Đồ án Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác có năng suất 1490000 tấn/năm

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Bé gi¸o dôc vµ §µo t¹o Trêng §h B¸ch Khoa Hµ Néi

Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc

--------------------

NhiÖm vô ThiÕt kÕ tèt nghiÖp

1. §Çu ®Ò thiÕt kÕ :

ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c víi

n¨ng suÊt d©y chuyÒn 1.490.000 tÊn/n¨m.

2. C¸c sè liÖu ban ®Çu :

LÊy theo tµi liÖu híng dÉn vµ sè liÖu thùc tÕ c«ng nghiÖp .

3. Néi dung c¸c phÇn thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n .

• PhÇn lý thuyÕt : nªu tæng quan vÒ qu¸ tr×nh Roforming xóc t¸c

trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu .

• PhÇn tÝnh to¸n : tÝnh c©n b»ng vËt chÊt, tÝnh c©n b»ng nhiÖt

lîng cña ph©n xëng vµ kÝch thíc mçi lß ph¶n øng .

• PhÇn kinh tÕ • PhÇn x©y dùng : bè trÝ mÆt b»ng ph©n xëng . • PhÇn an toµn lao ®éng vµ b¶o vÖ m«i trêng

4. C¸c b¶n vÏ (ghi sè c¸c lo¹i b¶n vÏ vÒ kÝch thíc) .

• B¶n vÏ s¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt . • B¶n vÏ thiÕt bÞ chÝnh . • B¶n vÏ tæng quan mÆt b»ng nhµ m¸y .

5.hä tªn c¸n bé híng dÉn: TS .NguyÔn H÷u TrÞnh

phÇn Tªn c¸n bé

............................................ ................................................

6. Ngµy giao nhiÖm vô ®å

¸n:.....................................................................

7.ngµy hoµn thµnh ®å

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

¸n:............................................................................

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Ngµy th¸ng n¨m 2005

C¸n bé híng dÉn

Chñ nhiÖm khoa

(ký , ghi râ hä tªn) (ký , ghi râ hä tªn)

TS.NguyÔn H÷u TrÞnh

Sinh viªn ®· hoµn thµnh vµ nép ®å ¸n tèt nghiÖp

Ngµy..........th¸ng...........n¨m 2005

Ngêi duyÖt

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

( ký , ghi râ hä tªn )

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Môc lôc

Trang

PhÇn më ®Çu ..5

PhÇn tæng quan................................................................................8

i. c¬ së ho¸ häc cña qu¸ tr×nh.............................................................8

1.1 C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh ......................................8

1.2 C¬ chÕ ph¶n øng Reforming xóc t¸c ....................................19

1.3 NhiÖt ®éng häc ph¶n øng vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng .............22

ii. Nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm ............................................................26

2.1 Nguyªn liÖu...........................................................................26

2.2 Hydro hãa lµm s¹ch nguyªn liÖu...........................................30

2.3 S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c.........................33

iii. Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c.......................................36

3.1 lÞch sö ph¸t triÓn...................................................................37

3.2 vai trß cña xóc t¸c hai chøc n¨ng.............................................38

3.3 TÝnh chÊt cña chÊt xóc t¸c...................................................41

3.4. nh÷ng nguyªn nh©n lµm gi¶m ho¹t tÝnh .............................43

3.5. t¸i sinh xóc t¸c.......................................................................46

3. 5.1 Sù thay ®æi c¸c chÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ...46

3.5.2 C¸c ph¬ng ph¸p t¸i sinh chÊt xóc t¸c .................................46

3.5.3 Tuæi thä xóc t¸c vµ giíi thiÖu mét sè chÊt xóc t¸c ............48

iv. c«ng nghÖ Reforming xóc t¸c......................................................50

4.1 C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ...................................50

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

4.2 Giíi thiÖu mét sè s¬ ®å c«ng nghÖ.....................................53

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

4.3 thiÕt kÕ ph©n x-

ëng........................................................................68

4.4.C¸c thiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh........................................69

phÇn tÝnh to¸n.................................................................................72

PhÇn tÝnh to¸n kinh tÕ.......................................................................102

phÇn x©y dùng..............................................................................107

I. chän ®Þa ®iÓm x©y dùng...........................................................107

ii. c¸c nguyªn t¾c khi thiÕt kÕ x©y dùng........................................109

iii.bè trÝ MÆt b»ng x©y dùng........................................................110

i. Kh¸i qu¸t...........................................................................................113

phÇn an toµn..................................................................................113

1.1 Nguyªn nh©n kü thuËt.........................................................113

1.2 Nguyªn nh©n do tæ chøc....................................................113

ii. Nh÷ng yªu cÇu vÒ phßng chèng ch¸y næ............................................114

1.3 nguyªn nh©n do vÖ sinh......................................................... .........................................................................................................113

2.1 Phßng chèng ch¸y..............................................................114

2.2 Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng suÊt hiÖn nh÷ng nguån g©y ch¸y....114

iii. nh÷ng biÖn ph¸p tæ chøc ®Ó b¶o ®¶m an toµn ch¸y næ ......................116

2.3 Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng suÊt hiÖn nh÷ng nguån ch¸y............115

phÇn kÕt luËn................................................................................118

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

tµi liÖu tham kh¶o.........................................................................119

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

phÇn më ®Çu

Vµo nh÷ng n¨m 1859 ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu má ra

®êi vµ tõ ®ã s¶n lîng dÇu má khai th¸c ngµy cµng ®îc ph¸t triÓn m¹nh

vÒ sè lîng còng nh vÒ chÊt lîng .

Ngµy nay víi sù ph¸t triÓn vµ tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt ,

dÇu má ®· trë thµnh nguyªn liÖu quan träng trong c«ng nghÖ ho¸ häc

. trªn c¬ së nguyªn liÖu dÇu má , ngêi ta ®· s¶n xuÊt ®îc hµng ngh×n

c¸c ho¸ chÊt kh¸c nhau , lµm nguyªn liÖu cho ®éng c¬ , nguyªn liÖu

cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c .

Ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu ë níc ta ra ®êi tuy cha l©u ,

nhng nã ®îc ®¸nh gi¸ lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp mòi nhän , ®Æc biÖt

lµ trong giai ®o¹n ®Êt níc ta ®ang bíc vµo giai ®o¹n c«ng nghiÖp hãa -

hiÖn ®¹i hãa. §Ó ®¹t ®îc nh÷ng môc tiªu mµ sù nghiÖp c«ng nghiÖp

hãa - hiÖn ®¹i hãa ®· ®Ò ra th× cÇn ph¶i ®¸p øng mét nhu cÇu rÊt lín

vÒ nguyªn liÖu, nhiªn liÖu cho ph¸t triÓn c«ng nghiÖp vµ kinh tÕ .

N¨m 1986 dÇu th« ®îc khai th¸c t¹i má B¹ch Hæ vµ hµng lo¹t

c¸c má míi ®îc ph¸t hiÖn nh:Rång, §¹i Hïng, Ruby. Cho ®Õn nay

chóng ta ®· khai th¸c ®îc tæng céng h¬n 60 triÖu tÊn dÇu th« t¹i má

B¹ch Hæ vµ c¸c má kh¸c. Nguån dÇu th« xuÊt khÈu ®· ®em l¹i cho

®Êt níc ta mét nguån ngo¹i tÖ kh¸ lín. Tuy nhiªn hµng n¨m chóng ta

còng chi mét nguån ngo¹i tÖ kh«ng nhá, ®Ó nhËp khÈu c¸c s¶n phÈm

tõ dÇu má nh»m phôc vô cho nhu cÇu ph¸t triÓn ®Êt níc.

Nhµ m¸y läc dÇu C¸t L¸i ra ®êi ®¸nh dÊu mét bíc ph¸t triÓn vît

bËc cña ngµnh c«ng nghiÖp dÇu . Ngay tõ n¨m 1991 ChÝnh phñ ViÖt

Nam ®· tæ chøc gäi thÇu x©y dùng nhµ m¸y läc dÇu sè 1 c«ng suÊt

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

6,5 triÖu tÊn/n¨m vµ cho ®Õn nay ®ang ®îc xóc tiÕn x©y dùng t¹i

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Dung QuÊt (Qu¶ng Ng·i). Cã thÓ nãi r»ng viÖc ®Êt níc ta x©y dùng

nhµ m¸y läc dÇu sè 1 lµ mét quyÕt ®Þnh phï hîp víi ®iÒu kiÖn vµ

hoµn c¶nh hiÖn nay. Nhµ m¸y läc dÇu sè 1 ra ®êi kh«ng nh÷ng cung

cÊp nh÷ng s¶n phÈm n¨ng lîng quan träng mµ cßn cung cÊp nguån

nguyªn liÖu quý gi¸ cho c«ng nghiÖp hãa dÇu. Do ®ã viÖc ph¸t triÓn

c«ng nghÖ vµ quy m« nhµ m¸y reforming lµ rÊt cÇn thiÕt cho viÖc

ph¸t triÓn ®Êt níc.

Trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu má c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸

ho¸ häc díi t¸c dông cña chÊt xóc t¸c chiÕm mét tû lÖ rÊt lín vµ ®ãng

vai trß v« cïng quan träng . ChÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ cã

kh¶ n¨ng lµm gi¶m n¨ng lîng ho¹t ho¸ cña ph¶n øng vÞ vËy t¨ng tèc ®é

ph¶n øng lªn rÊt nhiÒu . MÆt kh¸c khi cã mÆt cña xóc t¸c th× cã kh¶

n¨ng tiÕn hµnh ph¶n øng ë nhiÖt ®é thÊp h¬n . §iÒu nµy cã tÇm quan

träng ®èi víi c¸c ph¶n øng nhiÖt d¬ng (ph¶n øng hydro ho¸ ankyl

ho¸ , polyme ho¸ ) v× ë nhiÖt ®é cao vÒ mÆt nhiÖt ®éng kh«ng thuËn

lîi cho ph¶n øng nµy

Sù cã mÆt cña chÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ ho¸ häc

võa cã t¸c dông thóc ®Èy nhanh qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ , võa cã kh¶

n¨ng t¹o ra nh÷ng nång ®é c©n b»ng cao nhÊt , cã nghÜa lµ t¨ng hiÖu

suÊt s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh . Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ ho¸

häc díi t¸c dông cña xóc t¸c th× qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c chiÕm mét

vÞ trÝ quan träng trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu má , lîng dÇu má

®îc chÕ biÕn b»ng qu¸ tr×nh reforming chiÕm tû lÖ lín h¬n so víi c¸c

qu¸ tr×nh kh¸c . Qóa tr×nh reforming xóc t¸c ®îc xem lµ mét qu¸ tr×nh

chñ yÕu s¶n xuÊt x¨ng cho ®éng c¬ , ®ã lµ mét qu¸ tr×nh quan träng

kh«ng thÓ thiÕu trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu

Cã thÓ nãi qu¸ tr×nh reforming ra ®êi lµ mét bíc ngoÆc lín trong

c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu . Tríc ®©y ngêi ta dïng x¨ng chng cÊt trùc

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

tiÕp cã pha trén thªm phô gia (ch× ) ®Ó lµm t¨ng trÞ sè octan . Ngµy

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

nay ngêi ta sö dông x¨ng cña qu¸ tr×nh reforming cho ®éng c¬ th×

chÊt lîng ®¶m b¶o h¬n ,Ýt ¶nh hëng ®Õn m«i trêng h¬n

H¬n n÷a , ngoµi s¶n phÈm chÝnh lµ x¨ng ,qu¸ tr×nh reforming

xóc t¸c cßn s¶n xuÊt ra c¸c hydrocacbon th¬m vµ lµ mét nguån thu

khÝ hydro s¹ch , rÎ tiÒn h¬n c¸c nguån thu kh¸c 10-15 lÇn

Reforming ngµy cµng chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong c¸c

nhµ m¸y chÕ biÕn dÇu hiÖn ®¹i . ë T©y ¢u h¬n 50% x¨ng thu ®îc lµ

x¨ng cña qu¸ tr×nh reforming . V× vËy viÖc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn

c«ng nghÖ reforming lµ ®iÒu hÕt søc cÊp thiÕt cho c«ng nghiÖp ho¸

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

dÇu nãi riªng vµ nÒn c«ng nghiÖp níc ta nãi chung .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

phÇn tæng quan

i. c¬ së hãa häc cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c :

Reforming xóc t¸c lµ mét qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi c¸c thµnh phÇn

hydrocacbon cña nguyªn liÖu mµ chñ yÕu lµ naphten vµ parafin thµnh

hydrocacbon th¬m cã trÞ sè octan cao .sö dông nguyªn liÖu lµ x¨ng

chng cÊt trùc tiÕp vµ gÇn ®©y nhê sù ph¸t triÓn cña c¸c qu¸ tr×nh lµm

s¹ch b»ng hydro mµ ta cã thÓ sö dông x¨ng cña c¸c qu¸ tr×nh läc dÇu

kh¸c (nh x¨ng cña qu¸ tr×nh cèc hãa, x¨ng cracking nhiÖt...). Qu¸ tr×nh

nµy ®îc tiÕn hµnh trªn xóc t¸c hai chøc n¨ng thêng chøa platin (trong

hçn hîp víi c¸c kim lo¹i quý kh¸c vµ 1 halogen) ®îc mang trªn chÊt

mang «xit nh«m tinh khiÕt.

Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh lµ s¶n xuÊt x¨ng cã trÞ sè octan cao

(RON trong kho¶ng tõ 95 - 102) mµ kh«ng ph¶i pha thªm ch×. §ång

thêi, do s¶n phÈm chñ yÕu cña qu¸ tr×nh lµ hydrocacbon th¬m nªn qu¸

tr×nh cßn ®îc øng dông ®Ó BTX (khi nguyªn liÖu vµ ph©n ®o¹n

naphta nhÑ cã nhiÖt ®é s«i tõ 310 - 340oF) lµ nh÷ng nguyªn liÖu quý

cho tæng hîp hãa dÇu. Ngoµi ra, qu¸ tr×nh cßn lµ nguån thu hydro

nhiÒu nhÊt vµ rÎ nhÊt.

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

1.1.C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Bao gåm c¸c ph¶n øng:dehydro hãa, dehydro vßng hãa, hydro

ho¸, isome hãa. Ngoµi ra cßn c¸c ph¶n øng phô , tuy kh«ng lµm ¶nh

nhiÒu ®Õn c©n b»ng cña ph¶n øng chÝnh , nhng l¹i ¶nh hëng lín ®Õn

 Ph¶n øng ph©n huû vµ khö c¸c hîp chÊt cã chøa oxy, nit¬ , lu

®é ho¹t ®éng vµ ®é bÒn cña xóc t¸c . §ã lµ c¸c ph¶n øng :

huúnh thµnh H2S ,NH3 , H2O.

 Ph¶n øng ph©n huû c¸c hîp chÊt chøa kim lo¹i vµ halogen ph¶n

øng ngng tô c¸c hîp chÊt trung gian kh«ng bÒn nh olefin ,diolefin

víi c¸c hydrocacbon th¬m , dÉn ®Õn t¹o thµnh hîp chÊt nhùa vµ

cèc b¸m trªn bÒ mÆt xóc t¸c .

V× thÕ ®Ó ph¸t triÓn qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c , ngêi ta ph¶i h¹n

chÕ tíi møc tèi ®a qu¸ tr×nh t¹o cèc . Trong thùc tÕ s¶n xuÊt ngêi ta

thêng dïng ¸p suÊt vµ nång ®é hydro cao hoÆc tiÕn hµnh t¸i sinh liªn

n-parafin

M/ A M/ A

M or A M or A

M or A

cyclopentan

Aromatic

cyclohexa n

Lighter Aromatic

s¶n s¶n s¶n s¶n phÈm phÈm phÈm phÈm cracking cracking cracking cracking M or A M or A

M/ A M/ A

Iso-parafin Iso-parafin

Naphthene isomerizatio n

Dealkylation and Demethylation

Dehydro - genation

tôc xóc t¸c (RCC)

I II III

A = Axit , M = Metan , I = Hydrocracking vµ Demethylation(M) ,

II=paraffinisomerization, III=Dehydrocyclization.

H×nh 1. S¬ ®å c¸c ph¶n øng chÝnh trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

1.1.1. Ph¶n øng dehydrohãa:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Ph¶n øng dehydrohãa lµ lo¹i ph¶n øng chÝnh ®Ó t¹o ra

hydrocacbon th¬m. Ph¶n øng nµy x¶y ra ®èi víi naphten thêng lµ

xyclopentan vµ xyclohexan

(xyclopentan thêng nhiÒu h¬n xyclohexan), xyclohexan bÞ dehydro

hãa trùc tiÕp t¹o ra hîp chÊt th¬m.

CH3 CH3

(1) §©y lµ ph¶n øng thu nhiÖt m¹nh. Khi cµng t¨ng nhiÖt ®é vµ

(+50 KCal/mol) + 3H 2

gi¶m ¸p suÊt th× hiÖu suÊt hydrocacbon th¬m sÏ t¨ng lªn. Theo nghiªn

cøu cho thÊy, viÖc t¨ng tû sè H2/RH nguyªn liÖu cã ¶nh hëng kh«ng

nhiÒu ®Õn c©n b»ng cña ph¶n øng dehydro hãa naphten vµ sù ¶nh

hëng nµy cã thÓ bï l¹i b»ng viÖc t¨ng nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh. Khi hµm

lîng hydrocacbon naphten trong nguyªn liÖu cao, qu¸ tr×nh reforming

sÏ lµm t¨ng râ rµng hµm lîng cña hydrocacbon. Do ®ã cho phÐp ta lùa

chän vµ xö lý nguyªn liÖu ®Ó cã thÓ ®¹t môc ®Ých mong muèn:

hoÆc t¨ng hydrocacbon th¬m cã trÞ sè octan cao cho x¨ng, hoÆc ®Ó

nhËn hydrocacbon th¬m riªng biÖt (B, T, X). Sù t¨ng trÞ sè octan cña

x¨ng còng cßn phô thuéc vµo hµm lîng n-parafin cha bÞ biÕn ®æi

chøa trong s¶n phÈm v× chóng cã trÞ sè octan kh¸ thÊp. V× vËy,

ngoµi ph¶n øng dehydroho¸ naphten, còng cÇn ph¶i tiÕn hµnh c¸c

ph¶n øng kh¸c sao cho ®¶m b¶o ®îc hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh

reforming.

Ph¶n øng dehydro hãa naphten, trong ®ã ®Æc trng nhÊt lµ

ph¶n øng dehydro hãa xyclohexan vµ dÉn xuÊt cña nã, cã tèc ®é kh¸

lín khi ta dïng xóc t¸c cã chøa Pt. N¨ng lîng ho¹t hãa nhá kho¶ng 20

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Kcal/mol.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Ph¶n øng ®ång ph©n hãa naphten vßng 5 c¹nh thµnh vßng 6

c¹nh l¹i lµ ph¶n øng cã hiÖu øng nhiÖt thÊp (5 Kcal/mol), nªn khi t¨ng

nhiÖt ®é th× c©n b»ng chuyÓn dÞch vÒ phÝa t¹o vßng naphten 5

c¹nh.

VÝ dô:

CH 3 + 3H2

ë ®©y ph¶n øng chÝnh cña reforming ë 500oC, nång ®é c©n

b»ng cña metyl xyclopertan lµ 95%, cßn cña xyclohexan chØ lµ 5%.

Nhng tèc ®é ph¶n øng dehydro hãa x¶y ra nhanh mµ c©n b»ng cña

ph¶n øng ®ång ph©n hãa cã ®iÒu kiÖn chuyÓn hãa thµnh

xyclohexan vµ trong ph¶n øng, nång ®é cña naphten cha bÞ chuyÓn

hãa chØ cßn 5%. Nh vËy, nhê ph¶n øng dehydro hãa naphten cã tèc

®é cao mµ trong qu¸ tr×nh reforming ta sÏ nhËn ®îc nhiÒu

hydrocacbon th¬m vµ hydro. Do ph¶n øng thu nhiÖt m¹nh , ngêi ta

ph¶i tiÕn hµnh ph¶n øng nèi tiÕp trong nhiÒu thiÕt bÞ ph¶n øng ®Ó

nhËn ®îc ®é chuyÓn ho¸ cao cÇn thiÕt .

ngoµi ra cßn cã c¸c ph¶n øng dehydro ho¸ parafin t¹o olefin , tuy

nhiªn hµm lîng kh«ng ®¸ng kÓ .

C9H20 C9H18 + H2

CnH2n +2 CnH2n + H2

1.1.2.ph¶n øng dehydro vßng ho¸ n-parafin:

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Ph¬ng tr×nh tæng qu¸t cã d¹ng:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

R-C-C-C-C-C-C + 4H2 ( Q = 60 kcal/mol )

Ph¶n øng dehydro vßng ho¸ n-parafin x¶y ra khã h¬n so víi

ph¶n øng cña naphten .ChØ ë nhiÖt ®é cao míi cã thÓ nhËn ®îc

hiÖu suÊt hydrocacbon th¬m ®¸ng kÓ . Khi t¨ng chiÒu dµi m¹ch

cacbon trong parafin ,h»ng sè c©n b»ng t¹o hydrocacbon th¬m còng

®îc t¨ng lªn , ®iÒu ®ã thÓ hiÖn ë sè liÖu trong b¶ng 1

B¶ng 1 : ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ chiÒu dµi m¹ch cacbon tíi h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng dehydro vßng ho¸ parafin [ 7-1 ]

400 0k 3,82 . 10-12 6,54 .10-10 7,18 .10-10 1,42 .10-9 6000k 0,67 31,77 39,54 65,02 8000k 3, 68 . 105 9,03 . 106 1,17 . 107 1,81 . 107 Ph¶n øng n-C6H14 ﬁ n-C7H16 ﬁ n-C8H18 ﬁ n- C9H20 ﬁ C6H6 + 4H2 C7H8 +4H2 C6H5C2H5+H2 C6H5C3H7+4H2

Khi t¨ng nhiÖt ®é ,h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng dehydro

vßng ho¸ parafin t¨ng lªn rÊt nhanh ,nhanh h¬n so víi c¶ ph¶n øng

dehydro ho¸ naphten . Nhng tèc ®é ph¶n øng dehydro vßng ho¸ l¹i

rÊt nh¹y víi sù thay ®æi ¸p suÊt hoÆc tØ sè hydro trªn hydrocacbon

nguyªn liÖu . N¨ng lîng ho¹t ®éng cña ph¶n øng thay ®æi tõ 25 ®Õn

40 kcal / mol , khi dïng xóc t¸c Cr 2O3 /AL2O3Cßn khi dïng xóc t¸c

pt/AL2O3 lµ tõ 20 ®Õn 30 Kcal / mol . Tèc ®é ph¶n øng t¨ng khi t¨ng sè

nguyªn tö cacbon trong ph©n tö parafin , ®iÒu ®ã dÉn tíi hµm lîng

hydrocacbon th¬m trong s¶n phÈm ph¶n øng còng t¨ng lªn . Sè liÖu

trong b¶ng 2 thÓ hiÖn râ ®iÒu nµy .

B¶ng 2 :dehydro vßng ho¸ parafin trªn xóc t¸c pt Lo¹i RD .

150 ë ®iÒu kiÖn t0 = 496 0 C , p = 15 KG /Cm2. tèc ®é kh«ng gian

thÓ tÝch truyÒn nguyªn liÖu V/ H / V b»ng 2,0 – 2,6 . tû sè H 2/ RH

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

= 5 [ 7- 2 ]

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Nguyªn Hydrocacbon th¬m , % khèi l- ®é chuyÓn ho¸ % V

îng / nguyªn liÖu 39,8 60,2 57,0 67,0 liÖu n- C7H16 n- C12H26

Dehydro vßng ho¸ parafin ®Ó t¹o hydrocacbon th¬m lµ mét trong

nh÷ng ph¶n øng quang träng nhÊt cña reforming xóc t¸c . Nhê ph¶n

øng nµy mµ cho phÐp biÕn ®æi mét lîng lín c¸c hîp chÊt cã trÞ sè

octan thÊp cña nguyªn liÖu thµnh c¸c hydrocacbon th¬m lµ c¸c cÊu tö

cã trÞ sè octan cao . ( vÝ dô : trÞ sè octan cña n-C7 = 0 cßn rÞ sè

octan cña toluen = 120 ). Ph¶n øng x¶y ra u tiªn vµ t¹o thµnh c¸c dÉn

xuÊt cña bengen víi sè lîng cùc ®¹i , nhãm metyl dÝnh xung quanh ,

nÕu nh nguyªn liÖu cho phÐp . Ch¼ng h¹n ë 465 0 C , nÕu nguyªn

liÖu lµ 2,3 – dimetyl hexan th× ph¶n øng vßng ho¸ x¶y ra cßn khã h¬n

n÷a . Nhng nÕu ta t¨ng nhiÖt ®é lªn trªn 510 0 C , th× hiÖu suÊt

hydrocacbon th¬m tõ c¸c hîp chÊt trªn l¹i t¨ng lªn nhê ph¶n øng ®ång

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

ph©n ho¸ lµm thay ®æi cÊu tróc cña m¹ch alkyl .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

18 kg/cm2

P=18 kg/cm2

100

/RH=10 H 2 /RH=4 H 2

/RH=4 H 2

35 ktg/cm2

/RH=4 H 2

/RH=10 H 2

/RH=4 H 2

/RH=10 H 2

TOC

40 20n-C

510

480

40 20 n-C

500 510

550

445

500

400

450

%mol Bennze %mol Toluen

H×nh.2.c©n b»ng n-C6 – benzen trong H×nh.3.c©n b»ng n- C7-toluen

ph¶n øng dehydro vßng ho¸ trong ph¶n øng dehydro vßng ho¸

1.1.3 Ph¶n øng isomeho¸:

Ngêi ta thêng chia ph¶n øng hydroIsome ho¸ thµnh hai lo¹i:

a.ph¶n øng Isome ho¸ n-parafin :

C¸c ph¶n øng isome ho¸ n-pentan vµ n-hexan lµ c¸c ph¶n øng

to¶ nhiÖt nhÑ .B¶ng 3 cho thÊy nhiÖt ph¶n øng ®Ó t¹o thµnh c¸c

isome tõ c¸c cÊu tö riªng.

CÊu tö ΔH298 , kcal/mol

-1,92 C5:2-metylbutan ( isopentan)

2,2-dimetylpropan (neopentan) -4,67

-1,70 C6 : 2-metylpentan (isohexan)

3-metylpentan -1,06

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

2,2-dimetylbutan ( neohexan) -4,39

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

2,3-dimetylbutan -2,59

B¶ng 3: nhiÖt ph¶n øng ®Ó t¹o thµnh c¸c isome tõ c¸c cÊu

tö riªng

Do c¸c ph¶n øng isome ho¸ lµ to¶ nhiÖt nªn vÒ mÆt nhiÖt

®éng häc , ph¶n øng sÏ kh«ng thuËn lîi khi t¨ng nhiÖt ®é .MÆt kh¸c ,

ph¶n øng isome ho¸ n-parafin lµ ph¶n øng thuËn nghÞch vµ kh«ng cã

sù t¨ng thÓ tÝch , v× thÕ c©n b»ng cña ph¶n øng chØ phô thuéc

nhiÒu vµo nhiÖt ®é . NhiÖt ®é thÊp t¹o ®iÒu kiÖn t¹o thµnh c¸c isome

vµ cho phÐp nhËn ®îc hçn hîp ë ®iÒu kiÖn c©n b»ng vµ cã trÞ sè

octan cao. §å thÞ h×nh 4 (a,b,c) cho thÊy sù phô thuéc gi÷a nång ®é

c©n b»ng cña c¸c isome vµo nhiÖt ®é cña ph¶n øng isome ho¸ n-

pentan vµ n-hexan ®îc x©y dùng tõ tÝnh to¸n vµ tõ thùc nghiÖm . Tõ

®å thÞ cho thÊy khi t¨ng nhiÖt ®é , nång ®é cña c¸c isome ®Òu gi¶m

, cßn nång ®é cña c¸c n-parafin t¨ng . Còng tõ ®å thÞ (h×nh 4) cho

thÊy , nÕu to < 200 0C sÏ thiÕt lËp ®îc mét hçn hîp c©n b»ng cã trÞ sè

100

1.2-metylpentan 2.3-hexan 3.3-metylpentan 4.2,2-dimetylbutan 5.2,3-dimetylbutan

o m %

Iso- pentan

n-pentan

neopenta n

0 100 200 300 400 500

600

toC →

100 200 300 400 500 toC 600 →

octan cao .

--- tÝnh to¸n — thùc nghiÖm H×nh 4: Sù phô thuéc gi÷a nång ®é c©n b»ng cña c¸c isome vµo nhiÖt ®é cña ph¶n øng isome ho¸ n-pentan vµ n-hexan

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

n - parafin iso - parafin + D Q = 2 Kcal/mol

víi thiÕt bÞ ph¶n øng reforming xóc t¸c ë ®iÒu kiÖn 500 0C vµ xóc

t¸c Pt/AL2O3 , th× c©n b»ng ®¹t ®îc trong vïng ph¶n øng cña thiÕt bÞ

nh sau :

Víi n - C6 lµ 30%; n - C5 lµ 40%; n - C4 lµ 60%

C¸c ph¶n øng nµy cã vai trß quan träng trong qóa tr×nh reforming xóc

t¸c v× Víi c¸c n - parafin nhÑ, sù isome hãa lµm c¶i thiÖn trÞ sè octan.

VD: NO cña n - C5 lµ 62, trong khi ®ã NO cña iso - c5 lµ trªn

80.

Víi c¸c n - parafin cao h¬n C5, ph¶n øng isomehãa dÔ x¶y ra,

nhng nã chØ lµm t¨ng kh«ng nhiÒu NO v× cßn cã mÆt c¸c n - parafin

cha biÕn ®æi trong s¶n phÈm ph¶n øng.

VD: n - C7 cã NO = 0; cßn trimetylbutan cã NO = 110 vµ hçn

hîp c7 ë ®iÒu kiÖn c©n b»ng cña ph¶n øng isomeho¸ chØ cã NO = 55.

Do ®ã mµ ph¶n øng isome hãa tèt nhÊt nªn tiÕn hµnh víi n - parafin

nhÑ C5 hoÆc C6). v× khi ®ã s¶n phÈm cã trÞ sè octan cao h¬n khi

tiÕn hµnh isome ho¸ víi n-parafin cao h¬n.

.Olefin còng cã thÓ bÞ isome hãa nhng thêng lµ hydro isome

hãa do sù cã mÆt cña hydro trong m«i trêng ph¶n øng.

2-metylhexan Hepten - 1 + H2 ﬁ

Ph¶n øng nµy lÊy ®i mét lîng hydro lµm gi¶m ¸p suÊt cña qu¸

tr×nh , t¹o ®iÒu kiÖn cho ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming ,

tuy nhiªn víi hµm lîng nhá nªn ¶nh hëng kh«ng nhiÒu ®Õn qu¸ tr×nh

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

ph¶n øng .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

.ph¶n øng isome ho¸ alxyl xyClopentan thµnh xyclohexan:

R R'

6 KCal/mol ΔQ = 4 ‚

+ 3H2 + ΔQ = - 50 KCal/mol

Ngoµi ra cßn cã ph¶n øng isome hãa alkyl th¬m

CH 3

C2H5 ﬁ

1.1.4 Ph¶n øng hydro hãa:

Ph¶n øng nµy x¶y ra víi olefin trong nguyªn liÖu ®Ó t¹o thµnh

parafin. Ph¶n øng thùc hiÖn dÔ dµng trong ®iÒu kiÖn cña qu¸ tr×nh

reforming. Thµnh phÇn olefin còng cã thÓ chuyÓn hãa trùc tiÕp thµnh

aromatic, nhng kh«ng ®¸ng kÓ.

§©y còng lµ mét ph¶n øng quan träng v× nã chuyÓn hãa c¸c

hydrocacbon cha no thµnh hydrocacbon no lµm gi¶m sù t¹o cèc g©y

nªn sù khö hoÆc ho¹t tÝnh c¸c xóc t¸c.

1.1.5 Ph¶n øng hydrocracking vµ naphten:

Ph¶n øng hydrocracking: §©y lµ ph¶n øng cracking víi sù cã

mÆt cña hydro ph¶n øng dÔ g·y m¹ch t¹o thµnh hai parafin kh¸c. §©y

lµ ph¶n øng kh«ng mong muèn cña qu¸ tr×nh . ë c¸c ®iÒu kiÖn nhÊt

®Þnh cã thÓ x¶y ra cracking s©u t¹o khÝ vµ s¶n phÈm nhÑ vµ gi¶m

thÓ tÝch s¶n phÈm láng vµ ®ång thêi còng lµm gi¶m hiÖu suÊt hydro

(v× tiªu tèn trong ph¶n øng). Do vËy hiÖu suÊt sÏ gi¶m, ph¶n øng nµy

x¶y ra kh¸ chËm vµ chñ yÕu ®îc xóc t¸c bëi chøc n¨ng axit cña xóc t¸c.

