Công nghệ của quá trình reforming xúc tác Nhóm thực hiện:Ngô Mạnh TườngNguyễn Thanh MaiNguyễn Thị NguyệtNguyễn Thị ToanNguyễn Ngọc Nam  Giới thiệu chung •Quá trình reforming xúc tác với tầng xúc tác cố định lần đầu tiên được áp dụng trong công nghiệp vào năm 1940 và khi đó dùng xúc tác molipđen.•Song quá trình này không phát triển vì sự tạo cốc quá nhanh trên bề mặt xúc tác.• Vào năm 1949, quá trình reforming xúc tác sử dụng xúc tác Pt ra đời và quá trình này liên tục được cải tiến. Kể từ đó đến nay nhiều nghiên cứu cải tiến đã được thực hiện theo hướng cải tiến xúc tác và cải tiến công nghệ đã mang lại những kết quả đáng kể. Giới thiệu chung •Vào thập niên 60, xúc tác hai chức năng và nhiều kim loại đã được phát hiện, loại này có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc đã góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm mà chi phí đầu tư và vận hành không cao.• Đầu những năm 70, một cải tiến nổi bật về quá trình reforming xúc tác ra đời, đó là quá trình có tái sinh liên tục của UOP và tiếp theo là IFP. Quá trình reforming PHẦN MẫTTỔNG QUAN QUÁ TRÌNH I. Qỳa trình reforming [10]. Qỳa trỡnh reforming được thiết kế và áp dụng đầu tiên bởi hãng UOP, quá trình này được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy lọc dầu và hoá dầu ngày nay. Dây chuyền reforming đầu tiên của hãng UOP đi vào hoạt động năm 1949 đã đánh dấu sự thương mại hoá đầu của quá trình và trở thành một tiêu chuẩn cho các nhà máy lọc dầu khắp nơi trên thế giới. Trong quá trình reforming xúc tác, naphtha được tiếp xúc với xúc tác Pt trên chất mang axit ở nhiệt độ cao 480 – 544 o C và áp suất H 2 trong khoảng từ 345KPa đến 3450 KPa (50 – 150 lb/in 2 ). Quỏ trình reforming xúc tác tạo ra sản phẩm lỏng giàu hydrocacbon thơm, có trị số octan cao. Ngoài ra quá trình còn tạo ra H 2 , khí nhẹ, LPG như là những sản phẩm phụ. Qỳa trỡnh reforming xúc tác được áp dụng trong công nghiệp để nâng cấp phân đoạn naphtha có trị số octan thấp thành sản phẩm có trị số octan cao, đồng thời là quá trình chủ yếu để sản xuất các hydrocacbon thơm có độ tinh khiết cao. Với những xúc tác dựa trờn cơ sở kim loại Pt mang trờn nhụm ụxit được tổng hợp một cách đặc biệt cho phép quá trình hoạt động ở những điều kiện tối ưu nhất. Sự chuẩn bị nguyên liệu kỹ trước khi thực hiện quá trình đảm bảo cho quá trình xử lý tốt bất kể phân đoạn naphtha nào thu được ở nhà máy lọc dầu. Với vai trò của người tiên phong trong công nghệ reforming xúc tác , UOP đã đi đầu trong những cải tiến mang tính chất đột phá nh : tối ưu hoỏ cỏc thông số công nghệ của quá trình, chọn xúc tác thích hợp, thiết kế thiết bị. Những cải tiến này nhằm một mục đích là tăng hiệu suất sản phẩm lỏng và trị số octan mà vẫn khống chế được sự tạo thành cốc trên bề mặt xúc tác. Con đường đưa đến hiệu suất sản phẩm lỏng và trị số octan cao đó là quá trình làm việc ở điều kiện áp suất thấp và độ khe khắt cao. Tuy nhiên, nếu quá trình làm việc ở điều kiện như vậy, tốc độ phản ứng tạo cốc tăng cao, điều này sẽ dẫn đến xúc tác mau bị giảm hoạt tính do cốc tạo thành sẽ bao phủ cỏc tõm hoạt tớnh của xúc tác. Tốc độ tạo cốc tăng ở độ khe khắt cao hạn chế hoạt động của quá trình và tính khả thi của việc giảm áp suất. Chỉ có sự cải tiến xúc tác không thể giải quyết được vấn đề này. Những cải tiến về mặt thiết kế đă được đặt ra đối với các nhà công nghệ. Trong hững năm 60 của thế kỷ 20 quá trình reforming chu trình đă được phát triển rộng rãi. Quá trình được thực hiện bằng một dây chuyền có từ 4 đến 6 thiết bị phản ứng nối tiếp, trong đó có một thiết bị phản ứng được đưa ra hoạt động ngoại tuyến để tái sinh xúc tác trong khi các thiết bị khác vẫn tiếp tục hoạt động. Sau khi thực hiện xong việc tái sinh xúc tác, thiết bị phản ứng này được đưa vào hoạt động và một thiết bị phản ứng khỏc cú hoạt tính xúc tác giảm đến mức cần tái sinh được đưa ra hoạt động ngoại tuyến để thực hiện công việc tái sinh xúc tác, Nh vậy dây chuyền reforming xúc tác chu trình vẫn sử dụng thiết bị phản ứng xúc tác cố định nhưng không phải ngưng hoạt động để tái sinh xúc tác. UOP đã nhận ra sự hạn chế về độ ổn định của xúc tác tầng cố định nờn đó đưa ra quá trình reforming tái sinh xúc tác liên tục – Platforming CCR – Trong quá trình này, xúc tác chuyển động liên tục khỏi thiết bị phản ứng cuối để đưa đi tái sinh, sau đó lại quay trở thiết bị phản ứng đầu tiên trong dây chuyền để bắt đầu một chu trình mới. Quá trình Platforming là mét thay đổi lớn trong công nghệ reforming. Nhờ tái sinh xúc tác liên tục, nên cốc khụng bỏm lõu trờn bề mặt xúc tác và hoạt tính của xúc tác được phục hồi liên tục. Qỳa trỡnh Platforming CCR có thể làm việc ở điều kiện áp suất thấp 345KPa(50 lb/in 2 ), tạo ra sản phẩm có trị số octan cao lên đến 108, hiệu suất sản phẩm lỏng tăng mà vẫn kiểm soát được sự tạo thành cốc. Với những ưu điểm nổi bật, quá trình Platforming CCR đã được phát triển không ngừng, hơn 95% dây chuyền reforming xúc tác mới được thiết kế theo mô hình này. Nói tóm lại, công nghệ reforming xúc tác đã phát triển không ngừng theo thời gian. Trong tiến trình này áp suất đã được hạ thấp xuống hơn 400lb/in 2 (2760KPa), hiệu suất hydro đã tăng lên gấp đôi. Trị số octan tăng 12 đơn vị cùng với hiệu suất sảm phẩm lỏng tăng 2%thể tích. Sự phát triển của quá trình reforming xúc tác của hãng UOP được minh hoạ trong hình1. II. Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu [13], [15], [10]. II.1.Nguyờn liệu. Nguyên liệu của quá trình reforming xúc tác thường là phân đoạn naphtha. Vậy naphtha là gì ? Naphtha là một thuật ngữ chung được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc dầu đối với sản phẩm lỏng thu được ở đỉnh của tháp chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển. Khoảng nhiệt độ sôi đối với naphtha nhẹ từ 35 o C đến 90 o C, trong khi naphtha nặng có nhiệt độ sôi trong khoảng 80 – 200 o
|
