Giáo trình công nghệ lọc dầu part 4

Chia sẻ: Ashdkajd Daksdjk | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

216
lượt xem 105
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bẫy là một đặc điển về cấu trúc hay về địa tầng mà chắc chắn rằng có sự liền kề của bể chứa và tầng chắn nhằm giữ không cho hydrocacbon thoát ra khỏi bể chứa (theo tác dụng của lực đẩy nổi). Phân tích độ chín muồi liên quan đến việc đánh giá lịch sử chịu nhiệt của đá mẹ nhằm dự đoán số lượng và thời gian hydrocacbon sinh ra và đẩy đi. Cuối cùng, các nghiên cứu cẩn thận về di trú để đưa ra thông tin làm thế nào các hydrocacbon di chuyển từ nơi sinh dầu (đá...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình công nghệ lọc dầu part 4

ðư c dùng làm nhiên li u ñ t lò F.O hay ñư c dùng làm nguyên li u cho quá trình c c hóa. 5. Các công ngh cracking xúc tác tiêu bi u 5.1 Cracking v i l p xúc tác c ñ nh Dây chuy n cracking xúc tác ñ u tiên do Houdry, m t k sư ngư i Pháp thi t k ñư c ñưa vào công nghi p ch bi n d u t năm 1936. Công ngh này h at ñ ng theo ki u gián ñ an v i l p xúc tác c ñ nh. Như c ñi m c a công ngh này là h at ñ ng gián ñ an vì v y r t ph c t p trong v n hành (quá trình cracking ng xúc tác ñ cho s n ph m và tái sinh xúc tác trong cùng m t thi t b ). Dây chuy n này nhanh chóng ñư c c i ti n và ch năm năm sau, năm 1941 ñã xu t hi n quá trình cracking v i l p xúc tác chuy n ñ ng. 5.2 Cracking v i l p xúc tác t ng sôi Qúa trình cracking có l p xúc tác chuy n ñ ng ñã thay th quá trình Houdry. Qúa trình ph n ng xúc tác và tái sinh xúc tác ñư c th c hi n các thi t b riêng bi t: thi t b ph n ng (lò ph n ng) và thi t b tái sinh xúc tác (lò tái sinh). Xúc tác ñã làm vi c có ch a c c ch y t lò ph n ng vào lò tái sinh và sau khi ñã tái sinh l i ngư c v lò ph n ng (ho c b ng t ch y ho c b ng cư ng b c) t o thành m t chu trình liên t c. Năm 1942 quy trình cracking có l p xúc tác chuy n ñ ng (FCC) ñ u tiên ñư c ñưa vào h at ñ ng có tên là Up Flow. 62
Năm 1944 ngư i ta tăng ñư ng kính c a lò ph n ng và lò tái sinh, tách hơi s n ph m ñư c th c hi n ngay trong lò ph n ng và tái sinh xúc tác d ng t ng sôi và quá trình th i cho xúc tác chuy n ñ ng t phía dư i và l y ra ngòai ñáy lò. Dây truy n h at ñ ng như v y có tên là Down Flow. Ngư i ta ñã liên t c c i ti n thi t b và c hình d ng c a xúc tác. Hình d ng xúc tác ph bi n là d ng viên hình c u nh m làm gi m s m t mát xúc tác và gi m s mài mòn thi t b và nâng cao hi u qu tách c a xyclon. Model I, t l xúc tác/nguyên li u ch ñ t t i ña là 3 nhưng model II có th tăng t i ña là 10. Hãng M.B.Kellog ñã thi t k l ai cân b ng áp su t Model III năm 1946. Hãng Standard-Oil (New Jersey) ñã thi t k l ai FCC m i (Model IV) t c i ti n c a Model II và ñã ñưa vào h at ñ ng t 1952. Công ngh FCC ngày càng ñư c c i ti n nh m ñ t hi u su t và ch t lư ng xăng cao hơn, v i ch t lư ng nguyên li u ngày càng x u hơn. Công ngh FCC ngày nay 63
