Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ hiện đại, Reforming xúc tác là một trong những quá trình quan trọng nhất của nhà máy chế biến dầu mỏ. Vai trò của quá trình này không ngừng được nâng lên do đòi hỏi nhu cầu về xăng có chất lượng cao và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hữu cơ-hoá dầu ngày một tăng. Chính vì vậy, quá trình Reforming xúc tác nhằm sản xuất xăng có trị số Octane cao và sản xuất các Hydrocacbon thơm BTX (Benzen, Toluen, Xylen) làm nguyên liệu cho ngành tổng hợp hữu cơ và hoá dầu. Ngoài ra còn thu được các sản phẩm khí giầu Hydro cung cấp cho các quá trình khác như: làm sạch nguyên liệu (Hydrotreating), xử lý các phân đoạn sản phẩm, cho quá trình Hydrocracking ... Đây là nguồn Hydro phong phú và rẻ tiền hơn
10 ÷15 lần Hydro thu được từ các quá trình khác.
Trong suốt lịch sử công nghiệp dầu mỏ cho đến tận ngày nay xăng là sản phẩm chủ yếu nhất của dầu mỏ. Cùng với những tiến bộ vượt bậc trong ngành công nghiệp chế tạo máy, các động cơ sử dụng xăng đòi hỏi xăng cung cấp phải có phẩm chất ngày càng tốt hơn. Đó là có khả năng bay hơi đủ tốt, cháy điều hoà, không kích nổ (tính chống cháy kích nổ tốt, đặc trưng bởi trị số Octane ON), có nhiệt cháy lớn ... Trong khi đó, xăng nhận được từ chưng cất trực tiếp thường có ON thấp nên không đảm bảo chất lượng sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ. Người ta có thể tăng ON bằng nhiều cách pha trộn với các cấu tử có ON cao như: Alkylate, MTBE (Metyl Tert Butyl Ete), TEL (Tetraethyl Lead) ... Tuy nhiên trong các trường hợp này, lượng các cấu tử hạn chế, xăng có ON không cao lắm hoặc gây độc hại trong quá trình sử dụng. Do đó mà quá trình Reforming được nghiên cứu và không ngừng phát triển để cải thiện chất lượng của xăng chưng cất trực tiếp và cải thiện cả xăng của các quá trình thứ cấp khác.
Hydrocacbon BTX nhận được từ quá trình Reforming xúc tác là nguyên liệu đầu quan trọng cho tổng hợp hữu cơ-hoá dầu: Bezen là nguyên liệu để sản xuất sợi Poliamit dùng làm Capron và Nilon. Cao su tổng hợp trên cơ sở Phenol, từ P-xylen người ta sản xuất các sợi Polieste. O-xylen để sản xuất Anhidricphtalic....
Bên cạnh đó, quá trình Reforming xúc tác còn thu được khí hoá lỏng (LPG) là sản phẩm phụ có giá trị, được sử dụng cho nhiều mục đích khác.
máy, khẳng đinh vai trò số một của phân xưởng Reforming xúc tác cho nhà máy chế biến dầu mỏ hiện đại, góp phần đáng kể cho nhu cầu dân sinh và phát triển nền kinh tế đất nước.
4.2.Nguyên liệu sử dụng cho quá trình Reforming xúc tác.
Tuỳ theo mục đích sử dụng hoặc công nghệ tiến hành mà lựa chọn nguyên liệu. Hay nói cách khác, nguyên liệu có ảnh hưởng quyết định tới hiệu suất chất lượng sản phẩm, công nghệ của quá trình và quyết định cả loại chất xúc tác cần dùng.
