CHƯƠNG I. HÓA LÝ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PENEX..................................3I. Giới thiệu chung ...............................................................................................3II. Các phản ứng chính của quá trình .................................................................31. Quá trình Isome hóa ......................................................................................32. Nguyên liệu quá trình ....................................................................................43. Đặc trưng nhiệt động .....................................................................................54. Các phản ứng chính..........................................................................................6III. Xúc tác và cơ chế...........................................................................................71. Các loại xúc tác..............................................................................................72. Cơ chế phản ứng............................................................................................9CHƯƠNG II. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ PENEX.................................................10I. Điều kiện công nghệ .......................................................................................10II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình.............................................11III. Sơ đồ dây chuyền công nghệ.......................................................................14IV. Thiết bị phản ứng của dây chuyền...............................................................15CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG VÀO CÁC CẢI TIẾN...............................................17I. Các cải tiến hiện nay.......................................................................................17II. Thiết kế dây chuyền.......................................................................................19
Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I HÓA LÝ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PENEX I Giới thiệu chung II Các phản ứng trình Quá trình Isome hóa Nguyên liệu trình Đặc trưng nhiệt động Các phản ứng III Xúc tác chế Các loại xúc tác Cơ chế phản ứng CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ PENEX 10 I Điều kiện công nghệ 10 II Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình 11 III Sơ đồ dây chuyền công nghệ 14 IV Thiết bị phản ứng dây chuyền 15 CHƯƠNG III ỨNG DỤNG VÀO CÁC CẢI TIẾN 17 I Các cải tiến 17 II Thiết kế dây chuyền 19 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh MỞ ĐẦU UOP-Universal Oil Products công ty đa quốc gia hoạt động lĩnh vực nghiên cứu chuyển giao công nghệ liên quan đến tinh chế dầu mỏ, chế biến khí, hóa dầu ngành công nghiệp sản xuất lớn Được thành lập từ năm 1914, trải qua trăm năm tồn tại, hệ kỹ sư UOP cho đời hàng ngàn sáng chế, tạo nên tảng thúc đẩy tiến quy trình công nghệ, tư vấn, thiết kế thiết bị cho ngành công nghiệp lọc hóa dầu đại ngày Sản phẩm UOP chia thành hai nhóm, sản phẩm vật lý nhìn thấy, sản phẩm công nghệ cung cấp kiến thức thiết kế Các sản phẩm vật chất có xu hướng sử dụng mặt hàng nhà máy lọc hóa dầu hóa chất để giúp chuyển đổi thành sản phẩm mong muốn Sản phẩm công nghệ có xu hướng dựa khả phản ứng chất với nhau, tinh chế dầu thô, hóa chất tách biệt với Trong phạm vi tiểu luận xin đề cập tới công nghệ Penex UOP ứng dụng rộng rãi nhà máy