Tiểu luận cnthhhchd isomehoa penex 2

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.85 MB, 50 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HỐ HỌC

TIỂU LUẬN:

CƠNG NGHỆ TỔNG HỢP HÓA HỮU CƠ HÓA DẦU

Đề tài: Công nghệ PENEX

Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền

Sinh viên thực hiện Đào Xuân Bách 20180635 Đoàn Thị Loan 20180824 Nguyễn Đức Hòa 20180730 Vũ Tiến Đạt 20160977 Nguyễn Đức Nam 20180864

Hà Nội, 12/2021

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Mục lục

Lời nói đầu ... 4

Chương I: Isome hóa ... 5

1.1. Khái niệm ... 5

1.2. Nguyên liệu và sản phẩm ... 5

1.2.1 Nguyên liệu của q trình isome hóa ... 5

1.2.2. Sản phẩm của q trình isomer hóa ... 6

1.3. Các phản ứng của q trình isome hóa ... 7

1.5. Đặc trưng và ứng dụng của xăng isome hóa ... 13

Chương 2: Cơng nghệ Penex ... 14

2.1 Giới thiệu chung ... 14

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

2.5 Tổng quan về công nghệ Penex ... 23

2.6 Thuyết minh bản vẽ PFD nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất ... 25

Chương 3: Mơ phỏng phân xưởng đồng phân hóa bằng phần mềm aspen hysys .... 32

3.1. Tiến hành xây dựng sơ đồ công nghệ ... 32

3.2. Nhập các thơng số cho các dịng và các thiết bị ... 33

3.3. Đánh giá kết quả mô phỏng ... 45

3.3.1. Cân bằng vật chất tại các cụm thiết bị chính ... 45

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Lời nói đầu

Xăng một loại nhiên liệu có vai trị vơ cùng quan trọng trong đời sống. Cùng với sự phát triểu của cơng nghệ dầu khí, nhu cầu về xăng có chất lượng cao, ít gây độc hại cho mơi trường ngày càng tăng. Trong công nghệ chế biến dầu chỉ dùng quá trình reforming và quá trình cracking xúc tác để sản xuất xăng sạch và có trị số octan cao. Trong đó, phần C5 và C6 của q trình hóa dầu ngày càng có số lượng lớn mà lại không thể đạt được trị số octan cao khi áp dụng các quá trình trên. Trước đây, phân đoạn này chỉ dùng để pha vào xăng với mục đích đạt đủ áp suất của xăng và thành phần cất, còn trị số octan của phần này khơng đủ cao vì đa số các cấu tử này đều là các parafin mạch thẳng. Vì thế q trình isome hóa ra đời giúp biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng sang cấu trúc mạch nhánh, từ n-C5 , n-C6 thành iso-parafin C5, C6 - là các cấu tử có trị số octan cao, khi pha vào xăng sẽ nâng cao chất lượng xăng. Chính bởi tầm quan trọng này, rất nhiều cơng ty lớn trên thế giới đã trú trọng, nghiên cứu và phát triển về quá trình này: BP, Shell, UOP…

Trong các công nghệ mà chúng em đã được nghe và được biết đến thì cơng nghê Penex-DIH của UOP là phổ biến và được sử dụng nhiều nhất ở nước ta. Cũng với những tài liệu sẵn có chúng em xin được làm rõ hơn về công nghệ này.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Chương I: Isome hóa 1.1. Khái niệm

Isome hóa là q trình nhằm biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh nhằm nâng cao trị số octan của xăng. Mặt khác cũng là phương pháp để tạo ra các cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng . Đặc biệt, phản ứng có ý nghĩa quan trọng trong lọc dầu là isome hóa n-butan thành iso-buten, là cấu từ ban đầu tổng hợp MTBE làm phụ gia nâng cao trị số octan của xăng. Ngồi ra, isome hóa cịn bao gồm phản ứng biến đổi vị trí nhóm thế trong vòng benzen.

1.2. Nguyên liệu và sản phẩm

1.2.1 Ngun liệu của q trình isome hóa

Phân đoạn naphta (Full Range Naphtha – FRN) có nhiệt độ sơi dưới 180 ℃ , bao gồm các hydrocacbon từ C5 ÷ C10 , C11 . Đối với phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ cất từ 30 ÷ 70℃ . Thành phần chủ yếu của phân đoạn này hỗn hợp các n-C5, C6. Isome hoá thường dùng nguyên liệu là phân đoạn C5 và C6 . Đặc trưng của nguyên liệu sẽ quyết định chế độ công nghệ và chất lượng sản phẩm. Thành phần của nguyên liệu tiêu biểu có nguồn gốc khác nhau được trình bày ở bảng 1 dưới đây.

Bảng 1: Thành phần nguyên liệu tiêu biểu [7]

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Từ các số liệu trong bảng thấy rằng, hàm lượng n-parafin thường không vượt quá 65% trong nguyên liệu. Do đó, nếu cho tồn bộ nguyên liệu qua biến đổi isome hố là khơng hợp lý mà cần phải tách các isome khỏi n-parafin và chỉ cho biến đổi n-parafin. Để hạn chế các phản ứng phụ và sự kìm hãm quá trình nên tiến hành phản ứng ở mức độ biến đổi vừa phải, rồi sau khi tách cho tuần hoàn trở lại nguyên liệu chưa biến đổi. Khi tiến hành thao tác như vậy, đã cho phép tăng cao trị số octan của phân đoạn lên tối thiểu là 20 đơn vị.

1.2.2. Sản phẩm của q trình isomer hóa

Đặc trưng sản phẩm của q trình isome hố là các iso-parafin đây là những cấu tử có trị số octan cao, rất thích hợp cho việc sản xuất xăng chất lượng cao. Sản phẩm thu được từ q trình isome hố có trị số octan có thể đạt tới 88-99 (theo RON). Với mỗi hãng khác nhau thì sản phẩm thu được có chứa %V của các cấu tử khác nhau nhưng nhìn chung nó khơng có sự chênh lệch nhiều về trị số octan, cụ thể như sản phẩm của quá trình isome hoá của hãng Essoresearch và Engineering Co tiến hành trong pha lỏng có kết quả như trong bảng sau:

Bảng 2: Thành phần sản phẩm từ các nguyên liệu khác nhau [7]

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Từ số liệu trong bảng thấy rằng trong q trình biến đổi isome hố đi từ nguyên liệu là n-C5 , C6 thì sản phẩm chính thu được là isopentan và 2,2 dimetylbutan. Sản phẩm thu được từ q trình isome hố có chất lượng cao, chính vì ưu điểm này nên có nhiều hãng tham gia nghiên cứu và thiết kế dây chuyền isome hoá để xử lý phân đoạn C5 , C6 có trị số octan thấp thành phân đoạn cao octan cho xăng, để đáp ứng nhu cầu sử dụng xăng chất lượng cao như hiện nay.

1.3. Các phản ứng của q trình isome hóa

1.3.1 Các phản ứng

Đây là phản ứng chính của q trình. Phản ứng làm biến đổi hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh. Người ta chia phản ứng isome hóa thành 2 loại:

-Phản ứng isome hóa n-parafin

Q trình isome hóa n-parafin thành iso-parafin và iso-olefin.

Hình 1. Hai cách biến đổi n – butan thành izo – butan và izo – buten theo cơ chế xyclopropan

Theo cơ chế trên, xylcopropan khi mở vòng tạo thành C+ bậc 1 với tốc độ rất nhỏ, sau đó chuyển sang C+ bậc 3 với tốc độ rất lớn.

-Phản ứng isome hóa alkyl thơm

Một số q trình isome hóa khác có ứng dụng trong hóa dầu là isome hóa các hydrocacbon thơm, chủ yếu là m-xylen tạo p-, o-xylen là các sản phẩm có giá trị trong lọc hóa dầu.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Phản ứng đồng phân hóa:

Phản ứng phân bố lại:

Ngồi ra cịn có các phản ứng khác trong q trình isome hóa là phản ứng cracking và phản ứng đóng vịng tạo hydrocacbon thơm. Phản ứng cracking là phản ứng bẻ gãy mạch cacbon. Tốc độ phản ứng cracking tăng theo kích thước phân tử hydrocacbon, độ axit và nhiệt độ. Một sản phẩm cracking được isome hóa tạo nên các iso-parafin có trọng lượng phân tử bé hơn. Cịn phản ứng đóng vịng và tạo hydrocacbon thơm là phản ứng khơng mong muốn. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào xúc tác và nhiệt độ. Các phản ứng đóng vịng dẫn đến tạo nhựa, cốc, gây ngộ độc xúc tác. Để giảm tốc độ các phản ứng phụ thì nên duy trì áp suất từ 2 – 4 Mpa và tuần hồn khí chứa H2.

1.3.2 Nhiệt động học

Các phản ứng isome hóa là các phản ứng tỏa nhiệt nên q trình phản ứng thích hợp trong điều kiện nhiệt độ thấp. Nhiệt độ thấp sẽ tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra tạo iso – parafin có trị số octan cao. Ở nhiệt độ nhỏ hơn 200℃ ta sẽ thiết lập được một hỗn hợp cân bằng có trị số octan cao. Isome hóa n – parafin cũng là các phản ứng thuận nghịch và không làm tăng thể tích nên cân bằng phản ứng chỉ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.

1.4. Xúc tác của quá trình isome hóa

1.4.1 Phân loại

Xúc tác cho q trình isome hóa có tác dụng thúc đẩy phản ứng tạo thành ion cacboni. Xúc tác có tính axit và chia làm ba loại là: Xúc tác pha lỏng, xúc tác axit rắn, xúc tác lưỡng chức.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Xúc tác axit rắn được kể đến nhiều như: BeO, Cr2O3, ThO2, TiO2, Al2O3 – Cr2O3, Al2O3 – Fe2O3, Al2O3 – Co, Al2O3 – MnO2, Al2O3 – Mo2O3, Cr2O3 – Fe2O3, MoS3, Al2O3– V2O5, zeolit các loại...

Xúc tác của quá trình isome hóa phải mang tính axit để xúc tiến cho sự hình thành cacbocation, tồn tại ở giai đoạn trung gian.

Bốn loại xúc tác được phát triển liên tiếp kể từ năm 1933, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng hexane và heptane có thể bị đồng phân hố bởi AlCl3, đây là xúc tác đầu tiên của quá trình đồng phân hố.

- Loại 1: Xúc tác Friedel Crafts, thể hiện độ hoạt động cao ở nhiệt độ thấp (80- 100℃). Tuy nhiên xúc tác này khó ứng dụng vì nó nhạy với tạp chất trong nguyên liệu và phát sinh sự ăn mòn.

- Loại 2 (năm 1950): Xúc tác hai chức kim loại/chất mang, chủ yếu là Pt/Al2O3, gần giống xúc tác của quá trình RC. Xúc tác này ứng dụng đơn giản, vấn đề ăn mòn bị loại bỏ, vấn đề nhạy với chất ngộ độc xúc tác ít mãnh liệt, tăng thời gian sống. Tuy nhiên, nó làm việc ở nhiệt độ cao: 350-500℃, dẫn đến hạn chế về nhiệt động học của q trình chuyển hố.

- Loại 3: Xúc tác này cũng là xúc tác hai chức kim loại/chất mang nhưng tăng tính axit bằng clo (halogen) trên chất mang Al2O3. Nó cho phép đạt được hoạt tính cao ở nhiệt độ làm việc gần giống quá trình xúc tác Friedel Crafts (80 – 150℃). Nó rất nhạy với chất gây ngộ độc, đặc biệt với nước. Ngoài ra, nó cịn gây ra q trình ăn mịn. Sự ăn mòn này chủ yếu là do bơm hợp chất chứa Clo liên tục vào nguyên liệu để duy trì hoạt tính của xúc tác. Do đó, chất xúc tác này rất khó ứng dụng.

- Loại 4 : Xúc tác Zeolithe, hai chức, cho phép làm việc ở nhiệt độ trung bình: 250 - 260℃. Chất xúc tác này có những điểm thuận lợi là dễ ứng dụng và chống ngộ độc xúc tác (thậm chí nó có thể chống ngộ độc đối với lưu huỳnh và nước). Do đó, phân xưởng khơng cần q trình tiền xử lý nguyên liệu.

Mỗi loại xúc tác thể hiện quá trình phát triển trong công nghiệp. Chỉ thực sự ứng dụng trong công nghiệp xúc tác loại 3 và loại 4.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

1.4.2 Một số loại xúc tác trên thi trường hiện nay

Các hãng UOP, AXENS...hiện nay có lựa chọn sử dụng một số loại xúc tác khác nhau để thúc đẩy quá trình:

AXENS 

AXENS-AKZO ATIS-2L Pt/Chlorinated Alumina

*Đặc điểm:

Xúc tác thể hiện dưới hình dạng viên bi có thể bền với các tác dụng cơ học, gồm khoảng 0,2 – 0,3 % Pt.

Hàm lượng Cl trong xúc tác Pt/Al2O3 (Cl) từ 5-10%.

Trong trường hợp xúc tác hai chức (xúc tác zeolitique) thì Pt vừa tham gia trực tiếp vào cơ chế phản ứng, vừa là tác nhân tẩy rửa bề mặt do quá trình tạo cốc bám trên xúc tác.

Trong trường hợp xúc tác đơn chức, Pt đóng vai trị chủ yếu là tác nhân khử cốc. Xúc tác [Pt/Al2O3 (Cl)] rất nhạy với chất độc và với sự có mặt của nước (tách loại Cl) và chất hữu cơ chứa nitơ (trung hoà các tâm axit). Hàm lượng của chúng trong nguyên liệu phải dưới 0,1 ppm.

Sự khác nhau giữa xúc tác isome hóa và xúc tác reforming ở chỗ: -Xúc tác reforming Pt/Al2O3.Cl (Pt 0,3%, lượng clo ít hơn). -Xúc tác isome hóa Pt/Al2O3.Cl (Pt 0,3%, lượng clo nhiều hơn). -Chất mang Al2O3 thường ở dạng γ và η.

Zeolit là một trong các axit rắn, nó có đặc tính rất quý là: độ axit cao, lỗ xốp lớn, là

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Bảng 3. Nhiệt độ phản ứng của một số loại xúc tác [1]

1.4.3. So sánh các loại xúc tác

Đặc điểm của các loại xúc tác được sử dụng hiện nay:

- Xúc tác [Pt/Al2O3 (Cl)] nhạy với chất gây ngộ độc, đặc biệt là nước và chất hữu cơ chứa nitơ (trung hoà tâm axit) và lưu huỳnh. Nước và hợp chất chứa Nitơ là những chất gây ngộ độc vĩnh cữu, yêu cầu hàm lượng của chúng trong nguyên liệu phải thấp hơn 0,1ppm. Lưu huỳnh là chất gây ngộ độc thuận nghịch , hàm lượng yêu cầu trong nguyên liệu giới hạn ở 5 ppm. Do đó cần phải có q trình xử lý bằng hydro ở nhiệt độ thấp để loại bỏ các chất gây ngộ độc xúc tác.

- Xúc tác zeolit bền với chất gây ngộ độc. Nó ít bị ngộ độc bởi một hàm lượng lớn lưu huỳnh và nước. Chỉ có hợp chất hữu cơ chứa nitơ có khả năng trung hồ tính axit của xúc tác sẽ dẫn đến ngộ độc tức thời.

- Xúc tác Pt/SO42-/ZrO2(UOP) có hoạt tính cao hơn xúc tác zeolit nhưng thấp hơn Pt/Al2O3 (Cl). Nó bền với chất gây độc, độ ổn định cao, không cần tách nước cho nguyên liệu và dịng hydro, khơng cần xử lý S cho ngun liệu khi hàm lượng thấp và có khả năng tái sinh dễ dàng. Hoạt tính cao hơn, vận hành ở nhiệt độ thấp hơn, tuổi thọ xúc tác lớn hơn.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Sự hướng đến xúc tác của quá trình đồng phân hố khơng có clo đã mở ra cánh cửa lớn để cải tiến kinh tế của quá trình đồng phân hố paraffin nhẹ. Xúc tác mới này kết hợp với sơ đồ truyền thống của quá trình. Xúc tác này hoạt tính cao nhưng khơng cần thêm hợp chất chứa Clo vào nguyên liệu, có thể tái sinh và ít bị ngộ độc bởi nước. Đó là xúc tác PI – 242 được đưa ra bởi UOP.

Rây phân tử SAPO 5 :

- Rây phân tử aluminophotphat được phát hiện đầu tiên vào đầu những năm 1980. Song cho đến nay những dạng thay thế đồng hình của chúng vẫn đang được quan tâm. Khi thay thế những nguyên tử Al,P trong AlPO4 bằng Si tạo được SAPO. Vật liệu này có khả năng trao đổi ion và có tính axit bề mặt. Tuy vậy các tính chất này cịn phụ thuộc vào hàm lượng Si trong khung và SAPO như một xúc tác axit.

- Rây phân tử SAPO – 5 mang kim loại Pt có thể làm xúc tác tốt cho q trình đồng phân hố n- hexan. Đường kính phân tử lớn của rây phân tử này tạo điều kiện thuận lợi cho đồng phân mạch nhánh tạo thành. Hàm lượng Pt tối ưu tìm được là 0,6% về trọng lượng so với SAPO – 5. Khi tăng hàm lượng Si trong SAPO – 5 thì độ chuyển hố tăng, nhưng khi hàm lượng Si trong khung vượt quá 10% thì tỷ lệ đồng phân hoá trên cracking giảm. Nhiệt độ thường dùng cho phản ứng đồng phân hoá trên xúc tác này là 300 đến 3500C.

- Phản ứng đồng phân hoá thường được tiến hành trên axit hai chức năng. Trong đó tâm hydro hố (pha kim loại) tạo hợp chất trung gian olefin và tâm axit trên chất mang tạo ion cacbenium để cuối cùng hình thành sản phẩm đồng phân hoặc sản phẩm cracking.

- Với nhiều xúc tác thường tỷ lệ đồng phân/cracking giảm khi nhiệt độ tăng. Cịn đối với chất mang SAPO – 5 thì ngược lại, tỷ lệ đồng phân/cracking tăng từ 250 đến 3500C sau đó giảm dần. Như vậy, xúc tác Pt/SAPO – 5 thuộc loại xúc tác đồng phân hoá ở nhiệt độ trung bình. Điều này do số lượng tâm và độ mạnh axit trung bình gây ra.

- Khi tăng tốc độ khí hydro, tức làm giảm thời gian tiếp xúc của nguyên liệu với xúc tác thì độ chuyển hố giảm nhưng tỷ lệ đồng phân/cracking tăng. Có thể khi tốc độ dòng cao, thời gian tiếp xúc thấp thì thời gian lưu của HC trên xúc tác ngắn nên phản ứng phụ ít xảy ra. Cịn nếu giảm hàm lượng hydro và tăng hàm lượng Nitơ trong khí mang để tốc độ dịng khơng đổi thì độ chuyển hoá tăng nhưng tỷ lệ đồng phân/cracking giảm do giảm tỷ lệ hydro thì quá trình cracking tăng.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

1.5. Đặc trưng và ứng dụng của xăng isome hóa

Đặc trưng sản phẩm của q trình isome hoá là các iso-parafin, đây là những cấu tử cao octan, rất thích hợp cho việc sản xuất xăng chất lượng cao.

Ưu điểm nổi bật xăng isome hóa là chênh lệch giữa chỉ số octan nghiên cứu (RON) và chỉ số octan động cơ (MON) nhỏ, độ nhạy S = 1÷2, hàm lượng lưu huỳnh, các hợp chất thơm, olefin chỉ tồn tại ở trạng thái vết. Nó có thể làm tăng RON của xăng tổng thêm 0,7÷1,5 đơn vị, rất thích hợp để pha với xăng gốc từ quá trình reforming và cracking.

Với mỗi nguồn nguyên liệu khác nhau thì sản phẩm thu được có chứa phần trăm thể tích của các cấu tử khác nhau nhưng nhìn chung khơng có sự chênh lệch nhiều về trị số octan. Xăng isomerat và xăng alkylat đều là thành phần quan trọng trong việc cải thiện chất lượng của xăng thương phẩm, dù thành phần trong quá trình pha trộn không quá nhiều.

Bảng 4. Thành phần pha trộn xăng thương phẩm [1]

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Chương 2: Công nghệ Penex 2.1 Giới thiệu chung

Một số cơng nghệ isome hóa đang được sử dụng

Hiện nay có một số cơng nghệ isome hóa đang được sử dụng phổ biến như: • Hãng Standard Oil Company (Indian)

• Quá trình Butamer (UOP) • Q trình Shell

• Q trình Penex của UOP

Cơng nghê Penex

UOP – Universal Oil Products là một công ty đa quốc gia hoạt động trong lĩnh vực nghiên cứu và chuyển giao công nghệ liên quan đến tinh chế dầu mỏ, chế biến khí, hóa dầu và các ngành cơng nghiệp sản xuất lớn. UOP được thành lập vào năm 1914, cho đến nay UOP đã cho ra đời hàng ngàn bằng sáng chế tạo nên nền tảng và thúc đẩy sự tiến bộ của quy trình cơng nghệ, tư vấn, thiết kế thiết bị cho ngành cơng nghiệp lọc hóa dầu. Penex là một trong số những công nghệ của UOP đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy lọc hóa dầu ngày nay. Trong cơng nghệ Penex, q trình chính xảy ra là q trinhd Isome hóa chuyển đổi parafin mạch thẳng thành các parafin mạch nhánh nhằm mục đích tạo xăng có trị số octan cao và đáp ứng yêu cầu kinh tế trong nhà máy lọc hóa dầu. Phân đoạn Naphta nhẹ có trị số octan thấ như Pentan, Hexan, được Isome hóa thành các sản phẩm để pha trộn vào xăng với trị số Octan cao, không chưa lưu huỳnh hay hydrocacbon thơm.

Nhằm đáp ứng nhu cầu về nhiên liệu sạch, lượng benzene có trong xăng được yêu cầu cắt giảm và giới hạn nồng độ. Điều này làm tăng nhu cầu về hiệu suất đối với C5 và C6. Do vậy quá trình đồng phân hóa sẽ mang lại những lợi ích như:

• Tăng trị số RON, MON.

• Sản lượng Parafin mạch nhánh cao.

• Loại bỏ, hạn chế việc tồn tại lưu huỳnh, olefin và các sản phẩm benzene trong pha trộn xăng.

• Tối ưu hóa các kết cấu tuần hồn nhằm tăng hiệu suất.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Net Gas,

dòng Net Gas đi ra từ đỉnh của thiết bị Stabiliser và sẽ được đưa đến thiết

bị trung hòa để loại bỏ HCl trước khi đem làm Fuel Gas.

Bảng 7. Thành phần của Net Gas trong các chể độ khác nhau [5]

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Bảng 8. Thành phần isomerate trong mỗi trường hợp SOR và EOR [5]

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

2.3 Các phản ứng trong công nghệ Penex

2.3.1. Phản ứng chính

Phản ứng đồng phân hóa

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Đồng phân hóa naphten: Các naphthenes MCP và CH tồn tại ở trạng thái cân

bằng. Quá trình đồng phân hóa naphten sẽ thay đổi hướng tới sản xuất MCP khi nhiệt độ

tăng lên.

Bão hòa benzen: Benzen được chuyển thành xiclohexan. Phản ứng này diễn ra rất

nhanh tại nhiệt độ rất thấp. Nguồn nguyên liệu đồng phân hóa có thể chứa đến 5% benzen.

Hydrocracking

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

trạng thái cân bằng, phản ứng hydrocracking tăng. Nếu q trình đồng phân hóa bị đẩy quá mạnh, hydrocracking sẽ làm giảm lượng chất lỏng và tăng sinh nhiệt. Mêtan, etan, propan và butan được sản xuất dưới dạng sản phẩm của hydrocracking.

Các phản ứng trong thiết bị methanator

Một thiết bị được sử dụng để xử lý khí hydro. Dịng H2 có khả năng sẽ lẫn CO, CO2. Các chất này sẽ làm ngộ độc xúc tác nếu không được xử lý vì chất xúc tác cực kỳ nhạy cảm với các hợp chất có oxy và H2S. Một lượng nhỏ CO, CO2 và H2S trong khí hydro sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của chất xúc tác. Methanator có thể kéo dài tuổi thọ chất xúc tác bằng cách giảm nồng độ CO / CO2 xuống thấp mức ppm. Q trình metan hóa CO xảy ra dễ dàng ở 204 ° C, nhưng q trình metan hóa CO2 cần đến 316 ° C.

Acidizing

Trong giai đoạn đầu, hydro clorua (HCl) được bơm vào quy trình xử lý. HCl phản ứng với oxit sắt (Fe2O3) để tạo thành clorua sắt (FeCI3) và nước. Phản ứng này sẽ tiếp tục diễn ra cho đến khi rỉ sét trong thiết bị hết. Khi phản ứng hồn thành thì H2O sẽ khơng được tiếp tục sinh ra. Dấu hiệu này sẽ được phát hiện bằng máy phân tích độ ẩm.

Phản ứng trong thiết bị rửa kiềm

Hydro clorua được tạo thành trong các lò phản ứng đồng phân hóa được trung hịa trong thiết bị rửa kiềm. Tháp hấp thụ sẽ thu hồi HCl.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

2.3.3. Cơ chế phản ứng

Hình thành n- olefin:

Olefin tạo thành do quá trình khử hydro của paraffin trên tâm kim loại, n - olefin khuếch tán tới các tâm acid, cacbocation được hình thành:

Cacbocation được hình thành bởi sự proton hố những olefin trên tâm acid. Sau đó sắp xếp lại cacbocation bậc hai thành cacbocation bậc ba.

Nhằm mục đích tạo cacbocation bền vững hay i-Cacbocation. Hình thành iso-olefin:

Chuyển thành iso-olefin bằng cách deproton hóa i-𝐶+ trên tâm acid. Khuếch tách olefin tới tâm kim loại và hình thành iso-parafin:

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

+ Độ phân tán kim loại trên bề mặt chất mang phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt chất mang (đồng nhất hay khơng đồng nhất), diện tích bề mặt riêng và phụ thuộc vào phương pháp điều chế, công nghệ chế tạo cũng như kỹ thuật tiến hành.

+ Trong xúc tác Pt/γ-Al2O3, tăng hàm lượng Pt dẫn đến giảm độ phân tán của kim loại. Hàm lượng Pt trong xúc tác cơng nghiệp vào khoảng 0,3÷0,8% khối lượng.

- Tính axit của xúc tác:

+Trên bề mặt γ-Al2O3 tồn tại cả hai tâm axit Bronsted (nhóm OH−) và tâm axit Lewis (ion Al3+), do đó γ-Al2O3 có tính axit. Tuy nhiên, γ-Al2O3 khơng biểu hiện tính axit mạnh. Tính axit của chúng tăng dần khi tăng số Cl− thay thế cho nhóm OH− trên bề mặt. Vì vậy, để tăng hoạt tính xúc tác của nhơm oxit γ-Al2O3 trong các phản ứng đồng phân hóa mạch hydrocacbon cần tăng tính axit của chúng bằng cách hoạt hóa bằng clo hoặc bằng flo.

2.5 Tổng quan về công nghệ Penex

Sơ đồ cơng nghệ

Q trình này nhằm thu sản phẩm có trị số octan cao từ nguyên liệu là phân đoạn naphta nhẹ có trị số octan thấp.

Xúc tác của quá trình thường nhạy với các tạp chất độc nên nguyên liệu trước khi đưa vào thiết bị chính phải được loại bỏ các chất độc như các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa oxy, chứa halogen, nước. Người ta xử lý bằng cách sử dụng khí H2 và kết hợp với phương pháp sấy khô. Nguyên liệu từ bể chứa đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt cùng với khí H2 từ trên xuống để đạt nhiệt độ thích hợp, sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng.

Sản phẩm của quá trình được đem ra thiết bị ổn định để thu hồi hydro và đem hồi lưu. Sau đó nó được đưa ra thiết bị tách khí nhẹ, khí này phải được lọc sạch HCl hình thành từ lượng Clo hữu cơ mang vào. Thành phần chứa clo thường dùng nhất là CCl4 (tetraclorua) và C2Cl4 (percloelylen). Cần phải tách vì để tránh ăn mòn thiết bị và đảm bảo chi tiêu mang đi làm nhiên liệu. Tùy theo điều kiện và u cầu về sản phẩm thì ta có thêm q trình tách n-parafin tuần hồn trở lại. Sản phẩm isomerat được đưa vào bể chứa sản phẩm.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Hình 2. Sơ đồ cơng nghệ Penex/DIH của UOP

Chế độ công nghệ

Nhiệt độ phản ứng : 110-140℃ Áp Suất : 20-70 atm

Tỉ lệ H2/nguyên liệu: ¼

Xúc tác

Yêu cầu của xúc tác

• Chất xúc tác chỉ thực sự có tính khả thi khi chúng thoả mãn phần lớn các yêu cầu công nghệ đặt ra:

• Có hoạt tính và độ chọn lọc cao để đảm bảo hiệu suất của thiết bị.

• Dễ sản xuất, rẻ tiền, có tính tái sinh và bền với những tác nhân gây ngộ độc xúc tác. • Đảm bảo được sản lượng lớn trong quy mô công nghiệp, phù hợp với thực tế là

lượng tạp chất rất nhiều.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Ưu, nhược điểm của cơng nghệ:

• Xúc tác hầu như khơng có khả năng tái sinh nên tính kinh tế chưa cao.

2.6 Thuyết minh bản vẽ PFD nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất

2.6.1. Cụm Make-up Gas (DR-2301/2302)

Hình 3. Cụm Make-up Gas (DR-2301/2302)

Sử dụng thiết bị hấp phụ bằng rây phân tử (xúc tác PDG-418) để khử nước cho dòng make-up gas. Trong đó dịng tái sinh được lấy từ dịng sản phẩm đỉnh của DIH. Áp suất: 37,4 kg/cm2(g). Nhiệt độ: 38℃.

Dòng make-up gas sau khi được đưa qua thiết bị methan hóa để loại bỏ các khí CO, CO2 tránh ngộ độc xúc tác lúc đó H2 sẽ kết hợp với các khí này để chuyển hóa thành CH4. Dòng sản phẩm ra sẽ trao đổi nhiệt với dòng make-up gas ban đầu bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-2301, sau đó được làm lạnh bằng nước ở thiết bị E-2303. Dòng sản phẩm sau khi hạ nhiệt độ được đưa vào cụm sấy ẩm (3 chế độ, chế độ làm việc bình thường dịng đi từ

</div>