Xúc Tác Hữu Cơ - Xúc Tác Trong Quá Trình Chế Biến Dầu Khí.pdf

Việt Nam là một quốc gia có biển lớn nằm trong vùng Biển Đông − với chỉ số biển khoảng 0,01 − gấp 6 lần giá trị trung bình của thế giới 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN XÚC TÁC HỮU CƠ ĐỀ TÀI: XÚC TÁC TRONG Q TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHÍ Bình Dương, tháng 07 năm 2020 NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) LỜI TRI ÂN Bài tiểu luận hoàn thành nhờ tận tình dạy bảo, hướng dẫn quý thầy tổ mơn Hóa học khoa Cơng nghệ thực phẩm trường Đại học Thủ Dầu Một, đặc biệt cô Phạm Thị Hồng Duyên, người tận tình dạy bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên trang bị cho chúng em tư liệu cần thiết, thực tế để hoàn thành tiểu luận cách tốt Vì thời gian hạn hẹp vốn kiến thức hạn chế nên tiểu luận khơng tránh khỏi sai sót, nên chúng em mong nhận bảo đóng góp ý kiến tận tình q thầy để tiểu luận hoàn chỉnh phong phú Chúng em xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC Lời tri ân i Mục lục ii Danh mục bảng, sơ đồ vi Danh mục hình ảnh vii CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 TÊN ĐỀ TÀI 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU KHÍ 2.2 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Mục đích nhà máy lọc dầu 2.2.3 Nhiệm vụ nhà máy lọc dầu 2.2.3.1 Tiếp nhận vận chuyển dầu thô 2.2.3.2 Chế biến dầu thô 2.2.3.3 Kiểm tra chất lượng 2.2.4 Các trình chế biến nhà máy lọc dầu ii 2.2.4.1 Quá trình phân tách 2.2.4.2 Q trình chuyển hóa 2.2.4.3 Quá trình xử lý 2.2.4.4 Các trình bảo vệ môi trường 2.2.5 Sự cần thiết phải chế biến dầu 2.2.6 Hiện trạng tương lai công nghiệp lọc hóa dầu Việt Nam 2.3 Q TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHƠ 10 CHƯƠNG III: XÚC TÁC TRONG Q TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHÍ 12 3.1 CHẤT XÚC TÁC 12 3.1.1 Khái niệm 12 3.1.2 Phân loại 12 3.1.3 Vai trò 12 3.1.4 Ảnh hưởng chất xúc tác lên phản ứng hóa học 13 3.2 CRACKING XÚC TÁC 13 3.2.1 Khái niệm mục đích 13 3.2.2 Nguyên liệu sản phẩm 14 3.2.2.1 Nguyên liệu 14 3.2.2.2 Sản phẩm 15 3.2.3 Yêu cầu trình cracking xúc tác 17 3.2.3.1 Cơ chế hình thành trung tâm hoạt động chất xúc tác 17 3.2.3.2 Các giai đoạn phản ứng cracking có mặt chất xúc tác 17 3.2.3.3 Cơ chế phản ứng hóa học xảy trình cracking xúc tác 18 3.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng cracking xúc tác 20 iii 3.2.5 Công nghệ cracking xúc tác tiêu biểu 21 3.2.5.1 Cracking với lớp xúc tác cố định 21 3.2.5.2 Cracking với lớp xúc tác tầng sôi 21 3.2.4.3 Tái sinh xúc tác cracking 22 3.2.3.4 Tiến xúc tác 22 3.3 HYDROCRACKING XÚC TÁC 24 3.3.1 Khái niệm 24 3.3.2 Nguyên liệu sản phẩm 24 3.3.3 Các phản ứng hóa học 26 3.3.3.1 Phản ứng mong muốn 26 3.3.3.2 Các phản ứng không mong muốn 26 3.3.4 Xúc tác cho trình Hydrocracking xúc tác 27 3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình 28 3.3.5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 28 