8.1 Ảnh hưởng của nguyên liệu
Tùy theo mục đích của quá trình reforming mà chọn nguyên liệu cho thích hợp Để nhận xăng có giá trị octan cao: chọn nguyên liệu có nhiệt độ sôi trong khoảng 85 đến 1800C. Nếu nhiệt độ thấp hơn 850C ( nguyên liệu nhẹ) thì khi bị hydrocracking sẽ tạo nhiều khí, là sản phẩm không mong muốn của quá trình. Nếu chọn xăng có nhiệt độ sôi đến 2200C sẽ dẫn đến phản ứng trùng hợp tạo cốc bám trên xúc tác, làm giảm hiệu quả của xác tác.
Hình 10: ảnh hưởng của nguyên liệu tới hiệu suất tạo xăng [2]
Ngoài ra thành phần hydrocacbon trong nguyên liệu cũng có ảnh hưởng rất lớn, nếu tổng hàm lượng naphten và aromat càng nhiều thì hiệu suất xăng càng cao hình 10
Để nhận hydrocacbon thơm BTX làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ hóa dầu người ta chọn xăng nguyên liệu có nhiệt độ sôi hẹp.
8.2 Ảnh hưởng của áp suất
Quá trình reforming đều có kèm theo quá trình tang thể tích như khử hydro của naphten, vòng hóa.
Theo quan điểm nhiệt động học, áp suất cao sẽ cản trở các phản ứng tăng thể tích, có nghĩa là cản trở sự tạo thành hydrocacbon thơm. Nhưng nếu áp suất thấp thì phản ứng cracking xảy ra mạnh, dẫn đến tạo cốc nhiều, vì vậy người ta phải khống chế áp suất cao vừa phải, để hàm lượng hydrocacbon thơm cao, đồng thời tránh tạo nhiều cốc.
Áp suất được quyết định bởi hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác. Ví dụ, nếu trước đây sử dụng xúc tác Mo/Al2O3, p= 15 đến 20 at, ngày nay dùng xúc tác Pt/Al2O3 duy trì p= 20 đến 40 at trong hệ thống mà hoạt tính tạo hydrocacbon thơm vẫn đảm bảo.
Áp suất của hệ thống ảnh hưởng đến hiệu suất tạo hydrocacbon thơm và trị số octan của xăng, ngoài ra còn ảnh hưởng đến việc tạo ra hydro và thời gian làm việc của xúc tác bảng 12.
Bảng 12: ảnh hưởng của áp suất tới các chỉ tiêu của xăng [2]
Chỉ tiêu 35at 49at 63at
1.Hiệu suất sản phẩm tính theo nguyên liệu
-Xăng đã khử propan 92,6 92,9 93,2
-Xăng với áp suất hơi bão hòa, %V (520mmHg)
95,5 95,7 96
3.Đặc tính của xăng với áp suất hơi bão hòa (520mmHg).
4.Trị số octan theo phương pháp
nghiên cứu RON 85,1 84,1 84,8
5.Hàm lượng hydrocacbon thơm
(%V) 53,9 47,9 45,4
Trong điều kiện làm việc của quá trình không đổi, khi tăng áp suất thì vận tốc các phản ứng hydrocracking và khử alkyl sẽ tăng lên, trong trường hợp này cân bằng sẽ chuyện dịch về phía tạo parafin.
Khi giảm áp suất trong hệ thống, dẫn đến giảm áp suất riêng phần của hydro, làm tăng mức độ thơm hóa các hydrocacbon parafin và naphten
8.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Quá trình reforming xúc tác tiến hành trong điều kiện nhiệt độ nằm trong giới hạn từ 470 đến 5250C. Khi điều kiện áp suất và tốc độ thể tích không đổi, nếu giảm nhiệt độ sẽ dẫn đến tăng hiệu suất xăng, giảm hiệu suất khí, giảm việc tạo cốc, đồng thời lại giảm lượng hydrocacbon thơm.
Ngược lại, nếu tăng nhiệt độ, dẫn đến tăng sự tạo thành hydrocacbon thơm, giảm hiệu suất xăng, giảm nồng độ hydro trong khí tuần hoàn ( vì khi nhiệt độ cao, thuận lợi cho các phản ứng hydro hóa và khử hydro vòng hóa) tạo hydrocacbon thơm. Song bên cạnh đó cũng tăng cường các phản ứng hydrocracking làm cho hiệu suất khí tăng lên, do vậy mức độ hóa cốc cũng tăng.
