Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
II. Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ

II. Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ

Tải bản đầy đủ - 0trang

 Nhóm 1: Các hệ thống trong q trình tái sinh xúc tác được tiến hành đồng thời

trong tấc cả các thiết bị phản ứng. Hệ thống này được tiến hành ở chế độ cứng vừa

phải. Chu kì làm việc của xúc tác kéo dài trong nhiều tháng (có thể 4-8 tháng).

Thuộc nhóm này có thể kể đến cơng nghệ của các nước Liên Xơ (cũ) và Mĩ như

q trình Katforming và Gudri-forming.

 Nhóm 2: Các hệ thống trong đó quá trình tái sinh xúc tác được thực hiện trong một

số thiết bị dự trữ. Nó cho phép khơng cần dừng toàn bộ hệ thống reforming để tái

sinh xúc tác, tuy nhiên hệ thống lại phức tạp hơn vềmặt công nghệ. Hệ thống này

tiến hành ở chế độ cứng và chu kì làm việc của xúc tác ngắn. Tiêu biểu cho nhóm

này là cơng nghệ Ultraforming và Platforming



Hình 6: Cơng nghệ reforming với lớp xúc tác cố địnhUOP

Trong đó:

1,6,10: Thiết bị trao đổi nhiệt



9: Thiết bị phân ly áp suất thấp



2: Lò ống có ba buồng đốt



11: Thiết bị đốt nóng



3,4,5: Thiết bị phản ứng



12: Tháp ổn định



1,2,3,7,14: Thiết bị làm lạnh



15: Thiết bị ngưng tụ làm lạnh



8: Thiết bị phân ly áp suất cao



16: Thùng chứa hồi lưu



17: Máy nén

 Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu là phân đoạn naphta đã đợc sấy khô và làm sạch từ bộ phân hydro hố

làm sạch được trộn với khí hydro từ máy nén sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt và

được nạp nối tiếp vào lò đốt nóng và các thiết bị phản ứng từ 1 đến 3 (ngày nay thường

dùng đến 4 lò). Sản phẩm ra khỏi lò sau khi qua các thiết bị trao đổi nhiệt được nạp tiếp

vào thiết bị đốt nóng và thiết bị làm sạch. Sau đó qua thiết bị ngưng tụ, sản phẩm sẽ giữ

ởnhiệt độ 38⁰C. Khí khơng ngưng sẽ được tách ra ở thiết bị tách khí. Phần lớn khí này

được máy nén và tiếp tục tuần hồn lại lò reforming.

Phần còn lại được dẫn sang bộ phận tách khí và sử dụng hydro sau khi tách cho

các q trình khác, ví dụ cho hydro hoá làm sạch.

Sản phẩm đáy của thiết bị tách được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm

nóng của đáy cột.Sản phẩm đỉnh của cột được dẫn sang thiết bị ngưng tụ. Hơi sẽ đợc tách

ra khỏi dây chuyền. Sản phẩm lỏng đợc hồi lưu bằng bơm, xăng reforming ổn định ở đây

được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt rồi qua thiết bị làm sạch, sau đó qua bể chứa.

 Tái sinh xúc tác

Đối với hệ thống công nghệ tái sinh đồng thời tất cả là phản ứng thì các bước tiến

hành như sau:

Đầu tiên ngừng bơm nguyên liệu, cho thiết bị phản ứng hydrocracking ngừng hoạt

động song vẫn tiếp tục bơm khí để duổi hết các hydrocacbon đồng thời giảm dần nhiên

liệu đốt lò sau đó ngừng hẳn, nhiệt độ hạ xuống 200⁰C thì ngừng bơm khí hydro, thải hết

khí hydro bằng cách hút chân khơng. Thổi và thải khí trơ, sau đó bơm khí trơ đến khoảng

