DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HYDROCRACKING

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA -VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CNTP
TIỂU LUẬN
HYDROCRACKING
Giảng viên hướng dẫn : TS. LÊ THANH THANH
Sinh viên thực hiện: TRẦN QUANG HÙNG
TRƯƠNG MINH NHẬT
NGUYỄN ĐỨC NHỰT
NGUYỄN THÁI SƠN
ĐỔ THANH TÂM
Lớp : DH11H1 – DH11H2
Khoá : 2011 - 2015
TP. Vũng Tàu, tháng 04 năm 2014

MỤC LỤC


Chương 1 Tổng quan về hydrocracking
1.1 Khái niệm
1.2 Mục đích
1.3 Nguyên liệu
1.4 Sản phẩm
1.4.1 Khí béo
1.4.2 Xăng không ổn định
1.4.3 Gasoil nhẹ
1.4.4 Gasoil nặng
Chương 2 Cơ sở hóa lý
2.1. Cơ chế quá trình
2.2. Bản chất hóa học của quá trình
2.3. Cơ chế phản ứng

2.4. Các phản ứng mong muốn
2.5. Các phản ứng không mong muốn.
Chương 3 Xúc tác cho quá trình Hydrocracking
3.1. Bản chất của chất xúc tác trong quá trình
3.2.Yêu cầu đối với xúc tác
3.3.Các chất xúc tác thông dụng
Chương 4 Chế độ công nghệ
4.1.Điều kiện công nghệ
4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ
4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
4.4. Ảnh hưởng của lượng hydro sử dụng
4.5 Ảnh hưởng của áp suất
4.6 Ảnh hưởng của nguyên liệu
4.7 Ảnh hưởng của tốc độ truyền thể tích nguyên liệu
Chương 5 Sơ đồ công nghệ
5.1 Một số sơ đồ công nghệ
5.1.1 Sơ đồ công nghệ một bậc
5.1.2 Sơ đồ công nghệ hai bậc
Tài Liêu Tham Khảo
[1] Công Nghệ Chế Biến Dầu, Lưu Cẩm Lộc
[2] Công Nghệ Chế Biến Dầu, Lê Văn Hiếu
[3] Hóa Học Dầu Mỏ và Khí, Đinh Thị Ngọ
[4] Chuyên Đề Công Nghệ Lộc Hóa Dầu
Chương 1 Tổng quan về hydrocracking
1.1 Khái niệm
Hydrocracking là quá trình tương đối mới nhưng đang được phát triển nhanh
chóng, là dạng khác của quá trình cracking xúc tác. Nó được tiến hành với sự
tham gia của xúc tác, nhưng khác với cracking xúc tác là thực hiện trong môi
trường hydro, dưới áp suất cao ( 30 MPa) và nhiệt độ thấp. Phụ thuộc vào điều
kiện quá trình, đặc biệt ở áp suất cao hơn, từ một dạng nguyên liệu có thể

thuđược các sản phẩm khác nhau - từ khí hóa lỏng đến dầu bôi trơn và cặn dầu
với hàm lượng lưu huỳnh thấp, từ iso-pentan đến phân đoạn nhiên liệu diesel.
Phân đoạn xăng thu được có thể chia thành phần nhẹ có trị số octan cao và phần
nặng được sử dụng làm nguyên liệu cho reforming xúc tác.
Hydrocracking không chỉ được ứng dụng trong sản xuất các dạng nhiên liệu
khác nhau, nguyên liệu cho hóa dầu, mà còn để sản xuất dầu nhờn chỉ số độ nhớt
cao từ nguyên liệu có hàm lượng parafin cao.Đây là hướng phát triển mới và có
triển vọng trong sản xuất dầu nhờn chỉ số độ nhớt cao.
Hydrocracking cũng như cracking xúc tác có khả năng chế biến sâu dầu thô.
Ứng dụng rộng rãi hydrocracking giúp cho các nhà chế biến dầu giải quyết vấn đề
thay đổi nhu cầu sản phẩm dầu theo mùa (mùa xuân và hè cần nhiều sản phẩm
sáng hơn, còn mùa thu và đông cần nhiều sản phẩm sẫm), ngoài ra nó cũng giúp
giảm ô nhiễm môi trường.
1.2 Mục đích
Mục đích của qúa trình hydrocracking là nhằm nhận được các sản phẩm trắng
(xăng, karosen, diesel) cũng như khí hóa lỏng LPG từ nguyên liệu là phần nặng
có khối lượng phân tử lớn.Ngoài ra nó còn được áp dụng để hydro hóa làm sạch
các phân đoạn nguyên liệu hoặc sản phẩm dầu.
1.3. Nguyên liệu
Có thể chọn nguyên liệu cho quá trình hydrocracking là phân đoạn rộng từ
xăng nặng đến dầu cặn nặng :
-Phân đoạn xăng để sản xuất khí hóa lỏng.
-Phân đoạn kerosen-diesel và distilat chân không để sản xuất xăng, nhiên liệu
phản lực và nhiên liệu diesel.
-Sản phẩm cặn của quá trình chế biến dầu sản xuất dầu nhờn chỉ số cao.
- Dầu lưu huỳnh cao, mazut chứa lưu huỳnh và lưu huỳnh cao, semigudron và
gudron để sản xuất sản phẩm distilat hoặc nhiên liệu đốt lò với hàm lượng
lưu huỳnh thấp.
Bảng 1.1 Thành phần nguyên liệu sản phẩm Hydrocracking
Nguyên liệu Sản phẩm

