Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

LỜI MỞ ĐẦU

Trên thế giới, tại bất kỳ một quốc gia nào xăng dầu được coi là hàng hoá đặc
biệt quan trọng, là máu huyết của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng...
Ngày nay trong bối cảnh Việt Nam đang không ngừng phát đổi mới và vươn
lên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, với các máy móc, thiết bị
và công nghệ mới. Vai trò của xăng dầu ngày càng được quan tâm đặc biệt hơn.
Để đáp ứng kịp thời khối lượng xăng tiêu thụ ngày càng lớn ,người ta đã đưa
ra phương pháp cracking xúc tác vào công nghiệp chế biến dầu mỏ,vì do quá trình
chưng cất khí quyển, chưng cất chân không hay cracking nhiệt, khối lượng xăng
thu được vẫn không đáp ứng kịp thời được nhu cầu của thị trường.
Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày một tăng. Ngành công nghiệp chế biến
dầu mỏ đã ra sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ, thiết bị đồng thời áp
dụng những phương pháp chế biến sâu trong dây chuyền sản xuất nhằm chuyển hoá
dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu và những sản phẩm quan trọng khác. Một
trong những phương pháp hiện đại được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế
biến dầu hiện này trên thế giới là quá trình cracking xúc tác.

1


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................................................1
MỤC LỤC............................................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CRACKING XÚC TÁC.........................................................................3
1.1. Sơ lược về quá trình phát triển của hệ thống cracking xúc tác............................................................3
1.2. Điều kiện công nghệ của quá trình cracking xúc tác.............................................................................8
CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CRACKING XÚC TÁC........................................................................................................9

2.1.Thiết bị phản ứng....................................................................................................................................9
2.2. Thiết bị tái sinh xúc tác.........................................................................................................................26
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ...........................................................................................39
Tài liệu tham khảo...........................................................................................................................................41

2


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CRACKING XÚC TÁC

1.1. Sơ lược về quá trình phát triển của hệ thống cracking xúc tác
Quá trình cracking xúc tác đã được nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX, nhưng mãi
đến năm 1923, một kỹ sư người Pháp tên là Houdry mới đề nghị đưa quá trình vào
áp dụng trong công nghiệp. Đến năm 1936, nhà máy cracking xúc tác đầu tiên được
xây dựng ở Mỹ, của công ty Houdry Process corporation. Ban đầu còn tồn tại nhiều
nhược điểm như là hoạt động gián đoạn và rất phức tạp cho vận hành, nhất là khi
chuyển giao giữa hai chu kỳ phản ứng và tái sinh xúc tác trong cùng một thiết
bị.Cho đến nay, sau hơn 60 năm phát triển, quá trình này ngày càng được cải tiến
và hoàn thiện, nhằm mục đích nhận nhiều xăng hơn với chất lượng xăng ngày càng
cao từ nguyên liệu có chất lượng ngày càng kém hơn (từ những phần cặn nặng
hơn).
Quá trình cracking đã được nghiên cứu từ lâu nhưng giai đoạn đầu chỉ là các quá
trình biến đổi dưới tác dụng đơn thuần của nhiệt độ và áp suất (quá trình cracking
nhiệt) với hiệu suất và chất lượng thấp,tiến hành ở điều kiện khắc nghiệt,tại nhiệt
độ cao và áp suất cao tuy nhiên nó cũng có những ưu điểm là có thể chế biến các
phần cặn rất nặng của dầu mỏ mà cracking xúc tác không thực hiện được.
Để nâng cao hiệu suất, chất lượng, cho phép tiến hành quá trình ở những điều
kiện mềm mại hơn (nhiệt độ thấp hơn, áp suất thấp hơn) người ta đã đưa vào quá
trình những chất mà có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá,tăng tốc độ phản

ứng, tăng tính chất chọn lọc (hướng phản ứng theo hướng cần thiết) và nó không bị
biến đổi trong quá trình phản ứng đó là chất xúc tác và quá trình được gọi là quá
trình cracking xúc tác. Cho đến nay,quá trình này đã ngày càng được cải tiến, hoàn
thiện về mọi mặt (công nghệ, xúc tác, thiết bị...) cho phù hợp hơn.Phân xưởng FCC
quy mô đầu tiên được đưa vào vận hành ở Mỹ tháng 5/1942 theo mẫu thiết kế số
1(không giới thiệu ở đây). Mẫu này nhanh chóng được thay thế bởi mẫu số 2.
3


