Sơ đồ công ngh ệ đơn giản tiêu bi u cể ủa phân xưởng FCC được trình bày hình 4.7. ở Phân xưởng đượ ạc t o thành b i hai c m chính: c m ph n ng và tái sinh xúc tác và ở ụ ụ ả ứ c m tách s n phụ ả ẩm.
Nguyên li u cệ ủa phân xưởng, thông thường là ph n c t chân không (có th ầ ấ ể được trộn v i m t ph n d u tu n hoàn (HCO)), sau khi qua thi t b ớ ộ ầ ầ ầ ế ị trao đổi nhiệt được đưa vào đáy ống nâng. Nhiệt lượng do xúc tác mang đến t thi t b ừ ế ị tái sinh làm bay hơi nguyên li u và nâng nhi t c a nguyên liệ ệ ủ ệu đến nhiệt độ ph n ng. H n h p xúc tác và ả ứ ỗ ợ hơi hydrocacbon cùng đi lên dọc theo ng ố ống nâng và đi vào thiế ịt b ph n ng. Nhi t ả ứ ệ độ ủ c a thi t b ph n ng kho ng 500/530ế ị ả ứ ả oC.Ph n ng cracking x y ra ngay khi nguyên ả ứ ả liệu ti p xúc vế ới xúc tác cho đến khi hơi được tách ra kh i xúc tác trong lò ph n ng. ỏ ả ứ
M t b lộ ộ ệch dòng được bố trí ở đỉ nh ống nâng cho phép tách sơ bộ hơi hydrocacbon ra kh i xúc tác.Sau khi tách khỏ ỏi hơi sản ph m, xúc tác ẩ đã làm việc rơi xuống vùng bốc hơi (còn gọi là b ph n r a xúc tác) c a thi t b ộ ậ ử ủ ế ị phả ứn ng. Các h t xúc tác m n b ạ ị ị kéo theo cùng v i dòng khí s n phớ ả ẩm sẽ được thu h i trong cyclone hai tồ ầng đặt ở đỉ nh c a thi t b phủ ế ị ản ứng, và như vậy hơi hydrocacbon được làm s ch kh i xúc tác. Sạ ỏ ản ph m cẩ ủa quá trình sau đó được chuyển đến tháp phân đoạn. Áp su t trong thi t b ấ ế ịtái sinh được kh ng ch b ng b phố ế ằ ộ ận điều ch nh áp su t c a cỉ ấ ủ ột phân đoạn
Hình 3.1: Sơ đồ công ngh chung c a quá trình FCC ệ ủ
B ph n rộ ậ ửa xúc tác làm nhiệm v ụloại bỏ ế h t các hydrocacbon b kéo theo hoị ặc hấp ph trên xúc tác b ng cách thụ ằ ổi hơi nước vào. Cần điều ch nh mỉ ột tốc đ hơi thích hợp ộ cho nhi m v ệ ụ này.Ngoài ra cũng cần ph i ki m tra ch t ch ả ể ặ ẽ thời gian lưu của xúc tác
C THU T U
34 trong b ph n rộ ậ ửa để tránh ph i dùng quá nhiả ều không khí trong lò tái sinh.Xúc tác đã s dử ụng được chuy n qua thi t b ể ế ị tái sinh và được kh ng ch b i b ki m tra m c xúc ố ế ở ộ ể ứ tác trong thiế ịt b ph n ng. M c xúc tác trong vùng bả ứ ứ ốc hơi được điều khi n thông qua ể s ự điều khiển độ ở ủa van trượ m c t trên ng nghiêng d n xúc tác t ố ẫ ừ thiết b ị phả ứn ng sang thiết bị tái sinh.
Xúc tác vào thi t b ế ị tái sinh theo hướng ti p tuy n vế ế ới thành lò. Lượng không khí c n thiầ ết để đố t cháy c c bám trên b mố ề ặt xúc tác sau khi được nén s ẽ đi vào đáy thiết b ị tái sinh. Quá trình đốt cháy cốc cũng diễn ra trong l p tớ ầng sôi và để đạt được điều đó, tốc độ ủ c a không khí phải đạ ớn hơn 1m/s. Sự đốt l t cháy nhiở ệt độ cao s lo i b ẽ ạ ỏ c c khố ỏi xúc tác. Xúc tác đã tái sinh sau khi được đuổ ại s ch khí được chuy n qua thiể ết b ph n ng theo ng nghiêng và mang theo m t ph n nhi t cị ả ứ ố ộ ầ ệ ủa quá trình tái sinh để cung cấp lượng nhi t c n thi t cho vi c bệ ầ ế ệ ốc hơi nguyên liệu và cho ph n ng cracking ả ứ xảy ra. Lưu lượng xúc tác tái sinh qua ống nghiêng được điều khi n nh b phể ờ ộ ận điều chỉnh nhiệt độ ủ c a thi t b ph n ng thông qua s ế ị ả ứ ự điều khiển độ ở ủa van trượt. Để m c đảm b o ho t tính c a xúc tác theo th i gian làm viả ạ ủ ờ ệc người ta tháo xúc tác bẩn đã già hoá ra và b sung xúc tác m ổ ới.
