Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu II (Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN : VẬN HÀNH PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN DẦU II
NGHỀ

: VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số:209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

Trang 1


LỜI GIỚI THIỆU
Có thể nói dầu mỏ là nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế
giới, có khoảng 60 đến 70% năng lượng sử dụng xuất phát từ dầu mỏ. Hiệu quả của việc
sử dụng nguồn năng lượng này phụ thuộc rất nhiều vào các quá trình chế biến, việc đưa

dầu mỏ vào các quá trình biến sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần, như
vậy sẽ tiết kiệm được nguồn tài nguyên quí giá này .
Việt Nam cũng là một quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên dầu mỏ, chúng ta đang và sẽ
phát triển ngành công nghiệp chế biến dầu khí thành một tập đồn kinh tế mạnh của Việt
Nam, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và là đầu tàu kinh tế trong xây
dựng và phát triển đất nước.
Cùng với sự phát triển ngành công nghiệp này thì địi hỏi việc tìm hiểu và nắm vững
các q trình chuyển hóa cũng như cơng nghệ chế biến là hết sức quan trọng. Với mục
đích cung cấp cho người học đầy đủ các kiến thức về các sản phẩm từ dầu mỏ đang được
sử dụng rộng rãi hiện nay, giáo trình “ Vận hành phân xưởng chế biến dầu II” được chia
thành 2 chương tương ứng với các nội dung sau: Reforming xúc tác; Xử lý khí trong nhà
máy lọc dầu.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2022
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: GV Lưu Trà My
2. ThS.Lê Quốc Hồng
3. Th.S Ngơ Thị Bích Thu
4. TS. Nguyễn Huỳnh Đơng
5. Ks. Phạm Cơng Quang

Trang 2


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU............................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................. 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN .................................................................................................... 7
BÀI 1.

REFORMING XÚC TÁC ............................................................................... 14

1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC ................ 16
1.1.1. Giới thiệu chung về quá trình ........................................................................ 16
1.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình reforming xúc tác ........................................... 20
1.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
25
1.2.1. Nguyên liệu.................................................................................................... 25
1.2.2. Sản phẩm ....................................................................................................... 26
1.3. XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING .................................................... 27
1.3.1. Lịch sử phát triển .......................................................................................... 28
1.3.2. Vai trò xúc tác hai chức năng ........................................................................ 29
1.3.3. Các yêu cầu đối với xúc tác reforming xúc tác ............................................. 30
1.3.4. Sự thay đổi tính chất của xúc tác trong quá trình làm việc ........................... 30
1.4. SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ CỦA Q TRÌNH REFORMING XÚC TÁC TÁI SINH
BÁN LIÊN TỤC................................................................................................................ 33
1.5. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC TÁI SINH
LIÊN TỤC (CCR) ............................................................................................................. 35
1.5.1. Công nghệ Aromizing của IFP ..................................................................... 38
1.5.2. Công nghệ CCR Platforming của UOP ......................................................... 39
1.5.3. Công nghệ Cyclar của UOP .......................................................................... 42
1.5.4. Công nghệ Reforming của nhà máy lọc dầu Dung Quất ............................... 43
1.6. CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC ....... 44
1.6.1. Thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định ..................................................... 44
1.6.2. Thiết bị phản ứng với lớp xúc tác di động..................................................... 47
1.7. CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH CỦA PHÂN XƯỞNG ...................................... 47
1.7.1. Nhiệt độ ......................................................................................................... 47
Trang 3

1.7.2. Áp suất ........................................................................................................... 49
1.7.3. Tốc độ nạp liệu riêng thể tích hay thời gian lưu ............................................ 50
1.7.4.Tỷ lệ H/HC (nguyên liệu) ............................................................................... 50
1.8. THỰC HÀNH MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC .......... 51
1.8.1. Giới thiệu chung ............................................................................................ 51
1.8.2. Sơ đồ PFD...................................................................................................... 51
1.8.3. Thiết bị điều khiển quá trình và thơng số vận hành ...................................... 51
1.8.4. Quy trình khởi động....................................................................................... 56
BÀI 2.

XỬ LÝ KHÍ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU .............................................. 59

2.1. NGUỒN GỐC CỦA KHÍ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU................................ 60
2.1.1. Nguồn gốc...................................................................................................... 60
2.1.2. Các quá trình cơ bản sử dụng trong phân xưởng thu hồi khí ........................ 62
2.2. PHÂN XƯỞNG THU HỒI LPG .......................................................................... 64
2.2.1. Nguyên liệu và sản phẩm .............................................................................. 64
2.2.2. Sơ đồ công nghệ ............................................................................................ 65
2.2.3. Thiết bị chính và thơng số vận hành .............................................................. 68
2.3. PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ AXIT .................................................................... 68
2.3.1. Giới thiệu chung về quá trình ........................................................................ 68
2.3.2 Các phương pháp xử lý khí axít ..................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 79

Trang 4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
hình 1.1. vị trí phân xưởng reforming xúc tác trong nhà máy lọc dầu ............................... 19
hình 1.2. sơ đồ công nghệ reforming xúc tác bán liên tục.................................................. 33

hình 1.3. cơng nghệ octanizing (ifp) ................................................................................... 35
hình 1.4. tầng xúc tác bán liên tục và tầng xúc tác di động ................................................ 36
hình 1. 5. thiết bị phản ứng dọc trục và xuyên tâm ............................................................ 37
hình 1.6. sơ đồ cơng nghệ aromizing của ifp...................................................................... 38
hình 1.7. sơ dồ cong nghệ ccr platforming của uop ........................................................... 39
hình 1.8. sơ dồ cong nghệ rz platforming của uop ............................................................. 40
hình 1.9. so sánh hiệu suất thu aromatic của rz và ccr platforming ................................... 40
hình 1.10. so sánh hiệu suất thu hydro của rz và ccr platforming ...................................... 41
hình 1.11. sơ dồ cong nghệ cyclar của uop ........................................................................ 42
hình 1.12. thiết bị phản ứng reforming với lớp chất xúc tác cố định (dọc trục) ................ 45
hình 1.13. thiết bị phản ứng xuyên tâm .............................................................................. 46
hình 1.14. thiết bị phản ứng refoming với lớp xúc tác di động .......................................... 47
hình 1.15. ảnh hưởng của nhiệt độ đến trị số octan của xăng ........................................... 48
hình 1.16. mối quan hệ giữa hiệu suất xăng và trị số octan .............................................. 48
hình 1.17. ảnh hưởng của áp suất đến hiệu suất xăng và trị số octan................................. 49
hình 2.1. nhiệt động học của q trình làm lạnh khí .......................................................... 64
hình 2.2. sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí cổ điển ................................................................... 66
hình 2.3. sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí hiện đại.................................................................. 67
hình 2.5. sơ đồ cơng nghệ xử lý khí axit bằng amin.......................................................... 76

Trang 5


DANH MỤC CÁC BẢNG
bảng 1.1. các hãng đi đầu trong quá trình reforming xúc tác ............................................. 18
bảng 1.2. ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hoá cyclohexan thành benzen ..................... 20
bảng 1.3. so sánh trị số octan của một số hydrocacbon...................................................... 24
bảng 1. 4. hiệu suất sản phẩm quá trình reforming xúc tác ................................................ 27
bảng 1.5. so sánh tầng xúc tác bán liên tục SRR và tầng xúc tác di động CCR. ............... 35
bảng 2.1. các quá trình hấp thụ thường dùng ..................................................................... 71

bảng 2.2. tổng hợp các tính chất vật lý cơ bản của amin................................................... 73

Trang 6


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơ đun: Vận hành phân xưởng chế biến dầu II
2. Mã mô đun: PETR64117
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Là mơ đun thuộc phần mơn học, mơ đun chun mơn nghề của chương
trình đào tạo. Mơn đun này được dạy trước mô đun vận hành phân xưởng chế biến
khí và sau các mơn học, mơ đun như: Vận hành tháp chưng cất dầu thô, vận hành
phân xưởng chế biến dầu I.
3.2. Tính chất: Tính chất: Mơ đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng về công nghệ
và vận hành phân xưởng Reforming xúc tác và Xử lý khí trong nhà máy lọc dầu.
4. Mục tiêu của mơ đun:
- Về kiến thức:
A 1. Trình bày được cơ sở, nguyên liệu và sản phẩm của các quá trình: reforming
xúc tác và xử lý khí trong nhà máy lọc dầu.
A 2. Trình bày được sơ đồ cơng nghệ của các phân xưởng reforming xúc tác và xử
lý khí trong nhà máy lọc dầu.
A 3. Liệt kê được các thiết bị chính, cấu tạo của thiết bị trong các phân xưởng.
A 4. Trình bày được các thơng số vận hành của phân xưởng reforming xúc tác và
phân xưởng xử lý khí trong nhà máy lọc dầu.
- Về kỹ năng:
B 1. Vận hành được các phân xưởng chế biến dầu đã học trên mơ hình động thành
thạo.
B 2. Xử lý được các sự cố thường gặp theo đúng quy trình.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C 1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/ phịng

mơ hình và quy chế của nhà trường.
C 2.

Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên quan.

C 3. Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các công việc theo yêu
cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
5. Nội dung của mơ đun:
1.1. Chương trình khung
Mã
MH/MĐ/HP

Tên mơn học, mơ đun

Số
tín

Tổng

Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó

Trang 7


chỉ

số
Lý
thuyết

I
COMP64002
COMP62004
COMP62008
COMP64010
COMP63006
FORL66001
SAEN512001
II
II.1
MECM52003
ELEI53011
AUTM52111
PETR52002
II.2
PETR63004
PETR53005
PETR56107
PETR64108
PETR56109
PETR62110
PETR53111
PETR62114
PETR56115
PETR56116
PETR64117
PETR56118
PETR54219
PETR66220

Các mơn học chung/ đại cương
Giáo dục chính trị
Pháp luật
Giáo dục thể chất
Giáo dục quốc phòng và An ninh
Tin học
Tiếng Anh
An tồn vệ sinh lao động
Các mơn học, mơ đun chuyên
môn ngành, nghề
Môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở
Vẽ kỹ thuật - 1
Điện kỹ thuật 2
Cơ sở điều khiển q trình
Nhiệt kỹ thuật
Mơn học, mơ đun chun mơn
ngành, nghề
Cơ sở q trình và thiết bị trong
cơng nghệ hóa học
Sản phẩm dầu mỏ
Vận hành máy thuỷ khí I
Vận hành máy thuỷ khí II
Vận hành hệ thống đường ống và bể
chứa
Vận hành thiết bị tách dầu khí
Vận hành lị gia nhiệt, thiết bị nhiệt
Kỹ thuật phịng thí nghiệm
Vận hành phân xưởng chưng cất
dầu thô

Vận hành phân xưởng chế biến dầu
I
Vận hành phân xưởng chế biến dầu
II
Vận hành các phân xưởng chế biến
khí
Thực tập sản xuất
Khóa luận tốt nghiệp

Thực hành/
thí nghiệm/
bài tập/
thảo luận

Thi/
Kiểm tra
LT

TH

23
4
2
2
4
3
6
2

465

75
30
60
75
75
120
30

183
41
18
5
36
15
42
26

257
29
10
51
35
58
72
2

17
5
2
0

2
0
6
2

8
0
0
4
2
2
0
0

70

1825

530

1180

36

79

9
2
3
2

2

165
45
45
45
30

93
15
36
14
28

63
28
6
29
0

6
0
3
1
2

3
2
0
1

0

61

1660

437

1117

30

76

3

45

42

0

3

0

3
6
4

45
150
100

42
28
28

0
106
66

3
2
2

0
14
4

6

150

28

106

3

13

2
3
2

45
75
45

14
21
13

29
50
30

1
2
1

1
2
1

6

145

42

94

3

6

6

145

42

94

3

6

4

100

28

66

2

4

6

150

36

108

2

4

4
6

195
270

45
28

138
230

3
0

9

12

Trang 8


Tổng Cộng:

1.2.

Số
TT
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
2
2.1
2.2

2.3

2.4

93

2290

713

1437

53

Chương trình chi tiết mơn học

Nội dung tổng qt

Bài 1: Reforming xúc tác
Cơ sở lý thuyết của quá trình
reforming xúc tác
Nguyên liệu và sản phẩm của quá
trình reforming xúc tác
Xúc tác của q trình reforming
Sơ đồ cơng nghệ q trình
reforming tái sinh xúc tác bán liên
tục
Sơ đồ cơng nghệ quá trình
reforming tái sinh xúc tác liên tục
Thiết bị phản ứng của quá trình
reforming xúc tác
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình reforming xúc tác
Thực hành vận hành phân xưởng
reforming xúc tác trên hệ thống
mô phỏng động

Bài 2: Xử lý khí trong nhà máy
lọc dầu
Nguồn gốc của khí trong nhà máy
lọc dầu
Phân xưởng thu hồi LPG: nguyên
liệu, sơ đồ công nghệ, thiết bị
chính, thơng số vận hành
Thực hành vận hành phân xưởng
thu hồi LPG trên hệ thống mơ
phỏnghình động
Phân xưởng xử lý khí axít: ngun
liệu, sơ đồ cơng nghệ, thiết bị
chính, thơng số vận hành
Cộng

Thời gian (giờ)
Thực hành,
Tổng
Lý
thí nghiệm,
số
thuyết thảo luận, bài
tập
50

14

2

2

2

2

1

1

3

3

3

3

2

2

2

1

35

33

Kiểm tra

LT

TH

1

2

1
33

50

14

1

1

4

4

17

33

2
1

15

2

2

23

4

18

1

100

28

66

2

4

Trang 9

87


6. Điều kiện thực hiện mơn học:

6.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành:
+ Phòng học lý thuyết: Đáp ứng phòng học chuẩn.
+ Phịng thực hành: Mơ hình mơ phỏng Lọc hóa dầu
6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, bút viết bảng/ phấn
6.3. Học liệu, dụng cụ, phương tiện: Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu II
6.4. Các điều kiện khác: Không
7. Nội dung và phương pháp đánh giá:
7.1. Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng
học/phịng mơ hình và quy chế của nhà trường.
+ Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên
quan.
+ Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo
yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học.
7.2.

Phương pháp:

Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
7.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số
09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và
Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí như
sau:

Điểm đánh giá

Trọng số
Trang 10


+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)

40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học

60%

7.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương pháp
đánh giá

Phương pháp
tổ chức

Số
cột

Thời điểm
kiểm tra

Thường xuyên

Vấn đáp/ Viết

Hỏi đáp/ Tự A1, A2, A3, A4
luận/
Trắc
nghiệm

2

Trước mỗi
buổi học
(vấn đáp)/
sau 15 giờ
LT
(trắc
nghiệm)

Định kỳ

Viết/
Tự luận/
A1, A2, A3, A4
Thuyết trình/ Trắc nghiệm/ B1, B2
Thơng qua sản Báo cáo/
C1, C2, C3
phẩm học tập

4

Sau mỗi 15

giờ
LT/
sau mỗi 30
giờ TH

Kết thúc môn Viết/
Thông Trắc nghiệm/ A1, A2, A3, A4,
học
qua sản phẩm tự luận/ Bảng B1, B2
học tập
đánh giá
C1, C2, C3

1

Sau
giờ

Hình thức
kiểm tra

Chuẩn đầu ra
đánh giá

100

7.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo
thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm trịn đến một chữ số thập phân.
- Điểm mơn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn

học nhân với trọng số tương ứng. Điểm mơn học theo thang điểm 10 làm trịn đến một
chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo
quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ.
8. Hướng dẫn thực hiện mơn học
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đào tạo nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí hệ
Cao đẳng, trường Cao đẳng Dầu khí
8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
8.2.1. Đối với người dạy
Trang 11


* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình, giảng
giải, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận….
* Bài tập/ Thực hành: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội
dung đề ra.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong
nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình
bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung
cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết và 100% các buổi thực hành. Nếu
người học vắng >30% số tiết lý thuyết hoặc vắng học thực hành >0% phải học lại môn
học mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo
nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo
luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một
số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn
bộ chủ đề thảo luận của nhóm.

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
Tài liệu tiếng việt:
[1]
Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến dầu
I,II, Lưu hành nội bộ, 2017.
-

[2]
PGS.TS Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, NXB Khoa học kỹ
thuật, Hà Nội 2006.
[3]
PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ và khí, NXB Khoa học kỹ thuật,
Hà Nội 2008.
Trang 12


[4]
Nội 2005.
-

GS.TS Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà

Tài liệu nước ngoài:
[1]
Prosimulator, Platformer PLR01 (version 5.1), dec 2014.
[2]

Prosimulator, Amine treating unit AMI01, mar 2015.

[3]

Prosimulator, LPG unit LPG03, Aug 2014.

Trang 13


BÀI 1.

REFORMING XÚC TÁC

❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 là bài cung cấp cho người học kiến thức về quá trình reforming xúc tác (Cơ
sở lý thuyết, nguyên liệu, sản phẩm, q trình cơng nghệ, ngun lý hoạt động, sơ đồ
cơng nghệ và thiết bị của q trình…), đồng thời người học được áp dụng các kiến thức
này vào các bài tập thực hành hình thành kỹ năng vận hành thành thục theo các quy trình
vận hành.
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
- Liệt kê được các khái niệm chính liên quan đến tháp chưng cất. Trình bày được
ngun liệu và sản phẩm của quá trình reforming xúc tác.
- Trình bày được các thiết bị và các thơng số vận hành của phân xưởng reforming
xúc tác.
➢ Về Kỹ năng:
- Vận hành thành thạo phân xưởng reforming xúc tác theo đúng quy trình vận hành
trên mơ hình.
- Xử lý thành thạo các quy trình xử lý sự cố thường gặp

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/phịng mơ
hình và quy chế của nhà trường. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy
phịng học/phịng mơ hình và quy chế của nhà trường.
- Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị điện, tự động hóa có liên quan.
- Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo u cầu
khi thảo luận nhóm.
-

Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1

Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 14


- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp,
nêu vấn đề, diễn trình làm mẫu, hướng dẫn thường xuyên); yêu cầu người học thực hiện
câu hỏi thảo luận, thực hiện các bài tập vận hành trên mơ hình mơ phỏng động (cá nhân
hoặc theo nhóm) ...
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hồn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và các bài tập vận hành theo yêu cầu và đúng thời gian
quy định.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng:
+

Phịng học lý thuyết đúng chuẩn.

+ Phịng mơ hình mơ phỏng lọc hóa dầu.
-

Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu

-

Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơ đun, giáo trình, tài liệu tham
khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
-

Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: Tuân thủ
tuyệt đối các qui định về an toàn, pccc, nội quy phịng học/phịng mơ hình và quy
chế của nhà trường
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 01 điểm (vấn đáp/ viết)
✓ Kiểm tra định kỳ: 02 điểm (Trắc nghiệm/ tự luận và Thực hành trên mơ hình mơ
phỏng)
❖ NỘI DUNG BÀI 1

Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 15


1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC
1.1.1. Giới thiệu chung về quá trình
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền cơng nghiệp xe hơi trong những năm
1930, nhu cầu về xăng tăng cao cả về chất lượng lẫn số lượng. Sự cần thiết phải cho ra
đời quá trình reforming xúc tác để thay thế cho quá trình reforming nhiệt.
Quá trình reforming xúc tác với lớp xúc tác cố định đầu tiên được áp dụng trong
công nghiệp vào năm 1940 ở Mỹ và khi đó dùng xúc tác molipden MoO2/Al2O3 theo mục
đích nghiên cứu nhằm thu được xăng có RON bằng 80. Loại xúc tác này rẻ tiền, bền với
lưu huỳnh, nhưng hoạt tính khơng cao nên quá trình reforming phải được thực hiện ở chế
độ cứng (vận tốc thể tích thấp vào khoảng 0,5h-1, nhiệt độ vận hành cao vào khoảng
340oC), ở điều kiện này các phản ứng hydrocracking xảy ra mạnh mẽ. Để tăng độ chọn
lọc của quá trình phải duy trì áp suất thấp. Nhưng sự giảm áp suất lại thúc đẩy quá trình
tạo cốc, do vậy khơng kéo dài được thời gian làm việc của chất xúc tác. Chính vì thế q
trình này không được phát triển.
Trong thế chiến thứ hai, người ta đã xây dựng ở nhiều nước các hệ thống reforming
xúc tác nhằm mục đích thu hồi toluene để sản xuất thuốc nổ. Trong những năm đầu của
chiến tranh, nhu cầu về xăng máy bay, ôtô và toluene giảm đáng kể, sự phát triển
reforming xúc tác có phần chững lại, sau đó do sự phát triển của cơng nghiệp xe hơi với
tỷ số nén của động cơ ngày càng cao nên yêu cầu một loại xăng có chất lượng cao đã trở
nên cấp thiết.

Đến năm 1949, hãng UOP của Mỹ đã đưa vào sử dụng hệ thống reforming xúc tác
(quá trình Platforming) với chất xúc tác là Pt trên chất mang là Al2O3 được clo hố với
hoạt tính xúc tác cao. Quá trình được tiến hành ở áp suất 70 bar, xúc tác được tái sinh
trong thời gian vài tháng. Hàm lượng Pt trong xúc tác từ 0,2  0,6% khối lượng, do độ
axít của Al2O3 giảm dần nên cần phải tiến hành clo hố để tăng độ axít. Q trình này cịn
có tên gọi là Semi-Regenerative (SR). Có thể nói rằng sự phát triển của hãng UOP trong
cơng nghiệp chế biến dầu mỏ nói chung và trong cơng nghệ reforming nói riêng có thể
đưa ra gần như đầy đủ nhất về cơng nghệ này trên tồn thế giới và là dấu son khởi điểm
cho những thiết bị cùng kiểu tiếp theo được ra đời.
Từ 1950 - 1960 có rất nhiều quá trình reforming xúc tác được phát triển từ xúc tác
Pt, chất xúc tác sử dụng là Pt/silice alumine, được gọi là xúc tác một chức kim loại, đã
giảm áp suất vận hành của thiết bị xuống còn 30 bar. Mục đích của việc thêm kim loại
vào là để tăng hoạt tính cho xúc tác hoặc giảm giá thành xúc tác. Tất cả các quá trình
Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 16


reforming xúc tác trên đây đều sử dụng thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định nên nó
phải định kỳ dừng làm việc để tái sinh xúc tác bị cốc hố. Một số q trình sử dụng thiết
bị phản ứng có đường van song song để dễ tái sinh xúc tác ở từng thiết bị phản ứng riêng
biệt mà khơng cần phải dừng làm việc tồn bộ hệ thống (quá trình Power Former). Xúc
tác hai chức kim loại (bimetallic) đã được cải tiến sau năm 1960 có độ bền cao, chống lại
sự tạo cốc đã góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm áp suất vận hành
của thiết bị còn 10 bar.
Đầu những năm 1970, một cải tiến nổi bật của quá trình reforming xúc tác đó là sự
ra đời của q trình có tái sinh liên tục xúc tác của UOP và tiếp theo là của IFP. Xúc tác
bị cốc hoá được tháo ra liên tục khỏi thiết bị phản ứng (reactor) và được đưa quay trở lại
thiết bị phản ứng sau khi đã được tái sinh trong thiết bị tái sinh riêng. Quá trình này được
gọi là quá trình tái sinh liên tục xúc tác (CCR-Continuous Catalyst Regeneration). Nhờ

khả năng tái sinh liên tục xúc tác bị cốc hố, q trình CCR cho phép dùng áp suất thấp
và thao tác liên tục. Cũng nhờ giảm áp mà hiệu suất thu hydrocacbon thơm và H2 tăng lên
đáng kể.
Năm 1988, UOP tiếp tục giới thiệu quá trình Platforming tái sinh xúc tác liên tục
thế hệ thứ hai mà đặc điểm chính là thiết bị Lock Hopper không dùng van, hoạt động ở áp
suất cao. Thiết bị thế hệ mới này cho phép phục hồi gần như hồn tồn hoạt tính xúc tác
chỉ hao hụt khoảng 0,02% khối lượng, tăng cường khả năng sản xuất xăng và khí hydro.
Ngày nay, q trình CCR với áp suất siêu thấp, có thể làm việc ở áp suất 3,5at. Hầu
như tất cả các quá trình reforming xúc tác mới được xây dựng đều là quá trình CCR. Các
hãng đi đầu trong quá trình này là UOP và IFP, đến năm 1996 UOP đã có 139 nhà máy và
IFP có 48 nhà máy CCR.
Reforming xúc tác cùng với cracking xúc tác là những q trình khơng thể thiếu
trong các nhà máy lọc dầu hiện đại ngày nay do sự gia tăng nhu cầu sử dụng các sản
phẩm nhẹ, đặc biệt là xăng có trị số octan cao. Cơng nghệ reforming xúc tác cũng là một
công nghệ dùng để sản xuất các hợp chất thơm, đặc biệt là BTX phục vụ cho ngành cơng
nghiệp hóa dầu, đồng thời cũng là nguồn cung cấp hydro cho các q trình khác có sử
dụng hydro trong nhà máy như các quá trình xử lý ngun liệu bằng hydro,
hydrocracking...
Q trình này cho phép chuyển hóa các hydrocacbon parafin và naphthene có trong
phân đoạn naphtha nặng thành các cấu tử hydrocacbon aromatic có trị số octan cao cho
xăng, các hợp chất hydrocacbon thơm (B, T, X) cho tổng hợp hóa dầu và hóa học. Ngồi
Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 17


ra q trình cho phép nhận được khí hydro kỹ thuật (hàm lượng H2 khoảng 85 % thể tích)
cho các quá trình chuẩn bị nguyên liệu và xử lý hydro các phân đoạn sản phẩm trong nhà
máy lọc dầu với giá rẻ nhất, khoảng 10 - 15 lần so với các quá trình sản xuất hydro khác.
Sản phẩm hydro nhận được từ quá trình reforming đủ cung cấp cho các quá trình làm sạch

nguyên liệu, xử lý hydro các phân đoạn sản phẩm trong khu liên hợp lọc và hóa dầu.
Bảng 1.1. Các hãng đi đầu trong quá trình reforming xúc tác
Tên quá trình

Hãng thiết
kế

Loại thiết bị phản
ứng

PlatFormer

UOP

Xúc tác cố định

PowerFormer

Exxon

Xúc tác cố định

KX, RO, BO (Pt, Re)

IFP Reformer

IFP

Xúc tác cố định

RG 400

Maona Former

Engelhard

Xúc tác cố định

RD.150 (Pt=0,6)

Reni Former

CRC

Xúc tác cố định

F (Pt, Re)

CCR Platformer

UOP

Xúc tác chuyển
động

R 16, 20

Aromizer

IFP

Xúc tác chuyển
động

Bài 1.Reforming xúc tác

Loại xúc tác

Tái sinh

R11-R12

Tái sinh
gián đoạn

Pt=0,375-0,75

Pt (0,2-0,6)

E.500

Pt, Re
Pt, Re

Tái sinh
gián đoạn
Tái sinh
gián đoạn
Tái sinh
gián đoạn

Tái sinh
gián đoạn
Tái sinh
liên tục
Tái sinh
liên tục

Trang 18


Hình 1.1. Vị trí phân xưởng Reforming xúc tác trong nhà máy lọc dầu
Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 19


1.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình reforming xúc tác
a. Các phản ứng chính xảy ra trong thiết bị phản ứng
Phản ứng chuyển hóa naphthene thành hydrocacbon thơm
Hầu hết các phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác là các phản ứng
chuyển hoá các naphthene thành các aromatic. Đây là phản ứng xảy ra hoàn toàn nhất và
chọn lựa nhất trong điều kiện vận hành của quá trình reforming xúc tác. Tiêu biểu nhất
của các phản ứng dạng này là phản ứng chuyển hoá metylcyclohexan thành toluen:

Đây là phản ứng thu nhiệt mạnh (H = 47-60 Kcal/mol).
Việc tăng tỷ số H2/RH có ảnh hưởng khơng nhiều đến cân bằng của phản ứng
dehydro hoá naphthene và sự ảnh hưởng này có thể bù lại bằng việc tăng nhiệt độ của quá
trình. Khi hàm lượng của naphtene trong nguyên liệu cao, quá trình reforming sẽ làm tăng
hàm lượng của hydrocacbon thơm. Do đó cho phép ta lựa chọn và xử lý ngun liệu để có
thể đạt mục đích mong muốn: hoặc tăng hydrocacbon thơm có RON cao cho xăng, hoặc

để nhận các hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X).
Các phản ứng trên là các phản ứng thuận nghịch: khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất
thì phản ứng dịch chuyển sang phải và ngược lại, khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ thì
phản ứng dịch chuyển sang trái. Như vậy hiệu suất thu của hydrocacbon thơm sẽ tăng lên
khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất. Nhiệt độ tối ưu của các phản ứng này trong quá trình
reforming xúc tác là khoảng 5000C.
Nhờ phản ứng dehydro hoá naphthene có tốc độ cao mà trong q trình reforming
xúc tác ta sẽ nhận được nhiều hydrocacbon thơm và hydro. Do phản ứng thu nhiệt mạnh,
người ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp nhau trong nhiều reactor để nhận được độ
chuyển hoá cần thiết.
Bảng 1.2. Ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hoá cyclohexan thành benzen
(số liệu của hãng Haesen)
Nhiệt độ (0C)

493

460

427

393

Phần trăm chuyển hoá (%)

94

79

44

13

Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 20


➢ Phản ứng khử hydro vịng hóa các n-parafin

Các parafin tham gia phản ứng vịng hố tạo thành naphthene, sau đó các naphthene
sẽ tiếp tục tham gia phản ứng khử hydro tạo thành các aromatic.
n-

+ 4 H2 + H = 60 (Kcal/mol)

+ 4 H2 + H = 60 (Kcal/mol)

i- C7H16

Đây là loại phản ứng thu nhiệt mạnh nhất (H = 250 kJ/mol). Đây cũng là phản ứng
tương đối quan trọng của quá trình reforming xúc tác để làm tăng chất lượng và hiệu suất
cho xăng reformat.
Phản ứng dehydro vịng hố n-parafin xảy ra khó hơn so với phản ứng của
naphthene. Chỉ ở nhiệt độ cao mới có thể nhận được hiệu suất hydrocacbon thơm đáng kể.
Khi tăng nhiệt độ, hằng số cân bằng của phản ứng dehydro vịng hố parafin tăng lên rất
nhanh, nhanh hơn so với phản ứng dehydro hố naphthene. Nhưng tốc độ phản ứng
dehydro vịng hố rất nhạy với sự thay đổi áp suất hoặc tỷ số H2/RH nguyên liệu. Khi
H2/RH tăng từ 4  10 ở P = 18 kg/cm2 thì % mol benzen khi chuyển hố n-C6H14 giảm
khoảng 12%, cịn P tăng từ 18 kg/cm2 đến 35 kg/cm2 ở nhiệt độ 5000C thì % mol benzen
giảm rất nhanh từ 83% mol xuống 22% mol.

Tốc độ phản ứng tăng khi số nguyên tử cacbon trong phân tử parafin tăng lên, điều
đó dẫn đến hàm lượng hydrocacbon thơm trong sản phẩm phản ứng cũng tăng lên.
Nếu không có sự tham gia của xúc tác thì phản ứng này không thể xảy ra mà xảy ra
phản ứng phân hủy parafin ở nhiệt độ cao.
➢ Phản ứng isomer hóa
Trong quá trình reforming xúc tác cũng xuất hiện các phản ứng đồng phân hoá. Các
phản ứng này chuyển hoá các n-p thành các i-p.
n-C6H14

Bài 1.Reforming xúc tác

iso-C6H14 + H = 2 cal/mol

Trang 21


Phản ứng này đạt cân bằng trong vùng làm việc của thiết bị phản ứng ở điều kiện
500 C với xúc tác Pt/Al2O3. Các phản ứng này có vai trị tương đối quan trọng trong
reforming xúc tác chính bởi lẽ:
o

- Với các n-parafin nhẹ, sản phẩm tạo thành là iso-parafin sẽ cải thiện trị số
octan trong reformate, i-C5 có RON  80 trong khi n-C5 có RON = 62.
- Với các n-parafin cao hơn n-C5 thì phản ứng xảy ra dễ dàng nhưng nó chỉ
làm tăng khơng nhiều RON vì cịn có mặt các n-parafin chưa biến đổi trong sản phẩm
phản ứng. Do đó mà phản ứng isomer hố tốt nhất nên tiến hành với n-parafin nhẹ (C5
hay C6).
➢ Sự chuyển hóa các hydrocacbon olefin trong q trình
Khi có mặt hydrocacbon olefin trong nguyên liệu thì tại điều kiện của q trình,
phản ứng khử hydro và khép vịng các hydrocacbon olefin xảy ra với tốc độ nhanh hơn

so với các hydrocacbon parafin .
CnH2n → CnH2n - 6 + 3H2
Tuy vậy, các phản ứng ngưng tụ và phân hủy xảy ra song song làm giảm hoạt tính
xúc tác và nếu cịn lại hydrocacbon olefin chưa chuyển hóa thì sẽ khơng bền và dễ bị oxi
hóa tạo thành hợp chất nhựa trong xăng reformat. Do vậy, cần phải khử triệt để các
hydrocacbon olefin trong nguyên liệu.
➢ Phản ứng hydrocracking
Đây là các phản ứng tỏa nhiệt ( H = -40 KJ/mol). Phản ứng vịng hố xảy ra u
cầu nhiệt độ của thiết bị phản ứng cao hơn nhiều so với phản ứng khử hydro và phản ứng
isome hố. Điều đó dẫn đến các phản ứng hydrocracking. Các phản ứng này bẻ bãy mạch
các phân tử hydrocacbon mạch dài thành các hydrocacbon bé hơn với sự có mặt của
hydro và trong điều kiện nhiệt độ áp suất cao. Có hai loại phản ứng hydrocracking: bẻ gãy
các naphthene thành các parafin và phản ứng bẻ gãy các parafin mạch dài thành các
parafin mạch ngắn hơn:
Nhiệt động học rất phức tạp trong điều kiện vận hành nhưng phản ứng xảy ra với
vận tốc rất chậm. Ở nhiệt độ cao, sự chuyển hóa này mạnh hơn cả phản ứng isome hóa và
dehydro hóa.
C9H20 + H2
Bài 1.Reforming xúc tác

C6H14 + C3H8
Trang 22


Cyclohexan + 2H2

Butan + etan

b. Nhiệt động học
Như chúng ta đã biết, các phản ứng tạo thành các hydrocacbon thơm, phản ứng

dehydrro hố và dehydro vịng hố là các phản ứng thu nhiệt mạnh (H >200 kJ/mol).
Ngoài ra các phản ứng dehydro hoá các parafin thành các olefine cũng là những phản ứng
thu nhiệt khá mạnh (H >100 kJ/mol). Ngược lại, các phản ứng izome hoá các parafin,
các naphthene và các hydrocacbon thơm chỉ toả nhiệt nhẹ (H từ 10 đến 15 kJ/mol). Các
phản ứng chuyển hoá các mạch nhánh của hydrocacbon thơm cũng là các phản ứng toả
nhiệt nhẹ.
Tất cả các phản ứng tiêu thụ hydro, tạo thành các hợp chất hydrocacbon có phân tử
lượng nhẹ hơn, xảy ra hoàn toàn tại nhiệt độ từ 6000C và lớn hơn. Ngược lại, các phản
ứng trong quá trình reforming xúc tác cân bằng trong khoảng nhiệt độ từ 300-6000C.
Đối với các phản ứng khử hydro hoá các parafin, sự biến thiên năng lượng tự do của
phản ứng (G) rất ít từ C6 đến C9. Tại 5000C, khi ta tăng nồng độ mol phần của hepten từ
0,035-0,07 thì áp suất tồn phần giảm từ 15 bars xuống còn 3 bars.
Các phản ứng khử hydro hoá các naphthene cyclohexan bị ảnh hưởng rất lớn vào áp
suất riêng phần hydro. Nếu áp suất vận hành của phân xưởng đạt 40 bars thì hơn 10%
cyclohexan tồn tại ở trạng thái cân bằng, nếu ta giảm áp suất xuống cịn 5 bars thì phản
ứng xảy ra gần như hoàn toàn. Ở áp suất hydro thấp và nhiệt độ vận hành cao sẽ thúc đẩy
phản ứng sản xuất các hydrocacbon thơm. Đối với các nguyên liệu nhẹ, cần thiết phải vận
hành tại áp suất cao để đạt được độ chuyển hoá tương đương.
Đối với các phản ứng dehydro vịng hố các n-parafin, cân bằng nhiệt động thường
phức tạp hơn. Cân bằng nhiệt động của phản ứng này có liên quan đến các olefin, iso
parafin, các naphthene như xyclohexan, xyclopentan, hydrocacbon thơm và hydro. Ở
5000C, để chuyển hoá được hơn 90% các heptan, cần phải giảm áp suất xuống nhỏ hơn 10
bars.
Tóm lại: nhiệt động học của các phản ứng nghiên cứu sẽ xác lập điều kiện vận hành
của quá trình: nhiệt độ vận hành cao, vào khoảng 5000C và áp suất riêng phần hydro nhỏ
đến mức có thể. Chúng ta đã biết rằng, phản ứng sản sinh ra hydro, khi áp suất riêng phần
hydro giảm sẽ làm tăng phản ứng tạo thành các hydrocacbon thơm.

Bài 1.Reforming xúc tác

Trang 23


Bảng 1.3. So sánh trị số octan của một số hydrocacbon
Trong nguyên liệu
Tên hydrocacbon

Trong reformat

Trị số octan
MON

RON

2-metylpentan

73

73,4

3-metylpentan

74,3

74,5

95

101,7

2,3-dimetylbutan
n-Hexan

25

24,8

Metylxyclopentan

81

91,3

77,2

83

n-Heptan

0

0

2-metylhexan

45

42,4

3-metylhexan

55

52

2,3-dimetylpentan

88,5

91,1

2,4-dimetylpentan

82

83,1

Metylxyclohexan

71,1

74,8

Etylxyclopentan

62

67,2

n-Octan

22

10

2,4-dimetylhexan

69,9

65,2

2,2,4-trimetylpentan (isooctan)

100

100

Xyclohexan

Bài 1.Reforming xúc tác

Tên hydrocacbon

Trị số octan
MON

RON

Benzen

108

113

Toluen

102,5

115,7

p-Xylen

100,6

116,4

Trang 24