Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm của UOP

Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm của UOP

Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Mục lục Phần Mở đầu Phần Nội dung 2.1 Tính chất kỹ thuật chủ yếu hydrocacbon thơm 2.2 Một số nguồn sản xuất hydrocacbon thơm 2.2.1.Từ trình reforming xúc tác 2.2.2 Từ xăng nhiệt phân 2.2.3 Từ trình cốc hóa than đá 2.3 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP 2.3.1 Xử lý nguyên liệu Naphta 2.3.2 Quá trình reforming xúc tác a Bộ phận phản ứng b Bộ phận tái sinh xúc tác c Bộ phận ổn định c Xúc tác cho CCR Platforming 2.3.3 Các phân xưởng a Phân xưởng Tatoray b Phân xương THDA c Phân xưởng Isomar d Phân xưởng Parex Phần Kết luận Tài liệu tham khảo Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Phần 1: LỜI MỞ ĐẦU Benzen, toluen, xylem (BTX), etylbenzen , cumen hydrocacbon thơm ứng dụng rộng rãi công nghiệp tổng hợp hữu hóa dầu Chúng chất đầu quan trọng cho nhiều trình sản xuất hóa chất polymer thương mại phenol, trinitroluen (TNT), nylon chất dẻo Các hợp chất hydrocacbon thơm đặc trưng cấu trúc vòng bền vững nhờ xen phủ obital π Do đó, chúng không dễ dàng tham gia phản ứng cộng tác nhân dạng halogen axit anken Tuy nhiên hydrocacbon thươm nhạy với phản ứng electrophil với có mặt xúc tác Mặc dù có nhiều ứng dụng quan trọng, sản xuất với quy mô lớn phạm vi rộng lớn giới, Việt Nam việc ứng dụng quy trình sản xuất tiên tiến đại hạn chế Hấu hết lượng hydrocacbon dung nước phải nhập Trước tình hình đó, tới Tổ hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn (Thanh Hóa) thiết kế áp dụng công nghệ sản xuất hydrocacbon thơm hãng UOP Đó tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Đây đề tài đáng quan tâm mà nhóm tiểu luận trình bày tiểu luận Mục đích nhằm tìm hiểu kỹ thiết kế, hoạt động Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Phần 2: NỘI DUNG 2.1 Tính chất kỹ thuật chủ yếu hydrocacbon thơm Bảng 1: Một số đặc trưng kỹ thuật BTX cumen [1] Thông số Khối lượng phân tử Tỷ trọng 200C Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi Giới hạn nổ không khí Trên Dưới Nhiệt độ chớp cháy cốc kín Tỷ trọng hơi(không khí=1) Giới hạn tiếp xúc (ppm; giờ) Đơn vị Benzen 78,11 Toluen 92,13 o-xylen 106,16 m-xylen 106,16 p-xylen 106,16 etylbenzen 106,17 0,879 0,867 0.876 0.86 0.857 0.867 5,33 -94,99 -25,2 -48 13,3 -94,9 80,1 110,6 144,4 139 138,4 136,2 1,4 7,1 -11,1 1,3 6,8 4,4 1,1 6,4 17,2 1,1 6,4 25 1,1 6,6 25 0,99 6,7 15 3,14 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 5;8 50;8 100;8 100;8 100;8 100;8 ĐvC C C % thể tích C 2.2 Một số nguồn sản xuất hydrocacbon chủ yếu 2.2.1.Từ trình reforming xúc tác Hydrocacbon nói chung chủ yếu tách từ sản phẩm trình reforming xúc tác, với nguyên liệu đầu thường phân đoạn napthta Trước vào trình nguyên liệu cần phải xử lý tạp chất đặc biệt lưu huỳnh, lưu huỳnh nhảy cảm tới hệ xúc tác Pt – Re trình reforming Thành phần sản phẩm reformate hàm lượng hydrocacbon phụ thuộc nhiều vào cách tiến hành trình reforming loại nguyên liệu naphta sử dụng Thành phần phân đoạn naphtha đặc biệt hàm lượng naphthen hay hydrocacbon thơm có ảnh hưởng lớn đến đến chất lượng sản phẩm reformate thu Trên thực tế naphtha thu từ trình chưng dầu naphtenic phù hợp cho trình reforming sản xuất hợp chất thơm Tuy nhiên phân đoạn naphtha