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 1: Sơ đồ hệ thống cracking xúc tác theo mẫu thiết kế số 2
Sơ đồ này gồm 1 thiết bị dạng thùng rộng được đặt gần mặt sàn và một thiết bị
hoàn nguyên chất xúc tác ở vị trí cao hơn thiết bị một ít. Chất xúc tác và
hydrocacbon được hóa hơi và đi vào thiết bị có lớp xúc tác ổn định. Các van điều
chỉnh được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau trong hệ thống để duy trì áp suất thấp
hơn trong thiết bị hoàn nguyên so với thiết bị.
Sau chiến tranh thế giới II, mẫu thiết kế hệ thống FCC dạng “nối tiếp” được
triển khai.

4


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 2: Sơ đồ hệ thống FCC theo thiết kế mô hình “nối tiếp”
Sơ đồ này gồm 1 thiết bị áp suất thấp kết nối trực tiếp phần phía trên của thiết
bị hoàn nguyên chất xúc tác có áp suất cao hơn. Mẫu thiết kế này là một bước
chuyển quan trọng từ công nghệ cracking trong lớp chất xúc tác ổn định đến
cracking trong hệ xúc tác lưu thể.

Giữa thập kỉ 50 thế kỉ trước mẫu thiết kế kiểu thiết bị ống đứng đã được giới
thiệu

5


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 3: Hệ thống FCC theo mô hình “song song” của UOP
Trong mẫu thiết kế này, thiết bị hoàn nguyên xúc tác được đặt gần mặt sàn và
thiết bị ở vị trí cao hơn bên cạnh. Chất xúc tác đã hoàn nguyên, nguyên liệu mới và
nguyên liệu hoàn nguyên được đưa vào thiết bị bằng một ống đứng dài ở phía dưới
thiết bị. So với thiết kế trước thì hiệu suất và độ chọn lọc của mẫu thiết kế này được
cải thiện đáng kể.
Năm 1973, một hệ thống FCC của UOP được lắp đặt thiết bị hoàn nguyên xúc
tác mới, có hiệu quả cao trong việc chuyển hóa CO thành CO 2. Từ đó về sau, các
cơ sở FCC đều được thiết kế theo công nghệ hoàn nguyên xúc tác cải tiến, do đó
hiệu suất cốc giảm, phát thải CO thấp hơn và cải thiện chất lượng, độ chọn lọc sản
phẩm.
Công nghệ FCC hiện đại ngày nay sử dụng là cụm thiết bị phản ứng và hoàn
nguyên xúc tác.

6


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 4: Sơ đồ thiết bị phản ứng và hoàn nguyên xúc tác của UOP
Trong khi vận hành, nguyên liệu ban đầu và một phần dầu nặng hoàn lưu được
đưa vào ống phản ứng cùng với một lượng nhất định chất xúc tác đã hoàn nguyên.

Nguyên liệu có thể được gia nhiệt bằng cách trao đổi nhiệt hoặc bằng lò đốt nhiên
liệu. Chất xúc tác sau khi hoàn nguyên có nhiệt độ cao làm bay hơi nguyên liệu.
Hơi hydrocacbon mang theo chất xúc tác di chuyển trong ống phản ứng từ dưới lên
trên. Ở đỉnh ống các phản ứng cracking cần thiết đã được thực hiện, chất xúc tác lại
nhanh chóng được tách ra khỏi hơi hydrocacbon để hạn chế các phản ứng cracking
thứ cấp. Hỗn hợp chất xúc tác, hydrocacbon di chuyển ra phần bên ngoài của thiết
bị, đi qua một bộ phận tách hydrocacbon khỏi chất xúc tác. Sự phân tách chất xúc
7


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
tác và sản phẩm cracking ở trạng thái hơi được thực hiện bước cuối cùng bởi
xyclon.
Ưu điểm của hệ phản ứng là thời gian tiếp xúc ngắn nên đặc trưng cho một
thiết kế thiết bị hiện đại. Thiết bị này rất thích hợp cho xúc tác zeolit có hoạt tính và
độ chọn lọc rất cao. Sự tiếp xúc giữa chất xúc tác và nguyên liệu được đảm bảo khá
hoàn hảo do chế độ thủy động học của lưu thể. Sản phẩm phản ứng và chất xúc tác
được tách ra nhanh chóng trước khi đưa vào hệ hoàn nguyên. Phản ứng cracking
hoàn toàn trong ống đứng tạo ra hiệu suất cao cho gasolin và olefin nhẹ C 3-C4.
Nhiệt độ phản ứng cao cũng được áp dụng để tăng giá trị octan của gasoline và hiệu
suất olefin nhẹ cho alkyl hóa và ete hóa về sau.
1.2. Điều kiện công nghệ của quá trình cracking xúc tác
Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện công nghệ là :
Nhiệt độ