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

n - C9H20 + H2 ﬁ n - C5H12 + C4H10

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

n - C9H20 + H2 ﬁ n - CH4 + n - C8H18

CnH2n+2 + H2 ﬁ CmH2m +2 + CpH2p+2

§èi víi parafin, thêng x¶y ra c¸c ph¶n øng hydrocracking vµ

hydrogenolyse.

R - C - C - R1 + H2 (cid:219) R - CH3 (iso) + R1 - CH3 (iso) + D Q=11

Kcal/mol.

R - C - C - R1 + H2 (cid:219) R2 - CH3 + CH4 (ph¶n øng hydro genolyse) .

Naphten còng cã kh¶ n¨ng tham gia ph¶n øng hydrocracking.

Giai ®o¹n ®Çu tiªn cña ph¶n øng nµy lµ ®øt vßng víi sù cã mÆt cña

hydro, t¹o thµnh parafin

D Q = 20 R3H (cid:219) R4H + R3H + S

+ H2 (cid:219) KCal/mol 2

RH Hydrocacbon th¬m còng cã thÓ bÞ hydrodealkyl hãa

13 Kcal/mol + H2 (cid:219) C6H6 + RH + D Q = 12 ‚

S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh lµ c¸c hîp chÊt iso parafin chiÕm phÇn

chñ yÕu vµ v× ph¶n øng còng x¶y ra theo c¬ chÕ ioncacboni nªn s¶n

phÈm khÝ thêng chøa nhiÒu C3, C4 vµ C5, rÊt Ýt C1 vµ C2. Nhng nÕu

t¨ng nhiÖt ®é cao h¬n n÷a th× sÏ t¨ng hµm lîng C1 vµ C2, v× lóc nµy

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

tèc ®é ph¶n øng hydrogenolyse sÏ c¹nh tranh víi tèc ®é ph¶n øng

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

cracking xóc t¸c. Khi ®ã metan sÏ ®îc t¹o ra víi sè lîng ®¸ng kÓ. T¸c

dông cña ph¶n øng nµy trong qu¸ tr×nh reforming lµ ®· gãp phÇn lµm

t¨ng NO cho s¶n phÈm v× ®· t¹o ra nhiÒu iso parafin, lµm gi¶m thÓ

tÝch s¶n phÈm láng vµ gi¶m hiÖu suÊt hydro.

1.1.6 Nhãm c¸c ph¶n øng t¸ch c¸c nguyªn tè dÞ thÓ:

NÕu trong nguyªn liÖu cã c¸c chÊt chøa S,N,O sÏ x¶y ra c¸c

ph¶n øng t¸ch c¸c nguyªn tè dÞ thÓ ®ã ra khái ph©n ®o¹n .

.T¸ch nit¬ (Hydrodenit¬):

C-C-C-C

N pyridin + 4H2 → + NH3

+ 5H2 ﬁ C5H12 + NH3

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Quinolin

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

C C C C + 4H2 → C-C-C-C + NH3 N Pyrol

.T¸ch lu huúnh (Hydrodesunfua):

CH 3

 Mecaptan R-SH + 2H2 → RH + H2S  Sunfit R-S-R + 2H2 → 2RH + H2S  Disunfit R-S-S-R + 3H2 → 2RH + 2H2S  Thiophen

+ 4H2 ﬁ C5H12 + H2S

+ 4H2 → C-C-C-C + H2S

.T¸ch oxy:

ROH + H2 → RH + H2O

§©y lµ nh÷ng ph¶n øng lµm gi¶m hµm lîng lu huúnh, nit¬ trong

x¨ng,

lµm gi¶m kh¶ n¨ng mÊt ho¹t tÝnh vµ kÐo dµi tuæi thä cña xóc t¸c ,do

®ã nã lµ ph¶n øng phô cã lîi.

1.1.7 Ph¶n øng t¹o cèc:

Sù t¹o cèc trong qu¸ tr×nh reforming lµ kh«ng mong muèn nhng

do sù t¬ng t¸c cña olefin, diolefin vµ c¸c hîp chÊt th¬m ®a vßng ngng

tô trªn t©m ho¹t tÝnh xóc t¸c .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

2 -2H2 -2H2

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Cèc sÏ khã t¹o ra nÕu ta thao t¸c ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thÊp vµ

¸p suÊt cao vµ tû lÖ H2/RH cao, sù t¹o cèc phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè

nh :nhiÖt ®é ph¶n øng , ¸p suÊt hydro , ®é nÆng cña nguyªn liÖu vµ

chÝnh lµ c¸c hîp chÊt phi hydrocacbon , olefin vµ c¸c hîp chÊt th¬m ®a

vßng lµ c¸c hîp chÊt ®· thóc ®Èy nhanh qu¸ tr×nh t¹o cèc .

Ph¶n øng hydrocracking t¹o khÝ x¶y ra khi t¨ng ¸p suÊt hydro

cã thÓ lµm h¹n chÕ ph¶n øng ngng tô vµ t¹o cèc . Tuy nhiªn nÕu ¸p

suÊt hydro qu¸ lín , ph¶n øng hydrocracking l¹i x¶y ra m¹nh vµ c©n

b»ng cña ph¶n øng xyclohexan t¹o thµnh benzen sÏ chuyÓn dÞch vÒ

phÝa tr¸i , tøc lµ gi¶m bít hµm lîng hydrocacbon th¬m .V× thÕ ®Ó h¹n

chÕ sù t¹o cèc , ngêi Ta ph¶i sö dông ¸p suÊt hydro võa ®ñ sao cho

cèc chØ t¹o ra 3-4% so víi träng lîng xóc t¸c trong kho¶ng thêi gian tõ

6 th¸ng ®Õn 1 n¨m , vµ c¸c nhµ s¶n xuÊt xóc t¸c ph¶i chó ý ®iÒu

khiÓn c¸c chøc ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ®Ó gãp phÇn ®iÒu khiÓn ®îc

qu¸ tr×nh t¹o cèc cña qu¸ tr×nh reforming .

1.2. C¬ chÕ ph¶n øng reforming xóc t¸c :

1.2.1. C¬ chÕ ph¶n øng reforming hydrocacbon parafin:

cã thÓ tãm t¾c c¸c ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming

nh sau :

naphten → aren + H2

n-C7 → iso-C7

n-C7 → aren + H2

n-C6 → benzen + H2

N¨ng lîng ho¹t ho¸ cña c¸c ph¶n øng cã gi¸ trÞ trong kho¶ng 20

CH 3

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

®Õn 45 kcal/mol :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

→ + 3H2 EA = 20

kcal/mol

n-C7 → iso-C7 EA = 25kcal/mol

n-C7 → ∑ C1- C6 EA = 45 kcal/mol

→ cèc EA= 30 kcal/mol

NhiÒu nhµ nghiªn cøu cho r»ng ph¶n øng reforming

hydrocacbon parafin x¶y ra theo 3 giai ®o¹n: lo¹i hydro , ®ãng vßng ,

lo¹i hydro tõ hydrocacbon vßng thµnh hydrocacbon th¬m.

Giai ®o¹n ®Çu vµ giai ®o¹n cuèi x¶y ra trªn t©m xóc t¸c kim lo¹i

cßn giai ®o¹n gi÷a x¶y ra trªn t©m xóc t¸c axÝt. C¸c giai ®o¹n ®ã cã

thÓ x¶y ra xen kÏ nhau cã nghÜa lµ trong khi giai ®o¹n nµy cha kÕt

thóc th× giai ®o¹n kh¸c ®· b¾t ®Çu. Nhê cã sù tån t¹i cña nh÷ng t©m

xóc t¸c mÊt ë bªn c¹nh nh÷ng t©m xóc t¸c kim lo¹i mµ c¸c giai ®o¹n ®ã

cã thÓ x¶y ra nèi tiÕp, trùc tiÕp hoÆc gÇn nh ®ång thêi x¶y ra. Hay

nãi mét c¸ch kh¸c lµ c¸c giai ®o¹n ®ã x¶y ra ngay khi s¶n phÈm cña

giai ®o¹n tríc cha kÞp cã cÊu tróc hoµn chØnh ®ang ë tr¹ng th¸i ®Þnh

h×nh cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao.

Mét phÇn tö n - hepten (n - C7H16) chuyÓn hãa thµnh toluen

-H 2

+H+

-H+

-H 2

Hµ Ngäc Thµnh

-H 2 22

-H 2

§HBK Hµ Néi –K45

theo nh÷ng c¸ch ®îc thÓ hiÖn theo s¬ ®å ë ( h×nh 5).

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

H×nh 5:S¬ ®å tæng qu¸t reforming n-C7H16

Víi c¬ chÕ ®ãng vßng cña 3 cacboncation trªn khi reforming n

- C6 , th× kh«ng ph¶i vßng 6 ®îc t¹o ra ®Çu tiªn mµ chÝnh lµ c¸c hîp

chÊt vßng 5 ®· sinh ra ( metylcyclopentan, metylcyclopenten.)

Cuèi cïng chÝnh metylcyclopentan ®· mÊt hydro vµ ®ång ph©n

hãa thµnh benzen. Cã thÓ minh häa râ h¬n víi qu¸ tr×nh chuyÓn hãa n

(-A-)

) (-H 2

) (+H 2

1 ‚ C

(®ãng vßng) M

) (-H 2

- hexan thµnh benzen ë h×nh 6.

H×nh 6:s¬ ®å qu¸ tr×nh chuyÓn hãa n-hexan thµnh benzen

Trong ®ã: M: lµ t©m kim lo¹i

A: lµ t©m axit

Tèc ®é giai ®o¹n ®ãng vßng nhá h¬n nhiÒu so víi tèc ®é giai ®o¹n

hydro. Bëi vËy khi reforming naphten dÔ h¬n nhiÒu so víi parafin. Ngêi ta

tÝnh ®îc r»ng h»ng sè tèc ®é ph¶n øng khi reforming c¸c naphten th× lín

h¬n c¶ tr¨m triÖu lÇn so víi ë c¸c parafin rÊt nhiÒu , quan hÖ ®ã biÕn

®æi phô thuéc vµo chÊt xóc t¸c.

1.2.2 C¬ chÕ reforming hydrocacbon naphten:

XÐt qu¸ tr×nh chuyÓn hãa cyclohexan thµnh benzen:

Hµ Ngäc Thµnh

H×nh 7:S ¬ ®å b iÓu d iÔn s ù thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

c huy Ón hãa c y c lo he xan b e nz e n 23

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Trong ®ã: + ChiÒu th¼ng ®øng: ph¶n øng trªn t©m kim lo¹i

+ ChiÒu n»m ngang: ph¶n øng trªn t©m axit.

 Ph¶n øng trªn t©m axit:

Trong c¸c ®iÒu kiÖn reforming th× trªn chÊt mang cã thÓ x¶y

ra c¸c ph¶n øng ®ång ph©n hãa, ph¸ vì hoÆc ®ãng vßng, më vßng

hoÆc thu nhá vßng hydrocacbon. TÊt c¶ c¸c ph¶n øng trªn ®Òu x¶y

ra theo c¬ chÕ ioncacboni. Giai ®o¹n quan träng nhÊt lµ giai ®o¹n t¹o

ioncacboni trªn t©m axit. Tèc ®é t¹o thµnh ioncacboni vµ sù chuyÓn

hãa tiÕp theo cña nã theo nh÷ng híng kh¸c nhau ®îc quyÕt ®Þnh tríc

hÕt bëi cÊu tróc hydrocacbon tham gia ph¶n øng vµ b¶n chÊt t©m axit

trªn bÒ mÆt chÊt mang.

*C¸c ph¶n øng trªn t©m kim lo¹i:

Theo thuyÕt ®a vÞ Baladin th× hai ph¶n øng dehydro hãa

cyclohexan vµ dehydro ho¸ benzen ®Òu x¶y ra theo c¬ chÕ hÊp thô

liªn tôc trªn bÒ mÆt mét sè kim lo¹i nh: Pt, Ni, Co, Pd, Rh... Ph©n tö

cyclohexan bÞ hÊp phô t¹i t©m ho¹t ®éng gåm cã 6 ®iÓm. Ph¶n øng

dehydro hãa sÏ x¶y ra khi c¶ 6 nguyªn tö hydro bÞ t¸ch lo¹i khái nguyªn

tö cyclohexan mét c¸ch ®ång thêi.

Sau nµy cïng víi sù ph¸t triÓn cña lý thuyÕt phøc p vµ nh÷ng ph-

¬ng ph¸p nghiªn cøu hiÖn ®¹i ®ång thêi còng phæ biÕn mét quan

niÖm kh¸c vÒ c¬ chÕ dehydro ho¸ cyclohexan. Theo c¬ chÕ nµy ph©n

tö cyclohexan lÇn lît bÞ t¸ch lo¹i 6 nguyªn tö hydro vµ liªn tiÕp t¹o phøc

p trung gian.

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

1.3. NhiÖt ®éng häc cña ph¶n øng vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

XÐt th«ng sè nhiÖt ®éng häc cña mét sè ph¶n øng quan träng

trong qóa tr×nh reforming xóc t¸c qua c¸c ph¶n øng cña hydrocacbon

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

C6.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

B¶ng 4: c¸c th«ng sè nhiÖt ®éng häc c¸c ph¶n øng

hydrocacbon C6

Ph¶n øng

Kp [500oC] 6.105 D H [Kcal/mol] 52,8 Cyclohexan ﬁ C6H6 + 3H2

0,086 - 3,8 Metyl cyclo pentan ﬁ

0,78.105 63,8

1,1 - 1,4 Cyclohexan n - hexan ﬁ C6H6 + 4H2

0,037 31,0 n - hexan ﬁ Hexen - 1 + H2

n - hexan ﬁ 2 - metyl pentan

C¸c sè liÖu nhiÖt ®éng häc cho thÊy t¹i c©n b»ng cyclo hexan

chuyÓn hãa thµnh aromatic ë ¸p suÊt cña hydro vµ chØ mét lîng nhá

olefin tån t¹i víi parafin.

Nh÷ng ph¶n øng chÝnh cña reforming lµ thu nhiÖt. Ph¶n øng

isomeho¸ lµ trung hßa nhiÖt trong khi ph¶n øng hydro cracking to¶

nhiÖt , c¸c sè liÖu còng cho thÊy hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng phô

thuéc chÝnh vµo nång ®é xyclonapatran trong nguyªn liÖu v× nã hÊp

thô nhiÖt m¹nh nhÊt, v× nhiÖt cña ph¶n øng ®îc lÊy tõ hçn hîp nguyªn

liÖu vµ khi nÐn nhiÖt ®é cña hçn hîp nµy gi¶m.

ph¶n øng dehydro t¹o vßng cña parafin vµ ph¶n øng dehydro

hãa cña naphtan lµ nh÷ng ph¶n øng chÝnh lµm t¨ng trÞ sè octan. C©n

b»ng nhiÖt ®éng cña nh÷ng ph¶n øng nµy dÞch chuyÓn vÒ phÝa s¶n

phÈm ph¶n øng khi ¸p suÊt riªng phÇn cña hydro thÊp vµ nhiÖt ®é

ph¶n øng cao (500oC).Tuy nhiªn ®iÒu kiÖn nµy thÝch hîp ®Ó t¹o

thµnh cèc vµ sù t¹o cèc chØ cã thÓ ng¨n chÆn b»ng c¸ch thùc hiÖn

ph¶n øng trong m«i trêng hydro, nÕu ¸p suÊt hydro cµng cao, sù l¾ng

®äng cèc trªn bÒ mÆt xóc t¸c cµng Ýt. ViÖc t¨ng ¸p suÊt hydro còng

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

kh«ng lµm chËm ph¶n øng hydro hãa t¹o ra aromatic.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

VËy qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ph¶i ®îc thùc hiÖn díi ¸p suÊt

cao vµ hydro s¶n phÈm ®îc hoµn l¹i vïng ph¶n øng .

Ph¶n øng hydrocracking thÝch hîp ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt riªng

phÇn cña hydro cao, ph¶n øng nµy thêng kh«ng mong muèn trong

qu¸ tr×nh reforming v× chóng tiªu thô hydro vµ t¹o ra hydrocacbon pha

láng. (H×nh 8) minh häa sù phô thuéc cña hiÖu suÊt ph¶n øng vµo ¸p

100

RON85

RON95 RON102

RON104

suÊt ph¶n øng t¹i nh÷ng trÞ sè octan kh¸c nhau.

HiÖu suÊt ph¶n øng ->100%

1 2 3 ¸p s uÊt thiÕt bÞ ﬁ

H×nh 8: HiÖu suÊt ph¶n øng vµ ¸p suÊt t¹i nh÷ng trÞ sè octan kh¸c nhau.

T¹i ¸p suÊt cao cho tríc, trÞ sè octan cã thÓ ®îc t¨ng khi t¨ng

nhiÖt ®é mÆc dï ®iÒu nµy g©y ra sù mÊt m¸t hiÖu suÊt do ph¶n øng

hydrocracking t¨ng lªn. Nh vËy qu¸ tr×nh thêng ®îc thùc hiÖn ë ¸p suÊt

thÊp ®Ó ®¹t ®îc hiÖu suÊt pha láng t¨ng lªn. Tuy nhiªn, ¸p suÊt riªng

phÇn cña hydro ph¶i ®ñ cao ®Ó tr¸nh sù t¹o thµnh nh÷ng hîp chÊt

kh«ng no cã kh¶ n¨ng bÞ polime hãa t¹o thµnh cèc.

Trong thùc tÕ, qu¸ tr×nh cã thÓ ®îc tiÕn hµnh trong kho¶ng

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

nhiÖt ®é 455 ‚ 510oC vµ ¸p suÊt 6,5 ‚ 50 atm. §iÒu kiÖn chØ

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

chuyÓn hãa mét phÇn aromatic cßn nÕu thùc hiÖn ë nhiÖt ®é cao

h¬n vµ ¸p suÊt kho¶ng 10 atm th× cã thÓ chuyÓn hãa gÇn nh hoµn

toµn naphten thµnh aromatic t¹i c©n b»ng víi nh÷ng qu¸ tr×nh lµm viÖc

ë ¸p suÊt cao tõ 34 ‚ 50 atm th× vËn tèc ph¶n øng hydrocracking cao,

møc ®é chuyÓn hãa thµnh hîp chÊt th¬m gi¶m (b¶ng 5), vËn tèc ph¶n

øng khö ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ hiÖu suÊt hydro thÊp. Ngîc l¹i, ë ¸p suÊt

thÊp (8,5 ‚ 20,5 atm) ®é chuyÓn ho¸ c¸c hîp chÊt th¬m cao, hiÖu

suÊt hydro cao, ph¶n øng hydrocracking gi¶m, nhng l¹i nhanh chãng

khö ho¹t tÝnh xóc t¸c do sù t¹o thµnh cèc.

B¶ng 5: §Æc trng vËn tèc vµ hiÖu øng nhiÖt cña nh÷ng

ph¶n øng reforming quan träng:

VËn tèc t¬ng ®èi ¶nh hëng cña sù t¨ng ¸p suÊt tæng céng

ThÊp nhÊt VËn tèc t¨ng Lo¹i ph¶n øng Hydrocrackin g HiÖu øng nhiÖt Táa nhiÖt võa ph¶i

Thu nhiÖt ThÊp Dehydro hãa t¹o vßng Kh«ng ¶nh hëng tíi sù gi¶m nhá trong vËn tèc

Gi¶m vËn tèc Táa nhiÖt Ýt Nhanh

Kh¸ nhanh Gi¶m ®é chuyÓn hãa Thu nhiÖt

RÊt nhanh Gi¶m ®é chuyÓn hãa RÊt thu nhiÖt isome hãa cña parafin isome hãa naphten Dehydro hãa parafin Dehydro hãa naphten

NhiÖt ®é ph¶n øng ®îc chän ®Ó lµm c©n b»ng gi÷a sù t¨ng

ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ sù t¨ng vËn tèc ph¶n øng khö ho¹t tÝnh khi nhiÖt

®é t¨ng.

Kho¶ng nhiÖt ®é tõ 460 ‚ 525oC vµ thêng lµ gi÷a 482 vµ

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

500oC. Nhng qu¸ tr×nh ho¹t ®éng ë ¸p suÊt thÊp vµ nhiÖt ®é kh¸ cao

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

t¹o ra s¶n phÈm cã trÞ sè octan cao nhÊt. Khi xóc t¸c bÞ mÊt ho¹t tÝnh

trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng nhiÖt ®é thêng ®îc gi¶m tõ tõ ®Ó duy tr×

trÞ sè octan kh«ng ®æi.

Kho¶ng vËn tèc thÓ tÝch lµ tõ 0,9 ®Õn 5 phÇn thÓ tÝch

nguyªn liÖu láng trªn thÓ tÝch xóc t¸c trong mét giê, thêng dïng nhÊt lµ

tõ 1 ‚ 2 . Nªn lùa chän vËn tèc sao cho nh÷ng ph¶n øng hydro

cracking x¶y ra trong giíi h¹n cho phÐp vµ nh÷ng ph¶n øng dehydro

hãa t¹o vßng x¶y ra ®¹t yªu cÇu mong muèn. Ph¶n øng th¬m hãa vµ

isomeho¸ kh«ng bÞ ¶nh hëng bëi vËn tèc kh«ng gian nªn nh÷ng ph¶n

øng nµy ®¹t c©n b»ng ngay c¶ khi vËn tèc kh«ng gian cao.

Tû lÖ mol gi÷a hydro vµ hydrocacbon nguyªn liÖu thay ®æi tõ 3

®Õn 10, nhng phæ biÕn nhÊt lµ tõ 5 ®Õn 8. Tû lÖ nµy th× ¶nh hëng

bÊt lîi ®Õn ph¶n øng th¬m hãa, t¨ng ph¶n øng hydro cracking vµ lµm

gi¶m vËn tlèc ph¶n øng nh ho¹t tÝnh xóc t¸c. Gi¸ trÞ lùa chän thêng ë

giíi h¹n thÊp ®Ó ph¶n øng hydro cracking x¶y ra ®¹t yªu cÇu vµ sù khö

ho¹t tÝnh xóc t¸c lµ thÊp. Nh÷ng naphtan cã nh¸nh thêng lµ thµnh

phÇn chÝnh cña nguyªn liÖu. Nguyªn liÖu cã hµm lîng hydrocacbon

kh«ng no cao ph¶i ®îc hydro hãa tríc khi ph¶n øng ®Ó gi¶m tiªu thô

hydro trong ph¶n øng vµ sù khö ho¹t tÝnh xóc t¸c. Nång ®é cña t¹p

chÊt trong nguyªn liÖu ®ãng vai trß chÊt g©y ngé ®éc xóc t¸c ph¶i ®îc

®iÒu khiÓn nghiªm ngÆt. Sunfua lµm ngé ®éc chøc n¨ng kim lo¹i cña

xóc t¸c nªn ph¶i duy tr× nång ®é nhá h¬n 1 ppm ®èi víi nguyªn liÖu

cho xóc t¸c míi. Nguyªn liÖu cã hµm lîng sunfua cao ph¶i ®îc hydro

sunfua hãa tríc ph¶n øng. C¸c hîp chÊt nit¬ h÷u c¬ bÞ chuyÓn thµnh

amoniac lµm ngé ®éc chøc n¨ng axit cña xóc t¸c. Nång ®é cña nã ph¶i

nhá h¬n 2 ppm. Nit¬ thêng ®îc lo¹i ra khái nguyªn liÖu xö lý hydro xóc

t¸c, ®ång thêi víi hydro desunfua hãa. Níc vµ c¸c hîp chÊt chøa Clo

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

còng lµ thµnh phÇn kh«ng mong muèn trong nguyªn liÖu v× nã thay

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

®æi ®é axit cña chÊt mang vµ lµm ®¶o lén c©n b»ng cña nh÷ng ph¶n

øng ®ang x¶y ra v× nh÷ng hîp chÊt nµy ®Ó lo¹i bá, hµm lîng cña

chóng cÇn ph¶i ®iÒu khiÓn cÈn thËn ®Ó duy tr× ®é axit cña xóc t¸c.

Nh÷ng kim lo¹i nh ASipb, Cu ph¶i gi÷ nång ®é rÊt thÊp v× chóng t¹o

hîp kim víi ch× lµm khö ho¹t tÝnh cña xóc t¸c. Hµm lîng asen trong

nguyªn liÖu ph¶i thÊp h¬n 30 phÇn tö.

ii. nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm

2.1. Nguyªn liÖu:

Ph©n ®o¹n x¨ng chÊt lîng thÊp cã giíi h¹n s«i tõ 60 ‚ 180oC lµm

nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. Ph©n ®o¹n x¨ng cã ®iÓm

s«i ®Çu nhá h¬n 60oC lµ kh«ng thÝch hîp v× nã kh«ng chøa

cycloankan vµ hoµn toµn kh«ng cã kh¶ n¨ng chuyÓn hãa thµnh aren,

mµ chØ chøa c¸c hydrocacbon cã sè cacbon nhá h¬n 6, chØ cã kh¶

n¨ng chuyÓn hãa thµnh c¸c hydrocacbon nhÑ (khÝ).Nhng ®iÓm s«i

cuèi cao h¬n 180oC th× g©y ra nhiÒu cèc l¾ng ®äng trªn xóc t¸c lµm

gi¶m thêi gian sèng cña xóc t¸c trong ®iÒu kiÖn ph¶n øng. Nh vËy,

naphtan lµ thµnh phÇn mong muèn cßn aromatic vµ olefin lµ thµnh

phÇn kh«ng mong muèn trong nguyªn liÖu. Nguyªn liÖu cµng giµu

parafin cµng khã reforming nhng còng cã thÓ ®¹t hiÖu suÊt cao nÕu

tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn thÝch hîp. Nguyªn liÖu lµ x¨ng cña qu¸ tr×nh

cracking kh«ng tèt b»ng x¨ng chng cÊt trùc tiÕp v× hµm lîng olefin

cao. Tuy nhiªn gÇn ®©y, do sù ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh lµm s¹ch cña

s¶n phÈm dÇu má b»ng hydro, c¸c hîp chÊt olefin, c¸c hîp chÊt chøa

S, N, O trong nguyªn liÖu,v× vËy c¸c hÖ thèng reforming xóc t¸c hiÖn

t¹i cßn cã thÓ sö dông c¸c ph©n ®o¹n x¨ng cña qu¸ tr×nh thø cÊp nh

x¨ng cña qu¸ tr×nh cèc hãa, x¨ng cña cracking nhiÖt... lµm nguyªn

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

liÖu.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Trong thùc tÕ tuú thuéc vµo môc ®Ých cña qu¸ tr×nh mµ lùa

chän c¸c ph©n ®o¹n x¨ng nguyªn liÖu thÝch hîp. NÕu nh»m môc ®Ých

thu x¨ng cã trÞ sè octan cao, thêng sö dông x¨ng cã ph©n ®o¹n tõ 85

‚ 180oC vµ 105 ‚ 180oC víi sù lùa chän nµy sÏ thu ®îc x¨ng cã trÞ sè

octan cao, ®ång thêi gi¶m ®îc khÝ vµ cèc kh«ng mong muèn, ph©n

®o¹n cã nhiÖt ®é s«i ®Çu lµ 105oC cã thÓ s¶n xuÊt x¨ng cã trÞ sè

octan ®Õn 90 ‚ 100 ®ång thêi lµm t¨ng hiÖu suÊt x¨ng vµ hydro.

NÕu nh»m môc ®Ých thu c¸c hîp chÊt th¬m cÇn lùa chän ph©n

®o¹n x¨ng hÑp thÝch hîp ®Ó s¶n xuÊt, benzen sö dông ph©n ®o¹n

x¨ng cã giíi h¹n s«i 62 ®Õn 85oC. §Ó s¶n xuÊt toluen sö dông ph©n

®o¹n x¨ng cã giíi h¹n s«i 105 ‚ 140oC.

Ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i tõ 62 ‚ 140oC ®îc sö dông ®Ó s¶n

xuÊt hçn hîp benzen, toluen, xylen,trong khi ph©n ®o¹n cã kho¶ng

nhiÖt ®é s«i 62 ®Õn 180oC ®Ó s¶n xuÊt ®ång thêi c¶ aren vµ x¨ng cã

trÞ sè octan cao. Do vËy ®Ó ®¹t ®îc nh÷ng s¶n phÈm mong muèn,

mét sè qu¸ tr×nh tiÕn hµnh t¸ch ph©n ®o¹n s¬ bé ®Ó t¸ch phÇn nhÑ

t Ê u s u Ö H

o r d y h

1,8

1,2

0,6

vµ phÇn nÆng.

HiÖu suÊt x¨ng (%)kh.l

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

100

TrÞ s è o c tan

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

H×nh 9. Quan hÖ gi÷a thµnh phÇn cÊt cña nguyªn liÖu víi hiÖu suÊt vµ chÊt lîng cña s¶n phÈm reforming Ph©n ®o¹n cña c¸c nguyªn liÖu 1- Ph©n ®o¹n 60 - 180oC; 2- Ph©n ®o¹n 85 - 180oC; 3- Ph©n ®o¹n 105 - 180oC .

Thµnh phÇn hydro cacbon cña nguyªn liÖu ¶nh hëng ®Õn hiÖu

suÊt x¨ng, ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt lîng nguyªn liÖu reforming xóc t¸c th«ng

qua thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu , h·ng UOP ®· ®a ra mét

chuÈn sè t¬ng quan KUOP ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau :

KUOP = 12,6 - ( n + 2Ar ) /100

N- hµm lîng % cña naphten;

Ar- hµm lîng % cña hydrocacbon th¬m.

Trong nguyªn liÖu reforming xóc t¸c , K UOP vµ ®Æc biÖt lµ tæng sè

N+ 2Ar thay ®æi trong mét kho¶ng réng ( tæng N + 2Ar cã thÓ tõ 30

®Õn 80 ) . NÕu KUOP = 10 th× nguyªn liÖu chøa nhiÒu hydrocacbon

th¬m h¬n .NÕu KUOP = 11 th× nguyªn liÖu chøa nhiÒu naphten vµ

hydrocacbon th¬m mét vßng . Cßn nÕu b»ng 12 lµ nguyªn liÖu chøa

mét hçn hîp b»ng nhau gi÷a hydrocacbon vßng vµ hydrocacbon

parafin , cßn nÕu b»ng 13 th× nguyªn liÖu chøa chñ yÕu lµ

hydrocacbon parafin . Nh vËy,nÕu KUOP thÊp hay tæng sè N + 2Ar

trong nguyªn liÖu cµng cao th× nguyªn liÖu cµng chøa nhiÒu naphten

vµ nguyªn liÖu ®ã cµng thuËn lîi ®Ó nhËn reformat cã trÞ sè octan

cao .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

B¶ng 6. TÝnh chÊt , thµnh phÇn cña nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c cña ph©n ®o¹n 85 ‚ 180oC vµ

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

180oC cho x¨ng cã trÞ sè octan lµ 90 (I - x¨ng prlan, II -

105 ‚ Balyk, III - Romihkino, N - Kotuttepe).

