dubai với công suất 69.700 thùng /ngày vận hành hai chế độ tối đa sản phẩm diesel và tối đa hóa sản phẩm xăng Từ thời điểm vận hành thương mại năm 2009 cho đến nay, nhà máy lọc dầu phải đưa ra các giải pháp xử lý tăng dần nguồn dầu phối trộn Dubai để dần thay thế nguồn dầu Bạch Hổ Khó khăn trong vận hành của nguồn nguyên liệu mới của phân xưởng RFCC là nhiệt độ tái sinh của thiết bị tái sinh thứ hai ngày càng tăng cao

Trang 2

Từ thực tế rằng nhất thiết phải thay đổi nguồn nguyên liệu và sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm của nhà máy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu “Đánh giá ảnh hưởng của các thông số vận hành phân xưởng RFCC tại nhà máy lọc dầu Dung Quất đến sự phân bố hiệu suất và chất lượng sản

máy để từ đó thiết lập được các điều kiện vận thích hợp đối với sự thay đổi của nguyên liệu đầu vào trong giai đoạn tới cũng như yêu cầu phân bố sản phẩm đầu ra, tối ưu hóa kinh tế và điều kiện vận hành trên cơ sở chất lượng sản phẩm quy định

Trang 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Giới thiệu chung

1.1 Lịch sử phát triển của công nghệ cracking và cracking xúc tác tầng sôi:

Sự xuất hiện của ngành công nghiệp lọc dầu xuất phát từ sự tăng mạnh nhu cầu dầu hỏa

để làm nguyên liệu thắp sáng trong những năm đầu 1800 Với phát minh điện thắp sáng

và ngành ô tô những năm đầu 1900, sự phân bố sản phẩm dầu mỏ chuyển từ kerosene đến xăng có giá trị cao Sự tăng mạnh một cách đột biến về nhu cầu xăng đã nhanh chóng vượt ra khỏi khả năng cung cấp xăng từ cụm chưng cất dầu mỏ Sự thiếu hụt về xăng, kerozen, diesel đã đưa ra vấn đề cấp thiết để phát triển những công nghệ để tăng hiệu suất xăng trên mỗi thùng dầu thô [2]

Công nghệ cracking ra đời nhằm biến đổi các phân đoạn nặng thành những phân đoạn nhẹ tạo ra sản phẩm có giá trị cao hơn Lịch sử phát triển của công nghệ cracking, cơ sở đưa đến công nghệ FCC ngay nay [8]

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CÔNG NGHỆ CRACKING DẦU MỎ

1913 - 1936 Cracking nhiệt

 Công nghệ cracking nhiệt (1913)

 Công nghệ cracking nhiệt Dubbs (1915)

 Những công nghệ hiện tại – visbreaking, coking

1936 - 1941 Cracking xúc tác tầng cố định

 Công nghệ công ty Houdry (1931)

- Nhiều thiết bị phản ứng – công nghệ tuần hoàn (1937)

- Xúc tác Silica-alumina (đất sét hoạt hóa băng acid)

Trang 4

1980s – đến

nay

Cracking xúc tác tầng sôi từ cặn chƣng cất khí quyển (RFCC)

 UOP (Universal Oil Product) hợp tác Ashland Oil phát triển công nghệ RCC (Redue Crude Conversion) tiền thân của công nghệ RFCC

Bố trí cụm Cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu:

Hình 1: Công nghệ FCC trong Nhà máy Lọc Dầu

Sơ đồ công nghệ cơ bản của cụm công nghệ FCC ở mỗi nhà bản quyền có khác nhau về cụm phản ứng và tái sinh [8]

1.2 Các công nghệ xử lý cặn nặng bằng cracking xúc tác tầng sôi

Công nghệ FCC của một số hãng công nghiệp nổi tiếng gồm có:

 UOP - Universal Oil Product - Hoa Kỳ

 Axens – IFP Group Technology – Pháp

 Exxon Mobil Research and Engineering Conpany – Hoa Kỳ

 Shell Global Solution International B.V – Hà Lan

 Lummus Technology, a CB&I Company – Hà Lan và Hoa Kỳ

 Kellogg Brown & Root (KBR) – Hoa kỳ

 Shaw Oil and Gas - Canada

 Haldo Topsøe A/S – Đan Mạch

Trang 5

Trong các nhà bản quyền trên công nghệ nhà bản quyền UOP và Axens phát triển mạnh

về công nghệ cracking xúc tác tầng sôi xử lý cặn nặng [13]

1.3 Nhiệt động học của quá trình cracking xúc tác

Cracking là quá trình bẻ gẫy mạch cacbon – cacbon (của hydrocacbon) của những phân tử

có kích thước lớn (có khối lượng phân tử lớn) thành những phân tử có kích thước nhỏ hơn (có khối lượng phân tử nhỏ hơn) Trong công nghệ dầu mỏ, quá trình này được ứng dụng

để biến đổi các phân đoạn nặng thành các sản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng như xăng, kerosen, diesel Quá trình này có thể thực hiện dưới tác dụng của nhiệt độ (cracking nhiệt) và xúc tác (cracking xúc tác)

1.3.1 Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình cracking xúc tác

Cơ bản, quá trình cracking xúc tác được phân loại gồm hai loại phản ứng: phản ứng sơ cấp và phản ứng thứ cấp:

 Phản ứng sơ cấp, phản ứng mong muốn liên quan đến quá trình phản ứng đơn phân tử

từ nguyên liệu cho phản ứng:

 Parafin bị cracking cho olefin và các parafin nhỏ hơn:

Trang 6

Cyclohexan Olefin Olefin

 Phản ứng thứ cấp, phản ứng xảy ra trên hai phân tử từ sản phẩm của của phản ứng sơ cấp, phản ứng thường là phản ứng chuyển vị hydro và phản ứng ngưng tụ tạo cốc Các phản ứng thứ cấp xảy ra tiếp sau các phản ứng cracking sơ cấp đóng một vai trò quan trọng trong việc xác lập thỡnh phần sản phẩm cuối cùng trong quá trình cracking

 Chuyển dịch hydro*

Tiền chất các aromat + Olefin  Cèc + Parafin

 Phản ứng tái phân bố các olefin phân tử lượng thấp

Trong điều kiện công nghiệp, các phản ứng cracking chính không bị hạn chế bởi cân bằng nhiệt động học, tại cân bằng các hydrocacbon đều có thể phân huỷ hoàn toàn thành cacbon graphit (C) và hydrô Ngược lại, các phản ứng phụ như isome hoá, tái phân bố nhóm alkyl, vμ dealkyl hoá các aromat có thể xảy ra chỉ ở mức độ nhỏ trong điều kiện cracking công nghiệp Các phản ứng alkyl hoá parafin - olefin, hydro hoá aromat và polyme hoá olefin (ngoại trừ polyme hoá etylen) đều hoàn toàn không xảy ra

Các phản ứng cracking thu nhiệt mạnh, isome hoá có hiệu ứng nhiệt nhỏ, còn phản ứng chuyển dịch hydro toả nhiệt Trong quá trình cracking, các phản ứng thu nhiệt luôn luôn chiếm ưu thế, hiệu ứng nhiệt của quá trình phụ thuộc vμo nguồn nguyên liệu, chất xúc tác

và điều kiện phản ứng

1.3.2 Cơ chế phản ứng

Hiện nay vẫn chưa có sự nhất trí hoàn toàn trong việc giải thích bản chất, cơ chế của các phản ứng cracking xúc tác nên còn nhiều ý kiến trong việc giải thích cơ chế xúc tác

Trang 7

trong quá trình cracking Tuy vậy, phổ biến nhất vẫn là cách giải thích các phản ứng theo

cơ chế ion cacboni Cơ sở của lý thuyết này dựa vào các tâm hoạt tính là các ion cacboni Chúng được tạo ra khi các phân tử hydrocacbon của nguyên liệu tác dụng với tâm hoạt tính acid của xúc tác loại Bronsted (H+) hay Lewis (L)

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

- Giai đoạn 1: Giai đoạn tạo ion cacboni

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

- Giai đoạn 3: Giai đoạn dừng phản ứng

 Giai đoạn tạo thành ion cacboni

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

a Từ olefin

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

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

Hoặc là

CnH2n + H+ CnH2n+1

Trong nguyên liệu ban đầu thường không có hydrocacbon olefin, nhưng olefin có thể tạo ra do sự phân huỷ các hydrocacbon parafin có phân tử lượng lớn 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 Như khi olefin tác dụng với H+(xt) thì xác suất tạo alkyl bậc hai lớn hơn alkyl bậc một

Al O SiO

Trang 9

Thời gian sống của các ion cacboni đƣợc tạo ra dao động từ phần triệu giây đến 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 ra khi cracking

 Giai đoạn biến đổi ion cacboni

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

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

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

+

CnH2n+1 + CmH2m  CnH2n + +CmH2m+1

+CnH2n+1 + CmH2m+2  CnH2n+2 + +CmH2m+1

Phản ứng cracking: các ion cacboni có số nguyên tử cacbon lớn xảy ra sự phân huỷ

và đứt mạch ở vị trí β so với nguyên tử cacbon tích điện Sản phẩm phân huỷ là một phân

tử hydrocacbon trung hoà và ion cacboni mới có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn

Với ba vị trí ([A], [B], [C]) ở trên thì xác suất đứt mạch ở vị trí [A] lớn hơn ở vị trí [B] và cuối cùng là ở vị trí [C]

Với ion cacboni mạch thẳng:

[C]

bb

b

Trang 10

Đối với ion cacboni là đồng đẳng của benzen, ví dụ như:

Nếu áp dụng quy tắc vị trí b 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 trong nhân thơm tạo thành những hợp chất trung gian, sau đó mới phân huỷ theo quy tắc nêu ở trên Khi phân huỷ, điện tích ion cacboni sẽ dịch chuyển theo sơ đồ sau:

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

Các ion cacboni là đồng đẳng của benzen, mạch bên càng dài thì tốc độ đứt mạch xảy ra càng lớn và càng dễ Ion cacboni izo-butyl benzen có tốc 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 năng lượng liên kết lớn) và do đó khó tạo được CH3 và C2H5 Điều này giải thích được tại sao xăng cracking xúc tác hàm lượng hydrocacbon thơm có mạch bên ngắn rất lớn và giải thích được tại sao trong khí của quá trình cracking xúc tác có hàm lượng lớn các hydrocacbon

 Gia nhiệt nguyên liệu hydrocarbon đến nhiệt độ phản ứng

+b

C CC

+

H

Trang 11

 Cung cấp cho nhiệt cho phản ứng cracking (thu nhiệt)

