4.3.3.1Nhi t đ ph n ng, t l C/O và đ chuy n hĩa s n ph m
B ng 4.9. Cracking xúc tác v i nguyên li u ph i tr n 50%Wax - 50%VGO.
Nguyên li u 50%Wax - 460 50% wax - 460 50% wax - 460
C/O 2,0 2,5 3,0
chuy n hĩa (%kl) 66,16 73,22 78,98
Khí khơ(%kl) 0,33 0,42 0,49
LPG (%kl) 12,73 15,44 17,20 X ng (%kl) 51,36 55,33 58,54 LCO (%kl) 15,91 15,05 14,66 HCO (%kl) 17,81 11,62 6,28 C c (%kl) 1,49 1,75 2,47 Hình 4.15. Hi u su t s n ph m các t l C/O kh o sát Nh n xét:
Khi t ng t l xúc tác lên thì đ chuy n hĩa c a s n ph m thu đ c càng t ng. chuy n hĩa t ng ng là 66,16%, 73,22% và 78,98% v i t l C/O là 2,0; 2,5 và 3,0. S t ng này là h p lý vì n u dùng càng nhi u xúc tác thì kh n ng cracking s càng thu n l i h n làm cho l ng nguyên li u b chuy n hĩa càng nhi u.
Khi t ng t l C/O thì hi u su t s n ph m x ng s t ng d n. i u này đ c lý gi i là do khi đ chuy n hĩa s n ph m t ng, t c là khi t ng t l C/O thì ph n ng cracking x y ra thu n l i h n, nhi u nguyên li u chuy n hĩa h n, do đĩ t o ra nhi u x ng h n.
i v i s n ph m c c, khi t ng t l C/O thì m c đ t o c c t ng. S n ph m c c là s n ph m th c p c a quá trình cracking xúc tác. Khi t l C/O t ng thì quá trình cracking x y ra m nh m , ph n ng th c p t ng m nh do đĩ làm cho hi u su t t o c c t ng.
Nh v y đ i v i nguyên li u là 50% Wax - 50%VGO, nhi t đ kh o sát 460
o
C và thay đ i t l C/O, t ng hi u su t x ng vào LCO cao nh t chi m h n 70% t i t l C/O = 3,0 trong đĩ hi u su t x ng chi m 58,54% kh i l ng và LCO chi m 14,66% kh i l ng.
4.3.3.2Tính ch t s n ph m
B ng 4.10. RON, MON và %PIONA c a s n ph m cracking
Nguyên li u 50%Wax - 50%VGO
Nhi t đ (oC) 460 460 460 C/O 2,0 2,5 3,0 RON 86,7 85,80 85,60 MON 76,9 75,60 76,80 Paraffin (%kl) 2,71 2,79 2,66 Iso paraffin (%kl) 33,56 33,59 36,23 Aromatic(%kl) 35,16 37,81 35,74 Napthene(%kl) 8,96 9,60 8,80 Olefin(%kl) 19,61 16,21 16,58
Hình 4.16. K t qu thành ph n nhĩm PIONA c a c a phân đo n x ng (%kl)
Nh n xét v hàm l ng PIONA:
Nguyên li u s d ng cho quá trình lúc này là 50%Wax - 50%VGO, nhi t đ
th c hi n ph n ng là 460oC. K t qu tr s ch ng kích n (RON) phân đo n x ng cĩ giá tr t 85,6 đ n 86,7. N u so sánh v i đi u ki n cracking xúc tác trên thì quá trình này cĩ tr s Octan th p nh t,
Nh v y xem xét nh h ng c a t l C/O và đi u ki n t ng hi u su t s n ph m x ng và LCO chi m 73,20% cao nh t, thì đi u ki n t i u cho nguyên li u 50% Wax - 50%VGO là nhi t đ ph n ng 460oC v i t l C/O = 3,0.
4.3.4So sánh c c u s n ph m t i các t l ph i tr n t i u
B ng 4.11. So sánh c c u s n ph m đ i v i các lo i nguyên li u khác nhau
Nguyên li u Wax 420 50% Wax - 460 25% Wax - 520 10% Wax - 520 VGO - 520 C/O 1,5 3,0 2,5 2,5 3,0 chuy n hĩa (%kl) 74,69 78,98 77,53 73,12 76,10
LPG (%kl) 11,26 17,2 19,45 16,23 18,98 X ng (%kl) 62,38 58,54 55,02 53,95 53,24 LCO (%kl) 19,98 14,66 13,14 15,51 14,97 HCO (%kl) 4,92 6,28 9,24 11,26 8,84 C c (%kl) 0,93 2,47 1,75 1,64 2,37 Nh n xét: T ng hi u su t s n ph m cĩ l i g m LPG, X ng và LCO đ i v i nguyên li u Wax chi m 93,62%, trong khi đĩ c a VGO chi m 87,19%.