: 4700C – 5500C

Ap suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa
Tốc độ không gian thể tích

: 1 – 120 m3/m3. h

(tùy thuộc vào dây truyền công nghệ)
Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu

: 4 – 9/1

Bội số tuần hoàn nguyên liệu : Có thể cần hoặc không tuỳ thuộc mức độ
biến đổi:
Nếu mức độ biến đổi thấp hơn 60% lượng tuần hoàn có thể tối đa là 30%
Khi mức độ chuyển hoá cao trên 70% thì phải giảm lượng tuần hoàn thậm
chí không cần tuần hoàn.
Xúc tác cho quá trình cracking thường dùng là xúc tác zeolit mang tính axít.
Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của hydrocacbon các loại
khác nhau, chủ yếu là hydrocacbon có số cacbon từ 3 trở lên, với cấu trúc nhánh.

8


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ CRACKING XÚC TÁC

Hình 5: Sơ đồ tổng quát về phân xưởng Cracking xúc tác
2.1.Thiết bị phản ứng
Hiện nay có nhiều Nhà cung cấp bản quyền công nghệ Cracking xúc tác tầng
sôi, và đối với mỗi Nhà bản quyền lại có một kiểu cấu tạo thiết bị khác nhau. Tuy
nhiên, các thiết bị Cracking xúc tác tầng sôi đều bao gồm các bộ phận chính sau:
- Bình phản ứng (Reactor Vessel)
- Ống phản ứng (Riser)
- Bộ phận sục xúc tác (catalyst stripping Section)

- Các Cyclone tách xúc tác
- Các thiết bị phụ (Van chuyển xúc tác, hệ thống nạp liệu,...)
9


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 6: Sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác (kiểu xếp chồng)

10


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 7: Hình ảnh mô phỏng cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác

11


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 8: Sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác (kiểu bố trí song song)

2.1.1. Ống phản ứng
Ống phản ứng có vai trò quan trọng trong thiết bị phản ứng cracking xúc tác
tầng sôi, quyết định hiệu suất, chất lượng sản phẩm và một phần chi phí vận hành
của quá trình cracking. Toàn bộ các phản ứng cracking xảy ra trong giai đoạn
12

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
nguyên liệu và xúc tác tiếp xúc với nhau trong ống phản ứng. Ống phản ứng là ống
hình trụ nằm theo phương thẳng đứng, có đường kính d nằm trong khoản 0.8 ÷
1.2m, chiều cao từ 30 đến 40m. Phía dưới có bộ phận để đẩy xúc lên theo và trộn
xúc tác chuyển động theo phương thẳng đứng dọc ống. Do lực đẩy của khí nâng và
nguyên liệu, một lớp giả lỏng giữa xúc tác và nguyên liệu (tầng sôi) sẽ dần hình
thành trong ống.
Ngay sau phần gia tốc cho xúc tác ở đầu ống, người ta bố trí các đâu nạp
nguyên liệu ở vị trí thích hợp để thuận lợi cho phản ứng xảy ra. Các đầu nạp
nguyên liệu có cấu tạo và vị trí đặt thích hợp để đảm bảo nguyên liệu trước khi
vào ống phản ứng đã được trộn sơ bộ và khi vào ống phản ứng pha trộn tốt với pha
xúc tác hình thành lớp tầng sôi. Phần cuối của ống phản ứng có gắn bộ phận đặc
biệt để nhanh chóng tách sản phẩm phản ứng ra khỏi xúc tác nhằm ngăn chặn hiện
tượng tái tiếp xúc giữa xúc tác và sản phẩm phản ứng tạo ra các phản ứng phụ
không mong muốn làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm và chất lượng sản phẩm.
Xúc tác đã tái sinh có nhiệt độ cao chuyển từ thiết bị tái sinh qua van vận
chuyển xúc tác đặc biệt (Slide Valve) vào đầu ống phản ứng. Tại đây xúc tác được
trộn đều và đẩy lên theo phương thẳng đứng nhờ hơi và "khí nâng" (xem hình 4 và
hình 5). Vùng này có chức năng gia tốc cho các hạt xúc tác chuyển động đạt vận
tốc ban đầu thích hợp để sau đó hoà trộn với nguyên liệu được tốt đủ tốc độ để hình
thành lớp giả lỏng trong ống phản ứng. Tốc độ chuyển động của hỗn hợp phản ứng
và chiều dài của ống phản ứng được Nhà bản quyền thiết kế ở giá trị tối ưu nhằm
đạt hiệu suất thu hồi và chất lượng sản phẩm cao nhất theo mục đích tối ưu đặt ra.
Tùy theo công nghệ áp dụng mà ống phản ứng có vị trí và cấu tạo khác nhau
tuy chúng có cùng nguyên tắc hoạt động giống nhau. Cấu tạo của một trong những
dạng ống phản ứng sử dụng hiện nay được trình bày trong hình 9, cấu tạo nguyên
lý hoạt động hình thành lớp tầng sôi được mô phỏng trong hình 10 và hình 11.

13

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 9: Cấu tạo ống phản ứng

Hình 10: Vùng trộn sơ bộ và nạp nguyên liệu và phân tán xúc tác
1. Khí (hoặc nguyên liệu) nâng.

4. Đầu nạp liệu

2. Xúc tác tái sinh

5. Vùng trộn nguyên liệu xúc tác

3. Vùng tạo gia tốc ban đầu
14


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 11: Quá trình hình thành lớp giả lỏng và các vùng trong ống phản ứng
Hiệu suất của quá trình cracking phụ thuộc nhiệu vào khả năng tiếp xúc giữa
nguyên liệu và pha xúc tác. Quá trình hình thành lớp giả lỏng và phân vùng hoạt
động của ống phản ứng được minh họa trong Hình 6. Nếu nguyên liệu và xúc tác
tiếp xúc với nhau tốt thì hiệu suất thu hồi sản phẩm cao và giảm lượng coke tạo
thành trên bề mặt xúc tác. Chính vì vậy mà việc bố trí vị trí đầu phun nguyên liệu
và cấu tạo đầu phun được các Nhà bản quyền quan tâm và liên tục cải tiến. Việc
tiếp xúc tốt nhất giữa nguyên liệu và xúc tác đạt được khi xúc tác và nguyên liệu
hình thành lớp giả lỏng (tầng sôi).

15


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 12: Cấu tạo đầu nạp nguyên liệu
nạp liệu
1- Nguyên liệu

3- Xúc tác

2- Hơi

4- Ống phản ứng

Hình 13: Cấu tạo và vị trí đầu

Khả năng trộn giữa xúc tác và nguyên liệu còn phụ thuộc vào phương thức và
độ phân tán của nguyên liệu khi đưa vào ống phản ứng. Chính vì vậy, người ta phải
thiết kế đầu nạp nguyên liệu vào lò phản ứng có cấu tạo đặc biệt để trộn đều giữa
nguyên liệu và hơi trước khi đưa vào ống phản ứng (xem Hình 12) đồng thời
nguyên liệu phải được phân bố vào dòng xúc tác dưới dạng các hạt nhỏ. Để hiệu
quả quá trình pha trộn được cao, các đầu nạp nguyên liệu phải được bố trí thích
hợp, một trong kiểu sơ đồ bố trí đầu phun nguyên liệu được trình bày ở Hình 13.
Cấu tạo và bố trí các đầu nạp liệu của thiết bị cracking có cấu tạo khác nhau tùy
thuộc vào từng hãng sản xuất và luôn được cải tiến và phát triển.
Hệ thống phun nguyên liệu do KBR & ExxonMobil phát triển với tên gọi
ATOMAX-2™ được miêu tả trong Hình 14.

16

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 14: Cấu tạo hệ thống phun ATOMAX-2TM
Hệ thống phun nguyên liệu của UOP được thể hiện trong Hình 15.

Hình 15: Cấu tạo hệ thống phun nguyên liệu của UOP
Hệ thống phun nguyên liệu này của UOP có tên gọi là Hệ thống phun nguyên
liệu bán kính kép ( Dual Radius Feed Distributor). Hệ thống này gồm có 12 vòi
phun như trong hình trên, 6 vòi phun bên trên được đặt nghiêng một góc 60 o, 6 vòi
17


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
phun bên dưới đặt nghiêng một góc 45 o. Với thiết kế này nguyên liệu được phân
phối đều hơn, tiếp xúc tốt với xúc tác trong ống phản ứng.
Hình 16 đưa ra sự so sánh về hiệu quả phân phối nguyên liệu của thiết kế Dual
Radius Feed Distributor so với các thiết kế khác.

