Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 1 of 161.

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Footer Page 1 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 2 of 161.

MỞ ĐẦU
Xăng nhận được từ chưng cất trực tiếp thường có trị số octan thấp, nên
không đảm chất lượng sử dụng làm nguyên liệu cho các động cơ. Người
tathường pha thêm vào xăng các phụ gia để làm tăng trị số octan. Phụ gia thường
dùng là tetraetyl chì.Tuy nhiên, do có tính độc hại mà hiện nay nhiều quốc gia
ban hành luật cấm sử dung phụ gia này. Có một giải pháp khác để đạt tới trị số
octan cao hơn khi không sử dụng chì. Đó là pha trộn xăng có trị số octan cao
(như xăng alkyl hoá, izome hoá …)vào nguyên liệu có trị số octan thấp hay sử
dụng các phụ gia không chứa chì, như các hợp chất chứa oxy:Etanol, MTBE,

MTBA, TAME…v..v. Nhưng trong trường hợp này ta thấy hiệu suất không cao,
vì trên thực tế lượng các cấu tử pha trộn hạn chế, và trị số octan tăng không cao
lắm. Chính vì thế mà các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu quá trình
reforming xúc tác để cải thiện xăng chưng cất trực tiếp và xăng của quá trình thứ
cấp.
Reforming xúc tác là một trong số các quá trình quan trọng trong công
nghiệp chế biến dầu.Vai trò của quá trình này không ngừng được tăng lên do nhu
cầu về xăng chất lượng cao và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hoá dầu ngày
một nhiều. Qúa trình này cho phép sản xuất các cấu tử có trị số octan cao cho
xăng, các hợp chất hydrocacbon thơm (BTX) cho tổng hợp hoá dầu. Ngoài ra,
quá trình còn cho phép nhận khí hydro kỹ thuật (hàm lượng hydro tới 85%) với
giá rẻ nhất so với các quá trình điều chế hydro khác. Sản phẩm hydro nhận được
từ quá trình reforming đủ cung cấp cho quá trình làm sạch nguyên liệu, xử lý
hydro các phân đoạn sản phẩm trong khu liên hiệp lọc hoá dầu.

Footer Page 2 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 3 of 161.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
I. CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH [1].
Reforming xúc tác là quá trình biến đổi các thành phần hyđrocabon của

nguyên liệu mà chủ yếu là naphten và parafin thành hyđrocacbon thơm có trị số
octan cao.
Sơ đồ các phản ứng trong quá trình reforming có thể biểu diễn như sau:

Dehydro vòng hóa
n - parafin

Dehydro vòng hóa
alkyl xyclohexan

hydrocacbon thơm

hyđro
cracking

Footer Page 3 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46
đồng phân hóa

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 4 of 161.

Như vậy những phản ứng chính xảy ra trong quá trình reforming bao gồm
các phản ứng sau:

Dehydro hóa các hyđrocacbon naphten; hyđro vòng hóa các hydrocacbon
paraphin; đồng phân và hydrocracking.
Trong điều kiện tiến hành quá trình reforming còn xảy ra các phản ứng phụ,
tuy không làm ảnh hưởng nhiều đến cân bằng các phản ứng chính, nhưng lại có
ảnh hưởng nhiều đến độ hoạt động và độ bền của xúc tác. Đó là các phản ứng:
 Phản ứng phân hủy và khử các hợp chất chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh thành
H 2S, NH3, H2O.
 Phản ứng phân hủy các hợp chất chứa kim loại và halogen;
 Phản ứng ngưng tụ các hợp chất trung gian không bền như olefin,
diolefin với hydrocacbon thơm, dẫn đến tạo thanh các chất nhựa và bán cốc bám
trên bề mặt xúc tác.
Vì thế để phát triển quá trình reforming xúc tác, người ta cần phải khắc phục
được quá trình tạo cốc trên xúc tác, hay ít nhất phải hạn chế tới mức tối đa quá
trình tạo cốc. Trong thực tế sản xuất, người ta đã áp dụng các biện pháp khác
nhau như áp suất và nồng độ hydro cao hoặc tiến hành tái sinh liên tục xúc tác
(quá trình CCR).
II. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHẢN ỨNG CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH REFORMING
[1, 2, 5 ].

1. Dehydro hóa naphten thành hydrocacbon thơm.

Footer Page 4 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

4


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Page 5 ofBao
161.gồm các phản ứng sau:

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

 Phản ứng chuyển hóa alkyl xyclohexan thành hydrocacbon thơm
 Phản ứng chuyển hóa alkyl xyclohexan thành hydrocacbon thơm
Các phản ứng này là phản ứng thu nhiệt.
a) Phản ứng chuyển hóa alkyl xyclohexan thành hydrocacbon thơm
R

R



+

3H 2 (+50 kcal/mol)

Đây là phản ứng thu nhiệt. Khi tăng nhiệt độ và giảm áp suất hiệu suất
hydrocacbon thơm tăng lên. Theo các số liệu nghiên cứu và công bố cho thấy
việc tăng trị số H 2/ RH nguyên liệu ảnh hưởng không nhiều đến cân bằng của
phản ứng hydro hóa naphten và sự ảnh hưởng này có thể bù lại bằng việc tăng
nhiệt độ của quá trình. Khi hàm lượng của hydrocacbon naphten trong nguyên
liệu cao, quá trình reforming sẽ làm tăng rõ ràng hàm lượng 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 cho xăng, hoặc để nhận
hydrocacbon thơm riêng biệt (BTX). Sự tăng trị số octan của xăng cũng còn phụ
thuộc vào hàm lượng n-parafin chưa bị biến đổi trong sản phẩm vì chúng có trị
số octan thấp (ON của n - heptan bằng 0). Vì vậy, ngoài phản ứng hydro hóa

naphten, cũng cần phải tiến hành quá trình reforming. Tốc độ của phản ứng
chuyển alkyl xyclohexan thành hydrocacbon thơm khá lớn khi ta dùng xúc tác có
chứa Pt. Năng lượng hoạt hóa của phảm ứng này khoảng 20 kcal/mol.
b) Phản ứng chuyển hóa alkyl xyclohexan thành hydrocacbon thơm
Trong quá trình reforming phản ứng này có các cân bằng sau:
R

R





R2

+

3H 2

Phản ứng đồng phân hóa naphten vòng 5 cạnh thành vòng 6 cạnh là phản ứng có
hiệu ứng nhiệt thấp (5 kcal/mol), nên khi tăng nhiệt độ thì cân bằng chuyển dịch
về phía tạo vòng naphten năm cạnh.
Ví dụ: như phản ứng đồng phân hóa của metyl xyclopentan.
CH3

+


Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

Footer Page 5 of 161.