Công ngh FCC c a m t s hãng công nghi p n i ti ng g m có: 5.3 Công ngh c a hãng UOP Qua các bư c c i ti n liên t c, hiên nay công ngh FCC c a UOP cũng áp d ng cracking nh m chuy n hóa c n d u n ng. Qúa trình c a UOP ñ ơc công ty Ashland OilCo phát tri n. Chính hãng UOP ñã thi t k 2 l ai FCC: l ai lò tái sinh ñ t cháy hòan tòan 1 c p và l ai tái sinh hai c p. L ai lò tái sinh ñ t cháy hòan tòan m t c p: là l ai thông d ng trên tòan th gi i, nhưng UOP ñã c i ti n h th ng phân ph i nguyên li u ph n cu i c a ng riser, h th ng tái sinh xúc tác, b ph n làm l nh xúc tác, xúc tác ñ nâng cao tính linh ñ ng c a nguyên li u cũng như s n ph m c a quá trình. Xúc tác sau ph n ng ñư c ñ t d ng t ng sôi, t c ñ cao, nh m chuy n hóa hòan tòan CO thành CO2, không s d ng thêm các ph gia khác và hàm lư ng cacbon còn l i trên b m t xúc tác sau tái sinh là th p nh t so v i các công ngh thông thư ng. L ai Lò tái sinh hai c p: Cơ b n như công ngh FCC thông thư ng nhưng ñư c thi t k ñ c bi t cho nguyên li u c n n ng hơn (RFCC, v i 4-10 % c n cacbon conradson trong nguyên li u). Lò tái sinh xúc tác chia làm hai t ng, v i b ph n làm l nh xúc tác ñư c b trí bên trong và ñư c c i ti n ñ ki m sóat lư ng c c, lư ng nhi t cho ph n ph n ng. T ng th nh t phía trên có nhi m v ñ t cháy m t ph m hàm lư ng c c trên b m t xúc tác, t ng th hai, lư ng c c còn l i trên b m t xúc tác s ñư c ñ t cháy hòan tòan. ði u này d n ñ n hàm lư ng cacbon còn l i trên b m t xúc tác luôn < 0.05 % kh i lư ng. 5.4 Công ngh c a Kellog S v n chuy n xúc tác ñư c th c hi n theo phương th ng ñ ng r t thu n l i vì có th dùng van ch n ñ ñi u khi n quá trình tu n hòan c a xúc tác. Qúa trình cracking ñư c th c hi n hòan tòan trong lò ph n ng d ng ng ñ ng (lò ng ñ ng). H th ng xyclon ñư c ñ t ngay c a ra c a ng ñ ng. Trong lò tái sinh xúc tác và không khí ti p xúc ngư c chi u nhau. Ki u RFCC ñư c trình bày trong hình 10. ð c ñi m chính c a model này là vòi phun nguyên li u ñư c c i ti n nh m tăng cư ng s ti p xúc gi a xúc tác và 64
nguyên li u, b ph n làm ngu i ñư c thay ñ i b ng cách t ñ t pha ñ c thay cho pha lõang trong lò tái sinh ñ tránh ăn mòn, mài mòn trang thi t b do xúc tác và nh m làm tăng t c ñ truy n nhi t. Hình dáng b ph n làm ngu i xúc tác do Kellog thi t k cũng tương t c a UOP ch khác là cách b trí các ng trao ñ i nhi t ñ t ngư c chi u 5.5 Công ngh c a hãng Shell Shell có nhi u ñóng góp trong vi c phát tri n cracking xúc tác ph n c n n ng (RFCC). Quá trình Shell LRFCC (Long Residue FCC) ñ cracking xúc tác c n n ng và r ng, có b ph n làm ngu i xúc tác ñ tránh s ñ t cháy quá nhi t. Thi t b trình bày trong hình sau: . 65
5.6 Công ngh IFP – Total và Stone & Webster Hai hãng công nghi p này ñã h p tác th t k quá trình RFCC v i tái sinh xúc tác 2 c p. Qúa trình nh m cracking xúc tác c n n ng và có tên là ”R.2.R Process”. Qúa trình cũng có trang b b ph n làm ngu i xúc tác, h th ng ki m tra và ñi u khi n nhi t ñ c a kh i lò ph n ng. ð c ñi m c a công ngh R.2.R là lò ñ ng, tái sinh 2 c p, có s c i ti n thi t b phun nguyên li u tr c ti p vào dòng xúc tác nóng. 66
