Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích của phân xưởng Reforming xúc tác là chế biến phân đoạn naphtha đã được xử lý bằng hydro của dầu thô Bạch Hổ để sử dụng làm cấu tử pha trộn xăng có chỉ số octane cao. Công suất của phân xưởng là 103496 kgh chế biến naphtha nặng từ Phân xưởng Xử lý naphtha bằng hydro (NHT) và naphtha ngọt.
Phân xưởng Reforming xúc tác ( Continuous Catalytic Reformer Unit - CCR) Tổng quan phân xưởng CCR: 1.1 Bản quyền: - - - - - - - - - Phân xưởng Reforming xúc tác ( Unit 013) thiết kế dựa công nghệ quyền Universal Oil Products (UOP) Hệ thống tái sinh xúc tác (bản quyền UOP) thuộc phân xưởng CCR (013) 1.2 Mục đích phân xưởng: - Mục đích phân xưởng Reforming xúc tác chế biến phân đoạn naphtha xử lý hydro dầu thô Bạch Hổ để sử dụng làm cấu tử pha trộn xăng có số octane cao - Công suất phân xưởng 103496 kg/h chế biến naphtha nặng từ Phân xưởng Xử lý naphtha hydro (NHT) naphtha 1.3 Nguyên liệu: Naphtha nặng: từ phân xưởng Xử lý naphtha hydro naphtha 1.4 Sản phẩm: Các hợp chất aromatic (Reformate): Công nghệ reforming xúc tác sử dụng xúc tác lưỡng kim để chuyển hóa phân đoạn naphtha có số octane thấp thành cấu tử pha trộn xăng có số octane cao Phản ứng reforming xúc tác chuyển hóa naphthen thành hợp chất aromatic (phản ứng nhanh có hiệu suất cao) Sự chuyển hóa paraffin nhỏ hợp chất aromatic không thay đổi qua phân xưởng Chỉ số octane RONC yêu cầu sản phẩm reforimat 102 Hỗn hợp khí hydrocacbon hóa lỏng (LPG) : sản phẩm có giá trị, nên cần phải thu hồi tối đa LPG naphtha LPG phối trộn với nguồn LPG khác trước đưa sang bể chứa Khí giàu Hydro (Hydrogen rich gas) sản phẩm khác phản ứng reforming xúc tác, sử dụng cho việc vận hành phân xưởng khác như: Phân xưởng Xử lý naphtha Phân xưởng isome hóa (ISOM) Do phân xưởng CCR phân xưởng mang tính định nhà máy Tiêu chuẩn nguyên liệu sản phẩm: 2.1 Tính chất nguyên liệu: Nguyên liệu phân xưởng reforming xúc tác phân đoạn naphtha nặng từ phân xưởng xử lý naphtha Quá trình khởi động sử dụng nguyên liệu naphtha từ bể chứa TK-5104 cộng thêm với naphtha nặng Hàm lượng lưu huỳnh (S) nitrogen (N) naphtha nặng từ phân xưởng NHT phải nhỏ 0.5 wt ppm 2.2 Tiêu chuẩn sản phẩm: 2.2.1 Sản phẩm Reformate: Reformat đưa đến bể chứa TK-5107 để phối trộn xăng - Tính chất reformate sau: Tính chất Giá trị RONC 102 MON 91 Hàm lượng C4- , % thể 1% max tích - Phương pháp thử ASTM D-2699 ASTM D-2700 UOP 880 Trong đó: ASTM (American Society for Testing Materials - Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) MON (Motor Octane Number - số Octan động cơ) RON (Research Octane Number - số Octan nghiên cứu) Thành phần sản phẩm reformate sau: Reformat Cấu tử (%mol) Ethane ppm Propane 0.02 i Butane 0.32 n Butane 0.92 i Pentane 1.87 n Pentane 1.25 C6+ 95.6 LPG chưa ổn định: Dòng sản phẩm đỉnh tháp tách butan (Debutanizer) xử lý thiết bị xử lý hợp chất Clo (D-1308 A/B), sau đưa đến bể chứa TK-5212 A/B/C/D/E Hàm lượng C5+ sản phẩm LPG không vượt 1.1%mol Thành phần LPG chưa ổn định sau: LPG chưa ổn định Cấu tử (%mol) 2.2.2 - H2O 0.006 H2 0.08 Ethane 0.21 Propane 36.61 i Butane 23.64 n Butane 33.87 i Pentane 0.88 n Pentane 0.05 C6+ 0.06 Sản phẩm khí hydro: Sản phầm hydro từ phân xưởng Platforming tiếp tục làm tinh khiết cụm thu hồi sau xử ký để tách loại hợp chất clorua Sau tách loại hợp chất clorua, phần hydro đưa đến máy nén nhiều cấp phân xưởng NHT để tăng áp đưa đến bổ sung cho phân xưởng NHT, ISOM, bể chứa H2 theo áp suất yêu cầu Phần lớn lượng hydro lại bổ sung vào hệ thống khí nhiên liệu 2.2.3 - - Thành phần khí hydro chế độ vận hành bình thường sau: Cấu tử - - Sản phẩm hydro % mol H2 93.3 Methane 2.5 Ethane 2.4 Propane 1.4 i Butane 0.1 n Butane 0.1 i Pentane 0.04 n Pentane 0.02 C6+ 0.04 Xúc tác phân xưởng: Xúc tác thiết bị phản ứng CCR xúc tác R-234 UOP Những xúc tác thuộc hệ R-230™ sử dụng để sản xuất reformat có số octane cao hydro Xúc tác R-234 có hàm lượng platinum thấp Xúc tác R-234 xúc tác hai chức năng: + Chức kim loại: kim loại Pt chất mang alumina Al2O3 + Chức acid: alumina clo hóa (Perchloroethylene) - Các đặc tính xúc tác hệ R-230 sau: + Khối lượng riêng chuyển động: 537 kg/m + Khối lượng riêng tĩnh: 561 kg/m + Đường kính danh nghĩa hạt xúc tác: 1.6 mm + Hình dạng: hình cầu + Hàm lượng platin xúc tác R-230: 0.290 % khối lượng + Xúc tác hệ R-230 cung cấp dạng oxi hoá dạng khử - Khối lượng xúc tác yêu cầu sau: Thiết bị R-1301 R-1302 R-1303 R-1304 - - Thiết bị phản ứng Thiết bị phản ứng Thiết bị phản ứng Thiết bị phản ứng Hệ thống tái sinh xúc tác Tổng Thể tích (m3) 11.6 13.5 14.9 15.9 25.1 81.0 Tuổi thọ xúc tác khoảng năm Liên tục bổ sung xúc tác trình vận hành cần thiết (0.55 m3) để bù lại lượng xúc tác bị vỡ thành bụi Lý thuyết trình xử lý: 4.1 Hóa học hydrocacbon công nghệ reforming: 4.1.1 - Cấp cho Thành phần nguyên liệu sản phẩm phân xưởng Platforming: Nguyên liệu naphtha phân xưởng Platforming chứa hợp chất paraffin, naphthen aromatic từ C6 đến C11 Mục đích trình reforming sản xuất hợp chất aromatic từ naphthen paraffin, để sản xuất nhiên liệu động (do số octan cao) nguồn cung cấp hợp chất aromatic Khi sử dụng làm nhiên liệu động cơ, nguyên liệu naphtha thông thường chứa hợp chất hydrocarbon từ C6 đến C11, cần tối đa hóa lượng xăng chưng cất từ dầu thô Khi sử dụng để cung cấp hợp chất aromatic, naphtha nguyên liệu thường chứa phân đoạn hydrocarbon có độ chọn lọc cao (C6; C6-C7; C6-C8; C7-C8) Những phân đoạn nguồn cung cấp sản phẩm aromatic Trong trường hợp, chất hóa học naphtha giống Tuy nhiên hầu hết trường hợp sản xuất hợp chất aromatic, phản ứng hydrocarbon C6 C7 xảy chậm khó thúc đẩy Naphtha từ nguồn dầu thô khác có “mức độ dễ reforming” khác Mức độ dễ reforming chủ yếu thành phần hydrocarbon naphtha (paraffin, naphthene, aromatic) định Hydrocarbon thơm qua phân xưởng Platforming không bị thay đổi Hầu hết naphthen chuyển hoá thành aromatic với tốc độ nhanh hiệu suất cao, phản ứng trình Platforming Paraffin hợp chất khó chuyển hoá Trong ứng dụng có độ khốc liệt thấp, lượng nhỏ parafin chuyển hóa thành aromatic Ở điều kiện có độ khốc liệt cao, độ chuyển hóa paraffin thành aromatic cao mức độ thấp không hiệu Hình thể chuyển hoá hydrocarbon điều kiện vận hành đặc trưng phân xưởng Platforming với nguyên liệu nghèo naphthen (hàm lượng paraffin cao, hàm lượng naphthen thấp) nguyên liệu giàu naphthen (hàm lượng paraffin thấp, hàm lượng naphthen cao) Đối với nguyên liệu giàu naphthen hơn, chuyển hoá paraffin cần thiết việc vận hành dễ dàng hiệu 4.1.2 Các phản ứng phân xưởng Platforming Các phản ứng xẩy trình Platforming phụ thuộc nhiều vào độ khốc liệt vận hành, chất lượng nguyên liệu loại xúc tác a Phản ứng loại hydro naphthen - Bước cuối để tạo thành aromatic từ naphthen (cả cyclohexan cyclopentan) loại hydro cyclohexan - Phản ứng tạo thành aromatic từ cyclohexan xảy nhanh triệt để, naphthen cấu tử mong muốn nguyên liệu phản ứng loại hydro dễ thúc đẩy để tạo sản phẩm phụ khí hydro sản phẩm aromatic Đây phản ứng thu nhiệt Phản ứng chức kim loại xúc tác thúc đẩy xảy thuận lợi nhiệt độ cao, áp suất thấp b Phản ứng đồng phân hoá Naphthen paraffin - Phản ứng đồng phân hoá cyclopentan tạo thành cyclohexan xẩy bước thứ trình chuyển hoá cyclopentan thành aromatic Phản ứng đồng phân hóa bao gồm phản ứng xếp lại vòng phản ứng mở vòng để tạo thành paraffin Do đó, độ chọn lọc phản ứng alkylcyclopentan thành cyclohexan 100% Tốc độ phản ứng phụ thuộc nhiều vào điều kiện công nghệ Phản ứng đồng phân hóa Paraffin xẩy nhanh điều kiện vận hành Platforming, nhiên nhiệt độ vận hành cân nhiệt động không thực thuận lợi cho trình đồng phân hóa thành sản phẩm mạch nhánh (có số octane cao) Đối với ứng dụng làm nhiên liệu động cơ, phản ứng góp phần cải thiện trị số octan naphtha c Phản ứng đề hydo đóng vòng Paraffin - - Phản ứng đề hydro đóng vòng paraffin phản ứng khó xảy trình Platforming Phản ứng xếp lại phân tử paraffin thành phân tử naphthen khó - Khối lượng phân tử paraffin tăng đóng vòng thuận lợi khả hình thành thành vòng naphthan tăng Đến giới hạn tăng khối lượng paraffin dẫn đến tăng khả bẻ gẫy mạch carbon - Phản ứng đề hydro đóng vòng thúc đẩy điều kiện áp suất thấp nhiệt độ cao Cả hai chức kim loại axit chất xúc tác thúc đẩy phản ứng d Hydrocracking - Do phản ứng đồng phân hóa hợp chất xyclopentan phản ứng đóng vòng hợp chất parafin xẩy khó khăn, xúc tác cần có chức axit, làm điều kiện thuận lợi thúc đẩy phản ứng hydrocracking - Quá trình hydrocracking paraffin tương đối nhanh thúc đẩy điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao Phản ứng hydrocracking làm giảm nồng độ paraffin phân đoạn xăng làm tăng nồng độ aromatic sản phẩm, điều góp phần làm tăng trị số octan Tuy nhiên, phản ứng tiêu thụ hydro làm giảm sản lượng reformat e Phản ứng bẻ gẫy nhánh methyl (Demethylation) Phản ứng bẻ gẫy nhánh methyl thông thường xảy vận hành phân xưởng Platforming điều kiện nhiệt độ cao áp suất cao Phản ứng xảy trình khởi động lại phân xưởng platforming có tầng xúc tác cố định sau thay xúc tác tái sinh xúc tác - Phản ứng chức kim loại xúc tác thúc đẩy thuận lợi điều kiện nhiệt độ cao áp suất cao Có thể làm giảm chức axit xúc tác để kìm chế phản ứng cách bổ sung lưu huỳnh kim loại thứ hai (xúc tác lưỡng kim) f Phản ứng bẻ gãy nhánh alkyl vòng thơm (Dealkylation of Aromatics) - - - Phản ứng bẻ gãy nhánh alkyl vòng thơm tương tự phản ứng bẻ gẫy nhánh methyl từ vòng thơm, khác kích thước phần tách khỏi vòng thơm Phản ứng xúc tác chức axit Phản ứng bẻ gẫy nhánh alkyl thuận lợi điều kiện nhiệt độ cao áp suất cao 4.2 Hóa học xúc tác: 4.2.1 Xúc tác hai chức năng: Bảng sau thể phản ứng thúc đẩy chức xúc tác axit chức kim loại: Phản ứng Xúc tác Phản ứng loại hydro Naphthen M Phản ứng đồng phân hoá Naphthen A Phản ứng đồng phân hoá parafin A Phản ứng loại hydro đóng vòng Paraffin M/A Phản ứng hydroracking A Phản ứng tách methy M Phản ứng tách alkyl từ Aromatic M/A M: chức kim loại - - - - - - - - - A: chức acid Do xúc tác cần có cân chức axit chức kim loại Điều thực quan trọng nhằm mục đích giảm tối thiểu phản ứng hydrocracking thúc đẩy tối đa phản ứng đề hydro đóng vòng Cân trì cách điều chỉnh xác tỉ lệ H2O/Cl trình tái sinh xúc tác kỹ thuật tái sinh xúc tác 4.2.2 Ảnh hưởng áp suất đến thiết kế xúc tác: Ảnh hưởng áp suất đến xúc tác Platforming giảm áp xuất vận hành làm giảm xu hướng cracking, tăng độ chọn chuyển hóa naphthen parafin thành aromatic Các hydrocarbon nhẹ sinh từ phản ứng cracking parafin Hiệu suất aromatic từ parafin tăng thêm 40% áp suất giảm từ 35 đến 11 kg/cm²g Mô tả dòng công nghệ: 5.1 Hệ thống thiết bị phản ứng 5.1.1 Cụm tiền gia nhiệt nguyên liệu: 5.1.2 Hệ thống lò gia nhiệt: Hệ thống lò gia nhiệt bao gồm lò gia nhiệt cho nguyên liệu H-1301 lò gia nhiệt trung gian H-1302/1303/1304 thiết bị phản ứng Lò gia nhiệt nguyên liệu lò gia nhiệt trung gian phân xưởng Platforming UOP đặt nằm hộp chung có buồng đốt khác Trong thiết bị phản ứng, phản ứng hóa học hầu hết phản ứng thu nhiệt, nhiệt độ đầu thiết bị phản ứng thấp nhiệt độ đầu vào Chức lò gia nhiệt trung gian gia nhiệt cho dòng đến nhiệt độ phản ứng cho thiết bị phản ứng Lò gia nhiệt sử dụng vùng đối lưu để thu hồi nhiệt từ khí thải phục vụ việc sản xuất nước cao áp Khí nhiên liệu cho hệ thống lò gia nhiệt hỗn hợp khí từ phân xưởng 5.1.3 Các thiết bị phản ứng: Hệ thống gồm thiết bị phản ứng đặt chồng lên tạo thành vỏ lớn Đáy thiết bị phản ứng phân chia vỏ thành thiết bị phản khác Các khớp nối giãn nở lắp tất đường thiết bị phản ứng, ngoại trừ đáy thiết bị phản ứng để tránh giãn nở nhiệt vỏ Để giảm tối thiểu độ sụt áp, thiết bị phản ứng thiết kế để dòng lưu chất hướng vào tâm, có nghĩa dòng nguyên liệu vào từ đỉnh thiết bị phản ứng xuyên qua lớp xúc tác từ phía vào Xúc tác vào đỉnh thiết bị phản ứng, chảy dọc xuống đáy Phân xưởng Platforming lắp đặt hệ thống tái sinh xúc tác CCR, thiết bị phản ứng thiết kế chồng lên thiết bị bên thiết kế cho phép xúc tác chuyển động theo nhiều dòng từ thiết bị phản ứng số xuống thiết bị phản ứng Có hệ thống vận chuyển xúc tác từ thiết bị phản ứng sang hệ thống tái sinh xúc tác ngược lại 5.1.4 Dòng sản phẩm: Dòng sản phẩm khỏi thiết bị phản ứng thứ (dòng 159) chia làm dòng: - - - - + Dòng 194 sử dụng để gia nhiệt cho dòng khí tuần hoàn vào đáy thiết bị R1304 + Dòng 164 làm nguội cách trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu thiết bị E-1301 Hai dòng sản phẩm hợp lại với sau thiết bị E-1301 thành dòng 167 tiếp tục làm nguội thiết bị trao đổi nhiệt với không khí E-1303 Sau làm nguội, dòng sản phẩm đưa đến thiết bị tách D-1301 để tách dòng khí giàu H khỏi sản phẩm lỏng 5.1.5 Dòng sản phẩm khỏi thiết bị tách: Trong thiết bị tách D-1301, dòng sản phẩm tách thành dòng hydrocacbon lỏng (dòng 238) dòng khí giàu hydro (dòng 127) Một lưới lắp đặt thiết bị tách để tách toàn sản phẩm lỏng theo dòng khí Dòng khí giàu hydro chia thành hai dòng: + Phần lớn dòng khí tuần hoàn lại hệ thống phản ứng (dòng 132) để trộn với nguyên liệu trước vào thiết bị E-1301 vào đáy thiết bị phản ứng số (qua thiết bị E1302) + Dòng khí lại (dòng 214), gọi Net Gas, làm mát thiết bị E-1304 sau đưa đến cụm thu hồi X-1301 để thu hồi LPG /reformat dòng khí 5.2 Tháp tách butan: Hỗn hợp dòng lỏng trao đổi nhiệt E-1306 A/D theo dòng 1403 vào tháp #21 Dòng đỉnh tháp ngưng tụ phần E-1309 E-1310 vào bình hồi lưu D-1303 tách thành hai pha khí lỏng bơm