CHƯƠNG 2. CÁC HÃNG BẢN QUYỀN CÔNG NGHỆ HDS
2.8 Các thông số vận hành của phân xưởng NHT theo thiết kế NHLDDQ .1 Thiết bị phản ứng R-1201
a. Áp suất
Áp suất của thiết bị phản ứng phụ thuộc vào thời gian sống của xúc tác và đặc tính của nguyên liệu. Tại áp suất lò phản ứng cao, chất xúc tác thường có hiệu quả trong thời gian dài và phản ừng xảy ra triệt để hơn nhưng đối với straight run naphtha khử lưu huỳnh , thông thường áp suất 20-35 bar hay được sử dụng, mặc dù áp suất thiết kế có thể cao hơn nếu như nguyên liệu chứa nitơ, lưu huỳnh cao hơn bình thường.
Quá trình cracked naphtha chứa đáng kể nitơ và lưu huỳnh hơn straight run naptha và do đó đòi hỏi quá trình xử lý cao hơn, áp suất lên đến 55 bar, tương tự như vậy áp suất vận hành cao hơn là cần thiết để loại bỏ hoàn toàn hữu cơ halogenua.
b. Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể trong việc thúc đấy phản ứng hydrotreating, tuy nhiên sự khác nhau giữa các phản ứng xảy ra như quá trình khử lưu huỳnh tăng lên khi nhiệt độ được nâng lên. Phản ứng khử khử lưu huỳnh bắt đầu diễn ra tại nhiệt độ thấp nhất là 230oC với tốc độ phản ứng tăng lên rõ rệt. Trên 340oC chỉ tăng nhẹ trong việc loại bỏ thêm hợp chất lưu huỳnh.
Sự phân hủy các hợp chất clo ở nồng độ thấp sẽ xảy ra vào khoảng cùng nhiệt độ phân hủy hợp chất lưu huỳnh. Việc bão hòa olefin là rất cần thiết vì phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt mạnh do vậy phải được theo dõi và hạn chế để giữ cho nhiệt độ phản ứng trong một phạm vi nhiệt độ cho phép.
Tại nhiệt độ rất cao, có những điều kiện giới hạn mức độ sự bão hòa olefin. Điều này có thể gây ra việc dư các olefin trong sản phẩm và khi xuất hiện H2S có thể phản ứng với olefin tạo thành mercaptan do vậy điều chỉnh nhiệt độ thích hợp để tránh tạo ra olefin trong sản phẩm.
Tách các hợp chất oxi và nitơ đòi hỏi nhiệt độ cao hơn so với việc khử lưu huỳnh và bão hòa olefin. Trong khi đó khử các hợp chất kim loại đòi hỏi nhiệt độ thấp
Nhiệt độ tối thiểu trước khi vào thiết bị phản ứng là 315oC để đảm bào cho cho nguyên liệu FCC. Có hai yếu tố rất quan trọng trong việc xác định nhiệt độ tối thiểu này. Đầu tiên, khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối thiểu làm cho tốc độ phản ứng để loại bỏ các tạp chất là quá thấp. Thứ hai, nhiệt độ phải được duy trì đủ cao để đảm bào việc kết hợp của dòng với nguyên liệu (dòng khí tuần hoàn trộn với naphtha) đảm bảo toàn bộ vẫn là khí.
Khi xúc tác bị già, chất lượng sản phẩm có thể bị xấu, điều này có thể cải thiện bằng cách tăng nhiệt độ đầu vào lò phản ứng. Nếu tăng nhiệt độ không cải thiện chất lượng sản phẩm thì một là tái sinh hoặc thay đổi chất xúc tác mới.
c. Áp suất riêng phần của H2
H2 là một trong những chất phản ứng chính, việc lựa chọn áp suất riêng phần của H2 là rất quan trọng để cho quá trình tiến hành tốt. Áp suất riêng phần càn tăng thì hiệu suất phản ứng càng cao do H2 được hấp thụ trên bề mặt xúc tác càng nhiều kéo theo việc tăng vận tốc phản ứng. Tuy nhiên, việc tăng vận tốc phản ứng là có giới hạn do sự bão hòa H2 trên bề mặt xúc tác, chính vì thế mà ta không tăng áp suất H2 lên quá cao sẽ tăng chi phí vận hành.
Tăng áp suất riêng phần hydro nhằm mục đích làm tăng chuyển dịch các phản ứng theo hướng có lợi và giảm thiểu các phản ứng thứ cấp hình thành khí và cốc bám trên bề mặt xúc tác để đảm bảo cho thời gian hoạt động của xúc tác bền vững được kéo dài, đảm bảo lưu lượng GO đi ra và độ sạch của H2 hồi lưu. Ngoài ra H2 còn có tác dụng ức chế các phản ứng cracking nhiệt và polyme hóa.
Áp suất riêng phần H2 tăng lên đối với nguyên liệu nặng và nó thay đổi tùy theo mục đích. Quá trình HDS : 15-25 bar.
d. Chỉ số tuần hoàn H2
Nó cho phép giữ được áp suất riêng phần H2 và đảm bảo sự tiếp xúc giữa H2 và hydrocacbon trên xúc tác. Như vậy, cần thiết đưa lượng H2 đủ lớn và đủ để tiêu tốn cho các phản ứng hóa học. Đối với một áp suất tổng cố định, áp suất riêng phẩn H2 phụ
thuộc vào tỷ số giữa lượng H2 tinh khiết và lưu lượng hydrocacbon, độ sạch của khí H2
thêm vào.
Tỷ lệ H2/Hydrocacbon được tính như sau:
Đối với quá trình này thì tỷ lệ H2/HC= 40-75Nm3/m3, còn đối với quá trình chứa lượng lưu huỳnh cao hơn có thể lên đến 500Nm3/m3.
e. Tốc độ nạp liệu (LHSV)
LHSV= m3 nguyên liệu sạch/ m3 xúc tác trong một giờ. Nghịch đảo của LHSV là thời gian lưu (t). Nếu thời gian lưu càng lớn thì LSHV càng nhỏ thì hiệu suất chuyển hóa càng lớn. Thông số này sẽ cho biết số lượng của xúc tác được xử dụng để đạt được hiệu xuất cho trước. LHSV phụ thuộc vào hoạt tính riêng của xúc tác, bản chất của nguyên liệu và áp suất riêng phần của H2. Với một nguyên liệu cho trước cần có sự điều chỉnh phối hợp các thông số như áp suất riêng phần H2, LHSV và chênh lệch nhiệt độ.
Trong thiết kế này thì LHSV duy trì trong khoảng 4-12 h-1 và rơi vào giá trị 8.7 h-1 . 2.8.2 Các thiết bị tách ba pha
Bảng 9: Thông số vận hành của bình tách [10]
Tên bình tách Nhiệt độ, oC Áp suấtkg/cm2 Đườngkính,m Chiều dài,m
D-1201 50 6 3.1 10.4
D-1202 60 0.7
D-1203 47 23.5 2.9 4.4
D-1204 47 23.5 0.75 4.4
D-1209 40 14 1.7 6
D-1210 69 4.5 3.2 10
2.8.3 Tháp chưng Strpper T-1201 và tháp Naphtha splitter T-1202 Bảng 10: Thông số vận hành tháp T-1201 và T-1202 [10]
Từ phần tổng quan nhận thấy nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu dung quất ngày càng thay đổi so với thiết kế ban đầu hay nói cách khác dòng nguyên liệu chứa nhiều hợp chất có hại như: hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, oxi và kim loại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ và sản phẩm thu được. Khi hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng thì sẽ ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động chung của toàn bộ Nhà máy, phân xưởng xử lý lưu huỳnh phân đoạn Naphtha (NHT) sẽ bị ảnh hưởng rất lớn vì sản phẩm của phân xưởng này sẽ ảnh hưởng tới chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm thương mại cũng như ảnh hưởng tới xúc tác của các phân xưởng chế biến tiếp theo, vì vậy việc loại bỏ các hợp chất có hại là vô cùng cần thiết.
Để nghiên cứu đánh giá động học phản ứng, ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất đến các yếu tố công nghệ, điều kiện vận hành của phân xưởng NHT. Phần mềm UNISIM DESIGN – HONEYWELL là phần mềm rất mạnh trong việc mô phỏng các công nghệ hóa học đặc biệt là các công nghệ chế biến trong nhà máy lọc hóa dầu.
Vì vậy trong phạm vi nghiên cứu đã sử dụng phân mềm UNISIM để nghiên cứu đề tài ‘ Mô phỏng phân xưởng HDS nguyên liệu Naphtha nhà máy lọc dầu Dung Quất’.