Xúc tác của phân xưởng CCR được thiết kế đi từ trên xuống theo trọng lực. Tại thiết bị phản ứng dịng cơng nghệ sẽ đi xun tâm qua lớp xúc tác để thực hiện phản ứng reforming và đi vào ống trung tâm (Center pipe) (Hình 1.25), cịn xúc tác di chuyển từ thiết bị phản ứng trên xuống thiết bị phản ứng dưới theo trọng lực. Khi lưu lượng dịng cơng nghệ tăng lên sẽ làm cho trở lực qua lớp xúc tác tăng lên và làm cho xúc tác khó di chuyển hoặc bị giữ lại (hang up/pinning) (Hình 1.26). Hiện tượng này được gọi là “Catalyst pinning” [12]. Đây là hiện tượng xúc tác trong thiết bị phản ứng bị giữ lại, không tự di chuyển theo dịng tuần hồn xúc tác, gây ra do dòng hỗn hợp nguyên liệu đi xuyên tâm thiết bị phản ứng tăng cao.
Hiện tượng “catalyst pinning” làm cho cốc tạo thành trên lớp xúc tác sẽ tăng lên, hoạt tính xúc tác giảm, nhiệt độ vùng đốt tại tháp tái sinh xúc tác tăng cao…
Phân xưởng CCR là phân xưởng rất quan trọng trong các phân xưởng công nghệ của Nhà máy lọc dầu Dung Quất. Việc tăng công suất của phân xưởng cao hơn thiết kế sẽ giúp đem lại lợi nhuận rất lớn cho Nhà máy. Tuy nhiên việc nâng công suất của phân xưởng CCR từ 100% công suất lên 112% sẽ gặp phải trở ngại về hiện tượng “catalyst pinning” [12]. Nghiên cứu giảm tỷ lệ H2/HC sẽ giảm được tổng lưu lượng dòng đi xuyên tâm qua lớp xúc tác, qua đó góp phần làm giảm được hiện tượng catalyst pinning.
Hình 1.26: Hiện tượng Catalyst pinning [12]
Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng Catalyst pinning như thiết kế của thiết bị phản ứng (lưới lọc bị tắc-Centerpipe plugging), tỷ trọng của xúc tác, tăng công suất phân xưởng, lớp lưới của thiết bị tái sinh bị tắt (Regenerator screen plugging), phân phối dịng khí tái sinh khơng đều trong thiết bị tái sinh,…
Dấu hiệu để nhận biết hiện tượng Catalyst Pinning:
▪ Thiết bị phản ứng: Chênh lệch nhiệt độ dịng cơng nghệ qua thiết bị phản ứng giảm; chênh áp qua thiết bị phản ứng tăng.
▪ Thiết bị tái sinh: Cốc sẽ di chuyển xuống vùng Clo hóa; Bất thường của dịng khí đến đốt cốc; nhiệt độ vùng đốt cốc tăng nhanh.
Các ảnh hưởng, mối nguy nếu bị hiện tượng Catalyst Pinning:
▪ Khả năng phân phối dòng qua thiết bị phản ứng, thiết bị tái sinh sẽ giảm. ▪ Độ chuyển hóa qua các thiết bị phản ứng giảm.
▪ Nhiệt độ vùng đốt cốc tại tháp tái sinh tăng có thể gây hỏng xúc tác, thiết bị. ▪ Xúc tác dễ bị vỡ và làm cho hàm lượng bụi xúc tác tăng gây mất mát xúc
tác, tắt nghẽn hệ thống, thiết bị.
Giới hạn Catalyst Pinning (Pinning margin) = (Lưu lượng dòng để tạo Catalyst Pinning – Lưu lượng dòng thực tế)/Lưu lượng dòng thực tế *100%
Giản đồ để tính lưu lượng dịng tối thiểu để tạo ra hiện tượng Catalyst pinning như hình bên dưới [3]:
Hình 1.27: Giản đồ để tính lưu lượng dòng tối thiểu để tạo ra hiện tượng Catalyst pinning [12]
Mỗi thiết bị phản ứng, mỗi loại xúc tác sẽ có giản đồ Catalyst Pinning khác nhau.
Trục hồnh là tỷ trọng của dịng khí ra khỏi thiết bị phản ứng.
Trục tung là lưu lượng dịng khí để có thể tạo ra hiện tượng Catalyst Pinning. Theo BSR-R&D-TER-013-18002 CCR-Platforming 105% design capacity test run report, UOP đã tính tốn giới hạn pinning xúc tác qua mỗi thiết bị phản ứng tương ứng là R-1301 ( 17% ); R-1302 ( 18% ); R-1303 ( 20% ); R-1304 ( 23% ). Các giá trị này đã rất gần với ngưỡng tối thiểu theo khuyến cáo là 20% [13]
Chương 2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ H2/HC ĐẾN THÔNG SỐ VẬN HÀNH VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CỦA PHÂN XƯỞNG CCR
Nhằm đánh giá khả năng làm việc của phân xưởng với tỷ lệ H2/HC thấp , chúng tôi đã tiến hành chạy mô phỏng phân xưởng CCR ở công suất 110%, lần lượt giảm lưu lượng hydro tuần hoàn từ 64000 Nm3/hr xuống 62000 Nm3/hr, 60000 Nm3/hr và 58000 Nm3/hr .