 Bù nhiệt tổn thất của lưu chất trong thiết bị

 Gia nhiệt không khí từ quạt gió không khí lên đến nhiệt độ tái sinh

Như vậy, xúc tác phải có sự ổn định nhiệt để duy trì cấu trúc hạt xúc tác trong điều kiện tái sinh khắc nghiệt; cũng như độ bền cơ học hạn chế sự mài mòn bởi quá trình di chuyển trong hệ thống thiết bị phản ứng và tái sinh Tại thiết bị phản ứng, các chất xúc tác phải có

đủ các hoạt tính cho phản ứng cracking [8]

1.4.1 Giới thiệu

Xúc tác FCC thế hệ đầu tiên là dạng khoáng sét tự nhiên nghiền mịn Các chất xúc tác loại này là không đắt tiền nhưng có nhược điểm bởi độ ổn định, hoạt tính và độ bền kém Hoạt tính chỉ bằng một nửa thế hệ xúc tác ngày nay và độ mài mòn cao do các hạt xúc tác

tự nhiên có hình dạng góc cạnh dẫn đến gây tốn kém cho công tác bảo trì Ngoài ra, lượng xúc tác cần phải bổ sung vào hệ thống thiết bị phản ứng cao do vấn đề tiêu hao xúc tác là tương đối lớn [8]

Những bước đầu cải tiến quan trọng của xúc tác FCC là sự ra đời của các chất xúc tác tổng hợp ra đời vào năm 1946 Những chất xúc tác mới thành phần chủ yếu nhôm và silic

tỉ lệ 12÷88, công đoạn tạo thành phẩm được thực hiện bằng phương pháp sấy phun Các hạt chất xúc tác có cấu trúc hình cầu, không có cấu trúc góc cạnh do đó làm giảm đáng kể

sự mài mòn cơ học khi di chuyển trong thiết bị phản ứng và tái sinh Các chất xúc tác ít nhôm này có hoạt tính cao hơn so với đất sét đất và sản phẩm xăng cũng có chỉ số octan cao hơn

Tiếp theo, trong những năm 1950 đã có nhiều sự cải tiến lớn đối với xúc tác FCC Thành phần nhôm tăng lên đến 25 % và hoạt tính xúc tác cũng đã tăng lên cùng với những giải pháp làm tăng diện tích bề mặt [8]

Sau những phát triển của các chất xúc tác alumina cao, một chất xúc tác silica - magiê đã được giới thiệu Mặc dù được quảng cáo là có chọn lọc cho sản phẩm chưng cất trung bình (dầu diesel), các chất xúc tác này đã không tạo đủ thuyết phục khi đưa vào thương mại [8]

Một bước đột phá trong công nghệ xúc tác FCC cho tối đa hóa chọn lọc xăng được giới thiệu vào giữa năm 1960 Zeolit rây phân tử đã được đưa vào các hợp phần xúc tác Thành phần hóa học của các chất xúc tác về cơ bản vẫn giống nhau, nhưng cấu trúc là hoàn toàn khác nhau Zeolite là một hợp chất với thành phần chủ yếu gồm oxy - nhôm -

Trang 12

silic có cấu trúc tinh thể so với thế hệ xúc tác trước đây có dạng vô định hình Các zeolit của chất xúc tác mới có cấu trúc mao quản có thể hấp phụ ion lớn hoặc nước; những ion

có thể được trao đổi ion để trung hòa điện tích của cấu trúc xúc tác [8]

Có hơn 300 loại zeolit khác nhau trong tự nhiên, nhưng chỉ có 8 tồn tại với số lượng đủ để cho phép khai thác thương mại Hàng trăm loại zeolit khác nhau đã được tổng hợp trong các phòng thí nghiệm Các vật liệu được sử dụng trong chất xúc tác FCC được gọi là bền hoặc siêu bền loại X và Y, những loại zeolite này gần như hiếm khi gặp trong khoáng thiên nhiên [8]

Zeolit tinh khiết khi được sử dụng làm chất xúc tác FCC thử nghiệm trên các mô hình pilot plant đã thể hiện là một xúc tác cracking có hoạt tính quá cao, hơn 100 lần hoạt động như chất xúc tác vô định hình Nhưng khi các zeolit đưa vào xúc tác nền dạng vô định hình hoạt tính của xúc tác cải thiện ở mức tối ưu Các chất xúc tác thương mại đầu tiên đã được thực hiện với 8-10 % zeolit hoạt tính gấp 15 ÷ 2 lần so với xúc tác cấu trúc vô định hình Nhưng mặt khác, tận dụng hoạt tính của xúc tác, cải tiến công nghệ bằng cách giảm thời gian lưu (thời gian tiếp xúc của xúc tác với hydrocarbon) để hạn chế quá trình cracking sâu, và thiết bị phản ứng dạng ống đứng (rise reactor) được sử dụng trong các nhà bản quyền công nghệ FCC [8]

1.4.2 Thành phần và cấu trúc xúc tác

Ngày nay, xúc tác công nghệ FCC được sử dụng chủ yếu của các oxit của silic và nhôm Các thành phần khác tồn tại trong xúc tác bao gồm natri, canxi, magiê, và kim loại đất hiếm thuộc nhóm lanthanium và cerium Cơ sở hoạt tính xúc tác FCC là các tâm acid để

bẻ gãy các phân tử hydrocarbon thành thành các cấu tử nhẹ hơn với độ chọn lọc cao nhưng không tạo nhiều cốc bám trên bề mặt xúc tác Số lượng, độ mạnh và khả năng tiếp cận của tâm acid sẽ quyết định hoạt tính của xúc tác [8]

Hạt xúc tác FCC công nghiệp có kích khước khoảng 40-50µ Cấu tạo hạt xúc tác này gồm các thành phần chính như sau [8]:

- Pha hoạt động: Thành phần chủ yếu là zeolite-Y (USY) chiếm tỷ lệ 10-40 wt%

- Pha liên kết (Matrix): Thành phần pha nền chủ yếu là alumosilicat vô định hình dạng hoạt động hoặc không hoạt động Matrix có chức năng dùng để kết dính các hợp phần xúc tác lại với nhau tạo thành 1 khối trong quá trình tạo hạt xúc tác Ngoài ra, cấu tử này còn có khả năng cracking các phân tử lớn, đồng thời thu hút cốc Tuy nhiên, phản ứng bẻ gãy mạch cacbon ở matrix sinh ra nhiều sản phẩm khí

và cốc

Trang 13

- Pha nền: Chủ yếu là các loại khoáng sét đóng vai trò nhƣ các chất độn phân tán, giảm ứng suất co ngót và tải nhiệt Ngoài ra, vai trò cracking và thu hút cốc cũng phải kể đến hợp phần này

Hình 2: Hình dạng xúc tác FCC công nghiệp

Trang 14

1.4.3 Cấu trúc và tính chất của zeolit Y

1.4.3.1 Cấu trúc của zeolit Y

Zeolit đƣợc sử dụng trong chất xúc tác FCC là Y (dạng faujasit) Các cấu trúc tứ diện là

cơ sở hình học của Y -type faujasite Các tứ diện bắt đầu khi các nguyên tử silicon và nhôm đƣợc kết hợp với bốn nguyên tử oxy (Hình 13) trong một sắp xếp tứ diện Các silica và alumina tứ diện này sau đó đƣợc bố trí tại các đỉnh của một khối tám mặt cắt ngắn đƣợc gọi là lồng sodalite Lồng này có 8 mặt hình lục giác, 6 mặt vuông, và 24 silica

và alumina ở trục đứng [8]

Hình 3: Cấu trúc cơ sở của Zeolit

Hình 4: Cấu trúc phân tử của Zeolit

Sodalite Cages

Hexagonal Prisms Supercage

Trang 15

1.4.3.2 Các tính chất đặc trưng của zeolit Y

 Trao đổi ion: Khi chất xúc tác đầu tiên được sản xuất, các hạt tích điện trên bề mặt

chất xúc tác không phải là một proton Thường là một cation natri mà đến từ natri aluminat natri silicat và sử dụng để sản xuất zeolite Mỗi supercage do đó ban đầu có

công thức [8]:

Na54 (AlO2)54 (SiO2)138 • (H2O)250

Trong các dạng Natri, các tinh thể có độ ổn định thủy nhiệt kém vì natri thúc đẩy dealumination của mạng tinh thể Do đó, cation Natri được loại bỏ bằng cách trao đổi ion trong sản xuất chất xúc tác và được thay thế với các cation amoni, tạo thành các proton axit Bronsted trực tiếp gia nhiệt trong thiết bị FCC, hoặc thay thế bằng cation đất hiếm (chủ yếu Lanthanum hoặc Cerium) Các cation đất hiếm thủy phân các phân

tử nước trên bề mặt chất xúc tác và do đó tạo ra các proton cần thiết Các cation đất hiếm là thành công nhất trong việc ngăn ngừa tinh dealumination Do đó, các chất xúc tác zeolitic đầu được sử dụng trong những năm 1960 và 1970 là trao đổi hoàn toàn đất hiếm [8]

Tuy nhiên, nguyên tố đất hiếm có vai trò bảo vệ cấu trúc tinh thể zeolite nhưng lại xúc tiến quá trình chuyển vị hydro Thập niên 1980, hàm lượng nguyên tố đất hiếm được giới hạn để sao vẫn đảm bảo cấu trúc tinh thể nhưng vẫn hạn chế được quá trình chuyển vị hydro [8]

Khử Nhôm (De-Alumium): Ở điều kiện tồn tại của hơi nước và nhiệt độ cao mà tồn

tại trong thiết bị tái sinh, tất cả Y - loại Zeolit Faujasite sẽ bị khử nhôm ở mức độ nào

đó, ngay cả trao đổi hoàn toàn bằng nguyên tố đất hiếm Cấu trúc tinh thể bị tấn công bởi các phân tử nước, trong đó trích khử nhôm và tấn công vào cấu trúc supercage của Al(OH)3. Các khung cấu trúc không nhôm (NFA) có hoạt tính xúc tác (Lewis axit) Xúc tác dạng này thúc đẩy phản ứng tạo C2 và khí nhẹ hơn, olefin, và cốc [8].

Trang 16

Các tổ hydroxyl, được tạo thành khi khử nhôm được lấy ra từ khuôn khổ, tạo điểm yếu trong khung có thể dẫn đến sự sụp đổ cấu trúc tinh thể Trong một số trường hợp, các nguyên tử silic di chuyển từ bề mặt tinh thể và điền vào chỗ trống để lại bởi các nguyên tử nhôm bị khử Ngoài ra, trong các trường hợp khác, các nguyên tử silic từ một khuôn khổ sập phản ứng với NFA để tạo thành hợp chất silica – alumina [8]

