Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác CCR để nhận xăng có chất lượng cao với công suất 20000 thùng/ngày
MỤC LỤC CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC. . 3 1.1. Các phản ứng chính trong quá trình reforming: 3 1.2. Các cơ chế phản ứng reforming: 4 1.2.1. Cơ chế phản ứng reforming một parafin: 4 1.2.2. Cơ chế phản ứng một naphten: 4 1.3. Sự biến đổi hoá học các hydrocacbon riêng lẻ trong quá trình reforming xúc tác: 5 1.3.1. Sự biến đổi các HC naphten 5 1.3.2. Sự chuyển hoá của các HC parafin: 7 1.3.3. Sự chuyển hoá của HC thơm: 9 1.3.4. Sự chuyển hoá của HC olefin: 10 1.3.5. Phản ứng phân huỷ các hợp chất dị nguyên tố: 11 1.3.6. Phản ứng tạo cốc: 11 CHƯƠNG 2 : XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING. 12 2.1. Lịch sử phát triển của xúc tác reforming: 12 2.2. Vai trò của xúc tác trong quá trình reforming: 14 2.3. Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác reforming: 14 2.4. Bản chất của chất xúc tác reforming: 15 2.4.1. Kim loại mang chức năng oxi hoá khử: 15 2.4.2. Chất mang có tính axit: 16 2.5. Thay đổi tính chất của xúc tác trong quá trình làm việc: 17 2.5.1. Sự gây độc của các độc tố: 17 2.5.2. Thay đổi các tính chất của xúc tác khi làm việc: 19 2.6. Vấn đề tái sinh chất xúc tác: 19 2.6.1. Quá trình đốt cháy cốc: 19 2.6.2. Quá trình oxy - clo hoá: 20 2.6.3. Quá trình làm khô: 21 2.6.4. Quá trình khử hoá: 21 2.7. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác: 21 CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 22 3.1. Phân loại các công nghệ reforming xúc tác hiện nay: 23 3.2. Giới thiệu một số công nghệ reforming tiêu biểu: 23 3.2.1. Công nghệ reforming dùng chất xúc tác cố định: 24 3.2.2. Công nghệ reforming tái sinh liên tục chất xúc tác (CCR): 29 3.2.3. Quá trình New reforming: 32 3.3. Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ của các nhà bản quyền: 34 CHƯƠNG 4 : CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 40 4.1. Mục đích và ý nghĩa của quá trình reforming xúc tác: 40 4.2.Nguyên liệu sử dụng cho quá trình Reforming xúc tác. 41 4.3. Sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác. 42 4.3.1. Xăng có trị số octan cao: 42 4.3.2. Các hydrocacbon thơm: 43 4.3.3.Khí chứa hydro: 44 4.3.4. Khí hoá lỏng LPG: 44 4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình reforming 45 4.4.1. Ảnh hưởng của nguyên liệu: 45 4.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ: 47 4.4.3. Ảnh hưởng của áp suất: 48 4.4.4. Ảnh hưởng của tốc độ nạp liệu riêng (Tốc độ thể tích) LHSV (Liquid Hourly Space Velocity): 49 4.4.5. Ảnh hưởng của tỷ số khí hydro tuần hoàn trên nguyên liệu (H 2 /HC): 49 4.4.6 Ảnh hưởng của xúc tác: 50 4.5. Lựa chọn sơ đồ công nghệ reforming xúc tác: 50 4.6. Các thiết bị và nguyên lý làm việc của chúng trong phân xưởng reforming xúc tác CCR của hãng UOP: 51 4.6.1.Các thiết bị của hệ thống reforming: 51 4.6.2. Các thiết bị trong hệ thống cyclemax (tái sinh chất xúc tác): 57 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 67 5.1. Nhiệm vụ tính toán: 67 5.2. Các thông số cho trước và cần xác định: 67 5.2.1. Các thông số cho trước: 67 5.2.2. Các thông số cần xác định: 68 CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC. 1.1. Các