3H2
5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 6 of 161.
Các nghiên cứu cho thấy tại 5000C, nồng độ cân bằng của metyl
xyclopentan 95%, còn của xyclohexan chỉ là 5%. Nhưng do tốc độ của 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 chưa bị
chuyển hóa chỉ còn 5%. Như vậy, nhờ phản ứng dehydro hóa naphten có tốc độ
cao mà trong quá trình reforming ta sẽ nhận được nhiều hydrocacbon thơm và
hydro. Do phản ứng thu nhiệt mạnh, người ta tiến hành phản ứng nối tiếp trong
nhiều reactor để nhận được đã chuyển hóa cao cần thiết.

2. Phản ứng dehydro hóa n - parafin.
Có hai loại phản ứng dehydro hóa n - parafin
 Dehydro hóa n - parafin tạo hydrocacbon thơm
 Dehydro hóa n - parafin tạo olefin
Phương trình tổng quát của phản ứng dehydro vòng hóa n-parafin như sau:
R2

R-C-C-C-C-C-C



+ 4H2 (Q = 60Kcal/mol)

Phản ứng dehydro vòng hóa n - parafin xảy ra khó hơn so với phản ứng
của naphten. Chỉ số nhiệt độ cao hơn mới có thể nhận được hiệu suất
hydrocacbon thơm đáng kể. Khi tăng chiều dài mạch cacbon trong parafin, hằng
số cân bằng tạo hydrocacbon thơm cũng tăng lên, điều đó thể hiện số liệu trong
bảng sau:
Bảng 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và chiều dài mạch cacbon tới hằng số
cân bằng của phản ứng dehydro vòng hóa parafin.
Phản ứng

4000K

6000K

8000K

n- C6H14  C6H 6 + 4H 2

3,82.10-12

0,67

3,68.105

n- C7H16  C7H 8 + 4H 2

6,54.10-10

31,77

9,03.106

n- C8H18  C6H5-C2H 5 + 4H 2

7,18.10-10

39,54

1,17.107

n- C9H 20  C6H5C3H7 + 4H2

1,42.10-9

65,02

1,81.107

Footer Page 6 of 161.

Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 7 of 161.
Khi tăng nhiệt độ, hằng số cân bằng của phản ứng dehydro vòng hóa parafin
tăng lên rất nhanh, nhanh hơn so với phản ứng dehydro hóa naphten. Nhưng tốc
độ phản ứng dehydro vòng hóa lại rất nhạy với sự thay đổi áp suất hoặc tỷ số
H 2/RH nguyên liệu. Điều này cho thấy hình 1 và hình 2.

Hình 1. Cân bằng n - C6 - benzen

Hình 2. Cân bằng n - C7 - Toluen

trong phản ứng dehyclo vòng hóa.

trong phản ứng dehyclo vòng hóa.

Năng lượng hoạt động của phản ứng thay đổi từ 25 đến 40 kcal/mol khi
dùng xúc tác Cr2O3/ Al2O3, còn khi dùng xúc tác Pt/ Al2O 3 là từ 20 đến
30kcal/mol. Tốc độ phản ứng tăng khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử
parafin, điều đó dẫn tới hàm lượng hydrocacbon thơm trong sản phẩm phản ứng
cũng tăng lên được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2. Dehydro vòng hóa parafin trên xúc tác Pt loại RD.150 ở điều
kiện t0 = 4960C, p = 15kg/cm2. Tốc độ không gian thể tích truyền nguyên liệu
V/H/V bằng 2,0 - 2,6 tỷ số H2/RH = 5.
Nguyên liệu

Hydrocacbon thơm, %
KL./ nguyên liệu

Độ chuyển hóa, %V

Footer Page 7 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

7


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Page 8 of 161.
n - C7H16

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
39,8
57,0

n- C12H26

60,2

67,0

Dehydro vòng hóa parafin để tạo hydrocacbon thơm một trong những phản
ứng quan trọng nhất của reforming xúc tác. Nhờ phản ứng này mà cho phép biến
đổi một lượng lớn các hợp chất có trị số octan thấp của nguyên liệu thành
hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan cao (ví dụ ON của n-C7=0, còn
ON của toluen = 120). Phản ứng này xảy ra ưu tiên tạo thành các dẫn xuất của
benzen với số lượng cực đại nhóm metyl đính xung quanh, nếu như nguyên liệu
cho phép. Chẳng hạn ở 4650C, nếu nguyên liệu là 3,3 - dimetyl hexan thì cho
hiệu suất của O-xylen là lớn nhất. Ngược lại, nếu nguyên liệu là 2,2 - dimetyl

hexan thì phản ứng xảy ra khó hơn, nguyên liệu là 2,2,4 - trimetyl pentan thì
phản ứng vòng hóa còn xảy ra khó hơn nữa. Nhưng nếu tăng nhiệt độ lên trên
nhờ phản ứng đồng phân hóa làm thay đổi cấu trúc mạch alkyl. Các phản ứng
dehydro hóa n - parafin tạo thành olefin nói chung sẽ làm tăng khả năng tạo
nhựa, cốc bám trên bề mặt xúc tác. Phản ứng này được hạn chế bằng cách cho có
mặt H2.
3. Nhóm phản ứng izome hóa.
Người ta thường chia phản ứng hydroizome hóa thành hai loại :
 Phản ứng izome hóa n - parafin
 Phản ứng dehydro izome hóa các alkyl xyclopentan
a) Phản ứng izome hóa n - parafin
n - parafin  izo - parafin + Q + 2 Kcal/mol
Phản ứng đạt cân bằng trong vùng làm việc của reactor ở điều kiện 5000C
với xúc tác Pt/Al2O 3 như sau:
- Với n - C6 là 30%, n - C5 là 40%; n - C4 là 60%
- Việc có mặt các n - parafin có trị số ON thấp được thay bằng các
izo - parafin như vậy làm tăng được trị số octan của sản phẩm xăng. Tuy vậy
việc cải thiện chỉ số ON trong quá trình reforming nhờ phản ứng izome hóa này
chỉ có hiệu quả cao ở các n - parafin nhẹ C5, C6. Còn đối với các n - parafin cao