Naphten Phân đoạn C3 – C4
Kerosen Naphten
Gasoil( cracking) Naphten, kerosen
Distillar Naphten, kerozen, gasoil, dầu gốc,
nguyên
liệu cho cracking.
Trong các nguồn nguyên liệu trên thì phân đoạn gasoi từ Visbreaking,
Delaycoking và Cycle Oil từ Cracking xúc tác là thường được sử dụng nhất .
1.4.Sản phẩm
Khối lượng và chất lượng sản phẩm hydrocracking phụ thuộc vào đặc điểm
của nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ của quá trình. Trên cơ sở công nghệ
Hydrocracking xúc tác có thể thu được khí béo, xăng không ổn định, gasoil xúc
tác nhẹ và nặng.
Đặc điểm của sản phẩm của quá trình Hydrocracking so với quá trình
Cracking thông thường là ít olefin, aromatíc và nhiều iso – parafin. Ví dụ như
xăng đi từ hydrocracking có chỉsố octan trung bình khá, độổn định cao. Phân
đoạn Kerozen có chiều cao ngọn lủa không khói cao và phân đoạn diesel thì có
chỉsố xetan khá cao.Ngoài ra, quá trình Hydrocracking còn tạo ra phân đoạn C4
với nhiều iso–butan, đây là phân đoạn rất hữu ích cho quá trình Alkyl hóa trong
nhàmáy lọc dầu.Quá trình này còn tận dụng được các phần nặng nhiều Aromatic
đểchuyển hoá thành xăng, kerozen và gasoil.
Như vậy sản phẩm chính của quá trình hydrocracking là các sản phẩm trắng
như xăng, kerosene, diesel từ dòng nguyên liệu nặng.
1.4.1. Khí béo
Khí béo thu được từ hydrocracking có hàm lượng hydroacbon mạch nhánh
cao, đặc biệt là iso-butan. Đặc tính này làm tăng giá trị của khí khi nó làm nguyên
liệu cho quá trình chế biến tiếp theo.
Thành phần tiêu biểu cho khí béo của hydrocracking đi từ nguyên liệu distilat
nặng và nhẹ được trình bày trong bảng 4.1. Theo như bảng số liệu ta thấy khi
cracking từ nguyên liệu distilat nặng hàm lượng khí béo thu được ít hơn. Các

phân đoạn khí thu được (C
3,
C
4
) là các cấu tử quý cho tổng hợp xăng có chỉ số
octan cao, hoặc dùng làm nhiện liệu hóa lỏng cho động cơ đốt trong, cũng là
nhiên liệu cho tổng hợp hóa dầu.
Khí khô nhận được sau khi loại khí các phân đoạn butan-buten và propan-
propyen được sử dụng để sản xuất năng lượng.
Bảng 1.2 Hàm lượng khí thu được từ hydrocracking distilat
Tên Khí Nguyên liệu distilat nhẹ Nguyên liệu distilat nặng
Hydro 0,8 6,65
Metan 3,2 7,0
Etan
Etylen
2,4
0,25
7,0
7,0
Propan
Propylen
11,7
10,75
10,85
1,3
n-Butan
iso-Butan
n-Butylen
iso-Butylen
5,3