phản ứng chính trong quá trình reforming: Reforming xúc tác là quá trình biến đổi các thành phần hydrocacbon của nguyên liệu mà chủ yếu là naphten và parafin thành các aromatic và một phần iso-parafin có trị số octan (TSOT) cao. Sơ đồ các phản ứng chính xảy ra trong quá trình reforming được thể hiện ở hình (1.1): n-parafin 1 3 4 5 6 Aromatic Crackat 2 1 Cyclopentan Cyclohexan Aromatic 3 nhẹ hơn iso-parafin Hình 1.1. Các phản ứng chính của quá trình reforming. (1): Phản ứng hydrocracking và đề metyl hoá, xẩy ra với tác nhân xúc tác axit hoặc kim loại. (2): Phản ứng đồng phân hoá parafin, xẩy ra với tác nhân xúc tác axit. (3): Phản ứng đề hydro - cyclo hoá, với tác nhân xúc tác kim loại và axit (4): Phản ứng đồng phân hoá naphten, xẩy ra với tác nhân xúc tác axit. (5): Phản ứng đề hydro hoá, xẩy ra với tác nhân xúc tác kim loại. (6): Phản ứng đề alkyl hoá và đề metyl hoá, xẩy ra với tác nhân xúc tác kim loại hoặc axit. Ngoài ra, trong điều kiện tiến hành quá trình reforming còn xảy ra các phản ứng phụ, tuy không làm ảnh hưởng nhiều đến cân bằng của các phản ứng chính nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến độ hoạt động và độ bền của chất xúc tác. Đó là các phản ứng: + Phản ứng phân huỷ và khử các hợp chất chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh thành H 2 S, NH 3 , H 2 O. + Phản ứng phân huỷ các hợp chất chứa kim loại và halogen. + Phản ứng ngưng tụ của các hợp chất trung gian không bền như olefin, diolefin với hydrocacbon thơm, dẫn đến tạo thành các hợp chất nhựa và cốc bám trên bề mặt chất xúc tác. Vì thế để phát triển quá trình reforming xúc tác, người ta cần phải khắc phục được quá trình tạo cốc trên xúc tác, hay ít nhất phải hạn chế tối đa quá trình tạo cốc. 1.2. Các cơ chế phản ứng reforming: 1.2.1. Cơ chế phản ứng reforming một parafin: Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng phản ứng reforming một parafin xảy ra theo 3 giai đoạn: loại hydro, đóng vòng, loại hydro từ hợp chất vòng thành hợp chất thơm. Giai đoạn đầu và giai đoạn cuối xảy ra trên chất xúc tác kim loại, giai đoạn giữa được thực hiện trên chất xúc tác axit. Các giai đoạn đó có thể xen kẽ vào nhau, nghĩa là trong khi giai đoạn này chưa đi đến cùng thì giai đoạn khác đã bắt đầu. Nhờ sự tồn tại những trung tâm xúc tác loại hydro ngay bên cạnh các trung tâm xúc tác axit, mà các giai đoạn đó có thể xảy ra một cách nối tiếp trực tiếp hoặc gần như đồng thời xảy ra, hay nói một cách khác là các giai đoạn đó xảy ra ngay khi sản phẩm của giai đoạn trước chưa kịp có cấu trúc hoàn chỉnh, đang ở trạng thái chưa định hình có khả năng phản ứng cao. Một phân tử n-heptan chuyển hoá thành toluen theo những cách cho trong hình (1.2): - H 2 - H 2 -H 2 - H 2 ± H + +H + +H + +H + + + + - H + -H + -H + -H 2 Hình 1.2. Sơ đồ tổng quát phản ứng reforming n-C 7 H 16 1.2.2. Cơ chế phản ứng một naphten: Xét quá trình chuyển hoá cyclohexan, cyclopentan thành benzen: 1 1 1 + 1 2 + 2 2 1: Phản ứng loại hydro ( xảy ra tại tâm kim loại). 