3.3.5.2 Ảnh hưởng áp suất lượng hydro sử dụng 28 3.3.6 Sơ đồ tiêu biểu cho trình Hydrocracking xúc tác 29 3.3.6.1 Quá trình Hydrocracking cấp 29 3.3.6.2 Quá trình Hydrocracking hai cấp 29 3.4 REFORMING XÚC TÁC 32 3.4.1 Khái niệm 32 3.4.2 Mục đích 32 3.4.3 Một số thành phần tính chất reformat 32 3.4.4 Nguyên liệu sản phẩm 34 iv 3.4.4.1 Nguyên liệu 34 3.4.4.2 Sản phẩm trình Reforming xúc tác 34 3.3.5 Yêu cầu xúc tác sử dụng cho trình Reforming 36 3.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình Reforming 37 3.3.6.1 Nhiệt độ 37 3.3.6.2 Tốc độ nạp liệu 38 3.3.6.3 Áp suất vận hành 39 3.3.6.4 Tỉ lệ H2 nguyên liệu 39 3.3.7 Công nghệ Reforming xúc tác tiêu biểu 40 3.3.7.1 Công nghệ bán tái sinh 40 3.3.7.2 Công nghệ tái sinh liên tục (CCR) 42 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 v DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ  BẢNG Bảng 3.1: So sánh thành phần nguyên liệu trình Cracking nhiệt trình Cracking xúc tác 14 Bảng 3.2: Các sản phẩm từ nguyên liệu tương ứng trình Cracking xúc tác 15 Bảng 3.3: Bảng tổng hợp sản phẩm, tính chất, ứng dụng tương ứng Trong trình Cracking xúc tác 16 Bảng 3.4: Nguyên liệu cho trình Hydrocracking 26 Bảng 3.5: Thành phần tính chất số nguyên liệu Reforming xúc tác 33 Bảng 3.6: Sản phẩm trình Reforming xúc tác 35 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thông số vận hành đến hiệu suất chất lượng sản phẩm trình Reforming xúc tác 40  SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Mục đích nhà máy lọc dầu Sơ đồ 2.2: Quy trình chế biến nhà máy lọc dầu Sơ đồ 2.3: Sơ đồ quy trình sản xuất chung số nhà máy lọc dầu 11 Sơ đồ 3.1: Thành phần xúc tác cracking tầng sôi công nghiệp 14 Sơ đồ 3.2: Công nghệ FCC ngày 22 Sơ đồ 3.3: Sơ đồ công nghệ Hydrocracking hai cấp linh hoạt 30 Sơ đồ 3.4: Sơ đồ Hydrocracking hai bậc không tiến hành làm sản phẩm giai đoạn I 31 Sơ đồ 3.5: Sơ đồ tổng quát phản ứng xảy trình Reforming với tham gia hai loại tâm xúc tác 37 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Các sản phẩm từ cơng nghệ lọc hóa dầu Hình 2.2: Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn (bên trái) trình xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất (bên phải) vào sản xuất năm (2004) Hình 2.3: Mỏ dầu Rạng Đơng Hình 2.4: Mỏ dầu Bạch Hổ Hình 2.5: Cấu tạo theo mặt cắt dọc lị phản ứng Reforming xúc tác 42 vii CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 TÊN ĐỀ TÀI: Xúc tác trình chế biến dầu khí 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, hóa chất làm từ dầu mỏ khí thiên nhiên hay cịn gọi sản phẩm hóa dầu thành phần tảng hầu hết ngành công nghiệp đại Các sản phẩm lọc hóa dầu phần thiết yếu sống Sản phẩm lọc dầu chủ yếu loại nhiên liệu (LPG, xăng, dầu hỏa, dầu DO, FO), số sản phẩm khác dầu nhờn, nhựa đường, lưu huỳnh, sáp, cốc dầu loại nguyên liệu cho hóa dầu Các phân đoạn thu từ q trình chưng cất dầu thơ cần nâng cấp chất lượng trước sử dụng, thông qua q trình chuyển hóa hóa