CÁC QUÁ TRÌNH sản XUẤT AROMATIC

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


1
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU


Tp Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2013

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


2

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


3
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA DẦU

TIỂU LUẬN:
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
AROMATIC



GVHD: TS Nguyễn Hữu Sơn

Lớp: DHHD6 (tiết 4-6)
Nhóm SV thực hiện:
1. Nguyễn Văn Hậu 10038601
2. Lê Quế Hân 10040781
3. Nguyễn Thị Tƣờng Quyên 10014661
4. Phạm Quý Tuấn Vũ 10038191


CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


4
LỜI MỞ ĐẦU

Năm 1859 ngành công nghiệp Dầu mỏ ra đời, đánh dấu bước nhảy vọt
trong công nghệ nguyên liệu và nhiên liệu năng lượng. Công nghiệp dầu mỏ có
sự tăng trưởng rất nhanh đã trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của thế kỷ
20. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vượt lên trên ngành công nghiệp chế
biến than.
Những sản phẩm của ngành công nghiệp Hóa dầu sản xuất chủ yếu là:
Benzen, Toluen, Xylen (BTX), nhiên liệu năng lƣợng, polime, xà phòng, thuốc
nhuộm, sơn,
Trước đây việc sản xuất các Hydrocacbon Aromatic chủ yếu dựa vào việc
thu hồi khí của công nghiệp sản xuất than cốc, nhƣng vì sản lƣợng quá thấp,
không đủ nhu cầu phát triển của nhành công nghiệp chất dẻo và ngành công
nghiệp sợi. Ngày nay chủ yếu là sản phẩm của công nghiệp Hoá dầu, vừa có giá
trị cao, vừa có giá thành thấp nên phần lớn các Hydrocacbon Aromatic nhận
được từ Dầu mỏ đã chiếm tỷ lệ trên 90%.
Do đó trong bài tiểu luận “CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC“
mục đích là tìm hiểu các quá trình sản xuất aromatic trong công nghiệp.

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


5

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 5
DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG BÀI 6
DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG BÀI 6
1. ỨNG DỤNG 8
2. CÁC NGUỒN SẢN XUẤT CHÍNH 10
2.1 TỪ QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 10
2.2 TỪ QUÁ TRÌNH CRACKING HƠI NƢỚC (XĂNG NHIỆT PHÂN PYGAS). 11
2.3 CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA HYDROCACBON. 10
2.3.1 Quá trình Isome hóa. 10
2.3.2 Quá trình phân bố lại Toluen. 10
2.3.3 Quá trình Cyclar. 10
2.3.4 Quá trình Hydrodealkyl hóa. 1512
2.4 QUÁ TRÌNH CỐC HÓA THAN ĐÁ. 174
3. TÁCH THU HỒI AROMATIC TỪ REFORMATE BẰNG TỔ HỢP SẢN
XUẤT AROMATIC CỦA UOP 185
3.1 PHÂN XƢỞNG NHT (NAPHTHAHYDROTREATING) 21
3.2 PHÂN XƢỞNG CCR PLATFORMING 21
3.3 PHÂN XƢỞNG SULFOLANE 22
3.4 PHÂN XƢỞNG TATORAY 27
3.5 PHÂN XƢỞNG ISOMAR 31

3.6 PHÂN XƢỞNG PAREX 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


6

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG BÀI

Bảng 2.1: Sự Phụ Thuộc Của Thành Phần Reformate Vào Nhiệt Độ Sôi Của
Nguyên Liệu Đầu Vào 11
Bảng 2.2: Ảnh Hưởng Của Nguyên Liệu Đầu Vào Đến Lượng Xăng Nhiệt Phân
Và Lượng Hydrocacbon Thơm C
8
Từ Cracking Hơi Nước Trong Điều Kiện
Khắc Nhiệt Với Dòng C
2
, C
3
Tuần Hoàn. 12
Bảng 2.3: Sản Phẩm Quá Trình THDA 15
Bảng 3.1: Chỉ Tiêu Nguyên Liệu Của Quá Trình Isomar 34
Bảng 3.2: Chỉ Tiêu Thành Phần Nguyên Liệu Của Quá Trình Parex 36


CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


7

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG BÀI

Hình 1.1: Sản Lượng Benzen Tiêu Thụ Trên Thế Giới Năm 2001. 8
Hình 1.2: Sản Lượng Xylen Tiêu Thụ Trên Thế Giới Năm 1999 9
Hình 2.1: Các Phản Ứng Xảy Ra Trong Quá Trình Cyclar 14
Hình 2.2: Quá Trình UOP THDA Sản Xuất Benzen 16
Hình 3.1: Tổ Hợp Sản Xuất Aromatic Của UOP. 18
Hình 3.2: Sơ Đồ Công Nghệ CCR Platforming Của UOP 22
Hình 3.3: Nguyên Lý Quá Trình Sulfolane 24
Hình 3.4: Quá Trình Sulfolane Của UOP 25
Hình 3.5: Sơ Đồ Công Nghệ Quá Trình Tatoray 28
Hình 3.6: Ảnh Hưởng Của Aromatic C9 Trong Nguyên Liệu Đến Lượng Sản
Phẩm Thu Được. 29
Hình 3.7: Sản Lượng P-Xylene Thu Được Tối Đa Ở Các Điều Kiện Quá Trình
Tatoray 30
Hình 3.8: Sơ Đồ Công Nghệ UOP Isomar 32
Hình 3.9: Sơ Đồ Công Nghệ UOP Parex 37
Hình 3.10: Sơ Đồ Công Nghệ Parex Kiểu 1 Tháp Hấp Phụ 39
Hình 3.11: Mô Hình Tháp Hấp Phụ Với Lớp Chất Hấp Phụ Chuyển Động 39

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


8

1. ỨNG DỤNG

Quy trình sản xuất các aromatic là sự kết hợp của các quá trình dùng để
chuyển hóa naphtha, pygas thành benzen, toluene, xylen (BTX). Benzen là một

hóa chất quan trọng cho ngành công nghệ tổng hợp hóa học, đƣợc dùng để sản
xuất hơn 250 sản phẩm khác nhau. Các ứng dụng quan trọng nhất của benzen là
dung sản xuất etylbenzen, cumen, cyclohexan.

Hình 1.1: Sản lượng Benzen tiêu thụ trên thế giới năm 2001.

Hỗn hợp xylen là hỗn hợp của các đồng phân xylen: para-xylen, ortho-
xylen, meta-xylen, và etylbenzen. Một phần nhỏ hỗn hợp xylen đƣợc ứng dụng
làm dung môi, phần lớn ứng dụng của hỗn hợp xylen dung sản xuất các đồng
phân xylen có giá trị kinh tế hơn. Para-xylen hay 1,4-dimetyl benzen là một
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


9
trong những đồng phân có nhiều ứng dụng quan trọng trong số các đồng phân
của xylen. Para-Xylen đƣợc sử dụng trong công nghiệp chủ yếu để sản xuất axit
terephtalic và dimetyl terephtalat, đây là các nguyên liệu đầu cho việc sản xuất
sơ sợi, màng polieste và nhựa PET có ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời
sống xã hội. Đây là sản phẩm còn ít đƣợc sản xuất trong nƣớc.

Hình 1.2: Sản lượng Xylen tiêu thụ trên thế giới năm 1999

Một phần nhỏ toulen đƣợc sử dụng làm dung môi, phần lớn toluen dung
để sản xuất benzen, xylen thông qua phản ứng chuyển vị alkyl và phân bố lại
toluen.

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


10

2. CÁC NGUỒN SẢN XUẤT CHÍNH

2.1 Từ quá trình Reforming xúc tác.
Hỗn hợp aromatic chủ yếu đƣợc tách từ sản phẩm của quá trình reforming
xúc tác, với nguyên liệu đầu là thƣờng là phân đoạn napthta. Trƣớc khi đi vào
quá trình thì nguyên liệu cần phải đƣợc xử lý tạp chất đặc biệt là lƣu huỳnh, vì
lƣu huỳnh rất nhảy cảm tới hệ xúc tác Pt – Re của quá trình reforming. Thành
phần cũng của sản phẩm reformate cũng nhƣ hàm lƣợng của aromatic phụ thuộc
rất nhiều vào cách tiến hành quá trình reforming cũng nhƣ là loại nguyên liệu
naphta đƣợc sử dụng. Thành phần của phân đoạn naphtha đặc biệt là hàm lƣợng
naphthen hay các hydrocacbon thơm có ảnh hƣởng lớn nhất đến đến chất lƣợng
của sản phẩm reformate thu đƣợc.
Trên thực tế naphtha thu đƣợc từ quá trình chƣng dầu naphtenic thì sẽ phù
hợp nhất cho quá trình reforming sản xuất hợp chất thơm. Tuy nhiên phân đoạn
naphtha đƣợc sản xuất từ quá trình hydrocracking thƣờng cũng thu đƣợc giàu
hàm lƣợng naphthen nên rất phù hợp để làm nguyên liệu đầu cho quá trình
reforming sản xuất các đồng phân xylen. Bên cạnh thành phần, khoảng nhiệt độ
sôi của naptha nguyên liêu cũng ảnh hƣởng đến hiệu xuất thu đƣợc xylen.






CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


11
Bảng 2.1: Sự phụ thuộc của thành phần reformate vào nhiệt độ sôi của

nguyên liệu đầu vào

Nhƣ số liệu trong bảng, khoảng nhiệt độ sôi thích hợp nhất của Naphtha
để làm nguyên liệu Reforming sản xuất para xylen là từ 106 đến 160
0
C.
2.2 Từ quá trình Cracking hơi nước (Xăng nhiệt phân pygas).
Xăng nhiệt phân có thành phần từ C
5
trở lên là sản phẩm của quá trình
cracking hơi nƣớc các phân đoạn lỏng để sản xuất etylen. Thành phần của xăng
nhiệt phân có chứa hàm lƣợng lớn các hydrocacbon thơm, đặc biệt là benzen, và
một lƣợng tƣơng đối các đồng phân xylen. Chính vì vậy đây cũng là một nguồn
đóng góp sản phẩm có giá trị cao cho cả công nghệ sản xuất xăng cũng nhƣ công
nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu.
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


12
Sản lƣợng xăng nhiệt phân cũng thành phần sản phẩm trong đó đƣợc
quyết định bởi nguyên liệu sử dụng và điều kiện tiến hành sản xuất. Nếu dung
các nguyên liệu nhẹ nhƣ LNG thì pygas sẽ giàu benzen, hầu nhƣ không có C
8
.

Bảng 2.2: Ảnh hưởng của nguyên liệu đầu vào đến lượng xăng nhiệt phân
và lượng hydrocacbon thơm C
8
từ cracking hơi nước trong điều kiện khắc nhiệt
với dòng C

2
, C
3
tuần hoàn.

Sản phẩm xylen từ xăng nhiệt phân là sản phẩm phụ của quá trình sản
xuất etylen và propen, tuy nhiên trong một số trƣờng hợp việc tách các đồng
phân xylen lại mang lại hiệu quả về mặt kinh tế.
Việc điều chỉnh điều kiện sản xuất tuy không tối đa hóa sản lƣợng của
xylen nhƣng cũng có ảnh hƣởng đáng kể, cụ thể là nếu tăng nhiệt độ phản ứng,
giảm thời gian lƣu, giảm thời gian lƣu bằng cách tăng lƣợng hơi vào thì sẽ làm
giảm đáng kể lƣợng xăng nhiệt phân thu đƣợc, tuy nhiên hàm lƣợng của xylene
trong đó lại tăng lên.


CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


13
2.3 Các quá trình chuyển hóa hydrocacbon.
2.3.1 Quá trình Isome hóa.
Vì p-xylen là đồng phân có giá trị nhất để xản xuất tơ sợi tổng hợp nên
bên cạnh việc thu nhận nó từ quá trình tách hỗn hợp đồng phân xylen bằng kết
tinh phân đoạn hoặc hấp phụ, hiệu suất p-xylen còn đƣợc tăng cƣờng nhờ quá
trình isome hóa o-, m-xylen và cả etylbenzen.
2.3.2 Quá trình phân bố lại Toluen.
Quá trình này đƣợc phát triển thành quy mô công nghiệp nhằm mục tiêu
tăng sản lƣợng benzen và hỗn hợp xylen trên cơ sở chuyển hóa toluen ít có giá
trị ứng dụng hơn. Bằng cách kết hợp với quá trình phân tách p-xylen theo
phƣơng pháp kết tinh hoặc hấp phụ, hoặc kết hợp Isome hóa, công nghệ này có

thể đƣợc sử dụng để sản xuất lƣợng tƣơng đối lớn o-, p-xylen mà không cần
tăng lƣợng reformat xử lý.
2.3.3 Quá trình Cyclar.
Bản chất quá trình Cyclar là chuyển hóa có xúc tác LPG, một hỗn hợp của
propan và butan, thành sản phẩm giàu hydrocacbon thơm thong qua phản ứng
dehydrocyclodimerization. Giai đoạn đầu tiên đƣợc giả thiết là phản ứng
dehydro hóa của propan và butan thành các olefin tƣơng ứng. Tiếp đó, các olefin
này sẽ oligome hóa thành các olefin C
6
, C
7
và C
8
. Phản ứng tiếp theo là dehydro
vòng hóa tạo thành các hydrocacbon thơm BTX.
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