Để sản xuất xăng có ON cao người ta thường dùng phân đoạn xăng
80 ÷ 180 ° C đã được làm sạch bằng quá trình Hydrotreating. Giới hạn
dưới của nhiệt độ chưng cất 80 ° C được thiết lập để loại bỏ những HC
nhẹ C - nhằm giảm bớt lượng bezen trong xăng reforming vì bezen là một
chất độc. Còn giới hạn trên 180 ° C có tác dụng hạn chế T100 của reforming, vì reforming làm tăng nhiệt độ sôi. Vấn đề là ở chỗ HC thơm có
nhiệt độ sôi cao hơn các HC khác. T100 của reformat thường cao hơn của
nguyên liệu vài ba chục độ. Giới hạn 180 °C còn có tác dụng tránh bớt phản
ứng tạo cốc, vì HC càng nặng càng dễ tạo cốc. Đồng thời hàm lượng dị nguyên tố phải rất nhỏ, dưới một vài ppm, để ít gây ngộ độc xúc tác. [1]
Như vậy, Naphten là thành phần được mong muốn còn Aromatic, olefin, parafin có số nguyên tử cacbon bé là thành phần không mong muốn trong nguyên liệu. Nguyên liệu càng giầu parafin càng khó reforming nhưng cũng có thể đạt được hiệu suất cao nếu tiến hành ở điều kiện thích hợp cho phản ứng hydrocracking, phản ứng đồng phân hoá, nghĩa là áp suất cao hơn, điều kiện khắc nghiệt hơn. Nói cách khác hàm lượng parafin có trong Naphta có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Hình 4.1 đã chỉ rõ điều này đối với 2 nguồn nguyên liệu là Naphta béo (ít parafin) và Naphta gầy (nhiều parafin). Khi dùng nguyên liệu Naphta béo thì quá trình reforming tiến hành dễ dàng hơn và đạt được hiệu suất cao hơn so với nguyên liệu là Naphta gầy. [4]
Naphta gầy P reformat P }từ P Naphta béo P N reformat P }từ P từ N A: Aromatic N: Naphten P: Parafin N A }từ N A }từ A A A }từ A
Hình 4.1: Sự chuyển hoá của naphta béo và naphta gầy
Nguyên liệu là xăng sản phẩm của quá trình cracking không tốt bằng xăng của quá trình chưng cất trực tiếp vì có hàm lượng olefin cao. Tuy nhiên
gần đây, do sự phát triển của quá trình làm sạch sản phẩm dầu mỏ bằng hydro nên có thể làm sạch các hợp chất olefin, các hợp chất chứa S, N, O có trong nguyên liệu. Vì vậy, người ta có thể sử dụng phân đoạn xăng của các quá trình thứ cấp như: FCC, coke hoá, cracking nhiệt, cracking giảm độ nhớt ... làm nguyên liệu đầu cho quá trình reforming xúc tác.
Mặt khác, để sản xuất HC thơm riêng lẻ thì nên chọn nguyên liệu trong giới hạn sau: [3]
62 ÷85 °C để nhận Bezen;
85 ÷120 °C để nhận Toluen;
120 ÷140 để nhận Xylen;
Để đánh giá chất lượng nguyên liệu reforming xúc tác thông qua thành phần hoá học của nguyên liệu, hãng UOP đã đưa ra một chuẩn số tương quan
KUOP được xác định theo biểu thức sau:
KU OP = 12,6 - (N + 2Ar)/100 N - hàm lượng % của Naphten;
Ar - hàm lượng % của hydrocacbon thơm.
Trong nguyên liệu reforming xúc tác KUOP và đặc biệt là tổng số N + 2Ar thay đổi trong một khoảng rộng (tổng N + 2Ar có thể từ 30 ÷ 80). Nếu
KUOP = 10 thì nguyên liệu chứa nhiều HC thơm hơn. Nếu KUOP = 11 thì
nguyên liệu chứa nhiều naphten và HC thơm 1 vòng. Còn nếu KUOP = 12 là
nguyên liệu chứa một hỗn hợp bằng nhau giữa HC vòng và HC parafin, nếu
KUOP ≈13 thì nguyên liệu chủ yếu là HC parafin. Như vậy, nếu KUOP thấp hay
tổng số N + 2Ar trong nguyên liệu càng cao thí nguyên liệu càng chứa nhiều
naphten và nguyên liệu đó càng thuận lợi để nhận reformat có ON cao. [3]