23,4
12
1
8,75
19,75
11,5
3,65
n-Pentan
iso-pentan
Amilen
6,3
15,7
7,2
18,55
18,55
18,55
1.4.2.Xăng không ổn định
Xăng trong Hydrocracking có thể dùng để sản xuất xăng ôtô có trị số octan
cao, hoặc nguyên liệu sản xuất xăng ôtô góc thông qua làm sạch bằng hydro.
Thông thường xăng nhận được từ quá trình này có chỉ số octan từ 78-82.
Xăng thu được từ quá trình Hydrocracking là xăng không ổn đinh. Do đó cần
phải ổn định xăng bằng phương pháp vật lý nhằm loại bớt các hydrocacbon nhẹ
có áp suất hơi bão hòa cao, thu về xăng thương phẩm cho máy bay hoặc xăng gốc
để sản xuất xăng ôtô.
Từ hoạt động thực tế của quá trình cho thấy trị số octan của xăng ô tô cang
cao khi hàm lượng naphten trong nguyên liệu càng nhiều. Tăng độ sâu cracking
nguyên liệu, tăng nhiệt độ trong vùng phản ứng, hệ số tuần hoàn gasoil trị số
octan cũng tăng. Khi trong nhiên liệu chứa phân đoạn xăng sẽ làm xấu quá trình
và giảm trị số otan của xăng.
Nồng độ lưu huỳnh có trong xăng phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu,

nguyên liệu chứa nhiều lưu huỳnh thì nồng độ lưu huỳnh trong xăng cao.
Xăng nhận được từ các nguyên liệu nặng thường có chứa nhiều hydrocacbon
không no và ít hydrocacbon thơm so với các nguyên liệu nhẹ hơn.
1.4.3 Gasoil nhẹ
Gaosoil nhẹ thu được từ quá trình thường có trị số xetan thấp và hàm lượng
lưu huỳnh cao so với phân đoạn diesel thương phẩm. Trong Cracking nguyên liệu
càng nặng trị số xetan càng cao.
Chất lượng của gasoil nhẹ không chỉ phụ thuộc vào nguyên liệu mà còn vào
xúc tác và chế độ công nghệ. Tăng nhiệt độ hiệu suất gasoil tăng và trị số xetan
giảm, còn hàm lượng hydrocacbon thơm tăng. Giảm tốc độ dòng, kèm theo độ
chuyển hóa dẫn tới kết quả tương tự. Nếu cracking có tuần hoàn thì hiệu suất
gasoil giảm, đồng thời trị số xetan cũng giảm còn hàm lượng hydrocacbon tăng.
1.4.4 Gasoil nặng
Gasoil nặng là sản cặn của quả trình Hydrocracking. Chất lượng của nó phụ
thuộc vào thuộc vào công nghệ và tính chất của nguyên liệu cũng như chất lượng
của gasoil nhẹ. Gasoil nặng có thể bị nhiễm bụi xúc tác, hàm lượng lưu huỳnh
cao. Gasoil nặng được dùng cho sản xuất mazut, hoặc làm nguyên liệu cho
cracking nhiệt, tạo cốc và sản xuất mụi.
Chương 2.Cơ sở hóa lý
2.1. Cơ chế quá trình
Phản ứng hydrocracking xảy ra theo cơ chế tương tự như cracking xúc tác,
theo cơ cấu ion cacboni, tuy nhiên do có mặt của hydro nên có những điểm khác
biệt sau:
-Trong sản khí chứa rất ít CH
4
va C
2
H
6
, chỉ có propan và butan không có