67
5.7 Công ngh Exxon Exxon liên t c nghiên c u c i ti n công ngh FCC, t khi ñưa ra model IV và ñ n nay ñưa ra l ai model III-R, cracking có có tính linh h at. Có th s d ng nguyên li u khác nhau t các ph n c t chân không ñ n các l ai c n n ng. 6. Các y u t nh hư ng ñ n công ngh FCC ð c ñi m công ngh FCC là quá trình cracking xúc tác t ng sôi (gi sôi), quá trình th c hi n trên dòng xúc tác chuy n ñ ng liên t c trong lò ph n ng cùng nguyên li u và sang lò tái sinh ñ th c hi n vi c ñ t c c (dùng v i oxy không khí) trên xúc tác ñã tham gia ph n ng r i l i sang lò ph n ng. Chu trình trên ñư c l p l i m t cách liên t c. Công ngh FCC h at ñ ng v i nh ng thông s quan tr ng sau: ñ chuy n hóa, t c ñ n p li u; t l xúc tác /nguyên li u; nhi t ñ ; áp su t. 6.1 ð chuy n hóa ð chuy n hóa C ñư c tính b ng: C = T ng hi u su t (khí +Xăng +C c) C= 100- y(100-z) y: là % th tích c a s n ph m có nhi t ñ sôi cu i cao hơn ñi m sôi cu i c a xăng z: là % th tích xăng ñã có trong nguyên li u.. Sơ ñ kh i quá trình FCC 68
6.2 T c ñ n p li u Là t s gi a lư ng nguyên li u ñư c n p trong m t ñơn v th i gian trên lư ng xúc tác trong lò ph n ng.và ñư c ký hi u b ng M/H/M Khi tăng t c ñ n p li u s làm gi m ñ chuy n hoá và ngư c l i vì t c ñ n p li u là ñ i lư ng ngư c v i th i gian ph n ng. Khi s d ng xúc tác có ñ h at tính cao ta có th tăng t c ñ n p li u khi y s tăng năng su t c a thi t b. 6.3 T l xúc tác/Nguyên li u T l xúc tác zeolit/nguyên li u,còn g i là b i s tu n hòan xúc tác (X/RH). V i l ai xúc tác zeolít thì X/RH=10/1 còn xúc tác vô ñ nh hình X/RH=20/1. Khi thay ñ i t l X/RH s làm thay ñ i th i gian lưu c a xúc tác trong lò ph n ng và lò tái sinh và thay ñ i c lư ng c c bám trên xúc tác. ch ñ n ñ nh t l X/RH tăng s làm tăng ñ chuy n hóa và gi m hàm lư ng c c bám trên xúc tác, khi ñó th i gian ti p xúc gi a xúc tác và nguyên li u gi m nhưng h at tính trung bình c a xúc tác l i tăng lên. 6.4 Nhi t ñ Nhi t ñ trong lò ph n ng khi v n hành trong kh ang 470-540oC. Khi nhi t ñ tăng lên thì t c ñ ph n ng phân h y nhanh hơn nhưng cũng thúc ñ y các ph n b c 2 như kh hydro tăng lên d n ñ n tăng hi u su t hydrocacbon thơm và olefin. Khi ñó C1-C3 trong khí tăng, C4 gi m, t tr ng và tr s octan c a xăng tăng lên. Khi nhi t ñ cao hi u su t xăng gi m, hi u su t khí tăng và c c không tăng. 6.5 Áp su t Khi áp su t tăng thì hi u su t xăng tăng lên, hi u su t C1-C3 gi m, hàm lư ng olefin và hydrocacbon thơm gi m d n t i tr s octan c a xăng gi m. 6.6 Tái sinh xúc tác cracking ð s d ng xúc tác ñư c lâu, trong công ngh ph i th c hi n vi c tái sinh xúc tác. Nguyên nhân chính làm m t ñ h at tính c a xúc tác là do c c t o thành bám kín b m t h at tính c a xúc tác. 69
ð tái sinh xúc tác ngư i ta ñã ti n hành ñ t c c b ng không khí nóng trong lò tái sinh. Khi ñ t c c s t o thành CO, CO2, các ph n ng kh các h p ch t lưu hùynh. C + O2 → CO2 C + 1/2O2 → CO CO + 1/2O2 → CO2 H2 + 1/2O2 → H2O S + O2 → SO2 SO2 + 1/2O 2 → SO3 MeO + SO3 → MeSO4 MeSO4 + 4H2 → MeO + H2S + 3H2O Nhi t lư ng t a ra ñư c dùng ñ c p nhi t cho xúc tác mang vào lò ph n ng cracking. 70