Hình 5: Kích thước cơ sở và tỉ lệ SiO2/Al2O3 Ảnh hưởng khác quá trình khử nhôm làm cấu trúc tinh thể co lại Khử nhôm càng mạnh

sẽ làm cấu trúc của tinh thể càng nhỏ Cũng như nhôm được lấy ra từ cấu trúc tinh thể, tỷ

lệ SiO2/Al2O3 để trong khuôn khổ tăng còn lại Kích thước cơ sở zeolite được đo bằng kỹ thuật nhiễu xạ X - ray sau đó trở thành một cách thuận tiện để xác định tỷ lệ SiO2 / Al2O3của zeolite trong một chất xúc tác [8]

1.1.1 Sự ngộ độc xúc tác

Ngộ độc xúc tác là quá trình không thể tránh khỏi trong quá trình công nghệ hóa dầu Ngộ đầu xúc tác được phân loại: ngộ đôc thuận nghịch (quá trình tạo cốc); ngộ độc không thuận nghịch do các kim loại hoặc các nguyên tố gây ảnh hưởng đến cấu trúc hoặc hoạt tính của xúc tác [8]

Bảng tổng hợp sau trình bày cơ bản các chất gây ngộ độc xúc tác và biện pháp khống chế trong nguyên liệu hoặc trong quá trình công nghệ FCC

24.52 (US-Y)

1÷2 MAT/0.1 wt % CRC

- Hàm lƣợng CRC < 4-5 wt%

trong nguyên liệu

- Hàm lƣợng cốc trong xúc tác sau khi tái sinh

- Na trung hòa tâm acid phá hủy cấu trúc và giảm hoạt tính 6MAT / %wt Na

- Ni+V <10000 ppm (E-cat)

- Kim loại <3000÷5000 wtppm

- Na < 2 wtppm (nguyên liệu)

- Antimony đƣợc bổ sung 30÷50 %wt Niken

Nitrogen Thành phần N2 tồn tại nhiều

trong nguyên liệu có nhiều aromatic Nitrogen trung hòa tâm acid, tạo tạp chất sản phẩm và quá trình đốt chất (NOx), CN- gây độc và ăn mòn

- N2 < 1350 ppm wt

cần đƣợc khống chế theo yêu cầu của khâu sau của cụm công nghệ

Trang 18

2 Công suất và vai trò của phân xưởng RFCC nhà máy Lọc dầu Dung Quất

Phân xưởng RFCC được thiết kế sử dụng 2 loại cặn chưng cất khí quyển dầu Bạch Hổ và dầu phối trộn Bạch Hổ/ Dubai Công suất thiết kế của phân xưởng là 3.256.000 tấn /năm phân đoạn cặn trên 370oC dầu Bạch Hổ, tương đương với 69.700 thùng /ngày với thời gian làm việc là 8000 giờ/năm Phân xưởng RFCC cũng thiết kế để sử dụng cặn của phân xưởng CDU chưng cất dầu chua phối trộn từ 1.0 triệu tấn dầu Dubai và 5,5 triệu tấn dầu Bạch Hổ Công suất khi vận hành dầu chua là 3.256.000 tấn /năm, tương đương với 69.700thùng/ngày với thời gian làm việc là 8000 giờ/năm [4]

Phân xưởng RFCC cũng được thiết kế để xử lý cả cặn dầu Bạch Hổ và dầu phối trộn với 2 phương thức vận hành như sau:

- Tối đa xăng

- Tối đa Diesel

Sản phẩm được bảo đảm trên cơ sở phân xưởng vận hành theo phương thức tối đa LCO Phân xưởng được thiết kế để xử lý 100% nguyên liệu trực tiếp từ phân xưởng chưng cất khí quyển đồng thời có khả năng xử lý 100% nguyên liệu nguội từ bể chứa [4]

Thêm vào đó, phân xưởng xử lý khí của RFCC có thể xử lý các dòng công nghệ:

- Khí thừa của tháp ổn định xăng của phân xưởng CDU

- Dòng LPG từ phân xưởng CDU

Phân xưởng RFCC cũng có thể xử lý dòng khí thừa từ phân xưởng xử lý xăng (NHT)

Công nghệ RFCC được lựa chọn nhà bản quyền Axens kết hợp 2 tầng tái sinh xúc tác, hệ thống phun nhiên liệu đồng nhất, dòng MTC, naptha nặng điều chỉnh nhiệt độ phản ứng,

hệ thống tách cuối riser và các thiết bị phân phối không khí, hơi nước Công nghệ thực nghiệm RFCC của Axens có thể chuyển hóa cặn chưng cất thành sản phẩm với độ linh hoạt cao [4]

Phần tháp chưng cất phân tách sản phẩm hơi từ thiết bị phản ứng Các sản phẩm gồm dầu cặn CLO, LCO và xăng nặng Để tối đa sản phẩm xăng, phần xăng nặng được trộn với xăng nhẹ từ phân xưởng thu hồi khí Để tối đa sản phẩm Diesel, phần xăng nặng sẽ được trộn với LCO [4]

Trang 20

1.4.2 Tính chất dầu cặn (sau khi tách slurry)

Hàm lƣợng xúc tác: tối đa 100ppm khối lƣợng [4]