sản xuất từ trình hydrocracking thường thu giàu hàm lượng naphthen nên Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP phù hợp để làm nguyên liệu đầu cho trình reforming sản xuất hydrocacbon Bên cạnh thành phần, khoảng nhiệt độ sôi naptha nguyên liêu ảnh hưởng đến hiệu xuất thu BTX Bảng 3: Sự phụ thuộc thành phần reformate vào nhiệt độ sôi nguyên liệu đầu vào [2] Khoảng nhiệt độ sôi Naphtha, 0C 60-160 107-160 90-160 Thành phần nguyên liệu, % khối lượng Paraffin Naphten Hydrocacbon thơm Thành phần hydrocacbon thơm Reformat, % khối lượng Benzen Toluen Hydrocacbon thơm C8 Hydrocacbon thơm C9+ 69,6 19,5 10,9 62,2 21,2 16,6 64,2 22,2 13,6 9,3 21,7 20,8 8,8 1,6 19,0 34,3 15,2 5,2 25,1 26,2 11,2 Như số liệu bảng, khoảng nhiệt độ sôi thích hợp Naphtha để làm nguyên liệu Reforming sản xuất BTX từ 140 đến 180 0C 2.2.2 Từ xăng nhiệt phân Xăng nhiệt phân có thành phần từ C5 trở lên sản phẩm trình cracking nước phân đoạn lỏng Thành phần xăng nhiệt phân có chứa hàm lượng lớn hydrocacbon thơm, đặc biệt benzen Chính nguồn đóng góp sản phẩm có giá trị cáo cho công nghệ sản xuất xăng công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu Sản lượng xăng nhiệt phân hàm lượng hydrocacbon định nguyên liệu sử dụng điều kiện tiến hành sản xuất Sản phẩm BTX từ xăng nhiệt phân sản phẩm phụ trình sản xuất etylen propen, nhiên số trường hợp việc tách đồng phân xylen lại mang lại hiệu mặt kinh tế Việc điều chỉnh điều kiện sản xuất không tối đa hóa sản lượng hydrocacbon có ảnh hưởng đáng kể, cụ thể tăng nhiệt độ phản ứng, giảm thời gian lưu, giảm thời gian lưu cách tăng lượng vào làm giảm đáng kể lượng xăng nhiệt phân thu được, nhiên hàm lượng hydrocacbon lại tăng lên 2.2.3 Từ trình cốc hóa than đá Dầu nhẹ, hình thành sản phẩm trình cacbon hóa than (cốc hóa) nhiệt độ cao, có chứa khoảng 60% benzen 12-20 % toluen Trong điều kiện cốc hóa 10000C, không khí, xảy trình chuyển hóa sâu (phân hủy nhiệt thơm hóa) phần hữu than tạo thành cốc, sản phẩm lỏng khí Do đá nghèo hydro so với dầu mỏ nên hiệu suất sản phẩm cốc tạo thành (70-80%) Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP lớn nhiều so với sản phẩm lỏng (4-5%) Tuy nhiên, trình cốc hóa diễn nhiệt độ cao nên sản phẩm lỏng thơm hóa hoàn toàn (95-97%), lượng hydrocacbon thơm đáng kể Các sản phẩm hydrocacbon thơm hình thành từ trình phân hủy nhiệt thơm hóa phần hydrocacbon than benzen, toluen, xylen, thiophen, pyridin… Các hydrocacbon thơm tách nhờ trình hấp thụ ngược dòng phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao, khoảng 300-4000C Hỗn hợp chưng tách tháp chưng cất lôi nước liên tục Các hydrocacbon nhẹ tách nhờ trình chưng cất sản phẩm thô rửa dung dịch axit sunfuric đặc để loại bỏ hoàn toàn hợp chất lưu huỳnh, hydrocacbon tiếp tục chuyển bể chứa, trung hòa hết phần axit dư rửa lại nước Quá trình hydro hóa loại bỏ chất lưu huỳnh, nitơ hợp chất không no lại Benzen tách từ phân đoạn hydrocacbon thơm nhờ trình chưng trích ly với dung môi sunfolan Các đồng phân xylen tách tương tự so với từ trình Reforming xúc tác Công nghệ sản xuất hydrocacbon thơm từ sản phẩm lỏng trình cốc hóa than thực tế phổ biến dầu mỏ chưa biết đến khai thác Ngày công nghệ sử dụng trông số nhà máy Nam Phi Niudilan 2.3 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP 2.3.1 Xử lý nguyên liệu Naphta Trong nguyên liệu