Ph©n ®o¹n 105 Ph©n ®o¹n 85 ‚

C¸c tÝnh chÊt

180oC II I III I ‚ 180oC II III

0,738 0,736 0,742 0,750 0,750 0,772

6,5 26,0 37,0 67,5 7,4 27,4 - 65,2 10,0 27,0 39,5 63,0 7,4 23,1 25,5 69,5 12,2 26,0 39,0 61,8 11,0 48,0 55,0 41,0

0,785 0,789 0,796 0,798 0,795 0,804

1,2 0,4 0,8 0,9 0,7 0,5

64,5 34,5 64,7 34,4 65,5 33,7 65,4 33,7 67,5 31,8 68,5 31,0

Nguyªn liÖu 20 Träng lîng riªng d4 thµnh phÇn hydrocacbon % aren Xycloankan TrÞ sè octan ankan X¨ng reforming trong lîng riªng d4 Thµnh phÇn hydrocacbon % cha no aren no HiÖu suÊt % X¨ng æn ®Þnh Hydro 75,0 1,2 76,5 1,2 77,7 1,3 76,0 1,3 81,0 1,6 88,3 2,2

Bªn c¹nh ®ã, c¸c hîp chÊt phi hydrocacbon , ®Æc biÖt lµ c¸c hîp

chÊt cña lu huúnh vµ cña nit¬ trong nguyªn liÖu ph¶i gi¶m tíi møc cùc

tiÓu vµ nhá h¬n giíi h¹n cho phÐp . V× c¸c hîp chÊt nµy chØ lµm t¨ng

tèc ®é c¸c ph¶n øng ngng tô t¹o nhùa vµ cèc , g©y ®éc cho xóc t¸c ,

lµm gi¶m nhanh ho¹t tÝnh cña xóc t¸c . V× thÕ nguyªn liÖu tríc khi ®a

vµo reforming xóc t¸c ®Òu ph¶i ®îc qua c«ng ®o¹n xö lý b»ng hydro

ho¸ lµm s¹ch ®Ó lo¹i bá c¸c hîp chÊt phi hydrocacbon , c¸c hîp chÊt

olefin ,diolefin vµ c¶ kim lo¹i do nhiÔm bÈn vµo trong nguyªn liÖu

reforming trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn . C¸c hîp chÊt phi hydrocacbon sÏ

®îc lo¹i ra ë d¹ng khÝ nh NH3, H2S Vµ H2O nhê qu¸ tr×nh hydro ho¸ lµm

s¹ch . Tuú thuéc vµo chÕ ®é c«ng nghÖ vµ nhÊt lµ xóc t¸c mµ qu¸

tr×nh hydro ho¸ lµm s¹ch sÏ ®¹t ®îc c¸c chØ tiªu vÒ chÊt lîng cho

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

nguyªn liÖu reforming xóc t¸c nh ë b¶ng 7.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Hµm lîng lu huúnh max 0,5 ppm

Hµm lîng nit¬ max 0,5 ppm

Hµm lîng oxy max 2 ppm

H µm lîng clo max 0,5 ppm

Hµm lîng c¸c kim lo¹i

Hµm lîng asenic max 1 ppb

Hµm lîng ch× max 20 ppb

Hµm lîng ®ång max 5 ppb

B¶ng 7.Hµm lîng cho phÐp c¸c hîp chÊt phi hydrocacbon cã mÆt trong nguyªn liÖu reforming xóc t¸c

2.2. Hydro hãa lµm s¹ch nguyªn liÖu:

C¬ së lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh hydro hãa lµm s¹ch:

TÊt c¶ qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thêng ¸p dông mét trong hai

lo¹i s¬ ®å c«ng nghÖ, ®ã lµ t¸i sinh xóc t¸c gi¸n ®o¹n vµ t¸i sinh xóc t¸c

liªn tôc. Nhng dï ¸p dông s¬ ®å nµo, nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo qu¸

tr×nh reforming xóc t¸c còng cÇn ph¶i ®îc qua c«ng ®o¹n lµm s¹ch hay

xö lý b»ng hydro (nhÊt lµ qu¸ tr×nh sö dông xóc t¸c ®a kim lo¹i).

Nguyªn liÖu naphta, x¨ng (cã thÓ dïng c¶ kerosen, gasoil khi xö

lý c¸c nhiªn liÖu nµy) ®îc trén víi hydro ®Ó tiÕn hµnh ph¶n øng ë

nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao. C¸c ph¶n øng hãa häc sÏ x¶y ra cïng víi qu¸

tr×nh hydrodesunfua hãa lµ nohãa olefin vµ th¬m, demetal hãa vµ

hydrocracking. Khi môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nµy lµ xö lý nguyªn liÖu

cho reforming xóc t¸c, th× hydrodesunfua ho¸ vµ demetal hãa lµ nhiÖm

vô chÝnh cña c«ng ®o¹n nµy. Nh÷ng hydrocacbon chøa lu huúnh vµ

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

c¸c t¹p chÊt kh¸c chøa trong nguyªn liÖu sÏ ®îc ph¶n øng víi hydro trªn

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

xóc t¸c Co hoÆc xóc t¸c Ni/Mo trªn chÊt mang ®Ó c¸c t¹p chÊt nµy ®îc

t¸ch ra mét c¸ch chän läc vµ nhê ®ã c¸c ®Æc tÝnh cña nguyªn liÖu ®îc

c¶i thiÖn.

C¸c t¹p chÊt kh¸c nh hîp chÊt chøa Nit¬, Oxy vµ kim lo¹i, khi

ph¶n øng víi hydro sÏ t¹o ra c¸c hîp chÊt amoniac, níc vµ hydrogenat

kim lo¹i. C¸c hîp chÊt olefin ®îc no hãa, nhê vËy c¶i thiÖn ®îc ®é æn

®Þnh cña s¶n phÈm.

C¸c ph¶n øng chÝnh cã thÓ x¶y ra gåm:

2.2.1. T¸ch lu huúnh:

Mercaptan R - SH + H2 ﬁ RH + H2S

Sunfit R - S - R +2H2 ﬁ 2RH + H2S

2RH + 2H2S

Disunfit R - S - S - R + 3H2 ﬁ Sunfit vßng

S + 2H ﬁ C - C - C - C +

S H 2 Thiophen

C - C - C - C + H2S

S + 4H2 ﬁ 2.2.2. T¸ch Nit¬:

Pyridin + 5H2 ﬁ C - C - C - C + NH2

C - C - C - C

+ 4H2 ﬁ + NH3

Quinolin

C - C - C - C + NH3

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Pyrol C C C C + 4H2 ﬁ

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

N 2.2.3. T¸ch oxy

Phenol

+ H2 ﬁ + H20

2.2.4. Ph¶n øng víi olefin:

parafin olefin ﬁ H2 ﬁ

olefin th¼ng ﬁ C - C - C - C - C - C C - C = C - C - C - C + H2 ﬁ

ﬁ + H olefin vßng (naphten )

2.2.5. T¸ch kim lo¹i: C¸c kim lo¹i ë trong hîp chÊt c¬ kim ®îc t¸ch ra tríc hÕt bëi sù

ph©n huû c¸c kim lo¹i, bÞ gi÷ l¹i trong xóc t¸c hoÆc do hÊp thô hoÆc

ph¶n øng hãa häc víi xóc t¸c.

2.2.6. T¸ch halogen: C¸c halogen h÷u c¬ ®îc ph©n huû hoµn toµn trªn xóc t¸c t¹o

thµnh c¸c muèi v« c¬, chóng ®îc t¸ch ra khi ta phun níc ®Ó h¹n chÕ tèi

®a sù ¨n mßn thiÕt bÞ.

2.2.7. Sù t¸i hîp cña sunfua hydro víi olefin t¹o ra

mercaptan:

Hµm lîng cña c¸c t¹p chÊt cÇn t¸ch sÏ ®îc khèng chÕ b»ng ®iÒu

kiÖn c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh.

2.3. S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c: S¶n phÈm chÝnh thu ®îc trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c bao

gåm x¨ng cã trÞ sè octan cao, c¸c hydro cacbon th¬m (BTX). Qu¸

tr×nh reforming còng lµ mét nguån ®¸ng kÓ ®Ó s¶n xuÊt ra s¶n phÈm

phô thuéc lµ hydro kü thuËt ®Æc biÖt lµ trong qu¸ tr×nh sö dông

nguyªn liÖu giµu naphten ®Ó s¶n xuÊt hydrocacbon th¬m.

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

2.3.1 X¨ng cã trÞ sè octan cao:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

X¨ng reforming xóc t¸c lµ lo¹i x¨ng quan träng nhÊt v× nã cã

hµm lîng c¸c hîp chÊt th¬m vµ trÞ sè octan rÊt cao vµ æn ®Þnh, hµm

lîng sunfua vµ nhùa thÊp. Nã cã thÓ sö dông ngay mµ kh«ng cÇn xö

lý thªm. X¨ng reforming còng lµ thµnh phÇn chÝnh ®Ó s¶n xuÊt x¨ng

kh«ng ch×. §Æc tÝnh x¨ng reforming phô thuéc chñ yÕu vµo nguyªn

liÖu ®Çu vµ ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh (chÕ ®é lµm viÖc, xóc t¸c). Khi

®¹t ®îc trÞ sè octan rÊt cao th× hµm lîng c¸c hîp chÊt th¬m vµ tû träng

t¨ng nhng hiÖu suÊt vµ tÝnh dÔ bay h¬i gi¶m. X¨ng reforming cã

thµnh phÇn chñ yÕu lµ c¸c hydrocacbon th¬m vµ parafin, lîng

hydrocacbon kh«ng no chØ chiÕm 2%, lîng naphten kh«ng qu¸ 10%,

V× vËy cã ®é æn ®Þnh cao. C¸c hydrocacbon th¬m trong x¨ng tËp

trung ë c¸c ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i h¬i cao do ®ã sù ph©n bæ trÞ

sè octan lµ kh«ng ®Òu. Kho¶ng nhiÖt ®é s«i cña vïng s¶n phÈm lµ

réng h¬n cña nguyªn liÖu .Mét Ýt hîp chÊt th¬m vµ olefin cã thÓ bÞ

ngng tô t¹o ra nh÷ng hîp chÊt cã nhiÖt ®é s«i rÊt cao. V× ¸p suÊt cao

thÝch hîp cho ph¶n øng hydrocracking vµ ¸p suÊt thÊp thÝch hîp cho

ph¶n øng dehydrohãa, s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh ¸p suÊt cao cã nhiÖt

®é s«i thÊp, v× ph¶n øng hydrocracking lµm thÊp kho¶ng nhiÖt ®é

s«i, cßn ph¶n øng dehydrohãa lµm t¨ng lªn lîng hîp chÊt th¬m tËp

trung ë phÇn nhiÖt ®é s«i cao. Do vËy phÇn cã nhiÖt ®é cao h¬n cã

trÞ sè octan cao h¬n. TÝnh chÊt vµ thµnh phÇn s¶n phÈm cña mét sè

lo¹i x¨ng reforming ®îc tr×nh bµy ë b¶ng 6. Butan t¹o ra trong qu¸ tr×nh

thêng chøa tõ 40 ‚ 50% isobutan, pentan chøa kho¶ng 55 ‚ 65% vµ

iso tuú thuéc vµo nguyªn liÖu ban ®Çu vµ ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh qu¸

tr×nh mµ ta cã thÓ thu ®îc x¨ng cã trÞ sè octan lªn tíi 100 ‚ 105

(RON) .

¦u ®iÓm cña x¨ng reforming xóc t¸c lµ trÞ sè octan cao, lîng

olefin thÊp nªn ®é æn ®Þnh oxy hãa cao (1700 ‚ 1800 phót), thuËn

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

lîi cho qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, tån chøa vµ vËn chuyÓn. Tuy vËy, nhîc

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

®iÓm lín nhÊt cña x¨ng reforming xóc t¸c lµ Ýt phÇn nhÑ trong qu¸

tr×nh kh«ng x¶y ra sù c¾t m¹ch cacbon ®Ó t¹o hydrocacbon nhÑ nªn

tû träng x¨ng cao, ¸p suÊt h¬i b·o hßa thÊp, sù ph©n bæ thµnh phÇn

ph©n ®o¹n kh«ng ®Òu nªn ®éng c¬ sÏ khã khëi ®éng nÕu nhiÖt ®é

thÊp vµ lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng æn ®Þnh.Trong qu¸ tr×nh b¶o

qu¶n, vËn chuyÓn vµ sö dông x¨ng ®Òu dÔ bÞ oxy hãa bëi oxy trong

kh«ng khÝ vµ t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm chøa oxy rÊt ®a d¹ng, møc ®é

oxy hãa phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÊt lîng cña x¨ng, cô thÓ lµ thµnh

phÇn hãa häc cña x¨ng. C¸c hîp chÊt olefin cã 2 nèi ®èi xøng vµ c¸c

lo¹i cacbua hydro d¹ng mono hoÆc diolefin nèi víi phÇn th¬m lµ kÐm

æn ®Þnh nhÊt.

B¶ng 8.chÊt lîng x¨ng cña qu¸ tr×nh platforming

ChØ tiªu x¨ng æn ®Þnh

Hµm lîng parafin trong nguyªn liÖu % khèi lîng <65

20)

<40 0,772 40 0,785 Träng lîng riªng ë 20oC g/cm3 0,798 0,796

49 82 135 172 202 42 76 137 170 214 58 97 141 171 199 58 110 141 168 205

(d4 Thµnh phÇn ph©n ®o¹n, oC NhiÖt ®é s«i ®Çu 10% 50% 90% NhiÖt ®é cuèi Thµnh phÇn hãa häc, % träng lîng Hydrocacbon kh«ng no olefin Hydrocacbon th¬m parafin + naphten TrÞ sè octan MON TrÞ sè octan RON 2,2 59 38,8 80 89 0,9 65 33,7 85 95 1,0 62 37 80 89 0,5 68,5 31 85 95

2.3.2. C¸c hydrocacbon th¬m:

C¸c hydrocacbon th¬m thu ®îc bao gåm benzen, toluon, xylen

(BTX) chñ yÕu nhËn ®îc tõ qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. Khi kÕt hîp víi

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

c¸c qu¸ tr×nh kh¸c nh ph©n chia, t¸i ph©n bè, hydrodealxyl, isome

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

ho¸... cho phÐp nhËn B, T, X rÊt thÝch hîp cho c¸c qu¸ tr×nh tæng hîp

hãa dÇu vµ hãa häc B¶ng 9.

B¶ng 9: §Æc trng ph©n bè trÞ sè octan cña x¨ng reforming xóc t¸c khi RON = 83

RON

NhiÖt ®é s«i oC HiÖu suÊt %v parafin %v olefin %v naphten %v

§Õn 60

99,1 95,6 67,2 63,6 34,5 55,9 43,3 30,4 39,7 25,2 15,5 1,0 - - 10 1,4 1,2 1,6 1,4 1,0 1,8 1,8 1,5 4,0 0,6 3,6 21,9 23,9 12,6 11,3 8,3 5,6 6,9 3,0 2,3 5,0 RH th¬m %v 0,1 0,8 9,7 11,1 51,7 31,2 47,0 63,0 51,6 70,0 80,7 90,0 89,6 78,9 73,2 64,0 88,3 66,0 82,0 92,5 80,0 94,7 99,1 104,5

60 - 86 86 - 102 102 - 111 111 - 130 130 - 139 139 - 141 141 - 161 161 - 170 170 - 183 183 MÊt m¸t 5,03 4,87 9,72 9,96 9,87 9,88 9,78 9,84 9,91 9,91 4,95 5,77 0,57

Nh ®· nªu ë phÇn trªn, nguyªn liÖu tèt nhÊt cho qu¸ tr×nh lµ

naphten vµ sau ®ã lµ parafin. Nh÷ng s¶n phÈm th¬m cã nhiÖt ®é cao

h¬n nh 1, 2, 4 vµ 1, 3, 5, 0 trimetyl benzen, 1, 2, 4, 5 vµ 1, 2, 3, 5 -

teinmetyl benzen còng ®îc s¶n xuÊt nhê reforming, nhng kh«ng thÓ

thu ®îc s¶n phÈm tinh khiÕt. Kho¶ng 90% hiÖu suÊt th¬m (tõ

naphten) cã thÓ thu ®îc dÔ dµng trong qu¸ tr×nh ë ¸p suÊt thÊp (200 -

400 psi) v× nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh Ýt cã xu híng t¹o thµnh cèc h¬n

c¸c nguyªn liÖu kh¸c, vËn tèc thÓ tÝch thÊp vµ nhiÖt ®é võa ph¶i, s¶n

phÈm thêng lµ hçn hîp toluen - xylen, benzen - toluen hoÆc hçn hîp

c¶ 3 thµnh phÇn ®ã. C¸c hîp chÊt th¬m cã thÓ ®îc thu håi vµ tinh chÕ

b»ng c¸c qu¸ tr×nh hÊp thô (chÊt hÊp thu silicagen). Chng cÊt trÝch ly

(phenol), chng cÊt ®¼ng phÝ, hoÆc tÝch luü b»ng dung m«i dietylen

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

glycol (xioxyt + lu huúnh).

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

• Benzen : trong qu¸ tr×nh reforming, benzen thêng ®îc t¹o ra d-

íi d¹ng hçn hîp víi c¸c hydrocacbon th¬m kh¸c vµ ®îc t¸ch ra b»ng c¸ch

trÝch ly dung m«i hoÆc chng cÊt ®¼ng phÝ v× nã t¹o hçn hîp ®¼ng

phÝ víi c¸c hydro cacbon th¬m kh¸c. Hai qu¸ tr×nh chñ yÕu lµ hydro

reforming ë 480 ‚ 550oC, víi xóc t¸c trioxylmolipden kÕt hîp víi chng

cÊt trÝch ly b»ng phenol vµ qu¸ tr×nh platforming udex víi nguyªn liÖu

lµ ph©n ®o¹n cã nhiÖt ®é s«i lµ 150 ‚ 400oF, xóc t¸c platin, nhiÖt ®é

ph¶n øng 800 ‚ 950oF : ®é chuyÓn hãa benzen trong qóa tr×nh udc

lµ 80%, qu¸ tr×nh kÌm theo trÝch ly b»ng dung m«i lµ c¸c glycol (vÝ dô:

75% dietylenglycol vµ 25% dipropylenglycol) vµ mét Ýt níc. Benzen

thu ®îc cã ®é tinh khiÕt cao thêng ®îc sö dông ®Ó trén víi x¨ng v× nã

cã ®Æc tÝnh chèng kÝch næ cao, cã xu híng lµm gi¶m sù khã næ

m¸y. Ngoµi ra benzen cßn lµ nguån nguyªn liÖu ®Ó s¶n xó©t rÊt

nhiÒu hîp chÊt hãa häc vµ lµ dung m«i cho nhiÒu s¶n phÈm c«ng

nghiÖp.

• Toluen: Thêng thu ®îc ®ång thêi víi benzen trong qu¸ tr×nh

hydro reforming vµ platforming. Tuy nhiªn sù dehydro hãa cña naphten

dÔ dµng h¬n benzen, lîng toluen thu ®îc nhê reforming rÊt lín ®îc øng

dông chñ yÕu lµ phÇn cña x¨ng, cña dung m«i cho nhiÒu qu¸ tr×nh.

• Xylen: Thu ®îc sau qu¸ tr×nh lµ hçn hîp c¸c ®ång ph©n cña

xulen. HiÖu suÊt xylen hçn hîp sau khi t¸ch benzen vµ toluen nhê

trÝch ly trong dung m«i chän läc cao (> 99%) hai qu¸ tr×nh reforming

cña toyoragon vµ allentoc - richficht¬ra cã hiÖu qu¶ rÊt cao mµ kh«ng

cÇn dïng kim lo¹i quý vµ hydro. C¶ hai qu¸ tr×nh dÔ dµng cho hçn hîp

xylen - benzen víi hiÖu suÊt pha láng tõ 95 ‚ 97% thÓ tÝch. Xylen ®-

îc sö dông ®Ó pha trén víi x¨ng (cã thÓ dïng ngay d¹ng hçn hîp BTX

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

hoÆc dung m«i).

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

2.3.3. KhÝ hydro kü thuËt vµ khÝ ho¸ láng :

lµ khÝ chøa hydro víi hµm lîng hydro lín h¬n 80% vµ lµ mét s¶n

phÈm quan träng cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. KhÝ hydro nµy mét

phÇn ®îc tuÇn hoµn trë l¹i qu¸ tr×nh reforming, cßn phÇn lín ®îc dÉn

sang bé phËn lµm s¹ch, xö lý nguyªn liÖu vµ c¸c ph©n ®o¹n cña s¶n

phÈm cÊt. §©y lµ nguån hydro rÎ tiÒn nhÊt trong tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh

s¶n xuÊt hydro.

Ngoµi hydro ra , cßn thu ®îc khÝ ho¸ láng sau khi ®· æn ®Þnh

x¨ng , chñ yÕu lµ khÝ propan vµ butan .

iii.xóc t¸c cho qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c :

Xóc t¸c ®îc sö dông trong qu¸ tr×nh reforming lµ lo¹i xóc t¸c ®a

chøc (lìng chøc ) , gåm chøc n¨ng Oxy ho¸ - khö vµ chøc n¨ng AxÝt .

Chøc n¨ng Oxy ho¸ khö cã t¸c dông t¨ng tèc c¸c ph¶n øng hydro ho¸ -

khö hydro . Cßn chøc n¨ng axÝt cã t¸c dông thóc ®Èy c¸c ph¶n øng

x¶y ra theo c¬ chÕ ioncacboni nh ®ång ph©n ho¸ vµ hydrocracking

3.1.lÞch ph¸t triÓn cña xóc t¸c :

Tríc ®©y ngêi ta sö dông xóc t¸c OxÝt nh MoO2 /AL2O3 . lo¹i xóc

t¸c nµy cã u ®iÓm lµ rÎ tiÒn , bÒn víi hîp chÇt chøa S . Khi cã mÆt

cña hîp chÊt chøa lu huúnh trong nguyªn liÖu th× MoO2 cã thÓ

chuyÓn mét phÇn thµnh MoS2 , d¹ng nµy còng cã ho¹t tÝnh nh xóc t¸c

nªn kh«ng cÇn lµm s¹ch S ra khái nguyªn liÖu . Nh÷ng xóc t¸c lo¹i nµy

l¹i cã nhîc ®iÓm lµ ho¹t tÝnh thÊp nªn qu¸ tr×nh reforming ph¶i thùc

hiÖn ë ®iÒu kiÖn cøng : vËn tèc thÓ tÝch thÊp (~0,5h -1 ), nhiÖt ®é

cao (~340OC) . ë ®iÒu kiÖn nµy c¸c ph¶n øng hydro cracking x¶y ra

rÊt m¹nh . §Ó t¨ng ®é chän läc cña qu¸ tr×nh ph¶i thùc hiÖn ë ¸p suÊt

thÊp ,nhng ¸p suÊt thÊp l¹i lµ tiÒn ®Ò cho ph¶n øng t¹o cèc x¶y ra

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

m¹nh do vËy kh«ng thÓ kÐo dµi cho thêi gian lµm viÖc liªn tôc cña xóc

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

t¸c . V× lÝ do trªn mµ ngêi ta ph¶i nghiªn cøu ra lo¹i xóc t¸c pt/AL2O3

®Ó thay thÕ cho lo¹i xóc t¸c MoO2 .

Lo¹i xóc t¸c d¹ng pt/AL 2O3 Lµ lo¹i xóc t¸c cã ho¹t tÝnh cao , ®é

chän läc cao ,nªn sö dông lo¹i xóc t¸c nµy qu¸ tr×nh reforming chØ cÇn

thùc hiÖn ë ®iÒu kiÖn mÒm : vËn tèc thÓ tÝch ( 1,5-4h) , nhiÖt ®é

võa ph¶i ( 470 – 520OC) . Khi dïng xóc t¸c lo¹i nµy cßn gi¶m ®îc sù t¹o

cèc . Nhng sau mét thêi gian sö dông xóc t¸c pt/AL 2O3 ho¹t tÝnh cña

xóc t¸c sÏ gi¶m do ®é AxÝt cña AL2O3 gi¶m nªn ngêi ta ph¶i tiÕn

hµnh clo ho¸ ®Ó t¨ng ®é AxÝt . V× thÕ lo¹i xóc t¸c nµy chØ ®îc sö

dông ®Õn n¨m 1970 .

Ngµy nay ngêi ta c¶i tiÕn xóc t¸c b»ng c¸ch biÕn tÝnh xóc t¸c :

cho thªm mét kim lo¹i hay thay ®æi chÊt mang . Cho thªm kim lo¹i ®Ó

gi¶m gi¸ thµnh xóc t¸c , xóc t¸c sö dông cho qu¸ tr×nh reforming hiÖn

nay lµ 0,3%pt + 0,3%Re mang trªn ץ - AL2O3 . Ngoµi ra cßn cã c¸c hîp

chÊt halogen h÷u c¬ .

3.2 vai trß cña xóc t¸c hai chøc n¨ng:

3.2.1. Platin: Platin lµ cÊu tö rÊt tèt, ®ã lµ kim lo¹i ®îc dïng chñ yÕu trong qu¸

tr×nh reforming xóc t¸c. Palatin kh«ng nh÷ng xóc t¸c cho ph¶n øng

dehydro hãa c¸c naphten vµ ph¶n øng dehydro - vßng ho¸ c¸c parafin

t¹o ra hydro cacbon th¬m mµ platin cßn cã t¸c dông thóc ®Èy c¶ ph¶n

øng no hãa c¸c hîp chÊt trung gian: olefin, diolefin... lµm gi¶m tèc ®é

t¹o cèc trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c lµ mét nguyªn nh©n chÝnh dÉn tíi

viÖc gi¶m ho¹t tÝnh chÊt xóc t¸c.

Hµm lîng platin trong chÊt xóc t¸c reforming chiÕm kho¶ng 0,3 ‚

0,7 (% khèi lîng) . Hµm lîng pt cã ¶nh hëng ®Õn ho¹t tÝnh cña xóc t¸c .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

vÝ dô khinguyªn liÖu chøa hµm lîng parafin lín mµ dïng xóc t¸c chøa

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

0,35 % träng lîng pt trong xóc t¸c th× nhËn ®îc x¨ng cã trÞ sè octan lµ

102 mµ kh«ng cÇn pha thªm níc ch× .

§é ph©n t¸n cña pt trªn chÊt mang AL2O3 còng ¶nh hëng ®Õn

ho¹t tÝnh cña xóc t¸c . Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña xóc t¸c hµm lîng

pt hÇu nh kh«ng thay ®æi nhng ta vÉn thÊy ho¹t tÝnh khö hydro l¹i

gi¶m xuèng ®ã lµ do c¸c tinh thÓ pt bÞ thiªu kÕt tô l¹i thµnh c¸c tinh

thÓ lín . V× vËy t©m ho¹t ®éng bÞ gi¶m xuèng .

VËy ®é ho¹t tÝnh phô thuéc chñ yÕu vµo hµm lîng kim lo¹i pt vµ

®Æc biÖt lµ ®é phan t¸n cña nã trªn chÊt mang AxÝt . ngêi ta thÊy

r»ng nÕu c¸c h¹t ph©n t¸n cã kÝch thíc nhá h¬n 10A0 th× ®ã lµ t©m

ho¹t ®éng m¹nh , cßn kÝch thíc h¹t ph©n t¸n lín 70A0 th× xóc t¸c kh«ng

cã ho¹t tÝnh ®èi víi c¸c ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming . §Ó

®iÒu chØnh t¬ng quan gi÷a hai xóc t¸c th× pt chØ nªn chiÕm 1% bÒ

mÆt cña chÊt mang .

Khi nghiªn cøu ngêi ta thÊy r»ng nÕu cho thªm nguyªn tè Re vµo

cã t¸c dông k×m h·m sù thiªu kÕt cña c¸c tinh thÓ pt v× nguyªn tè Re

sÏ kÕt hîp víi pt t¹o thµnh hîp kim cã ®é æn ®Þnh cao h¬n pt nguyªn

thÓ . Do ®ã xóc t¸c cña qu¸ tr×nh reforming ngµy nay lµ AL2O3 cã thªm

nguyªn tè Re cã ho¹t tÝnh cao h¬n , æn ®Þnh vµ ®é bÒn nhiÖt cao

h¬n.

3.2.2.chÊt mang:

ChÊt mang trong xóc t¸c reforming cã thÓ lµ Al2O3 hoÆc lµ

SiO2, thêng th× ngêi ta hay dïng Al2O3. §ã lµ mét Oxit cã bÒ mÆt riªng

lín (250 m2/g), ®é chÞu nhiÖt ®é cao. B¶n th©n Al2O3 lµ mét axÝt lewis

v× ë nguyªn tö nh«m cßn cã mét « lîng tö tù do, cßn Al2O3 chøa níc lµ

mét axit Bronsted v× mang H+.

ﬁ bÒ Al - O Al - O

mÆt Al- OH - Al - Al - AL

§HBK Hµ Néi –K45

ﬁ Al - O bÒ H¯ mÆt Al - O Hµ Ngäc Thµnh

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

ChÊt mang AL2O3 cÇn ph¶i tinh khiÕt ( hµm lîng Fe , Na kh«ng

qu¸ 0,02% träng lîng )

§Ó t¨ng cêng tÝnh axit ngêi ta thêng halogenua hãa råi chÕ

hãa nhiÖt. ë ®©y thêng dïng clo.

NÕu sö dông chÊt mang φ- AL2O3 hayδ- AL2O3 víi diÖn tÝch

bÒ mÆt kho¶ng 250 m2/g th× ®îc bæ sung thªm c¸c hîp chÊt halogen

nh flo ,clo, hay hçn hîp cña chóng . §é AxÝt t¨ng khi t¨ng hµm lîng cña

halogen , thùc tÕ cho thÊy chØ nªn kh«ng chÕ hµm lîng cña halogen

kho¶ng 1% so víi xóc t¸c ®Ó tr¸nh ph©n huû m¹nh . Halogen ®îc ®a

vµo xóc t¸c khi chÕ t¹o hoÆc khi t¸i sinh xóc t¸c . Khi cã clo th× qu¸

tr×nh x¶y ra nh sau :

Al - OH Al - OH + Cl- O O + OH - Al - Cl Al - OH

Chøc n¨ng AxÝt ®îc thÓ hiÖn bëi chÊt mang . §é AxÝt cña nã

cã vai trß ®Æc biÖt quan träng khi chÕ biÕn nguyªn liÖu parafin cã

träng lîng ph©n tö lín : c¸c t©m AxÝt kÝch ®éng ph¶n øng

hydrocracking cña c¸c parafin , ph¶n øng ®ång ph©n ho¸ hydrocacbon

naphten 5c¹nh thµnh 6 c¹nh , tiÕp theo ®ã lµ c¸c naphten 6 c¹nh bÞ

khö hydro t¹o thµnh c¸c hydrocacbon th¬m .

3.2.3. ChuÈn bÞ chÊt xóc t¸c:

§Ó ®a platin lªn bÒ mÆt chÊt mang trong c«ng nghiÖp ngêi ta

dïng ph¬ng ph¸p ng©m, tÈm. TÈm Al2O3 b»ng dung dÞch H2PtCl6 ®·

axit hãa, nung vµ khö trong dßng khÝ hydro. Sù ph©n t¸n platin lªn

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

chÊt mang cã thÓ x¶y ra theo c¸ch sau:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

O Cl Al - O Al - OH + Ptd2 + 2Cl- + 2H+ O Pt Al - O Al - OH Cl Cl

Cl Al - O

Pt O + 4Cl- Al - O Cl

Vµo nh÷ng n¨m 1950 ‚ 1970 chÊt xóc t¸c chñ yÕu cho

reforming lµ Pt/Al2O3. Nã cã u ®iÓm lµ cã ho¹t ®é cao, song kh«ng

bÒn v÷ng ë ¸p suÊt thÊp vµ ®é chän läc cña nã theo híng t¹o ra nhiÒu

hydrocacbon th¬m còng kh«ng thËt cao. MÆt kh¸c platin lµ mét kim

lo¹i hiÕm vµ ®¾t.

N¨m 1967 xuÊt hiÖn chÊt xóc t¸c hai kim lo¹i Pt - Re/Al 2O3 ®·

kh¾c phôc ®îc nh÷ng nhîc ®iÓm cña chÊt xóc t¸c Pt/Al2O3. Tõ ®ã

chÊt xóc t¸c hai vµ ®a kim lo¹i ngµy cµng ph¸t triÓn vµ ngµy cµng ®îc

dïng réng r·i. N¨m 1972 míi chØ cã 29% reformat thu ®îc nhê chÊt

xóc t¸c ®a kim lo¹i th× tØ phÇn ®ã ®· lµ 80% vµo n¨m 1982.

Trong c«ng nghÖ reforming liªn tôc CCR (continuous catalytic

reforming) chÊt xóc t¸c ë d¹ng viªn cã ®êng kÝnh 1,5 ‚ 2,5mm ®Ó cã

thÓ chuyÓn ®éng dÔ dµng gi÷a lß ph¶n øng vµ lß t¸i sinh.

3.3. TÝnh chÊt cña chÊt xóc t¸c:

3.3.1. ®é Ho¹t tÝnh:

Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p ®Ó ®¸nh gi¸ ho¹t tÝnh cña xóc t¸c . Nhng

vÒ b¶n chÊt c¸c ph¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Òu gièng nhau , ®Òu giùa vµo

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

thiÕt bÞ chuÈn v µ nguyªn liÖu mÉu cïng c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

cña phßng thÝ nghiÖm , ®Ó x¸c ®Þnh hiÖu suÊt cña c¸c s¶n phÈm .

§é ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ®îc biÓu diÔn th«ng qua chØ sè ho¹t tÝnh ,

®ã lµ gi¸ trÞ cña hiÖu suÊt x¨ng (% khèi lîng).

3.3.2 §é chän läc:

kh¶ n¨ng cña xóc t¸c lµm t¨ng tèc ®é c¸c ph¶n øng cã lîi , ®ång

thêi lµm gi¶m tèc ®é ph¶n øng kh«ng mong muèn ®îc gäi lµ ®é chän

läc cña xóc t¸c . Trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c , ®é chän läc cña

xóc t¸c quyÕt ®Þnh cã kh¶ n¨ng t¹o s¶n phÈm cã gi¸ trÞ ®ã lµ x¨ng cã

chÊt lîng cao . Trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®é chän läc cña chÊt

xóc t¸c ®îc ®o b»ng t Ø lÖ cña hµm lîng hydrocacbon (cã Ýt nhÊt

h¬n 5 nguyªn tö cacbon) trªn hµm lîng hydrocacbon ®îc chuyÓn ho¸

 Ph¶n øng hydro ph©n sinh ra khÝ C1, C2.  Ph¶n øng hydrocracking t¹o ra propan vµ butan.