Bạch Hổ

MD LPG

Trang 23

5 Mô tả quy trình phản ứng của cụm RFCC

Hình 6 – Sơ đồ công nghệ cụm RFCC 1.5.1 Cụm nguyên liệu

Dòng nguyên liệu được gia nhiệt trước khi vào hệ thiết bị phản ứng Nhiệt độ nguyên liệu cùng với nhiệt độ xúc tác tái sinh được điều khiển để tạo ra một tỉ lệ tối ưu của xúc tác/dầu (cat/oil) Việc bơm chất thụ động hoá kim loại vào nguyên liệu trước các vòi phun nguyên liệu nhằm ức chế các ảnh hưởng của nikel lên xúc tác và cần thiết trong trường hợp xử lý dầu hỗn hợp Các van đóng ngắt khẩn cấp (shutdown) sẽ cắt dòng nguyên liệu đến thiết bị phản ứng và tuần hoàn nguyên liệu về bồn chứa nguyên liệu D-1513 trong các trường hợp khẩn cấp Các thiết bị điều khiển dòng FIC-003A-F điều chỉnh dòng vào sáu vòi phun nguyên liệu Nguyên liệu được phân chia đều giữa các vòi phun và được theo dõi bằng các thiết bị hiển thị lưu lượng Áp suất PG-003A-F trên mỗi vòi phun biểu thị trạng thái của các vòi phun [4]

Dựa vào từng chế độ vận hành, các dòng tuần hoàn nguyên liệu về thiết bị phản ứng được

sử dụng cùng với nguyên liệu khác nhau để điều chỉnh độ nhớt của nguyên liệu và xúc tiến quá trình nguyên tử hoá nguyên liệu Mặt khác, nhằm giảm áp suất riêng phần của dầu nặng nhằm giúp quá trình hoá hơi được tốt hơn [4]

Trong trường hợp ngừng khẩn cấp, các van điều khiển dòng hơi vào các vòi phun tự động

mở để rửa sạch dầu và xúc tác khỏi thiết bị phản ứng

1.5.2 Thiết bị phản ứng

Hỗn hợp nguyên liệu được bơm vào vùng phản ứng của thiết bị phản ứng D-1501 (riser)

và được chia thành các dòng bằng nhau vào sáu vòi phun nguyên liệu I-1501A-F Nguyên liệu đã gia nhiệt được phun thành những hạt nhỏ và trộn với hơi nước phân tán tại các vòi phun nguyên liệu I-1501A-F và được phun vào thiết bị phản ứng D-1501 Các hạt nguyên liệu tiếp xúc với xúc tác nóng ngược chiều và hoá hơi nhanh chóng Dòng nguyên liệu hoá hơi sẽ tiếp xúc với các hạt xúc tác và thực hiện phản ứng cracking để bẽ gãy mạch C-

C của các phân tử lớn thành các sản phẩm nhẹ, có giá trị hơn cùng với bùn xúc tác (slurry oil), cốc và khí Dòng hơi sản phẩm đi lên dọc theo thiết bị phản ứng và mang theo xúc tác, xúc tác và sản phẩm được phân tách bởi hệ thống các cyclon Thời gian lưu trong thiết bị phản ứng vào khoảng 2 giây ở điều kiện thiết kế Hệ thống bơm nguyên liệu được thiết kế một cách đặc biệt đảm bảo cho các phản ứng xảy ra một cách hiệu quả nhằm giảm thiểu phản ứng cracking sâu tạo thành cốc, khí và bùn xúc tác [4]

Nhiệt cung ứng để làm thay đổi nhiệt độ nguyên liệu, nhiệt hoá hơi và nhiệt phản ứng cần thiết cho nguyên liệu được cung cấp bởi xúc tác tái sinh nóng Nhiệt độ đầu ra của thiết bị phản ứng được điều khiển bằng lượng xúc tác tái sinh vào thiết bị phản ứng qua van trượt

Ở phần chuyển dòng chữ Y tại đáy của thiết bị phản ứng, hơi được phun vào thông qua vòng hơi nhằm giữ cho xúc tác ở trạng thái giả sôi trong suốt thời gian làm việc [4]

Các phản ứng cracking xảy ra với thời gian lưu 2 giây trong thiết bị phản ứng khi hỗn hợp phản ứng đi lên dọc theo thiết bị phản ứng đến hệ thống phân tách đầu ra striper [4]

Nguyên liệu trong thiết bị phản ứng kết hợp hơi phân tán nhằm xúc tiến quá trình phun sương và hoá hơi nguyên liệu sau đó cấp cho từng vòi phun nguyên liệu Lưu lượng hơi vào từng vòi phun được điều chỉnh bằng các thiết bị điều khiển dòng FIC-005A-F [4]

Ở vị trí bên dưới điểm phun nguyên liệu, dòng hơi dùng để ổn định tầng sôi được phun vào thiết bị phản ứng thông qua bốn vòi phun I-1503A-D nhằm tạo ra một dòng xúc tác tầng sôi đồng nhất tại điểm phun nguyên liệu Lưu lượng hơi đi vào mỗi vòi phun được điều chỉnh bằng các thiết bị điều khiển dòng FIC-007A-D [4]

Các vòi phun MTC được đặt tại vị trí hạ nguồn vùng phun nguyên liệu để phun dòng naphtha nặng của RFCC MTC đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều khiển cân bằng

Trang 25

nhiệt và hoá hơi nguyên liệu nặng Mục đích chính là để đạt được nhiệt độ cao hơn tại vùng trộn nguyên liệu Giống như các vòi phun nguyên liệu, lưu lượng MTC và hơi phân tán vào các vòi phun được điều chỉnh bằng các thiết bị điều khiển dòng (FIC-010A-D, FIC-011A-D) [4]

Ngoài ra, trong hệ thống R2R có duy trì dòng dầu chứ xúc tác quay lại riser nhằm tránh hiện tượng tích tụ xúc tác trong dòng sản phẩm của slurry, cũng như thu hồi xúc tác quay

về thiết bị phản ứng [4]