đầu hydrocacbon có chứa hợp chất lưu huỳnh gây ngộ độc cho xúc tác trình chuyển hóa, hợp chất chứa lưu huỳnh cần phải làm khỏi nguyên liệu đầu Các hợp chất lưu huỳnh chuyển sang dạng H2S trình Hydrodesulfua hóa (HDS) với xúc tác Co-Mo/Al 2O3 Sau H2S hấp phụ ZnO (bề mặt riêng 25 m2/g) H2S + ZnO = ZnS + H2O Hàm lượng lưu huỳnh giảm xuống mức nhỏ 0,01 ppm Các hợp chất clo gây ăn mồn thiết bị trao đổi nhiệt gây ngộ độc xúc tác khí hóa nhiệt độ làm giảm xuống mức 5ppb sử dụng chất hấp phụ Al2O3 xử lý với kiềm 2.3.2 Quá trình Reforming xúc tác Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Hình 1: Sơ đồ công nghệ CCR Platforming UOP [3] Công nghệ CCR Platforming UOP với thiết bị phản ứng chồng lên thành khối Xúc tác chuyển động từ thiết bị phản ứng xuống thiết bị phản ứng cùng, sau xúc tác làm việc chuyển sang thiết bị tái sinh để khôi phục lại hoạt tính nạp lại thiết bị phản ứng thứ tạo thành chu kỳ khép kín a Bộ phận phản ứng Nguyên liệu trộn với khí H2 tuần hoàn đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng thiết bị trao đổi nhiệt phận thứ lò nạp vào thiết bị phản ứng thứ (ở cùng) Sau tiếp xúc với xúc tác, nguyên liệu bị biến đổi tùy thuộc vào độ khắt khe, điều kiện công nghệ trình, tạo nên sản phẩm có trị số octane cao hay hydrocarbon thơm nhiều Khối thiết bị phản ứng gồm có ¸ thiết bị chồng lên theo trục thẳng đứng Kích thước tăng dần từ xuống kiểu xuyên tâm Trong thiết bị Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP phản ứng có thiết kế riêng ống dẫn xúc tác, phận phân phối, phận cách ly thiết bị khác cho phù hợp với trình chuyển động xúc tác phản ứng hóa học xảy Lượng xúc tác thiết bị phản ứng khác nhau, thiết bị phản ứng thứ chứa 10 ¸ 20% lượng xúc tác thiết bị phản ứng cuối chứa đến 45% xúc tác Tỷ lệ phân bố xúc tác thiết bị phản ứng với sơ đồ thiết bị phản ứng thường theo tỷ lệ : 1,5 : : 4,5 Xúc tác làm việc chuyển sang lò tái sinh xúc tác, hỗn hợp hơi-khí phản ứng khỏi thiết bị phản ứng thứ qua lò đốt nâng lại nhiệt độ đến nhiệt độ phản ứng nạp vào thiết bị phản ứng thứ hai Cứ thiết bị phản ứng thứ Sau đó, hơi-khí sản phẩm làm lạnh trao đổi nhiệt với nguyên liệu ngưng tụ làm lạnh tiếp trước chuyển sang phận phân tách sản phẩm Ở thiết bị tách, sản phẩm chia thành hydrocarbon lỏng ngưng tụ khí giàu H2 Một phần khí quay lại thiết bị phản ứng nhờ máy nén khí tuần hoàn, phần lại trộn với tái tiếp xúc vào cột ổn định sản phẩm b Bộ phận tái sinh xúc tác Xúc tác làm việc chảy từ đáy thiết bị phản ứng cuối xuống phận thu xúc tác bunke chứa sau chảy xuống ống nâng Người ta dùng khí H tuần hoàn từ máy nén đẩy xúc tác vận chuyển lên đỉnh vào phận phân tách bụi phía lò tái sinh Ở phận tách này, người ta bổ sung thêm lượng khí H tuần hoàn để tách hạt bụi mịn xúc tác mang chúng với khí vào ống tập trung bụi, xúc tác rơi xuống đáy phận tách bụi chảy xuống lò tái sinh Tái sinh xúc tác gồm bước: đuổi hydrocarbon khỏi xúc tác khí trơ, thổi không khí nóng vào để đốt cốc, tiến hành clo hoá xúc tác nhằm tăng hoạt tính xúc tác, sấy chất xúc tác, đuổi hết O2 khỏi xúc tác luồng khí trơ N sau tiến hành hydro hoá để chuyển từ môi trường oxy hoá sang môi trường khử c Bộ phận ổn định Tháp ổn định tách hydrocarbon nhẹ thu reformate ổn định Sản phẩm reformate ổn định cho qua thiết bị trao đổi nhiệt với nguyên liệu cho vào bể chứa d Xúc tác