học (cơng nghệ reforming, đồng phân hóa, alkyl hóa, cracking nhiệt, cracking xúc tác, hydrocracking, cốc hóa, xử lý hydro) phối trộn với phụ gia Tùy theo yêu cầu chất lượng sản phẩm cuối mà q trình chuyển hóa hóa học loại phụ gia phù hợp lựa chọn Từ nguyên liệu sản xuất từ nhà máy lọc dầu sản xuất từ khí thiên nhiên (các olefin, hợp chất thơm khí tổng hợp), hàng trăm cơng nghệ đa dạng, phức tạp, tạo hàng ngàn sản phẩm hóa dầu hữu ích (chất dẻo, nhựa, xơ sợi, phân bón, thuốc chữa bệnh, hóa chất khác) Cơng nghệ hóa dầu với nhiều cách kết hợp loại nguyên liệu với nhau, thay đổi chất nguyên liệu mặt hóa học để tạo thành sản phẩm có tính chất mong muốn Nói đến cơng nghệ Lọc dầu Hóa dầu, khơng thể khơng nói đến xúc tác Xúc tác yếu tố quan trọng q trình cơng nghệ Lọc Hóa dầu Nó chìa khóa động lực để phát triển công nghệ mới, sản phẩm Làm tảng để ngành cơng nghiệp có liên quan phát triển, cung cấp nguyên liệu ổn định cho ngành công nghiệp hóa chất, cơng nghiệp phụ trợ dệt may để tăng khả cạnh tranh, hội nhập với khu vực, tận dụng hiệp định thương mại quốc tế Có hai sơ đồ cơng nghệ dạng Trong sơ đồ thứ nhất, sau phản ứng bậc thứ tiến hành làm lạnh tách sản phẩm phản ứng tách hydrosulfur, amoniac khí hydrocarbon nhẹ khỏi sản phẩm Trong sơ đồ thứ hai, sản phẩm phản ứng bậc thứ với hydrosulfur, amoniac đưa trực tiếp vào phản ứng bậc thứ hai, hydrosulfur amoniac khơng phải chất đầu độc số xúc tác cho phản ứng bậc thứ hai Sơ đồ 3.3: Sơ đồ công nghệ Hydrocracking hai cấp linh hoạt Quá trình với lớp xúc tác tĩnh tiến hành điều kiện sau: + Áp suất, Mpa ÷ 20 + Nhiệt độ, oC 250 ÷ 450 + Tốc độ nạp nguyên liệu, giờ-1 0,5 ÷ 2,0 + Bội số tuần hồn khí chứa hydro, m3/m3 400 ÷ 1.000 Trong thực tế hệ thống với xúc tác lớp tĩnh thực hồn ngun oxy hóa xúc tác trực tiếp lị phản ứng Hồn ngun oxy hóa xúc tác 30 hydrocracking tiến hành áp suất 36 MPa dịng khí trơ tuần hồn có thêm khơng khí Lượng khơng khí thêm vào khí trơ tính tốn cho đốt cốc xúc tác nhiệt độ không tăng 530 ÷ 550oC Phương pháp hồn ngun oxy hóa địi hỏi phải thêm vào thiết bị sơ đồ máy nén khơng khí áp suất cao, bình chứa đệm áp suất cao ống dẫn để nạp khí trơ khơng khí Để chế biến cặn chân khơng ngun liệu có nhiệt độ sơi rộng (thí dụ, 170 ÷ 550oC) thiết kế q trình với xúc tác tầng sơi (q trình H-oil, HC ) Mục đích q trình thu phận đoạn distilat trung bình Sơ đồ 3.4: Sơ đồ Hydrocracking hai bậc không tiến hành làm sản phẩm giai đoạn I 1- Lò nung; 2- lò phản ứng bậc thứ nhất; 3- lò phản ứng bậc thứ hai; 4- tháp tách áp suất cao; 5- tháp tách áp suất thấp; 6- tháp debutan; 7- tháp chưng cất I – Nguyên liệu; II- hydro; III- khí; IV- khí hydrocarbon; V- xăng nhẹ; VI- xăng nặng; VII- distilat trung bình; VIII- cặn tuần hồn 31 3.4 REFORMING XÚC TÁC 3.4.1 Khái niệm Reforming xúc tác trình lọc dầu nhằm chuyển hóa phân đoạn naphta nặng chưng cất trực tiếp từ dầu thô từ số trình chế biến thứ cấp khác FCC, hidrocracking, visbreaking, có số octan thấp (RON=30-50) thành hợp phần sở xăng thương phẩm có số octan cao (RON =95-104) Về mặt chất hóa học q trình chuyển hóa n-parafin naphten có mặt phân đoạn thành hydrocacbon thơm Chính hydrocacbon thơm với số octan cao làm cho xăng reforming có số octan cao đứng hàng đầu số xăng thành phần 3.4.2 Mục đích Xăng pha trộn thành phần refoming xúc tác nhằm mục đích đạt tiêu quan trọng sau: - Áp suất bão hòa (RVP- Reid Vapor Pressure): đo áp suất hydrocacbon, cần thiết cho khởi động động - Chỉ số octan: đo mức độ chống kích nổ xăng, tiêu quan trọng động kích nổ thấp hoạt động hiệu tiết kiệm lượng - Độ độc hại: đo hợp phần độc hại xăng Các nhà máy lọc dầu thường ý đến hàm lượng benzen, olefin, lưu huỳnh Thành phần xăng thông dụng giới thường chứa: - Xăng cracking xúc tác : 35% t.t - Xăng reforming xúc tác : 30% t.t - Xăng alkyl hóa : 20% t.t cịn xăng isomer hóa 15% t.t 3.4.3 Một số thành phần tính chất reformat - Thành phần cất: thông thường từ 35 – 190oC 32 - Tỉ trọng : 0,76 – 0,78 - Chỉ số octan RON : 94 – 103 (tuỳ thuộc điều kiện công nghệ) Do vị trí quan trọng xăng reforming thành phần xăng thương phẩm, đặc biệt xăng chất lượng cao mà nhà máy lọc dầu giới thường có tối thiểu phân xưởng reforming xúc tác Công suất chế biến nằm khoảng 40 tấn/giờ đến 150 tấn/giờ Ngoài ra, reforming cịn cung cấp ngun liệu BTX cho hóa dầu cung cấp H2 cho trình xử lý chuyển hóa H2 nhà máy lọc dầu Bảng 3.5: Thành phần tính chất số nguyên liệu Reforming Naphta trung bình Naphta từ hydrocracking Trung đơng Naphta giàu parafin Naphta giàu naphten (Ả rập) (Nigeria) ASDTM D86, oC IBP 98 81 92 88 10% 115 105 106 107 30% 127 113 115 115 50% 140 119 123 123 70% 157 129 132 132 90% 180 143 147 145 FBP 201 166 155 161 Parafin 33 45 66,8 29,3 Naphten 55 45 21,8 61,9 Aromatic 12 10 11,4 8,8 N+2A 79 65 44,6 79,6 RON 62 55 50 66 d415 0,775 0,754 0,716 0,779 Thành phần,% V 33 3.4.4 Nguyên liệu sản phẩm 3.4.4.1 Nguyên liệu Nguyên liệu ban đầu cho reforming chủ yếu phân đoạn naphta nặng, có nhiệt độ sơi nằm khoảng 80-180oC, chứa nhiều parafin naphten, tác động nhiệt độ cao (khoảng 480-540oC ), xúc tác đa chúc áp suất vừa phải (5–30 atm ), xảy hướng chuyển hóa sau: Trong công nghiệp nguyên liệu cần xử lý nhằm mục đích loại trừ chất đầu độc xúc tác reforming (hợp chất S, N, nước, kim loại…), điều chỉnh điểm cắt nguyên liệu phù hợp - Có thể tóm tắt bước xử lý sơ nguyên liệu sau: + Cho nguyên liệu hidro qua lị phản ứng có chứa xúc tác NiMo (hoặc CoMo) nhằm loại trừ kim loại, hợp chất chứa lưu huỳnh hợp chất chứa nitơ (gọi chung trình xử lý dùng hidro) + Trong trường hợp nguyên liệu phân đoạn xăng cracking cần thêm giai đoạn xử lý làm no hóa olefin nhằm loại trừ khả tạo nhựa + Tiếp theo cho nguyên liệu qua cột tách loại H2S nước + Trong nhiều trường hợp, cần tách phân đoạn xăng nhẹ (đưa vào phân xưởng isomer C5/C6) khỏi phân đoạn xăng nặng (dùng cho reforming xúc tác) 3.4.4.2 Sản phẩm trình Reforming xúc tác: Như vậy, từ naphta nặng ban