Quá-trình-cracking-xúc-tác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ KHOA HÓA HỌC =======  ====== TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HÓA KĨ THUẬT ĐỀ TÀI: QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC GIẢNG VIÊN : TS Trần Xuân Mậu SINH VIÊN : Dương Trọng Anh Lê Tịnh Linh Nguyễn Ngọc Tôn Nữ Cẩm Sương Nguyễn Thị Vân Hồng LỚP : Hóa học K37 Huế, 04/2016 Mục lục I Giới thiệu chung trình II Bản chất hóa học q trình cracking xúc tác 2.1 Các loại xúc tác 2.2 Nguyên liệu sản phẩm 2.2.1 Nguyên liệu 2.2.2 Sản phẩm 2.3 Cơ chế phản ứng cracking 2.4 Cracking hydrocacbon parafin, naphten, aromat a) Cracking hydrocacbon parafin b) Cracking hydrocacbon Naphten c) Cracking hydrocacbon thơm (aromat) 2.5 Các phản ứng phụ kèm theo phản ứng cracking xúc tác 2.6 Vai trò phản ứng cracking xúc tác III Điều kiện thiết bị trình 3.1 Điều kiện 3.2 Các loại công nghệ 3.2.1 Cracking với lớp xúc tác cố định 3.2.2 Cracking với lớp xúc tác tầng sôi 3.3 IV V Công nghệ FCC ngày 11 3.3.1 Quá trình hãng UOP .11 3.3.2 Quá trình Kellog .12 3.3.3 Quá trình hãng SHELL 13 3.3.4 Quá trình IFP – Total Stone & Webster .13 3.3.5 Quá trình Exxon 14 Sơ đồ khối mơ tả q trình .14 4.1 Đặc điểm sơ đồ công nghệ FCC 14 4.2 Vận hành sơ đồ công nghệ cracking 15 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ FCC .16 Các vấn đề cần lưu ý: .17 A Đặt vấn đề: Sự phát triển không ngừng kinh tế giới, nhiên liệu sử dụng cho giao thơng vận tải tăng liên tục yêu cầu số lượng xăng nhiên liệu tăng lên dẫn đến tăng nhu cầu dầu mỏ Do tiến công nghiệp chế tạo ôtô, để tăng công suất động người ta chế tạo động có tỷ số nén ngày cao Do tăng chất lượng loại xe ô tô nên đòi hỏi chất lượng xăng nhiên liệu phải thay đổi cho phù hợp Những loại xe đời cũ có tỷ số nén thấp cần sử dụng loại xăng có trị số octan RON 83÷85 Các loại xe đời yêu cầu xăng có trị số octan RON 90, RON 92, RON 95 RON 98 Xăng chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ khối lượng lại cịn chất lượng Nhiều giải pháp cơng nghệ đời nhằm làm tăng trị số octan RON cơng nghệ cracking, reforming, isome hóa, alkyl hóa Bên cạnh đó, nhu cầu phân đoạn nhẹ trung bình để sản xuất xăng, dầu hỏa, nhiên liệu phản lực diezen nhiều số lượng có chưng cất trực tiếp từ dầu thô, nguyên liệu cho hóa dầu etylen, propylen, benzen, toluen, xylen chất lượng xăng phải có số octan cao Những nhu cầu địi hỏi phải có q trình cracking B Nội dung: I Giới thiệu chung trình Cracking trình bẻ gãy mạch C-C hydrocacbon Quá trình ứng dụng để biến đổi phân đoạn nặng thành sản phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi sản phẩm trắng xăng, diezen Cracking có loại q trình cracking nhiệt cracking xúc tác, trình cracking xúc tác có đặc tính ưu việt trội có tính chọn lọc cao, tạo nhiều