Khi chọn nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác ta phải xét tới mục đích của quá trình và chất lượng của chất xúc tác được sử dụng. Thành phần phân đoạn và chất lượng nguyên liệu có ảnh hưởng quyết định tới chế độ công nghệ, hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Để minh hoạ ta có thể xét một vài trường hợp cụ thể sau:
Thực tế đã chứng minh được rằng, tốc độ của phản ứng đối với parafin
C6 - C7 rất khác nhau. Vì tốc độ của phản ứng Hydrocracking hexan lớn gấp 3
lần tốc độ phản ứng đề hydro hoá cyclo hoá hexan nên chỉ có một lượng nhỏ n-hexan chuyển hoá được thành aromatic. Còn tốc độ phản ứng đề hydro cyclo hoá đối với heptan lớn gấp 4 lần so với hexan. Do đó lượng aromatic được tạo ra từ n-heptan lớn hơn nhiều so với từ n-hexan.
Phản ứng xảy ra đối với naphten có trong nguyên liệu đã chỉ ra rõ sự khác nhau giữa alkylcylcopentan và alkylcyclohexan. Phản ứng của alkyl cyclopentan xảy ra chậm và theo hai cách. Phản ứng rất mong muốn là đồng
phân hoá một alkylclohexan rồi sau đó loại H2 để tạo thành aromatic. Phản
ứng loại H2 và đóng vòng parafin cũng đồng thời xảy ra. Việc loại H2 của alkylcyclohexan xảy ra ngay lập tức và nhanh chóng tạo thành aromatic.
Sự chuyển hoá của từng loại HC có trong nguyên liệu cung cấp cho quá trình reforming được minh hoạ ở hình (4.2), tốc độ của từng quá trình chuyển hoá rất khác nhau. Khi sử dụng 20 % lượng xúc tác đầu tiên thì có tới 90 % cyclohexan đã được chuyển hoá, chỉ có lượng chuyển hoá đối với parafin là 10%.
Đối với phản ứng chuyển hoá parafin, phản ứng khó thực hiện nhất thì parafin có số nguyên tử cacbon càng nhiều càng dễ chuyển hoá. Do đó cần phải nâng nhiệt độ sôi đầu của nguyên liệu để đảm bảo trong nguyên liệu luôn có một lượng lớn parafin có khối lượng phân tử đủ lớn, có thể dễ dàng chuyển hoá trong quá trình reforming.
Hình 4.2. Lượng chuyển hoá phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu
Hình 4.3. Lượng parafin chuyển hoá phụ thuộc vào KLPT
Nói tóm lại, trong nguyên liệu cung cấp có chứa các loại hợp chất khác nhau của parafin, của naphten, của HC thơm và các hợp chất dị nguyên tố khác như hợp chất của oxy, nitơ, lưu huỳnh ... Nếu hàm lượng của Naphten trong nguyên liệu càng cao, nhất là cyclohexan và dẫn xuất của nó càng nhiều, thì phản ứng đề hydro hoá xảy ra càng triệt để và hàm lượng aromatic có trong sản phẩm càng nhiều. Hay nói cách khác là quá trình reforming xúc tác càng dễ xảy ra và chỉ cần tiến hành quá trình ở điều kiện mềm, độ khắt khe nhỏ mà vẫn cho hiệu suất và chất lượng xăng cao. Nếu nguyên liệu chứa nhiều hợp chất parafin thì các phản ứng của parafin chỉ góp phần nhỏ để tạo ra aromatic bằng phản ứng đề hydro-cyclo hoá (khi mà chất xúc tác chưa được cải tiến), còn đại bộ phận parafin sẽ tham gia phản ứng đồng phân hoá
và hydrocracking. Phản ứng hydrocracking còn làm giảm hiệu suất H2 do một
lượng lớn H2 tiêu hao cho phản ứng này. Do vậy, thành phần hoá học của
nguyên liệu trong điều kiện reforming xúc tác sẽ xác định cả hiệu suất H2 tạo
ra trong quá trình. Nếu hàm lượng parafin trong nguyên liệu càng thấp thì
hiệu suất H2 sẽ càng cao (chỉ đúng với xúc tác thế hệ cũ).
Các HC thơm có trong nguyên liệu thường nhỏ, đặc biệt là khi nguyên liệu là phân đoạn xăng chưng cất trực tiếp. HC thơm có ảnh hưởng đến tốc độ các phản ứng đề hydro hoá hay đề hydro-cyclo hoá theo hướng ngăn cản các phản ứng này. Vì vậy, nếu mục đích của quá trình là sản xuất HC thơm riêng biệt thì nên tách trước HC thơm khỏi nguyên liệu.
Thành phần phân đoạn cũng có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu của quá
trình reforming xúc tác. Hiệu suất reformat và H2 cũng như độ hoạt động của
xúc tác sẽ tăng khi hàm lượng naphten trong nguyên liệu tăng, điều này thể hiên rõ trong bảng 4.3.
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu đến quá trình
reforming xúc tác. Xúc tác KP 104, p = 1,5MPa, t = 475 °C
Chỉ tiêu Phân đoạn sôi, °C
Nguyên liệu đến 85 85 ÷105 105 ÷120 120 ÷140 140 ÷180 Mậtđộ, kg/m3 696 722 735 751 751 Thành phần cất, °C 10% 54 94 112 126 148 50% 68 95 113 128 150 90% 75 97 116 131 159 Thành phần HC, % HC thơm 8 9 12 16 14 HC naphten 29 33 29 30 25 HC parfin 63 58 59 54 61 MON sạch 69 51 - 44 27
Sản phẩm
Hiệu suất xăng% 86,4 86,5 87,5 89,8 88,4
Hiệu suất H2 1,3 2,2 2,3 2,2 2,3
HC thơm % 37 57 62 66 69
MON 76 79 83 84 86
RON 78 88 93 94 97
Các hợp chất dị nguyên tố, đặc biệt là các hợp chất của lưu huỳnh và của nitơ trong nguyên liệu phải giảm tới mức tối đa và nhỏ hơn giới hạn cho phép. Vì các hợp chất này chỉ làm tăng tốc độ các phản ứng ngưng tụ tạo nhựa và cốc, gây ngộ độc xúc tác, làm giảm nhanh hoạt tính của chất xúc tác. Vì thế nguyên liệu trước khi đưa vào reforming xúc tác đều phải được qua công đoạn xử lý bằng hydro hoá làm sạch để loại bỏ các hợp chất dị nguyên tố, các hợp chất olefin, diolefin và cả kim loại do nhiễm bẩn vào nguyên liệu reforming trong quá trình chế biến. Các hợp chất dị nguyên tố sẽ được loại ra
ở dạng khí như NH3, H2S và H2O nhờ quá trình hydro hoá làm sạch. [3]