Khí của quá trình đốt cháy cốc được tách kh i xúc tác b kéo theo qua cyclone 2 cỏ ị ấp đặt trong thi t b tái sinh. Khí này có nhiế ị ệt độ cao có th ể được x lý và s dử ử ụng để ả s n xuất năng lượng trước khi thải ra môi trường.
Hơi cracking được đưa vào đáy tháp phân đoạn.Trước khi s phân tách xự ảy ra, hơi cracking được làm lạnh đến kho ng 315 370ả – oC bằng cách trao đổi nhi t tr c ti p vệ ự ế ới dòng d u cầ ặn (slurry) được tu n hoàn t ầ ừ đáy của tháp phân đoạn.Dòng d u c n này ầ ặ được làm l nh trong thi t b ạ ế ị trao đổi nhi t ho c trong h thệ ặ ệ ống tái sinh hơi nước trước khi quay lại phía trên đĩa dưới cùng của tháp phân đoạn. Tại tháp phân đoạn, hơi cracking được phân tách thành: d u c n, HCO có th ầ ặ ể được đưa quay lạ ống đứi ng để cracking sâu hơn, LCO, xăng “chưa ổn định” và khí ẩm.
Thân tháp có 2 đoạn trích l y: LCO và HCO, t i mấ ạ ỗi đĩa được trang b m t thi t b ị ộ ế ị bốc hơi bằng hơi nước. Hơi đỉnh của tháp được ngưng tụ m t ph n và hộ ầ ồi lưu một ph n l i tháp chính. Ph n l ng còn lầ ạ ầ ỏ ại được đưa sang thiết b ị tách xăng và phần khí được đưa sang thiế ịt b tách khí.
2. Quá trình c a UOP ủ
S c i ti n và phát tri n v công ngh c a UOP có nói qua theo trình t t ự ả ế ể ề ệ ủ ự ừloại thiết b ị chồng lên nhau (Stacked type) chuy n sang lo i thi t b b trí c nh nhau (side by ể ạ ế ị ố ạ side), tiếp đến là loại đốt cháy (combuster type), sau đó là loại công ngh chuy n hóa ệ ể c n n ng (Residue cracking). ặ ặ
C THU T U
35 V i vi c ngày càng c n t n dùng các ngu n nguyên li u nớ ệ ầ ậ ồ ệ ặng hơn như cặn chưng khí quyển, và để tăng hiệu qu c a quá trình v i ngu n nguyên liả ủ ớ ồ ệu có lượng t p chạ ất lơn hơn, công ty Ashland Oil và UOP đã hợp tác để phát tri n công ngh mể ệ ới đáp ứng được yêu cầu đó. Kết qu là dây chuyả ền RCC đầu tiên đã được đưa vào sản xu t th c ấ ự t ế năm 1983. Dây chuyền này có nhi u c i ti n quan trề ả ế ọng, trong đó cần nói đến là h ệ thống tái sinh xúc tác 2 t ng giúp tái sinh xúc tác v i ầ ớ hàm lượng c c bám lố ớn hơn do ngu n nguyên li u n ng, ngoài ra còn thêm thi t k m i c a h ồ ệ ặ ế ế ớ ủ ệ thống làm l nh xúc tác ạ giúp điều khi n nhiể ệ ột đ tái sinh.
Hình 3.2: Sơ đồ RCC loại tái sinh hai cấp của UOP [1]
Thiế ịt b tái sinh hai cấp giúp điều ch nh cân b ng nhi t vì m t c p có nhi m v t ỉ ằ ệ ộ ấ ệ ụ đố cháy hoàn toàn còn m t c p s ộ ấ ẽ chỉ đố t cháy m t phộ ần c c bám trên xúc tác. Dòng khí ố đơn được s n xuả ất đóng vai trò phân phối khí CO thay vì vài trò như thiế ịt b làm sôi khí CO. Thi t k m i c a thi t b làm lế ế ớ ủ ế ị ạnh xúc tác pha đặc không nh ng ữ giúp điều chỉnh nhiệt độ tái sinh và đảm b o cân b ng nhi t mà còn giúp duy trì h s tu n hoàn ả ằ ệ ệ ố ầ xúc tác để cung cấp độ ổn định trong s kh c nghi t c a ph n ng. [1, 6, 7] ự ắ ệ ủ ả ứ
3. Quá trình của Kellogg
S phát tri n v công ngh ự ể ề ệFCC của Kellogg được tổng quát như sau:
C THU T U
36 T quá trình Ortho Flow sang quá trình Ortho Flow model F rừ ồi đến Ultra Ortho – Flow và đến quá trình Cracking c n n ng HCO. ặ ặ
Hình 3.3: Sơ đồ RFCC c a Kellogg ủ
