1.2. THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CRACKING XệC TÁC CẶN TẦNG SễI
1.3.2. Quá trình công nghệ
1.3.3.1. Thiết bị phản ứng
Bộ phận thiết bị phản ứng bao gồm các thiết bị chính:
- Lò phản ứng;
- Thiết bị gia nhiệt.
Hình H-1.38. Cấu tạo chung lò phản ứng (kiểu xếp chồng) a. Lò phản ứng
Lò phản ứng của quá trình reforming với thiết bị tái sinh xúc tác liên tục đƣợc xếp chồng lên nhau (tùy theo nguyên liệu mà số lò phản ứng khác nhau, nhưng thông thường có từ 3 tới 4 lò phản ứng trong một phân xưởng reforming). Theo kết cấu này, xúc tác chảy từ phía trên xuống lần lƣợt qua các lò phản ứng rồi tách ra ở đáy lò phản ứng cuối cùng rồi thu về bình thu gom xúc tác trước khi chuyển tới bình lưu trữ và vận chuyển xúc tác (Lift Engager).
Nguyên liệu phản ứng đƣợc đƣa vào từng lò phản ứng nối tiếp nhau, qua mỗi lò phản ứng hỗn hợp nguyên liệu lại đƣợc đƣa ra khỏi lò để gia nhiệt bổ sung (do đa số các phản ứng trong quá trình reforming là phản ứng thu nhiệt). Trong từng lò phản ứng, nguyên liệu và xúc tác chuyển động theo hướng chéo dòng.
Cấu tạo chung của lò phản ứng xếp chồng đƣợc mô tả trong hình H-1.38.
Các lò phản ứng reforming có cấu tạo tương tự nhau vùng phản ứng chỉ có khác nhau về thể tích thiết bị do đặc điểm của các giai đoạn phản ứng khác nhau và do yêu cầu về kết cấu. Các lò phản ứng đầu tiên có khác biệt đôi chút về kết cấu do yêu cầu nạp xúc tác ban đầu và thu gom xúc tác.
Cấu tạo bên trong của một lò phản ứng reforming đƣợc mô tả trong hình vẽ H-1.39.
Hình H-1.39 Cấu tạo bên trong lò phản ứng reforming
Lò phản ứng reforming là bình hình trụ, ở giữa là ống trung tâm thu hồi dòng sản phẩm sau phản ứng. Sát vỏ ngoài của lò phản ứng là khe vận chuyển, phân phối nguyên liệu đi vào vùng phản ứng. Ở giữa ống trung tâm và khe phân phối nguyên liệu là lớp đệm xúc tác chuyển động liên tục đồng thời là vùng diễn ra phản ứng khi nguyên liệu tiếp xúc với xúc tác. Trong lò phản ứng xúc tác di chuyển từ trên xuống phía dưới lò phản ứng nhờ trọng lực, còn nguyên liệu chuyển động vuông góc (hoặc chéo) với dòng xúc tác. Hỗn hợp nguyên liệu và sản phẩm phản ứng đƣợc thu về ống trung tâm rồi đƣa ra ngoài gia nhiệt bổ sung rồi đƣa vào lò phản ứng kế tiếp.
b. Thiết bị gia nhiệt
Hình H-1.40 Thiết bị trao đổi nhiệt nguyên liệu hỗn hợp/sản phẩm phản ứng (packinox)Gia nhiệt cho nguyên liệu phản ứng gồm hai phần: Gia nhiệt trước khi đưa vào lò phản ứng và gia nhiệt trung gian giữa các các lò phản ứng.
Ở đây chỉ đề cập thiết bị gia nhiệt trước khi đưa vào lò phản ứng vì các lò gia nhiệt trung gian có cấu trúc tương tự như các lò gia nhiệt khác đã được đề cập ở các phần khác của chương trình học. Để tận dụng nhiệt của hỗn hợp phản ứng có nhiệt độ cao đi ra từ lò phản ứng cuối cùng (để nâng nhiệt cho hỗn hợp phản ứng), một thiết bị trao đổi nhiệt đƣợc lắp đặt để thực hiện nhiệm vụ này.
Nếu sử dụng các dạng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu truyền thống (nhƣ ống chùm) thì yêu cầu bề mặt trao đổi nhiệt rất lớn và thiết bị trao đổi nhiệt chiếm giữ
không gian lớn nhƣng hiệu suất thu hồi nhiệt không cao. Để nâng cao hiệu suất thu hồi nhiệt nhưng vẫn đảm bảo kích thước thiết bị không quá lớn một thiết bị trao đổi nhiệt đặc biệt kiểu tấm bản đƣợc thiết kế riêng cho mục đích này
Hiện nay, Nhà cung cấp bản quyền công nghệ chủ yếu cho quá trình reforming tái sinh xúc tác liên tục là UOP (Hoa kỳ) thường đưa vào sử dụng thiết bị gia nhiệt nguyên liệu hỗn hợp (nguyên liệu lỏng và khí) đi cùng với bản quyền công nghệ (thường được gọi là PACKINOX).
Về nguyên tắc, PACKINOX là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản kết cấu hàn. Toàn bộ phần tấm bản đƣợc đặt trong vỏ hình trụ. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị trao đổi nhiệt hỗn hợp này đƣợc mô tả trong hình vẽ H-1.40. Chi tiết nguyên lý hoạt động của dạng thiết bị dạng tấm bản sẽ đƣợc trình bày trong bài học khác của giáo trình này (Thiết bị trao đổi nhiệt).