lọc hóa dầu Trong Công nghệ Penex, trình xảy qua trình Isome hóa, ứng dụng chuyển đổi từ Parafin mạch thẳng thành parafin mạch nhánh Công nghệ đời nhắm mục đích đáp ứng yêu cầu loại xăng chất lượng cao, yêu cầu kinh tế sản xuất lọc hóa dầu Naphtha nhẹ có trị số octan thấp Pentan, Hexan, Isome hóa thành sản phẩm để pha trộn xăng với trị số Octan cao, không chứa lưu huỳnh hay Hydrocacbon thơm Tiểu luận bao gồm phần Hóa lý trình Công nghệ Penex Điều kiện công nghệ, mô tả công nghệ, thiết bị CN Ứng dụng, cải tiến Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh CHƯƠNG I HÓA LÝ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PENEX I Giới thiệu chung Ngành công nghiệp dầu khí tìm kiếm giải pháp kinh tế để đáp ứng thông số kỹ thuật theo quy định sản xuất nhiên liệu an toàn với môi trường Hầu hết yêu cầu cắt giảm giới hạn nồng độ benzene có xăng Điều làm tăng nhu cầu hiệu suất C5 C6 Do công nghệ đồng phân hóa Naphtha nhẹ làm giảm lượng benzene trì làm tăng trị số Octan chuyển đổi từ Parafin mạch thẳng thành Parafin mạch nhánh Quá trình penex thiết kế cho phép liên tục đồng phân hóa Naphtha nhẹ đem lại lợi ích - Tăng trị số RONC, MONC - Sản lượng Parafin mạch nhánh cao - Loại bỏ, hạn chế việc tồn lưu huỳnh, olefin sản phẩm benzene trogn pha trộng xăng - Tối ưu hóa kết cấu tuần hoàn nhằm tăng hiệu suất II Các phản ứng trình Quá trình Isome hóa Quá trình diễn công nghệ penex trình Isome hóa Isome hóa trình nhằm biến đổi hydro cacbon mạch thẳng thành mạch nhánh Quá trình thường dùng để nâng cao trị số octan xăng Mặt khác, phương pháp để tạo cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng n– parafin → iso – paraffin (quá trình gọi trình đồng phân hóa) Ví dụ: n – butan → iso – butan n – pentan → iso – pentan Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Phản ứng có ý nghĩa quan trọng lọc dầu isome hóa n – butan thành iso – butan, cấu tử ban đầu để tổng hợp MTBE làm phụ gia tái tạo lại xăng Đây phản ứng vừa isome hóa vừa dehydro hóa, dehydro hóa Ngoài ra, isome hóa bao gồm phản ứng biến đổi vị trí nhóm vòng benzenen Nguyên liệu trình CN Penex thường dùng nguyên liệu phân đoạn C5 C6 Đặc trưng nguyên liệu định chế độ công nghệ chất lượng sản phẩm Hàm lượng n-parafin thường không vượt 65% nguyên liệu Do đó, cho toàn nguyên liệu qua biến đổi isome hoá không hợp lý mà cần phải tách isome khác n-parafin cho biến đổi n-parafin Để hạn chế phản ứng phụ kìm hãm trình nên tiến hành phản ứng mức độ biến đổi vừa phải, sau tách cho tuần hoàn trở lại nguyên liệu chưa biến đổi Khi tiến hành thao tác vậy, cho phép tăng cao trị số octan phân đoạn lên tối thiểu 20 đơn vị Trong thực tế công nghiệp, người ta thường đem isome hoá phân đoạn C5,6 n-heptan đem isome hoá không tiện lợi điều kiện tiến hành trình, parafin cao (>C6) dễ bị cracking dễ tạo cặn nhựa làm cho sản phẩm có trị số octan tương đối thấp Đáng tiếc tiến hành isome hoá phân đoạn C5, C6, trị số octan xăng tăng lên đến giới hạn định thường không vượt 100 đơn vị theo phương pháp nghiên cứu Vì trình chủ đạo để thu cấu tử cho xăng Xong nói trình để nhận isopentan để sản xuất iso-pren Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Đặc trưng nhiệt động Các phản ứng isome hoá n-pentan n-hexan phản ứng có tỏa nhiệt nhẹ Bảng cho thấy nhiệt phản ứng để tạo thành isome hoá từ cấu tử riêng biệt Bảng ∆H298 , kcal/mol Cấu tử C5: 2-metylbutan(isopentan) - 1,92 2,2.dimetylpropan(neopentan) - 4.67 C6: 2-metyl pentan(isohexan) - 1,70 3-metylpentan - 1,06 