thiết kế phân xưởng reforming xúc tác

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
MụC lục
Trang
Phần mở đầu 4
Phần tổng quan 8
i. cơ sở hoá học của quá trình 8
1.1 Các phản ứng xảy ra trong quá trình 8
1.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác 19
1.3 Nhiệt động học phản ứng và điều kiện phản ứng 22
ii. Nguyên liệu và sản phẩm 26
2.1 Nguyên liệu 26
2.2 Hydro hóa làm sạch nguyên liệu 30
2.3 Sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác 33
iii. Xúc tác cho quá trình Reforming xúc tác 37
3.1 lịch sử phát triển 37
3.2 vai trò của xúc tác hai chức năng 38
3.3 Tính chất của chất xúc tác 41
3.4. những nguyên nhân làm giảm hoạt tính 43
3.5. tái sinh xúc tác 46
3. 5.1 Sự thay đổi các chất xúc tác trong quá trình làm việc 46
3.5.2 Các phơng pháp tái sinh chất xúc tác 46
3.5.3 Tuổi thọ xúc tác và giới thiệu một số chất xúc tác 48
iv. công nghệ Reforming xúc tác 50
4.1 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình 50
4.2 Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ 55
4.3 Các thiết bị chính của quá trình 70
phần tính toán 76
Phần tính toán kinh tế 106
phần xây dựng 111
Hà Ngọc Thành 1 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác

I. chọn địa điểm xây dựng 111
ii. các nguyên tắc khi thiết kế xây dựng 113
iii.bố trí Mặt bằng xây dựng 114
phần an toàn 117
i. Khái quát 117
1.1 Nguyên nhân kỹ thuật 117
1.2 Nguyên nhân do tổ chức 117
1.3 nguyên nhân do vệ sinh 117
ii. Những yêu cầu về phòng chống cháy nổ 118
2.1 Phòng chống cháy 118
2.2 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn gây cháy 118
2.3 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn cháy 119
iii. những biện pháp tổ chức để bảo đảm an toàn cháy nổ 120
phần kết luận 128
tài liệu tham khảo 129
Hà Ngọc Thành 2 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
phần mở đầu
Vào những năm 1859 ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ ra đời và từ
đó sản lợng dầu mỏ khai thác ngày càng đợc phát triển mạnh về số lợng cũng
nh về chất lợng .
Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật , dầu mỏ
đã trở thành nguyên liệu quan trọng trong công nghệ hoá học . trên cơ sở
nguyên liệu dầu mỏ , ngời ta đã sản xuất đợc hàng nghìn các hoá chất khác
nhau , làm nguyên liệu cho động cơ , nguyên liệu cho các ngành công nghiệp
khác .
Ngành công nghiệp chế biến dầu ở nớc ta ra đời tuy cha lâu , nhng nó
đợc đánh giá là một ngành công nghiệp mũi nhọn , đặc biệt là trong giai đoạn
đất nớc ta đang bớc vào giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Để đạt đợc
những mục tiêu mà sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đã đề ra thì cần

phải đáp ứng một nhu cầu rất lớn về nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển
công nghiệp và kinh tế .
Năm 1986 dầu thô đợc khai thác tại mỏ Bạch Hổ và hàng loạt các mỏ
mới đợc phát hiện nh:Rồng, Đại Hùng, Ruby. Cho đến nay chúng ta đã khai
thác đợc tổng cộng hơn 60 triệu tấn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác.
Nguồn dầu thô xuất khẩu đã đem lại cho đất nớc ta một nguồn ngoại tệ khá
lớn. Tuy nhiên hàng năm chúng ta cũng chi một nguồn ngoại tệ không nhỏ, để
nhập khẩu các sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất
nớc.
Nhà máy lọc dầu Cát Lái ra đời đánh dấu một bớc phát triển vợt bậc của
ngành công nghiệp dầu . Ngay từ năm 1991 Chính phủ Việt Nam đã tổ chức
gọi thầu xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 công suất 6,5 triệu tấn/năm và cho
đến nay đang đợc xúc tiến xây dựng tại Dung Quất (Quảng Ngãi). Có thể nói
rằng việc đất nớc ta xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 là một quyết định phù hợp
với điều kiện và hoàn cảnh hiện nay. Nhà máy lọc dầu số 1 ra đời không
những cung cấp những sản phẩm năng lợng quan trọng mà còn cung cấp
nguồn nguyên liệu quý giá cho công nghiệp hóa dầu. Do đó việc phát triển
công nghệ và quy mô nhà máy reforming là rất cần thiết cho việc phát triển
đất nớc.
Hà Ngọc Thành 3 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ các quá trình chuyển hoá hoá học
dới tác dụng của chất xúc tác chiếm một tỷ lệ rất lớn và đóng vai trò vô cùng
quan trọng . Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm
năng lợng hoạt hoá của phản ứng vị vậy tăng tốc độ phản ứng lên rất nhiều .
Mặt khác khi có mặt của xúc tác thì có khả năng tiến hành phản ứng ở nhiệt
độ thấp hơn . Điều này có tầm quan trọng đối với các phản ứng nhiệt dơng
(phản ứng hydro hoá ankyl hoá , polyme hoá ) vì ở nhiệt độ cao về mặt nhiệt
động không thuận lợi cho phản ứng này
Sự có mặt của chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá hoá học vừa có

tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hoá , vừa có khả năng tạo ra những
nồng độ cân bằng cao nhất , có nghĩa là tăng hiệu suất sản phẩm của quá trình
. Trong quá trình chuyển hoá hoá học dới tác dụng của xúc tác thì quá
trình reforming xúc tác chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp chế
biến dầu mỏ , lợng dầu mỏ đợc chế biến bằng quá trình reforming chiếm tỷ lệ
lớn hơn so với các quá trình khác . Qúa trình reforming xúc tác đợc xem là
một quá trình chủ yếu sản xuất xăng cho động cơ , đó là một quá trình quan
trọng không thể thiếu trong công nghiệp chế biến dầu
Có thể nói quá trình reforming ra đời là một bớc ngoặc lớn trong công
nghệ chế biến dầu . Trớc đây ngời ta dùng xăng chng cất trực tiếp có pha trộn
thêm phị gia (chì ) để làm tăng trị số octan . Ngày nay ngời ta sử dụng xăng
của quá trình reforming cho động cơ thì chất lợng đảm bảo hơn ,ít ảnh hởng
đến môi trờng hơn
Hơn nữa , ngoài sản phẩm chính là xăng ,quá trình reforming xúc tác
còn sản xuất ra các hydrocacbon thơm và là một nguồn thu khí hydro sạch , rẻ
tiền hơn các nguồn thu khác 10-15 lần
Reforming ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong các nhà máy
chế biến dầu hiện đại . ở Tây Âu hơn 50% xăng thu đợc là xăng của quá trình
reforming . Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển công nghệ reforming là điều
hết sức cấp thiết cho công nghiệp hoá dầu nói riêng và nền công nghiệp nớc
ta nói chung .
Hà Ngọc Thành 4 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác


phần tổng quan
i. cơ sở hóa học của quá trình reforming xúc tác :
Reforming xúc tác là một quá trình chuyển đổi các thành phần
hydrocacbon của nguyên liệu mà chủ yếu là naphten và parafin thành
hydrocacbon thơm có trị số octan cao .sử dụng nguyên liệu là xăng chng cất

trực tiếp và gần đây nhờ sự phát triển của các quá trình làm sạch bằng hydro
mà ta có thể sử dụng xăng của các quá trình lọc dầu khác (nh xăng của quá
trình cốc hóa, xăng cracking nhiệt ). Quá trình này đợc tiến hành trên xúc tác
hai chức năng thờng chứa platin (trong hỗn hợp với các kim loại quý khác và 1
halogen) đợc mang trên chất mang ôxit nhôm tinh khiết.
Mục đích của quá trình là sản xuất xăng có trị số octan cao (RON
trong khoảng từ 95 - 102) mà không phải pha thêm chì. Đồng thời, do sản
phẩm chủ yếu của quá trình là hydrocacbon thơm nên quá trình còn đợc ứng
dụng để BTX (khi nguyên liệu và phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ sôi từ 310
Hà Ngọc Thành 5 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
- 340
o
F) là những nguyên liệu quý cho tổng hợp hóa dầu. Ngoài ra, quá trình
còn là nguồn thu hydro nhiều nhất và rẻ nhất.
1.1.Các phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác :
Bao gồm các phản ứng:dehydro hóa, dehydro vòng hóa, hydro hoá,
isomehóa. Ngoài ra còn các phản ứng phụ , tuy không làm ảnh nhiều đến cân
bằng của phản ứng chính , nhng lại ảnh hởng lớn đến độ hoạt động và độ
bền của xúc tác . Đó là các phản ứng :
Phản ứng phân huỷ và khử các hợp chất có chứa oxy, nitơ , lu huỳnh
thành H
2
S ,NH
3
, H
2
O.
Phản ứng phân huỷ các hợp chất chứa kim loại và halogen phản ứng
ngng tụ các hợp chất trung gian không bền nh olefin ,diolefin với các

hydrocacbon thơm , dẫn đến tạo thành hợp chất nhựa và cốc bám trên
bề mặt xúc tác .
Vì thế để phát triển quá trình reforming xúc tác , ngời ta phải hạn chế tới
mức tối đa quá trình tạo cốc . Trong thực tế sản xuất ngời ta thờng dùng áp
suất và nồng độ hydro cao hoặc tiến hành tái sinh liên tục xúc tác (RCC)
I II III
A = Axit , M = Metan , I = Hydrocracking và Demethylation(M) ,
II=paraffinisomerization, III=Dehydrocyclization.
Hình 1. Sơ đồ các phản ứng chính trong quá trình reforming xúc tác
1.1.1. Phản ứng dehydrohóa:
Phản ứng dehydrohóa là loại phản ứng chính để tạo ra hydrocacbon
thơm. Phản ứng này xảy ra đối với naphten thờng là xyclopentan và
xyclohexan
Hà Ngọc Thành 6 ĐHBKHà Nội K45
M/ A
n-parafin
sản phẩm
cracking
M or A
M/ A
Iso-parafin
sản phẩm
cracking
M or A
cyclopentan
M/ A
A
sản phẩm
cracking
M or A

M/ A
Iso-parafin
sản phẩm
cracking
M or A
cyclohexan Aromatic Lighter
Aromatic
M or A
M
A
Naphthene
isomerization
Dehydro-
genation
Dealkylation and
Demethylation
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
(xyclopentan thờng nhiều hơn xyclohexan), xyclohexan bị dehydro hóa trực
tiếp tạo ra hợp chất thơm.
CH
3
CH
3

Đây là phản ứng thu nhiệt mạnh. Khi càng tăng nhiệt độ và giảm áp
suất thì hiệu suất hydrocacbon thơm sẽ tăng lên. Theo nghiên cứu cho thấy,
việc tăng tỷ số H
2
/RH nguyên liệu có ảnh hởng không nhiều đến cân bằng của
phản ứng dehydro hóa naphten và sự ảnh hởng này có thể bù lại bằng việc

tăng nhiệt độ của quá trình. Khi hàm lợng hydrocacbon naphten trong nguyên
liệu cao, quá trình reforming sẽ làm tăng rõ ràng hàm lợng của hydrocacbon.
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 trị số octan cao cho xăng, hoặc để
nhận hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X). Sự tăng trị số octan của xăng
cũng còn phụ thuộc vào hàm lợng n-parafin cha bị biến đổi chứa trong sản
phẩm vì chúng có trị số octan khá thấp. Vì vậy, ngoài phản ứng dehydrohoá
naphten, cũng cần phải tiến hành các phản ứng khác sao cho đảm bảo đợc hiệu
quả của quá trình reforming.
Phản ứng dehydro hóa naphten, trong đó đặc trng nhất là phản ứng
dehydro hóa xyclohexan và dẫn xuất của nó, có tốc độ khá lớn khi ta dùng
xúc tác có chứa Pt. Năng lợng hoạt hóa nhỏ khoảng 20 Kcal/mol.
Phản ứng đồng phân hóa naphten vòng 5 cạnh thành vòng 6 cạnh lại là
phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp (5Kcal/mol), nên khi tăng nhiệt độ thì cân
bằng chuyển dịch về phía tạo vòng naphten 5 cạnh.
Ví dụ:

ở đây phản ứng chính của reforming ở 500
o
C, nồng độ cân bằng của
metyl xyclopertan là 95%, còn của xyclohexan chỉ là 5%. Nhng tốc độ phản
ứng dehydro hóa xảy ra nhanh mà cân bằng của phản ứng đồng phân hóa có
điều kiện chuyển hóa thành xyclohexan và trong phản ứng, nồng độ của
naphten cha bị chuyển hóa chỉ còn 5%. Nh vậy, nhờ phản ứng dehydro hóa
naphten có tốc độ cao mà trong quá trình reforming ta sẽ nhận đợc nhiều
Hà Ngọc Thành 7 ĐHBKHà Nội K45
+ 3H
2
(+50 KCal/mol)
(1)

CH
3
+ 3H
2

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
hydrocacbon thơm và hydro. Do phản ứng thu nhiệt mạnh , ngời ta phải tiến
hành phản ứng nối tiếp trong nhiều thiết bị phản ứng để nhận đợc độ chuyển
hoá cao cần thiết .
ngoài ra còn có các phản ứng dehydro hoá parafin tạo olefin , tuy
nhiên hàm lợng không đáng kể .
C
9
H
20
C
9
H
18
+ H
2
C
n
H
2n +2
C
n
H
2n
+ H

2
1.1.2.phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin:
Phơng trình tổng quát có dạng:
R-C-C-C-C-C-C + 4H
2
( Q = 60 kcal/mol )
Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin xảy ra khó hơn so với phản ứng
của naphten .Chỉ ở nhiệt độ cao mới có thể nhận đợc hiệu suất hydrocacbon
thơm đáng kể . Khi tăng chiều dài mạch cacbon trong parafin ,hằng số cân
bằng tạo hydrocacbon thơm cũng đợc tăng lên , điều đó thể hiện ở số liệu
trong bảng 1
Bảng 1 : ảnh hởng của nhiệt độ và chiều dài mạch cacbon tới hằng
số cân bằng của phản ứng dehydro vòng hoá parafin [ 7-1 ]
Phản ứng 400
0
k 600
0
k 800
0
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 9,03 . 10
6
n-C
8
H
18
C
6
H
5
C
2
H

5
+H
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
Khi tăng nhiệt độ ,hằng số cân bằng của phản ứng dehydro vòng hoá
parafin tăng lên rất nhanh ,nhanh hơn so với cả phản ứng dehydro hoá
naphten . Nhng tốc độ phản ứng dehydro vòng hoá lại rất nhạy với sự thay
đổi áp suất hoặc tỉ số hydro tren hydrocacbon nguyên liệu . Năng lợng hoạt
động của phản ứng thay đổi từ 25 đến 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 đến 30 Kcal / mol . Tốc
độ phản ứng tăng khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử paratin , điều đó
dẫn tới hàm lợng hydrocacbon thơm trong sản phẩm phản ứng cũng tăng lên .
Số trong bảng 2 thể hiện rõ điều này .
Hà Ngọc Thành 8 ĐHBKHà Nội K45










R

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác

Bảng 2 :dehydro vòng hoá parafin trên xúc tác pt Loại RD . 150 ở
điều kiện t
0
= 496
0
C , p = 15 KG /Cm
2
. tốc độ không gian thể tích truyền
nguyên liệu V/ H / V bằng 2,0 2,6 . tỷ số H
2
/ RH = 5 [ 7- 2 ]

Nguyên liệu Hydrocacbon thơm , % khối lợng
/ nguyên liệu
độ chuyển hoá % V
n- C
7
H
16
39,8 57,0
n- C
12
H
26
60,2 67,0
Dehydro vòng hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm là một rong những
phản ứng quang trọng nhất của reforming xúc tác . Nhờ phản ứng này mà cho
phép biến đổi một lợng lớn các hợp chất có trị số octan thấp của nguyên liệu
thành các hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan cao . ( ví dụ : trị số
octan của n-C

7
= 0 còn rị số octan của toluen = 120 ). Phản ứng xảy ra u tiên
và tạo thành cá dẫn xuất của bengen với số lợng cực đại , nhóm metyl dính
xung quanh , nếu nh nguyên liệu cho phép . Chẳng hạn ở 465
0
C , nếu nguyên
liệu là 2,3 dimetyl hexan thì phản ứng vòng hoá xảy ra còn khó hơn nữa .
Nhng nếu ta tăng nhiệt độ lên trên 510
0
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 của mạch alkyl .
Hà Ngọc Thành 9 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác



Hình.2.cân bằng n-C
6
benzen trong Hình.3.cân bằng n-C
7
-toluen
phản ứng dehydro vòng hoá trong phản ứng dehydro vòng hoá
1.1.3 Phản ứng isomehoá:
Ngời ta thờng chia phản ứng hydroIsome hoá thành hai loại:
a.phản ứng Isome hoá n-parafin :
Các phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan là các phản ứng toả
nhiệt nhẹ .Bảng 3 cho thấy nhiệt phản ứng để tạo thành các isome từ các cấu
tử riêng.
Cấu tử

H
298
, kcal/mol
C
5
:2-metylbutan ( isopentan)
2,2-dimetylpropan (neopentan)
C
6
: 2-metylpentan (isohexan)
3-metylpentan
2,2-dimetylbutan ( neohexan)
2,3-dimetylbutan
-1,92
-4,67
-1,70
-1,06
-4,39
-2,59
Bảng 3: nhiệt phản ứng để tạo thành các isome từ các cấu tử riêng
Do các phản ứng isome hoá là toả nhiệt nên về mặt nhiệt động học ,
phản ứng sẽ không thuận lợi khi tăng nhiệt độ .Mặt khác , phản ứng isome hoá
n-parafin là phản ứng thuận nghịch và không có sự tăng thể tích , vì thế cân
bằng của phản ứng chỉ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ . Nhiệt độ thấp tạo điều
Hà Ngọc Thành 10 ĐHBKHà Nội K45
%mol Toluen
%mol Bennze
H
2
/RH=4

H
2
/RH=4
H
2
/RH=10
H
2
/RH=10
35 ktg/cm
2
H
2
/RH=4
35 ktg/cm
2
100
80
60
40


20
n-C
7
0
n-C
6
P=18 kg/cm
2

18 kg/cm
2
H
2
/RH=4
H
2
/RH=10
H
2
/RH=10
100
80
60
40


20
550
510
500
445
400
500 510
450
480
T
O
C T
O

C
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
kiện tạo thành các isome và cho phép nhận đợc hỗn hợp ở điều kiện cân bằng
và có trị số octan cao. Đồ thị hình4 (a,b,c) cho thấy sự phụ thuộc giữa nồng độ
cân bằng của các isome vào nhiệt độ của phản ứng isome hoá n-pentan và n-
hexan đợc xây dựng từ tính toán và từ thực nghiệm . Từ đồ thị cho thấy khi
tăng nhiệt độ , nồng độ của các isome đều giảm , còn nồng độ của các n-
parafin tăng . Cũng từ đồ thị (hình 4) cho thấy , nếu t
o
< 200
0
C sẽ thiết lập đợc
một hỗn hợp cân bằng có trị số octan cao .
tính toán thực nghiệm
Hình 4: Sự phụ thuộc giữa nồng độ cân bằng của các isome vào nhiệt độ
của phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan
n - parafin iso - parafin + Q = 2 Kcal/mol
với thiết bị phản ứng reforming xúc tác ở điều kiện 500
0
C và xúc tác
Pt/AL
2
O
3
, thì cân bằng đạt đợc trong vùng phản ứng của thiết bị nh 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 qúa trình reforming xúc tác vì
Với các n - parafin nhẹ, sự isome hóa làm cải thiện trị số octan.
VD: NO của n - C
5
là 62, trong khi đó NO của iso - c
5
là trên 80.
Với các n - parafin cao hơn C
5
, phản ứng isomehóa dễ xảy ra, nhng nó
chỉ làm tăng không nhiều NO vì còn có mặt các n - parafin cha biến đổi trong
sản phẩm phản ứng.
Hà Ngọc Thành 11 ĐHBKHà Nội K45
t
o
C
t
o
C
Iso-pentan
n-pentan
neopentan
4
5
1
2
3
C

6
100
75
50
25
0
100
75
50
25
0
100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1.2-metylpentan
2.3-hexan
3.3-metylpentan
4.2,2-dimetylbutan
5.2,3-dimetylbutan
C
5
%mol
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
VD: n - C
7
có NO = 0; còn trimetylbutan có NO = 110 và hỗn hợp c
7
ở điều kiện cân bằng của phản ứng isomehoá chỉ có NO = 55. Do đó mà phản
ứng isome hóa tốt nhất nên tiến hành với n - parafin nhẹ C
5
hoặc C
6

). vì khi đó
sản phẩm có trị số octan cao hơn khi tiến hành isome hoá với n-parafin cao
hơn.
.Olefin cũng có thể bị isome hóa nhng thờng là hydro isome hóa do sự
có mặt của hydro trong môi trờng phản ứng.
Hepten - 1 + H
2
2-metylhexan
Phản ứng này lấy đi một lợng hydro làm giảm áp suất của quá trình ,
tạo điều kiện cho phản ứng chính của quá trình reforming , tuy nhiên với hàm
lợng nhỏ nên ảnh hởng không nhiều đến quá trình phản ứng .
.phản ứng isomehoá alxyl xyClopentan thành xyclohexan:
R R'
Q = 4 ữ 6 KCal/mol
R'
+ 3H
2
+ Q = - 50 KCal/mol
Ngoài ra còn có phản ứng isome hóa alkyl thơm
C
2
H
5


1.1.4 Phản ứng hydro hóa:
Phản ứng này xảy ra với olefin trong nguyên liệu để tạo thành parafin.
Phản ứng thực hiện dễ dàng trong điều kiện của quá trình reforming. Thành
phần olefin cũng có thể chuyển hóa trực tiếp thành aromatic, nhng không
đáng kể.

Đây cũng là một phản ứng quan trọng vì nó chuyển hóa các
hydrocacbon cha no thành hydrocacbon no làm giảm sự tạo cốc gây nên sự
khử hoặc hoạt tính các xúc tác.
1.1.5 Phản ứng hydrocracking và naphten:
Phản ứng hydrocracking: Đây là phản ứng cracking với sự có mặt của
hydro phản ứng dễ gãy mạch tạo thành hai parafin khác. Đây là phản ứng
Hà Ngọc Thành 12 ĐHBKHà Nội K45
CH
3
CH
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
không mong muốn của quá trình . ở các điều kiện nhất định có thể xảy ra
cracking sâu tạo khí và sản phẩm nhẹ và giảm thể tích sản phẩm lỏng và đồng
thời cũng làm giảm hiệu suất hydro (vì tiêu tốn trong phản ứng). Do vậy hiệu
suất sẽ giảm, phản ứng này xảy ra khá chậm và chủ yếu đợc xúc tác bởi chức
năng axit của xúc tác.
n - C
9
H
20
+ H
2
n - C
5
H
12
+ C
4
H

10

n - C
9
H
20
+ H
2
n - CH
4
+ n - C
8
H
18

C
n
H
2n+2
+ H
2
C
m
H
2m +2
+ C
p
H
2p+2
Đối với parafin, thờng xảy ra các phản ứng hydrocracking và

hydrogenolyse.
R - C - C - R
1
+ H
2
R - CH
3
(iso) + R
1
- CH
3
(iso) + Q=11 Kcal/mol.
R - C - C - R
1
+ H
2
R
2
- CH
3
+ CH
4
(phản ứng hydro genolyse) .
Naphten cũng có khả năng tham gia phản ứng hydrocracking. Giai đoạn
đầu tiên của phản ứng này là đứt vòng với sự có mặt của hydro, tạo thành
parafin
.
+ H
2
R

3
H R
4
H + R
3
H + Q = 20 KCal/mol
Hydrocacbon thơm cũng có thể bị hydrodealkyl hóa

+ H
2
C
6
H
6
+ RH + Q = 12 ữ 13 Kcal/mol
Sản phẩm của quá trình là các hợp chất iso parafin chiếm phần chủ yếu
và vì phản ứng cũng xảy ra theo cơ chế ioncacboni nên sản phẩm khí thờng
chứa nhiều C
3
, C
4
và C
5
, rất ít C
1
và C
2
. Nhng nếu tăng nhiệt độ cao hơn nữa
thì sẽ tăng hàm lợng C
1

và C
2
, vì lúc này tốc độ phản ứng hydrogenolyse sẽ
cạnh tranh với tốc độ phản ứng cracking xúc tác. Khi đó metan sẽ đợc tạo ra
Hà Ngọc Thành 13 ĐHBKHà Nội K45
RH
R
2
R
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
với số lợng đáng kể. Tác dụng của phản ứng này trong quá trình reforming là
đã góp phần làm tăng NO cho sản phẩm vì đã tạo ra nhiều iso parafin, làm
giảm thể tích sản phẩm lỏng và giảm hiệu suất hydro.
1.1.6 Nhóm các phản ứng tách các nguyên tố dị thể:
Nếu trong nguyên liệu có các chất chứa S,N,O sẽ xảy ra các phản ứng
tách các nguyên tố dị thể đó ra khỏi phân đoạn .
.Tách nitơ (Hydrodenitơ):
+ 5H
2
C
5
H
12
+ NH
3
pyridin
+ 4H
2
+ NH

3
Quinolin
Hà Ngọc Thành 14 ĐHBKHà Nội K45
N
C-C-C-C
N
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
C C
C C + 4H
2
C-C-C-C + NH
3
N
Pyrol
.Tách lu huỳnh (Hydrodesunfua):

+ 4H
2
C
5
H
12
+ H
2
S
Mecaptan R-SH + 2H
2
RH + H
2
S

Sunfit R-S-R + 2H
2
2RH + H
2
S
Disunfit R-S-S-R + 3H
2
2RH + 2H
2
S
Thiophen
+ 4H
2
C-C-C-C + H
2
S
.Tách oxy:
ROH + H
2
RH + H
2
O
Đây là những phản ứng làm giảm hàm lợng lu huỳnh, nitơ trong xăng,
làm giảm khả năng mất hoạt tính và kéo dài tuổi thọ của xúc tác ,do đó nó là
phản ứng phụ có lợi.
1.1.7 Phản ứng tạo cốc:
Sự tạo cốc trong quá trình reforming là không mong muốn nhng do sự
tơng tác của olefin, diolefin và các hợp chất thơm đa vòng ngng tụ trên tâm
hoạt tính xúc tác .
2 -2H

2
-2H
2


Cốc sẽ khó tạo ra nếu ta thao tác ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất
cao và tỷ lệ H
2
/RH cao, sự tạo cốc phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh :nhiệt độ
phản ứng , áp suất hydro , độ nặng của nguyên liệu và chính là các hợp chất
phi hydrocacbon , olefin và các hợp chất thơm đa vòng là các hợp chất đã thúc
đẩy nhanh quá trình tạo cốc .
Phản ứng hydrocracking tạo khí xảy ra khi tăng áp suất hydro có thể
làm hạn chế phản ứng ngng tụ và tạo cốc . Tuy nhiên nếu áp suất hydro quá
Hà Ngọc Thành 15 ĐHBKHà Nội K45
CH
3
S
S
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
lớn , phản ứng hydrocracking lại xảy ra mạnh và cân bằng của phản ứng
xyclohexan tạo thành benzen sẽ chuyển dịch về phía trái , tức là giảm bớt
hàm lợng hydrocacbon thơm .Vì thế để hạn chế sự tạo cốc , ngời Ta phải sử
dụng áp suất hydro vừa đủ sao cho cốc chỉ tạo ra 3-4% so với trọng lợng xúc
tác trong khoảng thời gian từ 6 tháng đến 1 năm , và các nhà sản xuất xúc tác
phải chú ý điều khiển các chức hoạt tính của xúc tác để góp phần điều khiển
đợc quá trình tạo cốc của quá trình reforming .
1.2. Cơ chế phản ứng reforming xúc tác :
1.2.1. Cơ chế phản ứng reforming hydrocacbon parafin:
có thể tóm tắc các phản ứng chính của quá trình reforming nh sau :

naphten aren + H
2
n-C
7
aren + H
2

n-C
7
iso-C
7
n-C
6
benzen + H
2
Năng lợng hoạt hoá của các phản ứng có giá trị trong khoảng 20 đến
45 kcal/mol :
+ 3H
2
E
A
= 20 kcal/mol
n-C
7
iso-C
7
E
A
= 25kcal/mol
n-C

7
C
1
- C
6
E
A
= 45 kcal/mol
cốc EA= 30 kcal/mol
Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng phản ứng reforming hydrocacbon
parafin xảy ra theo 3 giai đoạn: loại hydro , đóng vòng , loại hydro từ
hydrocacbon vòng thành hydrocacbon thơm.
Giai đoạn đầu và giai đoạn cuối xảy ra trên tâm xúc tác kim loại còn
giai đoạn giữa xảy ra trên tâm xúc tác axít. Các giai đoạn đó có thể xảy ra xen
kẽ nhau có nghĩa là trong khi giai đoạn này cha kết thúc thì giai đoạn khác đã
bắt đầu. Nhờ có sự tồn tại của những tâm xúc tác mất ở bên cạnh những tâm
xúc tác kim loại mà các giai đoạn đó có thể xảy ra nối tiếp, trực tiếp hoặc gần
nh đồng thời xảy ra. Hay nói một cách khác là các giai đoạn đó xảy ra ngay
Hà Ngọc Thành 16 ĐHBKHà Nội K45
CH
3
CH
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
khi sản phẩm của giai đoạn trớc cha kịp có cấu trúc hoàn chỉnh đang ở trạng
thái định hình có khả năng phản ứng cao.
Một phần tử n - hepten (n - C
7
H
16

) chuyển hóa thành toluen theo những
cách đợc thể hiện theo sơ đồ ở ( hình 5).

Hình 5:Sơ đồ tổng quát reforming n-C
7
H
16
Với cơ chế đóng vòng của 3 cacboncation trên khi reforming n - C
6
,
thì không phải vòng 6 đợc tạo ra đầu tiên mà chính là các hợp chất vòng 5 đã
sinh ra ( metylcyclopentan, metylcyclopenten.)
Cuối cùng chính metylcyclopentan đã mất hydro và đồng phân hóa
thành benzen. Có thể minh họa rõ hơn với quá trình chuyển hóa n - hexan
thành benzen ở hình 6.
Hình 6:sơ đồ quá trình chuyển hóa n-hexan thành benzen
Trong đó: M: là tâm kim loại
A: là tâm axit
Tốc độ giai đoạn đóng vòng nhỏ hơn nhiều so với tốc độ giai đoạn hydro.
Bởi vậy khi reforming naphten dễ hơn nhiều so với parafin. Ngời ta tính đợc rằng
hằng số tốc độ phản ứng khi reforming các naphten thì lớn hơn cả trăm triệu lần so
với ở các parafin rất nhiều , quan hệ đó biến đổi phụ thuộc vào chất xúc tác.
Hà Ngọc Thành 17 ĐHBKHà Nội K45
-H
2
-H
2
-H
2
-H

2
+ + +
-H
2
-H
2
-H
2
-H
+
-H
+
-H
+
+H
+
+H
+
+H
+
R
M MA A +
(-H
2
)
MM
A A
A
++
(-H

2
) (+H
2
)
(-A
-
)
(đóng vòng)
C
1 ữ
C
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
1.2.2 Cơ chế reforming hydrocacbon naphten:
Xét quá trình chuyển hóa cyclohexan thành benzen:
Hà Ngọc Thành 18 ĐHBKHà Nội K45
Hình 7:Sơ đồ biểu diễn sự
chuyển hóa cyclohexan thành benzen
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
Trong đó: + Chiều thẳng đứng: phản ứng trên tâm kim loại
+ Chiều nằm ngang: phản ứng trên tâm axit.
Phản ứng trên tâm axit:
Trong các điều kiện reforming thì trên chất mang có thể xảy ra các
phản ứng đồng phân hóa, phá vỡ hoặc đóng vòng, mở vòng hoặc thu nhỏ vòng
hydrocacbon. Tất cả các phản ứng trên đều xảy ra theo cơ chế ioncacboni.
Giai đoạn quan trọng nhất là giai đoạn tạo ioncácboni trên tâm axit. Tốc độ
tạo thành ioncacboni và sự chuyển hóa tiếp theo của nó theo những hớng khác
nhau đợc quyết định trớc hết bởi cấu trúc hydrocacbon tham gia phản ứng và
bản chất tâm axit trên bề mặt chất mang.
*Các phản ứng trên tâm kim loại:

Theo thuyết đa vị Baladin thì hai phản ứng dehydro hóa cyclohexan và
dehydro hoá benzen đều xảy ra theo cơ chế hấp thụ liên tục trên bề mặt một
số kim loại nh: Pt, Ni, Co, Pd, Rh Phân tử cyclohexan bị hấp phụ tại tâm
hoạt động gồm có 6 điểm. Phản ứng dehydro hóa sẽ xảy ra khi cả 6 nguyên tử
hydro bị tách loại khỏi nguyên tử cyclohexan một cách đồng thời.
Sau này cùng với sự phát triển của lý thuyết phức và những phơng
pháp nghiên cứu hiện đại đồng thời cũng phổ biến một quan niệm khác về cơ
chế dehydrohoá cyclohexan. Theo cơ chế này phân tử cyclohexan lần lợt bị
tách loại 6 nguyên tử hydro và liên tiếp tạo phức trung gian.
1.3. Nhiệt động học của phản ứng và điều kiện phản ứng:
Xét thông số nhiệt động học của một số phản ứng quan trọng trong
qúa trình reforming xúc tác qua các phản ứng của hydrocacbon C
6.
Hà Ngọc Thành 19 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
Bảng 4: các thông số nhiệt động học các phản ứng hydrocacbon C
6
Phản ứng
Kp [500
o
C] H [Kcal/mol]
Cyclohexan C
6
H
6
+ 3H
2

Metyl cyclo pentan
Cyclohexan

n - hexan C
6
H
6
+ 4H
2
n - hexan Hexen - 1 + H
2
n - hexan 2 - metyl pentan
6.10
5
0,086
0,78.10
5
1,1
0,037
52,8
- 3,8
63,8
- 1,4
31,0
Các số liệu nhiệt động học cho thấy tại cân bằng cyclo hexan chuyển
hóa thành aromatic ở áp suất của hydro và chỉ một lợng nhỏ olefin tồn tại với
parafin.
Những phản ứng chính của reforming là thu nhiệt. Phản ứng isomehoá
là trung hòa nhiệt trong khi phản ứng hydro cracking toả nhiệt , các số liệu
cũng cho thấy hiệu ứng nhiệt của phản ứng phụ thuộc chính vào nồng độ
xyclonapatran trong nguyên liệu vì nó hấp thụ nhiệt mạnh nhất, vì nhiệt của
phản ứng đợc lấy từ hỗn hợp nguyên liệu và khi nén nhiệt độ của hỗn hợp này
giảm.

phản ứng dehydro tạo vòng của parafin và phản ứng dehydro hóa của
naphtan là những phản ứng chính làm tăng trị số octan. Cân bằng nhiệt động
của những phản ứng này dịch chuyển về phía sản phẩm phản ứng khi áp suất
riêng phần của hydro thấp và nhiệt độ phản ứng cao (500
o
C).Tuy nhiên điều
kiện này thích hợp để tạo thành cốc và sự tạo cốc chỉ có thể ngăn chặn bằng
cách thực hiện phản ứng trong môi trờng hydro, nếu áp suất hydro càng cao,
sự lắng đọng cốc trên bề mặt xúc tác càng ít. Việc tăng áp suất hydro cũng
không làm chậm phản ứng hydro hóa tạo ra aromatic.
Vậy quá trình reforming xúc tác phải đợc thực hiện dới áp suất cao và
hydro sản phẩm đợc hoàn lại vùng phản ứng .
Phản ứng hydrocracking thích hợp ở nhiệt độ và áp suất riêng phần của
hydro cao, phản ứng này thờng không mong muốn trong quá trình reforming
vì chúng tiêu thụ hydro và tạo ra hydrocacbon pha lỏng. (Hình 8) minh họa sự
phụ thuộc của hiệu suất phản ứng vào áp suất phản ứng tại những trị số octan
khác nhau.
Hà Ngọc Thành 20 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
Hình 8: Hiệu suất phản ứng và áp suất tại những trị số octan khác nhau.
Tại áp suất cao cho trớc, trị số octan có thể đợc tăng khi tăng nhiệt độ
mặc dù điều này gây ra sự mất mát hiệu suất do phản ứng hydrocracking tăng
lên. Nh vậy quá trình thờng đợc thực hiện ở áp suất thấp để đạt đợc hiệu suất
pha lỏng tăng lên. Tuy nhiên, áp suất riêng phần của hydro phải đủ cao để
tránh sự tạo thành những hợp chất không no có khả năng bị polime hóa tạo
thành cốc.
Trong thực tế, quá trình có thể đợc tiến hành trong khoảng nhiệt độ
455 ữ 510
o
C và áp suất 6,5 ữ 50 atm. Điều kiện chỉ chuyển hóa một phần

aromatic còn nếu thực hiện ở nhiệt độ cao hơn và áp suất khoảng 10 atm thì có
thể chuyển hóa gần nh hoàn toàn naphten thành aromatic tại cân bằng với
những quá trình làm việc ở áp suất cao từ 34 ữ 50 atm thì vận tốc phản ứng
hydrocracking cao, mức độ chuyển hóa thành hợp chất thơm giảm (bảng 5),
vận tốc phản ứng khử hoạt tính xúc tác và hiệu suất hydro thấp. Ngợc lại, ở áp
suất thấp (8,5 ữ 20,5 atm) độ chuyển hoá các hợp chất thơm cao, hiệu suất
hydro cao, phản ứng hydrocracking giảm, nhng lại nhanh chóng khử hoạt tính
xúc tác do sự tạo thành cốc.
Bảng 5: Đặc trng vận tốc và hiệu ứng nhiệt của những phản ứng
reforming quan trọng:
Loại phản ứng
Vận tốc
tơng đối
ảnh hởng của sự tăng áp
suất tổng cộng
Hiệu ứng
nhiệt
Hydrocracking Thấp nhất Vận tốc tăng
Tỏa nhiệt vừa
phải
Hà Ngọc Thành 21 ĐHBKHà Nội K45
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5
áp suất thiết bị
Hiệu suất phản ứng ->100%
RON85

RON95
RON102
RON104
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
Dehydro hóa
tạo vòng
Thấp
Không ảnh hởng tới sự
giảm nhỏ trong vận tốc
Thu nhiệt
isome hóa của
parafin
Nhanh Giảm vận tốc Tỏa nhiệt ít
isome hóa
naphten
Nhanh Giảm vận tốc Tỏa nhiệt ít
Dehydro hóa
parafin
Khá nhanh Giảm độ chuyển hóa Thu nhiệt
Dehydro hóa
naphten
Rất nhanh Giảm độ chuyển hóa Rất thu nhiệt
Nhiệt độ phản ứng đợc chọn để làm cân bằng giữa sự tăng hoạt tính
xúc tác và sự tăng vận tốc phản ứng khử hoạt tính khi nhiệt độ tăng.
Khoảng nhiệt độ từ 460 ữ 525
o
C và thờng là giữa 482 và 500
o
C. Nhng
quá trình hoạt động ở áp suất thấp và nhiệt độ khá cao tạo ra sản phẩm có trị

số octan cao nhất. Khi xúc tác bị mất hoạt tính trong quá trình hoạt động nhiệt
độ thờng đợc giảm từ từ để duy trì trị số octan không đổi.
Khoảng vận tốc thể tích là từ 0,9 đến 5 phần thể tích nguyên liệu lỏng
trên thể tích xúc tác trong một giờ, thờng dùng nhất là từ 1 ữ 2 . Nên lựa chọn
vận tốc sao cho những phản ứng hydro cracking xảy ra trong giới hạn cho
phép và những phản ứng dehydro hóa tạo vòng xảy ra đạt yêu cầu mong
muốn. Phản ứng thơm hóa và isomehoá không bị ảnh hởng bởi vận tốc không
gian nên những phản ứng này đạt cân bằng ngay cả khi vận tốc không gian
cao.
Tỷ lệ mol giữa hydro và hydrocacbon nguyên liệu thay đổi từ 3 đến
10, nhng phổ biến nhất là từ 5 đến 8. Tỷ lệ này thì ảnh hởng bất lợi đến phản
ứng thơm hóa, tăng phản ứng hydro cracking và làm giảm vận tlốc phản ứng
nh hoạt tính xúc tác. Giá trị lựa chọn thờng ở giới hạn thấp để phản ứng hydro
cracking xảy ra đạt yêu cầu và sự khử hoạt tính xúc tác là thấp. Những
naphtan có nhánh thờng là thành phần chính của nguyên liệu. Nguyên liệu có
hàm lợng hydrocacbon không no cao phải đợc hydro hóa trớc khi phản ứng để
giảm tiêu thụ hydro trong phản ứng và sự khử hoạt tính xúc tác. Nồng độ của
tạp chất trong nguyên liệu đóng vai trò chất gây ngộ độc xúc tác phải đợc điều
khiển nghiêm ngặt. Sunfua làm ngộ độc chức năng kim loại của xúc tác nên
phải duy trì nồng độ nhỏ hơn 1 ppm đối với nguyên liệu cho xúc tác mới.
Nguyên liệu có hàm lợng sunfua cao phải đợc hydro sunfua hóa trớc phản
ứng. Các hợp chất nitơ hữu cơ bị chuyển thành amoniac làm ngộ độc chức
Hà Ngọc Thành 22 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
năng axit của xúc tác. Nồng độ của nó phải nhỏ hơn 2 ppm. Nitơ thờng đợc
loại ra khỏi nguyên liệu xử lý hydro xúc tác, đồng thời với hydro desunfua
hóa. Nớc và các hợp chất chứa Clo cũng là thành phần không mong muốn
trong nguyên liệu vì nó thay đổi độ axit của chất mang và làm đảo lộn cân
bằng của những phản ứng đang xảy ra vì những hợp chất này để loại bỏ, hàm
lợng của chúng cần phải điều khiển cẩn thận để duy trì độ axit của xúc tác.

Những kim loại nh ASipb, Cu phải giữ nồng độ rất thấp vì chúng tạo hợp kim
với chì làm khử hoạt tính của xúc tác. Hàm lợng asen trong nguyên liệu phải
thấp hơn 30 phần tử.
ii. nguyên liệu và sản phẩm
2.1. Nguyên liệu:
Phân đoạn xăng chất lợng thấp có giới hạn sôi từ 60 ữ 180
o
C làm
nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác. Phân đoạn xăng có điểm sôi đầu
nhỏ hơn 60
o
C là không thích hợp vì nó không chứa cycloankan và hoàn toàn
không có khả năng chuyển hóa thành aren, mà chỉ chứa các hydrocacbon có
số cacbon nhỏ hơn 6, chỉ có khả năng chuyển hóa thành các hydrocacbon nhẹ
(khí).Nhng điểm sôi cuối cao hơn 180
o
C thì gây ra nhiều cốc lắng đọng trên
xúc tác làm giảm thời gian sống của xúc tác trong điều kiện phản ứng. Nh vậy,
naphtan là thành phần mong muốn còn aromatic và olefin là thành phần không
mong muốn trong nguyên liệu. Nguyên liệu càng giàu parafin càng khó
reforming nhng cũng có thể đạt hiệu suất cao nếu tiến hành ở điều kiện thích
hợp. Nguyên liệu là xăng của quá trình cracking không tốt bằng xăng chng cất
trực tiếp vì hàm lợng olefin cao. Tuy nhiên gần đây, do sự phát triển của quá
trình làm sạch của sản phẩm dầu mỏ bằng hydro, các hợp chất olefin, các hợp
chất chứa S, N, O trong nguyên liệu,vì vậy các hệ thống reforming xúc tác
hiện tại còn có thể sử dụng các phân đoạn xăng của quá trình thứ cấp nh xăng
của quá trình cốc hóa, xăng của cracking nhiệt làm nguyên liệu.
Trong thực tế tuỳ thuộc vào mục đích của quá trình mà lựa chọn các
phân đoạn xăng nguyên liệu thích hợp. Nếu nhằm mục đích thu xăng có trị số
octan cao, thờng sử dụng xăng có phân đoạn từ 85 ữ 180

o
C và 105 ữ 180
o
C với
sự lựa chọn này sẽ thu đợc xăng có trị số octan cao, đồng thời giảm đợc khí và
cốc không mong muốn, phân đoạn có nhiệt độ sôi đầu là 105
o
C có thể sản
Hà Ngọc Thành 23 ĐHBKHà Nội K45
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
xuất xăng có trị số octan đến 90 ữ 100 đồng thời làm tăng hiệu suất xăng và
hydro.
Nếu nhằm mục đích thu các hợp chất thơm cần lựa chọn phân đoạn
xăng hẹp thích hợp để sản xuất, benzen sử dụng phân đoạn xăng có giới hạn
sôi 62 đến 85
o
C. Để sản xuất toluen sử dụng phân đoạn xăng có giới hạn sôi
105 ữ 140
o
C.
Phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 62 ữ 140
o
C đợc sử dụng để sản xuất hỗn
hợp benzen, toluen, xylen,trong khi phân đoạn có khoảng nhiệt độ sôi 62 đến
180
o
C để sản xuất đồng thời cả aren và xăng có trị số octan cao. Do vậy để đạt
đợc những sản phẩm mong muốn, một số quá trình tiến hành tách phân đoạn
sơ bộ để tách phần nhẹ và phần nặng.
Hình 9. Quan hệ giữa thành phần cất của nguyên liệu với hiệu suất và chất

lợng của sản phẩm reforming
Phân đoạn của các nguyên liệu 1- Phân đoạn 60 - 180
o
C; 2- Phân đoạn 85 -
180
o
C; 3- Phân đoạn 105 - 180
o
C .
Thành phần hydro cacbon của nguyên liệu ảnh hởng đến hiệu suất
xăng, để đánh giá chất lợng nguyên liệu reforming xúc tác thông qua thành
Hà Ngọc Thành 24 ĐHBKHà Nội K45
1
2 3
2
1
3
75
80
85
90
0,6
75 80 85 90 95 100
Trị số octan
Hiệu suất xăng (%)kh.l
1,2
1,8
Hiệu suất hydro
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng Reformingxúctác
phần hoá học của nguyên liệu , hãng UOP đã đa ra một chuẩn số tơng quan

K
UOP
đợc xác định theo biểu thức sau :
K
UOP
= 12,6 - ( n + 2A
r
) /100

N- hàm lợng % của naphten;
A
r
- hàm lợng % của hydrocacbon thơm.
Trong nguyên liệu reforming xúc tác , K
UOP
và đặc biệt là tổng số N+ 2A
r
thay đổi trong một khoảng rộng ( tổng N + 2A
r
có thể từ 30 đến 80 ) . Nếu
K
UOP
= 10 thì nguyên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm hơn .Nếu K
UOP
= 11
thì nguyên liệu chứa nhiều naphten và hydrocacbon thơm một vòng . Còn nếu
bằng 12 là nguyên liệu chứa một hỗn hợp bằng nhau giữa hydrocacbon vòng
và hydrocacbon parafin , còn nếu bằng 13 thì nguyên liệu chứa chủ yếu là
hydrocacbon parafin . Nh vậy,nếu K
UOP

thấp hay tổng số N + 2A
r
trong
nguyên liệu càng cao thì nguyên liệu càng chứa nhiều naphten và nguyên liệu
đó càng thuận lợi để nhận reformat có trị số octan cao .
Bảng 6. Tính chất , thành phần của nguyên liệu và sản phẩm trong quá
trình Reforming xúc tác của phân đoạn 85
ữ
180
o
C và 105
ữ
180
o
C cho
xăng có trị số octan là 90 (I - xăng prlan, II - Balyk, III - Romihkino, N -
Kotuttepe).
Các tính chất
Phân đoạn 85 ữ 180
o
C Phân đoạn 105 ữ180
o
C
I II III I II III
Nguyên liệu
Trọng lợng riêng d
4
20
thành
phần hydrocacbon %

0,738 0,736 0,742 0,750 0,750 0,772
aren 6,5 7,4 10,0 7,4 12,2 11,0
Xycloankan 26,0 27,4 27,0 23,1 26,0 48,0
Trị số octan 37,0 - 39,5 25,5 39,0 55,0
ankan 67,5 65,2 63,0 69,5 61,8 41,0
Xăng reforming trong lợng
riêng d
4
20

0,785 0,789 0,796 0,798 0,795 0,804
Thành phần hydrocacbon %
cha no
1,2 0,4 0,8 0,9 0,7 0,5
aren 64,5 64,7 65,5 65,4 67,5 68,5
no 34,5 34,4 33,7 33,7 31,8 31,0
Hiệu suất %
Xăng ổn định 75,0 76,5 77,7 76,0 81,0 88,3
Hydro 1,2 1,2 1,3 1,3 1,6 2,2
Bên cạnh đó, các hợp chất phi hydrocacbon , đặc biệt là các hợp chất
của lu huỳnh và của nitơ trong nguyên liệu phải giảm tới mức cực tiểu và nhỏ
hơn giới hạn cho phép . Vì các hợp chất này chỉ làm tăng tốc độ các phản ứng
ngng tụ tạo nhựa và cốc , gây độc cho xúc tác , làm giảm nhanh hoạt tính của
xúc tác . Vì thế nguyên liệu trớc khi đa vào reforming xúc tác đều phải đợc
Hà Ngọc Thành 25 ĐHBKHà Nội K45