Footer Page 8 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

8


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Pagethì9 không
of 161.
làm tăng nhiều ON mặc dù phản ứng izome hóa dễ xảy ra, lý do là vì
hiệu suất chuyển hóa không cao, các n - parafin cao chưa biến đổi vẫn còn lại
nhiều trong sản phẩm.
Ví dụ: n - C7 có ON = 0, trimetyl butan có ON = 110 và hỗn hợp C7 tại điều
kiện cân bằng chỉ có ON = 55. Với các parafin nhẹ như C5 thì khác. ON của n C5 là 62 và ON của izo - C5 là 80 nên cải thiện tốt chỉ số ON hơn. Từ đó rút ra
kết luận là phản ứng izome hóa tốt nhất là tiến hành với n - parafin nhẹ (C5, C6)
lúc này hiệu quả của phản ứng izome hóa thể hiện rõ nhất.
b) Phản ứng dehydrizome hóa các alkyl xyclopentan và izome hóa alkyl thơm.
Phản ứng dehydro hóa izome các alkyl xyclopentan đã được đề cập ở trước.
R1

R

+ Q = 4  6 Kcal/mol



R1

+ 3H 2 + Q = -50 Kcal/mol
Ph¶n øng izome hãa alkyl th¬m vÝ dô víi tr­êng hîp etylbenzen nh­ sau:
C2H5

CH3


CH3

4. Phản ứng hydrocracking parafin và naphten.
Đối với parafin, thường xảy ra phản ứng hydrocracking và hydrogenolyse:
R- C- C-R1 + H2  RCH3 (izo) +R1-CH3 (izo) +Q=11kcal/mol
R- C- C-R1 +H2  RCH 3 + CH4 (phản ứng hydrogenolyse)
+H 2
Víi naphten

+H 2
R1 +H2 R3H  R4H + R3H + Q = 20 kcal/mol

R1

Footer Page 9 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

9


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Page 10 Ngoài
of 161.
ra còn có phản ứng hydrodealkyl hoá các hydrocacbon thơm:
R + H2  C6H 6 + RH + Q = 12  13K
Sản phẩm các quá trình là các hợp chất izo-parafin chiếm phần chủ yếu và
vì phản ứng xảy ra theo cơ chế ion cacboni nên sản phẩm khí thường chứa nhiều
C3 , C2 . Nhưng nếu tăng nhiệt độ cao hơn thì sẽ tăng hàm lượng C1 và C4 , vì lúc
này tốc độ phản ứng hydrogenolyse sẽ cạnh tranh với tốc độ phản ứng cracking

xúc tác khi đó metan sẽ được tạo ra với số lượng đáng kể .Tác dụng của các phản
ứng này trong các quá trình reforming là đã góp phần làm tăng ON cho sản phẩm
, vì đã tạo ra nhiều izo-parafin . Nhưng cần lưu ý là các phản ứng này làm giảm
thể tích sản phẩm lỏng va cũng đồng thời làm giảm hiệu suất hydro ( vì tiêu tốn
hydro cho phản ứng ) .
5 . Phản ứng tạo cốc.
Trong các quá trình hóa dầu dùng xúc tác thì nguyên nhân quan trọng gây
nên sự giảm hoạt tính của xúc tác là do tạo cốc trên bề mặt xúc tác.
Nguyên nhân chính của việc tạo cốc là do sự tương tác của olefin .diolefin
và các hợp chất thơm đa vòng mà tạo thành cốc.
Nhìn chung tạo cốc là loại phản ứng phức tạp. Trong thực tiễn cho thấy sự
tạo cốc phụ thuộc vào nhiều yếu tố sau:
 Nhiệt độ phản ứng.
 Áp suất của hydro.
Độ nặng của nguyên liệu và chính các hợp chất phi hydrocacbon olefin và
các hợp chất đa vòng là các hợp chất góp phần thúc đẩy nhanh quá trình tạo cốc.
Trong các công nghệ để hạn chế quá trình tạo cốc thì yếu tố áp suất hydro
được điều chỉnh vừa đủ sao cho lượng cốc tạo thành từ 3 - 4 so với trọng lượng
xúc tác trong khoảng thời gian từ 6 tháng đến 1 năm. Việc tăng áp suất hydro sẽ
cản trở tạo ra hydrocacbon thơm do cản trở phản ứng hydro hóa.
Bởi vậy, đối với các loại xúc tác thì việc tạo ra các chức hoạt tính, để điều
khiển được quá trình tạo cốc cũng khá quan trọng.
III. CƠ CHẾ VÀ ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG  2 .

1. Cơ chế quá trình reforming.

Footer Page 10 of 161.

Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

10


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Page 11 Quá
of 161.
trình reforming xảy ra nhiều phản ứng. Nhưng ta chỉ xem xét một vài
phản ứng quan trọng.
Các phản ứng chính trong quá trình reforming là:
naphten

 aren + H 2

n - C7

 aren + H 2

n - C7

 izo - C7

n - C6

 benzen + H2

Năng lượng hoạt hóa của các phản ứng có giá trị trong khoảng 20 đến 45
kcal/mol

CH3

CH3

+ 3H 2



n - C7

 izo - C7

EA = 25 kcal/mol
  C1  C6

n - C7
Benzen 

cốc

EA = 45 kcal/mol

EA = 30 kcal/mol

Ta xét cơ chế reforming n - hexan
A

+

+

A
(AH

EA = 20 kcal/mol

M

+ H+

(+ H2)
- A-

M
A

M

(- H2)

C1  C5

A, đóng vòng
M

A

+

- H2

A
Taïo
ion
cacboni

+ M
+ H2
- H+

M

Footer Page 11 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

- 3H2
11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 12 of 161.
M: Trung tâm kim loại
A: Trung tâm axit
Theo sơ đồ này cho ta thấy, từ n - hexan, sau quá trình reforming đã thu
được izo - hexan, xyclohexan, benzen, metyl xyclohexan tất cả các chất này đều
là cấu tử cao octan, vậy có nghĩa là thu được xăng có trị số octan cao.
Ngòai các phản ứng chính ở trên, còn xảy ra một lượng đáng kể các phản
ứng hydrocracking.

C nH2n+2 + H2  CmH2m+2 + CpH 2p + 2
(C9H20 + H2  C4H10 + C5H12)
Các hydrocacbon có phân tử lượng lớn dễ bị hydrocracking hơn các
hydrocacbon có phân tử lượng nhỏ. Các phản ứng này một mặt cũng có tác dụng
tích cực làm tăng hiệu suất xăng và trị số octan của xăng (do tạo ra izo - parafin).
Nhưng nếu phản ứng thực hiện ở điều kiện cứng, các hydrocacbon có phân tử
lượng nhỏ cũng bị hydrocracking, làm cho hiệu suất khí và cốc tăng lên do vậy
mà có tác dụng tiêu cực.
Độ axit của xúc tác có ảnh hưởng lớn đến phản ứng hydrocracking xảy ra
càng mạnh, từ đó giải thích tại sao người ta không dùng aluminosilicat làm chất
mang mà dùng Al2O3 (Al2O3 có độ axit nhỏ hơn).
2. Nhiệt động học và điều kiện của phản ứng.
Xét thông số nhiệt động học của một số phản ứng quan trọng trong quá trình
reforming xúc tác qua các phản ứng của hydrocacbon C6.
Bảng 3. Các thông số nhiệt động học của phản ứng hydrocacbon C6 .
Phản ứng

Kp, 500 0C

H, kcal/mol

xyclohexan  C6H6 + 3H2

6.105

52,8

Metyl xyclopenxan  xyclohexan

0,086

-3,8

n - hexan  C6H6 + 4H2

0,78.105

63,8

n - hexan  hexan - 1 + H 2

1,1

-1,4

n - hexan  2 - metyl pentan

0,037

31,0

Footer Page 12 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

12


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Page 13 (Hằng
of 161.
số cân bằng K được xác định theo áp suất riêng phần atm của phân
phản ứng và sản phẩm sau phản ứng)
Các số liệu nhiệt động học cho thấy, tại cân bằng xyclohexan chuyển hóa
thành aromatic ở áp suất của hydro và chỉ một lượng nhỏ olefin tồn tại với
parafin.
Những phản ứng chính của reforming là thu nhiệt. Phản ứng izome hóa là
trung hòa nhiệt trong khi phản ứng hydro cracking tỏa nhiệt. Các số liệu cũng
cho thấy hiệu ứng nhiệt của phản ứng phụ thuộc chính vào nồng độ xyclohexan
trong nguyên liệu vì nó hấp thu nhiệt mạnh nhất, nhiệt của phản ứng được lấy từ
hỗn hợp nguyên liệu và khí nén nhiệt độ của hỗn hợp này giảm. Tức là phải cấp
nhiệt độ hỗn hợp phản ứng.
CH3



CH3

+ 3H 2

Phản ứng dehydro tạo vòng của parafin và phản ứng hydro hóa của naphten
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 (5000C).
Tuy nhiên điều kiện này thích hợp để tạo thành cốc và sự tạo cốc chỉ có thể
ngăn chặn bằng cách phản ứng trong môi trường hydro: 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 aromatic.

Do vậy, quá trình reforming xúc tác được thực hiện dưới áp suất cao và
hydro sản phẩm được hoàn lại vùng phản ứng.
Người ta đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ , lượng hydro tuần
hoàn đến cân bằng. Kết quả cho thấy khi áp suất và lượng H 2 tuần hoàn tăng,
cân bằng không ổn định, do vậy hiệu suất riêng phần của xăng lại một trị số
octan cho trước.
Phản ứng hydrocracking thích hợp ở nhiệt độ và áp suất riêng phần của
hydro cao phản ứng này thường không mong muốn trong quá trình reforming vì
chúng tiêu thụ hydro và tạo ra hydrocacbon khí, làm giảm hiệu suất pha lỏng

Footer Page 13 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

13


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Pageminh
14 of
họa161.
sự phụ thuộc của hiệu suất phản ứng vào áp suất phản ứng tại những trị
số octan khác nhau.

Hiệu suất phản ứng
> 100%

100

90

RON 85

80
RON 95
RON 102
RON 104

70
0

1

2

3

4

5

áp suất thiết bị 

Hình 3. hiệu suất phản ứng và áp suất tại trị số octan khác nhau.
Tại áp suất cao cho trước, trị số octan có thể được tăng khi tăng nhiệt độ
mặc dù điều này gây ra sự mất mát hiệu suất do phản ứng hydrocracking tăng
lên. Như vậy quá trình thường thực hiện ở áp suất thấp để đạt được 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 tiến thành trong khoảng nhiệt độ 4555000C
và áp suất 6,5  50 atm. Điều kiện chỉ chuyển hóa một phần aromatic còn nếu
thực hiện ở nhiệt độ cao hơn và áp suất khoảng 10atm và có thể chuyển hóa gần
như hoàn toàn naphten thành aromatic tại cân bằng với những quá trình làm việc
ở áp suất cao từ 34  50 atm thì vận tốc phản ứng hydrocracking cao, mức độ
chuyển hóa thành hợp chất thơm giảm được thể hiện bảng sau.
Bảng 4. Đặc trưng vận tốc và hiệu ứng nhiệt của những phản ứng
reforming quan trọng.