đầu với số octan thấp sau tiến hành reforming xúc tác, người ta thu sản phẩm với hiệu suất sau: - Reformat (xăng C5+ ) : 80 - 92% - C4 : - 11% - C3 : - 9% - Khí nhiên liệu C1-C2 : - 4% - Hidro : 1,5 - 3,5 % 34 Trong sản phẩm quan trọng reformat (xăng C5+), hydrocacbon thơmmà chủ yếu benzen, toluen, xylen (BTX) khí hydro kỹ thuật - Sản phẩm xăng reforming xúc tác: Một số tính chất xăng (reformat): + Thành phần cất: thông thường từ 35–190oC + Tỉ trọng: 0,76 – 0,78 + Chỉ số octan RON: 94 – 103 + Thành phần hydrocacbon: chủ yếu aromatic paraffin, naphten chiếm < 10%, olefin khơng đáng kể Do có chất lượng cao (chỉ số octan cao số xăng thành phần, thu từ trình lọc dầu), hàm lượng olefin lại thấp nên xăng reforming sử dụng làm xăng máy bay Sự thay đổi thành phần tính chất xăng reformat giới hạn nêu phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, điều kiện công nghệ, chất xúc tác Bảng 3.6: Sản phẩm trình Refoming xúc tác HYDROCACBON SẢN PHẨN QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC - Olefin parafin Parafin - Olefin hydro hay izo-parafin - Các hợp chất olefin có trọng lượng phân tử thấp - Parafin đien Olefin - Parafin, naphten hydrocacbon thơm - Polyme, cốc - Olefin, Cyclohexan olefin Naphten - Hydrocacbon thơm 35 - Parafin alkyl có mách bên ngắn Hydrocacbon thơm (alkyl thơm) - đồng phân hóa, chuyển vị nhóm alkyl - Sản phẩm ngưng tụ cốc Phản ứng bậc 2: - Hydrocacbon thơm Naphten+ Olefin - Parafin Hydrocacbon thơm + Olefin Sản phẩm ngưng tụ cốc 3.4.5 Yêu cầu xúc tác sử dụng cho trình Reforming Xúc tác reforming xúc tác lưỡng chức thành phần chứa hai pha thực hai chức sau: - Chức hydro-dehydro hóa thực kim loại dạng phân tán - Chức axit nhằm xếp lại mạch cacbon (đồng phân hóa, đóng vịng ) thực oxyt nhơm có bề mặt riêng lớn clo hóa để điều chỉnh lực axit thích hợp Chức kim loại đóng vai trị chính, giúp hình thành hợp chất hydrocacbon khơng no dehydro hóa naphten Cần thiết lập cân hai chức để có hoạt tính xúc tác cao độ lựa chọn tốt Nếu xúc tác axit dễ xảy cracking làm giảm nhanh hoạt tính xúc tác Trong cơng nghiệp người ta kiểm tra hàm lượng Cl- đưa vào để đảm bảo cân ổn định 36 Isoparafin Alkylcyclopentan Pt,axit Sản phẩm Cracking Pt,axit Pt, axit Pt, axit Pt nParafin Hydrocracking Isomer hóa Parafin Alkylcyclohexan Dehydro đóng vịng Isomer hóa Naphten Aromatic Dehydrohóa Naphten cố c Hydrocacbon nặng Sơ đồ 3.5: Sơ đồ mô tả tổng qt phản ứng xảy q trình Reforming với tham gia hai loại tâm xúc tác 3.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình Reforming - Nhiệt độ thiết bị phản ứng - Áp suất thiết bị phản ứng - Tốc độ nạp liệu - Tỉ lệ mol H2/ nguyên liệu - Chất lượng nguyên liệu 3.3.6.1 Nhiệt độ Trong công nghiệp đồng việc đánh giá hoạt tính xúc tác với nhiệt độ cung cấp đầu vào thiết bị phản ứng (đối với nguyên liệu cụ thể, RON cho trước) Nhiệt độ thay đổi nhằm điều chỉnh chất lượng sản phẩm, ví dụ: - Thay đổi số octan reformat - Phụ thuộc chất lượng