VI Các yếu tố ảnh h– ởng đến quá trình.
9. Đặc tính của thiết bị.
Các thiết bị phản ứng đợc phân loại thành 2 loại chảy xuống và chảy xuyên tâm. Trong thiết bị xuyên tâm đi vào đỉnh và chảy xuống qua lớp xúc tác, sản phẩm đi ra từ đáy .
...........................................................................
Trong thiết bị xuyên tâm, nguyên liệu đi vào từ đỉnh và sản phẩm đi ra từ đáy nhng nguyên liệu chảy ngang qua 1 lớp xúc tác vòng đến dòng nguyên liệu rẽ nhánh đi vào xúc tác.
Thiết bị bán tái sinh thờng là một dãy gồm 3 đến 4 thiết bị. Kích thớc của thiết bị đầu tiên thờng nhỏ hơn so với thiết bị cuối cùng. Nhng phản ứng thu nhiệt rất nhanh, xảy ra ở thiết bị đầu tiên có thể làm giảm nhiệt độ thiết bị đến mức mà những phản ứng tiếp theo bị ngừng lại, lớp xúc tác nằm ở dới điểm có nhiệt độ này hoạt động khơng có hiệu quả. Do vậy nên sử dụng thiết bị có kích thớc nhỏ, đồng thời những phản ứng xảy ra ở thiết bị cuối cùng tơng đối chậm, do đó kích thớc thiết bị phải lớn. Sự phân chia kích thớc thiết bị đợc đa ra trong bảng 10.
Bảng 10: Kích thớc thơng thờng của thiết bị.
Hệ thống 3 thiết bị Hệ thống 4 thiết bị
Thiết bị số phần trăm Thiết bị số phần trăm
1 20 1 12
2 230 2 20
4 40
Ngồi ra, có khi năng suất của thiết bị bán tái sinh có thể đợc mở rộng, 2 thiết bị sẵn có đợc nối song song và 1 thiết bị mới thờng nhỏ hơn đợc thêm vào. Thông thờng những thiết bị song song thờng đợc đặt ở những vị trí cuối cùng. Hệ thống tuần hồn thờng sử dụng 5 hoặc 6 thiết bi. Hệ thống lớp xúc tác chuyển động thờng sử dụng 3 hoặc 4 thiết bị.
VII Cải tiến xúc tác và cơng nghệ. –
Q trình Reforming xúc tác với lớp xúc tác cố định đầu tiên đã đợc áp dụng trong cơng nghiệp vào năm 1940 và khi đó dùng xúc tác Molipden. Song nó cũng khơng đợc phát triển vì sự tạo cốc quá nhanh trên xúc tác.
Vào năm 1949 Reforming xúc tác sử dụng xúc tác trên cơ sở Pt ra đời và quá trình này liên tục đợc cải tiến. Cùng với quá trình cải tiến xúc tác, công nghệ cũng đợc cải tiến theo và ngời ta áp dụng công nghệ áp suất của quá trình ngày một thấp. Những cải tiến cho phép tăng cả hiệu suất và chất lợng của xăng. Vì áp dụng quá trình ở áp suất thấp, mà làm tăng tốc độ tạo cốc từ đó cơng nghệ có số lần tái sinh xúc tác tăng lên. Ví dụ hãng ESSO đã áp dụng quá trình Reforming xúc tác với áp suất bằng 6 Kg/cm2 trong Reator với lớp xúctác cố định nhng có bổ sung thêm 1 lị phản ứng phụ. Thay đổi mới nhất là từ năm 1971 hãng UOP đã đa ra cơng nghệ xúc tác chuyển động với q trình tái sinh xúc tác liên tục ( CCR ) công nghệ này cho phép giảm áp suất từ 20 Kg/cm2 xuống còn 10ữ12 Kg/cm2 và khi có xúc tác thế hệ mới cơng nghệ này cho phép giảm áp suất xuống còn 3ữ3,5 Kg/cm2 ( Hãng UOP và FIN ).
Đơng nhiên xúc tác thế hệ mới có giá thành cao hơn ( ngay chất mang cũng đắt hơn: 35F/kg so với 2F/kg của xúc tác FCC ). Nhng nó đợc áp dụng vì chỉ tiêu kinh tế: Tăng trị số octan, tăng hiệu suất xăng và lợng khí H2.
Sự cải tiến theo hai hớng: Cải tiến xúc tác và cải tiến công nghệ. Bảng 11: Trình tự cải tiến xúc tác và cơng nghệ
1940 Reforming xúc tác đầu tiên sử dụng xúc tác Molipden. 1940 Phát triển xúc tác Pt.
Thập niên 1950 rất nhiều quá trình Reforming xúc tác đợc phát triển từ xúc tác Pt.
1960 Phát triển xúc tác đa kim loại ( ngồi Pt cịn có các kim loại khác ) 1970 Quá trình Reforming tái sinh xúc tác liên tục ra đời.