T ng hi u su t s n ph m cĩ l i chi m 90,4% cao nh t v i t l ph i tr n 50%Wax - 50%VGO trong các nguyên li u ph i tr n.
4.3.5So sánh ch t l ng s n ph m B ng 4.12. So sánh ch t l ng s n ph m c a các lo i nguyên li u B ng 4.12. So sánh ch t l ng s n ph m c a các lo i nguyên li u Nguyên li u Wax 420 50% Wax - 460 25% Wax - 520 10% Wax - 520 VGO – 520 Nhi t đ (oC) 420 460 520 520 520 C/O 1,5 3,0 2,5 2,5 3,0 RON 85,11 86,7 89,6 89,2 89,1 MON 75,1 76,9 79,4 79,1 78,6 Paraffin (%kl) 4,74 2,71 2,97 3,58 3,7 Iso paraffin (%kl) 31,49 33,56 25,5 24,52 23,96 Aromatic(%kl) 30,03 35,16 50,71 47,96 44,4 Napthene(%kl) 11,69 8,96 8,72 9,95 11,03 Olefin(%kl) 22,06 19,61 12,1 13,99 16,92 Nh n xét:
T i t l ph i tr n 50% Wax - 50% VGO nhi t đ 460oC, t l C/O = 3,0, tr s ch ng kích n RON đ t 86,7, các thành ph n nhĩm Aromatic và Olefin đ u đ t theo tiêu chu n quy đnh v x ng th ng ph m.
4.3.6So sánh c c u s n ph m cùng đ chuy n hĩa 75%
Kh n ng cracking xúc tác trên hai lo i nguyên li u wax và VGO s d ng xúc tác th i FCC đ c bi u di n Hình 4.16 và hi u su t c c sinh ra đ c th hi n trong hình 4.13 .
B ng 4.13. Hi u su t c a s n ph m (%kl) cùng đ chuy n hĩa 75%
Nguyên li u
C/O Nhi t
đ (oC)
X ng C c Khí khơ C3= LPG LCO HCO
WAX 1,5 420 62,2 0,9 0,15 2,3 11,1 20,1 5,1
VGO 3,0 520 53,2 2,4 1,2 5,6 19,0 15,0 8,8
So sánh hi u su t s n ph m c ng nh đ chuy n hĩa c a ph n ng cracking xúc tác trên hai lo i nguyên li u wax và VGO cùng đ chuy n hĩa 75% đ c trình bày B ng 4.11. đ t đ c cùng đ chuy n hĩa, v i nguyên li u Wax, ph n ng x y ra nhi t đ th p 420oC và t l xúc tác trên d u th p 1,5, trong khi đĩ v i nguyên li u VGO, đi u ki n nhi t đ là 520oC và t l xúc tác trên d u là 3,0. Hi u su t x ng thu đ c đ i v i ph n ng cracking trên nguyên li u wax 62% cao h n
đ i v i nguyên li u chu n VGO 53%. L ng s n ph m khơng cĩ l i nh c c, khí khơ c a ph n ng cracking wax th p h n h n so v i ph n ng trên nguyên li u VGO chu n. i u này cĩ th gi i thích do b n ch t d cracking c a wax v i hàm l ng paraffins c ng nh olefin cao. V i l ng xúc tác s d ng th p cho ph n ng cracking wax, hi u su t khí khơ gi m m nh 0,15% so v i nguyên li u VGO chu n 1,2%. Ngồi ra, hi u su t LCO trong ph n ng cracking nguyên li u wax 20% cao h n trên nguyên li u VGO 15% th hi n trong B ng 4.11. Nguyên li u wax cho hi u su t cracking cao h n 5% so v i VGO do kh n ng cracking m nh c a các phân t wax. Do đĩ, nguyên li u wax cĩ kh n ng cracking t t, cho hi u su t s n ph m x ng cao và hàm l ng khí khơ c ng nh c c th p.
4.3.7 ánh giá s n ph m cracking thu đ c (RON, MON) đ xem xét các lo i
nguyên li u và l a ch n
Kh n ng cracking xúc tác đ i v i các lo i nguyên li u ph i tr n đ c th hi n Hình 4.18.
Hình 4.19. So sánh kh n ng cracking c a các lo i nguyên li u b ng xúc tác th i FCC
C/O 1,52 2,65 2,25 2,76 2,91 chuy n hĩa (%kl) 75,00 75,00 75,00 75,00 75,00 Khí khơ(%kl) 0,15 0,44 0,96 1,17 1,17 C3= (%kl) 2,36 4,17 5,41 5,32 5,43 LPG (%kl) 11,26 15,98 18,55 18,21 18,52 X ng (%kl) 62,38 56,32 53,51 53,45 52,74 LCO (%kl) 19,98 14,93 13,18 14,59 15,02 HCO (%kl) 4,92 9,97 11,72 10,31 9,89 C c (%kl) 0,93 1,97 1,68 1,89 2,28
Trong quá trình cracking xúc tác, tính ch t nguyên li u là m t trong nh ng y u t quy t đnh đ n thơng s v n hành và c c u s n ph m, là thơng s đ u vào quan tr ng nh t trong vi c tính tốn thi t k phân x ng. Hai lo i nguyên li u t ng
đ ng nhau v thành ph n c t cĩ th cĩ kh n ng cracking và c c u s n ph m r t khác nhau. Thành ph n c a nguyên li u wax cĩ ch s aniline cao ch ng t nguyên li u mang tính paraffin cao, và gi m tính th m. Do đĩ, khi đi m anilin cao, nguyên li u s d cracking h n. Olefins đ c t o ra là s n ph m c a cracking s c p và s d dàng tham gia các quá trình cracking sâu h n. Khi hàm l ng wax ph i tr n càng cao, các lo i nguyên li u ph i tr n càng d cracking, đ so sánh cùng đ
chuy n hĩa, nhi t đ th c hi n ph n ng gi m t ng ng v i s t ng hàm l ng wax tr n vào nguyên li u. C th , ph n ng cracking wax t i đi u ki n 420oC, C/O 1,5 cracking v i nguyên li u tr n 50% wax t i đi u ki n 460oC, C/O 2,7 trong khi
đĩ các nguyên li u cịn l i thì ti n hành v i nhi t đ 520oC, v i t l C/O kho ng 2,5 -3,0 đ cĩ cùng đ chuy n hĩa là 75%. Khi ph i tr n 10, 25% wax, nguyên li u d cracking h n, đ chuy n hĩa cao h n nh ng c c u s n ph m khơng thay đ i đáng k . i u này cho th y ti m n ng ng d ng và ph i tr n c a wax vào lo i nguyên li u cho quá trình cracking xúc tác và phân x ng RFCC.
CH NG 5 K T LU N VÀ KI N NGH
5.1 K t lu n.
Thơng qua vi c nghiên c u lý thuy t c ng nh ti n hành th c nghi m v i 5 lo i m u Wax, VGO và 3 m u ph i tr n (10%Wax - 90%VGO, 25%Wax - 75%VGO và 50%Wax - 50%VGO) trên thi t b ph n ng SCT - MAT đ đánh giá vi c cĩ th t n d ng xúc tác FCC th i c a nhà máy l c d u Dung Qu t đ chuy n hĩa phân đo n Wax t d u nhi t phân nh a th i Polypropylen c a nhà máy Polypropylen Dung Qu t thành nhiên li u, ta đã thu nh n đ c m t s k t qu nh sau:
1. Nguyên li u Wax: chuy n hĩa t ng khi t ng nhi t đ , wax d cracking v i nhi t đ th p, v i t l C/O th p. T i nhi t đ 420o, t l C/O =1,5 t ng hi u su t s n ph m mong mu n chi m 93,62%kl, trong đĩ hi u su t x ng chi m 62,36%kl, LCO chi m 19,98%kl và LPG chi m 11,26%kl, nh ng nguyên li u Wax cho s n ph m x ng cĩ tr s ch ng kích n (RON) th p, ch đ t 85,1
2. Nguyên li u VGO chu n: chuy n hĩa đ t 76,10% cao nh t nhi t đ
520oC và t l C/O =3,0, hi u su t s n ph m mong mu n cao, hi u su t x ng chi m 53,24%, LPG chi m 18,98% và LCO chi m 14,97%, ngồi ra HCO ch chi m 8,84%, tr s ch ng kích n (RON) đ t 89,1.
3. Nguyên li u ph i tr n:
V i t t c các t l ph i tr n, h n h p tr lên d cracking h n và đ chuy n hĩa nguyên li u cao h n
Ph i tr n 10%Wax -90%VGO:
chuy n hĩa đ t 73,12% v i t ng ph n tr m s n ph m x ng và LCO chi m 69,46% cao nh t, nhi t đ ph n ng 520oC v i t l C/O = 2,5. Tr s ch ng kích n (RON) đ t 89,2. Tuy nhiên thành ph n nhĩm Aromat
Ph i tr n 25%Wax -75%VGO
C c u s n ph m thay đ i khơng đáng k , đ chuy n hĩa đ t 77,53% v i t ng ph n tr m s n ph m x ng và LCO chi m 68,16% cao nh t t i nhi t đ
520oC, C/O=2,5. Tr s ch ng kích n (RON) đ t 89,6. Tuy nhiên thành ph n nhĩm Aromat chi m 50,71%kl.
Ph i tr n 50%Wax -50%VGO
Khi ph i tr n 50%Wax, c c u s n ph m thay đ i đáng k . chuy n hĩa
đ t 78,98% v i t ng ph n tr m s n ph m x ng và LCO chi m 73,20% cao nh t, t i nhi t đ ph n ng 460oC v i t l C/O = 3,0. Tr s ch ng kích n (RON) đ t 86,7, các thành ph n nhĩm Aromatic và Olefin đ u đ t theo tiêu chu n quy đ nh v x ng th ng ph m.
Nh v y t l ph i tr n t i u là 50% wax - 50%VGO.
4. Xúc tác FCC th i: Xúc tác FCC th i sau khi lo i c c v n cịn ho t tính cao v i kh n ng chuy n hĩa nguyên li u VGO chu n h n 75% (đi u ki n chu n: Nhi t đ 520oC và t l C/O = 2,5). Nh v y nghiên c u t n d ng xúc tác FCC th i c a nhà máy l c d u Dung Qu t đ ti n hành ph n ng cracking xúc tác theo ph ng pháp đánh giá ho t tính xúc tác MAT cho đ chuy n hĩa cao, hi u su t các s n ph m cĩ l i (LPG, x ng và LCO đ t h n 80% nhi t đ 520oC v i t l C/O =2,5) cao, c c th p và l ng khí khơ th p. Ngồi ra k t qu cho th y hàm l ng Wax ph i tr n càng cao, đ chuy n hĩa càng cao v i hi u su t x ng thu đ c h n 50%.
DANH M C CƠNG TRÌNH
Nguy n Th Lê Nh n, Tr n V n Trí, Nguy n Sura, Nguy n Bá Khoa, Võ Th M Nga, Nguy n V c Huy, Bùi Ng c D ng, ng Thanh Tùng, Nghiên c u kh n ng s d ng xúc tác FCC th i đ cracking wax thu đ c t nhi t phân polypropylene th i, H i ngh xúc tác h p ph 2013.
DANH M C TÀI LI U THAM KH O
1. Thu, N.H., Kh o sát đánh giá ph ng pháp gi m ho t tính xúc tác theo quy trình tu n hồn propylen và xác đnh các thơng s t i u đ gi l p xúc tác FCC cân b ng c a các Nhà máy l c d u, 2013: Vi n D u khí Vi t Nam. p. 19.
2. Xuân, .T.T., Ph n 1: Cơng ngh cracking xúc tác phân đo n c n d u (RFCC), in tài: "Phân tích đánh giá và l a ch n lo i xúc tác FCC- phù h p cho các lo i d u thơ nguyên li u thay th cho d u thơ B ch H cho NMLD Dung Qu t"2008: Trung tâm Nghiên c u và Phát tri n Ch bi n D u khí (PVPro) - Vi n D u khí Vi t Nam.
3. Catalysts, A., FCC Fundamentals - Viet Nam FCC training, June 2005. 4. Butler, E., G. Devlin, and K. McDonnell, Waste Polyolefins to Liquid Fuels
via Pyrolysis: Review of Commercial State-of-the-Art and Recent Laboratory Research. Waste and Biomass Valorization, 2011. 2(3): p. 227-255.
5. J. Aguado, D.P.S., and J. M. Escola, Fuels from Waste Plastics by Thermal and Catalytic Processes: A Review, 2008.
6. Nghiên c u xây d ng mơ hình t ch c và ho t đ ng qu tái ch ch t th i r n t i Tp.HCM. tháng 8 n m 2006.
7. Tr ng, B.T.N.M., in Báo cáo hi n tr ng mơi tr ng Vi t Nam 2003. 8. Tình hình phát sinh ch t th i r n sinh ho t đơ th Vi t Nam. 22/1/2010. 9. tr ng, C.B.v.m., Xây d ng mơ hình và tri n khai thí đi m vi c phân lo i,
thu gom và x lý rác th i sinh ho t cho các khu đơ th m i, 2008. 10. Nam, H.h.n.V. T ng quan ngành hàng nh a Vi t Nam ph n 2. 2010. 11. Th ng, B.C. T ng quan ngành hàng nh a Vi t Nam ph n 1 2010. 12. Phú, H. ., Bài gi ng " K thu t s n xu t ch t d o". Vol. 5. 2011.