Chương 6 QUÁ TRÌNH HYDROCRACKING XÚC TÁC 1. Gi i thi u Hydrocracking là quá trình tương ñ i m i nhưng phát tri n nhanh chóng, là d ng khác c a quá trình cracking xúc tác. Nó ñư c ti n hành v i s tham gia c a xúc tác, nhưng khác v i cracking xúc tác là th c hi n trong môi trư ng hydro, dư i áp su t cao (ñ n 30 MPa) và nhi t ñ th p. Ph thu c vào ñi u ki n quá trình, ñ c bi t áp su t cao hơn, t m t d ng nguyên li u có th thu ñư c các s n ph m khác nhau - t khí hóa l ng ñ n d u bôi trơn và c n d u v i hàm lư ng lưu huỳnh th p, t isopentan ñ n phân ño n nhiên li u diesel. Phân ño n xăng thu ñư c có th chia thành ph n nh , có tr s octan cao hơn và ph n n ng, ñư c s d ng làm nguyên li u cho reforming xúc tác. Hydrocracking không ch ñư c ng d ng trong s n xu t các d ng nhiên li u khác nhau, nguyên li u cho hóa d u, mà còn ñ s n xu t d u nh n index cao t nguyên li u có hàm lư ng parafin cao. ðây là hư ng phát tri n m i và có tri n v ng trong s n xu t d u nh n index cao. Hydrocracking cũng như cracking xúc tác có kh năng ch bi n sâu d u thô. ng d ng quá trình này vào công nghi p có nh hư ng l n ñ n s hoàn thi n ti p các quá trình ch bi n d u. Tính m m d o c a quá trình - có th làm vi c v i nh ng nguyên li u khác nhau, v i hi u su t cho s n ph m sáng và s n ph m s m khác nhau, khi n cho quá trình này tr thành m t trong nh ng quá trình then ch t c a các nhà máy ch bi n d u hi n ñ i. ng d ng r ng rãi hydrocracking giúp cho các nhà ch bi n d u gi i quy t v n ñ thay ñ i nhu c u s n ph m d u theo mùa (mùa xuân và hè c n nhi u s n ph m sáng hơn, còn mùa thu và ñông c n nhi u s n ph m s m), ngoài ra nó cũng giúp gi m ô nhi m môi trư ng. Nguyên li u ñư c s d ng cho hydrocracking là phân ño n xăng (ñ s n xu t khí hóa l ng); phân ño n kerosen - diesel và distilat chân không (ñ s n xu t xăng, nhiên li u ph n l c và nhiên li u diesel); s n ph m c n c a quá trình ch bi n d u ñ s n xu t d u nh n index cao); d u lưu huỳnh cao, mazut 71
ch a lưu huỳnh và lưu huỳnh cao, semigudron và gudron (ñ s n xu t s n ph m distilat ho c nhiên li u ñ t lò v i hàm lư ng lưu huỳnh th p). Hydrocracking khác v i làm s ch b ng hydro các distilat d u là di n ra v i s phá h y phân t nguyên li u, cho phép thu ñư c các hydrocarbon nh hơn t hydrocarbon n ng. Thí d , t distilat chân không có th nh n ñư c các thành ph n xăng ôtô, kerosen (d u h a) và d u diesel. Hydrocracking cũng cho phép lo i lưu huỳnh trong các s n ph m c n c a ch bi n d u ho c thu ñư c s n ph m d u sáng t c n này. Quá trình hydrocracking di n ra theo m t b c ho c hai b c. Trong các sơ ñ m t b c các quá trình làm s ch b ng hydro, hydro hóa và hydrocracking di n ra trong cùng m t h ph n ng. Các sơ ñ như v y ñư c ng d ng trong các trư ng h p khi c n thu ñư c distilat trung bình (d ng phân ño n diesel) nhi u nh t và khí hóa l ng ho c xăng t nguyên li u nh v i hàm lư ng nitơ th p. Sơ ñ hai b c ñư c ng d ng khi c n ti n hành làm s ch b ng hydro, hydro hóa nguyên li u và hydrocracking ti n hành riêng nh m gia tăng ñ chuy n hóa thành xăng ho c nhiên li u diesel t nguyên li u có nhi t ñ sôi cao và ch a nhi u nitơ. Trong trư ng h p này trong b c th nh t xúc tác ñư c s d ng là oxit ho c sulfur niken, coban, volfram, còn trong b c th hai - xúc tác ch a zeolit v i platin ho c kim lo i quí khác. Cũng có nh ng quá trình ti n hành trong ba b c. Trong các sơ ñ hydrocracking công nghi p nguyên li u là distilat ho c c n quá trình ñư c ti n hành trong môi trư ng hydro (chi phí kho ng t 1,2 ñ n 4%k.l) áp su t 32 MPa, t c ñ th tích ñ n 1,5 gi -1, b i tu n hoàn ñ n 1.800 m3/m3 nguyên li u, nhi t ñ ñ n 430oC trong b c nh t và 480oC trong b c hai. 2. Nguyên li u và s n ph m Nguyên li u cho quá trình hydro cracking r t ña d ng. Nguyên li u S n ph m Naphten Phân ño n C3, C4 Kerozen Naphten Gasoil (cracking ) Naphten, kerozen. Distillar VD, Naphten, kerozen, gasoil, d u g c, nguyên DAO. li u cho cracking. 72
Trong các ngu n nguyên li u trên thì phân ño n gasoil t Visbreaking, Delaycoking và Cycle Oil t Cracking xúc tác là thư ng ñư c s d ng nh t. ð c ñi m c a s n ph m c a quá trình Hydrocracking so v i quá trình Cracking thông thư ng là ít olefin, aromatíc và nhi u iso – parafin. Ví d như xăng ñi t hydrocracking có ch s octan trung bình khá, ñ n ñ nh cao. Phân ño n Kerozen có “smoke point” cao và phân ño n Gasoil thì có ch s cetan khá cao. Ngoài ra, quá trình Hydrocracking còn t o ra phân ño n C4 v i nhi u iso – butan, ñây là phân ño n r t h u ích cho quá trình Alkyl hóa trong nhàmáy l c d u. Quá trình này còn t n d ng ñư c các ph n n ng nhi u Aromatic ñ chuy n hoá thành xăng, kerozen và gasoil. 3. Các ph n ng hóa h c 3.1 Ph n ng mong mu n Ph n ng cracking và hydro hóa: ðây là hai ph n ng chính di n ra trong quá trình Hydrocracking. Hai ph n ng mong mu n này có tác d ng tương h l n nhau trong cùng m t quá trình. Ph n ng cracking s t o ra và cung c p olefin cho quá trình hydro hoá và ngư c l i, ph n ng hydro hoá s cung c p nhi t lư ng cho quá trình cracking. Tuy nhiên, nhi t t a ra t quá trình hydro hóa cao hơn so v i nhi t t a ra t quá trình cracking, vì th khi xem xét toàn b quá trình thì có th xem hydrocracking là ph n ng t a nhi t. Ph n ng cracking ch y u di n ra trên các h p ch t naphten ñư c t o ra t quá trình hydro hóa các h p ch t aromatic. Ph n ng isomer hoá: luôn di n ra ñ ng hành cùng v i ph n ng cracking. Trong ñó quá trình isomer hoá x y ra trư c, sau ñó các liên k t C-C s b b g y b i quá trình cracking. 3.2 Các ph n ng không mong mu n. Bên c nh các ph n ng chính, v i tác d ng c a nhi t ñ và ch t xúc tác, m t s ph n ng khác s di n ra song song ñ ng th i như: 73
Hydro deankyl hoá Aromatic: ñây là ph n ng cracking di n ra trên các m ch nhánh c a các h p ch t aromatic. + → Ph n ng này s làm tăng dòng s n ph m khí, do ñó nó s làm gi m hi u su t c a s n ph m chính. Ph n ng HDS, HDN: các ph n ng này có tác d ng lo i b các ch t b n như lưu huỳnh, nitơ, … nhưng l i làm tiêu hao lư ng hydro trong quá trình. Tuy nhiên, lư ng hydro trong nhà máy l c d u r t h n ch , vì th ph n ng này ñư c x p vào ph n ng không mong mu n. Ph n ng c c hoá: V i s hi n di n c a hydro trong ph n ng ñã làm gi m ñáng k ph n ng c c hóa. Tuy nhiên v i xúc tác axít m nh, các ph n ng c c hóa cũng ñư c thúc ñ y m nh hơn. 4. Xúc tác cho quá trình Hydrocracking Ch t xúc tác s d ng cho quá trình hydrocracking thông thư ng là tinh th alumino silicat có mang các kim lo i ñ t hi m. ðây là xúc tác lư ng ch c, ch c năng axít ñư c t o ra b i thành ph n alumino silicat, còn ch c năng hydro hóa ñư c t o ra b i các kim lo i. Clor không yêu c u ph i ñưa vào thành ph n c a xúc tác này. Các kim lo i ñ t hi m thư ng ñư c s d ng ch y u Pt, Ni–Mo, Ni–W. Xúc tác cho quá trình Hydrocracking r t d b ñ u ñ c b i các tác nhân có h i trong nguyên li u, do ñó ph i x lý nguyên li u (hydrotreater) trư c khi ñưa vào quá trình này. N u trong nguyên li u có m t lư ng l n hydrosunfua thì xúc tác s b ñ u ñ c b i lưu huỳnh, anoniac s làm gi m ch c năng axít c a xúc tác, ch c năng hydro hóa c a kim lo i s b bi n m t b i các kim lo i b n có trong nguyên li u. Ngoài ra, nguyên li u c n ph i ñư c lo i tr hơi m, vì ñây là tác nhân phá h y c u trúc tinh th c a ch t xúc tác nhi t ñ cao. Sau th i gian làm vi c xúc tác có th m t ho t tính và c c có th hình thành ngay khi có m t hydro, do ñó c n ph i tái sinh xúc tác sau m t chu kỳ làm vi c. 74
Khi xúc tác tr ng thái c ñ nh (fix bed) thì thư ng x y ra s ngưng t c c và quá nhi t c c b do vi c t o dòng kênh qua l p xúc tác. Còn xúc tác t ng sôi có nhi u ưu ñi m hơn v m t truy n nhi t và truy n kh i. 5. Các y u t nh hư ng ñ n công ngh Kh năng cracking và dòng s n ph m mong mu n ph thu c vào ñi u ki n ho t ñ ng xác ñ nh c a quá trình. Các y u t nh hư ng ñ n ho t ñ ng c a quá trình có th k ñ n như: ch t xúc tác s d ng, t c ñ dòng, áp su t t ng, áp su t riêng ph n c a hydro … M t vài ch ñ ho t ñ ng kh c khe (s n xu t kerozen và naphtha t gasoil nh ) ñòi h i ph i gi m tr ng lư ng phân t c a nh p li u và tăng lư ng hydro. Còn ñ i v i ch ñ ho t ñ ng nh ñư c ng d ng cho các nguyên li u gasoil n ng ñ t o ra các s n ph m diesel và fuel oil. 5.1 nh hư ng c a nhi t ñ ðây là ph n ng to nhi t, vì th quá trình thích h p nhi t ñ th p. Nhưng n u nhi t ñ quá th p thì t c ñ ph n ng s gi m, do ñó nhi t ñư c xem như tác nhân duy trì ho t tính c a xúc tác. Thông thư ng, ñ i v i ch ñ ho t ñ ng nh thì nhi t ñ c a quá trình dao ñ ng t 650oF ñ n 750oF, còn ch ñ ho t ñ ng kh c khe thì ñòi h i kho ng nhi t ñ t 750oF ñ n 850oF. 5.2 nh hư ng c a áp su t và lư ng hydro s d ng Lư ng hydro s d ng trong quá trình v a tham gia ph n ng và v a có tác d ng b o v b m t xúc tác, h n ch quá trình t o c c. Quá trình Hydrocracking là quá trình tăng s mole nên nó thích h p ho t ñ ng áp su t th p. Thông thư ng áp su t kho ng 1.200 psig, lư ng hydro tiêu th kho ng 1000 – 2000 scf/bbl. Nhưng ñ i v i ch ñ ho t ñ ng kh c khe thì ñòi h i ph i phá h y các h p ch t n ng và m vòng nên nó c n áp su t kho ng 2000 psig và lư ng hydro tiêu th kho ng t 3000 – 4000 csf/bbl tr lên. Lư ng hydro s d ng càng nhi u thì càng có l i v m t chuy n hóa, nó m t kho ng 25% cho các ph n ng lo i lưu huỳnh và b o hòa các h p ch t olefin, aromatic. Hàm lư ng hydro t i c a ra c a bình ph n ng yêu c u ph i 75
cao ñ ngăn ch n quá trình tích t c c và ñ u ñ c xúc tác. Ph i ti n hành làm s ch và b sung thêm hydro cho dòng tu n hoàn. 6. Sơ ñ công ngh Hydrocracking tiêu bi u Vì ph n ng chính là cracking xúc tác nên có th xem như hàm lư ng các h p ch t C1, C2 là r t th p, n u có thì ta nh p chung v i dòng khí H2S và NH3 R a bàng nư c ñ hoà tan các mu i có kh năng t o thành. H 2O NH 3 + H 2 S → NH 4 HS  → NH 4 + HS − +  Quá trình cracking hydro không ñư c s d ng r ng rãi vì lí do kinh t như áp su t cao ñòi h i thi t b l n, v n hành c n H2. 6.1 Quá trình Hydrocracking m t c p Quá trình Single stage Hydrocracking ch có m t bình ph n ng, nó thư ng s d ng cho các ngu n nh p li u t gasoil ñ n distillat. Quá trình này ñòi h i ph i gi i h n hàm lư ng H2S trong nguyên li u sao cho không nh hư ng ñ n xúc tác. Single stage Hydrocracking Ch t xúc tác desunfua thư ng n m l p trên trong bình ph n ng và xúc tác hydrocracking n m l p phía dư i. Các ph n ng n ñ nh olefin thư ng là nguyên nhân gây nên quá nhi t c c b , vì th hydro thư ng ñư c b sung gi a c a l p xúc tác nh m m c ñích làm mát. Phương án hydrocracking m t b c ñơn gi n, kinh t và cho phép thu ñư c distilat trung bình t i ña. Tuy nhiên sơ ñ m t b c không cho phép nh n ñư c hi u su t xăng cao, do ñó h n ch ng d ng trong th c t . 76
Sơ ñ hydrocracking m t b c 1- Lò nung; 2- lò ph n ng; 3- tháp tách áp su t cao; 4- tháp tách áp su t th p; 5- tháp debutan; 6- tháp chưng c t. I – Nguyên li u; II- hydro; III- khí; IV- khí hydrocarbon; V- xăng nh ; VI- xăng n ng; VII- distilat trung bình; VIII- c n tu n hoàn. Cân b ng v t ch t c a sơ ñ hydrocracking m t b c nguyên li u gasoil chân không: ð u vào, %k.l. Nguyên li u 100 Hydro 2,69 C ng 102,69 S n ph m:, %k.l. NH3 0,16 H 2S 2,57 C1 0,43 C2 0,60 C3 1,43 C4 2,33 C5 2,09 C6 3,72 Phân ño n C7 ÷ 177oC 16,25 Phân ño n 177 ÷ 343oC 73,11 C ng 102,69 77
Tính ch t c a nguyên li u gasoil chân không s d ng cho hydrocracking như sau: Kh i lư ng riêng 20oC, kg/m3 927 Thành ph n phân ño n, oC: Nhi t ñ sôi ñ u 310 10% 371 30% 420 50% 449 90% 513 Nhi t ñ sôi cu i 546 Hàm lư ng, %k.l. Lưu huỳnh 2,42 Nitơ 0,13 o Nhi t ñ ñông ñ c, C 21 ð c c, %k.l. 0,17 Hàm lư ng hydrocarbon thơm, %k.l.50,5 Tính ch t c a s n ph m hydrocracking ñư c trình bày trong b ng. Tính ch t c a s n ph m hydrocracking m t b c Tham s Xăng nh Xăng n ng Nhiên li u diesel T tr ng 20oC, kg/m3 661,5 752,3 825,6 Thành ph n phân ño n, oC: Nhi t ñ sôi ñ u 32 93 177 10% (t.t.) 41 104 202 50% (t.t.) 54 129 256 90% (t.t. 71 157 318 Nhi t ñ sôi cu i 82 168 343 Hàm lư ng, %k.l. Hydrocarbon thơm 1 6 - Naphten 14 52 - Parafin 85 42 - Tr s octan (RON) 76 55 - Tr s cetan - - 50 Nhi t ñ ñông ñ c, oC - - -43 6.2 Quá trình Hydrocracking hai c p Sơ ñ công ngh hydrocracking hai c p r t cơ ñ ng, trong ñó có th ch bi n nguyên li u v i hàm lư ng t p ch t ñ u ñ c xúc tác hydrocracking cao; thay ñ i ñi u ki n quá trình, cho phép thu ñư c nh ng s n ph m mong mu n 78
v i hi u su t cao nh t như xăng, nhiên li u ph n l c ho c diesel. Trong trư ng h p này trong b c ñ u ti n hành làm s ch b ng hydro và cracking m t ph n, b c hai – hydrocracking. Tính ch t c a s n ph m hydrocracking hai b c gasoil chân không*, ti n hành không làm s ch s n ph m c a b c I Tham s Ch ñ ñ nh n ñư c hi u su t cao nh t s n ph m Xăng nh Xăng n ng Nhiên li u diesel ð u vào, %k.l. 100,00 100,00 100,00 Nguyên li u 3,94 2,98 2,53 Hydro C ng 103,94 102,98 102,53 S n ph m:, %k.l. 0,20 0,20 0,20 NH3 2,60 2,60 2,60 H2S 4,20 2,60 2,00 C1- C3 14,10 8,58 4,67 C4 24,30 15,56 8,27 Xăng nh 23,823* 26,353* 58,54** Xăng n ng - 49,62 - Nhiên li u ph n l c - - 58,44 Nhiên li u Diesel C ng 103,94 102,98 102,53 *) Tính ch t c a Gasoil chân không như trên **) Nhi t ñ sôi cu i c a xăng là 177oC 3 *) Nhi t ñ sôi cu i c a xăng là 142oC 79
Tính ch t c a s n ph m hydrocracking hai b c ch ñ s n xu t nhiên li u diesel v i hi u su t cao nh t Tham s Xăng nh Xăng n ng Nhiên li u diesel 20oC, kg/m3 T tr ng 661,5 754,7 825,6 Thành ph n phân ño n, oC: 35 96 177 Nhi t ñ sôi ñ u 44 109 201 10% (t.t.) 59 132 257 50% (t.t.) 74 158 318 90% (t.t. 84 175 348 Nhi t ñ sôi cu i Hàm lư ng, %k.l. Hydrocarbon thơm 1 6 - Naphten 14 56 - Parafin 85 38 - Tr s octan (RON) 80,4 62,5 - Tr s cetan - - 50 Nhi t ñ ñông ñ c, oC - - -46 Severe Two stage Hydrocracking 80
Có hai sơ ñ công ngh d ng này. Trong sơ ñ th nh t, sau ph n ng b c th nh t ti n hành làm l nh và tách s n ph m ph n ng và tách hydrosulfur, amoniac và các khí hydrocarbon nh ra kh i s n ph m. Trong sơ ñ th hai, s n ph m c a ph n ng b c th nh t cùng v i hydrosulfur, amoniac ñư c ñưa tr c ti p vào ph n ng b c th hai, vì hydrosulfur và amoniac không ph i là ch t ñ u ñ c m t s xúc tác cho ph n ng trong b c th hai. Sơ ñ công ngh Hydrocracking hai c p linh ho t Quá trình v i l p xúc tác tĩnh ti n hành ñi u ki n sau: Áp su t, MPa 5 ÷ 20 Nhi t ñ , oC 250 ÷ 450 T c ñ n p nguyên li u, gi -1 0,5 ÷ 2,0 3 3 B i s tu n hoàn khí ch a hydro, m /m 400 ÷ 1.000 Trong th c t trong các h th ng v i xúc tác l p tĩnh có th th c hi n hoàn nguyên oxy hóa xúc tác tr c ti p trong lò ph n ng. Hoàn nguyên oxy hóa xúc tác hydrocracking ti n hành áp su t 36 MPa trong dòng khí trơ tu n hoàn có thêm không khí. Lư ng không khí thêm vào khí trơ ñư c tính toán sao cho khi ñ t c c trên xúc tác nhi t ñ không tăng quá 530 ÷ 550oC. Phương pháp hoàn nguyên oxy hóa như v y ñòi h i ph i thêm vào các thi t b 81