2: Phản ứng tạo cacbocation và đồng phân hoá cacbocation (xảy ra tại trung tâm axit). Cơ chế đóng vòng của cacbocation bậc ba cho thấy khi reforming n-C 6 thì không phải vòng 6 được tạo ra lúc đầu, mà chính là các hợp chất vòng 5 đã sinh ra metyl-cyclopentan, metyl-cyclopenten, metyl-cyclopentadien. Cuối cùng metylcyclopentadien đã mất hydro, đồng phân hoá thành bezen. Tốc độ giai đoạn đóng vòng nhỏ hơn nhiều tốc độ giai đoạn loại hydro, bởi vậy naphten bị reforming dễ hơn nhiều so với parafin. Có tác giả cho rằng hằng số tốc độ của phản ứng reforming một naphten lớn hơn cả trăm triệu lần so với parafin (còn biến đổi phụ thuộc vào chất xúc tác). [1] Trên đây mới chỉ là cơ chế phản ứng reforming xảy ra đối với hai họ hydrocacbon parafin và naphten là hợp phần chính của nguyên liệu. Còn một số phản ứng khác xảy ra đối với họ hydrocacbon thơm và olefin chúng ta sẽ đề cập ở phần sau. 1.3. Sự biến đổi hoá học các hydrocacbon riêng lẻ trong quá trình reforming xúc tác: 1.3.1. Sự biến đổi các hydrocacbon naphten 1.3.1.1. Đề hydro hoá naphten thành aromatic: R R + H 2 ( + 50 kcal/mol ) Đây là phản ứng thu nhiệt mạnh. Khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất, hiệu suất hydrocacbon thơm sẽ tăng lên. Theo các số liệu và các nghiên cứu đã công bố đều cho thấy, việc tăng tỷ số H 2 /HC nguyên liệu có ảnh hưởng không nhiều đến cân bằng của phản ứng đề hydro hoá naphten và sự ảnh hưởng này có thể bù lại bằng việc tăng nhiệt độ của quá trình. Khi hàm lượng của hydrocacbon naphten trong nguyên liệu cao, quá trình reforming sẽ làm tăng rõ ràng hàm lượng của hydrocacbon thơm cũng như sản phẩm H 2 có giá trị kinh tế cao. Do đó cho phép ta lựa chọn và xử lý nguyên liệu để có thể đạt mục đích mong muốn: hoặc tăng hydrocacbon thơm có TSOT cao cho xăng, hoặc để nhận hydrocacbon riêng biệt BTX. Việc tăng TSOT của xăng cũng còn phụ thuộc vào hàm lượng n-parafin chưa bị biến đổi chứa trong sản phẩm vì chúng có TSOT rất thấp (TSOT của heptan bằng 0). Vì vậy ngoài phản ứng đề hydro hoá naphten, cũng cần phải tiến hành các phản ứng khác sao cho đảm bảo được hiệu quả của quá trình reforming. Phản ứng đề hydro hoá naphten, trong đó đặc trưng nhất là phản ứng đề hydro hoá cyclohexan và dẫn xuất của nó, có tốc độ khá lớn khi ta dùng xúc tác có chứa kim loại mang tính khử. Năng lượng hoạt hoá của phản ứng này nhỏ, chỉ vào khoảng 20 kcal/mol. Phản ứng tạo xylen: CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Phản ứng đề hydro hoá có thể xảy ra song song với phản ứng đề alkyl hoá trên chất xúc tác lưỡng chức: CH 3 CH 3 CH 3 + 2H 2 + CH 4 Như vậy, nhờ phản ứng đề hydro hoá naphten có tốc độ cao mà trong quá trình reforming ta sẽ nhận được nhiều hydrocacbon thơm và H 2 . Do phản ứng thu nhiệt mạnh, người ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp trong nhiều lò phản ứng để hỗn hợp sản phẩm sau mỗi lần ra khỏi lò phản ứng được gia nhiệt bổ sung qua các lò gia nhiệt để nhận được độ chuyển hoá cao tối ưu cần thiết. 1.3.1.2. Phản ứng đồng phân hoá: CH 3 CH 3 CH 3 - H 2 CH 3 + H + CH 3 + + - H 2 P t CH 3 CH 3 Al 2 O 3 CH 3 CH 3 P t CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 Phản ứng này bao gồm các quá trình làm thay đổi cấu trúc vòng và có thể bắt đầu từ việc đóng vòng những parafin có K LP T lớn hơn . 