14

Hình 2.1: Các phản ứng xảy ra trong quá trình Cyclar

Mặc dù olefin là các hợp chất trung gian của quá trình này nhƣng sản
phẩm cuối cùng của quá trình có nồng độ olefin rất thấp.
Toàn bộ quá trình phản ứng là thu nhiệt do tính trội của phản ứng dehydro
hóa và cracking.
Các phản ứng dehydro, oligomer, cyclo hóa sử dụng xúc tác axit. Sự chọn
lọc hình dạng của xúc tác zeolite đối với các cấu tử phản ứng giúp làm giảm
kích thƣớc của các vòng cyclo hóa.
Metan và etan là các sản phẩm phụ hình thành từ phản ứng Cracking.

Hiệu suất hydrocacbon thơm đạt 63-66% tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu.
Thành phần sản phẩm lỏng chứa tới 92% khối lƣợng BTX, 7-8% hydrocacbon
thơm C9 và C10, và rất ít lƣợng hydrocacbon không thơm. Nếu chỉ sử dụng
propan làm nguyên liệu thì lƣợng hydrocacbon thơm C
8
thu đƣợc là 17,3% khối
lƣợng, còn sử dụng butan thì thu đƣợc 19,8% khối lƣợng hydrocacbon thơm C
8
.
Lƣợng xylen thu từ quá trình này đạt đƣợc khoảng 15% khối lƣợng
nguyên liệu đƣa vào.


CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


15
2.3.4 Quá trình Hydrodealkyl hóa.
Chuyển hóa toluen có giá trị kinh tế thấp, nhu cầu ít thành benzen có độ
tinh khiết cao bằng phản ứng dealkyl. Khoảng 13% benzen trên thị trƣờng là sản
phẩm của quá trình này.
Quá trình UOP THDA (thermal hydrodealkylation) là quá trình chuyển
hóa alkylbenzen và alkylnaphthalene thành các sản phẩm aromatic tƣơng ứng,
benzen, naphthalene.
Các nhóm alkyl đính vào vòng thơm và thành phần nonaromatic trong
nguyên liệu đƣợc chuyển hóa thành paraffin nhẹ và sản phẩm phụ chủ yếu là
metan. Phản ứng hydrodealkyl hóa cho phép sản xuất benzen tinh khiết cao mà
không cần áp dụng các quá trình trích ly, chƣng cất, thậm chí khi thay đổi hỗn
hợp nhập liệu.

Bảng 2.3: Sản phẩm quá trình THDA





CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


16
 Sơ đồ quy trình công nghệ
Hình 2.2: Quá trình UOP THDA sản xuất benzen

Nhập liệu toluen đƣợc trộn với toluen tuần hoàn và hydro đƣợc gia nhiệt
trong thiết bị gia nhiệt Heater sau đó nhập liệu vào thiết bị phản ứng Reactor.
Trong thiết bị phản ứng, thực hiện phản ứng hydrodealkyl alkyl aromatic thành
benzen, nonaromatic, paraffin, naphthalene. Dòng sản phẩm ra khỏi Reactor
đƣợc làm lạnh và chuyển trực tiếp đến thiết bị phân tách sản phẩm để tách thành
2 pha lỏng hơi. Pha hơi giàu hydro tuần hoàn lại thiết bị phản ứng, pha lỏng
chuyển đến tháp stripper để loại phần sản phẩm khí nhẹ. Dòng đáy tháp stripper
cho xử lý bằng đất sét sau đó vào tháp chƣng cất để thu benzen tinh khiết từ
dỏng sản phẩm cắt ngang trên than tháp. Toluen chƣa chuyển hóa thu đƣợc ở
phần tháp hơn trên than tháp sau đó tuần hoàn về Reactor. Sản phẩm phụ
aromatic nặng thu ở đáy tháp.


CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


17

2.4 Quá trình cốc hóa than đá.
Dầu nhẹ, đƣợc hình thành nhƣ là sản phẩm của quá trình cacbon hóa than
(cốc hóa) ở nhiệt độ cao, có chứa khoảng 60% benzen và 12-20 % toluen. Trong
điều kiện cốc hóa ở 1000
0
C, không có không khí, sẽ xảy ra các quá trình chuyển
hóa sâu (phân hủy nhiệt và thơm hóa) phần hữu cơ của than tạo thành cốc, các
sản phẩm lỏng và khí. Do than đá nghèo hydro hơn so với dầu mỏ nên hiệu suất
sản phẩm cốc tạo thành (70-80%) lớn hơn rất nhiều so với sản phẩm lỏng (4-
5%). Tuy nhiên, vì quá trình cốc hóa diễn ra ở nhiệt độ cao nên sản phẩm lỏng
đƣợc thơm hóa hoàn toàn (95-97%), vì vậy lƣợng hydrocacbon thơm là rất đáng
kể. Các sản phẩm hydrocacbon thơm hình thành từ quá trình phân hủy nhiệt và
thơm hóa phần hydrocacbon của than là benzen, toluen, xylen, thiophen,
pyridin…
Các hydrocacbon thơm có thể đƣợc tách ra nhờ quá trình hấp thụ ngƣợc
dòng bằng phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao, khoảng 300-400
0
C. Hỗn hợp
đƣợc chƣng tách trong tháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc liên tục. Các
hydrocacbon nhẹ đƣợc tách ra nhờ quá trình chƣng cất và sản phẩm thô đƣợc
rửa bằng dung dịch axit sunfuric đặc để loại bỏ hoàn toàn các hợp chất lƣu
huỳnh, các hydrocacbon đƣợc tiếp tục chuyển về bể chứa, trung hòa hết phần
axit dƣ và rửa lại bằng nƣớc. Quá trình hydro hóa loại bỏ các chất lƣu huỳnh,
nitơ và các hợp chất không no còn lại. Benzen đƣợc tách ra từ phân đoạn
hydrocacbon thơm nhờ quá trình chƣng trích ly với dung môi sunfolan. Các
đồng phân xylen đƣợc tách ra tƣơng tự so với đi từ quá trình Reforming xúc tác.
Công nghệ sản xuất hydrocacbon thơm đi từ sản phẩm lỏng của quá trình
cốc hóa than trên thực tế chỉ phổ biến khi dầu mỏ chƣa đƣợc biết đến và khai
thác. Ngày nay công nghệ này chỉ còn đƣợc sử dụng trong một số nhà máy ở
Nam Phi và Niudiland.

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


18
3. TÁCH THU HỒI AROMATIC TỪ REFORMATE BẰNG
TỔ HỢP SẢN XUẤT AROMATIC CỦA UOP

Hình 3.1: Tổ hợp sản xuất aromatic của UOP.

 Các cụm công nghệ:

o NHT Naphthahydrotreating: xử lý hydro naphtha loại các tạp chất đầu
độc xúc tác quá trình CCR Platforming.
o CCR Platforming: Sản xuất hỗn hợp aromatic từ nguyên liệu naphtha với
độ chọn lọc cao.
o Sulfolane: trích ly, chƣng cất chiết tách thu hồi benzen, toluen.
o Parex: thu hồi para-xylen bằng hấp phụ dòng liên tục.
o Isomar: isome hóa hỗn hợp đồng phân xylen, chuyển hóa etylbenzen.
o Tatoray: chuyển hóa toluen và aromatic nặng thành benzen, xylen.
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


19
Sản phẩm chính của phức hợp sản xuất aromatic của UOP là benzen,
para-xylen, ortho-xylen. Nếu mong muốn, một tháp chƣng cất toluen và A
9
có
thể đƣợc phân tách ra tạo cấu tử ON cao để pha xăng.
 Mô tả sơ đồ quy trình công nghệ
Naphtha đầu tiên đƣợc xử lý bằng hydro để loại bỏ lƣu huỳnh, nitơ và