Như vậy, khi nhiệt độ tăng thì lượng hydrocacbon thơm tạo thành cũng tăng làm cho trị số octan của xăng tăng. Nhưng nhiệt độ cũng chỉ tăng đến giới hạn cho phép, nếu tăng quá cao thì việc tạo cốc tăng, dẫn đến giảm hoạt tính và giảm thời gian làm việc của xúc tác.
Bảng 13: Sự phụ thuộc hiệu suất và chất lượng sản phẩm reforming xúc tác vào
nhiệt độ [2]
Chỉ tiêu Nhiệt độ (oC)
435 450 465 480
Hiệu suất xăng đã khử propan 98 96,8 95 91,6
Hàm lượng phân đoạn có To, đến
100oC, %V 34 36 41 46
Áp suất hơi bão hòa của xăng (mmHg)
310 350 430 590
Trị số octan theo phương pháp nghiên cứu (không pha nước chì)
67,5 74 80,5 89
Hàm lượng hydrocacbon thơm
8.4 Ảnh hưởng của lưu lượng nguyên liệu
Khi tăng lưu lượng nguyên liệu hoặc giảm lượng chất xúc tác trong các thiết bị phản ứng, sẽ làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng và chất trung gian với chất xúc tác, làm tăng hiệu suất xăng và tăng hàm lượng hydro trong khí tuần hoàn, giảm hiệu suất hydrocacbon thơm, dẫn đến trị số octan giảm.
Vì khi tăng tốc độ thể tích (tăng lưu lượng) các phản ứng khử hydro của naphen, hydrocracking các parafin nặng, đồng phân hóa butan và pentan sẽ chiếm ưu thế và xảy ra nhanh hơn. Còn các phản ứng đòi hỏi thời gian lớn như khử hydro- vòng hóa parafin, khử alkyl và hydrocracking các hydrocacbon nhẹ sẽ xảy ra yếu hơn. Từ phân tích trên đây thấy rằng:
Nếu mục đích của quá trình reforming xúc tác là để nhận BTX, quá trình phải tiến hành ở điều kiện thời guan lưu của nguyên liệu trong vùng phản ứng ngắn, có nghĩa là tốc độ thể tích khi sử dụng nguyên liệu phải lớn, nhiệt độ sử dụng trung bình, áp suất thấp ( 10 đến 20 at).
• Hiệu ứng nhiệt của quá trình
Các phản ứng chủ yếu của quá trình reforming xúc tác là phản ứng khử hydro của parafin và naphten thành hydrocacbon thơm. Các phản ứng này kèm theo thu nhiệt.
Ngoài ra, còn phản ứng hydrocracking, các phản ứng này tỏa nhiệt. Hiệu ứng của quá trình được xác định bởi độ sâu của các loại phản ứng trên ( những phản ứng khác không đáng kể).
Do các phản ứng khử hydro các naphten xảy ra nhanh hơn nhiều so với khử hydro vòng hóa nên hiệu ứng nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các naphten trong nguyên liệu. Nhưng đến giai đoạn cuối, khi các phản ứng thơm hóa dầu hầu như đã cân bằng thì vai trò của phản ứng hydrocracking quyết định hiệu ứng nhiệt ở giai đoạn này. Người ta nhận thấy nhiệt độ giảm đi rõ rệt ở các thiết bị phản ứng cuối trong hệ thống reforming xúc tác.
8.5 Ảnh hưởng của Tỷ lệ hydro/hydrocacbon nguyên liệu
Tỷ lệ mol hydro trong khí tuần hoàn trên mol nguyên liệu trong quá trình reforming xúc tác thay đổi trong một giới hạn rất rộng tuỳ theo mục đích của quá trình. áp suất hydro là yếu tố rất quan trọng để tránh sự tạo cốc . Tỷ lệ mol H2/RH xác định nồng độ của hydrocacbon trong vùng phản ứng .tỷ lệ mol hydro sử dụng ổn định do nạp khí chứa hydro cho tuần hoàn trở lại từ quá trình phản ứng .
chọn tỷ số tuần hoàn khí chứa hydro được quyết định bởi các yếu tố : thành phần phân đoạn của nguyên liệu , độ khắc khe của quá trình và trị số octan của sản phẩm xăng . Tỷ lệ hydro trên nguyên liệu càng cao thì tốc độ tạo cốc trên xúc tác càng nhỏ và thời gian làm việc của xúc tác càng kéo dài . song nếu tăng tỷ lệ sẽ dẫn tới tiêu tốn một lượng nhiệt đáng kể , đồng thời làm tăng trở lực thuỷ động và thể tích của thiết bị , ống dẫn.Vì vậy cần phải điều chỉnh tỷ lệ hydro trên nguyên liệu sao cho phù hợp với yêu cầu sản phẩm