cho CCR Platforming Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Xúc tác hệ công nghệ CCR Platforming UOP R-254 R284, với ưu điểm trội như: sản lượng cao, hoạt tính tốt, lượng cốc tạo thành thấp độ ổn định cao Xúc tác ngày xúc tác lưỡng chức Thành phần xúc tác Pt- Re/ Al2O3 với 0.3% Pt + 0.3% Re mang γ- Al 2O3, với diện tích bề mặt khoảng 250m2/g, bổ sung thêm hợp chất halogen hữu Hàm lượng Clo thêm vào khoảng 0.5 đến 1% trọng lượng  Yêu cầu xúc tác      Xúc tác phải có độ chọn lọc cao Phải có độ bền nhiệt khả tái sinh tốt Xúc tác phải bề với chất gây ngộ độc Có độ ổn định cao Có giá thành hợp lý, dễ chế tạo 2.3.3 Các phân xưởng a Phân xưởng Tatoray Trong công nghiệp hóa dầu, toluen có giá trị ứng dụng, người ta thường chuyển hóa toluen để tăng sản lượng benzen hỗn hợp xylene thông qua việc phân tách Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP p-xylene theo phương pháp kết tinh hấp phụ Công nghệ thường sử dụng để sản xuất lượng lớn o-xylene p-xylene mà không cần tăng lượng reformate càn xử lý  Phản ứng xảy ra: 2C6H5CH3 ↔ C6H6 + C6H4(CH3)2 Hoặc phản ứng chuyển nhóm alkyl có trimetyl benzen thành phần nguyên liệu đầu: C6H5CH3 + C6H3(CH3)3 ↔ 2C6H4(CH3)2 Phản ứng sử dụng để điều chỉnh tỉ lệ benzen/C8 cách đưa vào hỗn hợp nguyên liệu hydrocacbon thơm C9 tách trình xử lý phân đoạn C8  Sơ đồ công nghệ Hình 3: Sơ đồ công nghệ Tatoray UOP [3] Công nghệ Tatoray bao gồm thiết bị phản ứng loại tầng có xúc tác cố định tháp tách sản phẩm Nguyên liệu đầu vào gồm Toluene C9 kết hợp với nguồn khí tuần hoàn giàu hydro gia nhiệt trước thiết bị trao đổi nhiệt Về mặt lý thuyết, trình tiến hành mà không cần sư có mặt hydro, có mặt hạn chế tạo cốc Sau đó, hỗn hợp nâng lên đến nhiệt độ phản ứng thiết bị đốt nóng Sau đó, hỗn hợp đưa vào thiết bị phản ứng loại tầng có lớp xúc tác Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP cố định Dòng sau làm lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt với nguồn lạnh hỗn hợp vào Dòng sản phẩm trước vào tháp tách cho qua thiết bị ngưng tụ Khí giàu hydro lấy phía đỉnh tháp, phần nhỏ lọc tách để loại cấu tử nhẹ quay trở lại để trộn với nguyên liệu đầu Dòng lỏng phía tháp tách chuyển qua tháp tách khí lỏng Sản phẩm đỉnh thiết bị làm lạnh sau tách phần khí, phần lỏng Phần khí bao gồm cấu tử nhẹ chuyển qua hệ thống khí nhiên liệu Sản phẩm lỏng đỉnh chuyển qua phân xưởng Platforming tháp debutan Dòng Benzen dòng tách chuyển sang phận tách benzene – toluene Benzen đồng phân xylene, với toluene chưa phản ứng hydrocacbon thơm C9, lấy từ đáy tháp tách Stripper tuần hoàn chuyển đến phận tách benzene-toluen  Điều kiện công nghệ  Tỉ lệ mol H2/hydrocacbon = 5-20  Nồng độ hydro dòng khí tuần hoàn >70%  Áp suất: 3-4 MPa  Nhiệt độ tăng từ 410 đến 470OC  Xúc tác Xúc tác hệ trình Tatoray T-20 xúc tác zeolite có chứa 1,25% Cr 0.5% Mo Việc cải tiến tạo nên nhiều ưu điểm cho xúc tác này:        Tính ổn định cao Hoạt tính cao Không thay đổi điều kiện mà hệ thống yêu cầu Độ chuyển hóa sản lượng tăng Không chứa kim loại quý Chất lượng benzene cao, tinh khiết Có thể tái sinh b Phân xưởng THDA Quá trình hyđro đề alkyl chất thơm, thường toluen (Mặc dù, sử dụng cho hợp chất thơm nặng tốt ) Hydrodealkyl hóa phản ứng cracking hydrocacbon thơm có mạch nhánh dòng hydro Giống hydrocracking, phản ứng tiêu thụ hydro thuận lợi điều