Chương Iii: Các công nghệ reforming xúc tác

ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Ngoi ra ỏp sut c quyt nh bi hot tớnh v chn lc ca xỳc tỏc, ỏp

sut ca h thng nh hng n hiu sut to hydro cacbon thm v tr s

octan ca xng, ngoi ra cũn nh hng n vic to H 2 v thi gian lm vic

ca xỳc tỏc.

Cựng vi quỏ trỡnh ci tiến xỳc tỏc, cụng ngh cng c ci tin theo v ngi

ta ỏp dng ỏp sut ca quỏ trỡnh ngy mt thp.Nhng ci tin ó cho phộp tng

ch s octan ca xng, tng c hiu sut xng v hydro. Do ỏp dng quỏ trỡnh

ỏp sut thp, tc to cc tng lờn dn ến cỏc cụng ngh cú s ln tỏi sinh

xỳc tỏc tng lờn.

nh hng ca ỏp sut ti cỏc ch tiờu ca xng : Bng 10

Ch tiờu

Hiu sut sn phm tớnh theo nguyờn liu

+Xng ó kh propan

+Xng vi ỏp sut hi bóo ho % TT( 520 mm Hg )

Hydro m3/ m3 ( % kl )

c tớnh ca xng vi ỏp sut hi bóo ho ( 520 mm Hg )

Tr số octan theo phng phỏp nghiờn cu RON

Hm lng hydrocacbon thm % V

Phõn on trong xng ó kh Tos n 100oC



35at 49at 63at

92,6 92,9 93,2

95,5 95,7 96

1,4 1,00 0,6

85,1 84,1 84,8

53,5 47,9 45,4

12,7 18,9 22,7



Trong iu kin lm vic khỏc ca quỏ trỡnh l khụng i , khi tng ỏp sut thỡ

vn tc cỏc phn ng hydrocracking v kh alkyl s tng lờn , trong trng hp

ny , cõn bng s chuyn dch v phớa to parafin.

II.2 nh hng ca nhit :

Quỏ trỡnh reforming xỳc tỏc tin hnh trong iu kin nhit nm trong gii

hn 470oC n 525oC. Khi iu kin ỏp sut v tc th tớch khụng i , nu

gim nhit s dn n tng hiu sut xng gim hiu khớ , gim hiu sut to

cc , ng thi gim lng hydrocacbon thm.



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



43



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Ngc li , nu tng nhit dn n tng s to thnh hydrocacbon thm,

gim hiu sut xng , gim nng H 2 trong khớ tun hon (vỡ nhit cao

thun li cho cỏc phn ng hydro hoỏ v hydro vũng hoỏ) to hydrocacbon

thm .Song bờn cnh ú cng lm tng cng cỏc phn ng hydrocracking v

vỡ vy lm hiu sut khớ tng lờn , do vy mc cc hoỏ tng lờn.

Nh vy khi nhit tng thỡ lng hydrocacbon thm to thnh cng tng lm

ch s octan ca xng .Nhng nhit cng ch tng n gii hn cho phộp ,

nu tng quỏ cao thỡ vic to cc tng , dn n gim hot tớnh v gim thi gian

lm vic xỳc tỏc .

S ph thuc hiu sut v cht lng ca sn phm reforming xúc tỏc vo nhit

: Bng 11

Ch tiờu



435o



450o



456O



480oC



Hiu sut xng ó kh propan

Hm lng phõn on cú Tos n 100oC, %V

ỏp sut hi bóo ho ca xng (mmHg)

Tr số octan theo phng phỏp nghiờn cu

Hm lng hydrocacbon thm trong xng %V



C

98

34

310

67,5

19



C

96,8

36

350

74

27



C

95

41

430

480,5

35



91,6

46

590

89

45



Nhng nhit cng ch tng n gi hn cho phộp . Nu tng cao quỏ thỡ vic

to to cc ng thi tng lm cho xỳc tỏc gim hot tớnh v thi gian lm vic.

Mt khỏc khi ú phn ng hydrocracking tng cng thỡ sn phm khớ s tng

v lm gim hiu sut xng sn phm chớnh .T phõn tớch trờn ta cn phi chn

nhit quỏ trỡnh reforming xỳc tỏc cho thớch hp vi cỏc thụng s k thut

khỏc m bo c hiu sut v v cht lng sn phm yờu cu.