nhập liệu vào cụm CCR Platforming. Tại đây paraffin, naphthene đƣợc chuyển
hóa thành aromatic. Cụm CCR Platforming đƣợc thiết kế để hoạt đông với độ
chọn lọc cao, ON 104-106, tạo ra aromatic tối đa. Sản phẩm reformate đƣợc
chuyển đến tháp debutan để tách các cấu tử nhẹ ra khỏi sản phẩm.
Sau đó, reformate đƣợc đƣa qua tháp tách reformate (Splitter Column).
Hỗn hợp cất C
7
thu đƣợc đƣợc đƣa đến cụm Sulfolane để trích ly thu benzen,
toluen. Hỗn hợp chƣng C
8+
từ đáy thiết bị đƣợc xử lý bằng đất sét (clay-treated)
và đƣợc chuyển đến cụm thu hồi xylen của phức hợp.
Cụm Sulfolane trích ly phần cất của tháp tách reformate thu aromatic
trong phần trích và paraffin trong phần raffinate. Phần trích đƣợc xử lý bằng đất
sét để loại các vết olefin. Chƣng cất hỗn hợp trong các tháp chƣng cất phân đoạn
aromatic ta thu đƣợc benzen, toluen tinh khiết cao. Hỗn hợp C
8+
từ đáy tháp
chƣng toluen đƣợc chuyển đến cụm thu hồi xylen. Raffinate từ cụm Sulfolane
đƣợc dùng nhƣ dung môi paraffin, làm cấu tử pha xăng, nguyên liệu cho nhà
máy sản xuất etylen, hoặc chuyển hóa thành aromatic bằng cụm RZ-100
Platforming.
Toluen thu đƣợc đƣợc trộn với C
9
, C
10
aromatic từ tháp A9 nhập liệu vào
cụm Tatoray để chuyển hóa tạo ra thêm sản phẩm benzen, xylen. Dòng sản
phẩm từ cụm Tatoray cho qua tháp Stripper để tách các cấu tử nhẹ, sau đó đƣợc
xử lý bằng đất sét rồi đƣợc đƣa vào cụm chƣng cất phân đoạn aromatic để thu

beznen, và xylen. Xylen đƣợc chuyển đến cụm thu hồi xylen. Sản phẩm thu
đƣợc trong tháp stripper đƣợc phân tách thành 2 pha lỏng và hơi, sản phẩm hơi
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


20
đƣợc chuyển đến hệ thống xử lý khí thải, phần sản phẩm lỏng chuyển đến tháp
CCR Platforming debutan để thu hồi lại lƣợng benzen.
Thay vì nhập liệu toluen vào cụm Tatoray, ta có thể dùng toluen nhập liệu
cho cụm thu hồi para-xylen với độ chọn lọc cao bằng xúc tác PX-Plus, para-
xylen sẽ đƣợc làm giàu đến hơn 85% và cyclohexan, benzen là sản phẩm phụ.
Việc thu hồi para-xylen có thể thực hiện dễ dàng bằng một giai đoạn kết tinh sản
phẩm.
Trong một trƣờng hợp khác, aromatic C
9+
có thể dùng nhập liệu cho cụm
Toray TAC9 và đƣợc chuyển hóa thành hỗn hợp xylen.
Sản phẩm đáy của tháp reformate splitter đƣợc xử lý bằng đất sét, sau đó
nhập liệu vào tháp tách xylen (xylen splitter column). Sản phẩm đỉnh của tháp là
hỗn hợp xylen, lƣợng nhỏ aromatic C
9
, dùng nhập liệu vào cụm Parex. Sản
phẩm đáy của tháp, aromatic C
9+
, cho qua tháp chƣng cất A9 column để chƣng
cất để tuần hoàn aromatic C
9+
cho cụm Tatoray, THDA. Nếu phức hợp không có
cụm Tatoray, THDA thì hỗn hợp aromatic C
9+

dùng làm cấu tử pha xăng.
Nếu ortho-xyeln là sản phẩm của phức hợp thì tháp xylen splitter sẽ đƣợc
thiết kế để thu ortho-xylen ở sản phẩm đáy của tháp, sau đó phần sản phẩm đáy
sẽ đƣợc chuyển đến tháp chƣng cất (o-X column)thu ortho-xylen tinh khiết cao,
sản phẩm đáy của tháp o-X column sẽ chuyển đến A9 column.
Phần cất của xylen splitter chuyển trực tiếp đến cụm Parex để thu hồi
para-Xylen 99,9% bằng phƣơng pháp hấp phụ. Toluen lẫn trong nhập liệu đƣợc
trích ly cùng với p-xylen trong phần trích, chƣng cất tách p-xylen và toluen
trong tháp Finishing colmn trong cụm, toluen đƣợc tuần hoàn lại vào cụm
Tatoray, THDA. Phần raffinate hầu nhƣ không có p-xylen (<1% khối lƣợng)
đƣợc dùng nhập liệu cho cụm Isomar, tại đây xảy ra phản ứng isome hóa các
đồng phân xylen tạo thêm sản phẩm p-xylen, etylbenzen trong raffinate đƣợc
dealkyl tạo thành benzen, phụ thuộc vào xúc tác sử dụng cho quá trình Isomar.
Dòng sản phẩm ra khỏi cụm Isomar đƣợc chuyển đến tháp deheptan để tách các
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