nguyên liệu nạp - Bù trừ già hóa xúc tác (giảm hoạt tính xúc tác ) qua nhiều chu kỳ hoạt động 37 - Bù trừ hoạt tính xúc tác tạm thời tạp chất gây Nhiệt độ tăng làm tăng khả chuyển hóa thành sản phẩm thơm dẫn tới tăng số octan lại làm giảm hiệu suất xăng Ngược lại nhiệt độ giảm có lợi cho hiệu suất xăng, giảm khí, giảm hiệu suất tạo cốc Nhiệt độ thường chọn công nghệ khoảng từ 490-540oC 3.4.6.2 Tốc độ nạp liệu Được xác định lưu lượng dịng ngun liệu (thể tích trọng lượng) qua 1giờ đơn vị xúc tác (trọng lượng thể tích lớp xúc tác) Khi tăng lưu lượng nguyên liệu hay giảm lượng xúc tác làm tăng tốc độ nạp liệu, nói cách khác làm giảm thời gian tiếp xúc chất tham gia phản ứng với lớp xúc tác Hậu dẫn tới làm tăng hiệu suất reformat (do giảm khí), đồng thời làm giảm chất luợng reformat giảm số octan điều dễ hiểu q trình có tốc độ chậm dehydro đóng vịng tạo thơm, hydrocracking, dealkyl hóa khó xảy thời gian tiếp xúc Hiệu ứng bù trừ tăng nhiệt độ lị phản ứng Trong thực tế, để hạn chế bớt hyrdrocracking sản phẩn cốc hóa người ta thường áp dụng nguyên tắc sau: - Để giảm tốc độ thể tích: giảm nhiệt độ đầu vào lị phản ứng sau giảm lưu lượng liệu nạp - Để tăng tốc độ thể tích: cần tăng lưu lượng liệu nạp sau tăng nhiệt độ lị phản ứng Có thể giảm tốc độ thể tích để tăng số octan Tuy nhiên vận hành người ta không phép giảm tốc độ nhỏ nửa so với thiết kế < 0,75 h -1 Vì khơng kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác Tốc độ lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện công nghệ cụ thể: áp suất vận hành, tỉ lệ mol H2/nguyên liệu, thành phần nguyên liệu đưa vào chất lượng reformat mong muốn Ví dụ cơng nghệ CCR thường chọn V = 1,5 -2,5 h-1 38 3.4.6.3 Áp suất vận hành Áp suất vận hành phân xưởng công nghệ cụ thể giá trị cố định mà người ta lựa chọn trước nhằm thoả mãn chất lượng sản phẩm định Các phản ứng có lợi cho reforming xảy thuận lợi áp suất thấp Áp suất thấp hiệu suất reformat hidro cao Tuy nhiên ảnh hưởng cốc trầm trọng Do cần lựa chọn áp suất thích hợp để vừa hạn chế trình tạo cốc vừa ảnh hưởng đến hiệu suất tạo xăng Ngày nhờ cải tiến công nghệ (sử dụng công nghệ tái sinh liên tục) cải tiến xúc tác (tìm hệ xúc tác làm việc áp suất thấp, cho hiêu suất xăng RON cao) mà ngừơi ta vận hành q trình áp suất thấp mà đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm, vốn đầu tư hiệu kinh tế Công nghệ CCR tiên tiến (platforming, octanizing) sử dụng xúc tác PtSn/Al2O3 cho phép vận hành áp suất từ 3-5 atm (trước cần vài chục atm) 3.4.6.4 Tỉ lệ H2 nguyên liệu Xác định tỉ lệ lưu lượng (mol/h) hydro tuần hoàn lưu lượng nguyên liệu nạp (mol/h) Thêm lượng lớn khí tuần hồn chứa H2 (80-90% tl) nhằm làm giảm lắng đọng cốc bề mặt xúc tác ( tăng q trình hydro hóa hợp chất không no trung gian tiền chất tạo cốc) Tỉ lệ H2/NL thay đổi khoảng rộng (1-10) Giới hạn phụ thuộc lượng H2 yêu cầu nhỏ nhằm trì áp suất riêng phần H2 hệ thống Giới hạn xác định công suất máy nén, kích thước lị phản ứng tính kinh tế q trình Thay đổi tỉ lệ làm thay đổi chất lượng sản phẩm Mặt khác với công nghệ CCR áp suất thực >3 atm, giảm tỉ lệ H2/NL trường hợp tương đương với việc làm giảm áp suất riêng phần H2 nên có tác động thuận lợi đến hiệu suất sản phẩm 39 Bảng 3.7: Ảnh hưởng thông số vận hành đến hiệu suất chất lượng sản phẩm trình Reforming xúc tác Sự gia tăng RON thông số reformat Hiệu suất reformat Hàm lượng cốc Hiệu suất reformat Hàm lượng cốc Áp suất (atm) Sự gia tăng RON thông số reformat Nhiệt độ (oC) Tốc độ khối (h-1) H2/nguyên liệu 0,85N +A Nguyên liệu điểm sôi đầu điểm sôi cuối 3.4.7 Một số công nghệ Reforming tiêu biểu Hiện giới tồn loại công nghệ reforming chủ yếu công nghệ bán tái sinh công nghệ tái sinh liên tục (CCR) 3.4.7.1 Công nghệ bán tái sinh: Một số đặc điểm là: - Xúc tác cố định - Hệ thống dòng nguyên liệu chuyển động từ thiết bị phản ứng sang thiết bị phản ứng khác 40 - Ngưng hoạt động toàn hệ thống để tái sinh chất xúc tác chỗ, thiết bị phản ứng, lượng cốc lớp xúc tác chiếm 15-20% trọng lượng Thường chu kỳ làm việc xúc tác khoảng sáu tháng đến năm Thời gian tái sinh xúc tác khoảng hai tuần lễ Trong số công nghệ bán tái sinh người ta thường sử dụng thiết bị phản ứng (reactor) có van đóng mở độc lập, lắp thêm thiết bị phản ứng dự trữ, cho phép tái sinh xúc tác thiết bị riêng biệt mà khơng cần dừng tồn hệ thống Tuy nhiên vận hành công nghệ trở nên phức tạp Công nghệ bán tái sinh tương đối lâu đời (công nghệ truyền thống), cải tiến chủ yếu tập trung vào xúc tác Từ năm 1949-1950 chất xúc tác sở Pt (xúc tác đơn kim loại) đưa vào sử dụng cho xúc tác tầng cố định Loại xúc tác cho hoạt tính xúc tác cao, có nhược điểm dễ bị cốc hóa nên phải vận hành điều kiện áp suất hidro cao (xấp xỉ 40 atm) Khoảng năm 60, số kim loại phụ gia đưa thêm vào hệ xúc tác Pt (xúc tác lưỡng kim), khắc phục tình trạng giảm nhanh hoạt tình xúc tác Chất xúc tác trở nên bền với trình cốc hóa, giúp q trình cơng nghệ vận hành áp suất thấp (khoảng từ 15 đến 30 atm) Nguyên liệu (phân đoạn naphta nặng) làm từ q trình hydro hóa, trộn với khí hydro từ máy nén, sau qua thiết bị trao đổi nhiệt dẫn vào lị phản ứng (có thể từ 3-4 lị) có chứa lớp xúc tác cố định Các sản phẩm tạo thành sau khỏi hệ thống phản ứng, qua thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị đốt nóng thiết bị làm lạnh Qua thiết bị ngưng tụ, sản phẩm lỏng giữ lại, khí khơng ngưng đưa vào thiết bị tách khí Phần lớn khí nén lại nhờ máy nén khí tuần hồn trở lại lị phản ứng Phần khí cịn lại dẫn sang phận tách khí Hydrođược tách từ sử dụng cho trình làm dùng hydro Phần lỏng tách đưa vào tháp ổn định, tháp chưng cất với mục đích tách phần nhẹ (LPG) nhằm tăng độ ổn định xăng giảm áp suất bão hòa LPG tách đưa vào thiết bị ngưng tụ 41 Xăng sản phẩm đáy tháp, phần đun nóng hồi lưu trở lại tháp ổn định, phần lớn làm lạnh đưa vào bể chứa 3.4.7.2 Công nghệ tái sinh liên tục (CCR) - Lớp xúc tác chuyển dộng nhẹ nhàng, liên tục hệ thống thiết