1.3.1.3. Sự chuyển hoá hydrocacbon naphten 5 cạnh: + Phản ứng đề hydro và đồng phân hoá: phản ứng xảy ra theo từng bậc, đầu tiên là phản ứng tạo naphten vòng 6 cạnh từ naphten vòng 5 cạnh sau đó là phản ứng đề hydro tạo ra hydrocacbon thơm. Phản ứng đồng phân hoá naphten vòng 5 cạnh thành vòng 6 cạnh là phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp (5kcal/mol), nên khi tăng nhiệt độ thì cân bằng dịch chuyển về phía tạo vòng naphten năm cạnh. Ví dụ phản ứng đồng phân hoá metylcyclopentan và cyclohexan: CH 3 CH 2 + Tại nhiệt độ 500 ° C, nồng độ cân bằng của metylcyclopentan là 95% còn của cyclohexan chỉ là 5%. Nhưng do tốc độ phản ứng đề hydro hoá xảy ra nhanh mà cân bằng của phản ứng đồng phân hoá có điều kiện chuyển hoá -CH 2 -CH 3 CH 3 CH 3 + thành cyclohexan và trong phản ứng, nồng độ của naphten chưa bị chuyển hoá chỉ còn 5%. + Phản ứng mở vòng: Dưới điều kiện của quá trình reforming thì liên kết C-C của vòng naphten có thể bị phá vỡ tạo liên kết C-H. Tuỳ theo vị trí đứt gãy mà tạo các sản phẩm khác nhau. + Phản ứng đồng phân hoá: theo nghiên cứu cho thấy, phản ứng đồng phân hoá cyclopentan thành cyclohexan không liên quan đến áp suất của quá trình phản ứng và sản phẩm mà phụ thuộc vào các điều kiện tiến hành quá trình. Tỷ số cân bằng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình. 1.3.1.4. Phản ứng hydrocracking: R 1 + H R H + H 2 R 4 H + R 3 H + Σ ∆ Q R 2 Do phản ứng đồng phân hoá vòng cyclopentan thực hiện rất khó khăn và phải cần chất xúc tác có độ axit cao mà đây lại là nguyên nhân chính cho phản ứng hydro cracking xẩy ra mãnh liệt. Phản ứng này càng xẩy ra nhanh và hoàn toàn khi quá trình làm việc ở áp suất cao, nhiệt độ cao. Phản ứng hydro cracking đã làm ảnh hưởng đến hàm lượng aromatic và làm giảm ON của sản phẩm cũng như hiệu suất tạo reformat. 1.3.2. Sự chuyển hoá của các HC parafin: 1.3.2.1. Phản ứng đề hydro - cyclo hoá: R R-C-C-C-C-C-C + 4H 2 ( ∆ Q = 50 kcal/mol ) Phản ứng đề hydro - cyclo hoá n-parafin xảy ra khó hơn so với của naphten và là phản ứng khó thực hiện nhất trong quá trình reforming. Chỉ có ở nhiệt độ cao mới có thể nhận được hiệu suất HC thơm đáng kể. Khi tăng chiều dài mạch cacbon trong parafin, hằng số cân bằng tạo HC thơm cũng được tăng lên, điều đó thể hiện ở bảng (1.1): Phản ứng 400 ° K 600 ° K 800 ° K n-C 6 H 14 → C 6 H 6 + 4H 2 3,82.10 -12 0,67 3,68.10 5 n-C 7 H 16 → C 7 H 8 + 4H 2 6,54.10 -10 31,77 9,30.10 6 n-C 8 H 18 → C 6 H 5 -C 2 H 5 + 4H 2 7,18.10 -10 39,54 1,17.10 7 n-C 9 H 20 → C 6 H 5 -C 3 H 7 + 4H 2 1,42.10 -9 65,02 1,81.10 7 2 3 Bảng 1.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ và chiều dài mạch cacbon tới hằng số cân bằng của phản ứng đề hydro-cyclo hoá parafin. Khi tăng nhiệt độ, hằng số cân bằng của phản ứng đề hydro-cyclo hoá parafin tăng lên rất nhanh, nhanh hơn so với cả phản ứng đề hydro hoá naphten. Nhưng tốc độ phản ứng đề hydro-cyclo hoá lại rất nhạy với sự thay đổi áp suất hoặc tỷ số H 2 /HC nguyên liệu. Năng lượng hoạt động của phản ứng thay đổi từ 25 ÷ 40 kcal/mol khi dùng xúc tác Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 , còn khi dùng xúc tác Pt/Al 2 O 3 là từ 20 ÷ 30 kcal/mol. Tốc độ phản ứng tăng khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử parafin, điều đó dẫn tới hàm lượng hydrocacbon thơm trong sản phẩm phản ứng cũng tăng lên. Đề hydro-cyclo hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm là một