Footer Page 14 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 15 of 161.
Loại phản ứng
Hydrocracking

Dehydro hóa tạo vòng

Vận tốc tương

ảnh hưởng sự tăng áp

Hiệu ứng

đối

suất tổng cộng

nhiệt

Thấp nhất

Vận tốc tăng

Tỏa nhiệt

ận

vừa phải

tốc

Thu nhiệt

phả

Thấp

Không ảnh hưởng tới sự
giảm trong vận tốc

V

n

Izome hóa của parafin

Nhanh

Giảm vận tốc

Tỏa nhiệt ít

Izome hóa của parafin

Nhanh

Giảm vận tốc

Tỏa nhiệt ít

Dehydro hóa parafin

Khá nhanh

Giảm độ chuyển hóa

Thu nhiệt

Dehydro hóa parafin

Rất nhanh

Giảm độ chuyển hóa

Rất thu
nhiệt

ứng
khử
họa
t
tính

xúc tác và hiệu suất hydro thấp. Ngược lại, ở áp suất thấp (8,5  20,5 atm) độ
chuyển hóa các hợp chất thơm cao, hiệu suất hydro cao, phản ứng hydrocracking
giảm, nhưng lại nhanh chóng khử họat tính xúc tác do sự tạo thành cốc.
Nhiệt độ phản ứng được chọn để làm cân bằng giữa sự tăng họat tính xúc
tác và sự tăng vận tốc phản ứng. Khử họat tính khi nhiệt độ tăng.
Khoảng nhiệt độ từ 460 - 5250C và thường là giữa 482  500cC. Nhưng 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 họat tính trong quá trình hoạt động nhiệt độ thường
được 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, thường dùng nhất là từ 1  2. Nên lựa chọn vận
tốc sao cho những phản ứng hydrocracking xảy ra trong giới hạn cho phép và
những phản ứng hydro hóa tạo vòng xảy ra đạt yêu cầu mong muốn phản ứng
thơm hóa và izome hóa không bị ảnh hưởng 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 H2/RH trong nguyên liệu thay đổi từ 3 đến 10, nhưng phổ
biến nhất là từ 5 đến 8. Tỷ lệ này ảnh hưởng và làm giảm vận tốc phản ứng thơm
hóa, tăng phản ứng hydrocracking và làm giảm vận tốc, phản ứng như hoạt tính
xúc tác. Giá trị lựa chọn thường ở giới hạn thấp để phản ứng hydrocracking xảy

ra đạt yêu cầu và sự khử họat tính xúc tác là thấp. Tỷ lệ yêu cầu lượng hydro

Footer Page 15 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

15


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Pagetuần
16 of
161.
hoàn
mau, tương ứng chi phí hoạt động cao. Những naphten có nhánh
thường là thành phần chính của nguyên liệu. Nguyên liệu có hàm lượng
hydrocacbon không no cao thì phải được hydro hóa trước 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 ngộ độc xúc tác nên phải duy trì từ nồng độ
nhỏ hơn 1ppm đối với nguyên liệu cho xúc tác mới. Nguyên liệu có hàm lượng
lưu huỳnh cao phải được hydrosunfua hóa trước phản ứng. Các hợp chất nitơ
hữu cơ bị chuyển thành NH3 làm ngộ độc chức năng axit xúc tác. Nồng độ của
nó phải nhỏ hơn 2ppm. Nitơ thường loại ra khỏi nguyên liệu xảy ra hydro xúc
tác, đồng thời với hydro desunfua hóa. Nước là 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 lượng của chúng cần phải điều khiển cẩn thận để duy trì độ axit
xúc tác. Những kim loại như asenic phải giữ nồng độ rất thấp vì chúng tạo hợp

kim với chì làm khử hoạt tính xúc tác.
VI . NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 1,
5, 2 .

1. Nguyên liệu.
1.1. Nguyên liệu cho quá trình reforming xúc tác.
Tùy theo yêu cầu sản phẩm mà nguyên liệu được lựa chọn khác nhau. Trong
quá trình reforming, nguyên liệu liệu thường dùng cho quá trình là phân đoạn
xăng chất lượng thấp, có khoảng sôi từ 62  180 0C. Trong thực tế công nghiệp
chế biến dầu, để nhận các cầu tử có trị số octan cao cho xăng, người ta thường
dùng phân đoạn sôi 85 đến 180 hay 105  180. Còn để nhận được hydrocacbon
riêng biệt, người ta dùng nguyên liệu là các phân đoạn hẹp hơn 62  850C để
nhận benzen; 62  1050 C để nhận benzen và toluen và 105  140 để nhận xylen.
Nguyên liệu chính của quá trình reforming xúc tác là nhận phân đoạn xăng
chưng cất trực tiếp từ dầu thô, ngoài ra người ta cũng có thể dùng phân đoạn
xăng có trị số octan thấp của quá trình reforming nhiệt, của vicracking hay của
quá trình cốc hóa.