cấu tử có trị số octan cao xăng Lượng dầu mỏ chế biến cracking xúc tác chiếm tỷ lượng tương đối lớn khoảng 50%, ngày phát triển chất lượng lẫn số lượng cải tiến cơng nghệ Có thể xem cracking xúc tác trình chủ yếu để sản xuất xăng động thông thường động ôtô số máy bay qúa trình khơng thể thiếu nhà máy lọc dầu Xúc tác có tác dụng: - Làm giảm lượng hoạt hóa, tăng tốc độ phản ứng - Làm giảm nhiệt độ cần thiết phản ứng - Tăng tính chất chọn lọc II Bản chất hóa học trình cracking xúc tác 2.1 Các loại xúc tác Xúc tác triclorua nhôm AlCl3 : AlCl3 cho phép tiến hành nhiệt độ thấp 200-3000 C, dễ chế tạo Nhược điểm xúc tác bị tạo phức với hydrocacbon thơm nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc xúc tác nguyên liệu không tốt, cho hiệu suất chất lượng xăng thấp Aluminosilicat vô định hình: chủ yếu sử dụng zeolit Aluminosilicat chứa zeolit Ưu điểm loại xúc tác giảm giá thành xúc tác, zeolit ttoongr hợp đắt, dễ dàng tái sinh xúc tác trình phản ứng, cốc tạo thành bám bề mặt chất mang ( Aluminosilicat ), khơng chui vào mao quản zeolit, điều cho phép trình đốt cháy cốc xảy thuận tiện triệt để Một số loại zeolit sử dụng zeolit X,Y, ZSM-5, ZSM-11 2.2 Nguyên liệu sản phẩm 2.2.1 Nguyên liệu Nguyên liệu cho q trình cracking xúc tác thường có khỏang nhiệt độ sơi từ 300500o C, từ nguồn sau: − Phân đoạn cất chưng cất khí dầu thô, khỏang sôi: 380-410o C − Phân đoạn cất chưng cất chân không dầu thô, khỏang sôi: 380-550o C − Phần cất từ trình Cracking dầu thô − DAO (cặn chân không deasphaltene) (550 o C) − Cặn chưng cất khí ( > 380o C) vài lọai dầu thô Nguyên liệu phần cất nhẹ cho sản phẩm có hiệu suất C , C4 tăng H2 cốc giảm Những phân đoạn nhẹ (200- 360o C) nhận từ chưng cất trực tiếp nguyên liệu tốt để sản xuất xăng ôtô xăng máy bay Nguyên liệu từ phân đọan nặng (các gasoil) chân không phổ biến q trình cracking xúc tác Nhóm cho sản phẩm xăng phân đọan sản phẩm trắng, qua chưng cất chân không làm giảm cấu tử hợp chất có hại cho trình cracking Thực tế thành phần kim lọai nặng làm nhiễm độc xúc tác vanadi, niken thường có hợp chất kim, thành phần nhựa, asphalten phân tử lớn, có nhiệt độ sôi cao, chưng cất chân chất lại phần cặn chưng cất chân khơng, mà phần cất làm sạch, loại giảm chất gây nhiễm độc xúc tác Cũng hợp chất nhựa, asphalten chứa kim loại nặng mà chúng nguồn chuyển thành cốc nhiều nhất, làm giảm hoạt tính xúc tác Thành phần hóa học nguyên liệu ảnh hượng lớn đến hiệu suất q trình Với nhóm hydrocacbon parafin cho hiệu chuyển hóa cao Nhóm hydrocacbon thơm cho hiệu suất xăng lại tăng mức độ chuyển hóa tạo cốc Những chất phi hydrocacbon có hại cho trình cracking xúc tác, chúng gây ngộ độc cho xúc tác chuyển vào sản phẩm làm giảm chất lượng sản phẩm hợp chất lưu huỳnh Trong thực tế với tiến công nghệ, q trình