olefin. Trong phân đoạn C
4
rất giàu izo-butan.
-Trên xúc tác, olefin và các sản phẩm cracking bị hydro hóa nên tránh được
hiện tượng tạo nhựa, cặn và cốc.
-Hydrocacbon thơm bị hydro hóa đến naphten tương ứng nên dễ bị cracking
hơn, do vậy làm cho xăng có chỉ số octan giảm.
-Alkyl benzene bị hydro hóa thành naphten tương ứng, nên chỉ số octan thấp
hơn alkyl benzene.
Do vậy, xăng của quá trình hydrocracking thường phải pha thêm phụ gia hoặc
phải qua quá trình chế biến reforming để có được xăng tốt hơn.
2.2. Bản chất hóa học của quá trình
Hydrocracking được đặc trưng bởi các phản ứng bẻ gãy các mối liên kết C-C.
Sự cắt mối liên kết này trong điều kiện của quá trình xảy ra theo các loại phản
ứng sau:
- Hydrogenolyse các hợp chất dị nguyên tố (O
2,
N
2
, S).
- Cắt mạch các paraffin và mạch nhánh alkyl.
- Hydro hóa các hydrocacbon thơm.
- Cắt vòng naphten.
- Alkyl hóa các hợp chất vòng.
- Izome hóa các mảnh phân tử vừa được tạo ra.
- Bão hòa hydro các liên kết không no mới tạo thành.
Sự biến đổi của các phản ứng mang đặc trưng vừa nối tiếp vừa song song.
Thứ tự của phản ứng hay tốc độ phản ứng của chúng hoàn toàn phụ thuộc vào
bản chất của các hợp chất với năng lượng liên kết khác nhau, phụ thuộc vào độ
hoạt động của xúc tác sử dụng và điều kiện quá trình thực hiện.

2.3. Cơ chế phản ứng
-Cắt mạch paraffin
-Cắt mạch nhánh alkyl
-Cắt vòng naphten.
-Izome hóa các mảnh phân tử vừa được tạo ra
-Alkyl hóa các hợp chất vòng.
-Bão hòa hydro các liên kết không no mới tạo thành
-Hydrogenolyse các hợp chất dị nguyên tố (O
2,
N
2
, S).
Tóm tắc quá trình
2.4. Các phản ứng mong muốn
Phản ứng cracking và hydro hóa: Đây là hai phản ứng chính diễn ra trong quá
trình Hydrocracking. Hai phản ứng mong muốn này có tác dụng tương hỗ lẫn
nhau trong cùng một quá trình.
Phản ứng cracking sẽ tạo ra và cung cấp olefin cho quá trình hydro hóa và
ngược lại, phản ứng hydro hòa sẽ cung cấp nhiệt lượng cho quá trình
cracking.Tuy nhiên, nhiệt tỏa ra từ quá trình hydro hóa cao hơn so với nhiệt
lượng từ quá trình cracking, vì thế khi xem xét toàn bộ quá trình thì có thể xem
hydrocracking là phản ứng tỏa nhiệt.
Phản ứng cracking chủ yếu diễn ra trên các hợp chất naphten được tạo ra từ
quá trình hydro hóa các hợp chất aromatic.
Phản ứng isomer hóa: luôn diễn ra đồng hành cùng với phản ứng cracking.
Trong đó quá trình isomer hóa xảy ra trước, sau đó các liên kết C-C bẻ gãy bởi
quá trình cracking.
2.5. Các phản ứng không mong muốn.
Bên cạnh các phản ứng chính, với tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác, một
số phản ứng khác sẽ diễn ra song song đồng thời như:

-Hydro deankyl hóa aroatic: đây là phản ứng cracking diễn ra trên các mạch
nhánh của các hợp chất aromatic.
-Phản ứng này sẽ làm tang dòng sản phẩm khí, do đó nó sẽ làm giảm hiệu
suất của sản phẫm chính.
-Phản ứng HDS, HDN : các phản ứng này có tác dụng loại bỏ các chất bẩn
như lưu huỳnh, nito, … nhưng lại làm tiêu hao lượng hydro trong quá trình. Tuy
nhiên, lượng hydro trong nhà máy lọc dầu rất hạn chế, vì thế phản ứng này được
xếp vào phản ứng không mong muốn.
-Phản ứng cốc hóa :Nhờ phản ứng bảo hòa mà các phản ứng polymer hóa và
ngưng tụ với sự tạo thành nhựa cốc bị kiềm hãm làm giảm đáng kể phản ứng cốc
hóa. Tuy nhiên với xúc tác axit mạnh, các hydrocacbon thơm ngưng tụ cao với
mạch nhánh là C
1,
C
2
là các hợp chất bền không bị hydro hóa tạo thành cốc.
Chương 3 Xúc tác cho quá trình Hydrocracking
3.1. Bản chất của chất xúc tác trong quá trình
Xúc tác cho quá trình hydrocracking thực tế là xúc tác tổng hợp cho 2 quá
trình: xúc tác cho quá trình hydro hóa (xúc tác kim loại) và xúc tác cho quá trình
cracking ( xúc tác có tâm acid).
Xúc tác cho các quá trình có sự hiện diện của hydro có thể đạt hiệu quả cao
trên xúc tác vô định hình. Do ưu điểm của xúc tác vô định hình là có khả năng
hấp phụ và lưu giữ tốt nên khả năng cung cấp đủ hydro cho phản ứng là rất tốt.
3.2.Yêu cầu đối với xúc tác
Hiệu suất cực đại của sản phẩm có ích được đảm bảo bởi sự lựa chon xúc tác.
Để đạt được hiệu quả biến đổi cao, xúc tác của quá trình hydrocracking cần có
khả năng thúc đẩy nhanh quá trình cracking để có thể đảm bảo biến đổi hoàn toàn
các cấu tử khó chuyển hóa của nguyên liệu. Đồng thời xúc tác phải có khả năng
isomer hóa cao để tang tỉ lệ giữa izo-parafin và n-parafin trong sản phẩm cuối.