Xúc tác và sản phẩm sau khi ra khỏi vùng phản ứng nhanh chóng được tách ra bởi ROSS tại đỉnh thiết bị phản ứng Quá trình phân tách này là cần thiết nhằm ngăn chặn các phản ứng không mong muốn tạo ra khí từ xăng Hệ thống này làm giảm đáng kể thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và hydrocarbon sau khi ra khỏi ống phản ứng của thiết bị phản ứng Sau khi ra khỏi ROSS, dòng hơi đi qua các xyclon một tầng có hiệu suất cao để hoàn thành quá trình tách xúc tác ra khỏi hơi, nhờ vậy giảm thiểu tối đa lượng xúc tác mất đi do cuốn vào sản phẩm Hơi sản phẩm từ lò phản ứng chứa một lượng nhỏ các hydrocarbon không phản ứng, xúc tác và hơi nước, được đưa vào tháp chưng cất chính T-1501 Một lượng nhỏ xúc tác trong hơi sản phẩm đi vào dòng slurry ở đáy tháp [4]

Áp suất thiết bị phản ứng dao động theo áp suất tháp chưng cất chính và áp suất này không được điều khiển trực tiếp từ cụm phản ứng Một thiết bị điều áp trên bình hồi lưu ở đỉnh tháp chưng cất chính D-1514 cho phép đạt được một áp suất vận hành ổn định trong

hệ phản ứng [4]

ROSS và các xyclon CY-1501A-F tách hơi sản phẩm khỏi xúc tác đã phản ứng và đưa xúc tác về tầng stripper Phần dưới các xyclon được trang bị bằng các van trickle nhằm ngăn ngừa dòng khí đi ngược vào cyclon qua các chân xyclon Để ngăn chặn dòng hơi ngược này các chân cyclon được nhúng vào trong tầng xúc tác của stripper [4]

1.5.3 Stripper

Xúc tác ra khỏi ROSS được phân tách sơ bộ bằng các đầu phun hơi nước đặt ngay ở đầu

ra của chân xyclon Đây là một thiết kế quan trọng nhằm dập tắt phản ứng cracking sâu hơn đồng thời làm giảm lượng cốc tạo ra trên bề mặt xúc tác Xúc tác tiếp tục được phân tách bằng hơi nước khi xúc tác đi xuống stripper D-1501 Hai vòng phân phối hơi phụ (vòng trên và vòng dưới) cũng được trang bị cùng với vòng hơi chính Vòng trên thực hiện giai đoạn hai của quá trình tiền stripping trước khi xúc tác đi vào stripper Vòng dưới nằm ở đáy stripper để đạt được quá trình giả sôi ổn định tại đầu vào của ống vận chuyển xúc tác [4]

Tổng lượng hơi nước được thiết kế để cung cấp khoảng 6 kg hơi trên một tấn xúc tác tuần hoàn Quá trình tiếp xúc giữa xúc tác và hơi nước được tăng cường bằng sự có mặt của

Trang 26

packing tầng sôi cho phép xúc tác và hơi đi ngược chiều nhau Quá trình tiếp xúc tốt sẽ đạt được hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hydrocarbon dễ bay hơi có trên và trong các hạt xúc tác trước khi xúc tác đi vào thiết bị tái sinh thứ nhất D-1502 Phần cốc còn lại trên xúc tác được đốt trong các thiết bị tái sinh Xúc tác được thổi bằng khí nitơ trong ống dẫn xúc tác đã phản ứng để đạt được tỉ trọng cần thiết nhằm duy trì trạng thái tầng sôi và áp suất ổn định [4]

Hiệu quả của quá trình stripping được đo bằng hàm lượng hyđrô trên cốc Quá trình stripping được cho là hiệu quả khi hàm lượng hyđrô trên cốc vào khoảng 6% khối lượng xúc tác [4]

1.5.4 Quá trình vận chuyển của xúc tác đã phản ứng

Xúc tác đã phản ứng sau khi được phân tách sản phẩm nhờ quá trình stripping chảy xuống ống xúc tác đã phản ứng và đi qua van trượt xúc tác đã phản ứng SV-1502 Quá trình thổi bằng khí nhiên liệu (hoặc nitơ) được thêm vào ống dẫn xúc tác ở những điểm khác nhau nhằm duy trì tỉ trọng cần thiết và tính chất giả sôi của xúc tác đã phản ứng Van trượt xúc tác đã phản ứng SV-1502 điều khiển mức xúc tác (chiều cao lớp xúc tác) trong stripper D-

1501 bằng việc điều chỉnh lượng xúc tác đã phản ứng ra khỏi stripper Xúc tác đã phản ứng đi vào thiết bị tái sinh thứ nhất D-1502 thông qua thiết bị phân phối nhằm đảm bảo cho xúc tác bị bám cốc được phân tán đều trên tầng tái sinh [4]

xử lý các dòng nguyên liệu nhẹ, lượng cốc được đốt trong thiết bị tái sinh thứ nhất

D-1502 giảm, để đảm bảo lượng nhiệt của xúc tác trong thiết bị tái sinh thứ hai Lượng cốc được đốt trong thiết bị tái sinh thứ nhất có thể thay đổi bằng việc điều chỉnh lưu lượng không khí để đạt được độ linh động trong quá trình vận hành phân xưởng đối với các dòng nguyên liệu khác nhau [4]