2,2-dimetyl butan(neohexan) - 4,39 2,3-dimetylbutan - 2,53 Do phản ứng isome hoá tỏa nhiệt nên mặt nhiệt động học phản ứng không thuận lợi tăng nhiệt độ Mặt khác, phản ứng isome hoá n-parafin phản ứng thuận nghịch tăng thể tích, cân phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ thấp tạo điều kiện thuận lợi tạo thành isome cho phép nhận hỗn hợp điều kiện cân có trị số octan cao Khi isome hoá n-parafin xảy số phản ứng phụ phản ứng cracking phản ứng phân bố lại: 2C5H12 → C4H10 + C6H14 Để giảm tốc độ phản ứng phụ trì hoạt tính xúc tác, người ta phải thực trình áp suất hydro PH2 =2 - MPa tuần hoàn khí chứa hydro Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Động học chế phản ứng isome hoá phụ thuộc vào điều kiện tiến hành trình phụ thuộc vào xúc tác Các phản ứng CH3-CH2-CH2-CH2–CH3 CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 n-pentan iso-pentan (62RON) n-Hecxane (26RON) (92RON) 2,2-Dimethybutane 2,3-Dimethybutane (96RON) (84RON) Khử Benzen Aromactics Benzen Hecxane Methyl-cyclo-Pentane n-Hecxane Cracking tạo khí, coke bề mặt xúc tác Để khắc phục cần điều chỉnh điều kiện công nghệ như: Tỷ lệ mol: H2/HC 0.05/1 Các phản ứng loại bỏ tạp chất Mercaptan RSH + H2 RH + H2S Sulfides R2S + H2 2RH + H2S Pyridine C5H5N + 5H2 → C5H12 + NH3 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh III Xúc tác chế Các loại xúc tác Các yêu cầu xúc tác rắn công nghiệp Chất xúc tác thực có tính khả thi chúng thoả mãn phần lớn yêu cầu công nghệ đặt ra: Có hoạt tính độ chọn lọc cao để đảm bảo hiệu suất thiết bị Dễ sản xuất, rẻ tiền, có tính tái sinh bền với tác nhân gây ngộ độc xúc tác Đảm bảo sản lượng lớn quy mô công nghiệp, phù hợp với thực tế lượng tạp chất nhiều Độ ổn định bền cơ, bền nhiệt, bền hoá học độ khiết thành phần hoá học cao Mặt khác, có khả dẫn nhiệt tốt có khả tạo kích thước hình dạng phù hợp đồng 1.1 Xúc tác lưỡng chức Xúc tác lưỡng chức gồm hai phần: Phần kim loại có đặc trưng hyđro hoá, kim loại thường dùng : Pt ,Pd… Phần chất mang axit (Al203 ,Al203 + halogen…) Loại xúc tác có đủ độ chọn lọc cần thiết isome hoá nguyên liệu C5-C6 độ linh hoạt thấp đòi hỏi nhiệt độ phản ứng phải cao Vì để đảm bảo hiệu suất trình người ta cho tuần hoàn Xúc tác Pt/Al2O3 dùng có hiệu isome hoá phân đoạn C5,C6 để đạt tốc độ phản ứng cần thiết, chúng sử dụng nhiệt độ từ 450-5100C Độ hoạt tính xúc tác lưỡng chức tăng lên cách tăng độ axit chất mang Xúc tác Pt/Al2O3 tạo ion cacnboni nhiệt độ 500C Sau người ta dùng xúc tác Pt/Modenit, zeolite Với xúc tác tạo phản ứng có hiệu nhiệt độ 2500C Nhưng phổ biến xúc tác Pt/Al2O3 bổ sung clo Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh 1.2 Zeolite cho phản ứng isome hoá Trong tất loại zeolit zeolit sử dụng phù hợp cho trình isome hoá ZSM5,11 Vì chúng có kích thước phù hợp cho phép độ chọn lọc trình cao Sau số đặc trưng trình isome hóa Tóm tắt điều kiện nhiệt độ làm việc loại xúc tác: Bảng Xúc tác Nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ phản ứng sử dụng sử dụng Oxit Al2O3,Cr2O3,BeO 200-4500C Pha Pt/Al2O3 350-5000C Pha Pt/Al2O3 clo hoá 80-1500C Pha Pt/zeolite 250-3000C Pha Pt/zeolite-X 300-3300C Pha Pt/zeolite-Y 300-3300C Pha Pt/ZSM5 300-3300C Pha Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Cơ chế phản ứng Đối với n-butan Isome hóa sử dụng xúc tác lưỡng chức thực nhờ hình thành hợp chất trung gian olefin nhờ tác động thành phần kim loại xúc tác: Về lý thuyết phản ứng thuận nghịch Vì xúc tác sử dụng điều kiện áp suất hydro đủ lớn nên cân