cracking xúc tác sử dụng cặn chưng cất khí làm nguyên liệu trực tiếp cho q trình mà khơng phải qua chưng cất chân khơng Q trình gọi q trình cracking xúc tác cặn (RFCC) Những loại dầu thơ parafin, lưu huỳnh thường có chất gây nhiễm độc xúc tác thuận lợi cho việc dùng trực tiếp cặn chưng cất khí ngun liệu cho q trình RFCC Để tăng nguồn nguyên liệu, cặn chưng cất chân không làm nguyên liệu cho trình cracking xúc tác sau khử nhựa asphalten 2.2.2 Sản phẩm Chất lượng sản phẩm cracking xúc tác thay đổi phạm vi rộng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nguyên liệu, loại xúc tác thông số công nghệ trình Hỗn hợp sản phẩm trình cracking chuyển tiếp đến thiết bị chưng cất để phân phân đoạn sản phẩm: – Sản phẩm khí – Các phân đoạn xăng, dầu hỏa – Các phân đoạn gasoil nhẹ nặng – Phân đoạn cặn dùng làm nhiên liệu đốt lị… Đặc điểm sản phẩm khí lỏng thu từ trình cracking xúc tác: a) Khí hydrocacbon Hiệu suất khí từ 10-25% nguyên liệu phụ thuộc vào nguyên liệu điều kiện cracking Trong điều kiện nhiệt độ cao, tốc độ nguyên liệu nhỏ, bội số tuần hoàn xúc tác lớn hiệu suất sản phẩm khí lớn ngược lại hiệu suất khí nhỏ Ngun liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao sản phẩm khí có nhiều H2 S ngun liệu có nhiều nitơ sản phẩm khí cracking có nhiều NH3 Sản phẩm khí, khí thơ dùng làm nhiên liệu khí, ethylen propylen nguyên liệu cho sản xuất nhựa polyethylen (PE) polypropylen (PP), propan-propen làm nguyên liệu cho trình polyme hóa, sản xuất chất hoạt động bề mặt làm nhiên liệu đốt (LPG) Propan-propen, butan-buten làm ngun liệu cho q trình alkyl hóa để nhận cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng, làm nguyên liệu cho trình tổng hợp hóa dầu b) Phân đoạn xăng Phân đoạn xăng thường có nhiệt độ 40-200o C, phân đoạn cấu tử để pha trộn với cấu tử khác từ q trình Reforming, alkylhóa, phân đoạn naphta từ trình chưng cất trực tiếp để sản xuất lọai xăng ô tô, xăng máy bay Phân đoạn xăng từ trình cracking xúc tác khác với phân đọan có khỏang nhiệt độ sơi từ q trình chưng cất trực tiếp có trị số octan cao đặc biệt có thêm thành phần hydrocacbon olefin c) Phân đoạn 200-280o C Dùng làm dầu hỏa phân đọan 200-350o C dùng để pha trộn sản xuất nhiên liệu diezen d) Các phân đoạn > 350o C Được dùng làm nhiên liệu đốt lò F.O hay dùng làm nguyên liệu cho q trình cốc hóa 2.3 Cơ chế phản ứng cracking Cơ chế phản ứng cracking xúc tác chế ion cacboni Các tâm hoạt tính ion cacboni tạo phân tử hydrocacbon nguyên liệu tác dụng với tâm axit xúc tác - Tâm axit xúc tác có loại: Loại Bronsted (H+ ) Lewis (L) tâm Bronsted tham gia phản ứng có khả cho proton hoạt động (H+ ) cịn tâm Lewis thiếu electron nên có xu hướng nhận thêm điện tử - Phản ứng cracking xúc tác xảy theo giai đoạn sau:  Giai đoạn 1: tạo ion cacboni Ví