Footer Page 16 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

16


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Page 17 Thành
of 161.

phần nguyên liệu ảnh hưởng đến rất nhiều đến hiệu suất chất lượng
sản phẩm. Nếu thành phần cất có nhiệt độ sôi quá rộng có chứa nhiều phần nhẹ,
mà chứa nhiều phần nhẹ sẽ làm cho hiệu suất chất lượng xăng giảm xuống.
Nguyên liệu thuận lợi nhất cho quá trình sản xuất các cấu tử có trị số octan
cao (ON = 100) là phân đoạn sôi từ 105  1400C hay phân đoạn 105  1800C.
Nếu càng tăng trị số octan của xăng thì hiệu suất của xăng giảm xuống.
Ảnh hưởng quá trình reforming xúc tác không chỉ là phần rất mà quan trọng
hơn đó là thành phần hóa học của phân đoạn nguyên liệu. Trong nguyên liệu có
chứa các loại hợp chất khác nhau của parafin, của naphten, của hydrocacbon
thơm và các hợp chất phi hydrocacbon khác như tạp chất của oxy, nitơ, S
Nếu hàm lượng của naphten trong nguyên liệu càng cao, nhất là xyclohexan
và dẫn xuất của nó càng nhiều, thì phản ứng hydro hóa xảy ra càng triệt để và
hàm lượng hydrocacbon thơm hydro hóa xảy ra càng triệt để và hàm lượng
hydrocacbon thơm càng nhiều. Hay nói cách khác là quá trình reforming xúc tác
càng dễ xảy ra và chỉ cần tiến hành quá trình ở điều kiện mềm, độ khe khắt nhỏ
mà vẫn cho hiệu suất và chất lượng xăng cao. Nếu nguyên liệu chứa nhiều hợp
chất parafin thì các phản ứng parafin chỉ góp phần để tạo ra hydrocacbon thơm
bằng phản ứng hydro vòng hóa (khi xúc tác chưa được cải tiến). Còn đại bộ phận
parafin sẽ tham gia phản ứng izome hóa và hydrocracking. Phản ứng
hydrocracking còn làm giảm hiệu suất hydro do tiêu hao hydro cho phản ứng
này. Do vậy, thành phần hóa học của nguyên liệu trong điều kiện reforming xúc
tác sẽ xác định cả hiệu suất hydro tạo ra trong quá trình. Nếu hàm lượng parafin
trong nguyên liệu càng thấp thì hiệu suất H2 sẽ càng cao.
Các hydrocacbon thơm có trong nguyên liệu thường nhỏ, đặc biệt là khi
nguyên liệu phân đoạn xăng trực tiếp. Hydrocacbon thơm có ảnh hưởng đến tốc
độ các phản ứng hydro hóa hay hydro vòng hóa theo hướng ngăn cản các phản
ứng này. Vì vậy, nếu mục đích của quá trình là sản xuất hydrocacbon thơm riêng
biệt thì nên tách trước hydrocacbon thơm khỏi nguyên liệu.
Để đánh giá chất lượng nguyên liệu reforming thông qua thành phần hóa
học của nguyên liệu, hãng UOP đã đưa ra một chuẩn số tương quan K UOP được

xác định theo công thức sau:

Footer Page 17 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Header Page 18 of 161.

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
KUOP = 12,5 - (N + 2Ar)/ 100

N: hàm lượng % của naphten
Ar: hàm lượng % của hydrocacbon thơm
Trong nguyên liệu reforming xúc tác, KUOP và đặc biệt là tổng số
N + 2Ar thay đổi trong khoảng rộng (tổng N + 2Ar) có thể từ 30 đến 80 nếu
K UOP = 0 thì nguyên liệu chứa nhiều hydrocacbon thơm một vòng, còn nếu K UOP
= 12 là nguyên liệu chứa một hỗn hợp bằng nhau giữa hydrocacbon vòng và
hydrocacbon parafin. Như vậy, nếu KUOP thấp hay tổng số N + 2Ar trong nguyên
liệu càng cao thì nguyên liệu càng chứa nhiều naphten và nguyên liệu đó càng
thuận lợi để nhận reforming có trị số octan cao. Ngoài ra, thành phần phân đoạn
cũng có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu của quá trình reforming xúc tác. Hiệu suất
reformat và H 2 cũng như độ hoạt động của xúc tác sẽ tăng khi tăng hàm lượng
hydrocacbon naphten và hydrocacbon trong nguyên liệu được thể hiện rõ trong
bảng 5.
Các hợp chất phi hydrocacbon, đặc biệt là các hợp chất chứa lưu huỳnh và
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 của phản ứng ngưng tụ tạo nhựa và cốc
gây ngộ độc xúc tác, làm giảm nhanh họat tính xúc tác. Vì thế nguyên liệu trước
khi đưa vào họat tính xúc tác đều phải đưa qua công đoạn xử lý bằng hydro hóa
làm sạch để loại bỏ các hợp chất phi hydrocacbon, các hợp chất olefin, diolefin
và cả kim loại do nhiễm bẩn vào nguyên liệu reforming trong quá trình chế biến.
Các hợp chất phi hydrocacbon sẽ được loại bỏ ra ở dạng khí như NH3, H 2S và
H 2O nhờ quá trình hydro hóa làm sạch. Tùy thuộc vào chế độ công nghệ và nhất
xúc tác mà quá trình hydro hoá làm sạch sẽ đạt được các chỉ tiêu về chất lượng
cho nguyên liệu reforming xúc tác như bảng 6.
Bảng 5. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu đến quá trình reforming
xúc tác. Xúc tác KP 104,  = 15 MPa, t0C = 475.
Phân đoạn sôi, 0C

Chỉ tiêu
Nguyên liệu

đến 85

85 - 105

105 - 120

Mật độ, kg/m3

696

722

735

Footer Page 18 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

120 - 140 140 - 180
751

751
18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Thành phần cất, 0C

Header Page 19 of 161.
10%

54

94

112

126

148

50%

68

95

113

128

150

90%

75

97

116

131

159

Thành phần RH, %
RH thơm

8

9

12

16

14

RH naphten

29

33

29

30

25

RH parafin

63

58

59

54

61

MON sạch

69

51

-

44

27

Sản phẩm
Hiệu suất xăng %

86,4

86,5

87,5

89,8

88,4

Hiệu suất H2

1,3

2,2

2,3

2,2

2,3

RH thơm, %

37

57

62

66

69

Trị số octan MON

76

79

83

84

86

Trị số octan RON

78

88

93

94

97

Bảng 6. Hàm lượng cho phép các hợp chất phi hydrocacbon có mặt trong
nguyên liệu reforming xúc tác.
Hàm lượng lưu huỳnh

max

0,5

ppm

Hàm lượng nitơ

max

0,5

ppm

Hàm lượng oxy

max

2

ppm

Hàm lượng clo

max

0,5

ppm

Hàm lượng asenic

max

1

ppb

Hàm lượng chì

max

20

ppb

Hàm lượng Cu

max

5

ppb

Hàm lượng các kim loại

1.2. Xử lý nguyên liệu trước khi đưa vào quá trình reforming.
* Cơ sở lý thuyết của quá trình hydro hóa làm sạch
Tất cả quá trình reforming xúc tác thường áp dụng một trong hai loại sơ đồ
công nghệ, đó là tái sinh xúc tác gián đoạn và tái sinh liên tục. Nhưng dù áp dụng
sơ đồ nào, nguyên liệu trước khi đưa vào quá trình reforming xúc tác cũng cần