dịch chuyển bên trái Tuy nhiên , chất axit xúc tác công olefin để tạo thành ioncaboni vậy, cho phép olefin hình thành nhiều , không thuận lợi mặt cân Ion cacboni hình thành xếp lại thành dạng bậc ion bậc bền vững Khi iso-olefin hình thành theo phản ứng : Cuối iso-parafin cuối tạo thành nhờ phản ứng hydro hóa Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ PENEX I Điều kiện công nghệ Quá trình nhằm sản xuất xăng có chất lượng cao từ phân đoạn có trị số octan thấp Phản ứng muốn thu hiệu suất cao ta phải thực điều kiện thuận lợi cho phản ứng isome hoá hạn chế phản ứng phụ phải có có mặt hyđrô Xúc tác trình thuộc loại Fidel-Craft xúc tác hyđrô hoá Trong trình phát triển công nghệ xúc tác ngày hoàn thiện hơn, công nghệ hãng UOP dã sử dụng hệ xúc tác Fidels-Craft Khi xúc tác biểu diễn dạng HAlX4 (H+ A-) Đối với hệ xúc tác nhạy với loại tạp chất cần phải làm trước đưa vào thiết bị phản ứng Quá trình làm sử lý hyđrô hoá làm sấy khô Sản phẩm trình đem thiết bị ổn định để thu hồi hydro đem hồi lưu Sau đưa thiết bị tách khí nhẹ, khí phải lọc HCl hình thành từ lượng Clo hữu mang vào Cần phải tách để tránh ăn mòn thiết bị đảm bảo tiêu mang làm nhiên liệu Tuỳ theo điều kiện yêu cầu sẩn phẩm ta có thêm trình tách n-Parafin tuần hoàn trở lại Quá trình diễn lớp xúc tác cố định Nhiệt độ phản ứng :120-2600C Áp suất trình là: 2,1-7 MPa Quá trình UOP Penex thiết kế đặc biệt cho xúc tác đồng phân hoá pentan, hexan hỗn hợp chúng Các phản ứng diễn với có mặt hiđro thực bề mặt xúc tác, điều kiện thích hợp mà đẩy mạnh trình đồng phân hoá qúa trình hydrocracking bé Điều kiện thực phản ứng 10 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh không khắt khe, phản ánh áp suất làm việc vừa phải, nhiệt độ thấp yêu cầu áp suất riêng phần hyđro thấp Xúc tác trình đồng phân hoá chuyển hoá tất nguyên liệu parafin chuyển thành cấu trúc mạch nhánh có trị số octan cao: n-pentan (nC5)thành isopentan(iso-C5)và n-hexan(n-C6) thành 2,2 2,3-dimetylbutan Phản ứng điều khiển có cân nhiệt động thuận lợi nhiệt độ thấp II Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình 1.Nguyên liệu Trong công nghiệp người ta thường dùng nguyên liệu cho trình isome hoá là: C4,C5,C6 hay hỗn hợp chúng cụ thể phần naphta nhẹ Đặc trưng nguyên liệu định đến chế độ công nghệ chất lượng sản phẩm Thông thường hàm lượng n-parafin chiếm khoảng nhỏ 60% Để đạt hiệu suất cao cần phải tách phần iso-parafin khỏi nguyên liệu Nguyên liệu từ nguồn khác thành phần hoá học phân bố hàm lượng hyđrocacbon có phân tử lượng lớn hay nhỏ khác Ví dụ nguyên liệu có hàm lượng chất độc lớn qui định phải sử lý, làm sơ trước đưa vào phản ứng Như nguyên liệu yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc chế tạo xúc tác xác định yếu tố công nghệ khác Hàm lượng cho phép chất độc công nghiệp %Trọng lượng S 2.10-3 N 0,5.10-4 H2O 5.10-4 11 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Áp suất H2 Quá trình isome hoá công nghiệp thường thực với áp suất cao H2 Theo nguyên lý chuyển dịch cân có mặt H2 cản trở trình tạo cốc tâm kim loại phản ứng cracking Do hyđrocacbon nhẹ tạo hơn, hàm lượng cốc giảm đi, hoạt tính xúc tác bị thay đổi Do vậy, trình isome hoá thực áp suất cao H2 cần thiết, giá trị áp suất H2 phô thuộc vào hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác chất nguyên liệu Ngày nay, xúc tác cho trình ngày hoàn thiện áp suất H2 ngày giảm dần, dao động khoảng 21-70 atm Mối liên hệ áp suất H2 nhiệt độ rõ rệt Khi nhiệt độ cao, áp suất H2 ảnh hưởng tới độ chuyển hoá nguyên liệu ngược lại Sự ảnh hưởng áp suất H2 lên mức độ chuyển hóa n-hecxan nhiệt độ khác 3.Nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ trình phản ứng ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần sản phẩm thông qua hiệu ứng nhiệt phản ứng ảnh hưởng tới vận tốc phản ứng 12 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Về nhiệt động nhiệt độ cao lợi cho phản ứng isome hoá động học tốt Khi tăng nhiệt độ phản ứng cracking phản ứng đề hyđro hoá chiếm ưu Nhiệt độ thấp có lợi cho phản ứng isome hoá hiệu suất trình không cao Nhược điểm khắc phục cách cải thiện xúc tác tăng tính axit cho Ngày trình dùng xúc tác nhiệt độ phản ứng hạ thấp xuống khoảng 80 -1250C 4.Tốc độ thể tích Tốc độ thể tích nghịch đảo thời gian tiếp xúc nguyên liệu sản phẩm trung gian với xúc tác phản ứng Ta điều chỉnh giá trị cách thay đổi lưu lượng nguyên liệu lượng xúc tác Năng suất trình cao khắc phục giai đoạn chậm Do người ta cố gắng đưa vận tốc khuyếch tán xấp xỉ với vận tốc động học Khi nhiệt độ phản ứng tăng lên 100C vận tốc động học tăng lên 2-3 lần vận tốc khuyếch tán tăng lên 1-1,5 lần Với trình isome hoá, tăng tốc độ thể tích phản ứng isome hoá chiếm ưu Còn phản ứng đòi hỏi thời gian lớn phản ứng khử H2 xảy yếu tốc độ thể tích lớn khống chế phản ứng Khi tốc độ phản ứng nhỏ lượng cốc tạo lớn suất trình bị giảm 13 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh III Sơ đồ dây chuyền công nghệ Mô tả dây chuyền: Nguyên liệu xăng nhẹ đưa vào thiết bị sấy Các thiết bị điền đầy rây phân tử, nước tách để bảo vệ xúc tác Nguyên liệu trao đổi nhiệt nhiệt thiết bị phản ứng trước vào thiết bị trao đổi nhiệt Hỗn hợp nguyên liệu trộn với hyđro trước vào thiết bị phản ứng Có hai thiết bị phản ứng chọn Nhiệt toả từ thiết bị phản ứng làm lạnh trước đưa vào thiết bị tách sản phẩm Các thiết kế Penex, bao gồm tuần hoàn khí nén tách sản phẩm Hyđro nạp vào cần độ tinh khiết vừa phải, loại cung cấp trình reforming xúc tác Lượng đỉnh tháp tách thu gom thiết bị lọc để tách HCl từ dạng clo hữu thêm vào nguyên liệu thiết bị phản ứng để trì hoạt tính xúc tác Sau lọc khí, lượng khí thu đỉnh đưa làm nhiên liệu Sản phẩm lỏng trình isome hoá phần cuối tháp tách đưa sang phân xưởng pha trộn xăng Sự lùa chọn phần cuối tháp tách có thành phần n-parafin iso-parafin trình tinh cất 14 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh hay trình tách rây phân tử hay kết hợp hai phương pháp để tuần hoàn n-parafin metylpentan có trị số octan thấp (MeC5) Trị số octan sản phẩm khoảng 87 đến 92, đạt việc chọn lựa hệ thống có xắp xếp khác IV Thiết bị phản ứng dây chuyền Thiết bị phản ứng kiểu đệm với lớp xúc tác cố định Thiết bị phản ứng có lớp đệm xúc tác cố định thực tế có kích thước, kết cấu khí khác Các lò phản ứng có lớp đệm xúc tác cố định có dạng hình trụ, mặt phủ lớp hợp kim đặc biệt có khả chịu nhiệt chống lại 15 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh môi trường phản ứng khắc nghiệt Lớp phủ cho phép ngăn cách vỏ lò phản ứng tiếp xúc trực tiếp với môi trường phản ứng để tăng tuổi thọ thiết bị giảm chiều dày thiết bị Các phần kim loại tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cao có mặt hydro chế tạo hợp kim chịu nhiệt tượng gây giòn kim loại hydro Đầu vào lò phản ứng có phận phân phối nguyên liệu trước qua lớp đệm xúc tác nhằm tận dụng tối đa thể tích hữu ích xúc tác, tránh tạo "vùng chết" thiết bị Có nhiều phương pháp để phân phối nguyên liệu tùy theo công nghệ cụ thể trạng thái pha nguyên