Nhiệt cháy toả ra từ quá trình đốt cốc được chuyển nhiệt sang xúc tác, nhiệt này sau đó được cung cấp cho lò phản ứng D-1501 Quá trình cân bằng nhiệt của phân xưởng linh động hơn nhiều so với các hệ thống tái sinh một tầng do năng lượng tiềm ẩn ở dạng CO từ thiết bị tái sinh thứ nhất D-1502 có thể được điều chỉnh trong khi quá trình tái sinh cuối cùng được thực hiện ở thiết bị tái sinh thứ hai [4]

Trang 27

1.5.6 Quạt gió và lò gia nhiệt không khí

Không khí cần cho quá trình đốt cốc được cung cấp bởi quạt gió C-1501 dẫn động bằng turbine hơi Lượng hơi nước được điều chỉnh phụ thuộc vào lưu lượng không khí hoặc tốc

độ quạt gió [4]

Không khí được đưa vào quạt gió C-1501 thông qua bộ lọc và thiết bị giảm thanh (silencer) F-1501 Không khí từ quạt gió được phân bổ đến hệ thống cung cấp khí cho các vòng phân phối khí của thiết bị tái sinh thứ nhất, vòng phân phối khí thiết bị tái sinh thứ hai, khí nâng và vòng khí trong ống tháo xúc tác Van một chiều nằm trên đầu ra của quạt gió ngăn chặn dòng xúc tác chảy ngược trong trường hợp ngừng quạt gió Các xung động đầu ra (surging) của quạt gió được ngăn chặn bằng hệ thống chống surge đặc biệt [4]

Không khí đến mỗi thiết bị tái sinh được điều chỉnh theo lưu lượng Khi lưu lượng không khí thấp ở một trong hai tầng tái sinh (FXA-170/171) sẽ gây ra tình trạng ngừng khẩn cấp trong trường hợp sự cố quạt gió Không khí vào thiết bị tái sinh thứ nhất D-1502 được phân chia vào hai vòng Vòng ngoài và vòng trong được thiết kế để tiếp nhận tương ứng 70% và 30% lượng không khí vào thiết bị tái sinh thứ nhất D-1502 [4]

Các lò gia nhiệt không khí (H-1501/H-1502) nằm trên đường dẫn không khí vào các vòng phân phối không khí của thiết bị tái sinh thứ nhất và vòng phân phối không khí của thiết

bị tái sinh thứ hai Các lò gia nhiệt không khí được sử dụng trong quá trình khởi động để gia nhiệt thiết bị bao gồm cả quá trình làm khô lớp cách nhiệt Hệ thống điều khiển được lắp đặt để phòng ngừa tình trạng quá nhiệt của thiết bị trong quá trình vận hành lò gia nhiệt không khí và hệ thống đầu dò lửa được lắp đặt nhằm ngăn ngừa các điều kiện không

an toàn trong quá trình vận hành đầu đốt [4]

1.5.7 Hệ thống tồn trữ và tháo/nạp xúc tác

Hệ thống tồn chứa và tháo/nạp xúc tác gồm các bồn chứa hình trụ (hoppers) chứa xúc tác mới và xúc tác đã phản ứng, các thiết bị tháo nạp liên tục xúc tác tinh khiết và xúc tác cân bằng [4]

Ba hoppers được lắp đặt là: D-1505 chứa xúc tác mới, D-1506 chứa xúc tác đã qua sử dụng và D-1507 chứa xúc tác hỗn hợp D-1507 chứa xúc tác hỗn hợp cung cấp khả năng linh hoạt trong khi vận hành ở các lựa chọn khác nhau sau: [4]

- Chứa các xúc tác cân bằng được nhập vào hệ thống để tái sử dụng như là một phần của xúc tác bổ sung

- Chứa lượng dư xúc tác đã qua sử dụng

- Chứa lượng dự trữ xúc tác mới sẵn sàng cho bổ sung xúc tác

Các hoppers chứa xúc tác đã qua sử dụng và xúc tác mới được xác định kích thước đủ để chứa được toàn bộ lượng xúc tác của phân xưởng Mỗi hopper được cung cấp một cyclon

Trang 28

và hệ thống sục khí ở đáy hình côn để trợ giúp cho quá tình tuần hoàn xúc tác tới các đường ống vận chuyển xúc tác [4]

Trang 29

CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH CỦA PHÂN XƯỞNG RFCC

1 Điều khiển công nghệ

2.1.1 Cụm nguyên liệu phản ứng

Hình 7 – Sơ đồ công nghệ cụm gia nhiệt nguyên liệu Cặn chưng cất áp suất thường được nạp trực tiếp vào phân xưởng từ phân xưởng chưng cất dầu thô ở 115°C Ngoài ra, một phần hoặc toàn bộ nguyên liệu có thể được nạp vào từ

bể chứa ở 70°C Hệ thống gia nhiệt của nguyên liệu cũng được thiết kế để xử lý 100% nguyên liệu nguội [4]

Khi xử lý nguyên liệu phối trộn (mixed crude), không cần sử dụng các thiết bị gia nhiệt bằng dầu slurry Các thiết bị này nên được thổi rửa sạch slurry để tránh lắng đọng các hạt xúc tác mịn cũng như do độ nhớt cao và điểm chảy cao của slurry [4]

2.1.2 Cụm phản ứng

Nguyên liệu nóng và nguội được đưa tới bồn chứa nguyên liệu D-1513 Lưu lượng nguyên liệu được điều khiển bởi LIC-402 với tín hiệu điều khiển đi tới bộ điều khiển tại phân xưởng CDU hoặc tới bộ điều khiển lưu lượng dòng nguyên liệu nguội từ bể chứa [4]