kiện áp suất riêng phần hydro cao Quá trình thiết kế để hydrodealkyl hóa metylbenzen, etylbenzen C9+ thành benzen Nó xuất phát từ nhu cầu benzen công nghệ tổng hợp hóa dầu lớn nhiều so với hợp chất với toloen xylen (sản phẩm BTX) Sau phân tách benzen khỏi sản phẩm reforming, hydrocacbon thơm cao đến phân xưởng hydrodealkyl hóa Thiết bị phản ứng 10 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP có dạng tương tự hydrocracking Tại đây, phân nhánh alkyl bẻ gãy đồng thời hydro hóa Dealkyl hóa hợp chất dạng vòng benzen nhiều làm tăng lượng hydro tiêu thụ đồng thời tạo nhiều sản phẩm khí Dưới số ví dụ: Phản ứng benzen nhiều nhóm alkyl là: Trong trình hydrodealkyl hóa, phản ứng tách nhóm alkyl gắn với nhân benzen dạng alkan Nếu trình vận hành đúng, chuyển hóa hoàn toàn nhờ tuần hoàn phần hydrocacbon thơm chưa phản ứng, sản phẩm thu benzen nhiều hydrocacbon nhẹ, chủ yếu metan Bất kỳ loại hydrocacbon thơm có nguyên liệu, ví dụ phần xử lí trực tiếp phân đoạn xăng C5+ không qua giai đoạn chiết dung môi, bị phân hủy thành parafin nhẹ (metan) Điều nhằm mục đích thu sản phẩm benzen có độ tinh khiết cao, nhƣng kéo theo lượng hydro tiêu thụ lớn Các hợp chất lưu huỳnh chuyển hóa phần thành H2S • Phản ứng : • Các phản ứng phụ: Hình thành hydrocacbon thơm phân tử lượng lớn (diphenyl) Chúng chiếm phần lớn phản ứng phụ: 11 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Hydro hóa vòng benzen phân hủy chúng tạo thành metan: Phân hủy parafin naphten thành metan, hình thành cacbon: CnH2n+2 + H2 → CH4  Điều kiện làm việc: - Nhiệt độ dòng vào thiết bị phản ứng 620oC, nhiệt độ tối đa 730 ÷ 750oC - Áp suất 4,3 MPa - Thời gian lưu trung bình 25 ÷ 30 giây - Tỷ lệ mol H2/hydrocacbon dòng vào thiết bị - Độ chuyển hóa 75% - Độ tinh khiết tối thiểu dòng hydro 50 ÷ 60% TT → Sản phẩm benzen có độ tinh khiết cao, hiệu suất trình đạt 97 ÷ 99% mol tùy thuộc chu trình tuần hoàn phần sản phẩm nặng (diphenyl, dibenzyl…) Trong trình này, điều kiện ( nhiệt độ, áp suất) thường khắt khe phương pháp hydrodealkyl có sử dụng xúc tác Điều lại đặt yêu cầu với thiết bị trình sản xuất Cụ thể: + Các thiết bị phải phải có sức chịu đựng bền bỉ với nhiệt độ, dẫn đến vật liệu chế tạo tốn + Do phản ứng hydrodealkyl phản ứng tỏa nhiệt (với khoảng 10 kcal / mol cho nhóm methyl nhóm alkyl methyl), trình thiết kế, phải có thêm thiết bị ngăn chặn gia tăng nhiệt độ lò  Sơ đồ công nghệ THDA UOP: 12 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Nguyên liệu Toluen tinh khiết trộn với dòng toluen tái sinh, dòng tái sinh khí Hydro tinh khiết gia nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt vá sau chuyển đến thiết bị phản ứng Hợp chất thơm ankyl hydro deankyl hóa thành benzene hợp chất không thơm, paraffin naphten hydro cracking Dòng từ thiết bị phản ứng làm mát chuyển đến thiết bị phân tách sản phẩm thành pha lỏng pha khí Pha khí giàu hydro tái sinh đến thiết bị phản ứng Dòng chất lỏng khỏi thiết bị phân tách chuyển đến cất để loại bỏ chất nhẹ cuối Dòng sản phẩm đáy cột cất đưa qua thiết bị xử lí đất sét để cất phân đoạn Tại benzen có độ tinh khiết cao thu từ phía cột cất phân đoạn Phần toluene không phản ứng tái sinh đến thiết bị phản ứng từ đoạn thấp cột cất phân đoạn Những sản phẩm cacs hợp chất thơm nặng lấy từ cuối cột để lưu trữ Có 70-85% độ chuyển hóa toluen thành benzen