trong những phản ứng quan trọng nhất của reforming xúc tác. Nhờ phản ứng này mà cho phép biến đổi một lượng lớn các hợp chất có TSOT cao (ví dụ, TSOT của n-C 7 = 0, còn TSOT của toluen ≈ 120). Phản ứng này xảy ra ưu tiên tạo thành các dẫn xuất của bezen với số lượng cực đại nhóm metyl đính xung quanh, nếu như nguyên liệu cho phép. Chẳng hạn ở 465 ° C, nếu nguyên liệu là 2,3-dimetyl hexan thì hiệu suất của ο -xylen là lớn nhất. Ngược lại, nếu nguyên liệu là 2,2-dimetyl hexan thì phản ứng xảy ra khó hơn, và nếu nguyên liệu là 2,2,4-trimetyl pentan thì phản ứng cyclo hoá xảy ra còn khó hơn nữa. Nhưng nếu tăng nhiệt độ lên trên 510 ° C thì hiệu suất hydrocacbon thơm từ các hợp chất trên lại tăng lên nhờ phản ứng đồng phân hoá làm thay đổi cấu trúc mạch alkyl. Đồng thời phản ứng đề hydro-cyclo hoá cũng góp phần làm giảm đáng kể phản ứng cracking xẩy ra với những parafin có khối lượng phân tử lớn. Tuy nhiên, hydrocacbon parafin còn có thể tạo vòng naphten 5 cạnh nhưng xác suất nhiệt động học của phản ứng tạo vòng 6 cạnh lớn hơn nhiều. CH 3 -(CH 2 ) 6 -CH 3 C 3 H 7 + H 2 1.3.2.2. Phản ứng đồng phân hoá n-parafin: n-parafin - H 2 /Pt n-olefin + H 2 /Pt + H + /Al 2 O 3 n-cacbocation - H + /AL 2 O 3 đồng phân hóa cacbocation iso-parafin iso-olefin iso-cacbocation n-parafin iso-parafin + ∆ Q = 2 kcal/mol Phản ứng đạt cân bằng trong vùng làm việc của lò phản ứng ở điều kiện 500 ° C với xúc tác Pt/Al 2 O 3 như sau: với n-C 6 là 30%, n-C 5 là 40%, n-C 4 là 60%. Các phản ứng này có vai trò quan trọng trong quá trình reforming xúc tác vì: - Với các n-parafin nhẹ, sự đồng phân hoá làm cải thiện TSOT. Ví dụ TSOT của n-C 5 là 62, trong khi đó TSOT của iso-C 5 là trên 80. - Với các n-parafin cao hơn C 5 , phản ứng đồng phân hoá dễ xảy ra hơn nhưng nó chỉ làm tăng không nhiều TSOT vì còn có mặt các n-parafin chưa biến đổi trong các sản phẩm phản ứng. Ví dụ n-C 7 có TSOT = 0, còn trimetyl butan có TSOT = 110 và hỗn hợp C 7 ở điều kiện cân bằng của phản ứng đồng phân hoá chỉ có TSOT = 55. Do đó mà phản ứng đồng phân hoá tốt nhất nên tiến hành với n-parafin nhẹ (C 5 hay C 6 ). Vì khi đó sản phẩm có TSOT cao hơn so với khi tiến hành đồng phân hoá n-parafin cao hơn. Tuy nhiên, trong điều kiện quá trình reforming thì phản ứng này không thuận lợi do khống chế độ axit của chất xúc tác. 1.3.2.3. Phản ứng hydrocracking và đề metyl hoá: R-C-C-R 1 + H 2 R-CH 3 (iso) + R 1 -CH 3 (iso) + ∆ Q = 11kcal/mol R-C-C-C + H 2 R 2 -CH + CH 4 (phản ứng đề metyl hoá) Phản ứng xảy ra trên cả 2 chức năng của chất xúc tác và sản phẩm của quá trình là các hydrocacbon iso-parafin. Vì phản ứng cũng xảy ra theo cơ chế cacbocation nên sản phẩm khí thường chứa nhiều C 3 , C 4 và C 5 , rất ít C 1 và C 2 . Nhưng nếu tăng nhiệt độ cao hơn nữa thì sẽ tăng hàm lượng C 1 và C 2 , vì lúc này tốc độ phản ứng đề metyl hoá sẽ cạnh tranh với tốc độ phản ứng cracking xúc tác. Khi đó metan sẽ được tạo ra với số lượng đáng kể. Tác dụng của các phản ứng này trong quá trình reforming là đã góp phần làm tăng TSOT cho sản phẩm vì đã tạo ra nhiều iso-parafin. Tuy nhiên các phản ứng này làm giảm sản phẩm lỏng và đồng thời cũng làm giảm hiệu suất hydro (do tiêu tốn H 2 cho phản ứng). Có thể khống chế phản ứng đề metyl hoá bằng