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



44



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



II.3. Tc np liu riờng th tớch :

Khi tng lu lng nguyờn liu (hay gim lng xỳc tỏc trong cỏc thit b phn

ng) s lm gim thi gian tip xỳc ca cỏc cht tham gia phn ng v cỏc cht

trung gian vi xỳc tỏc , lm tng hm lng hydro trong khớ tun hon , gim

hiu sut hydrocacbon thm dn n tr s octan gim.

Vỡ rng khi tng tc th tớch (tng lu lng ) cỏc phn ng kh hydro ca

naphten , hydrocracking cỏc parafin nng , ng phõn hoỏ butan v pentan s

chim u th v xy ra nhanh hn . Cỏc phn ng ũi hi nhiu thi gian tip

xỳc ln nh kh hydro vũng hoỏ parafin , kh alkyl v hydrocracking cỏc

hydrocacbon nh s xy ra yu hn.

Cht lng ca xng s chuyn qua cc i khi tng tip tc tc np liu

riờng (vỡ thi gian tip xỳc nh , hydrocacbon thm to ra cũng ít do ch cú

phn ng dehydro hoỏ naphten xy ra hon ton iu kin ny ). Nh vy ,

nhỡn chung khi tng tc np liu quỏ giỏ tr ti u s lm tng hiu sut xng

ng thi lm gim tr s octan ca xng v lm gim ỏp sut hi bóo ho ca

xng.

Tc np liu th tớch thng c duy trỡ trong khong 1,2-2h -1. Nu gim

tc np liu th tớch s dn n lm gim chn lc ca quỏ trỡnh , gim

hiu hiu sut xng , gim nng hydro trong khớ tun hon , lm tng lng

cc bỏm trờn xỳc tỏc .

II . 4. T l hydro trờn nguyờn liu ( H2/RH).

T l mol hydro trong khớ tun hon trờn mol nguyờn liu trong quỏ trỡnh

reforming xỳc tỏc thay i trong mt quỏ trỡnh rt rng tu theo mc ớch ca

quỏ trỡnh . p sut hydro l yu t rt quan trng trỏnh s to cc .T l mol

H2/RH xỏc nh nnh hydro cacbon trong vựng phn ng .T l mol H 2 s

dng n nh do np khớ cha hydro c hi tun hon t quỏ trỡnh phn ng .



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



45



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Chn t s tun hon khớ cha hydro c quyt nh bi cỏc yu t : Thnh

phn phõn on ca cỏc nguyờn liu , kht khe ca quỏ trỡnh v tr s octan

ca sn phm xng .T l H2/nguyờn liu cng cao thỡ tc to cc trờn xỳc tỏc

cabgf nh v thi gian lm vic ca xỳc tỏc cng kộo di . Song nu tng t l

mol H2/RH s dn ti tiờu tn mt lng nhit ỏng k , ng thi lm tng tr

lc thu ng v th tớch thit b ng dn .

Trong trng hp nu nguyờn liu cha nhiu naphten bi s tun hon khớ

cha hydro s chn thp vỡ nu tng bi s ny s nh hng xu lm gim mc

chuyn hoỏ cỏc hydro thnh hydrocacbon thm.

II.5 Hiu ng nhit ca quỏ trỡnh

Cỏc phn ng ch yu ca quỏ trỡnh reforming xỳc tỏc l phn ng kh

hydrocacbon naphten 6 cnh thnh hydrocacbon thm v kh hydro vũng hoỏ

cỏc hydro cacbon parafin thm . Cỏc phn ng ny xy ra kốm theo sự thu

nhit.Ngoi ra cũn cú phn ng hydro-cracking , phn ng ny xy ra kốm theo

s to nhit v cũn cú mt s cỏc phn ng ph , xy ra yu trong quỏ trỡnh nu

tớnh v hiu ng nhit thỡ cú th b qua .Vỡ vy hiu ng nhit ca quỏ trỡnh

c xỏc nh bi sõu ca cỏc phn ng kh hydro , kh hydro vũng hoỏ v

hydro craraking [3]

Quỏ trỡnh chuyn hoỏ nguyờn liu giai on u ch yu xy ra cỏc phn

ng kh hydro , kh hydro vũng hoỏ , cho nờn hiu ng nhit giai on ny

quyt nh ch yu bi sõu ca hai dng phn ng trờn.

Nhng do cỏc phn ng kh hydro cỏc naphten xy ra nhanh hn nhiu so

vi phn ng kh hydro -vũng hoỏ cỏc hydrocacbon parafin, vỡ vy giỏ tr hiu

ng nhit õy ph thuc ch yu vo hm long cỏc hydro cacbon , naphten

trong nguyờn liu .