dụ: trường hợp hydrocacbon mạch thẳng (alkan): Cn H2n+2 + L(H+ ) → +Cn H2n+1 + LH Trường hợp phân hủy izo–propyl–benzen: Trên tâm axit kiểu xúc tác Lewis: C3 H7 –C6 H5 + L → H:L + C3 H6 + [C6 H5 +] [C6 H5 ] + H:L → C6 H6 + L Trên tâm axit kiểu xúc tác Bronsted: C3 H7 –C6 H5 + HB → [C3 H7 +] + C6 H6 + B[C3 H7 -] + B- → C3 H6 + HB  Giai đoạn 2:.Các phản ứng ion cacboni tạo sản phẩm Khi ion cacboni tạo tham gia vào phản ứng biến đổi khác như: - Phản ứng đồng phân hóa Phản ứng cắt mạch theo quy tắc β (cắt mạch vị trí so với cacbon mang điện tích) Các ion tiếp tục tham gia phản ứng đồng phân hóa, cắt mạch tiếp, alkyl hóa hay ngưng tụ Biến đổi ion cacboni tiếp diễn có cấu trúc bền vững Độ bền ion cacboni xắp xếp theo thứ tự: ion cacboni bậc > ion cacboni bậc > ion cacboni bậc Độ bền cacboni định mức độ tham gia phản ứng chúng Chất lượng sản phẩm định phản ứng ion cacboni, đặc biệt phản ứng phân hủy, đồng phân hóa chuyển vị hydro  Giai đoạn 3: giai đoạn dừng phản ứng Khi ion cacboni kết hợp với nhau, nhường hay nhận nguyên tử hydro xúc tác để tạo thành phân tử trung hòa chúng cấu tử sản phẩm cracking xúc tác 2.4 Cracking hydrocacbon parafin, naphten, aromat a) Cracking hydrocacbon parafin Parafin thành phần quan trọng phân đoạn gasoil Năng lượng họat hóa phản ứng cracking parafin giảm dần theo chiều dài mạch parafin tăng Vì cracking mạch hydrocacbon parafin dài dễ bị bẻ gãy Sự phân nhánh số lượng nhánh parafin quan trọng trình cracking, chúng liên quan đến tạo thành ion cacboni định đến tốc độ tạo thành sản phẩm Ví dụ trường hợp chuyển hóa parafin n–C6 (n–hecxan) cracking xúc tác aluminosilicat: Phản ứng tạo sản phẩm phụ thuộc vào tương quan phản ứng cracking theo quy tắc β phản ứng chuyển hydro ion cacboni b) Cracking hydrocacbon Naphten Trong q trình cracking xúc tác naphten chuyển hóa thành olefin C C4 Các naphten có mạch bên dài thường bị cắt nhánh tạo thành cyclohexan olefin Vịng naphten tiếp tục bị khử hydro để tạo thành hydrocacbon thơm R ion cacboni bị đồng phân cracking để tạo thành izo–parafin.(L tâm axit Lewis H tâm axit Bronsted) Như qua q trình cracking xúc tác thu sản phẩm vịng nhỏ vịng đói cho nhiều sản phẩm lỏng Do người ta cho naphten thành phần ưu điểm nguyên liệu cracking xúc tác c) Cracking hydrocacbon thơm (aromat) Do hợp chất alkyl thơm có vịng thơm bền nên cracking, trình cắt nhánh alkyl trước Toluen có độ bền lớn khơng thể tách nhóm metyl hay etyl điều kiện cracking.Mạch alkyl dài dễ bị bẻ gãy mạch alkyl lại có nhánh tốc độ cắt nhánh lớn Ví dụ cracking xúc tác propylbenzen, phản ứng sau: C6 H5 –CH2 –CH2 –CH3 → C6 H6 + CH3 –CH=CH2 2.5 Các phản ứng phụ kèm theo phản ứng cracking xúc tác - Với ngun liệu parafin ngồi phản ứng cắt mạch cịn kèm theo phản ứng dehydro hóa Ví dụ: - Với ngun liệu olefin ngồi phản ứng cracking cịn có phản ứng trùng hợp 2CH3 –CH3 –CH=CH2 → CH3 –(CH2 )5 –CH=CH2 - Phản ứng đồng phân hóa - Phản ứng kết hợp hydro tạo parafin Phản ứng khép vịng sau bị khử H2 thành Aren Ngồi cịn xảy phản ứng ngưng tụ tạo cốc Trong trình cracking xúc tác, phản ứng tạo cốc cần tìm giải pháp hạn chế chúng làm giảm họat tính chất xúc tác Phản ứng tạo khí (C1 , C2 ) cần giới hạn, mục tiêu cracking xúc tác sản xuất xăng ơtơ có số octan cao 2.6 Vai trò phản ứng cracking xúc tác Phản ứng cracking xúc tác nhằm tăng khối lượng xăng sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ xăng cho ôtô du lịch vận tải ngày cao, xăng thu trực tiếp từ chưng cất dầu chiếm tỷ lệ thấp, không đáp ứng yêu cầu khối lượng chất lượng Phản ứng cracking xúc tác tạo olefin (etylen, propylen) nguyên liệu quan trọng cho cơng nghiệp hóa dầu III Điều kiện thiết bị trình 3.1 Điều kiện Quá trình cracking xúc tác tiến hành điều kiện: - Nhiệt độ: 470÷5500 C, áp suất: 2÷3 MPa - Tốc độ khơng gian thể tích: từ 1÷120m3 /m3 h (tùy theo dây chuyền cơng nghệ) Nhiều phản ứng hóa học sảy trình phản ứng định chất lượng hiệu suất q trình, là: - Phản ứng phân hủy cắt mạch (bẻ gãy), phản ứng cracking - Phản ứng đồng phân hóa - Phản ứng chuyển vị trí hydro, phản ứng ngưng tụ, polyme hóa phản ứng tạo cốc Các phản ứng phân hủy phản ứng thu nhiệt mạnh, phản ứng đồng phân hóa, chuyển vị hydro, polyme hóa phản ứng ngưng tụ phản ứng tỏa nhiệt yếu 3.2 Các loại công nghệ 3.2.1 Cracking với lớp xúc tác cố định Công nghệ hoạt động theo kiểu gián đoạn với lớp xúc tác cố định Nhược điểm công nghệ họat động gián đoạn phức tạp vận hành Hai chu kỳ phản ứng xúc tác sản phẩm chu kỳ tái sinh xúc tác thiết bị Dây truyền nhanh chóng cải tiến năm năm sau, năm 1941 xuất trình cracking với lớp xúc tác chuyển động 3.2.2 Cracking với lớp xúc tác tầng sôi Q trình cracking có lớp xúc tác chuyển động thay trình Houdry Quá trình phản ứng xúc tác tái sinh xúc tác thực thiết bị riêng biệt: thiết bị phản ứng(lò phản ứng) thiết bị tái sinh xúc tác(lò tái sinh) Xúc tác làm việc có chứa cốc chảy từ lò phản ứng vào lò tái sinh sau tái sinh lại ngược lò phản ứng (hoặc tự chảy cưỡng bức) tạo thành chu trình liên tục Năm 1942, quy trình cracking xúc tác giả sôi (FCC) đưa vào họat động có tên Up Flow (model I) hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ FCC Model I Năm 1944 người ta tăng đường kính lị phản ứng lò tái sinh, tách sản phẩm thực lò phản ứng tái sinh xúc tác dạng tầng sơi q trình thổi cho xúc tác chuyển động từ phía lấy ngồi đáy lị Dây chuyền hoạt động có tên Dow Flow (Model II) hình 3.2 Hình 3.2 Sơ đồ FCC Model II Người ta liên tục cải tiến thiết bị hình dạng xúc tác Hình dạng xúc tác phổ biến dạng viên hình cầu nhằm làm giảm mát xúc tác giảm mài mòn thiết bị nâng cao hiệu tách xyclon Hình 3.3 Sơ đồ FCC Model III Reactor: Thiết bị phản ứng Regen catalyst: Chất xúc tác tái sinh Regenerator: Thiết bị tái sinh 10 Waste heat boiler: Gia nhiệt Fresh feed: Nguyên liệu 11 Flue gas: Khí thải Stripping 12 Fractionator: Phân đoạn Steam: Hơi 13 Water: Nước Spent Catalyst: Chất xúc tác dùng 14 Gas to recovery: Khí dùng cho q Air: Khơng khí trình khác Air blower: Máy thổi khí 10 Hình 3.4 Sơ đồ FCC Model IV 3.3 Công nghệ FCC ngày Q trình FCC số hãng cơng nghiệp tiếng gồm có: 3.3.1 Q trình hãng UOP Chính hãng UOP thiết kế loại FCC: - Loại lị tái sinh đốt cháy hồn tồn cấp (hình 3.5) - Loại tái sinh hai cấp.(hình 3.6) Hình 3.5 Sơ đồ RCC tái sinh cấp hãng UOP Feed: Nguyên liệu Lift Media: Khí đẩy Combustor Riser: Buồng đốt kiểu ống đứng Hot-Catalyst Circulation: Ống dẫn xúc tác tuần hoàn Catalyst Cooler: Chất xúc tác làm lạnh Air: Không khí Flue Gas: Khí thải từ thiết bị hồn nguyên To Fractionation: Đến phận chia sản phẩm thành phân đoạn 11 Hình 3.6 Sơ đồ RCC loại tái sinh cấp hãng UOP Feed: Nguyên liệu Lift Media: Khí đẩy Catalyst Cooler: Bộ phận làm lạnh xúc tác Primary Air: Không khí chính(cấp 1) Secondary Air: Khơng khí cấp 3.3.2 Quá trình Kellog Sự vận chuyển xúc tác thực theo phương thẳng đứng thuận lợi dùng van chặn để điều khiển q trình tuần hồn xúc tác Q trình cracking thực hồn tồn lị phản ứng dạng ống đứng (lò ống đứng) Hệ thống xyclon đặt cửa ống đứng Trong lò tái sinh xúc tác khơng khí tiếp xúc ngược chiều Kiểu RFCC trình bày hình 3.7 Hình 3.7 Sơ đồ FCC hãng Kellog 12 Riser reactor: Thiết bị phản ứng kiểu ống đứng Regenerator: Thiết bị tái sinh xúc tác Feed: Nguyên liệu Dispersion Steam: Hơi Air: Khơng khí Flue gas: Khí thải Light naphtha: Phân đoạn naphtha nhẹ Heavy naphtha: Phân đoạn naphata nặng Đặc điểm model vòi phun nguyên liệu cải tiến nhằm tăng cường tiếp xúc xúc tác nguyên liệu, phận làm nguội thay đổi cách đặt pha đặc thay pha lỗng lò tái sinh để tránh ăn mòn, mài mòn trang thiết bị xúc tác nhằm làm tăng tốc độ truyền nhiệt Hình dáng phận làm nguội xúc tác Kellog thiết kế tương tự UOP, khác cách bố trí ống trao đổi nhiệt đặt ngược chiều 3.3.3 Quá trình hãng SHELL Shell có nhiều đóng góp việc phát triển cracking xúc tác phần cặn nặng (RFCC) Quá trình Shell LRFCC(Long Residue FCC) để cracking xúc tác cặn nặng rộng, có phận làm nguội xúc tác để tránh đốt cháy nhiệt Thiết bị trình bày hình 3.8 Hình 3.8 Sơ đồ RFCC hãng Shell 3.3.4 Quá trình IFP – Total Stone & Webster Hai hãng công nghiệp hợp tác thiết kế trình RFCC với tái sinh xúc tác cấp Quá trình nhằm cracking xúc tác cặn nặng có tên ”R.2.R Process” Q trình có trang bị phận làm nguội xúc tác, hệ thống kiểm tra điều khiển nhiệt độ khối lò phản ứng Đặc điểm cơng nghệ R.2.R lị đứng, tái sinh cấp, có cải tiến thiết bị phun nguyên liệu trực tiếp vào dịng xúc tác móng (hình 3.9) 13 Hình 3.9 Quá trình R.2.R IFP 3.3.5 Quá trình Exxon Exxon liên tục nghiên cứu cải tiến cơng nghệ FCC,từ đưa model IV đến đưa loại model III–R, cracking có có tính linh hoạt Có thể sử dụng nguyên liệu khác từ phần cất chân không đến loại cặn nặng (hình 3.10) Hình 3.10 Quá trình RFCC hãng Exxon IV Sơ đồ khối mơ tả q trình 4.1 Đặc điểm sơ đồ cơng nghệ FCC 14 Hình 4.1 Sơ đồ khối công nghệ cracking xúc tác 4.2 Vận hành sơ đồ công nghệ cracking Sau vận hành dây chuyền công nghệ FCC thơng dụng (hình 4.1) từ phận chính: a Lò phản ứng Nguyên liệu từ bể chứa (1), qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, nguyên liệu trộn với phần tuần hồn (HCO)(2) cặn đáy (3), sau cho qua lị đốt nóng ngun liệu cracking.Ngun liệu cracking (5) tiếp xúc với xúc tác nóng tái sinh (6) đáy lò đứng, lúc nguyên liệu bay hơi, hỗn hợp với nóng xúc tác lên phía tới đỉnh ống đứng, trình lên ống hầu hết phản ứng cracking xúc tác xảy ra, cịn phần lị phía làm nhiệm vụ tách xúc tác hydrocacbon Một phận thiết kế bố trí gần van chặn, dùng nước để thổi xúc tác dầu nhằm hạn chế tối đa tượng quay trở lại xúc tác khí làm việc Hơi sản phẩm nóng (7) chuyển tới cột phân đoạn Xúc tác làm việc (8) cho qua vùng tách cách thổi nước Bộ phận làm làm nhiệm vụ đuổi hết hydrocacbon hấp phụ xúc tác mà làm tơi hạt xúc tác trước sang lò tái sinh.Việc thổi nước có điều chỉnh tốc độ cách thích hợp, kiểm tra chặt chẽ thời gian lưu xúc tác phận rửa nhằm tránh phải dùng q nhiều khơng khí lị tái sinh Áp suất lò phản ứng phận điều chỉnh áp suất cột phân đoạn b Lò tái sinh Xúc tác làm việc bị bám cốc (8) chuyển qua van điều khiển bị khống chế kiểm tra mức xúc tác lị phản ứng sau vào lị tái sinh theo hướng tiếp 15 tuyến với thành lò Việc đốt cốc xúc tác lò tái sinh oxy khơng khí tạo thành CO CO xúc tác tái sinh Khơng khí để đốt sau nén đuợc cho vào lò tái sinh qua lưới phân phối để trộn khơng khí xúc tác Sự cháy cốc thực lớp sôi, muốn đạt điều tốc độ khơng khí phải lớn 1m/s Xúc tác tái sinh chuyển vào ống đứng sau đuổi khí nhờ van tự động lò tái sinh sau xúc tác trộn với nguyên liệu cracking hồn thành chu trình Người ta tháo xúc tác bẩn già hóa ra, bổ sung xúc tác để để đảm bảo độ hoạt tính xúc tác ổn định thời gian làm việc Khí tạo thành qua cháy cốc hạt xúc tác bị theo lên đỉnh lò tái sinh qua hai cấp xyclon để giữ lại hạt xúc tác Khí khói qua buồng lắng để tách tiếp bụi xúc tác qua phận tận dụng nhiệt (12), tiếp tục làm lọc điện ngồi theo ống khói c Bộ phận phân đoạn sản phẩm Hơi sản phẩm (7) nạp vào cột phân đoạn để chia thành sản phẩm khác như: xăng phần nhẹ di qua phận ngưng tụ vào phận tách khí Sau tách khí nhận phân đoạn C1 , C2 số (16) Phân đoạn dùng làm khí nhiên liệu Phân đoạn C3 , C4 chứa nhiều propylen buten (17) dùng làm nguyên liệu cho trình alkyl hóa tiếp phân đoạn xăng khử butan (18) Từ cột phân đoạn cịn nhận phân đoạn Naphta nặng (19), LCO (20), HCO(21) Phần HCO cho tuần hồn lại ống đứng lò phản ứng qua đường (22) cuối dầu cặn làm (24) 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ FCC Công nghệ FCC họat động với thông số quan trọng sau: độ chuyển hóa, tốc độ nạp liệu; tỷ lệ xúc tác /nguyên liệu; nhiệt độ; áp suất a Độ chuyển hóa Độ chuyển hóa C tính bằng: C = Tổng hiệu suất (khí +Xăng +Cốc) C= 100- y(100-z) y: % thể tích sản phẩm có nhiệt độ sôi cuối cao điểm sôi cuối xăng z: % thể tích xăng có ngun liệu b Tốc độ nạp liệu Là tỷ số lượng nguyên liệu nạp đơn vị thời gian lượng xúc tác lò phản ứng.và ký hiệu M/H/M Khi tăng tốc độ nạp liệu làm giảm độ chuyển hố ngược lại tốc độ nạp liệu đại lượng ngược với thời gian phản ứng Khi sử dụng xúc tác có độ họat tính cao ta tăng tốc độ nạp liệu tăng suất thiết bị c.Tỷ lệ xúc tác/Nguyên liệu Tỷ lệ xúc tác zeolit/nguyên liệu,còn gọi bội số tuần hoàn xúc tác (X/RH) Với lọai xúc tác zeolít X/RH=10/1 cịn xúc tác vơ định hình X/RH=20/1 Khi thay đổi tỷ lệ X/RH làm thay đổi thời gian lưu xúc tác lò phản ứng lò tái sinh thay đổi lượng cốc bám xúc tác Ở chế độ ổn định tỷ lệ X/RH tăng làm tăng độ chuyển hóa giảm hàm lượng cốc bám xúc tác, thời gian tiếp xúc xúc tác ngun liệu giảm họat tính trung bình xúc tác lại tăng lên d Nhiệt độ Nhiệt độ lò phản ứng vận hành khoảng 470-540o C Khi nhiệt độ tăng lên phân hủy nhanh thúc đẩy phản ứng bậc khử hydro tăng lên dẫn đến tăng hiệu suất hydrocacbon thơm olefin Khi C1 – C3 khí tăng, C giảm trị số octan tăng lên 16 V Các vấn đề cần lưu ý: - Mỗi giai đoạn trình cracking xúc tác tương ứng với khoảng nhiệt độ xác định cần kiểm soát chặt chẽ nghiêm ngặt nhiệt độ toàn hệ thống Minh họa: nhiệt độ cao dẫn đến làm giảm thời gian sống chất xúc tác tăng thêm phản ứng không mong muốn Ngồi ra, làm giảm độ chuyển hóa cực đại q trình mang tính tỏa nhiệt khơng thuận lợi mặt nhiệt động học - Mỗi loại xúc tác có khoảng nhiệt độ xác định hìmà biểu tác dụng tối ưu, cần ý đến việc chọn lựa xúc tác phù hợp với mục đích q trình - Xúc tác luôn cố định, khoảng thời gian dài làm việc bị thất thoát, phần cần ý định kỳ kiểm tra bổ sung kịp thời nhằm đảm bảo q trình diễn liên tục, khơng bị gián đoạn làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm - Vấn đề mơi trường: q trình cracking xúc tác thải khí độc hại mơi trường CO, NO, NO , SO , SO làm nhiễm mơi trường nên cần xử lý khí thải trình xúc tác trước thải môi trường Tài liệu tham khảo http://www.lazada.tk/tin-tuc/cong-nghe-quy-trinh-san-xuat/137.html http://tailieu.vn/doc/do-an-tot-nghiep-nghien-cuu-ve-tong-quan-qua-trinh-cracking-xuctac-1711057.html 17