10 atm, đun nóng thiết bị phản ứng từ từ, khi nhiệt độ vào khoảng 250⁰C thì bơm khơng

khí vào sao cho lượng oxy vào khoảng 0,5% thể tích và tăng từ cho đến 2% thể tích thì

kết thúc. Khi cốc đã cháy hết, nhiệt độ vào khoảng 400⁰C, giữ nhiệt độ trong lò khơng

q 500⁰C sau đó làm lạnh, thổi khí trơ qua và cuối cùng thổi khí chứa hydro qua. Bắt

đầu khởi động lại hệ thống để làm việc. Khi sơ đồ công nghệ có sử dụng lò dự trữ thì việc

tái sinh khơng làm gián đoạn thời gian làm việc và chỉ đơn giản là chuyển đường dẫn

nguyên liệu sang lò phản ứng làm việc thế, q trình tái sinh đối với lò phản ứng đã làm

việc tương tự như trình bày ở trên.



Các số liệu trên sơ đồ công nghệ reforming với lớp xúc tác cố định của UOP chỉ rõ

nhiệt độ và áp suất của quá trình. Các dây truyền reforming với xúc tác Pt ở lớp xúc tác cố

định thường dùng áp suất cao (từ 20-45 at). Sau này người ta thường dùng quá trình ở áp

suất thấp hơn (10-16 at). Giảm áp suất làm cho quá trình dehydro và dehydro vòng hóa

được tăng cường. Nhờ vậy mà cho phép nhận sản phẩm có trị số octan cao hơn, song số

lần tái sinh xúc tác cũng tăng lên. Đó là công nghệ Ultra forming và Magna forming.

II.2. Sơ đồ công nghệ quá trình magnaforming của hãng Chevron



Hình 7: Sơ đồ cơng nghệ q trình Magnaformig

Đây là q trình cải tiến cơng nghệ reforming truyền thống có hiệu quả nhất. Q

trình này làm giảm lượng khí tuần hồn vào thiết bị reforming đầu tiên và tăng lượng khí

tuần hồn vào thiết bị cuối cùng.

Trong thiết bị đầu tiên, do những phản ứng tỏa nhiệt nên phản ứng dehydrohoá

giảm so với phản ứng hydrocracking. Vì vậy, sự giảm lượng khí tuần hồn vàothiết bị này

làm giảm ảnh hưởng sản phẩm khí do hydrocracking tạo ra.

Magnaforming cũng sử dụng 4 thiết bị phản ứng thay vì 3 thiết bị, nhiệt độ đầu vào

mỗi thiết bị tăng từ thiết bị đầu tiên đến thiết bị cuối cùng. Tỷ lệ mol khí tuần



hồn/ngun liệu là 2,5 - 3 at ở thiết bị đầu tiên và 9 - 10 at ở thiết bị cuốicùng. Hiệu suất

sản phẩm lỏng tăng ít nhất 1 - 2% nhưng giá trị đầu nhiệt độ cũng tăng 6,5% so với hệ

thống 3 thiết bị.

II.3. Dây chuyền reforming với lớp xúc tác chuyển động

Năm 1970, một cải tiến nổi bậc về quá trình reforming xúc tác ra đời đó là q

trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và IFP gọi là quá trình CCR. Đến năm 1996,

hãng UOP đã xây dựng được 139 nhà máy CCR còn IFP có 48 nhà máy CCR.

Đặc biệt của dây chuyền này là các lò phản ứng chồng lên nhau thành một khối.

Xúc tác chuyển động tự chảy từ thiết bị phản ứng trên cùng xuống thiết bị phản ứng cuối

cùng, sau đó xúc tác đã làm việc được chuyển sang thiết bị tái sinh để khơi phục lại hoạt

tính rồi nạp trở lại thiết bị phản thứ nhất, tạo thành chu trình lớn.

Trong các hệ thống này quá trình tái sinh xúc tác được thực hiện trong một thiết bị

tái sinh riêng. Đây là hệ thống reforming xúc tác hiện đại nhất xuất hiện ở Mĩ năm1971.