( hiÖu xuÊt ).cã hai ph¶n øng dÉn tíi viÖc gi¶m hiÖu suÊt lµ :

§Ó t¨ng tÝnh chän läc cña chÊt xóc t¸c th× ngêi ta thªm vµo mét

sè kim lo¹i kh¸c (kim lo¹i thø hai), ®Æc biÖt lµ ë ¸p suÊt thÊp.

3.3.3. §é bÒn:

Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng th× ®é bÒn cña chÊt xóc t¸c bÞ thay

®æi (gi¶m dÇn). §ã lµ chÝnh ¶nh hëng cña nhiÖt ®é. Trong nh÷ng

®iÒu kiÖn cña reforming xóc t¸c, sù mÊt ho¹t tÝnh lµ do :

 Sù gi¶m ho¹t tÝnh axit.

 Gi¶m bÒ mÆt chÊt xóc t¸c do sù thiªu kÕt vµ t¹o cèc.

Tuy nhiªn sù gi¶m ho¹t tÝnh axit cã thÓ ®îc bæ sung b»ng sù

clohãa trong khi t¸i sinh chÊt xóc t¸c. MÆt kh¸c sù kÐm tinh khiÕt cña

chÊt ®én còng cã thÓ lµm cho chÊt xóc t¸c cã ®é bÒn kÐm .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

3.3.4. TÝnh nh¹y c¶m ®èi víi t¹p chÊt:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

ChÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c rÊt nh¹y c¶m ®èi

víi mét sè t¹p chÊt, qu¸ tr×nh ®ã cã thÓ lµ thuËn nghÞch hoÆc bÊt

thuËn nghÞch. Trong sè c¸c t¹p chÊt mµ trong qu¸ tr×nh thuËn nghÞch

lµ H2O vµ Oxy (O2). Sù t¹o thµnh níc trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

dÉn tíi sù röa gi¶i Clo vµ gi¶m ho¹t tÝnh cña axit cña chÊt mang.

Bªn c¹nh ®ã hîp chÊt cña Nit¬ (NH3) còng g©y ¶nh hëng kh«ng

tèt ®Õn qu¸ tr×nh. Ngoµi ra chÊt xóc t¸c còng rÊt nh¹y c¶m víi c¸c hîp

chÊt cña lu huúnh (H2S). Ngêi ta nhËn thÊy H2S g©y øc chÕ chøc

n¨ng kim lo¹i víi ph¶n øng sau:

Pt + H2S ﬁ PtS + H2

3.4 nh÷ng nguyªn nh©n lµm gi¶m ho¹t tÝnh cña xóc t¸c :

Sau mét thêi gian lµm viÖc , ho¹t tÝnh cña xóc t¸c bÞ gi¶m

xuèng ®ã lµ do c¸c nguyªn nh©n sau :

3.4.1. ¶nh hëng cña hîp chÊt chøa lu huúnh:

C¸c hîp chÊt chøa lu huúnh (S) rÊt dÔ g©y ngé ®éc nguyªn tö

platin (pt) g©y ¶nh hëng kh«ng tèt tíi chøc n¨ng dehydrohãa v× nã lµm

cho kim lo¹i ho¹t tÝnh pt bÞ sulfid hãa. Tuú theo c¸c hîp chøa S mµ nã

g©y ¶nh hëng kh¸c nhau. VÝ dô:

 Hîp chÊt thiofen, S nguyªn tè, H2S g©y ¶nh hëng Ýt h¬n.

 Hîp chÊt marcaptan vµ sulfid lµm gi¶m ho¹t tÝnh m¹nh.

NÕu trong nguyªn liÖu cã chøa H2S th× nã sÏ g©y øc chÕ ho¹t

tÝnh cña kim lo¹i platin theo ph¶n øng sau:

S PtS + Pt + H 2 H 2 Ngoµi ra H2S cßn g©y ¨n mßn thiÕt bÞ. Nguyªn liÖu chøa S sÏ

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

t¹o ra mét sè anhydrid, c¸c anhydrid sÏ t¸c dông víi Al2O3 t¹o ra Al2(SO4)3

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

lµm cho qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c sÏ gÆp khã kh¨n h¬n rÊt nhiÒu, h¬n

n÷a chÊt xóc t¸c sau khi t¸i sinh còng kh«ng thÓ ®¹t ®îc kÕt qu¶ nh

mong muèn. §èi víi nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c th×

hµm lîng S cho phÐp lµ <1ppm.

§Ó ®¶m b¶o thêi gian lµm viÖc l©u dµi cña xóc t¸c th× c¸c hîp

chÊt lu huúnh cÇn ®îc t¸ch ra khái nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo qu¸

tr×nh reforming, víi khÝ H2S trong c«ng nghiÖp ngêi ta khö ra khái khÝ

tuÇn hoµn b»ng c¸ch hÊp phô b»ng dung dÞch monoetanolmin vµ tèt

nhÊt lµ lµm s¹ch lu huúnh ngay trong nguyªn liÖu tõ kh©u ®Çu tiªn tríc

khi ®a vµo qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c .

3.4.2. ¶nh hëng cña hîp chÊt chøa Nit¬ (N):

Còng nh S c¸c hîp chÊt chøa N còng lµm gi¶m ®é ho¹t tÝnh

cña xóc t¸c v× c¸c chÊt chøa N thêng cã tÝnh baz¬ (nh NH3 ) sÏ lµm

trung hoµ c¸c t©m AxÝt cña xóc t¸c nªn gi¶m tèc ®é ph¶n øng hydro

ho¸ vµ dehydro ho¸ ,dÉn ®Õn lµm xÊu ®i c¸c chØ tiªu cña x¨ng

reforming . Hµm lîng cña nitá trong nguyªn liÖu sÏ kh«ng vît qu¸ 10-4%

träng lîng .

Khi reforming xóc t¸c c¸c hîp chÊt nit¬ sÏ bÞ ph©n huû vµ t¹o

thµnh NH3 , chÊt NH3 sÏ g©y ngé ®éc xóc t¸c ,khi t¨ng nhiÖt ®é trong

c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng th× lµm t¨ng viÖc gi¶m ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ dÉn

®Õn viÖc gi¶m thêi gian lµm viÖc cña xóc t¸c . Khi t¨ng hµm lîng c¸c

hîp chÊt nit¬ trong nguyªn liÖu lµm gi¶m c¸c chØ tiªu cña x¨ng

reforming . ¶nh hëng cña nit¬ lªn xóc t¸c pt/AL2O3 phô thuéc vµo tÝnh

chÊt cña chÊt mang vµ ®é ph©n t¸n cña platin trªn chÊt mang .

§a sè c¸c qu¸ tr×nh reforming ®Òu sö dông qu¸ tr×nh hydro ho¸

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

lµm s¹ch nguyªn liÖu .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

3.4.3 ¶nh hëng cña níc:

Níc cã mÆt trong nguyªn liÖu sÏ pha lo·ng c¸c trung t©m AxÝt .

Lµm gi¶m ®é AxÝt cña chÊt mang vµ lµm t¨ng ®é ¨n mßn cña thiÕt bÞ

. Hµm lîng níc chøa trong nguyªn liÖu ®îc khèng chÕ trong giíi h¹n tõ

10- 15ppm . §Ó tr¸nh ¨n mßn thiÕt bÞ cÇn t¸ch níc ra khái nguyªn liÖu

b»ng c¸ch dïng qu¸ tr×nh lµm kh« khi dïng “ r©y ph©n tö “ hoÆc phun

khÝ clo vµo nguyªn liÖu chøa níc . Ch¼ng h¹n nh ë qu¸ tr×nh Ultra-

forming , víi nguyªn liÖu chøa 15ppm níc , ngêi ta phun clorua vµo xóc

t¸c ®· t¸i sinh trong mét thêi gian cÇn thiÕt ®Ó kh«i phôc l¹i ho¹t tÝnh

ban ®Çu cña xóc t¸c . Trong mét sè trêng hîp kh¸c , ngêi ta sö dông

1,5 ppm hîp chÊt diclopropylen phun vµo khi hµm lîng níc trong

nguyªn liÖu tíi 50ppm. Ngêi ta còng thÊy , xóc t¸c trªn chÊt mang SiO2-

AL2O3 Lµ lo¹i rÊt nh¹y víi níc th× biÖn ph¸p trªn rÊt h÷u hiÖu .

3.4.4. ¶nh hëng cña mét sè kim lo¹i:

Mét sè kim lo¹i ®Æc biÖt lµ As, Pb vµ Cu g©y ngé ®éc xóc t¸c

rÊt m¹nh. Nh÷ng kim lo¹i nµy cã thÓ cã s½n trong nguyªn liÖu hoÆc lµ

do x©m nhËp vµo trong nguyªn liÖu khi vËn chuyÓn, chÕ biÕn. C¸c

hîp chÊt ch× tÝch ®äng dÇn trªn xóc t¸c vµ lµm thay ®æi nhanh ho¹t

tÝnh xóc t¸c. NÕu lîng cña Pb ‡ 0,5% th× chÊt xóc t¸c pt/Al2O3 sÏ

kh«ng t¸ch ®îc hoµn toµn ch× khi t¸i sinh,do ®ã ho¹t tÝnh cña chÊt xóc

t¸c sÏ kh«ng ®¶m b¶o ®îc ®Ó qu¸ tr×nh x¶y ra víi hiÖu suÊt cao. §Ó

lµm s¹ch c¸c kim lo¹i ch× vµ asen ngêi ta dïng ph¬ng ph¸p hydrohãa.

Hµm lîng cña c¸c kim lo¹i cho phÐp trong nguyªn liÖu lÇn lît lµ:

As < 0,001ppm; Pb < 0,02 ppm; Cu < 0,05 p

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

3.4.5. Líp than cèc:

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Líp than cèc bao phñ trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c lµ nguyªn nh©n

chÝnh dÉn ®Õn sù gi¶m ho¹t tÝnh xóc t¸c mÆc dï sù t¹o cèc ë ®©y lµ

kh«ng ®¸ng kÓ so víi qu¸ tr×nh cracking.

C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh mÊt ho¹t tÝnh xóc t¸c cã thÓ ®îc hiÓu

nh sau: §©y lµ qu¸ tr×nh grafid hãa lµm che phñ c¸c t©m ho¹t ®éng

trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c. Nh÷ng ph¶n øng g©y ra hiÖn tîng ®ã lµ:

ph¶n øng trïng hîp c¸c hydrocacbon, ngng kÕt ®a vßng c¸c

hydrocacbon th¬m, trong ®ã ph¶n øng trïng hîp lµ chñ yÕu.

trïng hîp - H 2 Parafin Monolefin

cèc C¸c ph¶n øng trªn cã thÓ x¶y ra ®ång thêi t¹i hai t©m ho¹t ®éng

cña chÊt xóc t¸c ngay tõ khi xuÊt hiÖn c¸c olefin, c¸c hydrocacbon

th¬m ë t©m hÊp phô hãa häc trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c.

Cèc sÏ Ýt ®îc t¹o ra trong ®iÒu kiÖn thÝch hîp vÒ nhiÖt ®é, ¸p

suÊt, tû lÖ hydro/nguyªn liÖu. Ph¶n øng t¹o cèc lµ mét ph¶n øng phøc

t¹p. Qua nghiªn cøu vµ thùc tÕ cho thÊy sù t¹o cèc phô thuéc vµo

nhiÒu yÕu tè:

 ¸p suÊt cña vïng ph¶n øng.

 NhiÖt ®é

 Tû lÖ gi÷a hydro vµ nguyªn liÖu.

 Nång ®é Clo.

 §é ph©n t¸n cña c¸c tiÓu ph©n kim lo¹i platin trªn chÊt

mang.

3.5. t¸i sinh chÊt xóc t¸c :

3.5.1. Sù thay ®æi cña chÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh lµm

viÖc.

Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th× chÊt xóc t¸c bÞ thay ®æi tÝnh

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

chÊt vµ do ®ã ho¹t tÝnh còng nh ®é chän läc bÞ gi¶m ®i. Nh÷ng sù

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

thay ®æi nµy lµ do sù t¹o cèc trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c do ¶nh hëng

cña nhiÖt ®é cao, do c¸c t¹p chÊt cã trong nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn

hoµn. Sù thay ®æi tÝnh chÊt cña chÊt xóc t¸c cã thÓ chia lµm hai

d¹ng sau :

 Nh÷ng thay ®æi cã thÓ kh«i phôc ®îc (t¹m thêi). §ã lµ c¸c

thay ®æi do sù ngé ®éc hay sù t¹o cèc thuËn nghÞch bëi

 Nh÷ng thay ®æi vÜnh viÔn : §èi víi pt /AL 2O3 cã sù thay

c¸c hîp chÊt cña oxi, nito, lu huúnh

®æi vÜnh viÔn do thay ®æi bÒ mÆt riªng cña xóc t¸c

hay thay ®æi tr¹ng th¸i ph©n t¸n cña pt trªn chÊt mang .

3.5.2. C¸c ph¬ng ph¸p t¸i sinh chÊt xóc t¸c :

3.5.2.1. T¸i sinh b»ng ph¬ng ph¸p oxyhãa:

§©y lµ ph¬ng ph¸p t¸i sinh chÊt xóc t¸c b»ng c¸ch ®èt ch¸y cèc

b¸m trªn bÒ mÆt chÊt xóc t¸c b»ng oxy kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é 300 ‚

500oC. Dïng dßng khÝ nãng chøa tõ 2 ‚ 15% oxy (O2) ®Ó ®èt cèc vµ

gi÷ ë kho¶ng nhiÖt ®é trªn ®Ó kh«ng lµm tæn h¹i tíi t©m kim lo¹i

platin. ChÊt xóc t¸c sau khi ®· t¸i sinh chøa Ýt h¬n 0,2% cèc.

Qu¸ tr×nh ®èt ch¸y cèc ®îc biÓu diÔn theo ph¬ng tr×nh sau : CxHy + O2 ﬁ CO2 +H2O + Q

Ta thÊy r»ng qu¸ tr×nh nµy táa nhiÖt. Sù táa nhiÖt nµy cã ¶nh

hëng rÊt lín tíi ®é bÒn cña chÊt xóc t¸c :

- Khi nhiÖt ®é qu¸ cao th× Al2O3 sÏ bÞ thay ®æi cÊu tróc.

- NhiÖt ®é cao dÉn tíi sù gi¶m ®é ph©n t¸n cña platin do c¸c

ph©n tö nµy bÞ ®èt ch¸y.

ChÝnh v× vËy ngêi ta t×m c¸ch gi¶m nhiÖt ®é xuèng møc cho

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

phÐp ®Ó tr¸nh g©y ¶nh hëng tíi chÊt xóc t¸c.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

3.5.2.2. T¸i sinh b»ng ph¬ng ph¸p khö:

Ngêi ta nhËn thÊy r»ng nÕu t¸i sinh b»ng ph¬ng ph¸p oxyho¸

th× c¸c hîp chÊt cña lu huúnh (S) sÏ kh«ng bÞ lo¹i bá hoµn toµn. Hîp

chÊt cña lu huúnh sau khi ®· t¸i sinh b»ng ph¬ng ph¸p oxy hãa thêng ë

d¹ng Sulfat. Víi ph¬ng ph¸p khö ngêi ta dïng dßng khÝ chøa 10%

hydro ë ¸p suÊt kho¶ng 2 atm. ChÊt xóc t¸c sau khi t¸i sinh th× lîng cèc

gi¶m xuèng cßn kho¶ng 0,03 ‚ 0,05% träng lîng.

3.5.2.3. T¸i sinh b»ng ph¬ng ph¸p Clo :

ChÊt xóc t¸c sau mét thêi gian sö dông th× hµm lîng Clo bÞ

gi¶m xuèng vµ do ®ã lµm gi¶m tÝnh axit dÉn ®Õn lµm gi¶m ho¹t tÝnh.

§Ó kh¾c phôc hiÖn tîng nµy ngêi ta thªm vµo vïng ph¶n øng c¸c hîp

chÊt h÷u c¬ chøa Clo cïng víi nguyªn liÖu. Ngoµi ra ngêi ta cßn tiÕn

hµnh Clo hãa chÊt xóc t¸c trong giai ®o¹n nung cña qu¸ tr×nh t¸i sinh

xóc t¸c . Lóc nµy cã thÓ cho clo vµo ë d¹ng khÝ . VÝ dô :xóc t¸c

pt/AL2O3 §· lµm viÖc 15.000h ®Çu tiªn ®em xóc t¸c nµy t¸i sinh b»ng

oxiho¸ b»ng hçn hîp nit¬ - oxi , hµm lîng oxi 1-1,5% thÓ tÝch , ë ®iÒu

kiÖn tõ 7-10 at vµ dÇn dÇn t¨ng nhiÖt ®Õn 500OC . Xóc t¸c sau khi ®·

®èt cèc ®em clo ho¸ ë ¸p suÊt khÝ quyÓn trong m«i trêng kh«ng khÝ ,

ë lèi vµo vµ ra thiÕt bÞ ph¶n øng lµm sao cho hµm lîng clo b·o hoµ

trong xóc t¸c .

KÕt qu¶ sau khi clo ho¸ cho thÊy hµm l îng clo trong xóc t¸c

t¨ng tõ 0,07-0,08% träng lîng cßn hµm lîng s¾t gi¶m tõ 1-1,5% träng l-

îng . Fe bÞ gi¶m xuèng do :

2Fe2O3 + 6Cl 2 → 4Fe2O3 + 3O2

Sau khi t¸i sinh b»ng clo cßn thÊy lîng ch× còng bÞ gi¶m

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

xuèng . Ngoµi ra nã cßn lµm tèt ®é ph©n t¸n cña pt trong xóc t¸c . Nh-

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

ng nÕu hµm lîng clo trong xóc t¸c qu¸ cao ( chiÕm 1,4% träng lîng th×

tÝnh chÊt ph©n huû t¨ng lªn m¹nh , ®iÒu nµy sÏ lµm cho hiÖu suÊt

khÝ t¨ng lªn . §ã lµ ®iÒu kh«ng mong muèn trong qu¸ tr×nh reforming .

 Tèc ®é thÓ tÝch n¹p kh«ng khÝ (h-1)

 NhiÖt ®é ( OC)

Qua thùc nghiÖm cho thÊy , chÕ ®é t¸i sinh xóc t¸c b»ng clo nh sau:

 thêi gian t¸i sinh (h)

 nång ®é clo trong kh«ng khÝ (% träng lîng ).

Hµm lîng clo trong xóc t¸c tèi u nhÊt lµ 0,8-0,95 träng lîng .

Xóc t¸c AL2O3 sau khi t¸i sinh clo th× ®é ho¹t tÝnh vµ ®é chän läc

gÇn nh ®îc kh«i phôc l¹i hoµn toµn .

3.5.3. Tuæi thä xóc t¸c vµ giíi thiÖu mét sè chÊt xóc t¸c:

3.5.3.1. Tuæi thä xóc t¸c:

§é chän läc cña hÇu hÕt c¸c xóc t¸c gi¶m theo thêi gian sö

dông, xóc t¸c mÊt ho¹t tÝnh dehydro hãa do t¹o thµnh cèc hoÆc do

nh÷ng thay ®æi vËt lý trong thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña xóc t¸c. Sù

gi¶m ho¹t tÝnh hydro hãa m¹nh h¬n sù gi¶m ho¹t tÝnh hydrocracking.

Do ®ã, khi nhiÖt ®é ®îc thay ®æi ®Ó bï vµo sù mÊt m¸t ho¹t tÝnh, tû

lÖ hydrocracking t¨ng lµm cho hiÖu suÊt khÝ t¨ng, hydro gi¶m vµ hiÖu

KhÝ vµ tr×nh b¶y trong h×nh 4. butan

Pt - Re

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

100 NhiÖt ®é,

suÊt láng gi¶m. Sù gi¶m ®é chän läc cña c¸c xóc t¸c theo nhiÖt ®é ®îc

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

H×nh 10:Sù mÊt m¸t ®é chän läc cña xóc t¸c ¸p suÊt 100 ‚ 500 PSig, RON : 95 - 100.

KÕt qu¶ cho thÊy sù gi¶m ®é chän läc cña xóc t¸c pt - Re nhá

h¬n xóc t¸c Pt. §Æc ®iÓm næi bËt kh¸c cña xóc t¸c nµy lín h¬n cña

xóc t¸c pt ®Õn 4 lÇn.

Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn thÝch hîp xóc t¸c kim lo¹i cã thÓ ho¹t

®éng ®Õn h¬n 40 n¨m, trong nh÷ng thiÕt bÞ tuÇn hoµn, th× xóc t¸c

thêng cã thÓ sö dông ®îc sau vµi tr¨m lÇn t¸i sinh tríc khi ph¶i thay thÕ

hoµn toµn.Sau mét lÇn t¸i sinh, nÕu ®îc x¸c ®Þnh lµ kh«ng cßn ho¹t

tÝnh n÷a th× xóc t¸c ®îc thay thÕ. Nh÷ng xóc t¸c nµy thêng ®a ®Õn

nhµ m¸y thu håi kim lo¹i ®Ó thu håi platin vµ c¸c kim lo¹i quý kh¸c nh

reni. Kim lo¹i ®îc thu håi cã thÓ l¹i ®îc ®a ra s¶n xuÊt xóc t¸c phôc vô

cho qu¸ tr×nh.

3.5.3.2. Giíi thiÖu mét sè chÊt xóc t¸c.

Díi ®©y lµ mét sè chÊt xóc t¸c dïng trong reforming xóc t¸c do

mét sè h·ng næi tiÕng trªn thÕ giíi chÕ t¹o:

Lo¹i xóc t¸c D R 16 - R 20 R 22 - R D150 R 130 thÕ hÖ míi

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

E 151 H·ng chÕ t¹o Chervon UOP UOP UOP Engelgard Kim lo¹i ho¹t ®éng Re Re Ge Kh«ng c«ng bè Re

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

L KX 130 E 160 RG 451 RG 482 CR 201 AR Ashachi Chernical ESSO Research Engelgard Procatalyse IFP vµ Procatalyse Total vµ CRD IfP Pb Ir vµ kim lo¹i kh¸c Kh«ng c«ng bè Kh«ng c«ng bè Kh«ng c«ng bè Platin - thiÕc Kh«ng c«ng bè

B¶ng10:c¸c ®Æc trng cña xóc t¸c qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

iV. c«ng nghÖ reforming

4.1 C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh:

qu¸ tr×nh reforming cã c¸c th«ng sè c«ng nghÖ chÝnh nh : nhiÖt ®é , tèc ®é n¹p liÖu , ¸p suÊt vµ tØ lÖ mol gi÷a H 2/RH cña nguyªn liÖu

4.1.1. ¶nh hëng cña nhiÖt ®é:

qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c tiÕn hµnh trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é

n»m trong kho¶ng 479 –5250c . khi ®iÒu kiÖn ¸p suÊt vµ tèc ®é thÓ

tÝch kh«ng ®æi .NÕu gi¶m nhiÖt ®é th× sÏ t¨ng hiÖu xuÊt x¨ng ,hiÖu

suÊt khÝ gi¶m , lîng hydrocacbon th¬m kh«ng nhiÒu nªn trÞ sè octan

cña x¨ng kh«ng cao , tuy nhiªn Ýt t¹o cèc b¸m trªn bÒ mÆt xóc t¸c nªn

thêi gian lµm viÖc cña xóc t¸c dµi h¬n . Ngîc l¹i khi t¨ng nhiÖt ®é qu¸

tr×nh th× hµm lîng khÝ t¨ng lªn , thµnh phÇn láng gi¶m xuèng dÉn

®Õn hiÖu suÊt x¨ng gi¶m , tuy nhiªn lîng hydrocacbon th¬m t¨ng nªn

trÞ sè octan cña x¨ng t¨ng . khi nhiÖt ®é t¨ng th× kh¶ n¨ng t¹o cèc cao

nªn dÔ lµm mÊt ho¹t tÝnh cña xóc t¸c .V× vËy , ®iÒu chØnh nhiÖt ®é

sao cho phï hîp víi c¸c th«ng sè kü thuËt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o hiÖu suÊt ,

chÊt lîng cña s¶n phÈm yªu cÇu .

B¶ng 11: ¶nh hëng cña nhiÖt ®é tíi mét sè chØ tiªu cña s¶n

phÈm

ChØ tiªu

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

HiÖu suÊt x¨ng ®· khö propan NhiÖt ®é (oC) 465 450 95 96,8 435 98 480 91,6

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

34 36 41 46

19 27 35 45

(%) Hµm lîng ph©n ®o¹n cã Tos ®Õn 100oC (% TT) Hµm lîng hydrocacbon th¬m trong x¨ng (% TT) ¸p suÊt h¬i b·o hßa cña x¨ng 310 350 430 590

67,5 74 80,5 89 (mmHg) TrÞ octan theo ph¬ng ph¸p nghiªn cøu (kh«ng pha níc ch×)

4.1.2. ¶nh hëng cña ¸p suÊt

phÇn lín c¸c ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

®Òu kÌm theo qu¸ tr×nh t¨ng thÓ tÝch .Theo quan ®iÓm nhiÖt ®éng

häc th× ¸p suÊt cao sÏ c¶n trë qu¸ tr×nh cña c¸c ph¶n øng t¨ng thÓ

tÝch cã nghÜa lµ c¶n trë qu¸ tr×nh t¹o hydrocacbon th¬m. Nhng nÕu

¸p suÊt thÊp th× ph¶n øng cracking x¶y ra m¹nh, dÉn ®Õn t¹o cèc

nhiÒu v× vËy ngêi ta ph¶i duy tr× ¸p suÊt cao trong hÖ thèng. ¸p suÊt

trong hÖ thèng ®îc quyÕt ®Þnh chñ yÕu bëi ho¹t tÝnh vµ ®é chän läc

cña chÊt xóc t¸c. VÝ dô tríc sö dông xóc t¸c Mo/Al2O3 th× ¸p suÊt trong

hÖ thèng chän 15 ‚ 20 at. Nhng hiÖn nay thêng dïng xóc t¸c Pt/Al2O3

th× duy tr× ¸p suÊt 20 ‚ 40 at trong hÖ thèng mµ ho¹t tÝnh t¹o

hydrocacbon th¬m vÉn ®¶m b¶o.

¸p suÊt cña qu¸ tr×nh lµ nh©n tè chÝnh ¶nh hëng ®Õn hiÖu

suÊt vµ sù quay vßng xóc t¸c, ¸p suÊt tõ 400 ‚ 500 psi thÝch hîp ®Ó

thêi gian quay vßng xóc t¸c dµi, do vËy sù gi¶m ¸p suÊt, c©n b»ng

ph¶n øng dehydro hãa chuyÓn vÒ phÝa lµm gi¶m hiÖu suÊt s¶n

phÈm th¬m vµ hydro. Sù gi¶m ¸p suÊt lµm gi¶m kh¶ n¨ng

hydrocracking. ViÖc t¨ng ph¶n øng dehydro hãa vµ ph¶n øng

hydrocracking lµm t¨ng hiÖu suÊt C5 vµ s¶n phÈm reforming. Nhng

sù gi¶m ¸p suÊt thÊp sù khö ho¹t tÝnh x¶y ra nhanh ®Õn møc thêi

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

gian rçng cña xóc t¸c chØ vµi ngµy, trong khi ë ¸p suÊt cao thêi gian

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

sèng cña xóc t¸c cã thÓ ®Õn 1 n¨m. C¸c thiÕt bÞ b¸n t¸i sinh kh«ng

thuËn lîi cho ho¹t ®éng ë ¸p suÊt thÊp cho ®Õn khi sù ®a vµo xóc t¸c

hai hay nhiÒu kim lo¹i lµm gi¶m møc ®é t¹o cèc. Nhê vËy cã thÓ sö

dông ¸p suÊt 200 ‚ 250 psig mµ vÉn duy tr× ®îc thêi gian quay vßng

xóc t¸c khö khi ho¹t ®éng ë ¸p suÊt cao. Víi thiÕt bÞ tuÇn hoµn vµ

thiÕt bÞ líp xóc t¸c chuyÓn ®éng th× ¸p suÊt cã thÓ gi¶m ®Õn 85

psig. Trong nh÷ng hÖ thèng nhiÒu thiÕt bÞ hoÆc thËm chÝ trong

cïng mét thiÕt bÞ ®é gi¶m ¸p suÊt cã thÓ thay ®æi theo sù thay ®æi

tû lÖ cÊp liÖu vµ tû lÖ khã tuÇn hoµn.

¸p suÊt riªng phÇn cña hydro còng ¶nh hëng ®¸ng kÓ ®Õn qu¸

tr×nh, ¶nh hëng nµy ®îc minh ho¹ b»ng sù phô thuéc vËn tèc ph¶n

øng dehydro hãa ®ãng vßng cña n - heptan ®îc xóc t¸c bëi Pt/Al2O3

vµo ¸p suÊt riªng phÇn hydro .

Khi kh«ng cã hydro th× kh«ng x¶y ra ph¶n øng v× bÒ mÆt kim

lo¹i bÞ che phñ bëi cèc khi t¨ng ¸p suÊt hydro, bÒ mÆt kim lo¹i ®îc lµm

s¹ch mét phÇn vµ c¶ ph¶n øng dehydro ho¸ ®ãng vßng ®Òu x¶y ra.

NÕu ¸p suÊt riªng phÇn cña hydro vît qu¸ 10 atm th× cã thÓ lo¹i bá cèc

hÇu nh hoµn toµn. Nhng nÕu t¨ng h¬n n÷a th× h¹n chÕ v©n tèc ph¶n

øng dehydro hãa, ¸p suÊt riªng phÇn còng ¶nh hëng ®Õn ph¶n øng

isomeho¸ vµ dehydroisome hãa.

4.1.3. Tèc ®é n¹p liÖu:

khi t¨ng lu lîng nguyªn liÖu (hay gi¶m chÊt xóc t¸c trong c¸c

thiÕt bÞ ph¶n øng ) sÏ lµm gi¶m thêi gian tiÕp xóc cña c¸c chÊt tham

gia ph¶n øng víi chÊt xóc t¸c dÉn ®Õn lµm t¨ng hiÖu suÊt x¨ng æn

®Þnh vµ t¨ng hµm lîng hydro trong khÝ tuÇn hoµn , gi¶m hiÖu suÊt

hydrocacbon th¬m dÉn ®Õn trÞ sè octan gi¶m . NghÜa lµ khi t¨ng tèc

®é thÓ tÝch th× c¸c ph¶n øng khö hydro cña napten , hydro cracking,

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

®ång ph©n ho¸ butan vµ pentan sÏ chiÕm u thÕ vµ x¶y ra nhanh h¬n.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Cßn c¸c ph¶n øng ®ßi hái thêi gian nh khö hydro , vßng ho¸ parafin,

khö alkyl ,hydrocracking , hydrocacbon nhÑ x¶y ra yÕu h¬n . v× vËy

tÝnh to¸n tèc ®é n¹p liÖu riªng sao cho phï hîp .Trong qu¸ tr×nh

reforming xóc t¸c th× tèc ®é n¹p liÖu riªng thêng ®îc duy tr× trong

kho¶ng 1,5 giê (h-1)

4.1.4. Tû lÖ hydro/hydrocacbon nguyªn liÖu:

tû lÖ mol hydro trong khÝ tuÇn hoµn trªn mol nguyªn liÖu trong

qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thay ®æi trong mét giíi h¹n rÊt réng tuú

theo môc ®Ých cña qu¸ tr×nh. ¸p suÊt hydro lµ yÕu tè rÊt quan träng

®Ó tr¸nh sù t¹o cèc . Tû lÖ mol H2/RH x¸c ®Þnh nång ®é cña

hydrocacbon trong vïng ph¶n øng .tû lÖ mol hydro sö dông æn ®Þnh

do n¹p khÝ chøa hydro cho tuÇn hoµn trë l¹i tõ qu¸ tr×nh ph¶n øng .

chän tû sè tuÇn hoµn khÝ chøa hydro ®îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c

yÕu tè : thµnh phÇn ph©n ®o¹n cña nguyªn liÖu , ®é kh¾c khe cña

qu¸ tr×nh vµ trÞ sè octan cña s¶n phÈm x¨ng . Tû lÖ hydro trªn nguyªn

liÖu cµng cao th× tèc ®é t¹o cèc trªn xóc t¸c cµng nhá vµ thêi gian lµm

viÖc cña xóc t¸c cµng kÐo dµi . song nÕu t¨ng tû lÖ sÏ dÉn tíi tiªu tèn

mét lîng nhiÖt ®¸ng kÓ , ®ång thêi lµm t¨ng trë lùc thuû ®éng vµ thÓ

tÝch cña thiÕt bÞ , èng dÉn.V× vËy cÇn ph¶i ®iÒu chØnh tû lÖ hydro

trªn nguyªn liÖu sao cho phï hîp víi yªu cÇu s¶n phÈm

4.2. Giíi thiÖu mét sè s¬ ®å c«ng nghÖ:

4.2.1. Giíi thiÖu chung:

Qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c víi líp xóc t¸c cè ®Þnh ®Çu tiªn ®îc

¸p dông trong c«ng nghiÖp vµo n¨m 1940 vµ khi ®ã dïng xóc t¸c

molipden. Song qu¸ tr×nh nµy ®· kh«ng ®îc ph¸t triÓn v× sù t¹o cèc

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

qu¸ nhanh trªn xóc t¸c.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Vµo n¨m 1949, reforming xóc t¸c sö dông xóc t¸c trªn c¬ së Pt ra ®êi vµ

qu¸ tr×nh nµy liªn tôc ®îc c¶i tiÕn,c¶i tiÕn theo híng xóc t¸c vµ c¶i tiÕn

theo híng c«ng nghÖ vµ ®· mang l¹i nh÷ng kÕt qu¶ ®¸ng kÓ (b¶ng12)

cho ta thÊy sù c¶i tiÕn vÒ xóc t¸c vµ c«ng nghÖ.