qua trình c Phân xưởng Isomar Phân xưởng UOP Isomar sử dụng để thu tối đa đồng phân xylen hỗn hợp đồng phân hydrocacbon thơm C8 Thông thường Isomar chủ yếu sử dụng để tận thu tối đa p-xylen sử dụng để thu hồi o-, m-xylen Trong trường hợp thu hồi p-xylen nguyên liệu trình phần raffinat phân xưởng Parex, nơi mà p-xylen thu hồi tới 97% có độ tinh khiết lên tới 99% khôi lượng Phần Raffinat lại chủ yếu gồm m-xylen etylbenzen lượng nhỏ lại p- o-xylen Ở hiệu suất p-xylen tăng cường nhờ trình isome hóa đồng phân m-,o-xylen etylbenzen Isome hóa tạo chuyển hóa liên tục dẫn đến cân loại hydrocacbon thơm C8 theo sơ đồ sau: 13 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP  Các phản ứng  Phản ứng Isome hóa xylen  Phản ứng Isome hóa Etylbenzen  Xúc tác trình Xúc tác dùng cho trình xúc tác lưỡng chức, chức axit (zeolit) chức kim loại Chức chức axit isome hóa đồng phân xylen tạo thành hỗn hợp cân động Chức kim loại chủ yếu để thúc đẩy phẩn ứng hydro hóa đề hydro hóa, góp phần chuyển hóa etylbenzen thành đồng phân xylen Theo dây chuyền UOP để tối đa hóa lượng p-xylen thu họ đưa loạt mẫu xúc tác I-9, I-210, I-400  Dây chuyền công nghệ 14 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Hình 5: Sơ đồ công nghệ UOP Isomar [2] Một phân xưởng Isomar thông thường với phân xưởng để thu hồi hay nhiều đồng xylen Và hầu hết phân xưởng Isomar thường với phân xưởng Parex để thu hồi p-xylen Hỗn hợp xylen nguyên liệu vào phân xưởng Parex đưa tới tháp chưng cất xylen, phận thiết kể thu o-xylen đáy tháp mà đơn giản loại bỏ hydrocacbon thơm C9+ đáp ứng tiêu nguyên liệu phân xưởng Parex Còn sản phẩm đỉnh tháp chưng xylen sẵ đưa thẳng vào trình Parex nơi mà thu hồi 97% lượng p-xylen sản xuất p-xylen với độ tinh khiết 99,9% Còn sau sản phẩm Raffinat trình Parex, chứa hàm lượng p-xylen 1% đưa sang trình Isomar Dòng nguyên liệu trình Isomar phải trộn với dòng khí giàu Hydro tuần hoàn bù vào lượng Hydro phản ứng trình Isomar Sau dòng nguyên liệu gia nhiệt dòng sản phẩm từ thiết bị phản ứng, chúng bốc thiết bị nung nóng, nhiệt độ nâng tới nhiệt độ phản ứng Dòng khí nóng đưa vào thiết bị phản ứng qua lớp xúc tác cố định, thiết bị thường dạng hướng trục Dòng sản phẩm khỏi thiết bị phản ứng làm lạnh trao đổi nhiệt với hỗn hợp nguyên liệu đầu sau đưa vào thiết bị tách sản phẩm Dòng khí giàu hydro lấy đỉnh tháp tách tuân hoàn lại thiết bị phản ứng Một phần dòng khí làm để loại bỏ phần nhẹ lẫn vào dòng khí tuần hoàn Phần lỏng đáy tháp tách đưa đến tháp chưng để loại bỏ hợp chất C7 Phần C7 đỉnh tháp được làm lạnh đưa vào phận tách khí lỏng, phần khí sử dụng làm nhiên liệu phần lỏng tuần hoàn lại trình UOP Platforming Phần hydrocacbon C8 đáy tháp deheptan hóa xử lý vật liệu đất sét để loại bỏ vết tạp chất, loại nhựa polime tạo thành, sau tiếp tục tuần hoàn tháp tách xylen  Các tiêu nguyên liệu trình Isomar Bảng 5: Chỉ tiêu nguyên liệu trình Isomar Tạp chất Nước Tổng clo Tổng nitơ Tổng lưu huỳnh Chì Đồng Tác hại Tăng ăn mòn, giảm hoạt tính xúc tác, không tái sinh Tăng cường chức axit, tăng phản ứng cracking, tái sinh Trung hòa vùng axit, giảm hoạt tính xúc tác, không tái sinh Giảm hoạt tính chức kim loại, tăng phản ứng cracking, tái sinh Làm ngộ độc chức axit chức kim loại, tái sinh Làm ngộ độc chức axit chức Giới hạn 200 ppm, max ppm, max ppm, max ppm, max 20 ppb, max 20 ppb, max 