Việc giảm lượng phụ gia chì trong xăng yêu cầu các phối liệu cơ sở tạo xăng phải có IO đạt giá trị cao nhất có thể. Điều này có thể đạt được bằng cách tách loại các parafin mạch thẳng của phân đoạn naphta nhẹ như đã miêu tả ở phần trước. Một số quá trình hấp phụ nhất là quá trình Isosiv đã được ứng dụng để cải thiện IO cho naphta nhẹ. Phân đoạn giàu n-parafin này còn là nguyên liệu rất tốt cho quá trình cracking hơi.
Xu hướng hiện nay tốt nhất là sử dụng quá trình đồng phân hoá phân đoạn C5-C6. Quá trình đồng phân hoá cho phép đạt chỉ số RON của naphta có thể đạt đến 79-82 (trong khi nguyên liệu đầu có IO là 65-70). Bằng cách chuyển đổi một phần n-parafin sang isoparafin. Quá trình chuyển hoá này xảy ra không hoàn toàn, vì ở trạng thái cân bằng nhiệt động học thì còn khoảng 14-20% n-parafin trong thành phần của sản phẩm, tuỳ theo nhiệt độ của quá trình thực hiện. Quá trình hấp phụ những n-parafin không chuyển hoá trong sản phẩm quá trình đồng phân hoá và hồi lưu n-parafin về lại nguyên liệu cho quá trình đồng phân hoá cho phép thu được độ chuyển hoá gần như hoàn toàn n-parafin sang isoparafin và chỉ số RON có thể đạt được 89-92 tuỳ theo xúc tác sử dụng cho quá trình.
Tài liệu tham khảo dành cho sinh viên 10H5 năm học 2013-2014 133 Quá trình TIP (Total Isomerization Process) đồng phân hoá kết hợp với hấp phụ để tách n- parafin chưa phản ứng (để cho tuần hoàn lại) ra khỏi isoparafin sản phẩm, phát triển trong những năm 1970 được trình bày trong hình 5.5.
Hình 5.5 Công nghệ TIP phân tách iso/n-parafin
Sơ đồ này khá đơn giản vì không có tháp tách i ra khỏi n-parafin trước khi vào phân xưởng đồng phân hoá, do vậy hiệu suất phân xưởng đồng phân hoá không được cao.
Nguyên liệu naphta cùng H2 vào thiết bị đồng phân hoá. Sau phản ứng chuyển hóa phần lớn n-parafin thành isoparafin, hỗn hợp tạo thành vào tháp chưng cất để tách H2 còn dư ra khỏi hỗn hợp iso và n-parafin. Cũng tương tự như hình 5.2, hệ thống gồm 2 tháp hấp phụ làm việc gián đoạn, luân phiên. Quá trình hấp phụ thực hiện ở pha hơi, nhiệt độ 250-350°C áp suất 15-20 bars. Hỗn hợp hơi hydrocarbon nhẹ và hơi iso và n-parafin ra ở đáy tháp chưng sẽ vào tháp hấp phụ 2, chỉ có n-parafin bị giữ lại, hơi hydrocarbon nhẹ và isoparafin lại vào 1 tháp chưng thứ 2 để tách phần hơi hydrocarbon nhẹ ra ở đỉnh, còn nhiên liệu chứa nhiều isoparafin có IO cao sẽ ra ở đáy. Quá trình nhả hấp phụ được thực hiện trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất bằng cách sục khí H2 hồi lưu của quá trình đồng phân hóa vào tháp hấp thụ thứ nhất (có chứa n-parafin bị giữ lại từ giai đoạn trước). Lưu lượng H2 hồi lưu đủ để làm nhả lượng n-parafin bị hấp phụ mà không cần thiết phải giảm áp suất. Như vậy ta có thể hồi lưu trực tiếp n-parafin về quá trình đồng phân hoá mà không cần làm lạnh và sử dụng lượng nhiệt của nó để bốc hơi nguyên liệu. Sự kết hợp lượng nhiệt của hai công đoạn là ưu điểm chính của quá trình TIP. Trong thực tế, trong vùng hấp phụ thường có 4 thiết bị hấp phụ hoạt động theo chu kỳ với thời gian tổng của một chu kỳ từ 6-8 phút.
Viện dầu khí Pháp (Institut Francais du petrole) mới đây đã đưa ra quá trình Ipsorb, hình 5.6 bao gồm tháp tách isopentan; thiết bị đồng phân hóa ; tháp chưng ổn định hóa ; các tháp hấp phụ.
Tài liệu tham khảo dành cho sinh viên 10H5 năm học 2013-2014 134
Hình 5.6 Công nghệ Ipsorb phân tách iso/n-parafin
Sơ đồ này nhờ có tháp đầu tiên nên nguyên liệu vào tháp thứ 2 rất là tinh khiết n-C4, nhờ đó nâng cao được hiệu suất phân xưởng đồng phân hoá. Ngoài ra còn có tháp ổn định số 3, để tách hydrocarbon nhẹ, nhằm nâng cao hiệu quả cho quá trình hấp phụ. Hỗn hợp nguyên liệu naphta nhẹ gồm n-iC5-6 vào tháp 1 chưng cất áp suất cao với mục đích tách riêng iC5.
Dòng iC5 (vẫn còn chứa 1 lượng nhỏ nC5-6) có nhiệt độ cao ra ở đỉnh, qua thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ hấp phụ trong các tháp hấp phụ 4. Chất hấp phụ sẽ giữ lại nC5-6 (để sau đó trong giai đoạn nhả cũng tại tháp 4, lượng nC5-6 sẽ quay trở lại tháp 1). Còn iC5 không bị hấp phụ sẽ là sản phẩm xăng isomerat có chỉ số octan cao.
2. Dòng nC5-6 ra ở đáy tháp 1, hòa cùng H2 vào thiết bị phản ứng đồng phân hóa. Sản phẩm thu được ra ở đáy chứa phần lớn là iC5-6 (còn chừng 14-20% nC5-6) lại hòa cùng với 1 phần iC5 ở đỉnh tháp 1 để qua tháp ổn định hóa 3 nhằm tách ở đỉnh các hydrocarbon nhẹ (C4-) sinh ra trong quá trình phản ứng đồng phân hóa, còn sản phẩm đáy qua hệ thống giảm nhiệt độ, vào các tháp hấp phụ để giữ lại nC5-6, qua quá trình nhả sau đó sẽ tách nC5-6 cho quay về tháp 1 tách iC5. Sản phẩm không bị hấp phụ sẽ là xăng isomerat có chỉ số octan cao.
Quá trình hấp phụ thực hiện ở pha hơi loại PSA, kết hợp hệ thống tách isopentan-đồng phân hoá và quá trình hấp phụ. Quá trình hấp phụ được thực hiện ở nhiệt độ 250-300°C. Quá trình nhả được thực hiện bằng quá trình giảm áp và rửa thiết bị hấp phụ bằng dòng iC5 lấy ở đỉnh tháp tách iC5. Khu vực hấp phụ gồm ba thiết bị hấp phụ cho phép thực hiện quá trình điều áp trước khi tiến hành hoàn nguyên. Thời gian tổng của một chu kỳ là 10-20 phút. Một hình thức khác của quá trình này gọi là Hexorb, sử dụng tác nhân làm sạch thiết bị hấp phụ là một phân đoạn giàu methylpentan thay cho iC5. Điều này cho phép tăng độ chuyển hoá methylpentan thành dimethylbutan nhờ quá trình hồi lưu trong quá trình đồng phân hoá và như vậy chỉ số IO của sản phẩm cuối tăng lên.