đồ án thiết kế dây chuyền công nghệ isome phân đoạn naphta nhẹ

Công nghiệp chế biến dầu dùng hai quá trình chủ đạo để nhận xăng có trị số octancao là quá trình reforming xúc tác và quá trình cracking xúc tác, do nhu cầu về xăngchất lượng cao ngày cà

MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN

I.1.1 Quá trình isomate (Standard Oil Co.Indiana) 21I.1.3 Quá trình của hãng Esso Research & Engineering Co 22

II.1.3 Tính toán kích thước chính của lò phản ứng thứ nhất 57

KẾT LUẬN

TRÍCH DẪN TÀI LIỆU

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Bộ môn Công nghệ tổng hợp

hữu cơ – hóa dầu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp

đỡ cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn tới PGS.TS.Nguyễn KhánhDiệu Hồng đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian hoàn thành đồ án Quaviệc hoàn thành bản đồ án giúp em hiểu sâu thêm các kiến thức cơ bản trong chuyênngành Hữu Cơ - Hoá Dầu cũng như các vấn đề cần thiết khi thiết kế một phân xưởngsản xuất trong công nghệ hoá dầu Tuy nhiên do thời gian và khả năng còn hạn chê nên

em không tránh khỏi những sai sót

Em rất mong được cô chỉ bảo và bổ sung để đồ án chuyên ngành của em được hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Ngày nay năng lượng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế-xã hội Anninh quốc gia, an ninh kinh tế luôn gắn liền với năng lượng của một quốc gia Vì vậytrong các chính sách phát triển kinh tế xã hội bền vững, chính sách năng lượng luônđược đề cao hàng đầu Trong các nguồn năng lượng đang được con người khai thác và

sử dụng thì dầu mỏ là một nguồn năng lượng quan trọng của nhiều quốc gia trên thếgiới Tuy nhiên vào những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21, nhu cầu sử dụng nănglượng ngày càng tăng nhanh và trữ lượng dầu mỏ đang ngày càng trở nên ít đi, trở nênkhan hiếm hơn

Hiệu quả sử dụng của dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế biến, việcđưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏlên rất nhiều và tiết kiệm được trữ lượng dầu trên thế giới

Công nghệ chế biến dầu mỏ ra đời năm 1859 và cho đến nay thế giới đã khai thác vàchế biến một lượng dầu khổng lồ với tốc độ rất nhanh chóng ( tăng gấp đôi trongkhoảng 10 năm cho đến năm 1980) Ngành công nghiệp dầu mỏ do tăng trưởng nhanhchóng nên đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của thế kỷ 20 Trong số các sảnphẩm của dầu mỏ phải nói tới nguyên liệu xăng, một nguyên liệu quan trọng trong đờisống Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ và yêu cầu cao về chất lượng khíthải để bảo vệ môi trường mà nhu cầu xăng có chất lượng cao ngày càng tăng nhanh Xuhướng chung của các quốc gia trên thế giới là thay thế xăng không pha chì cho xăng phachì nhằm hạn chế gây ô nhiễm môi trường

Công nghiệp chế biến dầu dùng hai quá trình chủ đạo để nhận xăng có trị số octancao là quá trình reforming xúc tác và quá trình cracking xúc tác, do nhu cầu về xăngchất lượng cao ngày càng tăng trong khi phần C5 và C6 của công nghiệp hóa dầu ngàycàng có số lượng lớn mà lại không thể đạt được trị số octan cao trong khi áp dụng cácquá trình trên Trước đây phân đoạn này chỉ được dùng để pha trộn vào xăng với mụcđích đạt đủ áp suất của xăng và thành phần cất, còn trị số octan của phần này không đủcao vì đa số các cấu tử này chủ yếu là các parafin mạch thẳng Vì thế cần thiết phải códây chuyền chế biến và sử dụng iso-parafin C5 – C6, các cấu tử này có trị số octan đủcao Để nhận được iso-parafin C5 – C6 có trị số octan cao người ta dùng quá trình

isome hóa Ưu điểm của quá trình này: Biến đổi hydrocacbon mạch thẳng thành cấu tử

có cấu trúc nhánh là cấu tử có trị số octan cao Nhờ thế nâng cao đáng kể hiệu suất vàchất lượng của xăng

Quá trình isome hóa n-parafin được dùng để nâng cao trị số octan của phân đoạn C5

và C6 của xăng sôi đến 700C, đồng thời cho phép nhận các iso-parafin riêng biệt nhưiso-pentan và iso-butan từ nguyên liệu là n-pentan và butan tương ứng, nhằm đáp ứngnguồn nguyên liệu cho quá trình tổng hợp isopren và isobutan là nguồn nguyên liệu tốtcho quá trình alkyl hóa hoặc để nhận isobuten cho quá trình tổng hợp MTBE

Chính vì tầm quan trọng này mà trong công nghiệp chế biến dầu, quá trình isome hóa

đã được rất nhiều công ty lớn trên thế giới chú trọng nghiên cứu và phát triển như BP,Shell, UOP…

Do vậy với đề tài “ Thiết kế phân xưởng isome hóa phân đoạn naphta nhẹ” phần nàogiúp em hiểu được vai trò của quá trình isome hóa trong lọc dầu cũng như sự phát triểncủa nó

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

I CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH ISOME HÓA

I.1.Giới thiệu quá trình isome hóa

Quá trình isome hóa hay đồng phân hóa là quá trình nhằm biến đổi cáchydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh Quá trình này thường áp dụng để nâng caotrị số octan của xăng Mặt khác,cũng là phương pháp để tạo ra các cấu tử có octan caopha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng xăng

Isome hóa xảy ra với nhiều quá trình khác nhau như isome hóa n-parafin (C4-C6)thành iso-parafin, isome hóa các alkyl benzen như xylen, etylbenzen hay quá trìnhisome hóa n-butan thành iso-butan Đặc biệt, phản ứng có ý nghĩa quan trọng lọc dầu làisome hóa n-butan thành iso-buten, là cấu tử ban đầu để tổng hợp MTBE làm phụ gianâng cao trị số octan của xăng

I.2.Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình isome hóa

a Phản ứng isome hóa (đồng phân hóa):

Đây là phản ứng chính của quá trình Phản ứng làm biến đổi các hydrocacbon mạchthẳng thành mạch nhánh

Người ta chia phản ứng isome hóa làm 2 loại:

+ Phản ứng isome hóa n-parafin

+ Phản ứng isome hóa alkyl thơm

b Phản ứng cracking:

Phản ứng cracking là phản ứng bẻ gãy mạch cacbon Tốc độ phản ứng cracking tăngtheo kích thước phân tử hydrocacbon, độ axit và nhiệt độ Một sản phẩm cracking đượcisome hóa tạo nên các iso-parafin có trong lượng phân tử bé hơn

c Phản ứng đóng vòng và tạo hydrocacbon thơm:

Đây là phản ứng không mong muốn Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào xúc tác và nhiệtđộ

II ĐẶC TRƯNG VỀ NHIỆT ĐỘNG HỌC

Các phản ứng isome hóa n-pentan và n-hexan là các phản ứng có tỏa nhiệt nhẹ Bảng

1 cho thấy nhiệt phản ứng để tạo thành các isome hoá từ các cấu tử riêng biệt

Bảng 1 Nhiệt tạo thành của một số cấu tử[1]

Hình 1.Đồ thị sự phụ thuộc giữa nồng độ cân bằng của isome vào

nhiệt độ của phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan.[2]

Từ đồ thị cho thấy khi tăng nhiệt độ nồng độ các isome đều giảm còn nồng các parafin lại tăng, khi đó nó làm giảm hiệu suất của quá trình isome hoá Dựa vào đồ thịthấy rằng nếu nhiệt độ to < 200oC sẽ thiết lập được một hỗn hợp cân bằng có trị số octancao.

n-Khi isome hoá các n-parafin còn xảy ra một số phản ứng phụ như phản ứng cracking vàphản ứng phân bố lại:

2C5H12 « C4H10 + C6H14

Để giảm tốc độ của phản ứng phụ này và duy trì hoạt tính của xúc tác, người ta phảithực hiện quá trình ở áp suất hydro P H2 =2 ¸ 4 MPa và tuần hoàn khí chứa hydro Động học và cơ chế phản ứng isome hoá phụ thuộc vào điều kiện tiến hành quá trình

và phụ thuộc vào xúc tác

III CƠ CHẾ PHẢN ỨNG ISOME HÓA

Các quá trình chế biến dầu có thể được thực hiện trong pha lỏng hoặc pha hơi

Quá trình thực hiện trong pha lỏng với xúc tác Friedel – Crafts (AlCl3) ở nhiệt độ80– 1000C ít được phổ biến

Quá trình thực hiện trong pha hơi là quá trình rất phổ biến với xúc tác oxyt, axit rắnhoặc xúc tác lưỡng chức ở nhiệt độ cao

III.1 Xúc tác trong pha hơi

Quá trình thực hiện trong pha hơi được sử dụng rất phổ biến hiện nay, với xúc tácoxit rắn, axit rắn hoặc xúc tác lưỡng chức ở nhiệt độ cao

Quá trình isome hóa bao gồm isome hóa n-parafin thành iso-parafin và n-parafin

thành iso-olefin Chẳng hạn:

 Cơ chế phản ứng biến đổi n-butan thành isobutan và isobuten

Cơ chế xyclopropan mới giải thích được sự tạo thành iso-parafin và iso-olefin

Theo cơ chế trên, xyclopropan khi mở vòng tạo thành C+ bậc 1, tuy nhiên tốc độ tạothành rất nhỏ sau đó chuyển sang C+ bậc 3 với tốc độ rất lớn

Trong hai cơ chế trên, cơ chế lưỡng phân tử dễ xảy ra hơn Tuy nhiên sản phẩm trunggian của cơ chế này (dime) có kích thước lớn hơn, nên nếu chất xúc tác có lỗ kích thướcnhỏ hơn kích thước của dime thì phản ứng này không xảy ra Do vậy, muốn tăng độchọn lọc, phải chọn xúc tác có độ chọn lọc phù hợp Xúc tác thường dùng trong côngnghiệp là zeolit feriorit (d=5Å, độ axit tương đương với ZMS-5).

Isobutan là cấu tử rất quan trọng vì từ đó, bằng cách dehydro hóa thu isobuten, lànguyên liệu để sản xuất MTBE Sơ đồ phản ứng như sau:

n- butan iso-butan iso- buten MTBE

Phản ứng có thể xảy ra trên xúc tác axit rắn, điển hình là zeolit

 Cơ chế phản ứng isome hóa n- hexan thành isohexan:

Cơ chế phản ứng này xảy ra qua hai giai đoạn như sau:

+ Giai đoạn 1: Tạo olefin, xúc tiến cho quá trình này là các tâm kim loại trong xúc tác

-H2

CH3OH

H+

Tóm lại, xúc tác cho isome hóa tương tự như như xúc tác cho reforming, xúc tác haichức năng do quá trình isome hóa thường xảy qua hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tách hydro ( lúc này vai trò xúc tác là tâm kim loại M)

Giai đoạn 2: Đồng phân hóa ( vai trò xúc tác là các tâm axit A)

III.2 Xúc tác trong pha lỏng

Quá trình xảy ra với xúc tác lỏng tương đối phức tạp Chất xúc tác tiêu biểu cho

quá trình này là clorua nhôm khan được hoạt hóa bằng axit clohydric Sau này người ta

đã dùng các chất xúc tác khác như AlCl3 + SbCl3 hay AlBr3 và các axit sunfonic hay axitclohydric

Xúc tác cho quá trình isome hóa xảy ra theo hai giai đoạn sau:

+ Giai đoạn đầu: Giai đoạn tách hydro, vai trò xúc tác là các tâm kim loại Pt

+ Giai đoạn sau: Giai đoạn đồng phân hóa, vai trò xúc tác là các tâm axit

Cơ chế phản ứng n- butan xảy ra trong pha lỏng như sau:

IV VAI TRÒ CỦA XÚC TÁC

Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng lên hàng trăm, hàng nghìn lần Bản chất của xúc

tác là chất xúc tác chỉ có tác dụng đưa hệ nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng, bằngcách làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng chứ không ảnh hưởng gì đến cân bằnghoá học Một phản ứng không có khả năng xảy ra thì xúc tác sẽ vô tác dụng Chất xúctác một phần cũng thúc đẩy phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại Sau phản ứng, chấtxúc tác không thay đổi gì về thành phần hoá học, chỉ thay đổi một ít về tính chất vật lý Các phản ứng hữu cơ thường xảy ra theo nhiều hướng, xảy ra theo nhiều cấp (chuyểnhoá tiếp tục sản phẩm) Chất xúc tác có khả năng làm tăng nhanh không đồng đều một

số phản ứng nhất định Tính chất này được gọi là tính chọn lọc của xúc tác, nhờ đó màhiệu quả của phản ứng tăng nhiều lần