liệu Hệ thống phân phối nguyên liệu đóng vai trò quan trọng việc tăng thời gian lưu thiết bị phản ứng giảm đƣợc tổn thất áp suất dòng phản ứng qua lớp đệm Để kiểm soát điều khiển nhiệt độ trình phản ứng trình tái sinh xúc tác, lớp đệm xúc tác người ta bố trí số đầu đo nhiệt độ, số lượng đầu đo phụ thuộc vào công nghệ điều kiện cụ thể 16 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh CHƯƠNG III ỨNG DỤNG VÀO CÁC CẢI TIẾN I Các cải tiến Trong trình chọn lựa trình tuần hoàn có hiệu suất cao bao gồm kết hợp trình Penex với qúa trình UOP Molex, trình Molex sử dụng rây phân tử để tách sản phẩm tách trình Penex chuyển thành dòng isoparafin có trị số octan cao dòng n-prafin có trị số octan thấp đưa vào trình Penex Các Hydrocacbon mạch thẳng tách thiết bị Molex sản phẩm đồng phân hóa thu gom cho qua phân xưởng pha trộn xăng Lựa chọn dòng chảy công nghệ Penex Chọn lựa tuần hoàn MeC5 nC6 Tuần hoàn nC5 nC6 kết hợp thiết bị Molex 17 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Đê làm tăng thêm trị số octan, lợi ích khác phối họp dòng chảy trình Penex nhằm bảo hoà tât benzen chuyên thành cyclohexan Hướng phát triên có vai trò quan trọng trình lọc dầu người ta muốn loại bỏ lượng lỏng benzen hổn hợp xăng nghèo chúng Một vài nguyên liệu, nguyên liệu reforming nhẹ, chứa lượng lớn benzen lỏng Việc thực trình Penex gây tác hại trình sử dụng loại nguyên liệu benzen bị hyđrohoá phản ứng toả nhiệt lớn Nhiệt phát phản ứng hyđro hóa benzen nguyên nhân mà thiết bị phản ứng làm việc điều kiện không thuận lợi cho việc làm tăng trị số octan (không thuận lợi cho trình isome hoá) Thực với ứng dụng, UOP đề nghị trình Penex, bao gồm hai thiết bị phản ứng Thiết bị thứ thiết kế để bão hoà benzen chuyển thành cyclohexan Thiết bị thứ hai thiết kế đế đồng phân hoá nguyên liệu cho trị số octan cao Mồi thiết bị phản ứng hoạt động điều kiện mà thuận lợi cho trình chuyến hoá phản ứng theo mong muốn lớn Với đề cập trên, mục đích trình Penex cải thiện trị sổ octan phân đoạn xăng nhẹ mạch thẳng (LSR) Mức độ cải thiện trị số octan cho nguyên liệu C5-C6 đưa mô hình chọn lùa khác (bảng 10) Bảng 10 Dạng nguyên liệu Octan sản phẩm Nguyên liệu vào Sản phâm: Chọn lựa 1: không tuần hoàn Chọn lựa 2: Tuần hoàn 3-MeC5+nC6 Chọn lựa 3: Tuần hoàn nC5+nC6 Chọn lựa 4: Tuần hoàn nC5+nC6+ 3MeC5 RON 69 83 88 89 92 Nếu yêu cầu trị số octan có phù hợp tuần hoàn metylpentan, 18 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh tinh chế chọn lựa trình tinh cất lý hết Ở có giá trị thực tiễn cao, tinh chế chọn lựa thiết bị Molex, tách nC5 nC6 đế tuần hoàn Sự tách nC5 nC6 thiết bị Molex có giá trị thực tiễn thấp tách metylpentan trình tinh cất, đạt trị số RON cao II Thiết kế dây chuyền Hệ thống DIP-Penex-DIH Ban Sisak: Các đơn vị sản xuất sản phẩm có số octan cao sản lượng sản phẩm đạt giá trị cao so sánh với công nghệ khác UOP đồng phân hóa Naphtha nhẹ 19 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh Sự kết hợp Penex Molex: Điều kiện phản ứng: - Sử dụng xúc tác Pt/ZSM-5 - Nhiệt độ phản ứng 230 290°C - Áp suất - Tốc - Sử 14 42kg/cm2 độ nạp liệu thể tích l ,4 2,2 h~ Tỷ lệ H2/nguyên liệul 1:4 dụng Zeolit loại có mao quản trung bình làm rây phân tử để hấp phụ (ZSMA-5) Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Nguyên liệu đầu bơm từ bể chứa cho qua thiết bị sấy (1) rây phân tử để tách nước để bảo vệ cho xúc tác Hydro bổ sung cho qua thiết bị sấy (1) để tách nước Sau khí hydro bổ sung trộn với khí hydro tuần hoàn đem trộn với hỗn