1980 Quá trình Reforming tái sinh xúc tác sản xuất RH thơm. 1990 Ra đời quá trình Reforming xúc tác mới ( New Reforming )
Vào năm 1950, nhiều quá trình Reforming xúc tác sử dụng xúc tác Pt đã đợc phát triển và nhà máy Reforming trong khu lọc dầu là chìa khố chính để sản xuất xăng có trị số octan cao cùng với q trình Cracking với việc tái sinh xúc tác sơi ( FCC ). Q trình Reforming xúc tác khi sử dụng Reator việc tái sinh xúc tác bị cốc hoá. Một số q trình sử dụng Reator có đờng van song song để tái sinh xúc tác ở từng Reator riêng mà không cần phải dừng làm việc toàn bộ hệ thống ( quá trình Powerformer ).
Vào thập niên 1960, xúc tác bi và đa kim loại đã đợc phát triển. Xúc tác bi và đa kim loại đã đợc cải tiến có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc, đã góp phần nâng cao chất lợng của sản phẩm. Sản phẩm có RON = 100 mà vốn đầu t, giá thao tác khơng cao.
Đầu năm 1970 đã có một số cải tiến nổi bật là q trình Reforming xúc tác, đó là q trình có tái sinh liên tục xúc tác của hãng UOP và tiếp theo là của TFP. Xúc tác bị cốc hóa đợc tháo ra liên tục khỏi Reator và đợc đa quay trở lại Reator sau khi đã đợc tái sinh trong một thiết bị tái sinh riêng. Quá trình này đ- ợc gọi là qúa trình tái sinh liên tục xúc tác ( CCR). Nhờ khả năng tái sinh liên
tục xúc tác bị cốc hố, qúa trình CCR cho phép dùng áp suất thấp và thao tác liên tục, hàng năm cha phải thay xúc tác mới. Cũng nhờ giảm áp suất mà hiệu suất RH thơm và H2 tăng lên đáng kể.
Ngày nay, quá trình CCR với áp suất siêu thấp và có thể làm việc ở áp suất 3,5 at. Hầu nh tất cả các quá trình Reforming xúc tác mới đợc xây dựng đều là quá trình CCR.
Bảng 12: Các hãng đi đầu trong quá trình cải tiến Reforming xúc tác. Tên quá trình Hãng
thiết kế
Loại reator Loại xúc tác Loại lò tái sinh Policyastorm er UOP Xúc tác cố định R.11-R12 Pt = 0,375ữ0,75
Tái sinh gián đoạn Powerformerr Xúc tác cố định KX, RO, Bo ( Phát triển, Re )
Tái sinh gián đoạn TFP Reforming TFP Xúc tác cố định RG400 Pt=0,2ữ0,6
Tái sinh gián đoạn MAONA former Englan d Xúc tác cố định RD 150, (Pt=0,6)E500
Tái sinh gián đoạn
Reniormer CRC Xúc tác cố định
F(Pt,Re) Tái sinh gián đoạn CCR Potformer UOP Xúc tác chuyển động, reator chồng lên nhau
R16,20Pt, Re Tái sinh liên tục
chuyển động, reator cạnh nhau
tục
Phát triển q trình CCR chỉ có hai hãng : UOP và TFP(FIN). Đến năm 1996, UOP đã có 139 nhà máy và FIN có 48 nhà máy CCR.
Trong cơng nghiệp chế biến dầu, quá trình Reforming với lớp xúc tác cố định vẫn còn khá phổ biến, ở đây điều kiện tiến hành quá trình đợc chọn để đảm bảo bỏ bớt thời gian lớn giữa các lần tái sinh lớn ( thờng 7ữ6 tháng đến 1năm). Qúa trình tái sinh xúc tác đợc tiến hành đồng thời trong tất cả các Reator thời gian tổng cộng dùng để tái sinh và bảo dỡng thiết bị là 20ữ40 ngày/năm mà điển hình là cơng nghệ của quá trình này là (Plat Reforming).
Quá trình New Reforming.
Sau một thời gian dài phát triển, công nghệ lọc hố dầu đã thiết lập đợc cơng nghệ mới có khả năng Reforming chọn lọc LPG và Naphta nhẹ thành các cấu tử cao octan cho phép pha trộn tạo xăng có chất lợng cao và các sản phẩm khác là các RH thơm. LPG lần đầu tiên đợc sử dụng làm nguyên liệu dân dụng và nguyên liệu để sản xuất olephin nhẹ bằng cách dehydro hố hay craking mới. Sau đó, SPG trở thành một vấn đề lớn của lọc dầu vì LPG vợt quá mức tiêu thụ và trở lên khó bán trên thị trờng. Tiếp theo chính Naphta nhẹ cũng thừa do số l- ợng trộn vào xăng cao octan ngày một giảm xuống do trị số octan của naphta nhẹ quá thấp. Từ năm 1996 đến nay, cơng nghệ hố dầu sản xuất đã thay đổi để sử dụng naphta nhẹ và LPG làm nguyên liệu cho sản xuất xăng có trị số octan cao và RH thơm. Trong năm 1997 quá trình “ New Reforming đã đợc phát triển nhằm mục đích này”. Các phản ứng xảy ra trong q trình New Reforming.
- Oligomer hoá olephin để tạo thành trimer và dimer.
- Vịng hố dimer và trimer.
- Dehydro hố hợp chất vịng tạo RH thơm.
Ngoài các phản ứng chính ở trên cịn xảy ra các phản ứng phụ: Hydro cracking tạo metan, etan hay phản ứng ngng tụ tạo cốc bám trên xúc tác.