B¶ng12: S¬ lîc tiÕn hµnh c¶i tiÕn xóc t¸c vµ c«ng nghÖ reforming xóc t¸c trªn thÕ giíi.

Reforming xóc t¸c ®Çu tiªn sö dông xóc t¸c molipden . 1940

Ph¸t triÓn xóc t¸c Pt . 1949

1950 - 1960 RÊt nhiÒu qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c ®îc ph¸t triÓn tõ xóc t¸c Pt .

1960

Ph¸t triÓn xóc t¸c ®a kim lo¹i (ngoµi Pt cßn cã c¸c kim lo¹i kh¸c). 1970

Qu¸ tr×nh reforming t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc ra ®êi. 1980

1990 Qu¸ tr×nh reforming t¸i sinh xóc t¸c s¶n suÊt hydrocacbon th¬m.

Ra ®êi qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c míi (new reforming).

Tõ n¨m 1950, nhiÒu qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c sö dông xóc t¸c

Pt ®· ®îc ph¸t triÓn vµ qu¸ tr×nh reforming trong khu läc dÇu lµ ch×a

kho¸ chÝnh ®Ó s¶n suÊt x¨ng cã trÞ sè octan cao cïng víi qu¸ tr×nh

cracking víi líp xóc t¸c s«i (FCC). Qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c khi sö

dông thiÕt bÞ víi líp xóc t¸c cè ®Þnh nªn nã ph¶i ®Þnh kú dõng lµm

viÖc ®Ó t¸i sinh xóc t¸c bÞ cèc hãa. Mét sè qu¸ tr×nh sö dông lµ ph¶n

øng cã ®êng van song song ®Ó dÔ t¸i sinh xóc t¸c ë tõng l« ph¶n øng

riªng mµ kh«ng cÇn ph¶i dõng lµm viÖc toµn bé hÖ thèng (qu¸ tr×nh

powerformer).

Vµo thËp niªn 1960, xóc t¸c hai vµ ®a kim lo¹i ®· ®îc ph¸t triÓn.

Xóc t¸c hai vµ ®a kim lo¹i ®· ®îc c¶i tiÕn cã ®é bÒn cao, chèng l¹i sù

t¹o cèc, ®· gãp phÇn n©ng cao chÊt lîng cña s¶n phÈm. S¶n phÈm cã

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

RON = 100 mµ vèn ®Çu t, chi phÝ vËn hµnh kh«ng cao .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

§Çu nh÷ng n¨m 1970 mét c¶i tiÕn næi bËt vÒ qu¸ tr×nh

reforming xóc t¸c ra ®êi ®ã lµ qu¸ tr×nh cã t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c cña

UOP vµ tiÕp theo lµ cña IFP, xóc t¸c bÞ cèc hãa ®îc th¸o ra liªn tôc

khái lß ph¶n øng vµ ®îc ®a quay trë l¹i lß ph¶n øng sau khi ®· ®îc t¸i

sinh trong thiÕt bÞ t¸i sinh riªng. Qu¸ tr×nh nµy ®îc gäi lµ qu¸ tr×nh t¸i

sinh liªn tôc xóc t¸c (CCR). Nhê kh¶ n¨ng t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c bÞ cèc

hãa, qu¸ tr×nh CCR cho phÐp dïng ¸p suÊt thÊp vµ th¸o liªn tôc, hµng

n¨m cha ph¶i thay xóc t¸c míi, còng nhê gi¶m ¸p suÊt mµ hiÖu suÊt

hydrocacbon th¬m vµ H2 t¨ng lªn ®¸ng kÓ.

Ngµy nay, qu¸ tr×nh CCR víi ¸p suÊt siªu thÊp vµ cã thÓ lµm

viÖc ë ¸p suÊt 3,5 at. HÇu nh tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c míi

®îc x©y dùng ®Òu lµ qu¸ tr×nh CCR.

B¶ng 13. C¸c h·ng ®i ®Çu trong qu¸ tr×nh c¶i tiÕn

reforming xóc t¸c

Tªn qu¸ tr×nh H·ng thiÕt kÕ Lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng

UOP (Platformer) Platreforming Xóc t¸c cè ®Þnh Lo¹i xóc t¸c R11 - R12 Pt = 0,375 ‚ 0,75

EXXON Powerforming (Powerformer) Xóc t¸c cè ®Þnh KX, RO, BO (Pt, Re)

IFP IFP reforming (IFP reforming) Xóc t¸c cè ®Þnh RG 400 Pt (0,2 - 0,6)

Maonaforming (Maonaformier) Engelhar d Xóc t¸c cè ®Þnh RD.150 (pt = 0,6); E500

CRC FC (pt, Re) ReNiforming (Reniformier) Xóc t¸c cè ®Þnh Lo¹i lß t¸i sinh T¸i sinh gi¸n ®o¹n T¸i sinh gi¸n ®o¹n T¸i sinh gi¸n ®o¹n T¸i sinh gi¸n ®o¹n T¸i sinh gi¸n ®o¹n

UOP

R16 : 20 pt, Re T¸i sinh liªn tôc

CCR plat- forming (CCR plat- Former)

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Xóc t¸c chuyÓn ®éng, thiÕt bÞ ph¶n øng chång lªn

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

AromiZer IFP Pt, Re T¸i sinh liªn tôc

nhau Xóc t¸c chuyÓn ®éng, thiÕt bÞ ph¶n øng chång lªn nhau

 Ph¬ng ph¸p t¸i sinh xóc t¸c cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

thêng ®îc chia lµm 3 lo¹i : ThiÕt bÞ b¸n t¸i sinh (xóc t¸c cè

®Þnh), thiÕt bÞ t¸i sinh tuÇn hoµn (cã l¾p ®Æt 1 thiÕt bÞ

ph¶n øng phô) vµ thiÕt bÞ líp xóc t¸c chuyÓn ®éng.

ë ®©y vÊn ®Ò c¬ b¶n trong thiÕt kÕ thiÕt bÞ xóc t¸c lµ c©n

b»ng nhiÖt. Nh÷ng ph¶n øng t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm th¬m lµ thu

nhiÖt. MÆc dï nh÷ng ph¶n øng nµy ®îc bï l¹i bëi ph¶n øng táa nhiÖt

hydrocracking, vÉn cÇn ph¶i cung cÊp mét lîng lín nhiÖt vµo vïng

ph¶n øng. Trong thiÕt bÞ líp xóc t¸c cè ®Þnh, nhiÖt ®îc cung cÊp bëi

viÖc sö dông mét sè thiÕt bÞ nèi tiÕp víi sù gia nhiÖt l¹i ë gi÷a nh÷ng

ph¶n øng. V× nh÷ng hîp chÊt cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao, ph¶n øng

®Çu tiªn nªn ®é gi¶m nhiÖt ®é lín x¶y ra ë thiÕt bÞ ®Çu tiªn. Mçi thiÕt

bÞ tiÕp theo cã ®é gi¶m nhiÖt ®é thÊp h¬n thiÕt bÞ tríc.

Trong qu¸ tr×nh xóc t¸c chuyÓn ®éng nhiÖt ®îc cung cÊp bëi

dßng khÝ tuÇn hoµn. Trong hydroforming pha láng, dßng khÝ tuÇn

hoµn ®îc ®a vµo ®¸y cña thiÕt bÞ vµ ®i qua líp xóc t¸c tÇng s«i : Do

sù trén nhanh chãng cña xóc t¸c, nhiÖt ®é cña líp xóc t¸c lµ h»ng sè.

Trong xóc t¸c chuyÓn ®éng kh«ng cã sù trén cña xóc t¸c, do ®ã dßng

khÝ tuÇn hoµn nãng ®îc ®a vµo vµi ®iÓm trong líp xóc t¸c. Xóc t¸c ®-

îc ®èt nãng khi nã ®i qua mçi ®iÓm. Gi÷a c¸c ®iÓm nhiÖt ®é cña xóc

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

t¸c gi¶m do t¸c dông cña nh÷ng ph¶n øng thu nhiÖt.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

HÖ thèng b¸n t¸i sinh : Nguyªn liÖu ®îc sö lý tríc khi ®i qua bé

phËn trao ®æi nhiÖt víi dßng s¶n phÈm, nguyªn liÖu kÕt hîp víi dßng

khÝ tuÇn hoµn ®i vµo thiÕt bÞ cÊp nhiÖt ®Ó t¨ng nhiÖt ®é lªn kho¶ng

900 ‚ 980oF. Sau ®ã, nguyªn liÖu ®i qua mét lo¹t thiÕt bÞ ph¶n øng.

C¸c lß nung ë gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®Ó bï l¹i sù mÊt m¸t nhiÖt do c¸c ph¶n

øng thu nhiÖt. S¶n phÈm sau khi trao ®æi nhiÖt víi nguyªn liÖu ®îc ®i

vµo mét m¸y sÊy ch©n kh«ng. T¹i ®©y, s¶n phÈm láng ®îc lÊy ra ë

®¸y cßn phÇn ë ®Ønh ®îc ph©n chia thµnh s¶n phÈm hydro vµ khÝ

tuÇn hoµn. S¶n phÈm láng ®îc ®a ®i æn ®Þnh ®Ó lo¹i bá phÇn nhÑ.

ThiÕt bÞ nµy ngõng lµm viÖc theo chu kú ®Ó t¸i sinh xóc t¸c. Thêi

gian gi÷a hai lÇn t¸i sinh Ýt nhÊt lµ 6 th¸ng. ¸p suÊt trong thiÕt bÞ th-

êng lµ tõ 500 ‚ 550 psig (¸p suÊt cao). Víi thiÕt bÞ nµy, trÞ sè octan

lín nhÊt cña s¶n phÈm chØ ®¹t kho¶ng RON = 100.víi c«ng nghÖ nµy

mÆt dï tiÕn hµnh ë ¸p suÊt cao nhng trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn

dÇu qu¸ tr×nh nµy vÉn cßn kh¸ phæ biÕn , v× quy tr×nh c«ng nghÖ

kh¸ ®¬n gi¶n ,®Çu t ban ®Çu võa ph¶i , ®iÒu kiÖn vËn hµnh kh«ng

qu¸ kh¾t khe.

HÖ thèng tuÇn hoµn: HÖ thèng nµy kh¸c hÖ thèng b¸n t¸i sinh

ë chç nã cã thªm mét sè thiÕt bÞ ph¶n øng dù tr÷ vµ mét hÖ thèng ®-

êng èng n÷a ®Ó xóc t¸c trong mét thiÕt bÞ cã thÓ t¸i sinh trong khi c¸c

thiÕt bÞ kia vÉn lµm viÖc. ThiÕt bÞ nµy cã thÓ thay thÕ cho bÊt kú

thiÕt bÞ nµo trong hÖ thèng. ¦u ®iÓm cña qu¸ tr×nh nµy lµ ¸p suÊt

thiÕt bÞ thÊp nªn cã thÓ ®¹t ®îc hiÖu suÊt s¶n phÈm vµ trÞ sè

octancao (RON trªn 100). Cèc ë thiÕt bÞ cuèi cïng thêng nhiÒu h¬n ë

c¸c thiÕt bÞ tríc v× nhiÖt ®é trung b×nh cao h¬n do vËy nã thêng ®îc

thay thÕ thêng xuyªn h¬n. Do hÖ thèng nµy lµm viÖc ë ¸p suÊt thÊp

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

h¬n (200 ‚ 400 psig) vµ ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt h¬n thiÕt bÞ phÇn t¸i

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

sinh nªn viÖc t¸i sinh tõng thiÕt bÞ thêng xuyªn hãa vµ do ®ã hiÖu

suÊt s¶n phÈm cao h¬n trong hÖ thèng b¸n t¸i sinh.

HÖ thèng líp xóc t¸c chuyÓn ®éng: trong hÖ thèng nµy, thiÕt

bÞ thêng ®îc ®Æt chång lªn nhau tõ thiÕt bÞ cuèi cïng . Nguyªn liÖu

còng ®îc nung nãng b»ng trao ®æi nhiÖt. ThiÕt bÞ ph¶n øng lµ lo¹i

thiÕt bÞ ch¶y xuyªn t©m xóc t¸c chuyÓn ®éng chËm t¹i thiÕt bÞ ®Çu

tiªn ë ®Ønh ®Õn thiÕt bÞ ë ®¸y. Xóc t¸c ®· bÞ cèc l¾ng ®äng ®îc ®a

tíi bé phËn t¸i sinh ®Ó kh«i phôc l¹i ho¹t tÝnh råi n¹p trë l¹i thiÕt bÞ

ph¶n øng thø nhÊt t¹o thµnh mét chu tr×nh kÝn .

Víi c«ng nghÖ nµy , nhê t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc mµ kh«ng ph¶i

dõng qu¸ tr×nh ®Ó t¸i sinh xóc t¸c nh c¸c d©y chuyÒn cò , vµ do vËy

xóc t¸c võa míi ®îc t¸i sinh ®îc chuyÓn liªn tôc vµo thiÕt bÞ ph¶n øng .

§iÒu ®ã lµm cho xóc t¸c cã ®é ho¹t tÝnh cao vµ æn ®Þnh h¬n ,vµ ¸p

suÊt thÊp thuËn lîi cho qu¸ tr×nh .

Mét lo¹i kh¸c Ýt phæ biÕn h¬n lµ c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng ®Æc

riªng nh b¸n t¸i sinh. Xóc t¸c ®· bÞ l¾ng cèc ®îc l¾ng ra ë thiÕt bÞ cuèi

cïng vµ ®a ®i t¸i sinh. Xóc t¸c míi vµ xóc t¸c ®· t¸i sinh ®îc ®a vµo

®Ønh cña thiÕt bÞ ®Çu tiªn ®Ó duy tr× lîng xóc t¸c kh«ng ®æi.

V× hÖ thèng nµy h¹n chÕ sù t¹o cèc trªn xóc t¸c nªn nã cã thÓ

lµm viÖc ë ¸p suÊt thÊp 100 psig hoÆc ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt h¬n.

Sù mÊt m¸t hiÖu suÊt s¶n phÈm cã thÓ h¹n chÕ tèi ®a nÕu chän ®îc

tû lÖ tuÇn hoµn xóc t¸c thÝch hîp.

HÖ thèng xóc t¸c tÇng s«i : HÖ thèng nµy gåm nh÷ng thiÕt

bÞ ph¶n øng vµ thiÕt bÞ t¸i sinh ®Æt nèi tiÕp nhau. HÖ thèng lµm

viÖc ë ¸p suÊt 200 ‚ 300 psig nhiÖt ®é 900oF. §Ó duy tr× nhiÖt ®é

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

nµy khÝ tuÇn hoµn ph¶i ®îc ®un nãng ®Õn nhiÖt ®é 1200oF (nhiÖt

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

®é nguyªn liÖu nhá h¬n 1100oF ®Ó gi¶m cracking nhiÖt). Nh÷ng ®-

êng èng xo¾n lµm nguéi ®îc l¾p trong thiÕt bÞ t¸i sinh ®Ó lµm gi¶m

sù qu¸ nhiÖt do ®èt ch¸y vµ gi·n nhiÖt ®é ë 1100 oF xóc t¸c cã thÓ ®îc

tuÇn hoµn víi tû lÖ 1 pound/pound nguyªn liÖu.

NÕu tû lÖ tuÇn hoµn cao h¬n, nhiÖt ®èt ch¸y sÏ cã thÓ truyÒn

sang thiÕt bÞ ph¶n øng vµ ®êng èng lµm s¹ch cã thÓ lo¹i bá. Tuy

nhiªn, nÕu t¨ng tû lÖ tuÇn hoµn yªu cÇu nÐn khã trong thiÕt bÞ t¸i

sinh sÏ t¨ng v× modipden trong xóc t¸c tuÇn hoµn sÏ bÞ khö trong thiÕt

bÞ ph¶n øng vµ bÞ oxy hãa l¹i trong thiÕt bÞ t¸i sinh. Mét ph¬ng ph¸p

®îc sö dông ®Ó truyÒn tÊt c¶ nhiÖt t¸i sinh mµ kh«ng lµm t¨ng lîng

kh«ng khÝ. Theo ph¬ng ph¸p nµy, mét vËt liÖu trë cha tinh chÕ ®îc

tuÇn hoµn gi÷a thiÕt bÞ ph¶n øng vµ thiÕt bÞ t¸i sinh víi tû lÖ phô

thuéc vµo tû lÖ tuÇn hoµn xóc t¸c.

C¸c hÖ thèng kÕt hîp: trÞ cè octan cña mét qu¸ tr×nh

reforming cã thÓ ®îc n©ng cao b»ng c¸ch sö dông nh÷ng ph¬ng ph¸p

chiÕt, hÊp thô hoÆc cracking nhiÖt phô trî. Sù kÕt hîp gi÷a qu¸ tr×nh

platforming vµ chiÕt gäi lµ reforming, trong khi sù kÕt hîp gi÷a hÊp thô

hoÆc reforming nhiÖt víi Uareforming gäi lµ iso - plus.

Cã rÊt nhiÒu qu¸ tr×nh feforming kh¸c nhau do c¸c c«ng ty kh¸c

nhau ®a ra. §iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña mét sè qu¸ tr×nh ®îc ®a ra trong

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

b¶ng 14

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

B¶ng 14: §iÒu kiÖn ho¹t ®éng cña mét sè qu¸ tr×nh

reforming

Xóc t¸c pt

T¸i sinh T¸i sinh Hydroformin Platforming Xóc t¸c gi¸n ®o¹n tuÇn g

hoµn

Thµnh phÇn

xóc t¸c trªn chÊt pt thadogen 0,5% pt Pt 10% MnO3

mang Al2O3 Ph¶n øng 875 - 950 850 ‚

950

200 - 600 200 - 400

1- 5 890 - 940 100 - 300 850 - 960 200 - 700 1 - 5

T, oF P, psig WHSP, 0,3 - 1 1- 4

pound/pound T¸i sinh Lo¹i TuÇn Gi¸n Riªng Kh«ng

hoµn

T, oF P, Psig 1100 200 ®o¹n 1050 250 ‚

7,5 bbT 300 2 - 5 Thêi gian gi÷a 2 Liªn tôc Vµi n¨m (1b) th¸ng lÇn t¸i sinh

4.2.2. Mét sè s¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ:

4.2.2.1. S¬ ®å c«ng nghÖ qu¸ tr×nh platforming cña h·ng

UOP víi líp xóc t¸c cè ®Þnh: (h×nh 13)

trong c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu , qu¸ tr×nh reforming víi líp xóc

t¸c cè ®Þnh vÉn cßn phæ biÕn . ë ®©y ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh

®îc chän ®Ó ®¶m b¶o thêi gian gi÷a c¸c lÇn t¸i sinh lín (thêng trªn 6

th¸ng ®Õn mét n¨m). qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh ®ång thêi

trong tÊc c¶ thiÕt bÞ ph¶n øng ®èi víi hÖ thèng kh«ng cã c¸c thiÕt bÞ

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

dù tr÷ . hÖ thèng trong ®ã qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thùc hiÖn phÇn

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

t¸i sinh xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh ®Þnh k× ngay trong thiÕt bÞ ph¶n øng .

lo¹i hÖ thèng nµy cã thÓ chia lµm hai nhãm :

nhãm 1: c¸c hÖ thèng trong qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc tiÕn

hµnh ®ång thêi trong tÊc c¶ c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng . HÖ thèng nµy ®îc

tiÕn hµnh ë chÕ ®é cøng võa ph¶i . Chu k× lµm viÖc cña xóc t¸c kÐo

dµi trong nhiÒu th¸ng (cã thÓ 4-8 th¸ng ). Thuéc nhãm nµy cã thÓ kÓ

®Õn c«ng nghÖ cña c¸c níc Liªn X« (cò) vµ MÜ nh qu¸ tr×nh

Katforming vµ Gudri-forming .

nhãm 2: c¸c hÖ thèng trong ®ã qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc

thùc hiÖn trong mét sè thiÕt bÞ dù tr÷ . Nã cho phÐp kh«ng cÇn dõng

toµn bé hÖ thèng reforming ®Ó t¸i sinh xóc t¸c , tuy nhiªn hÖ thèng l¹i

phøc t¹p h¬n vÒ mÆt c«ng nghÖ . HÖ thèng nay tiÕn hµnh ë chÕ ®é

hydro

cøng vµ chu k× lµm viÖc cña xóc t¸c ng¾n . Tiªu biÓu cho nhãm nay

ThiÕt bÞ ph¶n øng

KhÝ nhÑ

Lß gia nhiÖt

Ngng tô håi lu

ThiÕt bÞ ph¶n øng

Nguyªn liÖu

May b¬m

S¶n phÈm reformat

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

lµ c«ng nghÖ Ultraforming vµ Platforming.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

H×nh 13: c«ng nghÖ reforming víi líp xóc t¸c cè ®Þnh UOP platforming

Nguyªn t¾c ho¹t ®éng:

Nguyªn liÖu lµ ph©n ®o¹n naphta ®· ®îc xÊy kh« vµ lµm s¹ch tõ bé

ph©n hydro ho¸ lµm s¹ch ®îc trén víi khÝ hydro tõ m¸y nÐn sau khi

qua c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt vµ ®îc n¹p nèi tiÕp vµo lß ®èt nãng vµ

c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng tõ 1 ®Õn 3 (ngµy nay thêng dïng ®Õn 4 lß ).

S¶n phÈm ra khái lß sau khi qua c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ®îc n¹p

tiÕp vµo thiÕt bÞ ®èt nãng vµ thiÕt bÞ lµm s¹ch . Sau ®ã qua thiÕt bÞ

ngng tô , s¶n phÈm sÏ gi÷ ë nhiÖt ®é 38 0c. KhÝ kh«ng ngng sÏ ®îc

t¸ch ra ë thiÕt bÞ t¸ch khÝ . PhÇn lín khÝ nµy ®îc m¸y nÐn vµ tiÕp tôc

tuÇn hoµn l¹i.

PhÇn cßn l¹i ®îc dÉn sang bé phËn t¸ch khÝ vµ sö dông hydro

sau khi t¸ch cho c¸c qu¸ tr×nh kh¸c , vÝ dô cho hydro ho¸ lµm s¹ch .

S¶n phÈm ®¸y cña thiÕt bÞ t¸ch ®îc ®a qua thiÕt bÞ trao ®æi

nhiÖt víi s¶n phÈm nãng cña ®¸y cét .S¶n phÈm ®Ønh cña cét ®îc

dÉn sang thiÕt bÞ ngng tô . h¬i sÏ ®îc t¸ch ra khái d©y chuyÒn . S¶n

phÈm láng ®îc håi lu b»ng b¬m x¨ng reforming æn ®Þnh ë ®©y ®îc

®a qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt råi qua thiÕt bÞ lµm s¹ch , sau ®ã qua

bÓ chøa.

4.2.2.2. S¬ ®å c«ng nghÖ qu¸ tr×nh magnaformig do h·ng

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Chevron, sö dông xóc t¸c pt - Re

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Lß ph¶n øng

Lß gia nhiÖt

H¬i

Lµm l¹nh

H¬i

Trao ®æi nhiÖt

ThiÕt bÞ t¸ch

Th¸p æn ®Þn h

láng

B¬ m

M¸y nÐn

Nguyªn liÖu H×nh 14: s¬ ®å c«ng nghÖ xóc t¸c cè ®Þnh

Magnaforming

§©y lµ qu¸ tr×nh c¶i tiÕn c«ng nghÖ reforming truyÒn thèng cã

hiÖu qu¶ nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy lµm gi¶m lîng khÝ tuÇn hoµn vµo thiÕt

bÞ reforming ®Çu tiªn vµ t¨ng lîng khÝ tuÇn hoµn vµo thiÕt bÞ cuèi

cïng. Trong thiÕt bÞ ®©u tiªn, do nh÷ng ph¶n øng táa nhiÖt nªn ph¶n

øng dehydro ho¸ gi¶m so víi ph¶n øng hydrocracking. V× vËy, sù

gi¶m lîng khÝ tuÇn hoµn vµo thiÕt bÞ nµy lµm gi¶m ¶nh hëng s¶n

phÈm khÝ do hydrocracking t¹o ra.Magnaforming còng sö dông 4 thiÕt

bÞ ph¶n øng thay v× 3 thiÕt bÞ, nhiÖt ®é ®Çu vµo mçi thiÕt bÞ t¨ng

tõ thiÕt bÞ ®Çu tiªn ®Õn thiÕt bÞ cuèi cïng. Tû lÖ mol khÝ tuÇn

hoµn/nguyªn liÖu lµ 2,5 ‚ 3 ë thiÕt bÞ ®Çu tiªn vµ 9 ‚ 10 ë thiÕt bÞ

cuèi cïng. HiÖu suÊt s¶n phÈm láng t¨ng Ýt nhÊt 1 ‚ 2% nhng gi¸ trÞ

®Çu t còng t¨ng 6,5% so víi hÖ thèng 3 thiÕt bÞ.

T¸i sinh xóc t¸c :®èi víi hÖ thèng c«ng nghÖ t¸i sinh ®ång thêi

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

th× c¸c bíc tiÕn hµnh nh sau :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

§Çu tiªn ngõng b¬m nguyªn liÖu , cho thiÕt bÞ ph¶n øng ngõng

ho¹t ®éng xong vÉn tiÕp tôc b¬m khÝ ®Ó ®uæi hÕt c¸c hydrocacbon

®ång thêi gi¶m dÇn nguyªn liÖu ®èt lß sau ®ã ngõng h¼n . NhiÖt ®é

h¹ xuèng 2000c th× ngõng b¬m khÝ hydro , th¶i hÕt khÝ hydro b»ng

c¸ch hót ch©n kh«ng . Thæi vµ th¶i khÝ tr¬ sau ®ã b¬m khÝ tr¬ ®Õn

¸p suÊt kho¶ng 10 atm , ®un nãng thiÕt bÞ ph¶n øng tõ tõ , khi nhiÖt

®é vµo kho¶ng 2500c th× b¬m kh«ng khÝ vµo sao cho lîng oxy vµo

kho¶ng 0,5% thÓ tÝch vµ t¨ng tõ tõ cho ®Õn 2% thÓ tÝch th× kÕt

thóc . Khi cèc ®· ch¸y hÕt , nhiÖt ®é vµo kho¶ng 4000c , gi÷ nhiÖt ®é

trong lß kh«ng qu¸ 5000c sau ®ã lµm l¹nh , thæi khÝ tr¬ qua vµ cuèi

cïng thæi khÝ hydro qua . B¾t ®Çu khëi ®éng l¹i hÖ thèng ®Ó lµm

viÖc . Khi s¬ ®å c«ng nghÖ cã sö dông lß dù tr÷ th× viÖc t¸i sinh

kh«ng lµm gi¸n ®o¹n thêi gian lµm viÖc vµ chØ ®¬n gi¶n lµ chuyÓn ®-

êng dÉn nguyªn liÖu sang lß ph¶n øng lµm viÖc thay thÕ , qu¸ tr×nh

t¸i sinh ®èi víi lß ph¶n øng ®· lµm viÖc t¬ng tù nh ®· tr×nh bµy ë trªn .

4.2.2.3. d©y chuyÒn reforming víi líp xóc t¸c chuyÓn ®éng :

N¨m 1970 , mét c¶i tiÕn næi bËc vÒ qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c

ra ®êi ®ã lµ qu¸ tr×nh cã t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c cña UOP vµ IFP gäi lµ

qu¸ tr×nh CCR . §Õn n¨m 1996 , h·ng UOP ®· x©y dùng ®îc 139 nhµ

m¸y CCR cßn IFP cã 48 nhµ m¸y CCR .

§Æc biÖt cña d©y chuyÒn nµy lµ c¸c lß ph¶n øng chång lªn

nhau thµnh mét khèi . Xóc t¸c chuyÓn ®éng tù ch¶y tõ thiÕt bÞ ph¶n

øng trªn cïng xuèng thiÕt bÞ ph¶n øng cuèi cïng , sau ®ã xóc t¸c ®·

lµm viÖc ®îc chuyÓn sang thiÕt bÞ t¸i sinh ®Ó kh«i phôc l¹i ho¹t tÝnh

råi n¹p trë l¹i thiÕt bÞ ph¶n thø nhÊt, t¹o thµnh chu tr×nh lín .

trong c¸c hÖ thèng nµy qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc thùc hiÖn

trong mét thiÕt bÞ t¸i sinh riªng . ®©y lµ hÖ thèng reforming xóc t¸c

hiÖn ®¹i nhÊt xuÊt hiÖn ë MÜ n¨m1971 . trong c¸c hÖ thèng nµy , c¸c

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

thiÕt bÞ ph¶n øng ®îc bè trÝ chång lªn nhau lµm thµnh mét c¬ cÊu

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

chung nhÊt . Xóc t¸c ®i tõ thiÕt bÞ ph¶n øng thø 1 xuèng thiÕt bÞ

ph¶n øng thø 2 , råi lÇn lît xuèng thiÕt bÞ thø 3,4 vµ cuèi cïng xóc t¸c

®îc ®a sang thiÕt bÞ t¸i sinh . sau khi xóc t¸c ®· t¸i sinh nã l¹i ®îc ®a

vÒ thiÕt bÞ ph¶n øng thø nhÊt . Nh vËy qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®-

îc thùc hiÖn liªn tôc . nhê lÊy ra liªn tôc mét phÇn xóc t¸c ®Ó t¸i sinh

nªn cã thÓ duy tr× møc ®é ho¹t tÝnh trung b×nh cña chÊt xóc t¸c cao

h¬n vµ æn ®Þnh h¬n so víi líp xóc t¸c cè ®Þnh . Do vËy mµ ¸p suÊt vµ

béi sè tuÇn hoµn khÝ chøa hydro cã thÓ gi¶m xuèng t¬ng øng 3,5-12

at vµ 400-500 m3/m3 . viÖc gi¶m ¸p suÊt cã ¶nh hëng tèt ®Õn qu¸

Xóc t¸c ®· t¸i sinh

khÝ

Thu håi phÇn nhÑ

KhÝ nhiªn liÖu

PhÇn láng

Nguyªn liÖu

Hydro tuÇn hoµn

S¶n phÈm reformat

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

tr×nh , t¨ng ®îc hiÖu suÊt , t¨ng nång ®é hydro trong khÝ chøa hydro.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

H×nh 15:S¬ ®å c«ng nghÖ qu¸ tr×nh platforming cña h·ng UOP

1-thiÕt bÞ ph¶n øng 2-lß gia nhiÖt

3-th¸p t¸ch 4-th¸p æn ®Þnh

5-thiÕt bÞ ngng tô

Nguyªn t¾c ho¹t ®éng :

Ngµy nay lo¹i reforming t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc ®· trë thµnh rÊt

phæ biÕn. Nhê t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc mµ kh«ng ph¶i dïng qu¸ tr×nh

®Ó t¸i sinh xóc t¸c nh d©y chuyÒn cò (d©y chuyÒn reforming xóc t¸c

cè ®Þnh). §iÒu ®ã lµm cho xóc t¸c cã ho¹t tÝnh cao h¬n vµ æn ®Þnh

h¬n, lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn kh¾t khe h¬n vµ vÉn cho hiÖu qu¶ cao

h¬n.

Sau ®©y sÏ ®Ò cËp mét c¸ch chi tiÕt qu¸ tr×nh reforming xóc

t¸c chuyÓn ®éng cña h·ng UOP.

S¬ ®å reforming t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc cña h·ng UOP ®îc tr×nh

bµy ë (h×nh 15). §Æc ®iÓm riªng biÖt cña s¬ ®å lµ c¸c thiÕt bÞ ph¶n

øng chång lªn nhau thµnh mét khèi. Xóc t¸c chuyÓn ®éng tõ thiÕt bÞ

ph¶n øng trªn cïng xuèng thiÕt bÞ ph¶n øng cuèi cïng. Xóc t¸c ®· lµm

viÖc ®îc chuyÓn sang thiÕt bÞ t¸i sinh ®Ó kh«i phôc l¹i ho¹t tÝnh råi

®îc n¹p trë l¹i thiÕt bÞ ph¶n øng ®Çu t¹o thµnh mét chu tr×nh kÝn.