21
cấu tử nhẹ. Sản phẩm đáy của tháp deheptan đƣợc xử lý bằng đất sét sau đó tuần
hoàn về tháp Xylen Splitter. Theo cách này thì toàn bộ aromatic C
8
đƣợc chuyển
hóa hoàn toàn thành p-xylen, o-xylen, benzen. Sản phẩm khí từ đỉnh tháp
deheptan đƣợc phân tách thành 2 pha lỏng và hơi, sản phẩm hơi đƣợc chuyển
đến hệ thống xử lý khí thải, phần sản phẩm lỏng chuyển đến tháp CCR
Platforming debutan để thu hồi lại lƣợng benzen.
3.1 Phân xưởng NHT (Naphthahydrotreating)
Trong nguyên liệu đầu hydrocacbon có chứa các hợp chất lƣu huỳnh, nito
có thể gây ngộ độc cho xúc tác của quá trình chuyển hóa, vì vậy các hợp chất
chứa lƣu huỳnh, nito cần phải đƣợc làm sạch khỏi nguyên liệu đầu. Các hợp chất

lƣu huỳnh đƣợc chuyển sang dạng H
2
S bằng quá trình Hydrodesulfua hóa
(HDS) với xúc tác Co-Mo/Al
2
O
3
. Sau đó H
2
S đƣợc hấp phụ bằng ZnO (bề mặt
riêng 25 m
2
/g)
H
2
S + ZnO  ZnS + H
2
O
Hàm lƣợng lƣu huỳnh đƣợc giảm xuống mức nhỏ hơn 0,01 ppm. Các hợp
chất clo gây ăn mồn các thiết bị trao đổi nhiệt và gây ngộ độc xúc tác khí hóa
nhiệt độ cũng đƣợc làm giảm xuống mức dƣới 5ppb sử dụng chất hấp phụ Al
2
O
3

đã đƣợc xử lý với kiềm.
3.2 Phân xưởng CCR Platforming
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC

22

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ CCR Platforming của UOP

Công nghệ CCR Platforming của UOP với các thiết bị phản ứng chồng
lên nhau thành một khối. Xúc tác chuyển động từ thiết bị phản ứng trên xuống
thiết bị phản ứng dƣới cùng, sau đó xúc tác đã làm việc đƣợc chuyển sang thiết
bị tái sinh để khôi phục lại hoạt tính rồi nạp lại thiết bị phản ứng thứ nhất tạo
thành một chu kỳ khép kín.
3.3 Phân xưởng Sulfolane
Quá trình Sulfolane là quá trình chiết tách lỏng-lỏng với chƣng cất chiết
tách để thu aromatic có độ tinh khiết cao từ hỗn hợp hydrocacbon nhƣ reformat,
xăng nhiệt phân pygas (pyrolysis gasoil) hoặc nhựa từ quá trình cốc hóa than đá
(COLO).
Quá trình Sulpholane đƣợc lấy tên từ các dung môi sử dụng:
tetrahydrothrophene 1,1 dioxite hoặc sulpholane. Sulpholane là một dung môi
phổ biến với độ chọn lọc cao dùng để thu hồi aromatic. Hầu hết quá trình chiết
tách có thể hoạt động ở độ tinh khiết cao và thu lại bằng dòng dung môi tuần
hoàn. Bởi vì dung môi Sulpholane có độ chọn lọc cao hơn và công suất thu đƣợc
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


23
aromatic là cao hơn so với các dung môi chiết tách khác. Sulpholane hoạt động
có tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là ít nhất cho bất kì nguyên liệu reformate nào. Do
đó, trong công nghiệp reformat, thì quá trình Sulpholane có đầu tƣ và hoạt động
là ít tốn kém so với các loại chiết tách khác.
Quá trình Sulfolane là sự kết hợp của quá trình trích ly lỏng-lỏng (LLE)
và chƣng cất chiết tách (ED), với nguyên liệu thích hợp có thể chỉ cần sử dụng
quá trình ED.

