Đặc điểm và ứng dụng của xúc tác reforming xăng nâng cấp 109812

Đặc điểm chung của xúc tác reforming

Loại này có u điểm là rẻ tiền, dễ sản xuất và bền với tác dụng của lu huỳnh vì rằng khi có mặt các hợp chất của lu huỳnh thì oxits molipden biến đổi thành sunfua molipden (MoS2), hợp chất này cũng có hoạt tính xúc tác giống nh oxit molipden - nhng cao và trong một khoảng thời gian ngắnphải dùng quá trình để tái sinh xúc tác (xúc tác có tuổi thọ ngắn). Vì thế xúc tác này nhanh chóng nhờng chỗ cho các xúc tác mới có hoạt tính cao hơn, có thời gian sử dụng lâu hơn, đó là xúc tác trên cơ sở Platin kim loại mang trên chất mang oxit. Ngoài ra nó còn thúc đẩy quá trình no hoá các hợp chất trung gian là olefin, đi olefin, làm giảm tốc độ quá trình tạo cốc bám trên bề mặt hạt xúc tác.

Chất lợng tốt của một chất xúc tác Reforming đợc thể hiện ở các tính chất nh độ hoạt tính cao, độ chọn lọc cao, và độ ổn định cao (chu kỳ tái sinh xúc tác lớn). Những phản ứng tạo ra hydrocarbon thơm (dehydro hoá, dehydro vòng hoá) và các phản ứng izome hoá, hay cracking là các phản ứng chính tạo ra các cấu tử có trị số octan cao và có áp suất hơi bão hoà nhỏ, thích hợp cho quá trình pha trộn tạo xăng chất lợng cao với bất kỳ một công thức pha trộn nào. Trong thực tế các chỉ tiêu cơ bản đợc dùng để đánh giá chất lợng của xúc tác là hiệu suất xăng đã ổn định, trị số octan của xăng, hiệu suất hydrocarbon thơm, hiệu suất và thành phần của sản phẩm khí cùng thời gian làm việc của xúc tác.

Các xúc tác hai hay nhiều kim loại có tốc độ tạo cốc nhỏ hơn, tốc độ các phản ứng phụ cũng chậm lại làm tăng thêm vai trò phản ứng phụ cũng chậm lại làm tăng thêm vai trò phản ứng dehydro vòng hoá n - parafin do vậy mà làm tăng cả. Đó là xúc tác đa kim loại trong đó ngoài Pt là kim loại cơ bản, ngời ta còn thêm vào một số kim loại khác có vai trò của chất hoạt hoá, kích hoạt nh reni, iridi, cadmi và các kim loại khác.

Vai trò của xúc tác trong việc cải tiến quá trình

Đồng thời với việc nghiên cứu thay đổi chế độ công nghệ ngời ta còn thúc đẩy việc nghiên cứu, tìm kiếm những loại xúc tác mới hoàn thiện hơn.

Sự thay đổi của xúc tác trong quá trình làm việc a. Sự gây độc của các loại độc tố

Ngay cả khi tái sinh đã chuyển Al2(SO4)3 về Al2O3 thì hoạt tính của xúc tác vẫn bị giảm xuống đáng kể so với khi nguyên liệu không chữa S. Hàm lợng của Nitơ cho phép trong nguyên liệu phải nhỏ hơn 1ppm nên đa số các quá trình Reforming đều áp dụng quá trình hydro hoá làm sạch nguyên liệu. Ngoài ra trong một số trờng hợp ngời ta phun clorua vào xúc tác đã tái sinh trong một thời gian nhất định để khôi phục lại hoạt tính của xúc tác.

Nh ta đã biết, hoạt tính của xúc tác sẽ giảm dần theo thời gian làm việc của xúc tác do quá trình theo thời gian làm việc của xúc tác do quá. Qua thực nghiệm ta thấy hoạt tính dehydro của xúc tác đã làm việc giảm 1,5 lần so với xúc tác mới còn khả năng đồng phân hoá giảm rất nhiều. Nếu điều kiện làm việc của quá trình đợc khống chế và kiểm tra chặt chẽ thì sản phẩm xăng có chất lợng tốt và thời gian sử dụng xúc tác lâu hơn.

Có thể tăng thời gian làm việc của xúc tác bằng việc giảm tốc độ tạo cốc, tránh các hiện tợng làm giảm tính chất hoạt hoá của xúc tác và làm thay đổi cấu trúc của xúc tác. Nh vậy muốn tăng tuổi thọ của xúc tác ta phải nghiên cứu cơ chế các phản ứng xảy ra trong quá trình để hạn chế các phản ứng có haị và phải tìm và áp dụng phơng pháp tái sinh đảm bảo các tính chất hoá lý của xúc tác không bị biến đổi, mặt khác phải làm sạch sơ bộ nguyên liệu ban đầu.

Chất lợng nguyên liệu

Từ các số liệu của bảng trên ta thấy kết quả sản phẩm thu từ nguyên liệu chứa hàm lợng parafin cao thì hiệu suất khí tăng lên và hiệu suất xăng Reforming giảm xuống đồng thời hiệu suất hydrocarbon thơm thành phần phân đoạn nhẹ hơn, áp suất hơi bão hoà cao hơn. Nếu với mục đích của quá trình Reforming để nhận các hydrocarbon thơm làm nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu thì chọn nguyên liệu có phân. Qua bảng IV-d ta thấy, trong mọi trờng hợp khi trong nguyên liệu có hàm lợng naphten cao hơn thì hiệu suất hydrocarbon thơm cần nhận cao hơn.

Tóm lại để đảm bảo hiệu suất và chất lợng xăng thì nguyên liệu đầu vào phải đợc xử lý cẩn thận thoả mãn các yêu cầu đối với nguyên liệu.

Cân bằng chất và nhiệt

Đối với hệ phản ứng reforming xúc tác có rất nhiều phản ứng xảy ra song song. Nhng chỉ có 2 phản ứng là dehydro vòng hoá và hydro cracking là xảy ra mạnh còn các phản ứng khác xảy ra không đáng kể. Do đó để đơn giản cho việc tính toán ta xem trong hệ chỉ có 2 phản ứng xẩy ra.

Vấn đề đặt ra là bao nhiêu phần trăm NP sẽ phản ứng theo (1) và bao nhiêu phần trăm phản ứng theo (2). Điều này phụ thuộc vào tốc độ các phản ứng tức r1 và r2 (vì tốc độ phản ứng chính là sự biến đổi số mol theo thời gian của cấu tử nguyên liệu). Nh vậy trong cùng 1 điều kiện phản ứng (Nhiệt độ, nồng độ, áp suất..) của cấu tử n-parafin, vận tốc của phản ứng đồng phân hoá.

Bằng cách giải phơng trình cân bằng chất trên ta sẽ tìm đợc thể tích của lớp xúc tác cần thiết để phản ứng đạt đợc độ chuyển hoá của nguyên. (xem thời gian tái sinh xúc tác bé so với thời gian làm việc của nó, ta có thể bỏ qua).

Tính thân thiết bị

Thân hình trụ đợc chế tạo bằng cách cuốn tấm vật liệu với kích thớc đã định sau đó hàn ghép mối lại.

Tính ống dẫn sản phẩm và bích nối giữa ống này và cửa ra của sản phẩm

Nh vậy cơ bản thì lò đốt phải có 2 buồng tơng ứng với hệ thống 2 thiết bị phản ứng. Trong phạm vi một đồ án tốt nghiệp với TB phản ứng reforming xúc tác là TB chính thì ta chỉ tính toán và thiết kế một lò đất có buồng đốt để nâng nhiệt cho hỗn hợp phản ứng trớc lúc vào thiết bị 2. Do yêu cầu nhiệt độ cao nên ta dùng đầu đốt FO để cung cấp nhiệt cho hỗn hợp phản ứng.

Tính chiều dài mỗi ống xoắn, số lợng ống xoắn

Do trao đổi nhiệt giữa khí và khí là tơng đối kém nên ta chọn ống t-. Vì cha biết số hàng ống Z nên ta có thể giả thiết số hàng ống lớn và hệ số toả nhiệt đối lu của khói tới chùm ống ’1 bằng hệ số toả nhiệt đối lu của hàng ống thứ 3 trở đi. Vì nhiệt độ khói lò lớn nên ngoài hình thức trao đổi nhiệt nhiệt bằng.

Để tính đợc độ đen của ống ta phải tìm đợc nhiệt độ tại thành ngoài của ống. Nh vậy đáy lò đợc xây trên hệ thống dầm bê tông cốt thép để có không gian dới đáy lò cho việc lắp ráp sửa chữa và hệ thống vòi phun. Trong mỏ phun kiểu dầu này đợc dẫn vào một ống riêng, chất biến bụi (không khí nén) đợc dẫn vào trong một ống khác.

Gth: lợng không khí qua tiết diện tới hạn chọn lợng tiêu hao không khÝ nÐn  = 1 kg/kg. Không khí cùng đợc nung nóng đến 200  3000C tránh hiện tợng độ nhớt dầu tăng lên khi tiếp xúc với không khí. Khi góc mở của ống hỗn hợp coi bằng góc mở của ống phun lavan thì.

Lò đợc xây bằng gạch chịu lửa và gạch cách nhiệt mái hình vòm xây bằng gạch vát. Việc tính góc ở tâm của nóc là phụ thuộc vào khoảng cách từ vách ngăn đến nóc lò, khoảng cách này đợc quyết định bởi tốc độ khói lò đi qua khe giới hạn giữa đỉnh vách và nóc lò. Để tiếp nhận lực tác dụng do khối lợng nóc lò, ở các khung lò có đặt các dầm thép chân vòm để đảm bảo cho nóc lò không bị biến dạng.