cách sử dụng chất xúc tác đa kim loại. 1.3.3. Sự chuyển hoá của hydrocacbon thơm: 1.3.3.1. Phản ứng đồng phân hoá: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH -CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 -CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Phản ứng đồng phân hoá xẩy ra theo hướng tăng mạch nhánh đối với các nhánh hydrocacbon dài gắn trên vòng thơm để tăng TSOT, hơn nữa cũng như thay đổi lại các vị trí hydrocacbon trên vòng thơm tạo ra những sản phẩm khác nhau. Phản ứng được tiến hành với chức năng axit của xúc tác và theo cơ chế cacbocation. 1.3.3.2. Phản ứng đề metyl, đề alkyl hoá: CH 3 -CH 2 -CH 3 CH 3 + H 2 + C 2 H 6 CH 3 + H 2 CH 3 + CH 4 CH 3 R + H 2 + RH + ∆ Q = 12 ÷ 13kcal/mol R-C R-H + H 2 + CH 4 Phản ứng đề alkyl hoá xẩy ra tương tự với phản ứng đề metyl hoá. Điểm khác nhau cơ bản là phản ứng đề alkyl hoá có thể ngắt hoàn toàn mạch nhánh gắn trên vòng thơm, còn khi nhánh hydrocacbon không đủ lớn thì phản ứng có thể tiến hành như cracking cơ chế cacbocation với tác nhân axit của chất xúc tác. Phản ứng tiến hành nhanh và thuận lợi khi nhiệt độ và áp suất cao. 1.3.4. Sự chuyển hoá của hydrocacbon olefin: Hydrocacbon olefin được sinh ra khi đề hydro hoá các hydrocacbon parafin hay một lượng nhỏ có sẵn trong nguyên liệu. Các hydrocacbon olefin bị đề hydro - cyclo hoá với tốc độ lớn hơn so với hydrocacbon parafin. C n H 2n C n H 2n - 6 + 3H 2 CH 3 n-C 7 H 14 + 3H 2 Tuy nhiên, các phản ứng ngưng tụ và phân huỷ xảy ra song song làm giảm nhanh hoạt tính của chất xúc tác. Vì vậy nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác phải được hydrotreating để giảm tối đa lượng hydrocacbon olefin có mặt trong nguyên liệu. [...]... phản ứng hydro cracking + Độ chọn lọc của xúc tác phải cao: độ chọn lọc của xúc tác được xác định bằng tỷ số hiệu xuất reformat so với hiệu suất cốc khi tiến hành reforming xúc tác trên xúc tác chuẩn và điều kiện chuẩn Xúc tác cần có độ chọn lọc cao để hiệu suất tạo xăng cao và đảm bảo trong xăng có nhiều cấu tử có ON cao + Độ ổn định của xúc tác phải cao: Xúc tác phải giữ được những đặc tính chủ yếu (hoạt... Pt Chất mang Ni=C=O 1905 Ni C=O Ni SiO2 SiO2 SiO2 Bảng 3.1: Sơ lược tiến hành cải tiến xúc tác và công nghệ reforming xúc tác trên thế giới 1940 Reforming xúc tác đầu tiên sử dụng xúc tác molipden 1949 Phát triển xúc tác Pt 1950-1960 Nhiều quá trình reforming xúc tác được phát triển từ xúc tác Pt 1960 Phát triển xúc tác đa kim loại (ngoài Pt còn có kim loại khác) 1971 Quá trình reforming tái sinh xúc. .. đó, từng đợt một, chất xúc tác qua van ngắt (6) vào thiết bị đẩy (7) Một dòng khí H2 áp suất cao nâng chất xúc tác lên theo cột (8) để vào hệ thống thiết bị tái sinh xúc tác Hoạt động nâng chất xúc tác xẩy ra khi van khi van (6) đóng Chất xúc tác đã tái sinh được nâng lên từ thiết bị đẩy (15), rơi vào hộp chứa (17) để từ đó theo ống dẫn từ từ rơi vào lò phản ứng (1) Việc nâng chất xúc tác cũng được thực... của xúc tác 2.5.2 Thay đổi các tính chất của xúc tác khi làm việc: Trong quá trình làm việc, xúc tác còn bị thay đổi các tính chất vật lý khi tiếp xúc với nhiệt độ cao và thường xuyên phải tiếp xúc với các độc tố kể trên Sự thay đổi các tính chất của xúc tác reforming khi làm việc