Đặc điểm v thi t b chuy n hóa bao g m thi t b stripper, và thi t b tách bên trên ề ế ị ể ồ ế ị ế ị thiế ịt b tái sinh.V i vòng tu n hoàn xúc tác kín gi a thi t b tái sinh và thi t b ớ ầ ữ ế ị ế ị tách, stripper.Sự ắ s p x p này t o ra nhế ạ ững ưu điểm v v n hành và giá thành. Ngoài ra, thi t ề ậ ế b ị tái sinh cũng hoạt động theo nguyên tắc ngược chiều: xúc tác c n tái sinh s p xúc ầ ẽ tiế ngược chi u v i không khí nóng th i t ề ớ ổ ừ dưới lên tạo ra ưu điểm như các thiết b tái ị sinh nhiều c p, ho t ấ ạ động đơn giản. [1, 6]
4. Quá trình Stone và Webster (S&W) – IFP
Công ngh ệ mang tên R2R (reactor 2 regenerators) được phát tri n t u nh ng ể ừ đầ ữ năm 1980, đáp ứng được vi c s d ng các ngu n nguyên li u nệ ử ụ ồ ệ ặng, có độ nh t l n, có ớ ớ hàm lượng t p ch t kim lo i cao, hạ ấ ạ àm lượng c c t o ra l n. ố ạ ớ
Tính đến năm 2004, đã có 26 giấy phép công ngh ệ R2R được c p trên toàn th gi i, ấ ế ớ trong đó có Việt Nam v i nhà máy Dung Qu t. ớ ấ
C THU T U
37 Hình 3.4 Quá trình R2R :
Tuy ban đầu công ngh ệ này được xây dựng để ử ụ s d ng các ngu n nguyên li u n ng, ồ ệ ặ nhưng nó có thể ử ụ s d ng và v n hành v i các ngu n nguyên li u nh ậ ớ ồ ệ ẹ hơn nên phù hợp với các nguồn d u nh ầ ẹ ởViệt Nam.
Thuy t minh công ngh : dòng nguyên li u sế ệ ệ ạch được phun vào ống đứng qua các vòi kim phun. Các h t nguyên li u nh ti p xúc vạ ệ ỏ ế ới xúc tác đã được tái sinh và b sung ổ ở ạ d ng gi sôi trong ả ống đứng. Ph n ng x y ra và nguyên li u b c t thành các s n ả ứ ả ệ ị ắ ả ph m nh ẩ ẹ hơn. Các kim phun tuần hoàn nguyên li u còn làm nhiệ ệm vụ ể ki m soát nhiệt độ ủa xúc tác và hơi nguyên liệ c u trong ng ng. Nhiố đứ ệt độ đầ u ra ống đứng được điều khi n nh ể ờ van trượt cung cấp xúc tác đã được tái sinh.H n h p xúc tác, nguyên li u, ỗ ợ ệ hơi nước, s n ph m di chuy n lên phía trên ả ẩ ể ống đứng, qua các xyclone tách sơ bộ ớ v i ống ra dài, thi t b tách xúc tác ra kh i h n h p.H n hế ị ỏ ỗ ợ ỗ ợp hơi sản phẩm sau khi được tách xúc tác s ẽ được làm l nh ngay l p tạ ậ ức để tránh các ph n ng phân h y nhi t th ả ứ ủ ệ ứ c p x y ra.ấ ả Sau đó, xúc tác được qua b ph n stripper, tộ ậ ại đây hơi nước được phun vào để tách ti p các hydrocacbon còn bám trên xúc tácế .Sau đó xúc tác được đưa vào hệ thống tái sinh qua ng v n chuy n.ố ậ ể Xúc tác đã mất hoạt tính được đưa vào thiế ịt b tái sinh c p 1, tấ ại đây, tiếp xúc ngược chi u về ới không khí nóng được th i t ổ ừ dưới lên qua
C THU T U
38 thiế ịt b phân ph i khí.Tùy thu c nguyên liố ộ ệu mà lượng cốc đốt trong thi t b c p m t ế ị ấ ộ là khác nhau, v i nguyên li u nớ ệ ặng 70% hàm lượng c c s ố ẽ được đốt, trong khi đố ới i v nguyên li u nh ệ ẹ hơn, 50% cốc s b ẽ ị đốt ở giai đoạn này. Sau đó, qua hệ thống nâng, xúc tác s ẽ được đưa lên thiế ịt b tái sinh c p 2.Tấ ại đây, lượng cacbon còn l i bám trên ạ xúc tác s ẽ được đốt cháy hoàn toàn trong điều kiện dư oxy. Do h u hầ ết hydro được đốt cháy cở ấp 1, hàm lượng m trong khí cẩ ở ấp 2 này cũng thấp, do đó cho phép tái sinh c p 2 có nhiấ ệt độ cao hơn mà không gây ra phân hủy th y nhiủ ệt. Xúc tác sau tái sinh được b sung thêm xúc tác mổ ới và đưa trở ạ ống đứ l i ng. [1, 6, 7]