Quá trình Sulfolane luôn đƣợc dùng trong phức hợp sản xuất aromatic để
thu hồi benzen, toluen tinh khiết cao từ hỗn hợp sản phẩm reformate. Cụm
Sulfolane trích ly phần cất của tháp tách reformate thu aromatic trong phần trích
và paraffin trong phần raffinate. Phần trích đƣợc xử lý bằng đất sét để loại các
vết olefin. Chƣng cất hỗn hợp trong các tháp chƣng cất phân đoạn aromatic ta
thu đƣợc benzen, toluen tinh khiết cao. Raffinate từ cụm Sulfolane đƣợc dùng
nhƣ dung môi paraffin, làm cấu tử pha xăng, nguyên liệu cho nhà máy sản xuất
etylen, hoặc chuyển hóa thành aromatic bằng cụm RZ-100 Platforming.
 Nguyên lý của quá trình
Quá trình Sulfolane là sự kết hợp của quá trình trích ly lỏng-lỏng (LLE)
và chƣng cất chiết tách (ED), việc này có ý nghĩa quan trọng trong việc thu hồi
aromatic:
o Trong hệ thống trích ly lỏng-lỏng: các nonaromatic nhẹ có độ tan lớn
trong dung môi hơn là nonaromatic nặng. Vì vậy, việc trích ly lỏng-lỏng thì hiệu
quả hơn trong việc tách aromatic khỏi các tạp chất nặng hơn các tạp chất nhẹ.
o Trong hệ thống chưng cất chiết tách: nonaromatic nhẹ thì dễ dàng giải
hấp khỏi dung môi hơn là nonaromatic nặng. Vì vậy, việc chƣng cất chiết tách
thì hiệu quả hơn trong việc tách aromatic khỏi các tạp chất nhẹ hơn các tạp chất
nặng.
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


24
Các tạp chất khó loại bỏ trong tháp chiết tách thì dễ loại bỏ trong chƣng
cất chiết tách và ngƣợc lại. Sự kết hợp của 2 công nghệ cho phép Sulfolane xử lí
nguyên liệu có nhiệt độ sôi rộng hơn so với từng công nghệ.

Hình 3.3: Nguyên lý quá trình Sulfolane

Dung môi sạch đƣợc đƣa vào tháp ở phía trên của thiết bị trích ly chính,

nhập liệu reformate tại đáy tháp và chuyển động lên trên ngƣợc chiều chuyển
động với dung môi. Dung môi hấp thụ chọn lọc aromatic từ dòng khí nguyên
liệu và cũng có một phần nonaromatic bị hấp thụ vào dung môi. Một lƣợng lớn
nonaromatic không bị hấp thụ trong nguyên liệu đƣợc loại bỏ trong tháp chiết
nhƣ là raffinate.
Dung môi ra ở đáy tháp thì giàu aromatic, đƣợc chuyển đến backwash
extractor. Tại đây thì pha lỏng dung môi đƣợc cho tiếp xúc với dòng khí
nonaromatic nhẹ từ đỉnh của tháp extractive stripper. Nonaromatic nhẹ thay thế
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AROMATIC


25
tạp chất nonaromatic nặng trong pha dung môi. Nonaromatic nặng thì đi vào pha
khí HC và ra khỏi extractor cùng với raffinate.
Dung môi giàu aromatic từ đáy backwash extractor, chứa chủ yếu tạp chất
nonaromatic nhẹ, đƣợc đƣa vào tháp extractive stripper để loại tạp chất
nonaromatic nhẹ thu sản phẩm aromatic. Nonaromatic nhẹ đƣợc giải hấp và tuần
hoàn lại tháp backwash extractor. Aromatic tinh khiết (phần trích) thu đƣợc tại
đáy của tháp extractive stripper. Dung môi đƣợc đƣa qua tháp chƣng cất để tách
aromatic hấp thụ trong dung môi. Tái sinh lại dung môi sạch.
 Sơ đồ quy trình công nghệ
Hình 3.4: Quá trình Sulfolane của UOP

Nhập liệu vào thiết bị trích ly Extractor ở đáy tháp và chuyển động lên
trên nhƣợc chiều với dòng dung môi trích ly nhập liệu tại đỉnh tháp di chuyển
xuống dƣới tháp. Trong quá trình chuyển động xảy ra quá trình hòa tan chọn lọc
của aromatic vào dung môi. Dòng raffinate tại đỉnh tháp Extractor chứa chủ yếu
là nonaromatic và hàm lƣợng ít aromatic.
Dung môi giàu aromatic tại đáy tháp Extractor cho qua tháp Stripper.
Thành phần nonaromatic có nhiệt độ sôi cao hơn benzen và dung môi đƣợc tách

ra bằng chƣng cất, dòng hơi ra ở đỉnh tháp là nonaromatic và một lƣợng nhỏ
aromatic bị cuốn theo, dòng hơi nonaromatic nhẹ này cho tuần hoàn về đáy tháp