Hơn nữa xúc tác trong hydrocracking cần phải có hoạt tính hydro hóa nhất định
để nó hóa các phân tử nhỏ tạo ra trong quá trình.
3.3.Các chất xúc tác thông dụng
Chất xúc tác sử dụng cho quá trình hydrocracking thông thường là tinh thể
alomino silicat có mang các kim loại đất hiếm. Đây là xúc tác lưỡng chức, chức
năng axit được tạo ra bởi thành phần alumino silicat, còn chức năng hydro hóa
được tạo ra bởi các kim loại. Các kim loại đất hiếm thường được sử dụng chủ yếu
Pt, Ni-Mo, Ni-W.
Xúc tác cho quá trình Hydrocracking rất dễ bị đầu độc bởi các tác nhân có hại
trong nguyên liệu, do đó phải xử lí nguyên liệu (hydrotreater) trước khi đưa vào
quá trình này.Nếu trong nguyên liệu có 1 lượng lớn hydrosunfua thì xúc tác sẽ bị
đầu độc bới lưu huỳnh, anomiac sẽ làm giảm chức năng axit của xúc tác, chức
năng hydro hóa của kim loại sẽ bị biến mất bởi các kim loại có trong nguyên liệu.
Ngoài ra, nguyên liệu phải được loại trừ hơi ấm, vì đây là tác nhân phá hủy cấu
trúc tinh thể của chất xúc ở nhiệt độ cao.
Sau thời gian làm việc xúc có thể mất hoạt tính và cốc có thể hình thành ngay
khi có mặt hydro, do đó cần phải tái sinh xúc tác sau một chu kỳ làm việc.
Khi xúc tác ở trạng thái cố định (fix bed) thì thường xảy ra sự ngưng tụ cốc và
quá nhiệt cục bộ do việc tạo dòng kênh qua lớp xúc tác. Còn xúc tác tầng sôi có
nhiều ưu điểm hơn về mặt truyển nhiệt và truyền khối.
Bảng 3.3.1. Thành phần các chất xúc tác đặc trưng và công dụng
Thành phần xúc tác Công dụng
WS
2
/Al
2
O
3
hay aluminosilicat và loại
xúc tác cổ điển.

Hydrocracking than nâu, phân đoạn cất
trung ở cấp 1
Oxyt hay sunfit molipden và volfram
trên aluminosilicat
Hydrocracking than nâu, phân đoạn cất
trung ở cấp 1
Aluminocobal-molipden Hydrocracking một cấp nhận nhiên
liệu diesel hay ở cấp 1 của quá trình
nhận xăng, từ sản phẩm cặn dầu.
Hợp chất niken/aluminosilcal Ở cấp II tại Mỹ và Liên Bang Đức
Hợp chất niken, cobal,
volfram/aluminosilical
FIN, BASE ở Hydrocracking 1 cấp
FIN, BASE ở Hydrocracking 2 cấp
Xúc tác chứa Pt hay Pd
Pd/zeolite Y
Pt, Pd, Ni, Mo, Co…/zeolit
UOP Hydrocracking 1 cấp hay 2 cấp
Chương 4 Chế độ công nghệ
4.1.Điều kiện công nghệ
Quá trình hydrocracking thường được thực hiện với lớp xúc tác cố định ở các
điều kiện như sau:
-Áp suất, Mpa 5 – 20
-Nhiệt độ,
o
C 300 – 450
-Tốc độ thể tích truyền nguyên lieu, h
-1
0,5 – 2,0
-Bội số tuần hoàn khí chứa hydro, m