15 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Asen kim loại, tái sinh Làm ngộ độc chức axit chức ppb, max kim loại, tái sinh d Phân xưởng Parex UOP Parex trình sử dụng phương pháp tách với hệ hấp phụ zeolit sàng phân tử để thu hồi p-X từ hỗn đồng phân xylen Hầu hết trình Parex ngày thiết kế để sản xuất p-X có độ tinh khiết 99,9 % khối lượng thu hồi 97 % lượng đưa vào Không giống phương pháp sắc ký thông thường, trình Parex mô chuyển động ngược chiều lòng lỏng nguyên liệu so với lớp chất hấp phụ tác cố định Nguyên liệu sản phẩm vào khỏi lớp chất hấp phụ cách liên tục với thành phần gần không thay đổi Kỹ thuật gọi simulated moving-bed (MBA) lớp hấp phụ giả chuyển động Trong tổ hợp sản xuất hợp chất thơm đại (Hình 2), Phân xưởng Parex thường nằm tháp tách xylen thường với phân xưởng Isomar Nguyên liệu tháp tách xylen chứa sản phẩm hydrocacbon thơm C8+ từ trình CCR* Platforming với sản phẩm từ phân xưởng Tatoray Phần C8 từ đỉnh tháp tách xylen đưa thẳng tới phân xưởng Parex, nơi mà p-xylen có độ tinh khiết cao thu hồi Phần Raffinat trình Parex sau đưa sang phân xưởng Isomar, nơi mà đồng phần C8 chuyển hóa thêm thành p-xylen lại tuần hoàn tháp chưng tách xylen Trước trình Parex biến đến, p-xylen chủ yếu sản xuất phương pháp kết tinh phân đoạn Trong phương pháp kết tinh, hỗn hợp xylen làm lạnh xuống khoảng -750C (-1000F) điểm mà p-xylen bắt đầu kết tinh Các tinh thể tách khỏi nước máy lọc ly tâm hay tách lọc thông thường Sau sản phẩm rửa Toluen hay phần sản phẩm p-xylen Nhưng khoảng không lâu sau đó, năm 1971 công nghệ UOP Parex nhanh chóng trở thành công nghệ lựa chọn để sản xuất p-xylen Và từ thời điểm tất dây chuyền sản xuất p-xylen đề dựa công nghệ UOP Parex Lợi trình Parex so với phương pháp kết tinh khả thu hồi 97% lượng p-xylen đưa vào Còn phương pháp kết tinh chứa hỗn hợp ơ-tec-tíc nên lượng p-xylen thu hồi đạt khoảng 65%  Đánh giá nguyên liệu Hầu hết hỗn hợp xylen sử dụng để sản xuất xylen sản xuất từ naphta dầu mỏ trình reforming xúc tác Công nghệ UOP CCR Platforming hoạt động điều kiện khắt khe nên thành phần C8+ phần Reformat không chứa tạp chất không thơm Nhờ đồng phân hydrocacbon thơm C8 đưa trực tiếp vào tổ hợp thu hồi xylen Nhưng có nửa tổn lượng hỗn hợp xylen 16 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP sản xuất từ trình chuyển hóa toluen hydrocacbon thơm C9 trình Tatoray Các tạp chất không thơm nguyên liệu trình Parex làm tăng lượng tiêu thụ chiếm nhiều không gian không ảnh hưởng đến độ tinh khiết pxylen sản phẩm Nhưng nguyên liệu phải tiến hành phân đoạn trước để tách hỗn hợp hydrocacbon thơm C8 xử lý đất sét để bảo vệ chất hấp phụ Bảng 6: Chỉ tiêu thành phần nguyên liệu trình Parex [3] Thành phần Chỉ tiêu Para Xylen min, % khối lượng 18 Etyl Benzen max, % khối lượng 20 Toluen max, % khối lượng 0.5 Hydrocacbon C9+ max, % khối lượng 1.5 Hydrocacbon không thơm max, % khối lượng 0.3 Nitơ max, mg/kg 1.0 Lưu huỳnh max, mg/kg 1.0 Axit Không có  Sơ đồ dây chuyền công nghệ 17 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Hình 6: Sờ đồ công nghệ UOP Parex [3] Các trình chia tách diễn trông tháp hấp phụ Mỗi tháp hấp phụ chia thành lớp chứa chất hấp phụ Mỗi lớp hấp phụ gắn phân phối đặc biệt, phân phối nối chung với van quay nhờ ống nối Bộ phân phối lớp hấp phụ dùng để đưa chất lỏng vào rút chất lỏng khỏi