bị phản ứng với vận tốc vừa phải (trong khoảng 3-10 ngày) - Toàn hệ thống vận hành liên tục - Lớp xúc tác sau khỏi hệ thống phản ứng đưa để tái sinh hệ thóng tái sinh riêng Sau quay trở lại hệ thống phản ứng Cấu tạo lò phản ứng dạng ống thẳng với lớp xúc tác chuyển động dùng công nghệ CCR mô tả hình sau: Hình 3.1: Cấu tạo theo mặt cắt dọc lị phản ứng Reforming xúc tác Kích thước lị phản ứng thay đổi khoảng: đường kính 1,5 – 3,5m, Chiều cao – 12m, Thể tích lớp xúc tác – 80 m3 Chi tiết thấy cụm hệ thống thiết bị phản ứng bao gồm - lị phản ứng có kích thước, điều kiện vận hành, lượng xúc tác nạp vào không giống nhau, từ phân bố thành phần sản phẩm từ lị khơng giống 42 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Lĩnh vực nghiên cứu xúc tác Việt Nam đạt số kết định chưa đáp ứng yêu cầu phát triển nhanh chóng ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí năm gần Về khía cạnh ứng dụng, hầu hết kết nghiên cứu xúc tác dừng lại mức thử nghiệm sản xuất quy mơ nhỏ chưa có sản phẩm thương mại hóa để đưa vào sản xuất công nghiệp Về mặt khoa học, đa số nghiên cứu nước thường lặp lại phát triển dựa nghiên cứu có trước giới thiếu nghiên cứu chuyên sâu mang tính đột phá nên chưa có đóng góp lớn cho tri thức khoa học xúc tác hay tạo phát kiến Con người phải quan tâm đến việc sử dụng hiệu tài nguyên thiên nhiên, đến mơi trường khí hậu, thực phẩm dinh dưỡng hàng ngày Các sản phẩm lọc hóa dầu khơng nằm ngồi xu cải tiến sáng tạo để nâng cao chất lượng sống người giảm thiểu ảnh hưởng đến mơi trường thiên nhiên Do loại hoạt tính xúc tác có số tính chất phù hợp cần cải tiến thêm để đảm bảo khả ứng dụng công nghệ lọc hóa dầu tương lai./ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thị Minh Ngọc, Cơ sở hóa học polyme, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, năm 2015 [2] Đinh Thị Ngọ - Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Hóa học Dầu mỏ khí, Nhà xuất Khoa học – Kỹ Thuật, năm 2012 [3] Trần Mạnh Trí, Dầu khí dầu khí Việt Nam, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, năm 1996 [4] Hồ Sĩ Thoảng, Lưu Cẩm Lộc, Chuyển hóa hiđrocacbon cacbon monoxit xúc tác kim loại oxit kim loại, NXB Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2006 [5] Hồ Sĩ Thoảng, Giáo trình Xúc tác dị thể, NXB Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 44 ... trạng tương lai cơng nghiệp lọc hóa dầu Việt Nam 2.3 QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHÔ 10 CHƯƠNG III: XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHÍ 12 3.1 CHẤT XÚC TÁC 12 3.1.1 Khái... xuất trình cracking với lớp xúc tác chuyển động 3.2.5.2 Cracking với lớp xúc tác tầng sơi Q trình cracking có lớp xúc tác chuyển động thay trình Houdry Quá trình phản ứng xúc tác tái sinh xúc tác. .. 2.3: Sơ đồ quy trình sản xuất chung số nhà máy lọc dầu 11 CHƯƠNG III: XÚC TÁC TRONG Q TRÌNH CHẾ BIẾN DẦU KHÍ 3.1 CHẤT XÚC TÁC 3.1.1 Khái niệm Chất xúc tác chất tham gia vào q trình hóa học làm