Trước hết nguyờn lý của quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc cú thể miờu tả bằng sơ đồ sau:
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN59 Nguyờn liệu Chuẩn bị xử lý Lũ phản ứng Sản phẩm qua chưng tỏch Xỳc tỏc đó làm việc Xỳc tỏc đó tỏi sinh Lũ tỏi sinh xỳc tỏc
Quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc thường được tiến hành ở điều kiện cụng nghệ sau:
− Nhiệt độ 480 ữ 5300C
− ỏp suất trong vựng lắng của lũ phản ứng 0,27 MPa
− Tốc độ khụng gian thể tớch truyền nguyờn liệu tuỳ theo dõy chuyền cụng nghệ cú thể từ 1ữ 120m3/m3.h
− Xỳc tỏc là zeolit mang tớnh axit.
1. Sơ đồ dõy chuyền FCC thời gian tiếp xỳc ngắn:
Dõy chuyền cụng nghệ FCC gồm ba bộ phận chớnh:
− Reactor
− Tỏi sinh và vận dụng nhiệt của khớ khúi
− Phõn đoạn phõn chia sản phẩm.
a) Thuyết minh dõy chuyền cụng nghệ
1. Bể chứa nguyờn liệu đầu 15. Thiết bị gia nhiệt 2. Bơm 16. Ống dẫn hơi sản phẩm 3. Van tiết lưu 17. Thiết bị phản ứng FCC 4. Lũ đốt 18. Thỏp tỏch phụ
5. Thiết bị lắng bựn 19. Ống đứng 6. Bể chứa sản phẩm 20. Xyclon 2 cấp
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN60
7. Thiết bị trao đổi nhiệt 21. Thiết bị tỏi sinh xỳc tỏc 8. Thiết bị làm mỏt bằng khụng khớ 22. Van lỏ
9. Thiết bị làm lạnh bằng nước 23. Buồng lắng tỏch bụi 10. Thỏp chưng cất chớnh 24. Nồi hơi tận dụng nhiệt 11. Bể lắng tỏch ba pha 25. Thiết bị tận dụng nhiệt 12. Thỏp tỏch ở ỏp suất cao 26. Thiết bị lọc điện 13. Thỏp ổn định 27. Quạt giú
14. Mỏy nộn
2. Nguyờn lý hoạt động:
+ Bộ phận Reactor - ống đứng:
Nguyờn liệu mới từ bể chứa nguyờn liệu (1) được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chựm, nguyờn liệu mới cú thể được trộn với phần tuần hoàn (HCO) (6),(là phõn đoạn dầu nặng của quỏ trỡnh cracking xỳc tỏc ) và dầu cặn từ thiết bị (5), sau đú cho qua lũ đốt núng nguyờn liệu cracking. Nguyờn liệu cracking được tiếp xỳc với xỳc tỏc núng đó tỏi sinh đi vào đỏy của ống đứng (19), khi đú nguyờn liệu bay hơi cựng với hỗn hợp của hơi núng và xỳc tỏc được đi lờn phớa trờn tới đỉnh của ống đứng, đồng thời xảy ra cỏc phản ứng cracking xỳc tỏc. Hầu hết nguyờn liệu đều tham gia phản ứng và chuyển hoỏ trong ống đứng, cũn reactor được dựng như một thiết bị tỏch xỳc tỏc và hơi hydrocacbon.
Một bộ phận được thiết kế đặc biệt, bố trớ ở gần van chặn, dựng hơi nước để thổi xỳc tỏc và dầu, làm như vậy sẽ hạn chế đến mức tối đa hiện tượng trộn quay trở lại của xỳc tỏc và hơi khớ đó làm việc. Vựng ống đứng và bộ phận tỏch hơi của reactor được thiết kế cho quỏ trỡnh FCC với thời gian tiếp xỳc ngắn giữa xỳc tỏc và dầu. Sau khi tỏch khỏi xỳc tỏc, hơi sản phẩm núng (16) được chuyển tới cột phõn đoạn. Xỳc tỏc đó làm việc được cho qua vựng tỏch hơi (cũn gọi là bộ phận rửa xỳc tỏc) bằng cỏch thổi hơi nước vào.
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN61
Bộ phận rửa khụng chỉ làm nhiệm vụ đuổi hết hydrocacbon bị cuốn theo và bị hấp phụ trờn xỳc tỏc mà cũn làm tơi cỏc hạt xỳc tỏc để chỳng khụng dớnh vào nhau trước khi sang lũ tỏi sinh. Cần điều chỉnh một tốc độ hơi thớch hợp cho nhiệm vụ này. Cần thiết phải kiểm tra chặt chẽ thời gian lưu của xỳc tỏc trong bộ phận rửa để trỏnh phải dựng quỏ nhiều khụng khớ trong lũ tỏi sinh. ỏp suất trong reactor được khống chế bằng bộ phận điều chỉnh ỏp suất của cột phõn đoạn.
+ Lũ tỏi sinh và khối tận dụng nhiệt của khúi lũ:
Xỳc tỏc cú chứa cốc (cốc bỏm trờn xỳc tỏc) được chuyển qua van điều khiển (22) và khống chế bởi bộ kiểm tra mức xỳc tỏc trong lũ phản ứng, sau đú đi vào lũ tỏi sinh. Xỳc tỏc vào lũ tỏi sinh theo hướng tiếp tuyến với thành lũ. Mục đớch chớnh của tỏi sinh là đốt chỏy cốc bỏm trờn xỳc tỏc đó làm việc bằng oxy của khụng khớ, khi đú tạo thành CO, CO2, hơi nước, nhờ vậy mà đó trả lại bề mặt hoạt tớnh cho xỳc tỏc. Sau khi nộn, khụng khớ để đốt được cho vào đỏy lũ tỏi sinh, qua lưới phõn phối để trộn cú hiệu quả khụng khớ và xỳc tỏc. Sự chỏy cũng xảy ra trong lớp sụi và để đạt được điều đú, tốc độ của khụng khớ phải đạt lớn hơn 1 m/s. Xỳc tỏc đó tỏi sinh được chuyển vào ống đứng sau khi đó đuổi được sạch khớ qua một van lỏ mà sự hoạt động van này được khống chế, điều khiển tự động nhờ bộ phận điều chỉnh nhiệt độ của reactor, rồi sau đú xỳc tỏc được trộn với nguyờn liệu cracking và hoàn thành một chu trỡnh. Đồng thời người ta thỏo xỳc tỏc bẩn đó già hoỏ ra, bổ sung xỳc tỏc mới để đảm bảo độ hoạt tớnh ổn định của xỳc tỏc theo thời gian làm việc.
Khớ của quỏ trỡnh chỏy cốc và cỏc hạt xỳc tỏc chuyển động từ “pha đặc” vào pha loóng ở đỉnh lũ tỏi sinh, qua hai cấp xyclon để giữ lại cỏc hạt xỳc tỏc và tỏch khớ. Sau đú, khớ khúi được qua buồng lắng (23) để tỏch tiếp bụi xỳc tỏc, rồi qua bộ phận tận dụng nhiệt (24), tiếp theo khớ khúi được làm sạch bụi xỳc tỏc bằng lọc điện (26) rồi đi ra ngoài theo ống khúi.
+ Bộ phận phõn chia sản phẩm:
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN62
Hơi sản phẩm (16) từ thiết bị phản ứng được nạp vào cột phõn đoạn chớnh để chia thành cỏc sản phẩm khỏc nhau. Hơi này được đưa vào ở phần đỏy của thỏp cất chớnh, nơi nú được làm mỏt nhờ dũng tuần hoàn đỏy chảy xuống từ trờn điểm vào. Vựng này của thỏp cất chớnh hoạt động tương tự thỏp hấp thụ để trỏnh việc xỳc tỏc cú lẫn trong sản phẩm đỉnh, nhằm làm cho sản phẩm đỉnh sạch hơn. Hơi từ thỏp cất chớnh qua cỏc thiết bị làm mỏt bằng khụng khớ (8a), bằng nước (9l) , rồi vào bể lắng tỏch ba pha (11). Tại đõy, hydrocacbon và nước được tỏch nhờ trọng lực. Một phần pha lỏng hydrocacbon được bơm tuần hoàn trở lại thỏp cất chớnh, phần cũn lại tới thiết bị tỏch ở ỏp suất cao (12a). Nước lấy ra từ đỏy bể lắng tỏch ba pha (11) được chuyển tới hệ thống xử lý nước thải. Hơi từ (11) qua mỏy nộn và được chuyển vào thiết bị tỏch ở ỏp suất cao (12a). Chức năng kết hợp của hệ thống tỏch ỏp suất cao là giảm lượng sản phẩm nhẹ (C2-) trong dũng, tăng lượng C3= . Hơi từ thiết bị tỏch ở ỏp suất cao được chuyển tới hệ thống khớ nhiờn liệu chưa được xử lý, cũn pha lỏng hydrocacbon (xăng khụng ổn định) thu được ở đỏy thiết bị tỏch ỏp suất cao tới thỏp ổn định (13), Naphta nhẹ thu được từ đỏy (13) qua hệ thụng làm mỏt rồi vào bể chứa. Kết quả, sau hệ thống tỏch, ta nhận được phõn đoạn khớ C1,C2, cỏc sản phẩm này cú thể được dựng làm khớ nhiờn liệu cho dõy chuyền. Phõn đoạn C3,C4 chứa nhiều propylen và buten được dựng làm nguyờn liệu cho dõy chuyền alkyl hoỏ và sản phẩm tiếp theo là xăng đó khử butan.
Từ cột phõn đoạn chớnh, ta cũn nhận được cỏc phõn đoạn sản phẩm như naphta nặng, LCO và HCO. Phần HCO cú thể cho tuần hoàn lại một phần , và cuối cựng là phần dầu cặn đó được làm sạch khỏi bựn xỳc tỏc (5). Thiết bị lắng bựn (5) được dựng để loại bỏ bựn xỳc tỏc, nõng cao chất lượng sản phẩm. Một phần sản phẩm của thiết bị tỏch bựn xỳc tỏc được cho tuần hoàn cựng với HCO, phần cũn lại được bơm qua hệ thống trao đổi nhiệt, làm mỏt rồi vào bể chứa dầu cặn.
Tụ Kim Ngọc Hoỏ Dầu 1 K48- ĐHBK HN63