tháp, thu hồi chất lỏng đĩa phân phối đề chất lỏng cho đĩa Thông thường Phân xưởng Parex có 24 lớp hấp phụ 24 ống nối lớp đến van quay chung Nhưng theo thực tế khảo sát đáng giá Phân xưởng Parex đề có thấp hấp phụ tháp có 12 lớp chất hấp phụ Quá trình Parex thường có bốn dòng phân phối vào tháp hấp phụ van quay là:  Dòng nguyên liệu: Hỗn hợp xylen vào  Dòng trích ra: Gồm có sản phẩm p-xylen với chất nhả hấp phụ  Dòng raffinat ra: Gồm có etylbenzen, m-xylen, o-xylen, chất nhả hấp phụ  Dòng chất nhả hấp phụ vào: Chất nhả hấp phụ tuần hoàn từ khu vực phân tách Tại thời điểm có ỗng dẫn hoạt động đưa dòng vào tháp hấp phụ Van quay sử dụng để chuyển theo chu kỳ vị trí lỏng vào khỏi tháp tương ứng với vị trí có thành phần xác định dọc theo thân tháp Một bơm sử dụng để bơm chất lỏng từ đáy tháp lên đỉnh tháp bơm sử dụng để bơm chất lỏng từ đáy tháp nên đỉnh tháp Như tháp hấp phụ hoạt động tháp tuần hoàn lớp chất hấp phụ Dòng trích từ tháp hấp thụ van quay đưa đến tháp chưng để tách sản phẩm khỏi chất nhả hấp phụ Sản phẩm đỉnh tháp đưa sang tháp cuối để tách loại lượng toluen lẫn phải p-xylen tinh khiết 18 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Dòng raffinat tương tự van quay đưa sang tháp chưng để tách chất nhả hấp thụ Sản phẩm đỉnh tháp hỗn hợp đồng phân C8: etylbenzen; m-xylen; o-xylen với hợp chất thơm lẫn phải nguyên liệu vào Sản phẩm raffinat lại tiếp tục đưa sang trình Isomar để chuyển hóa thành p-xylen lại tuần hoàn trình Parex Hình 7: Sơ đồ công nghệ Parex kiểu tháp hấp phụ [3] Như qua trình:  Lựa chọn nguyên liệu naphta  Tiến hành trình reforming xúc tác  Phân bố lại Toluen phân xưởng Tatoray  Isome hóa xylen etylbenzen phân xưởng Isomar  Tách p-xylen trình Parex Ta thu benzene, p-xylen có độ tinh khiết cao, có nhiều ứng dụng công nghiệp tổng hợp hữu hóa dầu Phần 3: KẾT LUẬN 19 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Các ứng dụng quan trọng phổ biến hydrocacbon thơm chủ yếu liên quan tới ba loại nguyên liệu benzene, toluen xylene Tuy nhiên nước ta việc tự sản xuất hydrocacbon thơm, đặc biệt BTX hạn chế Hứa hẹn tương lai gần với dự án lọc hóa dầu Nghi Sơn, Thanh Hóa, đưa công nghệ sản xuất UOP vào sản xuất Và thành công việc sản xuất hydrocacbon thơm thiết yếu để phục vụ cho công nghiệp hóa chất nước nhà TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP  [1] Phạm Thanh Huyền, Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu  [2] Willey-VCH ULLMANN'S Encyclopedia of Industrial Chemistry  [3] Robert Meyers Handbook of Petroleum Refining Process  [4] http://www.uop.com/processing-solutions/refining/gasoline/#naphthareforming 21 ... chứa tạp chất không thơm Nhờ đồng phân hydrocacbon thơm C8 đưa trực tiếp vào tổ hợp thu hồi xylen Nhưng có nửa tổn lượng hỗn hợp xylen 16 Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP sản xuất từ trình chuyển... thơm UOP Đây đề tài đáng quan tâm mà nhóm tiểu luận trình bày tiểu luận Mục đích nhằm tìm hiểu kỹ thiết kế, hoạt động Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP Tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm UOP. .. lượng hydrocacbon dung nước phải nhập Trước tình hình đó, tới Tổ hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn (Thanh Hóa) thiết kế áp dụng công nghệ sản xuất hydrocacbon thơm hãng UOP Đó tổ hợp sản xuất hydrocacbon thơm