có thể phân chia thành các loại sau: + Những thay đổi có tính chất tạm thời, nghĩa là có thể khôi phục lại các tính chất. .. xăng phải có chất lượng cao hơn Chính vì vậy công nghệ reforming đã có nhiều cải tiến, đặc biệt là việc cải tiến chất xúc tác Năm 1949, lần đầu tiên chất xúc tác lưỡng chức đơn kim Pt/Al2O3 được hãng UOP sử dụng tại Mỹ với quy mô công nghiệp Chất xúc tác này được kết hợp bởi kim loại Pt duy nhất phân tán trên chất mang axit bazơ Al2O3 và được halogen hoá bằng Flo hữu cơ Vì vậy nó có hoạt tính cao, độ... Quá trình reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR) ra đời 1980 Quá trình reforming tái sinh xúc tác sản xuất HC thơm 1990 Ra đời các quá trình reforming xúc tác mới (new reforming) 3.1 Phân loại các công nghệ reforming xúc tác hiện nay: Loại 1 : Hệ thống reforming xúc tác thực hiện quá trình trên lớp xúc tác cố định, không tái sinh xúc tác, có hiệu quả kinh tế không cao Vì vậy loại này chỉ được xây... làm việc, nhiệt độ của quá trình reforming có thể bị thay đổi, nếu xúc tác không có độ bền nhiệt thì khi nhiệt độ cao có thể bị biến đổi cấu trúc dẫn đến làm giảm các tính chất của xúc tác Đồng thời xúc tác cũng có độ bền thuỷ nhiệt cao bởi vì ở nhiệt độ cao có mặt hơi nước sẽ làm cho cấu trúc của xúc tác dễ bị phá huỷ + Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao: Xúc tác cần đồng nhất về thành phần, cấu... tiến và áp dụng các chất xúc tác mới Đôi khi việc cải tiến xúc tác cũng làm thay đổi công nghệ và kết cấu hệ thống thiết bị Vào năm 1940, dây chuyền công nghệ reforming xúc tác đầu tiên ra đời ở Mỹ, người ta sử dụng chất xúc tác là oxit molipden mang trên oxit nhôm (MoO2/Al2O3) Loại xúc tác này có ưu điểm là rẻ tiền, dễ sản xuất và bền với tác dụng của lưu huỳnh, vì khi có mặt các hợp chất của lưu huỳnh... xúc tác reforming: + Hoạt tính xúc tác phải cao: hoạt tính của xúc tác được đo bằng hiệu suất reformat so với nguyên liệu của quá trình reforming trên thiết bị tiêu chuẩn và ở điều kiện tiêu chuẩn Nói chung, xúc tác phải cần có hoạt tính cao đối với các phản ứng tạo HC thơm, có đủ hoạt tính đối với các phản ứng đồng phân hoá parafin và có hoạt tính thấp với phản ứng hydro cracking + Độ chọn lọc của xúc. .. của những hợp chất chứa nitơ, lưu huỳnh, các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác + Xúc tác phải có khả năng tái sinh: Đây là yêu cầu quan trọng trong quá trình sử dụng xúc tác, xúc tác có khả năng tái sinh tốt thì sẽ nâng cao được hiệu quả và năng suất của quá trình, lượng tiêu hao xúc tác cũng giảm xuống + Xúc tác phải dễ sản xuất và có giá thành rẻ: Đây là yêu cầu cấp thiết trong . tác trên xúc tác chuẩn và điều kiện chuẩn. Xúc tác cần có độ chọn lọc cao để hiệu suất tạo xăng cao và đảm bảo trong xăng có nhiều cấu tử có ON cao. + Độ ổn định của xúc tác phải cao: Xúc tác phải. xúc tác. Cấu trúc lỗ xốp không đồng đều sẽ làm giảm bề mặt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt tính xúc tác. + Xúc tác phải bền với các chất làm ngộ độc xúc tác: Xúc tác phải có khả năng bền với tác. của xúc tác: 50 4.5. Lựa chọn sơ đồ công nghệ reforming xúc tác: 50 4.6. Các thiết bị và nguyên lý làm việc của chúng trong phân xưởng reforming xúc tác CCR của hãng UOP: 51 4.6.1.Các thiết