Trong các hệ thống này, các thiết bị phản ứng được bố trí chồng lên nhau làm thành một

cơ cấu chung nhất. Xúc tác đi từ thiết bị phản ứng thứ 1 xuống thiết bị phản ứng thứ 2, rồi

lần lượt xuống thiết bị thứ 3, 4 và cuối cùng xúc tác được đưa sang thiết bị tái sinh. Sau

khi xúc tác đã tái sinh nó lại được đưa về thiết bị phản ứng thứ nhất. Như vậy quá trình

reforming xúc tác được thực hiện liên tục. Nhờ lấy ra liên tục một phần xúc tác để tái sinh

nên có thể duy trì mức độ hoạt tính trung bình của chất xúc tác cao hơn và ổn định hơn so

với lớp xúc tác cố định. Do vậy mà áp suất và bội số tuần hồn khí chứa hydro có thể

giảm xuống tương ứng 3,5-12 at và 400-500 m 3/m3. Việc giảm áp suất có ảnh hưởng tốt

đến quá trình, tăng được hiệu suất, tăng nồng độ hydro trong khí chứa hydro. Nói chung

loại này đang được xâydựng phổ biến trên các nước.



Hình 8: Sơ đồ cơng nghệ quá trình platforming xúc tác chuyển động của UOP

1: Nguyên liệu vào



9: Bộ phận phân chia khí



2: Trao đổi nhiệt



10: Bơm



3: Lò đốt



11: Cột ổn định



4: Lò phản ứng



12: Lò tái sinh



5: Trao đổi nhiệt



13: Phần nhẹ



6:Thiết bị tách



14: Khí hóa lỏng



7: Bơm



15: Xăng reforming



8: Máy nén



16: Khí H2



 Nguyên tắc hoạt động

Ngày nay loại reforming tái sinh xúc tác liên tục đã trở thành rất phổ biến. Nhờ tái

sinh xúc tác liên tục mà không phải dùng quá trình để tái sinh xúc tác như dây chuyền cũ

(dây chuyền reforming xúc tác cố định). Điều đó làm cho xúc tác có hoạt tính cao hơn và

ổn định hơn, làm việc ở điều kiện khắt khe hơn và vẫn cho hiệu quả cao hơn.

Sau đây sẽ đề cập một cách chi tiết quá trình reforming xúc tác chuyển động của

hãng UOP:

Sơ đồ reforming tái sinh xúc tác liên tục của hãng UOP được trình bày ở (hình 8).

Đặc điểm riêng biệt của sơ đồ là các thiết bị phản ứng chồng lên nhau thành một khối.

Xúc tác chuyển động từ thiết bị phản ứng trên cùng xuống thiết bị phản ứng cuối cùng.

Xúc tác đã làm việc được chuyển sang thiết bị tái sinh để khôi phục lại hoạt tính rồi được

nạp trở lại thiết bị phản ứng đầu tạo thành một chu trình kín.

Ngun liệu trộn với khí hydro tuần hồn được đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng

(520  530⁰C) trong các thiết bị trao đổi nhiệt và bộ phận thứ nhất của lò ống rồi được

nạp vào thiết bị phản ứng thứ nhất ở trên cùng. Sau khi tiếp xúc với xúc tác, nguyên liệu

bị biến đổi tuỳ thuộc vào các điều kiện công nghệ của q trình, tạo nên sản phẩm có trị

số actan cao hơn hay hydrocacbon thơm nhiều hơn.

Khối thiết bị phản ứng gồm bốn thiết bị chồng lên nhau theo trục thẳng đứng, kích

thước tăng dần từ trên xuống dưới và đều là kiểu xuyên tâm. Trong mỗi reator có thiết bị

riêng về ống dẫn xúc tác, bộ phận phân phối, bộ phận cách ly và các thiết bị khác sao cho

phù hợp với quá trình chuyển động của xúc tác và các phản ứng hoá học xảy ra.