Nhê lÊy ra liªn tôc mét phÇn xóc t¸c ®Ó t¸i sinh nªn nã cã thÓ duy tr×

møc ®é ho¹t tÝnh trung b×nh cña chÊt xóc t¸c cao h¬n so víi hÖ thèng

víi líp xóc t¸c cè ®Þnh. Do vËy mµ ¸p suÊt vµ béi sè tuÇn hoµn khÝ

chøa hydro cã thÓ gi¶m xuèng t¬ng øng cã thÓ 9 ‚ 12 at vµ 400 ‚

500 m3/m3. ViÖc gi¶m ®îc ¸p suÊt cã ¶nh hëng tèt ®Õn chÊt lîng cña

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

qu¸ tr×nh, t¨ng hiÖu suÊt, t¨ng nång ®é hydro trong khÝ chøa hydro.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Lîng xóc t¸c chøa trong thiÕt bÞ ph¶n øng rÊt kh¸c nhau , thiÕt

bÞ thø nhÊt chØ chøa 10-20% lîng xóc t¸c vµ c¸c thiÕt bÞ cuèi chøa

kho¶ng 50% khèi lîng xóc t¸c .

 Bé phËn t¸i sinh xóc t¸c :

Xóc t¸c ®· lµm viÖc ch¶y tõ thiÕt bÞ ph¶n øng cuèi cïng xuèng

bé phËn thu xóc t¸c ë bunke chøa , sau ®ã ch¶y xuèng èng n©ng .

Ngêi ta dïng khÝ chøa hydro tuÇn hoµn tõ m¸y nÐn tuÇn hoµn ®Èy

xóc t¸c vµ vËn chuyÓn nã lªn ®Ønh vµo bé phËn tÝch bôi ë phÝa trªn

lß t¸i sinh . ë bé phËn nµy ngêi ta bæ sung khÝ hydro tuÇn hoµn ®Ó

t¸ch c¸c h¹t bôi mÞn cña xóc t¸c vµ mang chóng ra ngoµi víi khÝ ®i vµo

èng tËp trung bôi cßn xóc t¸c r¬i vµo ®¸y bé phËn t¸ch bôi råi ch¶y

xuèng lß t¸i sinh .

T¸i sinh xóc t¸c gåm cã 4 bíc ,3 bíc ®Çu lµ :®èt ch¸y ,®èt ch¸y

cèc clo ho¸ vµ lµm kh« .Ba bíc ®Çu x¶y ra ë vïng t¸i sinh , vµ bíc thø 4

lµ khö xóc t¸c x¶y ra ë trong bé phËn khö riªng .

§èt ch¸y cèc b¸m trªn xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh trong vïng ch¸y n»m

ë ®Ønh lß t¸i sinh . Xóc t¸c ®a vµo vµ ch¶y xuèng gi÷a mµng ch¾n

h×nh trô ®øng th¼ng , kh«ng khÝ nãng ®îc thæi theo híng b¸n kÝnh

®i tõ ngoµi vµo trong qua líp xóc t¸c sau ®ã lµm l¹nh vµ tuÇn hoµn qua

c¸c èng trong vïng ch¸y , xóc t¸c vÉn chuyÓn ®éng xuèng dÇn vµ bé

phËn lµm l¹nh t¸i sinh sÏ lÊy nhiÖt khi ®èt cèc . ViÖc ®èt cèc tu©n theo

chÕ ®é ®Æc biÖt nghiªm ngÆt ®Ó ®¶m b¶o hÕt cèc vµ kh«ng ¶nh h-

ëng xÊu ®Õn xóc t¸c . sau khi ®èt ch¸y cèc th× xóc t¸c ®îc cho qua

vïng clo ho¸ ®Ó clo ho¸ vµ sau ®ã lµ sÊy .

Cuèi cïng xóc t¸c ®îc cho vµo vïng khö t¸ch biÖt víi 3 khu vùc ®èt

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

clo ho¸ sÊy trªn ,sau khi khö xóc t¸c ®îc ®a theo ®êng dÉn xóc t¸c vµo

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

èng xuÊt x¨ng, nÕu xÐt ®é biÕn ®æi nguyªn liÖu th× kinh tÕ nhÊt vÉn

lµ d©y chuyÒn CCR.

4.2.3. Qu¸ tr×nh New reforming

Sau mét thêi gian dµi ph¸t triÓn, c«ng nghiÖp läc hãa dÇu ®·

thiÕt lËp ®îc c«ng nghÖ míi cã kh¶ n¨ng reforming chän läc khÝ ho¸

láng vµ naphta nhÑ thµnh c¸c cÊu tö cã trÞ sè octan cao, cho phÐp

pha trén x¨ng cã chÊt lîng cao vµ c¸c s¶n phÈm hydrocacbon th¬m.

Tõ n¨m 1996 ®Õn nay, c«ng nghiÖp dÇu khÝ ®· thay ®æi c«ng

nghÖ ®Ó sö dông naphta nhÑ vµ khÝ hãa láng lµm nguyªn liÖu cho

s¶n suÊt x¨ng cao trÞ sè octan vµ hydrocacbon th¬m.

Trong n¨m 1997, qu¸ tr×nh Newreforming ®· ®îc ph¸t triÓn nh»m

môc ®Ých nµy. C¸c bíc ph¶n øng cña qu¸ tr×nh cã thÓ tæng qu¸t hãa nh

h×nh 15.

Nguyªn liÖu nhÑ Hîp chÊt trung gian S¶n

phÈm

- Dehydrohãa

Oligome ﬁ hydrocacbon vßng ﬁ

parafin nhÑ ﬂ olefin ﬁ hydrocacbon th¬m

ﬁ Hydrocracking ﬁ s¶n phÈm cracking: metan, etan.

S¬ ®å Ph¶n øng Reforming parafin nhÑ

C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh "New Reforming" gåm:

 Dehydro hãa olefin t¹o ra olefin.

 Oligome hãa olefin ®Ó t¹o thµnh dime vµ trime.

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

 Vßng hãa dime vµ trime.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

 Dehydro hãa hîp chÊt vßng t¹o thµnh hydrocacbon th¬m.

Ngoµi c¸c ph¶n øng chÝnh trªn, cßn x¶y ra c¸c ph¶n øng phô nh

hydro cracking t¹o metan, etan trong ph¶n øng ngng tô t¹o cèc b¸m trªn

xóc t¸c.

Trong s¬ ®å c«ng nghÖ reforming míi cña UOP, xóc t¸c ®îc sö

dông trong qu¸ tr×nh lµ Zeolit cã tÝnh chän läc h×nh häc cho qu¸ tr×nh

vßng hãa. TÝnh chän läc h×nh häc cña Zeolit lµm h¹n chÕ kÝch thíc

ph©n tö cña c¸c hîp chÊt s¶n phÈm trung gian vµ cho s¶n phÈm chñ

yÕu lµ hydrocacbon th¬m mét vßng. So víi c¸c ph¶n øng reforming

b×nh thêng kh¸c, qu¸ tr×nh "New Reforming" t¹o cèc b¸m trªn xóc t¸c

nhiÒu h¬n.

Do vËy viÖc t¸i sinh xóc t¸c ph¶i ¸p dông c«ng nghÖ víi xóc t¸c

chuyÓn ®éng hay sö dông lß dù tr÷.

Sù ph¸t triÓn cña "New Reforming" ®îc kh¸i qu¸t ë b¶ng 15:

B¶ng15: c¸c qu¸ tr×nh reforming trªn thÕ giíi

Qu¸ tr×nh H·ng thiÕt kÕ Nguyªn liÖu

Cyclar BP/UOP LPG

Z - Former LPG, Naphta nhÑ

MitSubishi/Chiyod a Aromax Naphta nhÑ

CRC Aroforming Naphta nhÑ

IFP μ2forming

Mobil Naphta nhÑ, naphta nhiÒu olefin

4.3.thiÕt kÕ ph©n xëng:(h×nh 16)

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

thuyÕt minh d©y chuyÒn :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Mét d©y chuyÒn reforming xóc t¸c dï lµ xóc t¸c cè ®Þnh hay

chuyÓn ®éng bao gåm 3 khèi : khèi xö lý hydro nguyªn liÖu , khèi

reforming , khèi æn ®Þnh reformat . Do ®ã c¸c thiÕt bÞ trong hai khèi

xö lý hydro vµ khèi æn ®Þnh t¬ng tù nhau ®èi víi c¶ hai d©y chuyÒn .

ë ®©y em xin tr×nh bµy d©y chuyÒn reforming xóc t¸c cè ®Þnh .

Nguyªn liÖu tõ ph©n xëng lµm s¹ch (hydro ho¸) ®îc ®a vµo bÓ

chøa nguyªn liÖu (19) . nguyªn liÖu ®îc b¬m (19) lªn trén víi hydro tõ

m¸y nÐn (17) , trén víi nhau theo mét tØ lÖ nhÊt ®Þnh , hçn hîp nµy

®îc ®a qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt (1) . Tõ (1) ®îc ®a vµo thiÕt bÞ

gia nhiÖt (2) ®a ®Õn nhiÖt ®é n»m trong kho¶ng 470OC ®Õn 530OC

vµ ®a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng (3) hçn hîp ra khái (3) bÞ gi¶m nhiÖt ®é

xuèng díi nhiÖt ®é ph¶n øng , do ®ã l¹i ®¬c thiÕt bÞ gia nhiÖt (2) tiÕp

tôc gia nhiÖt ®Õn nhiÖt ®é ph¶n øng , vµ cho vµo thiÕt bÞ ph¶n øng

(4) . S¶n phÈm ra khái (4) bÞ gi¶m nhiÖt ®é nªn tiÕp tôc ®îc ®a vµo

thiÕt bÞ gia nhiÖt (2) ë nhiÖt ®é nµy hçn hîp l¹i ®îc ®a vµo thiÕt bÞ

ph¶n øng (5) .Hçn hîp s¶n phÈm ra khái (5) ®îc ®a qua thiÕt bÞ trao

®æi nhiÖt (1) vµ (6) ë ®©y chóng nhêng nhiÖt vµ sau ®ã qua thiÕt bÞ

lµm l¹nh (7) nhiÖt ®é cña hçn hîp s¶n phÈm gi¶m xuèng kho¶ng

35OC , tiÕp tôc ®îc ®a vµo thiÕt bÞ ph©n li ¸p suÊt cao(8) . ë thiÕt bÞ

nµy hÇu hÕt hydro ®· ®îc t¸ch khái hçn hîp s¶n phÈm , mét phÇn cho

tuÇn hoµn l¹i nhê m¸y nÐn (17) ,mét phÇn cho qua thiÕt bÞ t¸ch

nhiÒu cÊp ®Ó thu khÝ hydro s¹ch h¬n.S¶n phÈm ®¸y cña (8) ®ù¬c ®-

a sang thiÕt bÞ ph©n li ¸p suÊt thÊp (9), ë thiÕt bÞ nµy khÝ nhÑ gåm

C1, C2 Vµ hydro ®ù¬c t¸ch hoµn toµn .S¶n phÈm x¨ng cha bÒn ë ®¸y

cña (9) ®îc cho qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt (6) ,(10) vµ sau ®ã ®îc

gia nhiÖt bëi thiÕt bÞ (11) , nhê b¬m ®Èy hçn hîp s¶n phÈm vµo ®Üa

tiÕp liÖu cña th¸p æn ®Þnh (12). ë ®©y thµnh phÇn khÝ ra khái th¸p

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

phô thuéc vµo nhiÖt ®é ®Ønh th¸p , s¶n phÈm khÝ nµy ®îc ®a qua

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

thiÕt bÞ lµm l¹nh (15) vµo thiÕt bÞ ngng tô (16) , mét phÇn chÊt ho¸

láng ®îc b¬m håi lu vµo th¸p , phÇn lín cßn l¹i ®îc ®a vµo bÓ chøa ,

s¶n phÈm nµy cßn ®îc gäi lµ LPG .x¨ng ®· æn ®Þnh cã hµm lîng

hydrocacbon th¬m cao ë ®¸y th¸p æn ®Þnh ®îc lÊy ra mét phÇn cho

håi lu , cßn l¹i cho vµo bÓ chøa (18).

NÕu d©y chuyÒn ®îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt hydrocacbon th¬m

th× d©y chuyÒn reforming xóc t¸c cßn bao gåm mét khèi n÷a lµ khèi

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

t¸ch

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

4.4. Chän c¸c thiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh:

Nh×n chung c¬ së chÝnh ®Ó lùa chän thiÕt bÞ cho qu¸ tr×nh

phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ®Æc tÝnh nguyªn liÖu. Víi qu¸ tr×nh

reforming xóc t¸c th× ngêi ta cã thÓ lùa chän c¸c thiÕt bÞ theo mÊy

nguyªn t¾c c¬ b¶n sau :

 NÕu nguyªn liÖu cã hµm lîng naphten nhá khi ®ã ta chän

¸p suÊt cña thiÕt bÞ, béi sè khÝ tuÇn hoµn chøa hydro,

nhiÖt ®é kh¸ cao. Tèc ®é n¹p liÖu thÊp .

 NÕu nguyªn liÖu cã hµm lîng naphten cao th× nh÷ng

th«ng sè trªn cã thÓ chän nhá h¬n, tèc ®é n¹p liÖu lín

h¬n .

Bªn c¹nh tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu th× viÖc lùa chän c¸c thiÕt

bÞ cßn phô thuéc vµo yªu cÇu vÒ s¶n phÈm vµ chÕ ®é c«ng nghÖ

cña qu¸ tr×nh. Trong d©y chuyÒn reforming xóc t¸c th× quan träng

nhÊt lµ thiÕt bÞ ph¶n øng vµ thiÕt bÞ t¸i sinh xóc t¸c. Ngoµi ra cßn cã

c¸c thiÕt bÞ kh¸c nh : ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt, thiÕt bÞ lµm l¹nh, thiÕt

bÞ ngng tô, m¸y nÐn, th¸p æn ®Þnh... Díi ®©y lµ mét sè thiÕt bÞ chñ

yÕu song còng chØ tr×nh bµy ë d¹ng m« t¶ vµ ®i ®Õn chän lùa lµ

chÝnh mµ kh«ng ®i s©u vµo cÊu t¹o vµ tÝnh to¸n chi tiÕt.

4.4.1. ThiÕt bÞ ph¶n øng (lß ph¶n øng)

thiÕt bÞ ph¶n øng phæ biÕn trong d©y chuyÒn platforming víi

líp xóc t¸c cè ®Þnh thêng dïng hai lo¹i : lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng däc trôc

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

vµ lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng xuyªn t©m .ThiÕt bÞ ph¶n øng däc trôc lµ

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

lo¹i h×nh trô , trong ®ã khèi khÝ chuyÓn ®éng qua líp xóc t¸c däc theo

híng trôc cña thiÕt bÞ ph¶n øng . ThiÕt bi ph¶n øng xuyªn t©m cã h-

íng chuyÓn ®éng cña h¬i khÝ qua líp xóc t¸c theo ®êng b¸n kÝnh theo

tiÕt diÖn c¾t ngang cña thiÕt bÞ ph¶n øng

cÊu tróc cña lß ph¶n øng thêng lµ h×nh trô , ®îc chÕ t¹o b»ng

thÐp ®Æc biÖt ®Ó chÞu ®îc ¨n mßn hydro ë nhiÖt ®é cao , cã chiÒu

dµy lín ®Ó chÞu ®îc ¸p suÊt . Lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng xuyªn t©m (h×nh

17) cã cÊu tróc h×nh trô vá cã líp lãt b»ng bª st«ng phun . ®Ó t¹o

chuyÓn ®éng híng t©m cña dßng h¬i khÝ ngêi ta bè trÝ phÝa trong

thiÕt bÞ mét cèc hai vá h×nh trô b»ng thÐp cã ®ôc læ ë thµnh , gi÷a

hai líp vá cña cèc cã chøa xóc t¸c . Hçn hîp h¬i khÝ ®i qua c¸c læ nµy ,

qua líp xóc t¸c vu«ng gãc víi trôc cña lß råi vµo èng trung t©m vµ ®i ra

ngoµi .

nhiÖt ®é trong lß vµ vá lß ph¶i kiÓm tra thêng xuyªn ®Ó ®¶m

b¶o vËn hµnh æn ®Þnh vµ an toµn . Ngµy nay ngêi ta thêng chuÈn

ho¸ thiÕt bÞ lß cã ®êng kÝnh tõ 2,5 ®Õn 3 m vµ chiÒu cao tõ 10 ®Õn

15(m) tuú theo n¨ng suÊt cña d©y chuyÒn .

B 1

. chän tai treo cho thiÕt bÞ :

l 40 L 100 B 75 B1 85 H 155 S 6 a 15 D 18

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

.chän bÝch cho thiÕt bÞ :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Dt 2500

D 2770

Db 2710

dl 2670

Do 2619

db M27

PhÇn tÝnh to¸n

tÝnh to¸n reforming xóc t¸c

1. NhiÖm vô tÝnh to¸n:

Theo phÇn trªn th× s¬ ®å c«ng nghÖ ®îc chän gåm 3 lß ph¶n

øng nèi tiÕp nhau vµ riªng lÎ. T¸i sinh xóc t¸c cè ®Þnh. §Ó tÝnh to¸n ®-

îc ®Çy ®ñ c¸c lß ph¶n øng lµ mét vÊn ®Ò kh«ng ®¬n gi¶n. V× thêi

gian cã h¹n nªn ta chØ tÝnh to¸n cho thiÕt bÞ ph¶n øng (lß ph¶n øng)

vµ còng chØ tÝnh to¸n nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n nh c©n b»ng vËt chÊt,

c©n b»ng nhiÖt lîng, kÝch thíc c¬ b¶n cña ph¶n øng .

1.1 C¬ së cña qóa tr×nh tÝnh to¸n .

Nh÷ng tÝnh to¸n lß ph¶n øng dùa trªn c¸c sè liÖu ban ®Çu ®·

cho nh c«ng suÊt, ®Æc tÝnh cña nguyªn liÖu. Ngoµi ra cßn cã mét sè

th«ng sè chän theo tµi liÖu .

 Tr×nh tù tÝnh to¸n :

 ¸p suÊt ®Çu vµo cña mçi lß ph¶n øng .

1.1.1. Chän th«ng sè ban ®Çu .

 NhiÖt ®é cña hçn hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

hoµn cña ®Çu vµo ë mçi lß ph¶n øng .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

 Tèc ®é n¹p liÖu .

 Tû sè hydro / hydrocacbon (mol) .

1.1.2. TÝnh to¸n cho c¸c lß ph¶n øng :

 TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt .

 X¸c ®Þnh tèc ®é chuyÓn hãa hydrocacbon naphten thµnh

parafin.

 X¸c ®Þnh h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng trªn .

 TÝnh to¸n ®é thay ®æi hµm lîng hydrocacbon vµ parafin do

ph¶n øng nµy .

 X¸c ®Þnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng lo¹i hydro cña

hydrocacbon naphten thµnh hydrocacbon th¬m .

 X¸c ®Þnh h»ng sè c©n b»ng hãa häc cña ph¶n øng lo¹i

hydrocacbon .

 TÝnh to¸n ®é gi¶m lîng hydrocacbon naphten do ph¶n øng lo¹i

hydro .

 X¸c ®Þnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng hydrocraking,

hydrocacbon parafin .

 TÝnh to¸n ®é gi¶m lîng hydrocacbon do ph¶n øng

hydrocracking .

 TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt cho toµn lß ph¶n øng .

 X¸c ®Þnh thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn cña hçn hîp ë cöa ra cña

lß ph¶n øng .

 ThiÕt lËp c©n b»ng nhiÖt lîng cña lß ph¶n øng, tõ ®è tÝnh to¸n nhiÖt ®é cña hçn hîp khÝ ë cöa ra cña lß ph¶n øng. §é gi¶m nhiÖt ®é trong lß ph¶n øng .

 Chän vµ tÝnh kÝch thíc cña lß .

1.2. Nh÷ng sè liÖu cÇn thiÕt cho tríc vµ cÇn x¸c ®Þnh .

 NhiÖt ®é : 753K ‚

 N¨ng suÊt : 1.490.000 tÊn/n¨m .

803k .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

 Tèc ®é thÓ tÝch : 1,5h .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

 ¸p suÊt at : 40 ‚

45 amt

 Thêi gian chu tr×nh 3 th¸ng

 Lîng cèc b¸m trªn xóc t¸c (% träng lîng) : 3 ‚

 Thêi gian lµm viÖc xóc t¸c 1 n¨m

 Nguyªn liÖu cã nh÷ng ®Æc tÝnh sau :

B¶ng (17) ®Æc tÝnh cña nguyªn liÖu :

Tû träng Thµnh phÇn ph©n ®o¹n, %, khèi lîng

[K]

(g/cm3) 0,733 Ts Ts 50 Ts cuèi P N A

®Çu 358 395 438 62,61 26 11,39

1.3.TÝnh to¸n [7,9,10]

 Trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thêng x¶y ra c¸c ph¶n

øng sau

Ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon naphten thµnh RH th¬m

CnH2n « CnH2n-6 + 3H2 (1)

Ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon naphten thµnh parafin

CnH2n + H2 « CnH2n+2 (2)

Ph¶n øng hydro cracking hydrocacbon naphten

CnH2n + n/3 H2 « n/15 (CH4 + C2H6 + C3H8 C4H10 + C5H12) (3)

Ph¶n øng hydro cracking hydrocacbon parafin .

CnH2n+2 + (3-n)/3 « n/15 (CH4 + C2H6 + C3H8 C4H10 + C5H12)

(4)

Ta cã thÓ m« ta sù gi¶m hµm lîng hydrocacbon do chuyÓn hãa

ho¸ häc ë c¸c ph¶n øng trªn b»ng c¸c ph¬ng tr×nh vi ph©n sau :

PPK H N

. P P

K 1 K

dN dV R

p 1

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

- (5)

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

PK . 2 N

PP . . A

K K

dN = dV R

(6) -

P N P

dN dV R

(7) -

dN dV R

P P P Trong ®ã: PN lµ ¸p suÊt cña naphten .

(8) -

P: lµ ¸p suÊt cña hÖ .

Nn, Np lÇn lît lµ phÇn mol cña hydrocacbon naphten vµ

parafin trong nguyªn liÖu .

Vr lµ ®¹i lîng nghÞch ®¶o cña tèc ®é n¹p liÖu theo mol [kg xóc

t¸c/h.nguyªn liÖu] .

K1 lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng (1) ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®å thÞ

h×nh (3.1) [kg xóc t¸c/h.pa.nguyªn liÖu] .

K2 lµ h»ng sè tèc ®é ph¶n øng (2) ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®å thÞ

h×nh (3.2) [kg xóc t¸c/h.nguyªn liÖu] .

K3, K4 lÇn lît lµ h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng (3), (4) ®îc x¸c

®Þnh b»ng ®å thÞ h×nh (3.3) [kg xóc t¸c/h.nguyªn liÖu] .

KP1, KP2 lÇn lît lµ h»ng sè c©n b»ng hãa häc cña ph¶n øng (1),

(2) ®îc tÝnh theo ph¬ng tr×nh sau :

KP1 = 9,8 . 13 . 1012 . e46,15 - 25600/T (9)

KP2 = 98,1-1 . 10-3 . e(4450/T) - 7,12 (10)

Thµnh phÇn tuÇn hoµn khÝ ë b¶ng sau .

B¶ng (18) thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn

CÊu tö % H2 86 CH4 4 C2H6 5 C3H8 3 C4H10 1 C5H12 1

§Ó tÝnh thµnh phÇn cña hçn hîp ta dïng c«ng thøc sau :

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Mc.Yi = Mi.Y.i'

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Trong ®ã : Mc lµ khèi lîng ph©n tö trung b×nh cña nguyªn liÖu .

Mi lµ khèi lîng ph©n tö trong b×nh cña c¸c hydrocacbon trong

nguyªn liÖu .

Yi vµ Yi' lÇn lît lµ phÇn khèi lîng vµ phÇn mol cña cÊu tö i

trong nguyªn liÖu .

MÆt kh¸c th× Mc = 0,4. T50 - 45

Trong ®ã : T50 lµ nhiÖt ®é s«i t¹i 50% thÓ tÝch cña nguyªn liÖu .

VËy ta tÝnh ®îc Mc = 113 .

 Mét c¸ch tæng qu¸t ta cã thÓ tÝnh khèi lîng cña c¸c

hydrocacbon trong nguyªn liÖu nh sau :

B¶ng (19) : Khèi lîng tæng qu¸t cña c¸c hydrocacbon

Hydrocacbon

Aromatic Naphaten Parafin C«ng thøc hãa häc CnH2n - 6 CnH2n CnH2n +2 C«ng thøc khèi lîng MA = 14n – 6 MN = 14n Mp = 14n+2

M c

1 Y n M

Y A M

p M

Ngoµi ra cßn tÝnh theo c«ng thøc :

Trong ®ã :

YP , YN , YA lÇn lît lµ phÇn khèi lîng cña c¸c hydrocacbon trong

nguyªn liÖu.

MA MN , MP lµ khèi lîng ph©n tö cña c¸c hydrocacbon .

Aromatic, naphten vµ parafin trong nguyªn liÖu :

Yp + n

y n

1 Y N 14 n

(

)

[

(

)

BiÕn ®æi ta ®îc ph¬ng tr×nh sau :

Y 2

] nMc . .

Mc .

Y 3 P

1 14

1 98

3 686

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

- - - -

1 Y n M

p M

Y A M

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Víi YA = 0,1139 ; YA= 0,26 ; YP = 0,6261

Gi¶I ph¬ng tr×nh trªn ta cã : n=8,038

VËy khèi lîng ph©n tö trung b×nh cña c¸c hydrocacbon nh sau :

Mp = 14n + 2 = 14.8,038 + 2 = 114,53

MN = 14n = 14.8,038 = 112,53

MA = 14n - 6 = 14.8,038 - 6 = 106,53

Tõ ®ã ta cã c¸c sè liÖu vÒ nguyªn liÖu nh sau : B¶ng (20): Thµnh phÇn cña nguyªn liÖu

CÊu tö Khèi lîng Hµm lîng trong nguyªn liÖu

ph©n tö 114,53 112,53 106,53 - Yi phÇn khèi lîng 0,6261 0,26 0,1139 1,000 Yi' = Yi.Mc/Mi 0,618 0,261 0,121 1,000 Cn H2n + 2 Cn H2n Cn H2n - 6 S

 TÝnh n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ ta dïng c«ng thøc sau :

Gc = L/24 , [kg/h] .

Víi L lµ n¨ng suÊt n¨m, L = 1490000 tÊn/n¨m .

Trong ®ã n lµ sè ngµy ho¹t ®éng trong n¨m, ë ®©y n = 340

ngµy (cã 25 ngµy nghØ ®Ó söa ch÷a vµ b¶o dìng) .

VËy ta tÝnh ®îc n¨ng suÊt trong ngµy lµ :

Gc = 1490000.1000/24.340 = 182598,0392(Kg/h)

N¨ng suÊt thiÕt bÞ tÝnh ra (Kmol/h)

nh©n d©n = Gc/Mc = 182598,0392/113 = 1615,911851 (Kmol/h)

VËy ta cã b¶ng sau :

B¶ng (21) lîng hydrocacbon trong nguyªn liÖu :

CÊu tö

G’C = GC.Yi' 998,63 421,75

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Yi' 0,618 0,261 0,121 1,000 195,53 1615,91 Cn H2n + 2 Cn H2n Cn H2n - 6 S

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

 TÝnh lîng khÝ tuÇn hoµn cÇn thiÕt

Víi tû lÖ H2/HC nguyªn liÖu

Lu lîng thÓ tÝch cña nguyªn liÖu trong mét giê ®îc tÝnh theo

c«ng thøc sau:

Gr = (Gc/Pc).ni

Trong ®ã: Gc lµ n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ, (kg/h)

Pc lµ tû träng cña nguyªn liÖu Pc = 733 (kg/h)

Ni lµ tû lÖ H2/RH, (m3/m3) = 1500 .

VËy lu lîng thÓ tÝch cña nguyªn liÖu trong mét giê lµ :

Gr = (182598,0392/733).1500 = 373665,8374 (kg/h)

N¨ng suÊt khÝ tuÇn hoµn ®îc tÝnh :

N'i = Gr / 22,4 = 373665,8374/ 22,4 = 16681,5106

(Kmol/h) .

VËy thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn ®îc cho ë b¶ng sau :

B¶ng 22 : Thµnh phÇn cña khÝ tuÇn hoµn .

CÊu tö Mi.Y'i Mri = n'r .Y'i

Thµnh phÇn mol Y'i

Khèi lîng ph©n tö Mi 2 16 30 44 58 72 - 0,86 0,04 0,05 0,03 0,01 0,01 1,00 1,72 0,64 1,50 1,32 0,58 0,72 6,50 14346,099 667,260424 834,076 500,45 166,82 166,82 16681,5106 H2 C H4 C2 H6 C3 H8 C4 H10 C5 H12 S

 Lîng hydrocacbon tuÇn hoµn lµ :

16681,5106 – 14346,099 = 2335,4116 (kmol/h)

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

 Lîng chÊt xóc t¸c cho qu¸ tr×nh lµ .

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

ThÓ tÝch xóc t¸c

Vxt = Gc / r c V0

Trong ®ã :

Vo: lµ tèc ®é thÓ tÝch = 1,5h-1

GC = n¨ng xuÊt thiÕt bÞ ,kg/h

(78,133

)

Vxt

149500 745.5,1

r c : khèi lîng riªng cña nguyªn liÖu ë thÓ láng (733 kg/m3)

VËy lîng xóc t¸c ®îc tÝnh lµ :

Mxt = Vxt . r xt , (kg)

Trong ®ã:

r xt lµ khèi lîng riªng cña chÊt xóc t¸c, (Kg/m3) .

r xt = 500 - 650 , (kg/m3)

Chän r xt = 600 (kg/m3)

VËy : Mxt = 166,074 . 600 = 99644,4 (kg)

 TÝnh to¸n sù ph©n bè ¸p suÊt cña c¸c cÊu tö trong hçn

hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn hoµn .

C«ng thøc tÝnh :

Pi = P.Y'i

Trong ®ã : P: lµ ¸p suÊt chung trong lß ph¶n øng, Pa

Y'i : PhÇn mol cÊu tö trong hçn hîp .

Thµnh phÇn ¸p suÊt ®îc cho ë b¶ng sau :

Chän ¸p suÊt P = 40 at =3922722,37 (pa)

B¶ng (23) : Ph©n bè ¸p suÊt theo tõng cÊu tö

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

CÊu tö Ni (Kmol/h) Y'i = Ni/S Ni Pi=3,43.106.

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Y'I(Pa)

A N P H2 P* S 195,53 421,75 998,63 14346,099 2335,4116 18297,4206 0,0107 0,0230 0,0546 0,7841 0,1276 1,000 41973,13 90222,61 214180,64 3075806,61 500539,37 3922722,36

Trong b¶ng trªn p* lµ lîng hydrocacbon trong khÝ tuÇn hoµn

;A,N,P lÇn lît lµ ký hiÖu cña aromatic,naphten,parafin trong nguyªn

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

liÖu

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

B¶ng (24) : Ph©n bè chÊt xóc t¸c 1,5 : 2 : 6,5

Lß ph¶n øng Lîng chÊt xóc t¸c

Vxt (m3) 16,719 22,292 72,449 111,46 Mxt (kg) 14946,66 19928,88 64768,86 99644,4 1 2 3 S

1.3.1 TÝnh to¸n lß thø nhÊt :

 TÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt

H»ng sè tèc ®é ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon naphten

thµnh RH th¬m

Tr1 = 803oK ﬁ 1000/Tr1 = 1,245

= 3,145.10-7 (Kmol/ph.kg xóc

Theo ®å thÞ ta tra ®îc K1

t¸c,pa3)

§é gi¶m t¬ng ®èi do hµm lîng naphten th¬m hãa lµ :

3 .PA.PH2

k 1 pk

- dN 11/VR1d = K1PN -

145,3 866,14

10. 10.

.41973,13.(3075806,61)3 - dN11/VR1d = 3,145.10-7.90222,61 -

= 0,0281

15.46

25600 803

3 10.81,9

e .

866,14

10.

K P 1

- Víi

V =

N =

0281

RV .

N11

M n C

- mµ

Trong ®ã : Mi lµ lîng xóc t¸c 14946,66 kg

NC1 lîng nguyªn liÖu vµo lß thø nhÊt 1615,912 Kmol/h

=Vr 1

9,25

14946 6, = 1615,912

(Kg xóc t¸c/Kmol)

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Víi Vr1 = 9,25 vËy ta cã NN1 = 0,0281.9,25 = 0,26

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

- NN1).Gc = (0,261 - 0,26).1615,912 = 1,6159

Lîng naphten sau khi ph¶n øng lµ :

N’N1 = (Y’N1 (Kmol/h) .