hợp nguyên liệu vào trộn với n-parafín tuần hoàn từ công nghệ tách Molex Hỗn hợp sau trộn lẫn trao đối nhiệt với sản phẩm thiết bị phản ứng trước vào thiết bị gia nhiệt Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu gia nhiệt tới 230°c trước vào thiết bị phản ứng Ở thiết bị phản ứng thứ (3) xẩy phản ứng hydro hoá làm no hoá hydrocacbon thơm, naphten Sau thiết bị phản ứng thứ (3) hỗn hợp trao đối nhiệt để hạ nhiệt độ đến 230°c phản ứng xảy lò phản ứng thứ (3) toả nhiệt mạnh ưu tiên xảy trước phản ứng đồng phân hoá Sau hỗn hợp sản 20 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh phẩm lò thứ (3) hạ nhiệt độ cho qua lò thứ hai (3) Tại xảy phản ứng đồng phân hoá có xây phản ứng cracking Sản phẩm khỏi lò thứ hai (3) cho qua thiết bị ngưng tụ vào thiết bị tách (4) Tại lượng hydro tách tuần hoàn trở lại hỗn hợp sản phẩm cho qua tháp ổn định (5) Khí nhiên liệu tách đỉnh sản phẩm ISOME hoá đưa sang hệ thống tách công nghệ Molex Công nghệ Molex sử dụng sàng phân tử loại Zeolit 5A dùng chất nhả hấp phụ khí nhẹ Sản phẩm lỏng Isome hoá cho vào cột hấp phụ (6) nhờ van quay (7) Trong cột hấp phụ (6) xẩy đồng thời trình hấp phụ nhả hấp phụ Sản phẩm khái van quay (7) gồm có, gồm sản phẩm izóme hoá chất nhả hấp phụ đưa qua cột Rafínat (8), hai n-parafín chất nhả hấp phụ qua tháp chưng cất (9) cột (8) sản phẩm isome hoá tách đáy vào hệ thống chứa đưa sang phân xưởng pha chế xăng, chất nhả hấp phụ tách đỉnh hồi lưu lại Ở tháp (9) n-parafĩn tách đáy hồi lưu lại thiết bị phản ứng, đỉnh chất nhả hấp phụ tách hồi lưu lại cột hấp phụ Tất chất nhả hấp phụ hồi lưu cho qua thiết bị gia nhiệt (10) Thiết bị sấy khí Máy nén khí Thiết bị phản ứng Thiết bị tách Tháp ổn định Cột hấp phô Van quay Cột Rafínat Tháp tách 10 Thiết bị gia nhiệt 11 Lò đốt 12 Thiết bị làm lạnh hồi lưu 21 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh 22 Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh KẾT LUẬN Quá trình Công nghệ Penex tiến hành isome hoá n-parafin dùng để nâng cao trị số octan phân đoạn pentan-hexan phần xăng sôi đến 700C, đồng thời cho phép nhận iso-parafin riêng biệt iso-pentan iso-butan từ nguyên liệu cho trình tổng hợp cao su iso-pren, iso-butan nguồn nguyên liệu tốt cho trình alkyl hoá, để nhận iso-buten cho tổng hợp MTBE Với mức độ sử dụng nhiên liệu xăng nay, nhu cầu xăng chất lượng cao, xăng không chì xã hội, Reforming xúc tác, Cracking xúc tác hai trình chế biến bản, trình isome hoá phương án đầy triển vọng Vì vậy, việc tìm hiểu công nghệ tổng hợp iso-parafin trình isome TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu NXB Khoa học kỹ thuật 2006 TS Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ NXB Khoa học kỹ thuật 2001 PGS.TS Đinh Thị Ngọ Hoá học dầu mỏ ĐHBKHN 2001 Robert.A.Meyers - Hanbook of petroleum refining processes, second edition 1986 Hydrocacborn Processing November/2000 23 ... lý trình Công nghệ Penex Điều kiện công nghệ, mô tả công nghệ, thiết bị CN Ứng dụng, cải tiến Tiểu luận THHD_SV thực Trần Thế Nhật-Nguyễn Văn Linh CHƯƠNG I HÓA LÝ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PENEX I Giới... hiểu công nghệ tổng hợp iso-parafin trình isome TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Công nghệ tổng hợp hữu hóa dầu NXB Khoa học kỹ thuật 2006 TS Lê Văn Hiếu Công nghệ. .. tới công nghệ Penex UOP ứng dụng rộng rãi nhà máy lọc hóa dầu Trong Công nghệ Penex, trình xảy qua trình Isome hóa, ứng dụng chuyển đổi từ Parafin mạch thẳng thành parafin mạch nhánh Công nghệ