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



46



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Quỏ trỡnh chuyn hoỏ nguyờn liu giai on cui , khi cỏc phn ng thm

hoỏ hu nh ó cõn bng thỡ vai trũ ca phn ng hydrocracking quyt nh hiu

ng thu nht giai on ny .Ngi ta thy rng , tt nhit gim i rừ rt

cỏc thit b phn ng cui trong cỏc h thng reforming xỳc tỏc .

Trong tớnh toỏn k thut , hiu ng nhit ca quỏ trỡnh thng tớnh cho 1 kg

nguyờn liu núi chung hiu ng nhit ca quỏ trỡnh reforming xỳc tỏc trong mi

trng hp u cú giỏ tr õm ln .Ngi ta thy giỏ tr hiu ng nhit s dng

nguyờn liu khỏc nhau thỡ khỏc nhau , vớ d khi s dng nguyờn liu cú hm

lng naphten cao hn s ln hn so vi khi s dng nguyờn liu cú hm lng

parafin cao. Giỏ tr trung bỡnh ca hiu ng nhit i vi nguyờn liu xng

parafin thỡ nm trong gii hn t 50-70 Kal/kg cũ i vi nguyờn liu xng

nhiu naphten thỡ nm trong gii hn t 100-140 Kkal/kg .Ta thy rng khi ch

bin nguyờn liu xng cỏc phõn on hp vi mc ớch nhn hydrocacbon thm

(BTX) thỡ giỏ tr hiu ng nhit cũn cao hn c bit l nguyờn liu cha nhiu

naphten .[3]

III. Dõy chuyn cụng ngh ca quỏ trỡnh Reforming xỳc tỏc

III. 1.1 Cỏc loi dõy chuyn cụng ngh reforming xỳc tỏc thụng dng :

Trong nhng nm 1940-1950 ngũi ta s dng cht xỳc tỏc cho quỏ trỡnh ch yu

l cỏc ụxyt (nh MoO3/Al2O3 v.v) Nh ta ó phan tớch phn xỳc tỏc cỏc xỳc tỏc

ụxyt trong iu kin reforming b mt hot tớnh rt nhanh do s to cc bỏm trờn

xỳc tỏc, nờn ch sau vi chc gi lm vic l hot tớnh ó gim hn.Nờn cỏc loi xỳc

tỏc ú phi tỏi sinh thng xuyờn.Cỏc h thng u tiờn tỏi sinh thng xuyờn.Cỏc

h thng u tiờn tỏi sinh xỳc tỏc bng cỏch dng nh k (ch sau 10-24 gi ó

phi tỏi sinh xỳc tỏc) cỏc xỳc tỏc ụxyt li cũn cú yu im l cú hot tớnh v

chn la thp [3].Sau ú ngi ta ó xõy dng h thng tỏi sinh xỳc tỏc liờn tc

trong thit b tỏi sinh riờng .S tin hnh tỏi sinh xỳc tỏc trong thit b tỏi sinh v



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



47



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



liờn tc cho quay li thit b phn ng,cho phộp kộo di thi gian lm vic ca xỳc

tỏc v tng cụng sut lm vic ca thit b.H thng reforming xỳc tỏc trờn cỏc ụxyt

gi l hyrụfocming.Quỏ trỡnh hyrụfocming thc hin cú th vi loi xỳc tỏc lp

sụi.

H thng reforming xỳc tỏc vi lp xỳc tỏc c nh m cho tỏi sinh liờn tc

cú hai thit b phn ng riờng v hai thit b tỏi sinh riờng . Loi s ny cú u

im l n gin v nguyờn liu khụng phi qua giai on lm sch s b t khi

a vo quỏ trỡnh .

Nhc im cu s ny l :Chu kỡ lm vic ca xỳc tỏc ngn xỳc tỏc cú

hot tớnh v chn la thp , xỳc tỏc phi tỏi sinh thng xuyờn . V trong quỏ

trỡnh khi cho hyrụ tun hon vo mụi trng khụng khớ v cho khụng khớ vo mụi

trng hyrụ d xy ra hin tng n v chỏy rt nguy him.Hin nay loi s

ny ó i vo lch s.Nhng ch cho loi s h thng Reforming xỳc tỏc Pt /

Al2O3 v pha thờm nguyờn t t him. H thng Reforming xỳc tỏc Pt /Al 2O3 ó

c dựng ph bin trong cụng ngh ch bin du m.V phõn loi theo cỏc kiu

s riờng.