- VËy lîng naphten tham gia ph¶n øng (1) lµ :

0,26.1615,9 = 420,13 (Kmol/h) .

H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon thµnh

parafin th¬m ë nhiÖt ®é 803oK .

803

245

T r

1000 T r

ﬁ

K2 = 2,398.10-15 Kmol/pa2.h Kg xóc t¸c .

TÝnh KP2 :

Ta nhËn thÊy KP2 <<1 chøng tá u thÕ ph¶n øng nghÞch

chuyÓn hãa tõ hydrocacbon parafin thµnh naphten .

- Sù t¨ng hµm lîng naphten do ph¶n øng (2) lµ :

10.398,2

15 . 90222,6 . 3075806,6

. 214180,6

d N dV

10.398,2 ,0 0021

15 3 10.

2 R

- - - - -

= 0,42.10-3 Kmol/h.Kg xóc t¸c

Suy ra : N2 = 0,42.10-3 . 9,25 = 3,885.10-3 ( Kmol/h)

+ VËy lîng naphten sau ph¶n øng (1) vµ (2) lµ :

N’N2 = (Y'N + NN2 - NN1) . Gc = (0,261 + 3,885.10-3 - 0,26) .

1615,912

= 7,894 Kmol/h .

(cid:222) lîng naphten chuyÓn hãa thµnh aromatic lµ :

NA = N’N2 - N’N1 = 7,894 - 1,6159 = 6,2781 Kmol/h .

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

VËy ta cã c©n b»ng vËt chÊt c¸c ph¶n øng ho¸ häc sau :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

B¶ng (25) : C©n b»ng c¸c ph¶n øng hãa häc cho ph¶n øng

ho¸ häc thø nhÊt : Lîng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng Lîng c¸c s¶n phÈm

(Kmol/h) 420,13 CnH2n 6,2781 CnH2n+2 420,13 CnH2n-6 + 420,13 .3 H2 6,2781 CnH2n + 6,2781H2

Lîng ra 195,53 + 420,13 = 615,66 421,75+6,2781 – 420,13 = 7,898

B¶ng (26): Thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng thø nhÊt: CÊu tö A N P Lîng vµo 195,53 421,75 998,63 998,63 – 6,2781 =

992,3519 S 1615,91 1615,91

15612,7671 667,260424 834,076 500,45

166,82

H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 S KhÝ tuÇn hoµn 14346,099 667,260424 834,076 500,45 166,82 166,82 16681,5106 166,82 17948,19352

CÊu tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 S KhÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng sau Ni 15612,7671 667,260424 834,076 500,45 166,82 166,82 17948,19352 Y'i = Ni/S Ni 0,870 0,037 0,047 0,028 0,009 0,009 1,000 Mi 2 16 30 44 58 72 - MiY'i 1,74 0,592 1,41 1,232 0,522 0,648 6,144

* Tæng hîp c¸c sè liÖu c©n b»ng vËt chÊt cña lß thø nhÊt,

B¶ng (27) : C©n b»ng vËt chÊt cña lß ph¶n øng thø nhÊt . G = MiNi Ni (Kmol/h) Y'i Mi CÊu tö

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Dßng vµo

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

106,53 112,53 114,53 20829,81 47459,53 114373,09

A N P H2 P* 195,53 421,75 998,63 14346,099 2335,4116 0,0107 0,0230 0,0546 0,7840 0,1277

(cid:253) 6,5 108429,82

S 18297,42 1,000 291092,25

Lîng ra (Thµnh phÇn)

106,953 113,067 114,957 65846,97 893 114077,77

A N P H2 P* 615,66 7,898 992,3519 15612,7671 2335,4116 0,0315 0,0004 0,0507 0,7981 0,1193

(cid:253) 6,144 110274,54

S 19564,0886 1,000 291092,25

Lîng khÝ tuÇn hoµn lµ : 17948,19352.6,144=110273,701(kg/h)

Lîng hydrocacbon lµ : 291092,22 – 110273,701 =180818,519

(kg/h)

VËy ta cã ph¬ng tr×nh sau :

180818,519 = 615,66.(14n-6) + 17,898.14n + 992,3519. (14n+2)

(cid:222) n = 8,068 lµ tháa m·n .

Tõ ®ã ta tÝnh ®îc :

MP = 14n + 2 = 8,068.14 + 2 = 114.952

= 112,952 MN = 14.n = 8,068.14

= 106,952 MA = 14.n - 6 = 8,068.14 - 6

 .TÝnh to¸n c©n b»ng nhiÖt :

Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt tæng qu¸t cã thÓ viÕt nh sau :

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

Trong ®ã :

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

Q1 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn hoµn

mang vµo .

Q2 : lµ nhiÖt ®é tiªu tèn cho ph¶n øng reforming .

Q3 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp s¶n phÈm vµ khÝ tuÇn hoµn

mang ra .

Q4 : lµ nhiÖt mÊt m¸t.

Tríc tiªn ta cÇn tÝnh entanpy cña dßng h¬i nguyªn liÖu ë cöa

vµo cña lß ph¶n øng thø nhÊt. C¸c sè liÖu entanpy cña H2, CH4, C2H6,

C3H8, C4H10, C5H12 ë nhiÖt ®é 803oK ®îc tra ë c¸c ®å thÞ (3.16,

3.19) .

§Ó x¸c ®Þnh entanpy cña P, N, A tríc tiªn ta cÇn x¸c ®Þnh

288 288

cña nguyªn liÖu. Gi¸ trÞ nµy ®îc tra ë tµI liÖu [ 15 , trang 37,39]

288 288

r B¶ng (28) : cña hçn hîp h¬i ë cöa ra vµ ë cöa vµo .

288 288

r CÊu tö

P N A Lèi vµo 0,746 0,742 0,731 Lèi ra 0,747 0,743 0,732

B¶ng (29) : Entanpy cña hçn hîp h¬i vµo lß ph¶n øng

Entanpy CÊu Ni MiY'i Mi Y'i = Ni/ S ni Yi = MiY'/S MiY'i

1,568

14346,090,7840 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 195,53 0,584 0,0365 0,0456 1,368 0,0274 1,2056 0,0091 0,5278 0,0091 0,6552 0,0107 1,1399 qt (KJ/kg) 0,0987 7700 0,0368 0,0861 0,076 0,0332 0,0412 0,0717 1618 1434 1405 1400 1392 1715 qtYi (KJ/h) 759,99 59,54 123,47 106,78 46,48 57,35 122,97 tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 A 2 16 30 44 58 72 106,5

N 421,75 0,0230 2,588 0,1628 1704 277,41 3 112,5

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ ph©n xëng Reforming xóc t¸c

P 114,5 998,63 0,0546 6,253 0,3935 1703 670,13

S 18297,44 1,000 15,889 1,000 - 2224,12 3 -

+ §Ó tÝnh hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ta dïng c«ng thøc

qp = - 335.b

Víi b: hiÖu suÊt t¹o hydro tÝnh theo khèi lîng nguyªn liÖu ban

®Çu (% khèi lîng).

Ta cã: GH2 = (15612,7671 - 14346,099) .2 = 2533,34

= %387,1%100

2533 34, 182598 0392 ,

(Kmol/h) . (cid:222)

VËy qp = - 335.1,378 = -464,77 (KJ/kg)

 NhiÖt do hçn hîp vµ khÝ tuÇn hoµn mang vµo:

Q1 = 291092,22 . 2224,12 = 647424028,3(Kj/h)

 NhiÖt mÊt m¸t do táa ra m«I trêng :

Ta cã : Q4 = 0,01.Q1 = 0,01. 647424028,3=6474240,283(kj/h)

 NhiÖt lîng tiªu tèn cho ph¶n øng reforming

Q2 = GC.qp = 182598,0392.464,77 = 84866762,7(kj/h)

 Do vËy nhiÖt do s¶n phÈm vµ khÝ mang ra lµ :

Q3 = Q1 - Q2 - Q4 = 647424028,3- 84866762,7- 6474240,283

= 556083025,3 (kj/kg)

mµ Q3 = 291092,25 . qtr

suy ra qtr = 1910,33(kj/kg)

Ta cã b¶ng sau :

B¶ng (30) : C©n b»ng nhiÖt lîng cña lß ph¶n øng thø nhÊt .

Dßng NhiÖt ®é (oK) Lîng (KJ/h) Entanpy (KJ/kg) NhiÖt lîng (KJ/h)

Dßng vµo

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

803 2224,12 Q1 S 291092,25 291092,25 647424028,3 647424028,3

Dßng ra

182598,0392 291092,25 464,77 1910,33 Tr1

Q2 Q3 Q4 S 84866762,7 556083025,3 6474240,283 647424028,3

 . TÝnh kÝch thíc ë lß thø nhÊt :

 ChiÒu cao cña líp xóc t¸c trong lß ph¶n øng (1) ®îc tÝnh

V xt F

nh sau

Trong ®ã:

Vxt : lµ thÓ tÝch xóc t¸c ë lß thø nhÊt, m3

F: lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn vßng gi÷a c¸c èng läc .

]

 Gi¸ trÞ F ®îc tÝnh nh sau :

[ (.

d .2

2 1

- - -

)02,0.2 4 Víi : DT1 : lµ ®êng kÝnh trong cña lß ph¶n øng (1) chän Dt1= 2,2

(m2)

vËy

[

]

(

)

02,0.2

5,0

2 )m(2,3

04,0.22,2.14,3 4

- - -

ChiÒu cao cña líp xóc t¸c

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

= (23,5 m ) HXT = 719,16 2,3

ChiÒu cao cña lß ph¶n øng

H1= 5,23 + 2 .1,5 + 1 = 9,23 (m)

Qui chuÈn : 10 (m)

1.3.2 TÝnh to¸n lß thø hai :

B¶ng 31 : thµnh phÇn cña nguyªn liÖu vµo lß thø hai

CÊu tö NI , kmol/h Y’i = NI/(cid:229)

615,66 0,381 CnH2n-6

7,898 0,005 CnH2n

992,3519 0,614 CnH2n +2

(cid:229) 1615,9099 1,000

§é tôt ¸p gi÷a c¸c lß thêng tõ :0,15 –0,35kg/cm3 ,chän 0,3 kg/cm3

khi ®ã ¸p suÊt chung cña khÝ nguyªn liÖu vµo lß:

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

40 - 0,3 = 39,7 kg/cm3 = 3893301,9pa

B¶ng32: ¸p suÊt chung cña hçn hîp khÝ nguyªn liÖu vµo lß thø

hai

CÊu tö Ni Y’I PI=3893301,952.

Y’I

615,66 0,0315 122639,0115 CnH2n-6

7,898 0,0004 1557,32 CnH2n

922,3519 0,0507 197390,409 CnH2n +2

15612,7671 0,7981 3107244,288 H2

2335,4116 0,1193 464470,9229 CnH2n +2*

Tæng 19494,0886 1,0000 3893301,952

NhiÖt ®é ®Çu vµo cña nguyªn liÖu vµo lß thø hai lµ :t2=830

Ta cã:

1000/Tr2 = 1,245( ok-1)

Tr2 = 803oK ﬁ Theo ®å thÞ ta tra ®îc K2 = 3,145.10-7 (Kmol/ph.kg xóc

t¸c,pa3)

§é gi¶m t¬ng ®èi do hµm lîng naphten th¬m hãa lµ :

3 .PA.PH2

- dN 12/VR2d = K2PN - k k

145,3 866,14

10. 10.

- dN12/VR2d = 3,145.10-7.1557,32-

= 0,00028

122639,01(3075806,61)3

15.46

25600 803

3 10.81,9

10.866,14

- Víi (pa3)

N =

RV .

N12

V = 2R

M n

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

- ,0 00028 mµ

Trong ®ã : M2lµ lîng xóc t¸c 19928,88 kg

NC2lîng nguyªn liÖu vµo lß thø hai1615,212 Kmol/h

= 82

12,3 (Kg xóc t¸c/Kmol) 199288, 1615,91

Víi Vr2 = 12,3 vËy ta cã NN2 = 0,00028.12,33= 0,00345

Lîng naphten sau khi ph¶n øng lµ :

- NN2).Gc = (0,005 - 0,003).1615,9099 =

N’N2 = (Y’N2

3,232(Kmol/h) .

- VËy lîng naphten tham gia ph¶n øng (1) lµ :

7,898 –3,232 = 4,666 (Kmol/h) .

H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon thµnh

parafin th¬m ë nhiÖt ®é 803oK .

o K803

245

1000 T

ﬁ

K2 = 2,398.10-15 Kmol/pa2.h Kg xóc t¸c .

TÝnh KP2 :

12,7

4450 803

1 10.1,98

3 e .

0021

10.

(

)

K P

- - - -

Ta nhËn thÊy KP2 <<1 chøng tá u thÕ ph¶n øng nghÞch

chuyÓn hãa tõ hydrocacbon parafin thµnh naphten .

- Sù t¨ng hµm lîng naphten do ph¶n øng (2) lµ :

10.398,2

15 . 1557,32 . 3107244,3

15 3

d N dV

10.398,2 ,0 0021

10.

2 R

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

- - - - -

= 0,000012 Kmol/h.Kg xóc t¸c

Suy ra : N2 = 0,012.0-3 .12,33 = 0,00015 ( Kmol/h)

+ VËy lîng naphten sau ph¶n øng (1) vµ (2) lµ :

N’N2 = (Y'N + NN2 - NN1) . Gc

= (0,005 + 0,00015 - 0,003). 1615,9099

= 3,474 Kmol/h .

(cid:222) lîng naphten chuyÓn hãa thµnh aromatic lµ :

NA = N’N2 - N’N1 = 3,474 - 3,232 = 0,242 Kmol/h .

ho¸ häc thø nhÊt : Lîng c¸c chÊt tham gia ph¶n øng Lîng c¸c s¶n phÈm

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

(Kmol/h) 4,666 CnH2n 0,242 CnH2n+2 4,666 CnH2n-6 +4,666.3 H2 0,242 CnH2n +0,242 H2

B¶ng (34): Thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng

thø nhÊt:

Lîng ra 615,66 + 4,666 = 620,326 7,898+0,242 – 4,66 = 3,474

Cêu tö A N P Lîng vµo 615,66 7,898 992,3519 992,3519 – 0,242=

992,1099 S 1615,9099 1615,9099

KhÝ tuÇn hoµn 15612,767 15612,767+3.4,666+0,242=15627,0 H2

667,260 834,076 500,45

166,82

CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 S 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 17948,193 166,82 17962,433

KhÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng hai

CÊu tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 S Mi 2 16 30 44 58 72 - Ni 15627,007 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 17962,433 Y'i = Ni/S Ni 0,870 0,0371 0,0464 0,0279 0,0093 0,0093 1,000 MiY'i 1,74 0,5936 1,392 1,2276 0,5394 0,6696 6,1622

Hµ Ngäc Thµnh

100

§HBK Hµ Néi –K45

106,953 113,067 114,957 20829,81 47459,53 114373,09

Dßng vµo 0,0315 0,0004 0,0507 0,7981 0,1193 615,66 7,898 992,3519 15612,767 2335,4116 A N P H2 P*

(cid:253) 6,144 110273,89

S 19564,0885 1,000 291092,25

Lîng ra (Thµnh phÇn)

106,508 113,508 114,943 66082,608 430,780 113617,447

620,326 3,474 992,1099 15627,007 2335,4116 A N P H2 P* 0,0317 0,0002 0,0507 0,7982 0,1192

(cid:253) 6,184 110988,415

S 19578,3285 1,000 291092,25

Lîng khÝ tuÇn hoµn lµ : 17948,19352.6,184=110988,415(kg/h)

Lîng hydrocacbon lµ : 291092,25 – 110988,415 =180103,835 (kg/h)

VËy ta cã ph¬ng tr×nh sau :

180818,519 = 615,66.(14n-6) + 17,898.14n + 992,3519. (14n+2)

(cid:222) n = 8,038 lµ tháa m·n .

Tõ ®ã ta tÝnh ®îc :

= 112,952

= 114,952

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

Trong ®ã :

Q1 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn hoµn

Hµ Ngäc Thµnh

101

§HBK Hµ Néi –K45

mang vµo .

Q2 : lµ nhiÖt ®é tiªu tèn cho ph¶n øng reforming .

Q3 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp s¶n phÈm vµ khÝ tuÇn hoµn

mang ra .

Q4 : lµ nhiÖt mÊt m¸t.

B¶ng (36) : Entanpy cña hçn hîp h¬i vµo lß ph¶n øng

Entanpy CÊu Mi MiY'i Ni Y'i = Ni/ S ni Yi = MiY'/S MiY'i

1,596

tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 A 2 16 30 44 58 72 106,5 15612,770,78 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 615,66 0,034 0,043 0,026 0,009 0,009 0,031 0,544 1,29 1,144 0,522 0,648 3,302 qt (KJ/kg) 0,107 7700 0,036 0,086 0,077 0,035 0,043 0,221 1618 1434 1405 1400 1392 1715 qtYi (KJ/h) 823,9 58,248 123,324 108,19 49 59,856 379,015

N 3 112,5 7,898 0,0004 0,045 0,003 1704 5,112

P 3 114,5 992,3519 0,051 5,841 0,391 1703 665,873

S 3 - 19564,10 1,000 14,932 1,000 - 2272,58

+ §Ó tÝnh hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ta dïng c«ng thøc

qp = - 335.b

Víi b: hiÖu suÊt t¹o hydro tÝnh theo khèi lîng nguyªn liÖu ban

®Çu (% khèi lîng).

Ta cã: GH2 = (15627,007 - 15612,767) .2 = 28,48 (Kmol/h) .

. ,0%100

%016

48,28 182598 , 0392

(cid:222)

VËy qp = - 335.0,016 = 5,36 (KJ/kg)

 NhiÖt do hçn hîp vµ khÝ tuÇn hoµn mang vµo:

Q1 = 290546,16 . 2272,58 = 660289392,3 (Kj/h)

Hµ Ngäc Thµnh

102

§HBK Hµ Néi –K45

 NhiÖt mÊt m¸t do táa ra m«I trêng :

Ta cã : Q4 = 0,01.Q1 = 0,01. 6660289392,3 =6602893,92 (kj/h)

 NhiÖt lîng tiªu tèn cho ph¶n øng reforming

Q2 = GC.qp = 180818,519.5,36 = 969187,262(kj/h)

 Do vËy nhiÖt do s¶n phÈm vµ khÝ mang ra lµ :

Q3 = Q1 - Q2 - Q4 = 660289392,3- 969187,262- 6602893,923

= 562717311,1 (kj/kg) mµ Q3 = 291092,25 . qtr suy ra qtr = 2242,304 (kj/kg) Ta cã b¶ng sau :

Dßng NhiÖt ®é (oK) Lîng (KJ/h) Entanpy (KJ/kg) NhiÖt lîng (KJ/h)

Dßng vµo

803 2272,518 Q1 S 291092,25 291092,25 660289392,3 660289392,3

Dßng ra

753 5,36 969187,262 Q2

180818,519 291092, 753 2242,304 652717311,1 Q3 25

753 Q4 S 6602893,923 660289392,3

 . TÝnh kÝch thíc ë lß thø hai :

 ChiÒu cao cña líp xóc t¸c trong lß ph¶n øng (1) ®îc tÝnh

2xt

V xt F

nh sau

Trong ®ã:

Vxt : lµ thÓ tÝch xóc t¸c ë lß thø nhÊt, m3

F: lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn vßng gi÷a c¸c èng läc .

 Gi¸ trÞ F ®îc tÝnh nh sau :

]

- - -

[ (.

d .2

2 2

)02,0.2 4

Hµ Ngäc Thµnh

103

§HBK Hµ Néi –K45

(m2)

Víi : DT2 : lµ ®êng kÝnh trong cña lß ph¶n øng (1) chän Dt2= 2,4

)

(

5,0

02,0.2

2 )m(25,4

[ 04,0.25,2.14,3 4 ChiÒu cao cña líp xóc t¸c

)m(82,7

vËy = 0,04 m. ] - - -

215,33 25,4

HXT =

ChiÒu cao cña lß ph¶n øng

H2= 7,82 + 2 .1,5 + 1 = 11,82(m)

Qui chuÈn : H2 = 12 m

1.3.3. TÝnh to¸n cho lß ph¶n øng thø ba :

B¶ng 38 : thµnh phÇn cña nguyªn liÖu vµo lß thø ba

CÊu tö NI , kmol/h Y’i = NI/(cid:229)

620,326 0,384 CnH2n-6

3,474 0,002 CnH2n

992,1099 0,614 CnH2n +2

(cid:229) 1615,9099 1,000

§é tôt ¸p gi÷a c¸c lß thêng tõ :0,15 –0,35kg/cm3 , chän 0,3

kg/cm3

khi ®ã ¸p suÊt chung cña khÝ nguyªn liÖu vµo lß 39,7-0,3=39,4

kg/cm3=3883900pa

B¶ng 39: ¸p suÊt chung cña hçn hîp khÝ nguyªn liÖu vµo

Hµ Ngäc Thµnh

104

§HBK Hµ Néi –K45

lß thø Ba

Tr3 = 803oK ﬁ 1000/Tr3 = 1,245( ok-1)

Y’I 0,0317 0,0002 0,0507 0,7982 0,1192 1,0000 PI=3893301,952.Y’I 122485,63 772,78 195899,73 3084164,98 460576,88 3863900 CÊu tö CnH2n-6 CnH2n CnH2n +2 H2 CnH2n +2* Tæng

Theo ®å thÞ ta tra ®îc K1 = 3,145.10-7 (Kmol/ph.kg xóc

t¸c,pa3)

§é gi¶m t¬ng ®èi do hµm lîng naphten th¬m hãa lµ :

3 .PA.PH2

k k

- dN 13/VR3d = K1PN -

145,3 866,14

10. 10.

122485,63. - dN13/VR3d = 3,145.10-7.772,78 -

(3084164,98)3=0,00052

15.46

25600 803

3 10.81,9

866,14

10.

- Víi (pa3)

N13

V =

N =

RV . 00052

M N

mµ -

Trong ®ã : M3lµ lîng xóc t¸c 64768,86 kg

NC3lîng nguyªn liÖu vµo lß thø hai11615,9099 Kmol/h

= =40,1 (kg xóc t¸c /Kmol) Vr 3 64768.8 1615,909

Víi Vr3 = 40,082 vËy ta cã NN3 = 0,00052.40,082= 0,002

VËy lîng naphten tham gia ph¶n øng (1) lµ :

0,002 .1615,9099 = 3,23 (Kmol/h)

Lîng naphten sau khi ph¶n øng lµ :

3,474 - 3,23 = 0,244 (Kmol/h) .

H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng chuyÓn hãa hydrocacbon thµnh

Hµ Ngäc Thµnh

105

§HBK Hµ Néi –K45

parafin th¬m ë nhiÖt ®é 803oK .

o K803

245

1000 T

ﬁ

K2 = 2,398.10-15 Kmol/pa2.h Kg xóc t¸c .

TÝnh KP2 :

12,7

4450 803

1 10.1,98

3 e .

0021

10.

(

)

K P

- - - -

Ta nhËn thÊy KP2 <<1 chøng tá u thÕ ph¶n øng nghÞch

chuyÓn hãa tõ hydrocacbon parafin thµnh naphten .

- Sù t¨ng hµm lîng naphten do ph¶n øng (2) lµ :

15 . 772,780 . 3084164,9

10.400,2

15 3

d N 9,73 dV

10.400,2 ,0 0021

10.

3 R

.19589 - - - - -

= 0,00022 Kmol/h.Kg xóc t¸c

Suy ra : N3 = 0,00022 .40,082 = 0,0087 ( Kmol/h)

+ VËy lîng naphten sau ph¶n øng (1) vµ (2) lµ :

245

N’N3 = 0,244 + 14,130 = 14,374 ( Kmol/h)

suy ra k3 =0,03 H»ng sè tèc ®é ph¶n øng hydrocracking parafin lµ: 1000 = 803

33p

.03,0

0015

.k 3

p p

195899 73, 3863900

sù gi¶m t¬ng ®èi hµm lîng parafin do ph¶n øng 3 lµ:

lîng parafin tham gia ph¶n øng (3 )lµ:

NP33 = 0,0015.1615,9099 = 2,424 ( Kmol/h)

Lîng parafin cßn l¹i sau ph¶n øng (2) vµ (3)lµ

NP3 = 992,1099 – 14,130 – 2,424 = 975,556 ( Kmol/h)

Lîng khÝ tuÇn hoµn lµ :

Hµ Ngäc Thµnh

106

§HBK Hµ Néi –K45

17983,829. 6,114 = 109953,131 kg/h

lîng hydrocacbon trong khÝ :

291092,25 – 109953,131 = 181139,119 kg/h

VËy ta cã ph¬ng tr×nh sau : 181139,119 = 623,556.(14n-6) + 14,374.14n + 975,556. (14n+2)

(cid:222) n = 8,098 lµ tháa m·n .

Tõ ®ã ta tÝnh ®îc :

MP = 14n + 2 = 8,098.14 + 2 = 107,372 MN = 14.n = 8,098.14

= 113,372 = 115,372 MA = 14.n - 6 = 8,098.14 - 6

Lîng chÊt tham gia ph¶n Lîng chÊt s¶n phÈm kmol/h

øng kmol/h

3,23CnH2n+2 14,130CnH2n+2 2,424CnH2n+2 + 2,424(n- 3,23CnH2n-6 + 3,23.3H2 14,130CnH2n + 14,130H2 2,424n/15(CH4 +C2H6 + C3H8 + C4H10 +

C5H12

3)/3H2

B¶ng (41): Thµnh phÇn khÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng

thø ba:

Cêu tö A N P S Lîng vµo 620,326 3,474 992,1099 1615,9099 Lîng ra 620,326 + 3,23 = 623,556 3,474+3,23 – 14,130 = 14,374 992,1099 – 14,130 – 2,424 = 975,556 1613,486

KhÝ tuÇn hoµn

15627,007 15627,007+3.3,23 +14,130 –2,424=15648,403

667,260 834,076 500,45

166,82

Hµ Ngäc Thµnh

107

§HBK Hµ Néi –K45

667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 166,82 H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12

S 2335,426 17983,829

KhÝ tuÇn hoµn ra khái lß ph¶n øng ba

CÊu tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 S Mi 2 16 30 44 58 72 - Ni 15648,403 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 17983,829 Y'i = Ni/S Ni 0,870 0,037 0,046 0,028 0,009 0,009 1,000

CÊu tö Ni (Kmol/h) Y'i Mi G = MiNi

106,508 113,508 114,508 66069,68 394,327 113604,52

620,326 3,474 992,1099 15627,007 2335,4116 Dßng vµo 0,032 0,0002 0,051 0,798 0,119 A N P H2 P* (cid:253) 6,184

11023,723

S 19578,329 1,000 291092,25

Lîng ra (Thµnh phÇn)

107,372 113,372 115,372 66952,455 1629,609 112551,847

623,556 14,374 975,556 15648,403 2335,4116 0,032 0,0007 0,0498 0,798 0,119 A N P H2 P* (cid:253) 6,114

109958,339

S 19597,3006 1,000 291092,25

Q1 = Q2 + Q3 + Q4

Hµ Ngäc Thµnh

108

§HBK Hµ Néi –K45

Trong ®ã :

Q1 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tuÇn hoµn

mang vµo .

Q2 : lµ nhiÖt ®é tiªu tèn cho ph¶n øng reforming .

Q3 : lµ nhiÖt ®é hçn hîp s¶n phÈm vµ khÝ tuÇn hoµn

mang ra .

Q4 : lµ nhiÖt mÊt m¸t.

B¶ng (43) : Entanpy cña hçn hîp h¬i vµo lß ph¶n øng

Entanpy CÊu Y'i = MiY'i Ni Mi Ni/ S ni Yi = MiY'/S MiY'i

1,596

15627,000,798 667,260 834,076 500,45 166,82 166,82 620,326 0,034 0,043 0,026 0,009 0,009 0,032 0,544 1,278 1,1264 0,493 0,612 3,377 qt (KJ/kg) 0,111 7700 0,0379 0,0891 0,0785 0,0344 0,0427 0,2354 1618 1434 1405 1400 1392 1715 qtYi (KJ/h) 856,24 61,322 127,769 110,292 48,16 59,4384 403,711 2 16 30 44 58 72 106,5 tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 A

3,474 0,0002 0,0205 0,0014 1704 94,7424 3 102,5 N

992,1098 0,051 5,2997 0,3694 1703 629,088 3 104,5 P

S 19578,34 1,000 14,347 1,000 - 2390,74 3 -

+ §Ó tÝnh hiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng ta dïng c«ng thøc

qp = - 335.b

Víi b: hiÖu suÊt t¹o hydro tÝnh theo khèi lîng nguyªn liÖu ban

®Çu (% khèi lîng).

= (15627,007 + 3.3.23 + 14,13 – Ta cã: GH2

= %003,0%100.

848,4 182598 , 0392

Hµ Ngäc Thµnh

109

§HBK Hµ Néi –K45

15648,403).2=4,848kg/h (cid:222)

VËy qp = - 335.0,003= 1,005kg)

 NhiÖt do hçn hîp vµ khÝ tuÇn hoµn mang vµo:

Q1 = 291092,25 . 2390741 = 695926176,857(kj/h)

 NhiÖt mÊt m¸t do táa ra m«I trêng :

= 0,01.Q1 = 0,01. 695926176,857

Ta cã :

Q4 =6959261,76857(kj/h)

 NhiÖt lîng tiªu tèn cho ph¶n øng reforming

Q2 = GC.qp = 182598,0392.1,005 = 183511,029 (kj/h)

 Do vËy nhiÖt do s¶n phÈm vµ khÝ mang ra lµ : Q3 = Q1 - Q2 - Q4 = 695926176,857 – 183511,029 – 6959261,76857 = 688783404,06 (kj/kg)

mµ Q3 = 291092,25 . qtr suy ra qtr = 2366,203 (kj/kg) Ta cã b¶ng sau :

Dßng NhiÖt ®é (oK) Lîng (KJ/h) Entanpy (KJ/kg) NhiÖt lîng (KJ/h)

Dßng vµo

695926176,85 803 291092,25 2390,741 Q1

7 695926176,85 S 291092,25 7

Dßng ra

753 1,005 183511,029 Q2

182598,0392 291092, 753 2366,203 688783404,1 Q3 25

6959261,7685 753 Q4

7 695926176,85 S 7

 . TÝnh kÝch thíc ë lß thø ba :

 ChiÒu cao cña líp xóc t¸c trong lß ph¶n øng (1) ®îc tÝnh

3xt

V xt F 110

Hµ Ngäc Thµnh

§HBK Hµ Néi –K45

nh sau

Trong ®ã:

Vxt : lµ thÓ tÝch xóc t¸c ë lß thø nhÊt, m3

F: lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn vßng gi÷a c¸c èng läc .

 Gi¸ trÞ F ®îc tÝnh nh sau :

]

- - -

[ (.

d .2

2 1

)02,0.2 4

(m2)

Víi : DT1 : lµ ®êng kÝnh trong cña lß ph¶n øng (1) chän Dt1= 3,6

vËy

[

(

)

]

02,0.2

5,0

2 )m(31,9

04,0.26,3.14,3 4 ChiÒu cao cña líp xóc t¸c

107

948,

)m(59,11

- - -

31,9

HXT =

ChiÒu cao cña lß ph¶n øng

H3= 11,59 + 2 .1,5 + 1 = 15,59m)

Qui chuÈn : H3 = 16 (m)

B¶ng 45: kÝch thíc cña ba lß ph¶n øng

Sè lß KÝch thíc lß ®êng kÝnh(m) ChiÒu cao (m) Lß 1 2,2 10 Lß 2 2,5 12 Lß 3 3,6 16

1.4. tÝnh hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c :

TÝnh hiÖu suÊt reformat :

Tõ b¶ng 42 tatÝnh ®îc lîng reformat ra khái lß 3 lµ :

Greformat = 66952,455 + 1629,609 +112551,847 = 181133,911

REFORMAT

Hµ Ngäc Thµnh

111

§HBK Hµ Néi –K45

G = = = H 100. %19,88 G 1161033 182598 , 911, 0392

TÝnh hiÖu suÊt hydro t¹o thµnh :

GH2 = 15648,403.6,114 - 14346,099.6,5 = 2424,692

HiÖu suÊt khÝ hydro lµ :

= = = H 100. %51,3 G H G 6409 182598 692, , 0392

HiÖu suÊt khÝ nhÑ cña qu¸ tr×nh lµ:

667(

260,

076,834

260,

076,834

144,6).

100.