3
/m
3
4000 – 1000
Đa số các dây chuyền hydrocracking làm việc ở áp suất 10 đến 17 MPa và
nồng độ hydro trong khí tuần hoàn là 80 - 85%. Khi nguyên liệu và xúc tác đã cố
định thì các điều kiện thao tác của quá trình như nhiệt độ, áp suất và tốc độ truyền
nguyên liệu sẽ quyết định chất lượng sản phẩm.
4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ
Khả năng cracking và dòng sản phẩm mong muốn phụ thuộc vào điều kiện
hoạt động xác định của quá trình. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của quá
trình có thể kê đến như: chất xúc tác sử dụng, tốc độ dòng, áp suất tổng, áp suất
riêng phần của hydro …
Một vài chế độ hoạt động khắc khe ( sản xuất kerozen và naphtha từ gasoil
nhẹ) đòi hỏi phải giảm trọng lượng phân tử của nhập liệu và tăng lượng hydro.
Còn đối với chế độ hoạt động nhẹ được ứng dụng cho các nguyên liệu gasoil
nặng để tạo ra các sản phẩm diesel và fuel oil.
4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đây là phản ứng tỏa nhiệt, vì thế quá trình thích hợp ở nhiệt độ thấp.Mức độ
cracking và hydro hóa cũng như mức độ izome hóa đều phụ thuộc vào nhiệt độ,
khi tăng nhiệt độ mức độ izome hóa giảm, nhiệt độ thấp tạo điều kiện để nâng cao
độ sâu hydro hóa.Khi nhiệt độ thấp người ta có thể nâng cao trị số otan của xăng
và hoàn thiện các tính chất của nhiên liệu phản lực và diesel bằng cách giảm tốc
độ truyền nhiên liệu. Nhưng nếu nhiệt độ quá thấp thì tốc độ phản ứng sẽ giảm,
do đó nhiệt được xem nhu tác nhân duy trì hoạt tính của xúc tác.
Thông thường, đối với chế độ hoạt động nhẹ thì nhiệt độ của quá trình dao
động từ 345
0
Cđến 400
0

C, còn chế độ hoạt động khắc khe thì đòi hỏi ở khoảng
nhiệt độ từ 400
o
C đến 500
0
C.
4.4. Ảnh hưởng của lượng hydro sử dụng
Lượng hydro sử dụng trong quá trình là tác nhân cho phản ứng đồng thời
cũng là tác nhân bảo vệbềmặt xúc tác, hạn chế quá trình ngưng tụ tạo cốc. Lượng
hydro sử dụng càng nhiều thì càng có lợi về mặt chuyển hóa.Thông thường nó
mất khoảng 25% cho các phản ứng loại lưu huỳnh và bão hòa các hợp chất olefin,
aromatic.Hàm lượng hydro tại cửa ra của bình phản ứng yêu cầu phải cao để ngăn
chặn quá trình tích tụ cốc và đầu độc xúc tác. Phải tiến hành làm sạch và bổ sung
thêm hydro cho dòng tuần hoàn.
4.5 Ảnh hưởng của áp suất
Áp suất ảnh hưởng đến quá trình tách các hợp chất chứa S, N, O, hạn chế tạo
cặn nặng và côc. Khi tang áp suất, sẽ hoàn thành các tiêu chí trên nhưng lại tang
giá thành thiết bị.
Ngoài ra áp suất còn ảnh hưởng đến thời gian làm việc của xúc tác, vì khi áp
suất cao, quá trình tạo cốc giảm, sẽ kéo dài chu trình làm việc xúc tác.
4.6 Ảnh hưởng của nguyên liệu
Xúc tác Hydrocracking phải làm việc với các dạng nguyên liệu khác nhau,
trong đó nguyên liệu nặng chứa nhiều hydrocacbon phân tử lượng cao, các hợp
chất lưu huỳnh, nitơ hữu cơ, oxit và kim loại, khiến cho quá trình sẽ khó khăn
hơn, hoạt độ và xúc tác giảm. Trong trường hợp chế biến nguyên liệu nặng sự
hiện diện của asphanten và kim loại trong hợp chất hữu cơ có ảnh hưởng đặc biệt
xấu đến hoạt độ xúc tác.
4.7 Ảnh hưởng của tốc độ truyền thể tích nguyên liệu
Tốc độ thể tích truyền nguyên liệu phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu,
xúc tác được dùng, áp suất và mục đích nhận sản phẩm. Khi chế biến để nhận sản

phẩm không còn có cặn từ nguyên liệu là phần cất chân không thành nhiên liệu
động cơ, tốc độ thể tích truyền khoảng 0,2 đến 0,5 h
-1
, còn khi tiến hành quá trình
ở chế độ hydrocracking nhẹ là 1 h
-1
trở lên.
Chương 5 Sơ đồ công nghệ
5.1 Một số sơ đồ công nghệ
Để thu được xăng, nguyên liệu được sử dụng cho hydrocracking là phân đoạn
kerosen – diesel và distilat chân không. Các quá trình này được ứng dụng rộng rãi
với lớp xúc tác tĩnh là Isomax, Unicracking, Lomax, Gudri-Galf…Các sơ đồ dạng
này có thể làm việc một bậc hoặc hai bậc. Việc lựa chọn hệ này hay hệ kia phụ
thuộc vào công suất của sơ đồ, chất lượng nguyên liệu và mục đích của quá trình.
Để sản xuất nhiện liệu DO và nhiên liệu phản lực, người ta thường áp sơ đồ một
bậc, còn để sản xuất xăng phải áp dụng sơ đồ hai bậc.
5.1.1Sơ đồ công nghệ một bậc
Quá trình hydrocracking 1 bậc cho hiệu suất chuyển hóa dao động trong một
khoảng khá rộng từ 40% - 80%, tùy thuộc vào cột sản phẩm dáy hồi lưu về từ cột
chưng cất. Quy trình này có thể được sử dụng để tu hồi tối đa diesel.
Phương án hydrocracking 1 bậc đơn giản, kinh tế và cho phép thu được tối đa
distilat trung bình tối đa. Tuy nhiên sơ đồ một bậc không cho nhận được hiệu suất
xăng cao, do đó hạn chế ứng dụng trong thực tế.
Trong sơ đồ hình 5-1, nguyên liệu được trộn với khí hydro theo tỷ lệ chọn
trước sau đó được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và trộn với phần cặn tuần
hoàn rồi đi vào lò đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng, dòng nguyên liệu được
dẫn vào đỉnh lò phản ứng có chứa xúc tác(1). Các phản ứng hydrocracking
xảy ra tại đây. Sản phẩm thu được ở đáy, được qua thiết bị trao đổi nhiệt làm
lạnh để giảm nhiệt độ, rồi vào thiết bị tách áp suất cao. Tại đây khí hydro
được tách ra và được tuần hoàn trở lại cùng với nguyên liệu. Sản phẩm lỏng