Nhỡn chung n bõy gi trờn th gii tn ti 2 loi dõy chuyn cụng ngh :

- Dõy chyn cụng ngh reforming vi lp xỳc tỏc c nh tỏi sinh nh

k .Bao gm hai kiu :

+ Tt c cỏc lũ phn ng tỏi sinh cựng mt lỳc

+ Cú mt s lũ phn ng d tr lm vic thay th khi cn tỏi sinh xỳc tỏc ca

mt lũ phn ng no ú c hi quỏ trỡnh khụng b giỏn on

- H thng reforming xỳc tỏc vi ch xỳc tỏc chuyn ng v tỏi sinh

liờn tc . Quỏ trỡnh tỏi sinh thỡ ly bt xỳc tỏc c , thờm xỳc tỏc mi m bo

cht lng ca quỏ trỡnh .

Nhỡn chung cỏc dõy chuyn xỳc tỏc reforming u s dng t 3 ến 4 thit b phn

ng , Lý do õy l nu ít hn 3 lũ phn ng thỡ hiu sut chuyn hoỏ cha t



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



48



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



dn n cht lng sn phm cha t yờu cu .Nhng nu dựng nhiu hn 4 thit

b phn ng thỡ c v mt cht lng sn phm cũn vn u t s lờn cao quỏ

hiu qu kinh t s khụng ti u . Bi vy thng trong cụng nghip cỏc dõy

chuyn ch cú 3 lũ hoc 4 lũ phn ng m thụi .

Vi cỏc dõy chuyn 3 n 4 thit b phn ng ,loi lũ thụng dng l loi

xuyờn tõm .Trong cụng ngh reforming xỳc tỏc ph bin l hai loi thit b : Dc

trc v xuyờn tõm.

III.1.2 Thit b chớnh ca quỏ trỡnh:

Thit b chớnh ca quỏ trỡnh reforming xỳc tỏc l thit b phn ng.

Thit b phn ng ca quỏ trnh reforming xỳc tỏc ph bin nht l loi hỡnh tr,ch

to bng thộp v chia thnh hai loi sau:[7]

Loi th nht l loi thit b phn ng vi vic dn nguyờn liu khớ vo theo hng

dc trc v loi nguyờn liu khớ vo theo hng xuyờn tõm.

Loi thit b phn ng theo hng dc trc l loi hn hp khớ , nguyờn liu c

dn vo theo hng dc trc lp xỳc tỏc theo hng t trờn xung di. u ng

lừi vo cú cu to c bit phõn phi dũng nguyờn liu v khớ theo tt c tit

din ca thit b .

Loi ny v lm bng thộp cỏc bon v lp lút gia bng bờ tụng phun . V xỳc tỏc

cho vo trong thnh tht b cho thnh mt lp liờn tc trong ton b thit b tng

kh nng phõn chia hi trong ton b thit din ca lp xỳc tỏc v trỏnh mt

mỏt xỳc tỏc lờn phớa trờn lp xỳc tỏc v phớa di lp xỳc tỏc ngi ta cho ht s

m ngoi .V o nhit trong thit b phn ng ngi ta dựng pin nhit in.

Loi ny cú th gi c lp trờn xỳc tỏc cỏc sn phm b n mũn , v loi

ny cú sc cn thu lc ln.

Loi th hai l loi thit b phn ng dn nguyờn liu + khớ vo theo hng

xuyờn tõm .



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



49



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Loi ny cú cu to v ngoi ging ht loi trờn ch l :dn hn hp khớ +

nguyờn liu vo theo hng xuyờn tõm v dũng hi chuyn ng trong thit b

phn ng theo dũng hi xuyờn tõm t trờn xung di . t mc ớch ny thỡ ng

dn hi cú l xỳc tỏc trong thit b phn ng 1 l liờn tc . trỏnh mt mỏt phớa

trờn v phớa di ngi ta cho lp ht s m .Loi ny cú sc cn thu lc nh

hn hn nhiu so vi loi thit b dc trc. Nu dựng loi ny thỡ gim c sc

cn thu lc chung ca h thng thit b phn ng.Nhng loi nay cú yu im

chung l khụng gi cỏc sn phm n mũn lp trờn cựng xỳc tỏc.

mụi trng hyrụ v iu kin nhit 525 0c v ỏp sut 20-40 at d gõy n mũn

kim loi .Vỡ vy phớa trong vỏ kim loi ca thit b phn ng cn cú mt lp bờ

tụng phun . Ngoi ra phớa trong thit b phn ng t 1 cỏi cc bng thộp t l ,

gia hai thnh cc v thit b phn ng l thit b ngn cỏch .V nhit b mt

kim loi khụng cao quỏ 1500C-nhit ny phi c kim tra bng pin nhit in

, nu nhit lp ny cao quỏ d gõy n mũn v lm hng thiờt b phn ng .Sn

xut v v ỏy thit b phn ng ngi ta dựng thộp 09- 2T ng kớnh thit b

phn ng thng nm trong khong 2,2-3 m v chiu cao 9,5-12,5 m.