Footer Page 19 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

19


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Pagephải
20 đưa

of 161.
qua công đoạn làm sạch có tên gọi là hydro làm sạch hay sử dụng các
xúc tác đa kim loại.
Nguyên liệu naphten, xăng (có thể dùng cả kerosen, gasoil khi xử lý nguyên
liệu này) được trộn với hydro để tiến hành phản ứng ở nhiệt độ áp suất cao. Các
phản ứng hóa học sẽ xảy ra cùng với quá trình hydrodesunfua hóa, là no hóa
olefin và thơm, demetal hóa và hydroracking. Khi mục đích của quá trình này là
xử lý nguyên liệu cho reforming xúc tác, thì hydrodesunfua hóa và demetal hóa
là nhiệm vụ chính của công đoạn này. Những hydrocacbon chứa lưu huỳnh và
các tạp chất khác chứa trong nguyên liệu sẽ được phản ứng với hydro trên xúc
tác C0 hoặc xúc tác Ni/M0 trên chất mang để các tạp chất này được tách ra một
chất chọn lọc và nhờ đó các đặc tính nguyên liệu được cải thiện.
Các tạp chất khác như hợp chất chứa nitơ, oxy và kim loại khi phản ứng
hydro sẽ tạo ra các hợp chất NH3, H 2O, hydrogenat, kim loại. Các hợp chất olefin
được no hóa, nhờ vậy mà cải thiện được độ ổn định sản phẩm.
* Các loại phản ứng chính xảy ra bao gồm:
a. Tách lưu huỳnh.
Mercaptan R - SH + H2

 RH + H 2S

sunfit

R - S - R + 2H2

 2RH + H2S

Disunfit

R - S - S - R + 3H 2  2RH + 2H2S

sunfit vòng
+ 2H 2  C - C - C - C + H2S
S
thiophen
+ 4H2  C - C - C - C + H 2S
S

b) Tách nitơ.
pyridin

Footer Page 20 of 161.
N

+ 5H2  C - C - C - C + NH3

Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác

Header Page 21 of 161.
Quinolin

C-C-C-C
+ 4H 2 

+ NH3

N
pyrol
C

C

C

C

+ 4H2  C - C - C - C + NH3

NH
c) Tách oxy.
phenol
OH
+ H2 

+ H2O

d) Phản ứng với olefin.
olefin  H2  parafin
olefin thẳng  C - C = C - C - C - C + H2  C - C - C - C - C - C
olefin vòng
+ H2 

(naphten)

c. Tách kim loại.
Các kim loại trong hợp chất có kim được tách ra trước hết bởi sự phân hủy
kim loại, bị giữ lại trong xúc tác hoặc do hấp phụ hoặc phản ứng hóa học với xúc
tác.
f. Tách halogen.
Các halogen hữu cơ được phân hủy hoàn toàn trên xúc tác tạo thành các
muối vô cơ, chúng được tách ra khi ta phun nước để hạn chế tối đa sự ăn mòn
thiết bị.

Footer Page 21 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

21


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Page 22
g. of
Sự 161.
tái hợp của sunfua hydro với olefin tạo ra mercaptan hàm lượng của các
tạp chất cần tách sẽ được khống chế bằng điều kiện công nghệ của quá trình.
13. Ảnh hưởng chế độ công nghệ trong quá trình hydro hóa làm sạch.
Điều kiện công nghệ của quá trình quyết định chất lượng của nguyên liệu
sau xử lý.
a. Nhiệt độ phản ứng.
Nhiệt độ của nguyên liệu vào reactor (RIT) có vai trò quan trọng để thúc

đẩy phản ứng hydro hóa làm sạch. Quá trình desunfua hóa tăng khi nhiệt độ
giảm.
RIT cần phải thay đổi để phù hợp với yêu cầu sản phẩm, phù hợp với độ
hoạt tính xúc tác và cần phải giữ tốc độ phản ứng mong muốn. Bình thường
trong điều kiện thực tế chọn RIT = 3250C
b. Áp suất.
Việc nâng cao áp suất có lợi cho phản ứng, khi ta nâng cao áp suất thì lượng
cốc lắng đọng trên xúc tác càng ít, xúc tác làm việc càng lâu.
Lựa chọn xúc tác làm việc liên quan đến mức độ tiêu hao hydro tỉ lệ
(H2/RH). Vì cả hai thông số này sẽ xác định áp suất riêng phần của hydrocacbon
trong reactor.
Áp suất cao thì tốt cho phản ứng nhưng do điều kiện tối ưu về kinh tế cho
nên không thể cao quá. Thông thường người ta phải tìm tối ưu giữa các điều kiện
thông số kỹ thuật và kinh tế.
c. Tốc độ không gian thể tích (LHSV).
Tốc độ không gian thể tích là lượng naphta nguyên liệu trên lượng xúc tác
chứa trong reactor trong một đơn vị thời gian là 1 giờ. Như vậy đơn vị của
LHSV là h-1.
LHSV có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, LHSV càng cao chất lượng
sản phẩm càng thấp hoặc là số lượng các phản ứng có thể xảy ra càng ít. Tăng
nhiệt độ của reactor sẽ bù lại được ảnh hưởng này.
d. Tỉ lệ H2/RH.
Tỉ lệ này là tốc độ của dòng khí hydro tuần hoàn trên tốc độ dòng của
naphta nguyên liệu (m3/ m3). Tỉ lệ này càng cao thì càng tốt nhưng theo tính toán

Footer Page 22 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

22

Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
Pagekhông
23 ofnên
161.
cao quá, nếu cao quá thì tốn chi phí cho quá trình, nếu thấp quá thì
lượng cốc bám trên bề mặt xúc tác nhiều, theo tính toán tỉ lệ này vào khoảng
77m3/ m3.
1.4. Sơ đồ hệ thống hydro hóa làm sạch

Hình 4. Sơ đồ hydro hóa làm sạch phần cất nhẹ (naphten, kerosen, hoặc
diezel).

V1 Reactor

V4 Thiết bị thu đỉnh

E3 Thiết bị trao đổi nhiệt

V2 Thiết bị tách

E1 Thiết bị trao đổi nhiệt

E4 Thiết bị ngưng tụ

V3 Tháp phân đoạn

E2 Thiết bị ngưng tụ

H1 Thiết bị đốt nóng

2. Sản phẩm của quá trình reforming xúc tác.
Sản phẩm của quá trình reforming xúc tác là:
 Xăng có trị số octan cao
 Hydrocacbon thơm (RH thơm)
 Khí hydro kỹ thuật
2.1. Xăng có trị số octan cao.
Chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác và chế độ
công nghệ của quá trình. Tùy thuộc vào những điều kiện công nghệ và nguyên

Footer Page 23 of 161.

Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

23


Header

N TT NGHIP
Thit k phõn xng Reforming xỳc tỏc
Pageliu
24u
of 161.
m cú th nhn c xng cú tr s octan khỏc nhau. Cú th iu chnh
quỏ trỡnh nhn xng cú tr s octan cao cú khi t ti 100 n 105 theo
phng phỏp nghiờn cu vi quỏ trỡnh platforming ch rừ s ph thuc ca cht

lng xng ó n nh vo thnh phn khỏc nhau ca nguyờn liu.
Bng 7. Cht lng xng ca quỏ trỡnh platforming.
Ch tiờu ca xng n nh

Hng lng ca parafin trong nguyờn liu, %
KL
40

< 65

0,785

0,798

0,796

0,772

Nhiệt độ ban đầu

49

42

58

58

10%

82

76

97

110

50%

135

137

141

141

90%

172

170

171

168

Nhiệt độ cuối

202

214

199

205

Olefin

2,2

0,9

1,0

0,5

Hydrocacbon thơm

59

65

62

68,5

Parafin + naphten

38,8

33,7

37

31

Trị số octan MON

80

85

80

85

RON

89

95

89

95

g/cm3
d 20

4

< 40

Thành phần cất, 0C

Thành phần hóa học, % KL

Từ bảng số liệu trên cho ta thấy, thành phần hóa học chủ yếu của xăng
reforming xúc tác là hydrocacbon thơm là hydrocacbon parafin, còn hàm lượng
olefin rất nhỏ (không vượt quá 3%), hàm lượng của naphten cũng thấp (thường
nhỏ hơn 10%). Các hợp chất thơm lại thường tập trung ở phân đoạn có nhiệt độ
sôi cao, do đó phân bố trị số octan theo thành phần cất không đều. Trị số octan ở
phần cuối phân đoạn tăng rất nhanh so với đầu phân đoạn.
Đặc trưng các phân đoạn xăng hẹp nhận được khi chưng cất phân đoạn xăng
reforming xúc tác với trị số octan 83 theo phương pháp RON.
Bng 8. c trng phõn b tr s octan ca xng reforming xỳc tỏc khi
RON =83.

Footer Page 24 of 161.
Sinh viờn: Nguyn Th Bch Tuyt - Lp Húa du K46

24


Header

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Page Nhiệt
25 of độ

161.Hiệu suất, parafin

Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác
olefin, Naphten RH thơm RON

sôi, 0C

%V

%V

%V

%V

%V

Đến 60

5,03

99,1

-

0,6

0,1

89,6

4,76

95,6

-

3,6

0,8

78,9

60 - 86

9,72

67,2

1,0

21,9

9,7

73,2

86 - 102

9,96

63,6

1,4

23,9

11,1

64,0

102-111

9,88

34,5

1,2

12,6

51,7

88,3

111-130

9,88

55,9

1,6

11,3

31,2

66,0

130-139

9,78

43,3

1,4

8,3

47,0

82,0

139-141

9,84

30,4

1,0

5,6

63,0

92,5

141-161

9,91

39,7

1,8

6,9

51,6

80,0

161-170

9,91

25,2

1,8

3,0

70,0

94,7

170-183

4,95

15,5

1,5

2,3

80,7

99,1

183

5,77

1,0

4,0

5,0

90,0

104,5

Mất mát

0,57

2.2. Các hydrocacbon thơm.
Các hydrocacbon thơm nhận được từ quá trình reforming xúc tác là benzen,
toluen, xylen...được dùng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu:
Từ benzen, điều chế được phenol, là nguyên liệu cho công nghiệp sản
xuất sợi polyamit, capron.
Từ m-xylen,điều chế được p-xylen,làm nguyên liệu sản xuất sợi nilon
polyeste.
Từ m-xylen, điều chế được o-xylen ,là nguyên liệu để tổng hợp anhydric
phtalic.
Để thu được các hydrocacbon thơm thì người ta phải dùng các phân đoạn
hẹp. Muốn sử dụng trong quá trình tổng hợp hóa dầu thì cần độ tinh khiết cao,
tuy nhiên việc tách chúng rất khó khi tách trực tiếp. Người ta chưng cất đẳng phí,
dùng chất hấp thụ, sau đó rồi tách. Tức là sử dụng 1 trong 2 nguyên tắc sau:

Footer Page 25 of 161.
Sinh viên: Nguyễn Thị Bạch Tuyết - Lớp Hóa dầu K46

25