Xúc tác được chia làm hai nhóm chính là xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể, mỗi loạilại được chia nhỏ hơn Với xúc tác dị thể rắn-khí, đặc trưng nhất là xúc tác oxit, đa oxit,ngày nay phổ biến nhất là xúc tác kim loại trên chất mang

Xúc tác rắn trong công nghiệp thường có các dạng sau:

- Bụi: có đường kính khoảng d = 1-150 mm

và hỗn hợp AlCl3 + SbCl3 , ưu điểm của loại xúc tác mới này là hoạt tính rất cao, ở nhiệt

độ 930C đã hầu như chuyển hóa hoàn toàn các parafin C5 - C6 thành iso – parafin.Nhược điểm của loại xúc tác này là mau mất hoạt tính, độ chọn lọc thấp và dễ bị phânhuỷ Độ axit mạnh của xúc tác dễ gây ăn mòn thiết bị Ngoài các xúc tác trên thì cũngcòn sử dụng một số xúc tác như:

- H3PO4 ở 26-1350C

- H3PO4/chất mang là đất nung ở 325-3600C để isome hoá n-anken và iso-anken

IV.2 Xúc tác axit rắn

BeO: Dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan ở 4500C

Cr2O3: Dùng để biến đổi hexadien-1,5 thành hexadien-2,4 ở 225-250oC

ThO2: Isome hóa olefin ở 398- 4400C

TiO2 : Dùng để biến đổi heptylen thành metylxyclohexen ở 4500C

Al2O3-Cr2O3, Al2O3-Fe2O3 , Al2O3-Co, Al2O3-MnO2 (tất cả đều trộn theo tỷ lệ khốilượng là 4:1) dùng để isome hoá metylbutylen ở 294-3700C

Al2O3 – Mo2O3: Biến đổi n-pentan thành iso-pentan ở 4600C

Cr2O3-Fe2O3 : Chuyển vị trí nối đôi, nối ba trong hợp chất không no ở 220-3000C màkhông thay đổi cấu trúc mạch cacbon

MoS3 : Dùng để biến đổi n-parafin thành iso-parafin

Al2O3-V2O5: Được dùng để biến đổi xyclohexan thành metylxyclopentan

Zeolit các loại: isome hóa hydrocacbon thơm

IV.3 Xúc tác lưỡng chức

Liên hệ với việc chế tạo xúc tác reforming người ta đã tìm ra xúc tác mới cho quátrình isome hoá và hydroisome hoá để isome hoá n-parafin Xúc tác này gồm hai phần:

- Phần kim loại có đặc trưng hydro hoá, kim loại thường dùng là Pt, Pd

- Phần chất mang axit (alumin, alumin + halogen, aluminsilicat…)

Loại xúc tác này có đủ độ chọn lọc cần thiết khi isome hoá nguyên liệu C5-C6 nhưng

độ linh hoạt của nó khá thấp vì thế đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao Vì vậy để đảmbảo được hiệu suất của quá trình thì người ta cho tuần hoàn

Xúc tác reforming loại Pt/Al2O3 dùng rất có hiệu quả khi isome hoá phân đoạn C5-C6nhưng để đạt được tốc độ phản ứng cần thiết, chúng chỉ được sử dụng ở nhiệt độ từ 450-

5100C

Độ hoạt tính của xúc tác lưỡng chức được tăng lên bằng cách tăng độ axit của chấtmang Xúc tác Pt/Al2O3 tạo ra ngay được ion cacboni ở nhiệt độ 500C Sau này người tadùng xúc tác Pt/Modenit, zeolit Với xúc tác này có thể tạo ra được phản ứng có hiệuquả ở nhiệt độ 2500C Nhưng phổ biến nhất vẫn là xúc tác Pt/Al2O3 được bổ sung clo,

có 7% Cl2 trên xúc tác, dùng CCl4 để clo hóa

IV.4 Chất mang có tính axit

Xúc tác chỉ có tác dụng ở lớp bên ngoài trên bề mặt có độ dày khoảng 100 -300Å ,còn ở phía bên trong chỉ làm nhiệm vụ liên kết mạng tinh thể Như vậy người ta thaylớp bên trong bằng một lớp chất mang rẻ tiền và dễ điều chế hơn Mặt khác khi dùngchất mang có thể tăng độ bền cơ, độ bền nhiệt và tăng bề mặt riêng của xúc tác

Chất mang có thể là oxit nhôm hoặc hỗn hợp Al2O3-SiO2, sau này người ta còn dùngzeolit hay modenit vì zeolit là một trong các axit rắn có đặc tính rất quý: Độ axit cao, làmột rây phân tử, do vậy có thể cho phép ta tách được những phân tử có kích thước khácnhau Tốt hơn cả là dùng xúc tác ZSM-5 của hãng Mobil-Oil (Hoa Kỳ) Tuy nhiên phổbiến hơn cả sử dụng chất mang Al2O3 có bổ sung Clo Độ axit của chất mang đượcquyết định bởi quá trình xử lý đặc biệt để tách nước bề mặt nhằm tạo ra bề mặt riêng lớn(400m2/g) và tạo ra các tâm axit

Chất mang có thể là γ -Al2O3 hoặc là η -Al2O3 với diện tích bề mặt khoảng

250m2/g được bổ sung các hợp chất halogen như flo, clo hay hỗn hợp của chúng Độaxit tăng khi tăng hàm lượng halogen, có khoảng 57% clo trên xúc tác Dùng CCl4 hoặccác hợp chất clo hữu cơ khác, hiện nay người ta thường dùng axit HCl, để có ít nhất 2nguyên tử clo trên một nguyên tử Al

IV.5 Kim loại

Kim loại có đặc trưng thúc đẩy phản ứng dehydro hoá parafin thành olefin, đồngthời hydro hoá các olefin thành các iso-parafin Thường dùng là các kim loại quý sau Pt,

Pd, Ni, trong đó Pt là kim loại được sử dụng nhiều nhất

Trong quá trình isome hoá, Pt làm tăng tốc độ khử hydrocacbon no, khử hydro vònghoá parafin tạo hydrocacbon thơm thúc đẩy quá trình no hoá, làm giảm lượng cốc bámtrên xúc tác

Hơn nữa, Pt có khả năng phân ly phân tử H2SO4 dễ dàng, các anken không bị hấp phụquá mạnh và Pt là xúc tác yếu của phản ứng nhiệt phân hydro Vì vậy, các phản ứngisome hoá n-parafin dễ dàng xảy ra trên Pt ngay cả trường hợp không có tâm axit.Platinđược đưa vào xúc tác ở dạng khác nhau nhưng phổ biến là dùng dung dịch của axitplatin clohidric (H2PtCl6) Platin là cấu tử tốt cho xúc tác đồng phân hoá Hàm lượng Pt

Chất lượng tốt của một chất xúc tác là có độ hoạt tính cao, độ chọn lọc cao và độ ổnđịnh cao.

Độ hoạt tính của xúc tác được đánh giá thông qua hiệu suất và độ chuyển hoá của sảnphẩm thu được Độ hoạt tính phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng kim loại Pt và đặc biệt

là độ phân tán của Pt trên chất mang axit

Qua các kết quả nghiên cứu, người ta cho rằng: Nếu các hạt phân tán có kích thướcnhỏ hơn 10Å thì có tâm hoạt tính mạnh, còn khi kích thước hạt lớn hơn 70Å thì xúc táckhông có hoạt tính đối với phản ứng isome hoá Vì thế hàm lượng Pt chỉ chiếm tối đa1% bề mặt chất mang

Xúc tác lưỡng chức năng có độ chọn lọc cao hơn xúc tác trong pha lỏng nhưng độhoạt tính của nó thường thấp hơn, vì thế phải đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao hơn vàphản ứng phải được thực hiện trong pha hơi Nhưng do tăng nhiệt độ mà phản ứngisome hoá n-parafin không thuận lợi về mặt nhiệt động Do đó, cần phải tuần hoànnguyên liệu chưa biến đổi để nâng cao hiệu suất của quá trình isome hoá

V ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

V.1 Đặc điểm của nguyên liệu naphta nhẹ

Isome hoá thường dùng nguyên liệu là phân đoạn C5 và C6 Đặc trưng củanguyên liệu sẽ quyết định chế độ công nghệ và chất lượng sản phẩm Thành phần củanguyên liệu tiêu biểu có nguồn gốc khác nhau được trình bày ở bảng 2:

Bảng 2 Thành phần nguyên liệu tiêu biểu[3]

Nguồn nguyên

Midcontinent

Để hạn chế các phản ứng phụ và sự kìm hãm quá trình nên tiến hành phản ứng ở mức

độ biến đổi vừa phải, rồi sau khi tách cho tuần hoàn trở lại nguyên liệu chưa biến đổi.Khi tiến hành thao tác như vậy, đã cho phép tăng cao trị số octan của phân đoạn lên tốithiểu là 20 đơn vị

Trong thực tế công nghiệp, người ta thường đem isome hoá phân đoạn C5 -C6 còn heptan đem isome hoá không tiện lợi vì trong điều kiện tiến hành quá trình, các parafincao (>C6) dễ bị cracking và dễ tạo cặn nhựa làm cho sản phẩm có trị số octan tương đốithấp Đáng tiếc là khi tiến hành isome hoá phân đoạn C5 - C6, trị số octan của xăng chỉtăng lên đến một giới hạn nhất định và thường là không vượt quá 100 đơn vị theophương pháp nghiên cứu Vì thế nó không phải là quá trình chủ đạo để thu các cấu tửcho xăng Song như trên đã nói nó là quá trình chính để nhận isopentan để sản xuấtisopren.

n-V.2 Đặc điểm và ứng dụng của xăng isome hóa

Đặc trưng sản phẩm của quá trình isome hoá là các iso-parafin đây là những cấu tửcao octan, rất thích hợp cho việc sản xuất xăng chất lượng cao Sản phẩm thu được từquá trình isome hoá có trị số octan có thể đạt tới 88 - 99 (theo RON) Với mỗi hãngkhác nhau thì sản phẩm thu được có chứa %V của các cấu tử khác nhau nhưng nhìnchung nó không có sự chênh lệch nhiều về trị số octan, cụ thể như sản phẩm của quátrình isome hoá của hãng Essoresearch và Engineering Co tiến hành trong pha lỏng cókết quả như trong bảng sau:

số octan thấp thành phân đoạn cao octan cho xăng, để đáp ứng nhu cầu sử dụng xăngchất lượng cao như hiện nay.

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ ISOME HÓA NAPHTA NHẸ

I CÁC LOẠI CÔNG NGHỆ ISOME HÓA

Isome hóa thường dùng nguyên liệu là phân đoạn C4, phân đoạn C5 và phân đoạn C6hay hỗn hợp C5 – C6. Đặc trưng của nguyên liệu sẽ quyết định chế độ công nghệ và chấtlượng sản phẩm Thành phần của nguyên liệu tiêu biểu có nguồn gốc khác nhau

Hàm lượng n-parafin thường không vượt quá 65% trong nguyên liệu Do đó nếu toàn

bộ nguyên liệu qua biến đổi isome hóa thì không hợp lý, mà cần phải tách các isomekhỏi n-parafin và chỉ biến đổi n-parafin

Trong công nghiệp hiện nay, có rất nhiều công nghệ isome hóa để sản xuất xăng cótrị số octan cao Nhưng nhìn chung dựa vào xúc tác có thể phân ra thành hai nhóm làquá trình isome hóa sử dụng xúc tác pha hơi và isome hóa sử dụng xúc tác pha lỏng.Quá trình pha lỏng tiến hành với xúc tác có độ axit mạnh như xúc tác Friden – Craf.Nhiệt độ quá trình thường nằm trong khoảng 90 – 1500C Còn quá trình isome hóa xảy

ra trong pha hơi thường sử dụng xúc tác lưỡng chức và nhiệt độ cao

I.1 Các công nghệ trong pha lỏng với xúc tác AlCl 3

Các quá trình isome hóa loại này ra đời từ rất sớm và là loại phổ biến để isome hóan-butan thành isobutan Sơ đồ nguyên lý của loại này được trình bày dưới đây:

Hình 2 Sơ đồ isome hóa trong pha lỏng

1.Reactor 3, 4 Tháp phân đoạn 2.Thiết bị tách xúc tác và khí

Nguyên lý hoạt động:

Nguyên liệu được bão hòa bằng HCl và khí H2 trong thiết bị hấp thụ, sau đóđược đưa trực tiếp vào thiết bị phản ứng Reactor (1) Đồng thời xúc tác cũng được bơmvào Reactor Tại đây phản ứng isome hóa xảy ra, sau phản ứng toàn bộ được đưa sangthiết bị tách xúc tác và khí, còn cặn nhựa xúc tác (2) được tháo ra từ phía dưới Reactor

Sau khi xúc tác được tách cho tuần hoàn lại Sản phẩm và nguyên liệu chưa phản ứngđược đưa sang thiết bị phân đoạn (3,4), sau khi phân đoạn ta thu được sản phẩm và phầnnguyên liệu chưa phản ứng được tuần hoàn lại để tiếp tục phản ứng Quá trình này đượcthực hiện có thể không cần tuần hoàn n-parafin Chúng chỉ khác nhau ở cột tách (4).Quá trình hoạt động liên tục và không cần tái sinh xúc tác Xúc tác được dùng

là hỗn hợp AlCl3 và HCl khan Vùng phản ứng được duy trì ở áp suất H2 để ngăn chặncác phản ứng phụ như phản ứng Craking và đa tụ

Chế độ công nghệ của quá trình:

ToC= 120oC;

P = 50- 60at

H2/RH= 10-18 m3/ m3nguyên liệu

I.1.1 Quá trình isomate (Standard Oil Co.Indiana)

Nguyên liệu cho quá trình: Nguyên liệu được bảo hòa bằng HCl khan và khí H2trong thiết bị hấp thụ, sau đó được đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết và được nạp vào thiết

bị phản ứng reactor Phản ứng xảy ra ở pha lỏng xúc tác sau khi dùng được tách ra cùngcặn nhựa

Bảng 4 Nguyên liệu cho công nghệ quá trình isomate[5]

Nguồn nguyên

Mid continant

Xyclohexan 4.2 2.2 4.5 -

I.1.2 Quá trình của Shell Devlopment Co

Quá trình này được dùng để chế biến phân đoạn n-butan thành iso-butan và cũngđược dùng để chế biến phân đoạn C5 Trong các tài liệu hiện có, chưa thấy nói đến sốliệu áp dụng cho phân đoạn C6 và nặng hơn Đây cũng là một quá trình liên tục vàkhông tái sinh xúc tác Xúc tác là một dung dịch của HCl khan và tricloantimoan đượchoạt hoá bằng HCl khan Vùng phản ứng được giữ ở áp suất hydro để hạn chế các phảnứng phụ

Điều kiện thao tác của quá trình công nghệ này như sau:

Bảng 5 Chế độ công nghệ của công nghệ Shell Devlopment Co[6]

- Áp suất riêng phần của hydro, at 4,3

-% khối lượng của H2/nguyên liệu 5

-% khối lượng của AlCl3 trong xúc tác 3

- Thời gian tiếp xúc (phút) 15 (~ V/H/V = 2,5)

I.1.3 Quá trình của hãng Esso Research & Engineering Co

Quá trình này thực hiện ở nhiệt độ từ 25-500C Đặc điểm chính của quá trình làtiến hành ở độ chuyển hoá cao nên không cần phải tuần hoàn lại nguyên liệu chưa phảnứng Sản phẩm của quá trình từ các loại nguyên liệu khác nhau được dẫn ra ở bảng dướiđây

Ngoài ra hãng ABB Lumunus Global đã thiết kế dây chuyền isome hoá để xử lýphân đoạn C5- C6 có trị số octan thấp thành phân đoạn có trị số octan cao cho xăng Xúctác dùng là AlCl3 hoạt hoá nên xúc tác có độ hoạt tính rất cao và độ chọn lọc cũng lớn,

do vậy mà không cần phải tách iso-parafin khỏi n-parafin nhưng vẫn đạt được sản phẩm

có trị số octan cao và hiệu suất đạt đến 99,5% từ nguyên liệu có RON bằng 68 - 70

Nguyênliệu

Sảnphẩm

I.1.4 Công nghệ của Kolleg & Root

Dùng để tăng trị số octan từ nguyên liệu giàu parafin n- C5- C6 Nguồn nguyênliệu này lấy từ Naphta nhẹ mạch thẳng, lấy phần Rafinat khi đã tách các hydrocacbonthơm, condensat của khí thiên nhiên

Quá trình này tiến hành sẽ làm tăng trị số octan của nguyên liệu lên từ 10 - 18 đơn vị.Tuy nhiên điều này còn phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu và vấn đề hồi lưu cáccấu tử chưa chuyển hoá

Xúc tác cho phép làm việc với nguyên liệu bẩn, có một hàm lượng lưu huỳnh vànước ở trong nguyên liệu Xúc tác của quá trình cũng có thể tái sinh được Nguyên liệucủa quá trình không nhất thiết phải xử lý hydro trước (nếu nguyên liệu không có mặtcủa nước tự do) Nguyên liệu có thể chứa tạp chất lưu huỳnh Để giảm chi phí cho táisinh và chống ăn mòn thiết bị thì chúng ta nên sử dụng nguyên liệu có 100ppm lưuhuỳnh.

Hình 3 Sơ đồ công nghệ isome hóa của Kolleg & Root

1 Thiết bị phản ứng 2 Thiết bị gia nhiệt

3 Tháp ổn định tách hydro 4 Tháp tách Butan

5.Thiết bị nén khí tuần hoàn

Nguyên lý làm việc: Nguyên liệu và hydro được gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết sau

đó dẫn vào thiết bị phản ứng (1) Sản phẩm của quá trình thu được đưa qua tháp ổn định(3), ở đó phần phía trên đỉnh tháp là khí hydro mang qua máy nén khí tuần hoàn (5) rồiđưa hồi lưu trở lại thiết bị phản ứng Còn phần nặng được đưa qua tháp tách butan (4)(các cấu tử C4-) để đưa đi làm khí nhiên liệu Phần nặng còn lại là sản phẩm của quátrình Tuỳ thuộc vào yêu cầu mà ta có thể mang đi pha trộn xăng ngay hay là tách lấycác cấu tử chưa chuyển hoá cho tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng

I.2 Các quá trình trong pha hơi

Đối với quá trình isome hóa pha hơi, xúc tác sử dụng là xúc tác rắn, lưỡng chứckim loại quý trên chất mang oxit (như Al2O3, đất sét hay zeolit) Quá trình này đựơcthực hiện ở nhiệt độ cao hơn so với quá trình isome hóa trong pha lỏng nhưng bù lại quátrình này không tạo ra môi trường ăn mòn, độ chọn lọc rất cao và xúc tác có thể tái sinhđược Vì vậy mà tính kinh tế của quá trình sẽ cao hơn Dưới đây là nguyên lý chung củaquá trình này:

I.2.1 Công nghệ isome hoá của IFP

Nguyên liệu của quá trình sử dụng phân đoạn C5 - C6 giàu các cấu tử parafin có trị

số octan thấp, sau khi thực hiện quá trình isome hóa sẽ thu được các cấu tử có trị sốoctan cao

Quá trình này sử dụng xúc tác zeolit hoặc Al- Cl Sự lựa chọn loại xúc tác phụ thuộcvào yêu cầu nâng cao trị số octan Quá trình này có tuần hoàn các cấu tử n-parafinchưa chuyển hoá bằng sàng phân tử trở lại thiết bị ban đầu Trị số octan được cải thiệnmột cách rõ rệt Điều này được minh họa ở bảng 7 dưới đây

Điểm đặc biệt của công nghệ này là có dùng thiết bị khử isopentan ra khỏi nguyênliệu Hấp phụ và nhả hấp phụ ở pha hơi và dùng isopentan khử hấp phụ

Hình 5 Sơ đồ công nghệ isome hóa của IFP

Không tuần hoàn nguyên liệu chưa

Tách isopentan và không tuần hoàn

Ưu nhược điểm của công nghệ:

 Ưu điểm của công nghệ này là xúc tác có hoạt tính cao và bền cơ nhiệt, quá trìnhthực hiện ở pha hơi nên tránh được sự ăn mòn thiết bị, quá trình làm việc liên tụcnên dễ tự động hóa có khả năng liên hợp được với các phân xưởng khác trongkhu lọc dầu, lượng hydro nạp vào không yêu cầu độ tinh khiết quá cao

 Nhược điểm của công nghệ là nhiệt độ phản ứng cao nên dễ xảy ra các phản ứngphụ tạo cốc tạo nhựa

I.2.2 Công nghệ isome hoá của Shell (UCC Shell Hysomer)

Quá trình được dùng để isome hóa phân đoạn C5- C6 của xăng cất trực tiếp nhằmmục đích nhận các hợp phần có trị số octan cao trong khi trị số octan của nguyên liệunhỏ hơn 73 mà cho phép pha trộn tạo sản phẩm có trị số octan cao hơn 83 (theo RON)

Xúc tác cho quá trình thuộc loại xúc tác đa chức năng với kim loại quý hiếm trênchất mang zeolit với hàm lượng natri nhỏ nhất

Nguyên liệu sau khi được cho qua quá trình hydro hóa làm sạch khỏi các tạp chấtcủa lưu huỳnh và được sấy khô để loại hơi nước nhằm hạn chế khả năng ăn mòn thiết bịcủa các hợp chất này mới cho vào isome hóa Xúc tác của quá trình này không nhạy vớicác loại hợp chất của lưu huỳnh và nước

Do vậy mà hàm lượng lưu huỳnh cho phép trong nguyên liệu là 35ppm về khốilượng, và hàm lượng nước cho phép là 10-20ppm

Ngoài các phản ứng chính ra quá trình này còn có các phản ứng phụ:

+ Aromatic bị chuyển hoá thành các naphtenic

+ Naphtenic bị hydrô hoá thành parafin.

+ C7+ phản ứng cracking thành các phân tử nhẹ hơn

Sơ đồ công nghệ được miêu tả như dưới đây:

Hình 6 Sơ đồ công nghệ của Shell

1.Thiết bị phản ứng 2 Tháp tách 3 Máy nén 4.Tháp ổn định

Điều kiện của công nghệ:

- Nhiệt độ của quá trình : 245-2470C

- áp suất của quá trình : 300-500 Psi

I.2.3 Công nghệ isome hóa của BP

Nguyên liệu là C5-C6 hay hỗn hợp của chúng được hydro hóa làm sạch các tạpchất lưu huỳnh và sấy khô trước khi đưa vào thiết bị phản ứng

Xúc tác dùng cho quá trình là alumoplatin được hoạt hoá bằng clo hữu cơ nên có

độ hoạt tính và độ chọn lọc cao, thời gian làm việc kéo dài Để duy trì độ hoạt tính và độchọn lọc ta bổ sung một lượng nhỏ halogen hữu cơ vào nguyên liệu, chính vì thế mà làmtăng khả năng ăn mòn kim loại, nên ta cần chú ý tới vấn đề ăn mòn thiết bị

Sản phẩm của quá trình có trị số octan khá cao (trên 80) Ngoài ra còn thu đượcmột lượng lớn khí C1, C2, C3 đưa đi làm khí nhiên liệu

Hình 7 Sơ đồ công nghệ isome hóa của BP

1 Lò gia nhiệt nguyên liệu 2 Lò phản ứng

3 Tách khí 4 Cột ổn định

5 Máy nén khí 6 Ngưng tụ

I.2.4 Công nghệ butamer của UOP

Mục đích của quá trình này là sản xuất isobutan từ n-butan để cung cấp nguyênliệu cho công nghệ alkyl hoá và sản xuất MTBE Nguyên liệu của quá trình chính là n-butan.

Quá trình này sử dụng xúc tác là aluminoplatin hoạt hoá bằng Clo Quá trìnhisome hoá được tiến hành trong pha hơi, với sự có mặt của hydro với lớp xúc tác cốđịnh ở nhiệt độ từ 120-240oC Sau một chu trình sẽ nhận được hiệu suất isobutan lớnhơn 50% Do xúc tác có độ chọn lọc cao nên đã hạn chế được các sản phẩm phụ Hiệusuất sản phẩm đạt được trên 90% và tiêu hao H2 tương đối thấp, hơn nữa do ít xảy ra cácphản ứng phụ nên không cần tỷ lệ H2/RH cao mà vẫn không ảnh hưởng đến thời gianlàm việc của xúc tác

Sơ đồ được trình bày ở hình 8

Hình 8 Sơ đồ công nghệ isome hóa n-butan

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

 Ưu điểm:

- Xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao, có thể điều chỉnh được hoạt độ của nónên hiệu suất phản ứng là khá cao, ít phản ứng phụ tạo cốc tạo cặn nên lượng khí H2không cần sử dụng nhiều

- Quá trình làm việc ở pha hơi nên khả năng ăn mòn là không đáng kể

- Nhiệt độ, áp suất phản ứng không quá cao nên ít tiêu tốn năng lượng cho quátrình

- Xúc tác có khả năng tái sinh nên đảm bảo được tính kinh tế của quá trình

Quá trình thực hiện isome hóa nguyên liệu thuộc phân đoạn từ C5 –C6 chiếm 40đến 50% (mạch thẳng) Trong nguyên liệu nếu có mặt của benzen thì nó sẽ bị hydrohoá thành xyclohexan.

Công nghệ này có sử dụng quá trình hấp phụ vào để tách cấu tử mạch nhánh vàmạch thẳng ra khỏi nhau Chất hấp phụ thường dùng trong quá trình này ở dạng sàngphân tử Trong đó nó chỉ cho phép n-parafin đi qua, còn các cấu tử khác bị giữ lại Saukhi tách ra khỏi hỗn hợp các cấu tử có trị số octan cao được đem đi pha trộn xăng Cònphần bị hấp phụ được đem đi tách và tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng Quá trình nhảdùng hydro để nhả hấp phụ

Quá trình này khi tiến hành cần phải có mặt của khí hydro để tránh sự tạo cốctrên xúc tác và tránh mất hoạt tính xúc tác

Sơ đồ công nghệ được trình bày như dưới đây:

Hình 9 Sơ đồ công nghệ isome hóa TIP của UOP

Điều kiện của công nghệ:

+ Nhiệt độ của quá trình: 200-3700C

+ Điều kiện áp suất của công nghệ là: 1365- 3415 KPa

Nguyên liệu sạch được đưa qua thiết bị hấp phụ thay vì đưa trực tiếp vào thiết bị phản ứng Như vậy, các hợp chất mạch nhánh được đưa trực tiếp vào bể chứa sản phẩm.

Do đó sẽ làm giảm được quá trình cracking tạo các sản phẩm nhẹ

Đối với những nguyên liệu chứa ít n-parafin thì việc đưa thiết bị hấp phụ vào sẽgiảm được kích thước thiết bị phản ứng

Đối với nguyên liệu có hàm lượng benzen cao thì có thể tiến hành trong cả haithiết bị (thiết bị phản ứng và thiết bị hấp phụ), benzen trong thiết bị phản ứng sẽ đượcchuyển hóa thành xyclohexan, vì thế sản phẩm sẽ chứa ít benzen

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

 Ưu điểm:

- Xúc tác có hoạt tính cao, bền cơ, có khả năng tái sinh nên hiệu quả kinh tế cao

- Sử dụng xúc tác trong pha hơi nên môi trường làm việc có nồng độ axit nhỏ nênkhả năng ăn mòn không đáng kể

- Quá trình thực hiện liên tục nên có khả năng tự động hóa cao

 Nhược điểm:

Nhiệt độ phản ứng tương đối cao còn tạo cốc, tạo cặn nên làm giảm hoạt tính xúctác

I.2.6 Công nghệ Penex của UOP

Quá trình này nhằm thu sản phẩm có trị số octan cao từ nguyên liệu là phân đoạnnaphta nhẹ có trị số octan thấp

Xúc tác của quá trình thường nhạy với các tạp chất độc nên nguyên liệu trước khiđưa vào thiết bị chính phải được loại bỏ các chất độc như các hợp chất chứa lưu huỳnh,chứa oxy, chứa halogen, nước Người ta xử lý bằng cách sử dụng khí H2 và kết hợp vớiphương pháp sấy khô

Sản phẩm của quá trình được đem ra thiết bị ổn định để thu hồi hydro và đem hồilưu Sau đó nó được đưa ra thiết bị tách khí nhẹ, khí này phải được lọc sạch HCl hìnhthành từ lượng Clo hữu cơ mang vào Cần phải tách vì để tránh ăn mòn thiết bị và đảmbảo chi tiêu mang đi làm nhiên liệu Tùy theo điều kiện và yêu cầu về sản phẩm thì ta cóthêm quá trình tách n-parafin tuần hoàn trở lại

Sơ đồ công nghệ được trình bày dưới đây:

Hình 10 Sơ đồ công nghệ Penex của UOP

1 Thiết bị sấy khí 4 Thiết bị tách

Hoạt động của sơ đồ:

Nguyên liệu từ bể chứa đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt cùng với khí H2 từ trênxuống để đạt nhiệt độ thích hợp, sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng Sau khi phảnứng xảy ra hỗn hợp được đưa sang các tháp tách để loại các tạp chất và nguyên liệuchưa phản ứng để thu sản phẩm isome tinh khiết và đưa vào bể chứa sản phẩm

Ưu, nhược điểm của công nghệ:

- Quá trình thực hiện liên tục nên có khả năng tự động hóa cao

- Có khả năng liên hợp với các quá trình khác như alkyl hóa để tận dụng được cácnguồn nguyên liệu

 Nhược điểm:

- Nhiệt độ phản ứng còn quá cao nên rất dễ xảy ra các phản ứng phụ tạo cốc, tạocặn

- Xúc tác hầu như không có khả năng tái sinh nên tính kinh tế chưa cao

II LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH

Mục tiêu của phân xưởng isome hoá cần thiết kế là nhằm thu được xăng có trị sốoctan cao từ phân đoạn xăng của quá trình chưng cất trực tiếp.Vì ở đây ta sử dụngnguyên liệu là phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ sôi 30-70oC nên ta chọn công nghệthích hợp là công nghệ Penex của UOP Đây là công nghệ được thiết kế riêng cho quátrình isome hoá xúc tác của pentan, hexan và cả hỗn hợp của chúng

Nghiên cứu công nghệ Penex:

Quá trình UOP Penex được thiết kế đặc biệt cho xúc tác đồng phân hoá pentan,hexan và hỗn hợp của chúng Các phản ứng diễn ra với sự có mặt của hydro và đượcthực hiện trên bề mặt xúc tác, tại điều kiện thích hợp mà ở đó đẩy mạnh các quá trìnhđồng phân hoá và quá trình hydrocracking là bé nhất Điều kiện thực hiện phản ứng thìkhông khắt khe, phản ứng áp suất làm việc vừa phải, nhiệt độ thấp và yêu cầu áp suấtriêng phần của hydro thấp

Xúc tác quá trình đồng phân hoá sẽ chuyển hoá tất cả các nguyên liệu n-parafinchuyển thành các cấu trúc mạch nhánh có trị số octan cao: n-pentan (n-C5) thành

khiển ở đó có sự cân bằng nhiệt động và thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp Với các parafin

C5 tham gia vào quá trình chuyển hoá bởi n-pentan và isopentan Quá trình isome hoáparafin C6 có phần phức tạp hơn bởi vì sự hình thành 2 và 3-metylpentan và 2,3-dimetylbutan có một giới hạn bởi sự cân bằng Mạng lưới phản ứng bao gồm chủ yếu làquá trình chuyển hoá n-hexan thành 2,2-dimetylbutan Tất cả benzen trong nguyên liệuđược hydro hoá tạo xyclohexan và một cân bằng nhiệt động được thiết lập giữametylxyclopentan và xyclohexan Trị số octan tăng lên 14 lần

Các ứng dụng của quá trình:

Với sự đề cập trên, mục đích đầu tiên của quá trình Penex là cải thiện trị số octancủa phân đoạn xăng nhẹ mạch thẳng (LSR) Mức độ cải thiện trị số octan cho nguyênliệu C5-C6 thì được đưa ra bởi các mô hình chọn lựa khác nhau được chỉ ra ở bảng sau:

Bảng 8: Dạng nguyên liệu và sản phẩm octan

RON

Sản phẩm:

Chọn lựa 1: không tuần hoàn

Chọn lựa 2: Tuần hoàn 2 và 3-MeC5+nC6

Chọn lựa 3: Tuần hoàn nC5+nC6

Chọn lựa 4: Tuần hoàn nC5+nC6+ 2 và 3MeC5

83888992

Nếu như yêu cầu về trị số octan có phù hợp bởi sự tuần hoàn của các metylpentan,

sự tinh chế hầu như chọn lựa quá trình tinh cất là lý do trên hết ở đó có giá trị thực tiễncao, sự tinh chế có thể chọn lựa một thiết bị Molex, khi đó sẽ tách cả nC5 và nC6 để tuầnhoàn Sự tách nC5 và nC6 bằng thiết bị Molex thì có giá trị thực tiễn thấp hơn khi táchcác metylpentan bởi quá trình tinh cất, và khi đó sẽ đạt được trị số RON cao hơn

Thiết kế dây chuyền:

Vì mục đích của quá trình là isome hoá phân đoạn n-C5, C6 để có sản phẩm có trị

số octan cao pha vào xăng do đó ta không cần tách riêng từng cấu tử Nên em lựa chọn

thiết kế dây chuyền công nghệ isome hoá có tuần hoàn n-C5, C6 Đó là sự kết hợp giữaPenex và Molex

- Sử dụng zeolit loại có mao quản trung bình làm rây phân tử để hấp phụ( ZSM-5A)

Sơ đồ công nghệ của dây chuyền công nghệ:

(A3-hình 11)

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

m o l e x

Nguyên liệu đầu được bơm từ bể chứa (15) cho qua thiết bị sấy (2) bằng rây phân

tử để tách nước trong nguyên và bảo vệ cho xúc tác Hydro được bổ sung cũng đượccho qua thiết bị sấy (2) để tách nước Sau đó khí hydro bổ sung được trộn với khí hydrotuần hoàn và đem trộn với hỗn hợp nguyên liệu vào và được trộn với n-parafin tuầnhoàn từ công nghệ tách Molex Hỗn hợp sau trộn lẫn được trao đổi nhiệt với sản phẩmcủa từng thiết bị phản ứng trước khi đi vào thiết bị gia nhiệt Tại thiết bị gia nhiệt hỗnhợp nguyên liệu được gia nhiệt tới 230OC trước khi đi vào thiết bị phản ứng Ở thiết bịphản ứng thứ nhất (3) xảy ra các phản ứng hydro hoá làm no hoá các hydrocacbonthơm, naphten…

Sau thiết bị phản ứng thứ nhất (3) hỗn hợp được trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ đến

230OC vì các phản ứng xảy ra trong lò phản ứng thứ nhất (3) đều toả nhiệt mạnh, do đó

ưu tiên xảy ra trước phản ứng đồng phân hoá Sau khi hỗn hợp sản phẩm lò thứ nhất (3)được hạ nhiệt độ thì được cho qua lò thứ hai (3) Tại đây sẽ xảy ra các phản ứng đồngphân hoá và có xảy ra cả phản ứng cracking Sản phẩm ra khỏi lò thứ hai (3) được choqua thiết bị làm lạnh và vào thiết bị tách (5) Tại đây lượng hydro được tách ra tuầnhoàn trở lại còn hỗn hợp sản phẩm được cho qua tháp ổn định (6) Khí nhiên liệu đượctách ra ở đỉnh còn sản phẩm isome hoá được đưa sang hệ thống tách bằng công nghệMolex

Để tách n-parafin chưa phản ứng ta sử dụng sàng phân tử là loại zeolit 5A và dùngchất nhả hấp phụ là khí nhẹ Sản phẩm lỏng isome hoá được cho vào cột hấp phụ (7)nhờ van quay (8) Trong cột hấp phụ (7) xảy ra đồng thời quá trình hấp phụ và nhả hấpphụ Sản phẩm ra khỏi van quay (8) gồm có, một là gồm các sản phẩm isome hoá vàchất nhả hấp phụ được đưa qua cột rafinat (9), hai là các n-parafin cùng chất nhả hấpphụ đi qua tháp chưng cất (10) Ở cột rafinat (9) sản phẩm isome hoá được tách ra ở đáy

đi vào hệ thống chứa và sẽ được đưa sang phân xưởng pha chế xăng, còn chất nhả hấpphụ được tách ra ở đỉnh và được hồi lưu lại Ở tháp (10) n-parafin được tách ra ở đáy vàhồi lưu lại thiết bị phản ứng, còn ở đỉnh thì chất nhả hấp phụ được tách hồi lưu lại cộthấp phụ (7) Tất cả chất nhả hấp phụ hồi lưu đều được cho qua thiết bị gia nhiệt

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ CHÍNH

I CƠ SỞ VÀ NHIỆM VỤ CỦA QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN

Tính toán lò phản ứng dựa trên các số liệu ban đầu đã cho như: Năng suất, đặc tínhcủa nhiên liệu Ngoài ra còn một số thông số thông số công nghệ được chọn theo tàiliệu

Trình tự tính toán:

1 Chọn các thông số ban đầu

- Áp suất trong thiết bị phản ứng

- Nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu vào

I.1 Những số liệu cần thiết cho trước

- Năng suất, tấn/năm 320 000 tấn/năm