III. 2. Dõy chuyn reforming vi lp xỳc tỏc c nh :

Trong cụng ngh ch bin du , quỏ trỡnh reforming vi lp xỳc tỏc c nh vn cũn

ph bin , õy diu kin tin hnh quỏ trỡnh c chn m bo thi gian gia

cỏc ln tỏi sinh ln (thng trờn 6 thỏng n mt nm )[3]. Quỏ trỡnh tỏi sinh xỳc

tỏc c tin hnh ng thi trong tt c reactor i vi h thng khụng cú cỏc

thit b d tr .

- H thng trong ú quỏ trỡnh Refocming xỳc tỏc thc hin phn tỏi sinh xỳc

tỏc c tin hnh nh kỡ ngay trong thit b phn ng loi h thng ny cú th

chia thng hai nhúm



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



50



 ỏn tt nghip

tỏc



Thit k phõn xng Reforming xỳc



Nhúm 1: Cỏc h thng trong quỏ trỡnh tỏi sinh xỳc tỏc oc tin hnh ng

thi trong tt c cỏc thit b phn ng .H thng ny c tin hnh ch cng

va phi , chu kỡ lm vic ca xỳc tỏc kộo di trong nhiu thỏng ( cú th 4 n 8

thỏng ). Thuc h ny cỏc nc Liờn Xụ (c )v M u cú vớ d nh quỏ trỡnh

Katfocming v quỏ trỡnh Guri-focming M .

Nhúm 2: Cỏc h thng trong ú quỏ trỡnh tỏi sinh xỳc tỏc c thc hin

trong mt thit b phn ng d tr .Cho nờn nú cho phộp khụng cn dng ton b

h thng Refocming tỏi sinh cht xỳc tỏc , nhng chỳng li phc tp hn v mt

cụng ngh . h thng loi ny tin hnh chế cng v chu kỡ lm vic ca

xỳc tỏc ngn .Thuc h ny l quỏ trỡnh Untrafocming v Pauefocming



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



51



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN

2



420



480



500



3



Nguyên liệu



440



500



3



2



2



500



6 40



5



7



25



20



8



1



LPG



Reformat



1



9



C1 C

2



sơ đồ công nghệ peforming bán tái xúc tác



20



150



500



3



6



Khí giàu hyđro



áp suất



Nhiệt độ



8. Tháp ổn định

9. Thiết bị ngưng tụ



7. Thiết bị tách



4. Thiết bị trao đổi nhiệt

5. Máy nén

6. Thiết bị làm lạnh



1. Máy bơm

2. Lò phản ứng

3. Lò gia nhiệt



25



500



chú thích



ỏn tt nghip

tỏc

Thit k phõn xng Reforming xỳc



52



14

10

6



9

7



4

3

2



1



30(at)



17. Máy nén.

sơ đồ công nghệ reforming với lớp xúc tác cố định



16. Thùng chứa hồi lưu.



15. Thiết bị ngưng tụ làm lạnh.



13. Máy bơm.

13



11

8



30(at)



20(at)



o



o



220 C



12



50 C



15

5



17



12. Tháp ổn định.



11. Thiết bị đốt nóng



9. Thiết bị phân ly áp suất thấp.



8. Thiết bị phân ly áp suất cao.



Thit k phõn xng Reforming xỳc



C4- C5



7,14. Thiết bị làm lạnh.



3,4,5. Thiết bị phản ứng 1,2,3.



2. Lò ống có ba buồng đốt



C1 - C3



ghi chú:



1,6,10. Thiết bị trao đổi nhiệt.



ỏn tt nghip

tỏc



53 C

o



Nguyờn liu l phõn on naphta ó c sy khụ v lm sch t b phn hydro

hoỏ lm sch c trn vi khớ hydro t mỏy nộn sau khi qua cỏc thit b trao i

nhit , c np ni tip vo lũ dt núng v cỏc reactor t th 1 n th 3 ( ngy

nay thng dựng n lũ th 4). Sn phm ra khi lũ sau khi qua cỏc thit b trao i

nhit , c np tip vo thit b t núng v thit b lm sch .Sau ú qua thit b



Hong Minh Th - HDII - K42 - HBKHN



53