Lượng xúc tác chứa trong reactor rất khác nhau, reactor thứ nhất chỉ chứa

10  20% lượng xúc tác và reactor cuối cùng chứa khoảng 50% khối lượng xúc tác. Tỉ lệ

phân bố xúc tác trong các reactor với sơ đồ 4 reactor thường theo tỉ số 1/1,5/2,5/5. Xúc tác

đã làm việc được chuyển sang lò tái sinh xúc tác, hỗn hợp khí phản ứng đi ra khỏi reactor

thứ nhất được qua lò đốt nâng lại đến nhiệt độ phản ứng rồi được nạp ngay vào reactor

thứ hai, cứ như vậy cho đến reactor thứ 4. Nhờ lấy ra liên tục một phần xúc tác để tái sinh

nên nó có thể duy trì mức độ hoạt tính trung bình của chất xúc tác cao hơn so với hệ thống

với lớp xúc tác cố định. Do vậy mà áp suất và bội số tuần hoàn khí chứa hydro có thể

giảm xuống tương ứng có thể 9 ÷ 12 at và 400 ÷ 500 m 3/m3. Việc giảm được áp suất có

ảnh hưởng tốt đến chất lượng của quá trình, tăng hiệu suất, tăng nồng độ hydro



trong khí chứa hydro. Sau reactor thứ 4, hơi khí sản phẩm được ngưng tự và làm lạnh tiếp

trước khi chuyển sang bộ phận phân tách sản phẩm. Ở thiết bị tách, sản phẩm được chia

thành hydrocacbon lỏng ngưng tụ là hơi giàu khí hydro. Phần lớn khí này được quay lại

reactor nhờ máy nén khí tuần hồn, phần khí còn lại được trộn với bộ phận tái tiếp xúc rồi

đi ra cột ổn định sản phẩm.

 Bộ phận tái sinh xúc tác

Xúc tác đã làm việc chảy từ reactor cuối cùng xuống bộ phận thu xúc tác ởbunke

chứa, sau đó chảy xuống ống nâng. Người ta dùng khí chứa hydro tuần hoàn từ máy

néntuần hoàn đẩy xúc tác và vận chuyển nó lên đỉnh vào bộ phận tách bụi ở phía trên lò

tái sinh. Ở bộ phận này người ta bổ sung khí hydro tuần hồn đã để tách các hạt bụi mịn

của xúc tác và mang chúng ra ngồi với khí đi vào ống tập trung bụi, còn xúc tác rơi

xuống đáy bộ phận tách bụi rồi chảy xuống lò tái sinh.

Tái sinh xúc tác gồm 4 bước, 3 bước đầu là đốt cháy cốc, tro hoá và làm khô. Ba

bước đầu xảy ra ở vùng tái sinh, và bước thứ 4 là khử xúc tác, xảy ra ở trong bộ phận khử

riêng.

Đốt cháy cốc bám trên xúc tác được tiến hành trong vùng cháy nằm ở đỉnh

lò tái sinh. Xúc tác đưa vào và chảy xuống phía dưới giữa màng chắn hình trụ đứng thẳng.

Khơng khí nóng được thổi theo bán kính đi từ ngồi vào trong qua lớp xúc tác, sau đó làm

lạnh và tuần hồn qua các ống trong vùng cháy.

Đốt cháy cốc xảy ra trong khi xúc tác vẫn chuyển động xuống dần và bộ phận làm

lạnh tái sinh sẽ lấy nhiệt khi đốt cốc. Còn bộ phận đốt nóng tái sinh sẽ làm việc khi cần

phải đốt nóng khí để đảm bảo nhiệt độ phía trong vùng thích hợp. Sau khi đốt cháy cốc thì

xúc tác được cho qua vùng clo hố để clo hố tại đây xảy ra q trình oxy hóa, phân tán

kim loại trên xúc tác và bổ sung thêm clo. Xúc tác rơi xuống theo các lớp hình trụ. Khí

clo hóa nóng được thổi qua lớp xúc tác và đi ra vùng cháy, từ vùng sấy khô thổi qua các

ống vòng tròn đi vào vùng clo hóa. Hợp chất clo hữu cơ được phun vào khơng khí để dẫn

vào vùng clo hóa và cũng được đốt nóng ở bộ phận gia nhiệt riêng để đảm bảo nhiệt độ

vào.

Sấy khô xúc tác được thực hiện ở vùng sấy. Khí khơ nóng được thổi qua lớp xúc

tác và tách ẩm. Việc đốt nóng khí khơ được thực hiện bởi lò đốt khơng khí.

Cuối cùng xúc tác được cho vào vùng khử tách biệt với 3 khu vực trên. Khử khí

nóng được thổi qua lớp xúc tác. Hệ thống tinh chế sẽ tách các hydrocacbon nhẹ từ khí này



cà làm tăng độ tinh khiết của hydro. Khí khử được đốt nóng nhờ lò đốt riêng để đam bảo

nhiệt độ vào vùng khử.

Sau khi khử xúc tác được đưa theo đường dẫn xúc tác vào ống nâng. Tiếp theo xúc

tác được khí hydro vận chuyển và nâng lên bunke chứa đặt ở phía trên đỉnh của reactor

thứ nhất, tiếp tục chuyển động vào các reactor làm việc.

Sau này hãng UOP cũng đã cải iến cơng nghệ, khơng bố trí lò phản ứng chồng lên

nhau mà chia làm hai hệ, một hệ gồm ba lò phản ứng trên một trục còn lò phản ứng thứ 4

đứng riêng. Với cách bố trí như vậy đã phát huy đầy đủ các u điểm của mơ hình thiết kế

trước đây và cả ưu điểm của công nghệ FIN (IFP).



Hình 9: Qúa trình reforming xúc tác của FIN



1: Máy nén



6,7,8,9: Lò phản ứng



2: Tháp chứa xúc tác



I: Khí cháy



3: Lò tái sinh



II: Khí nitơ



4: Thùng phân phối



III: Hơi nước



5: Lò đốt



IV: Ngun liệu



V: Hydro



VI: Hơi; VII: Sản phẩm



Cơng nghệ FIN được xây dựng ở Pháp vào năm 1973. Ở sơ đồ hình khối phản ứng

có bốn thiết bị phản ứng, sắp xếp theo một dãy. Ở trong thiết bị phản ứng có hệ thống

nhiều lưới để tuần hồn đều xúc tác. Số van, nằm trong phần tiếp xúc với xúc tác phải ít

nhất. Trên ống dẫn xúc tác phải bố trí van tự động

II.4. Q trình New reforming

Sau một thời gian dài phát triển, cơng nghiệp lọc hóa dầu đã thiết lập được cơng

nghệ mới có khả năng reforming chọn lọc khí hố lỏng và naphta nhẹ thành các cấu tử có

trị số octan cao, cho phép pha trộn xăng có chất lượng cao và các sản phẩm hydrocacbon

thơm.

Từ năm 1996 đến nay, cơng nghiệp dầu khí đã thay đổi cơng nghệ để sử dụng

naphta nhẹ và khí hóa lỏng làm nguyên liệu cho sản suất xăng cao trị số octan và

hydrocacbon thơm.

Trong năm 1997, quá trình Newreforming đã được phát triển nhằm mục đích này.

Các bước phản ứng của q trình có thể tổng qt hóa như hình

Ngun liệu



Hợp chất trung gian



Sản phẩm



Parafin nhẹ

Vòng hóa

Olefin



Oligome



dehydro hóa



Hydrocacabon vòng



Hydrocracking



Hydrocacbon thơm



Sản phẩn cracking: metan, etan



Hình 10: Phản ứng reforming parafin nhẹ

Các phản ứng xảy ra trong quá trình "New Reforming" gồm:

 Dehydro hóa parafin tạo ra olefin.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

II. Một số sơ đồ dây chuyền công nghệ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×