tiếp tục được qua thiết bị tách áp suất thấp và sau đó vào tháp chưng cất. Nhờ
thiết bị tách và chưng cất cho phép nhận các sản phẩm khác nhau từ khí đến
xăng, kerosen và gasoil. Phần cặn nặng tuần hoàn trở lại lò phản ứng.
1 – Reactor chứa xúc tác; 2 – TB tách áp suất cao; 3 – tháp áp suất thấp;
4 – Tháp chưng cất.
Hình 5.1 Sơ đồ công nghệ hydrocracking một cấp
5.1.2 Sơ đồ công nghệ hai bậc
Quy trình hydrocracking hai bậc cho sự linh động hơn cho việc lựa chọn sản
phẩm, và hiệu suất của quy trình này cũng cao và ổn định hơn. Quy trình này
được khuyến khích sử dụng cho các nguyên liệu nặng.
Sơ đồ hai bậc khác loại sơ đồ một bậc là hỗn hợp hơi sản phẩm ra khỏi bậc một
được làm nguyên liệu cho chuyển hóa tiếp theo ở cấp thứ hai (hình 5.2). Nhờ vậy
mà mức độ chuyển hóa sâu hơn, cho phép nhận nhiều sản phẩm xăng và khí hơn
so với hydrocracking một bậc.
Trong sơ đồ hình 5.3 cũng là một dạng của hydrocraking hai bậc nhưng linh hoạt
hơn, nó có thể hoạt động như sơ đồ một cấp hoặc như sơ đồ hai cấp. Đặc trưng
của sơ đồ này là sản phẩm được tách một phần sản phẩm nhẹ trước khi vào lò
phản ứng hai do đó tránh được bẻ gãy mạch cacbon tạo khí làm giảm chất lượng
của xăng.
1 – Reactor 1; 2 – Reactor 2; 3 – Tháp tách áp suất cao; 4 – Tháp tách áp suất
thấp; 5 – Tháp debutan; 6 – Tháp chưng cất.
Hình 5.2 : Sơ đồ công nghệ hydrocracking hai cấp
Trong sơ đồ 5.2, nguyên liệu được trộn với khí hydro theo tỷ lệ chọn trước,
rồi đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và trộn với phần cặn tuần hoàn rồi đi vào lò đốt
nóng đến nhiệt độ phản ứng, dẫn vào lò phản ứng 1 có chứa xúc tác. Các phản
ứng hydrocracking xảy ra tại đây. Sản phẩm lấy ra từ lò phản ứng 1được qua
thiết bị trao đổi nhiệt, lò đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng, rồi dẫn vào lò phản ứng
thứ 2 có chứa xúc tác . Sau khi phản ứng xãy ra hoàn toàn, sản phẩm được dẫn
qua thiết bị làm lạnh, thiết bị tách áp suất cao. Khí hydro được tách ra lại được
tuần hoàn trở lại cùng với nguyên liệu. Sản phẩm lỏng được qua thiết bị tách áp

suất thấp loại bỏ khí nặng, dòng sản phẩm lỏng được đưa vào tháp debutan sản
phẩm của tháp debutan sẽ đi vào tháp chưng cất . Nhờ thiết bị tách và chưng cất
cho phép nhận các sản phẩm khác nhau từ khí đến xăng, kerosen và gasoil. Phần
cặn nặng được tuần hoàn lại lò để tăng hiệu suất phản ứng.
1 – Bình tách cao áp; 2 – Thiết bị tách áp suất thường; 3 – Tháp chưng cất.
Hình 5.3 : Sơ đồ công nghệ hydrocracking hai cấp linh hoạt.
Trong sơ đồ 5.3, nguyên liệu được trộn với khí hydro theo tỷ lệ chọn trước,
sau đó được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và trộn với phần cặn tuần hoàn rồi đi
vào lò đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng, sau đó được dẫn vào lò phản ứng có chứa
xúc tác. Các phản ứng hydrocracking xảy ra tại đây. Sản phẩm đáy được qua
thiết bị trao đổi nhiệt, làm nguội rồi vào thiết bị tách áp suất cao.dòng sản phẩm
được chia làm 2 dòng, dòng 1 sẽ đi qua tháp chưng cất tách sơ bộ, dòng khí ở
đỉnh sẽ qua tháp tach áp suất thường, sản phẩm đáy được qua thiết bị trao đổi
nhiệt,rồi vào lò đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng, sau đó được dẫn vào lò phản ứng
thứ 2 có chứa xúc tác. Sản phẩm được qua thiết bị làm lạnh rồi vào thiết bị tách
áp suất cao. Khí hydro được tách ra lại được tuần hoàn trở lại cùng với nguyên
liệu. Sản phẩm lỏng được qua thiết bị tách áp suất thấp, vào tháp chưng cất. Nhờ
thiết bị tách và chưng cất cho phép nhận các sản phẩm khác nhau từ khí đến xăng,
kerosen và gasoil. Phần cặn nặng được đưa trở lại lò phản ứng.khi van dòng 1
đóng thì dòng 2 sẽ hoạt động như sơ đồ 2 cấp: dòng 2 qua qua thiết bị trao đổi
nhiệt, rồi vào lò đốt nóng đến nhiệt độ phản ứng được dẫn vào lò phản ứng thứ 2
có chứa xúc tác.Sản phẩm được qua thiết bị làm lạnh rồi vào thiết bị tách áp suất
cao. Khí hydro được tách ra lại được tuần hoàn trở lại cùng với nguyên liệu. Sản
phẩm lỏng được qua thiết bị tách áp suất thấp và sau đó vào tháp chưng cất.