%45,2

= 2C1C

667(5,6). 182598

, 0392

H G

- h

hiÖu suÊt LPG :

LPG

= = h 100. %34,3 6098 182598 064, 0392 ,

PHÇN TÝNH TO¸N KINH TÕ

I. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña tÝnh to¸n kinh tÕ :

tÝnh to¸n c¸c chØ tiªu kü thuËt cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ kinh

tÕ . tÝnh to¸n kinh tÕ cho ta thÊy ®îc tæng gi¸ trÞ cña dù ¸n . hiÖu qu¶

kinh tÕ cña dù ¸n ®îc biÓu hiÖn b»ng chØ tiªu thu håi vèn ®Çu t ().

Vèn ®Çu t

T =

Lîi nhuËn + khÊu hao

Lîi nhuËn trong mét n¨m

E =

Hµ Ngäc Thµnh

112

§HBK Hµ Néi –K45

Vèn ®Çu t

T viÖc x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ kinh tÕ cña dù ¸n, ta míi ®i ®Õn quyÕt

chØnh sao cho hîp lý .

II.tÝnh to¸n :

tÝnh theo ®¬n vÞ tiÒn tÖ USD .

 sè giê ho¹t ®éng trong mét n¨m : 8160 giê.

 Sè giê ho¹t ®éng trong mét ngµy :24 giê.

• Reformat :88,19%.

• H2 :3,51%.

• C1,C2 :2,45%.

• LPG :3,34%.

Vèn ®Çu t ban ®Çu bao gåm c¶ vèn ®Çu t cho thiÕt bÞ vµ c¶

• ®Þnh møc ®Çu t :250 USD/tÊn .250.

• vËy tæng vèn ®Çu t lµ : 250.1490000 = 372500000 USD.

II.2.Ho¹ch to¸n chi phÝ :

a.chi phÝ cho nguyªn liÖu:

• n¨ng suÊt lµ 1490000 tÊn / n¨m víi ®¬n gi¸ lµ 210 USD/tÊn.

• Thµnh tiÒn : 149466,6.8 = 1195732,8 USD.

a. chi phÝ cho xóc t¸c :

chÊt xóc t¸c dïng lµ pt/AL2O3 víi lîng lµ 149466,6 kg víi ®¬n gi¸ 8

USD/kg.

thµnh tiÒn : 149466,6.8 = 1195732,8 USD.

Hµ Ngäc Thµnh

113

§HBK Hµ Néi –K45

c.chi phÝ cho phôc vô s¶n xuÊt :

. tiªu hao xóc t¸c trong n¨m lµ 2% tæng chi phÝ xóc t¸c cho mét n¨m

thµnh tiÒn : 0,02.1195732,8 = 23914,656 USD.

. chi phÝ cho n¨ng lîng ®iÖn víi lîng ®iÖn tiªu thô lµ 105000000

kwh/n¨m.víi mét kwh cã gi¸ : 0,086 USD.

Tiªu thô ®iÖn n¨ng trong mét n¨m : 0,086.105000000 = 9000000

USD.

thµnh tiÒn : 50.2100 =105000 USD.

 Tæng tiÒn l¬ng = l¬ng chÝnh + trÝch theo l¬ng

=105000 + 21000 = 126000 USD.

 khÊu hao toµn bé trong vßng 20 n¨m lµ 5% tæng vèn ®Çu

t ban ®Çu .

 thanh tiÒn :0,05.372500000 = 18625000 USD.

 Chi phÝ vËn chuyÓn lÊy b»ng 3% vèn ®Çu t ban ®Çu .

Thµnhh tiÒn :0,03.372500000 = 11175000 USD.

g.chi phÝ danh cho qu¶n lý :

lÊy b»ng 7% tæng chi phÝ (nguyªn liÖu + s¶n xuÊt + tæng tiÒn l-

¬ng c«ng

nh©n )

thµnh tiÒn :0,07.(312900000 + 23914,656 + 9000000 + 126000) =

22543494,03 USD.

+ qu¶n lý).

Thµnh tiÒn : 0,03.(18625000 + 11175000 + 22543494,03) =

1570304,821USD

Hµ Ngäc Thµnh

114

§HBK Hµ Néi –K45

= 312900000 + 1195732,8 + 23914,656 + 9000000 + 126000

+ 18625000 + 11175000 + 22543494,03 + 1570304,821

=377159446,3 USD.

Gi¸ thµnh s¶n xuÊt cho mét tÊn nguyªn liªu :

Tæng chi phÝ 377159446,3

G = = = 253,127

USD/tÊn

N¨ng suÊt 1490000

II.3.tÝnh gi¸ thµnh cña s¶n phÈm :

®Ó tÝnh ®îc tõng lo¹i gi¸ thµnh s¶n phÈm ta ph¶i x¸c ®Þnh ®îc hÖ

Ta cã b¶ng sè liÖu sau :b¶ng 46

S¶n phÈm HiÖu Gi¸ b¸n Gi¸ trÞ Gi¸ trÞ Gi¸ thµnh

phÈm (USD/tÊn (USC)

Reformat LPG H2 C1,C2 Tæng (tÊn) 88,19 3,34 3,51 2,45 97,49 ) 290 100 120 80 590 250,62 3,16 4,49 2,22 260,49 240,6 3,03 4,81 2,13 250,07 272,82 90,72 122,79 60,68 547,41

doanh thu 260,49

b¶n trªn.

Hµ Ngäc Thµnh

115

§HBK Hµ Néi –K45

Gi¸ thµnh = HiÖu suÊt

II.4.TÝnh lîi nhuËn :

L = (cid:229) lîi nhuËn c¶ n¨m

= 1i

= (cid:229) (gi¸ b¸n s¶n phÈm i – gi¸ thµnh s¶n phÈm i) . s¶n lîng s¶n

phÈm

= (590 - 547,01).1490000 = 64055100 USD.

II.5.thuÕ VAT:

ThuÕ = 10% doanh thu – 10% (nguyªn liÖu + xóc t¸c )

= 0,1.260,49.1490000 – (31900000 + 1195732,8)

= 35503436,72 USD

L·i suÊt sau thuÕ :

64055100 - 35503436,72 = 28551663,28 USD

II.6. TÝnh thêi gian thu håi vèn :

Vèn ®Çu t 372500000

T = = =

8 n¨m

Lîi nhuËn sau thuÕ + khÊu hao 28551663,28 +

18625000

II.7. TÝnh hÖ sè hiÖu qu¶ vèn ®Çu t :

Lîi nhuËn trong mét n¨m 28551663,28

E = = =

7,6%

Hµ Ngäc Thµnh

116

§HBK Hµ Néi –K45

Vèn ®Çu t 372500000

Tãm l¹i ta cã b¶ng tæng kÕt : b¶ng 47

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Kho¶n Vèn ®Çu t Nguyªn liÖu KhÊu hao Tæng chi phÝ Doanh thu ThuÕ VAT Lîi nhuËn sau thuÕ Thêi gian thu håi vèn Thµnh tiÒn 372500000 312900000 18625000 377159446,3 28551663,28 35503436,72 28551663,28 8

9 (t) HÖ sè hiÖu qu¶ vèn 7,6%

Hµ Ngäc Thµnh

117

§HBK Hµ Néi –K45

®Çu t(E)

phÇn X©y dùng

viÖc thiÕt kÕ. §ã lµ mét c«ng viÖc khã kh¨n vµ phøc t¹p, ®ßi hái

nh÷ng nhµ thiÕt kÕ vµ qu¶n lý ph¶i t×m hiÓu vµ kÕt hîp nh÷ng sè

liÖu, nh÷ng th«ng sè kü thuËt cña nhiÒu ngµnh. NhiÒu lÜnh vùc kh¸c

triÓn kinh tÕ x· héi cña mét vïng, mét ®Êt níc. V× vËy viÖc lùa chän

§Ó chän mét ®Þa ®iÓm nµo ®ã tríc hÕt ngêi ta ph¶i tiÕn hµnh ®iÒu

tra c¬ b¶n nghÜa lµ thu nhËp vµ xö lý c¸c sè liÖu vÒ tÊt c¶ c¸c mÆt

liÖu, cã liªn quan ®Õn khu vùc ®ã. Bªn c¹nh ®ã ®Þa ®iÓm ®îc chän

ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau:

+ VÒ mÆt quy ho¹ch:

§Þa ®iÓm ®îc chän ph¶i phï hîp víi quy ho¹ch chung cña c¶

vïng vµ cã thÓ nãi réng h¬n lµ cña c¸c côm kinh tÕ, c«ng nghiÖp

chung cña c¶ níc.

+ VÒ ®iÒu kiÖn tæ chøc:

- ThuËn lîi cho viÖc cung cÊp nguyªn liÖu

Hµ Ngäc Thµnh

118

§HBK Hµ Néi –K45

- ThuËn lîi cho viÖc tiªu thô s¶n phÈm

- GÇn nguån cung cÊp n¨ng lîng: ®iÖn, h¬i ®èt, nhiªn

liÖu.

+ VÒ ®iÒu kiÖn kü thuËt h¹ tÇng:

- §Þa ®iÓm lùa chän cÇn cã vÞ trÝ phï hîp ®Ó cã thÓ ph¸t huy

tèi ®a nh÷ng u thÕ, nh÷ng thuËn lîi cña hÖ thèng giao th«ng quèc gia

vµ quèc tÕ nh: ®êng bé, ®êng s¾t, ®êng thuû vµ ®êng kh«ng.

- ThuËn lîi vÒ th«ng tin liªn l¹c.

+ VÒ ®iÒu kiÖn vËn hµnh vµ vËn hµnh m¸y mãc:

- §Þa ®iÓm ®îc lùa chän cÇn ph¶i tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng cung cÊp

nhµ m¸y còng nh vËn hµnh sau nµy.

+ VÒ ®iÒu kiÖn chÝnh trÞ x· héi :

§Þa ®iÓm ®îc chän ph¶i thuéc vïng cã ®iÒu kiÖn chÝnh trÞ, x·

héi æn ®Þnh.

khu vùc Dung QuÊt (Qu¶ng Ng·i).

+ §Æc ®iÓm cña khu vùc Qu¶ng Ng·i.

* Qu¶ng Ng·i lµ mét tØnh thuéc miÒn trung níc ta. NÒn kinh tÕ

nh×n chung cha ph¸t triÓn, c¸c ngµnh dÞch vô, th¬ng m¹i cha m¹nh.

- §Æc ®iÓm vÒ khÝ hËu:

Mét n¨m thêng cã 2 mïa lµ mïa ma vµ mïa kh«. KhÝ hËu nãi

chung kh«ng «n hoµ. Quanh n¨m n¾ng nãng, nhiÖt ®é kh¸ cao thêng

vµo kho¶ng trªn 30o C.

Hµ Ngäc Thµnh

119

§HBK Hµ Néi –K45

- §Æc ®iÓm vÒ ®Þa h×nh:

êng s¬n, phÝa ®«ng gi¸p víi biÓn. TÊt nhiªn khu vùc Qu¶ng Ng·i ph¶i

phï hîp víi yªu cÇu ®é dèc i<1% vµ kh«ng n»m trªn c¸c má cã ®é chÞu

nÐn tèt.

Qua nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn th× ngêi ta nhËn thÊy ®Þa ®iÓm ®-

îc chän cã nh÷ng u nhîc ®iÓm sau:

+ u ®iÓm

- Dung QuÊt nãi riªng vµ Qu¶ng Ng·i nãi chung n»m trong vïng

träng ®iÓm ph¸t triÓn kinh tÕ cña chÝnh phñ víi dù ¸n ph¸t triÓn khu

c«ng nghiÖp tËp trung vµ c«ng nghÖ cao.

- PhÝa B¾c gi¸p víi §µ N½ng lµ mét thµnh phè c«ng nghiÖp vµ cã tèc ®é ph¸t triÓn nhanh chãng, nh vËy sÏ cã nh÷ng thuËn lîi nhÊt ®Þnh trong khi x©y dùng còng nh khi vËn hµnh.

- Cã s©n bay Chu Lai, c¶ng níc s©u Dung QuÊt cïng víi hÖ thèng giao th«ng ®êng bé xuyªn quèc gia ®i qua nªn thuËn lîi vÒ giao th«ng.

+ Nhîc ®iÓm:

xóc t¸c chñ yÕu lµ x¨ng chng cÊt trùc tiÕp tõ dÇu th«. Tuy nhiªn nguån

nguyªn liÖu dÇu th« l¹i kh¸ xa (Má dÇu ViÖt Nam tËp trung chñ yÕu ë

khu vùc phÝa nam).

- ViÖc cung cÊp nguyªn liÖu khã kh¨n.

- C¬ së h¹ tÇng cha ph¸t triÓn do ®ã sÏ gÆp nhiÒu khã kh¨n khi

• KÕt luËn : MÆc dï cã nhiÒu ®iÓm cha phï hîp khi chän

- KhÝ hËu kh¾c nghiÖt, thêng hay cã b·o lò.

mét c¸ch tæng thÓ còng cã nhiÒu thuËn lîi nh: n»m trong

Hµ Ngäc Thµnh

120

§HBK Hµ Néi –K45

bay, h¬n n÷a l¹i gÇn ®êng sang Lµo vµ Campuchia nªn

thuËn lîi cho viÖc xuÊt khÈu s¶n phÈm sau nµy.

hîp ®Ó ®¶m b¶o c¸c h¹ng môc ®ã ho¹t ®éng thuËn tiÖn vµ hîp lý

nhÊt.

+ C¸c h¹ng môc ®ã cÇn thiÕt kÕ gän gµng, hîp lý vµ tiÕt kiÖm

diÖn tÝch ®Êt.

+ TriÖt ®Ó viÖc bè trÝ mÆt b»ng ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi

cho viÖc th¸o x¶ cÆn vµ s¶n phÈm còng nh tiÕt kiÖm n¨ng lîng.

+ Khi bè trÝ c¸c c«ng tr×nh trªn mÆt b»ng cÇn ph¶i dù kiÕn tríc

réng.

+ C¸c c«ng tr×nh phô trî cÇn ®Æt gÇn c¸c c«ng tr×nh chÝnh

®Ó gi¶m chi phÝ vËn chuyÓn.

xa c¸c c«ng tr×nh chÝnh, cuèi híng giã vµ Ýt ngêi qua l¹i.

+ Tr¹m biÕn thÕ ®iÖn ®Æt n¬i sö dông ®iÖn nhiÒu nhÊt nh m¸y

b¬m m¸y nÐn vµ gÇn ®êng néi bé

+ §êng giao th«ng néi bé cÇn ph¶i bè trÝ hîp lý thuËn tiÖn ®Õn

tõng c«ng tr×nh vµ chiÒu réng ®ñ lín ®Ó xe « t« cã thÓ vµo ®îc.

+ §¶m b¶o mü quan cho toµn nhµ m¸y.

III. Bè trÝ mÆt b»ng.

chÝnh, c¸c c«ng tr×nh phô vµ c¸c c«ng tr×nh phôc vô. Ngoµi ra cßn bè

Hµ Ngäc Thµnh

121

§HBK Hµ Néi –K45

trÝ hÖ thèng ®êng èng, chiÕu s¸ng. TÊt c¶ nh÷ng h¹ng môc c«ng

tr×nh cÇn ®îc bµi trÝ mét c¸ch hîp lý, ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn kü thuËt

vµ mü quan c«ng tr×nh.(H×nh 17)

+ Qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c lµ mét qu¸ tr×nh liªn tôc

+ Trong khi vËn hµnh cã thÓ th¶i khÝ ®éc vµ níc « nhiÔm.

+ Reforming xóc t¸c lµ mét phÇn cña nhµ m¸y läc dÇu do ®ã

qu¸ tr×nh ho¹t ®éng Ýt nhiÒu kh«ng thÓ t¸ch riªng ®îc.

3.2. MÆt b»ng phÇn xëng:

Tæng diÖn tÝch thiÕt kÕ lµ 10 hÐc ta trong ®ã diÖn tÝch dµnh

cho s¶n xuÊt lµ 50%, diÖn tÝch dù tr÷ lµ 30%, cßn l¹i lµ dµnh cho

trÝ nh sau:

TT Tªn c«ng tr×nh Dµi [m] Réng[m DiÖn tÝch[m2]

]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Nhµ xe Phßng thay ®å Nhµ y tÕ Khu hµnh chÝnh H«i trêng Nhµ ¨n Nhµ s¶n xuÊt níc Tr¹m ®iÖn B¬m vµ nÐn Lß ph¶n øng Lß gia nhiÖt ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ThiÕt bÞ ph©n ly ¸p suÊt 30 12 12 12 24 24 12 6 24 12 12 12 12 12 9 9 9 12 12 12 6 12 12 12 12 12 360 108 108 108 288 288 144 36 288 432 144 432 144

Hµ Ngäc Thµnh

122

§HBK Hµ Néi –K45

15 16 17 thÊp Th¸p æn ®Þnh Th¸p ngng BÓ chøa nguyªn liÖu 12 12 12 12 12 12 144 144 720

18 19 20 21 Nhµ xö lý níc th¶i Nhµ cøu ho¶ BÓ chøa reformat BÓ chøa khÝ hydro kü 12 12 12 12 9 12 12 12 108 144 144 288

22 23 24 25 26 27 28 12 12 9 9 12 4 12 12 12 12 12 12 4 12 288 288 108 108 144 64 144

thuËt BÓ chøa khÝ nhÑ BÓ chøa LPG Phßng ho¸ nghiÖm Nhµ ®iÒu khiÓn Nhµ c¬ khÝ Nhµ b¶o vÖ Khu xö lý khÝ th¶i TÝnh to¸n c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt c¬ b¶n :

diÖn tÝch ®Êt nhµ vµ c«ng tr×nh :A=4460 m2

diÖn tÝch kho b·i lé thiªn: B=4458 m2

diÖn tÝch ®Êt chiÕm ®êng giao th«ng , cña hÖ thèng

hÌ :C=2852 m2

+ ( 4460 ). 100 = = = 100. %5,40 k xd + BA F 2254 22000

- HÖ Sè sö dông:

Hµ Ngäc Thµnh

123

§HBK Hµ Néi –K45

+ + ( 4460 4458 2852 ). 100 = = = 100. %5,53 ksd ++ CBA F 22000

Hµ Ngäc Thµnh

124

§HBK Hµ Néi –K45

PhÇn An toµn lao ®éngvµ b¶o vÖ m«i trêng

I. Kh¸i qu¸t

Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ë c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt nãi chung vµ

nhµ m¸y läc dÇu nãi riªng th× vÊn ®Ò an toµn lao ®éng vµ b¶o vÖ

m«i trêng lµ hÕt søc quan träng. Chi phÝ dµnh cho c«ng t¸c nµy

chiÕm ®Õn 40% chi phÝ vËn hµnh. Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò cÇn ®îc

n¹n thµnh 3 nhãm:

®êng èng, n¬i lµm viÖc bao gåm:

+ Sù h háng m¸y mãc chÝnh vµ dông cô, phô tïng.

+ Sù h háng c¸c ®êng èng.

+ C¸c kÕt cÊu thiÕt bÞ, dông cô, phô tïng kh«ng hoµn chØnh

+ Kh«ng b¶o ®¶m kho¶ng c¸ch an toµn gi÷a c¸c m¸y mãc.

+ ThiÕu rµo ch¾n, ng¨n che.

c«ng viÖc kh«ng ®óng quy ®Þnh bao gåm:

+ Vi ph¹m quy t¾c quy tr×nh kü thuËt.

+ Tæ chøc lao ®éng, chç lµm viÖc kh«ng ®óng yªu cÇu

+ Gi¸m s¸t kü thuËt kh«ng ®Çy ®ñ.

+ Vi ph¹m chÕ ®é lµm viÖc

+ Sö dông lao ®éng kh«ng ®óng ngµnh nghÒ, chuyªn m«n.

+ Ngêi lao ®éng cha n¾m v÷ng ®îc ®iÒu lÖ, quy t¾c an toµn

trong

Hµ Ngäc Thµnh

125

§HBK Hµ Néi –K45

lao ®éng.

+ M«i trêng kh«ng khÝ « nhiÔm

+ §iÒu kiÖn khÝ hËu kh«ng thÝch nghi

+ C«ng t¸c chiÕu s¸ng vµ th«ng giã kh«ng ®îc tèt

II. Nh÷ng yªu cÇu vÒ phßng chèng ch¸y næ.

Nh chóng ta ®· biÕt nguyªn liÖu còng nh s¶n phÈm trong qu¸

tr×nh Reforming xóc t¸c ®Òu dÔ bÞ ch¸y næ. V× vËy vÊn ®Ò cÇn

2.1. Phßng chèng ch¸y.

+ Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng t¹o ra m«i trêng ch¸y.

+ Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn nh÷ng nguån ch¸y trong m«i tr-

êng ch¸y ®îc.

+ Duy tr× nhiÖt ®é m«i trêng thÊp h¬n nhiÖt ®é cho phÐp lín

nhÊt cã thÓ ch¸y ®îc.

+ Duy tr× nhiÖt ®é m«i trêng thÊp h¬n nhiÖt ®é cho phÐp lín

nhÊt cã thÓ ch¸y ®îc.

+ Duy tr× ¸p suÊt cña m«i trêng thÊp h¬n ¸p suÊt cho phÐp lín

nhÊt cã thÓ ch¸y ®îc.

+ Nång ®é cho phÐp cña nh÷ng chÊt ch¸y ë d¹ng khÝ hoÆc

d¹ng l¬ löng trong kh«ng khÝ. Nãi c¸ch kh¸c lµ ph¶i tiÕn hµnh ngoµi giíi

Hµ Ngäc Thµnh

126

§HBK Hµ Néi –K45

lµ giíi h¹n ch¸y næ cña mét sè Hydrocacbon víi kh«ng khÝ vµ oxy:

Víi kh«ng khÝ Víi oxy

Giíi h¹n díi Giíi h¹n trªn Giíi h¹n díi [% Giíi h¹n trªn Hydrocacbon

[%TT]

Metan Etan Propan n-Butan n-Pentan Benzen 5,3 3 2,2 1,9 1,5 1,4 [% TT] 14 12,5 9,5 8,5 7,8 7,1 TT] 5,1 3 2,3 1,8 1,8 2,6 [% TT] 61 66 55 49 49 30

+ Nång ®é cÇn thiÕt cña c¸c chÊt gi¶m ®é nh¹y trong chÊt ch¸y

ë d¹ng khÝ hoÆc h¬i láng.

+ TÝnh dÔ ch¸y cña c¸c chÊt, vËt liÖu, thiÕt bÞ vµ kÕt cÊu.

2.3. Ng¨n ngõa kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn nh÷ng nguån ch¸y.

vÖ m¸y mãc, thiÕt bÞ còng nh vËt liÖu vµ c¸c s¶n phÈm kh¸c cã thÓ lµ

nguån ch¸y trong m«i trêng ch¸y.

+Sö dông thiÕt bÞ ®iÖn phï hîp víi lo¹i gian phßng sö dông ®iÖn

vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn bªn ngoµi phï hîp víi nhãm vµ h¹ng cña c¸c hçn

hîp nguy hiÓm ch¸y næ.

+ ¸p dông quy tr×nh c«ng nghÖ vµ sö dông thiÕt bÞ b¶o ®¶m

kh«ng ph¸t sinh tia löa ®iÖn.

+ Cã biÖn ph¸p chèng sÐt cho nhµ xëng, thiÕt bÞ

+ Quy ®Þnh nhiÖt ®é nung nãng cho phÐp lín nhÊt cña bÒ

mÆt thiÕt bÞ, s¶n phÈm vµ vËt liÖu tiÕp óc víi m«i trêng ch¸y.

+ Sö dông nh÷ng thiÕt bÞ kh«ng ph¸t ra tia löa ®iÖn khi lµm

Hµ Ngäc Thµnh

127

§HBK Hµ Néi –K45

viÖc víi chøc n¨ng chÊt dÔ ch¸y næ.

+ Lo¹i trõ nh÷ng ®iÒu kiÖn cã thÓ dÉn ®Õn tù ch¸y do nhiÖt ®é,

do chÊt xóc t¸c dông ho¸ häc vµ do sinh vËt víi c¸c vËt liÖu vµ kÕt cÊu

cña c¬ së s¶n xuÊt.

III. Nh÷ng biÖn ph¸p tæ chøc ®Ó ®¶m b¶o an toµn ch¸y næ

Nh÷ng biÖn ph¸p an toµn ch¸y næ cÇn thùc hiÖn nh÷ng biÖn

ph¸p sau ®©y:

liªn quan häc tËp vÒ c«ng t¸c an toµn ch¸y næ. §èi víi nh÷ng m«i trêng

cÇn ®îc cÊp giÊy chøng nhËn vµ ®Þnh kú kiÓm tra l¹i.

quy ph¹m, néi quy an toµn vµ ch÷a ch¸y thÝch hîp.

phßng ch¸y, ch÷a ch¸y vµ b¶o qu¶n c¸c ph¬ng tiÖn phßng, ch÷a ch¸y.

+ Trang thiÕt bÞ ph¬ng tiÖn vµ ch÷a ch¸y, s¾p xÕp cho c¸n bé

sau ®©y:

- C¬ khÝ ho¸, tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ cã liªn quan

®Õn sö dông vËn chuyÓn nh÷ng chÊt dÔ ch¸y.

- §Æc biÖt c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt, bao b× kÝn cho nh÷ng chÊt

dÔ ch¸y næ

- Sö dông nh÷ng ng¨n, khoan, buång c¸ch ly cho nh÷ng qu¸ tr×nh

®Ó ch¸y næ.

Bªn c¹nh nh÷ng tai n¹n cã thÓ x¶y ra do ch¸y næ th× cßn mét

Hµ Ngäc Thµnh

128

§HBK Hµ Néi –K45

c¸ch phßng chèng". Nh chóng ta ®· biÕt hÇu hÕt nh÷ng ho¸ chÊt

+ Nhãm 1: Gåm nh÷ng chÊt cã lµm ch¸y hoÆc chñ yÕu kÝch

thÝch lªn da vµ niªm m¹c nh: amoniac, v«i,...

+ Nhãm 2: Gåm nh÷ng ho¸ chÊt kÝch thÝch chøc n¨ng h« hÊp

- Nh÷ng chÊt tan trong níc: NH3, Cl2, SO2,...

- Nh÷ng chÊt kh«ng tan trong níc nh: NO3, NO2,...

®éng m¹ch, tuû x¬ng. Lµm gi¶m qu¸ tr×nh sinh b¹ch cÇu nh: Benzen,

Toluen, Xylen,... Nh÷ng chÊt lµm biÕn ®æi hång cÇu thµnh nh÷ng

s¾c tè kh«ng b×nh thêng nh: c¸c amin, CO, C6H5NO2,...

+ Nhãm 4: C¸c chÊt ®éc h¹i ®èi víi hÖ thÇn kinh nh: x¨ng, H2S,

CS...anilin, benzen....

Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu ngêi ta ®Ò ra c¸c ph¬ng ph¸p phßng

tr¸nh sau:

+ Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ph¶i chó ý b¶o ®¶m an toµn cho c¸c

+ Thay nh÷ng chÊt ®éc dïng trong qu¸ tr×nh b»ng nh÷ng chÊt Ýt

®éc h¹i h¬n nÕu cã thÓ.

+ Tù ®éng ho¸, b¸n tù ®éng ho¸ nh÷ng qu¸ tr×nh sö dông nhiÒu

ho¸ chÊt ®éc h¹i.

+ Bªn c¹nh nh÷ng biÖn ph¸p kü thuËt th× ngêi lao ®éng cÇn ph¶i

häc tËp vÒ an toµn vµ cã ý thøc tù gi¸c cao.

Yªu cÇu ®èi víi b¶o vÖ m«i trêng :

MÆt b»ng nhµ m¸y ph¶i chän t¬ng ®èi b»ng ph¼ng cã hÖ thèng

Hµ Ngäc Thµnh

129

§HBK Hµ Néi –K45

quanh nhµ m¸y . c«ng t¸c chiÕu s¸ng vµ th«ng giã tèt ®Ó ®¶m b¶o m«i

Hµ Ngäc Thµnh

130

§HBK Hµ Néi –K45

PhÇn kÕt luËn

dÉn TS. NguyÔn H÷u TrÞnh em ®· hoµn thµnh ®å ¸n ®óng h¹n. Qua

®å ¸n em rót ra nh÷ng kiÕn thøc vµ nh÷ng kinh nghiÖm cÇn thiÕt cho

nh÷ng ngêi lµm c«ng nghÖ nãi chung vµ kü s ho¸ DÇu nãi riªng .

m¸y läc ho¸ dÇu .

N¾m ®îc nguyªn t¾c ho¹t ®éng vµ b¶ng chÊt cña qu¸ tr×nh

c«ng nghÖ . hiÓu vµ n¾m b¾t ®îc nhiÒu c«ng nghÖ míi , u nhîc

®iÓm cña tõng c«ng nghÖ kh¸c nhau

Ph¶i t×m hiÓu kü vÒ b¶n chÊt hãa häc, nhiÖt ®éng häc vµ xóc

t¸c cña qu¸ tr×nh còng nh ®Æc tÝnh cña nguyªn liÖu ®Ó phôc vô cho

viÖc lùa chän c«ng nghÖ .

Tõ ®å ¸n nµy cã thÓ h×nh dung cô thÓ ho¸ cña viÖc thiÕt kÕ

häc nãi chung . Rót ra nh÷ng nguyªn t¾c cô thÓ cho viÖc thiÕt kÕ mét

thiÕt kÕ theo thùc tÕ , nªn cßn nhiÒu vÊn ®Ò kh«ng s¸t thùc . §Ó ®å

¸n ®îc hoµn thiÖn h¬n , mang tÝnh thøc tÕ h¬n ,cÇn ph¶i cã kinh

Hµ Ngäc Thµnh

131

§HBK Hµ Néi –K45

nghiÖm thùc tÕ nhiÒu h¬n vµ sù t×m hiÓu tµi liÖu nhiÒu h¬n .

tµi liÖu tham kh¶o

1. Phan Tö B»ng, Hãa häc DÇu má KhÝ tù nhiªn, Hµ Néi, 1999 .

2. NguyÔn ThÞ Dung, Gi¸o tr×nh hãa häc DÇu má, Tp.HCM,

1999 .

3. D¬ng v¨n tuÖ ,Bµi gi¶ng kü thuËt an toµn lao ®éng vµ phßng

chèng ch¸y næ trong c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt.

4. C«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu má - T¸c gi¶ : TS. Lª V¨n HiÕu, Trêng

§¹ii häc B¸ch Khoa - Hµ Néi n¨m 2000 .

5. TÝnh to¸n c«ng nghÖ c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn dÇu má. §¹i häc

B¸ch Khoa xuÊt b¶n n¨m 1972 .

6. Gi¸o tr×nh xóc t¸c trong c«ng nghÖ hãa dÇu, §inh ThÞ Ngä n¨m

1999 .

7. Híng dÉn ThiÕt kÕ qu¸ tr×nh chÕ biÕn ho¸ häc dÇu má - Trêng

§¹i häc B¸ch Khoa - Hµ Néi, Khoa §¹i häc T¹i chøc xuÊt b¶n n¨m

1975 .

9. Hoµng §¨ng L·nh, nghiªn cøu xóc t¸c Reforming ph¸t triÓn

8. IFP, Hydrocacbon Processing, November - 1998 .

Pt/Al2O3 ®îc biÕn tÝnh b»ng Sn, Pb, Sb, Bi - LuËn ¸n TS .

10. TrÇn M¹nh TrÝ, DÇu khÝ vµ DÇu khÝ ë ViÖt Nam, Hµ Néi,

1996 .

11. Hydrocacbon processing September 2001, Vol.80. No.90 .

12. Micaraw-Hill book company, INC, New York Toronto

Hµ Ngäc Thµnh

132

§HBK Hµ Néi –K45

London 1959 .

Đồ án Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác có năng suất 1490000 tấn/năm

Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc

NhiÖm vô ThiÕt kÕ tèt nghiÖp

PhÇn tÝnh to¸n kinh tÕ.......................................................................102

phÇn më ®Çu

phÇn tæng quan

--- tÝnh to¸n — thùc nghiÖm H×nh 4: Sù phô thuéc gi÷a nång ®é c©n b»ng cña c¸c isome vµo nhiÖt ®é cña ph¶n øng isome ho¸ n-pentan vµ n-hexan

HiÖu suÊt ph¶n øng ->100%

1 2 3 ¸p s uÊt thiÕt bÞ ﬁ

HiÖu suÊt x¨ng (%)kh.l

TrÞ s è o c tan

Nguyªn liÖu H×nh 14: s¬ ®å c«ng nghÖ xóc t¸c cè ®Þnh

PhÇn tÝnh to¸n

tÝnh to¸n reforming xóc t¸c

[

]

]

[ (.

]

[ (.

[

]

B¶ng 45: kÝch thíc cña ba lß ph¶n øng

PHÇN TÝNH TO¸N KINH TÕ

phÇn X©y dùng

PhÇn An toµn lao ®éngvµ b¶o vÖ m«i trêng

III. Nh÷ng biÖn ph¸p tæ chøc ®Ó ®¶m b¶o an toµn ch¸y næ

PhÇn kÕt luËn

tµi liÖu tham kh¶o

Tài liệu liên quan

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok