Công nghệ của quá trình reforming xúc tác

Công nghệ của quá trình
reforming xúc tác
Nhóm thực hiện:
Nhóm 3
Giới thiệu chung
•
Quá trình reforming xúc tác với tầng xúc tác cố
định lần đầu tiên được áp dụng trong công
nghiệp vào năm 1940 và khi đó dùng xúc tác
molipđen.
•
Song quá trình này không phát triển vì sự tạo
cốc quá nhanh trên bề mặt xúc tác.
•
Vào năm 1949, quá trình reforming xúc tác sử
dụng xúc tác Pt ra đời và quá trình này liên tục
được cải tiến. Kể từ đó đến nay nhiều nghiên
cứu cải tiến đã được thực hiện theo hướng cải
tiến xúc tác và cải tiến công nghệ đã mang lại
những kết quả đáng kể.
Giới thiệu chung
•
Vào thập niên 60, xúc tác hai chức năng
và nhiều kim loại đã được phát hiện, loại
này có độ bền cao, chống lại sự tạo cốc
đã góp phần nâng cao chất lượng sản
phẩm mà chi phí đầu tư và vận hành
không cao.
•
Đầu những năm 70, một cải tiến nổi bật
về quá trình reforming xúc tác ra đời, đó

là quá trình có tái sinh liên tục của UOP
và tiếp theo là IFP.
•
Xúc tác bị cốc hóa được tháo ra liên tục khỏi
thiết bị phản ứng và được quay lại sau khi đã
được tái sinh trong thiết bị riêng. Quá trình này
gọi là quá trình tái sinh liên tục CCR.
•
Nhờ khả năng tái sinh liên tục xúc tác bị cốc
hóa, quá trình CCR cho phép dùng áp suất thấp
và thao tác liên tục.
•
Cũng nhờ giảm áp suất mà hiệu suất
hydrocarbon thơm và H2 tăng lên đáng kể
•
. Ngày nay, quá trình CCR với áp suất
riêng phần thấp có thể làm việc ở áp suất
3,5 at. Khi giảm áp suất làm việc đồng thời
nâng cao mức độ biến đổi nguyên liệu thì
kinh tế nhất là chọn CCR. Nhờ tái sinh xúc
tác liên tục mà không phải dừng quá trình
để tái sinh xúc tác như các dây truyền cũ,
xúc tác được tái sinh liên tục chuyển vào
thiết bị phản ứng.
•
Điều đó làm cho xúc tác có độ hoạt tính
cao và ổn định hơn, làm việc ở điều kiện
khắt khe hơn mà vẫn cho hiệu suất cao
hơn so với phương pháp tái sinh bán liên
tục.

•
Trong công nghệ phản ứng của phân xưởng
reforming xúc tác thì có hai loại thiết bị phản
ứng: thiết bị phản ứng xuyên tâm và thiết bị
phản ứng dọc trục.
•
Thiết bị phản ứng dọc trục là loại hình trụ, có vỏ
làm bằng thép carbon và tiếp theo là lớp lót
bằng bêtông phun, trong lò chứa đầy xúc tác,
phía trên và phía dưới lớp xúc tác là lớp đệm sứ
để xúc tác không bị mang theo dòng khí.
•
Trong thiết bị phản ứng dọc trục, khối khí
chuyển động qua lớp xúc tác dọc theo hướng
trục reactor.
Thiết bị phản ứng dọc trục
•
Ưu điểm: Thiết bị phản ứng dọc trục
có cấu tạo đơn giản, rẻ.
•
Nhược điểm: tổn hao áp suất lớn
Thiết bị phản ứng xuyên tâm
•
Thiết bị phản ứng xuyên tâm cũng có cấu trúc
hình trụ, vỏ cũng có lớp lót bằng bêtông phun.
•
Nhưng để tạo chuyển động hướng tâm của dòng
hơi khí, người ta bố trí phía trong thiết bị một cốc
hai vỏ hình trụ bằng thép có đục lỗ ở thành, giữa
hai lớp vỏ của cốc chứa xúc tác.

•
Hỗn hợp hơi khí đi qua các lỗ này, qua lớp xúc
tác theo phương vuông góc với trục của lò rồi đi
vào ống trung tâm và đi ra ngoài.
•
Ưu điểm: Thiết bị phản ứng xuyên tâm có tổn
thất áp suất nhỏ, áp suất làm việc được giảm
xuống còn 3 ¸ 10 bar.
Do những ưu điểm và nhược điểm mà ngày này thiết bị phản ứng dọc
trục không còn được sử dụng nữa và được thay thế bằng thiết bị phản
ứng xuyên tâm
Hình 1: Thiết bị phản ứng dọc trục và xuyên tâm
Một số sơ đồ công nghệ của IFP và
UOP
Hình 2: Sơ đồ công nghệ Dualforming của IFP
* Công nghệ được cải tiến của
IFP
Hình 3 : Sơ đồ công nghệ được cải tiến của IFP
Công nghệ Aromizing của IFP
•
Hình 4 : Sơ đồ công nghệ Aromizing của IFP
Công nghệ Aromizing của IFP
•
Quá trình Aromizing sử dụng xúc tác AR501 có
độ chọn lọc cao cho hiệu suất aromatic cao, kéo
dài thời gian sống và giảm lượng tiêu thụ xúc
tác.
•
. Các quá trình công nghệ của IFP có hệ thống
tái sinh xúc tác hiện đại, tự động hoá hoàn toàn

các thao tác, cốc được đốt ở 2 tầng nên đảm
bảo tái sinh triệt để.
•
Hệ thống side-by-side reactor, cấu trúc đơn giản,
ống dẫn giữa thiết bị phản ứng với lò đốt ngắn
và hệ thống khôi phục chi phí thấp.
Công nghệ RZ Platforming của UOP
Quá trình RZ Platforming được sử dụng để sản xuất aromatic. Quá trình RZ
Platforming sử dụng xúc tác RZ-100, có khả năng có chọn lọc chuyển hoá
những thành phần nguyên liệu khó (C6 và C7 paraffin) thành hydrocarbon
thơm.
Quá trình RZ Platforming cho năng suất thu benzene, toluene và hydro cao.
Thời gian tái sinh xúc tác khoảng 8 đến 12 tháng. Đặc điểm của quá trình RZ
Platforming:
•
Tính chọn lọc
hydrocarbon thơm: độ
chọn lọc hydrocarbon
thơm của xúc tác RZ-
100 khoảng 80% hay
cao hơn thậm chí khi
xử lý các thành phần
nguyên liệu khó (C6
và C7 paraffin).
Hình 6 : So sánh hiệu suất thu
aromatics của RZ và CCR Platforming
•
Năng suất hydro cao:
hình trên cho thấy năng
suất hydro của xúc tác

RZ-100 gấp hai lần của
xúc tác CCR Platforming.
Các phản ứng chuyển
hoá paraffin nhẹ thành
các hydrocarbon thơm ít
tiêu tốn hydro hơn và sản
phẩm hydro tăng.
Hình 7: So sánh hiệu suất thu hydro của RZ và CCR Platforming
Công nghệ CCR Platforming của
UOP
Hình 8 : Sơ đồ công nghệ CCR Platforming của UOP
Công nghệ CCR Platforming của
UOP
•
Quá trình CCR Platforming được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp dầu mỏ và
công nghiệp hóa chất. Quá trình này sản
xuất hydrocarbon thơm và hydro từ
napthen và paraffin.
•
Những đặc tính và những lợi ích:
•
Tối ưu hóa chất xúc tác và điều kiện quá
trình: sự phát triển của kỹ thuật đã cho
phép cải tiến xúc tác kết hợp với cải thiện
những điều kiện làm việc.
•
Tính chọn lọc: của paraffin nặng và
naphthene nặng 5 và 6 cạnh trong phạm
vi từ 80 đến 100%.

•
Cốc dễ dàng được đốt cháy ở CCR: với
áp suất thấp thì sự hình thành cốc trên
chất xúc tác xảy ra nhanh chóng hơn. Vì
vậy, UOP đã thiết kế quá trình đốt cháy
cốc và những phục hồi chất xúc tác dễ
dàng hơn.
•
Môi trường: CCR Platforming ít tác động
đến môi trường và hiệu suất năng lượng
cao. Công nghệ Chlorsorb trong CCR
được sử dụng để phục hồi tính chloride.
Sơ đồ công nghệ Cyclar của UOP
Quá trình Cyclar chuyển đổi khí dầu mỏ hóa lỏng
(LPG) thành hydrocarbon thơm. Với sự phát triển
chung của BP và UOP, quá trình Cyclar mở rộng sử
dụng LPG để sản xuất hydrocarbon thơm giá trị cao.
LPG có thành phần chủ yếu là propane và butane.
Hóa học quá trình công nghệ Cyclar
•
Quá trình đựoc tiến hành ở nhiệt độ
cao hơn 425°C (800°F).
•
Các phản ứng chính của quá trình là:
•
dehydrogenation
•
oligomerization
•
cyclization.

Hóa học quá trình
•
Quá trình còn thu được một lượng lớn
hydro, tuy nhiên một số sản phẩm
trung gian có thể tham gia phản ứng
hydrocracking tạo thành methane,
ethane làm giảm năng suất của quá
trình.
Mô tả quá trình
•
Sơ đồ công nghệ Cyclar tương tự CCR
Platforming được chia thành 3 khu vực
chính:
•
Khu vực lò phản ứng bao gồm một
chồng lò phản ứng xuyên tâm, bộ phận
trao đổi nhiệt, lò đốt.
•
Khu vực tái sinh bao gồm regenerator
và hệ thống chuyển đổi chất xúc tác.
•
Khu vực sản phẩm bao gồm tháp tách
sản phẩm, máy nén, thiết bị cung cấp
khí hồi lưu.
Chất lượng sản phẩm và năng suất
•
Những sản phẩm chất lỏng chính từ quá trình
Cyclar là benzene, toluene, xylene (BTX), và
những hợp chất thơm nặng hơn.
•

Năng suất các hydrocarbon thơm khoảng từ
58%m đối với nguyên liệu là propane đến 62%
đối với nguyên liệu là butane đồng thời hàm
lượng khí thu được cũng giảm dần.
•
Với nguyên liệu là propane hay butane, sản
phẩm lỏng thu được chứa khoảng 91% BTX và
9% hydrocacbon thơm nặng hơn.
* So sánh tầng xúc tác bán liên tục SRRC
và tầng xúc tác di động
SRRC RRC
P, bar
12 ÷ 15 3 ÷ 10
H
2
/RH
5 ÷ 7 1,5 ÷ 4
Xúc tác Pt - Re Pt - Sn
Thời gian tái sinh
6 ÷ 12 tháng 2 ÷ 10 ngày
%m C
5+
75 ÷ 84 85 ÷ 92
RON xăng
98 ÷ 101 100 ÷ 103
%m H
2
1,5 ÷ 2 2 ÷ 3,6