Hình 16: Riser Catalyst Profiles
Từ hình trên ta thấy khi sử dụng hệ thống Dual Radius Feed Distribtor thì xúc
tác được phân bố đồng đều hơn trong ống phản ứng. Qua đó làm tăng sự tiếp xúc
giữa nguyên liệu và xúc tác, làm tăng hiệu suất quá trình.
2.1.2. Bình phản ứng
Bình phản ứng có chức năng phân tách sản phẩm phản ứng và xúc tác chính vì
vậy nó thường được gọi với một tên khác nữa là bình tách pha xúc tác và sản phẩm
phản ứng (Disengager).. Bình phản ứng thường được thiết kế là hình trụ đáy côn,
đỉnh chỏm cầu, bên trong chứa phần cuối ống phản ứng, các Cyclone tách xúc tác.
Phần đáy côn của bình phản ứng để chứa xúc tác sau khi đã được tách ra từ sản

phẩm phản ứng. So với ống phản ứng thì bình phản ứng có kính thước to hơn gấp
nhiều lần và do vậy thời gian lưu của sản phản ứng trong thiết bị cũng lớn hơn.
Đây là môi trường thuận lợi cho các phản ứng không chọn lọc, các phản ứng
bẻ gãy tiếp olefine không ổn định tạo ra coke và khí khô. Do vậy, để tránh hiện
18


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
tượng tái tiếp xúc giữa xúc tác và sản phẩm hydrocacbon sau phản ứng là nhiệm vụ
quan trọng nhằm giảm bớt các phản ứng không mong muốn xảy ra làm giảm hiệu
suất thu hồi và chất lượng sản phẩm. Để tách xúc tác ra khỏi sản phẩm một cách
nhanh chóng và hiệu quả, người ta lắp một bộ phận đặc biệt thực hiện nhiệm vụ
này, thường có hai dạng thiết kế:
- Ngay phần đỉnh của ống phản ứng được lắp đặt một bộ phận phân tách đặc biệt
(tùy theo từng nhà bản quyền công nghệ) để tách sơ bộ xúc tác. Sản phẩm phản
ứng có kéo theo một lượng xúc tác nhất định được đưa ngay vào hệ thống cyclone
tách tiếp xúc tác ra khỏi dòng sản phẩm. Xúc tác rơi xuống phía dưới và thu về đáy
côn của bình phản ứng.
- Các Cyclone phân tách được lắp đặt liền với đầu ra của ống phản ứng. Xúc tác và
sản phẩm phản ứng được tách ra nhanh chóng trong hệ thống cyclone này. Để nâng
cao hiệu quả phân tách, giảm bớt lượng xúc tác kéo theo sản phẩm hệ thống
cyclone nhiều bậc sẽ được lắp đặt (thường là hai bậc).
Một số cách lắp đặt ống phản ứng với bộ phận tách xúc tác được thể hiện trong
Hình 17.
Bình phản ứng có cấu tạo đa dạng phụ thuộc vào công nghệ áp dụng và
nguyên liệu chế biến. Ngoài các bình phản ứng đã trình bày ở trên, Hình 17 đưa ra
một số dạng bình phản ứng khác đang được ứng dụng trong thực tế.

19

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 17: Một số dạng lắp ống phản ứng với bộ phận tách xúc tác

Hình 18: Một số dạng bình phản ứng với kết cấu khác nhau (kellogg)

2.1.3. Bộ phận sục xúc tác
20


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
Xúc tác sau khi tách ra khỏi sản phẩm phản ứng được thu về phần đáy côn của
bình phản ứng. Các hạt xúc tác bị bao phủ một phần bởi coke, hydrocacbon và một
phần hydrocacbon hấp thụ trong hạt xúc tác. Chính vì vậy, cần thiết phải tách
hydrocacbon trên bề mặt hạt xúc tác và một phần hydrocacbon hấp phụ trong hạt
xúc tác để tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm và giảm được nhiệt độ quá trình tái sinh
xúc tác.
Vùng sục hơi để tách hydrocacbon trong xúc tác là phần hình trụ tiếp nối với
bình phản ứng, ở phía dưới có bố trí một hoặc hai vòng phân phối hơi từ phía dưới
đi lên. Phía trên các vòng phân phối hơi là bộ phận định hướng chuyển động cho
xúc tác đi từ trên xuống. Mục đích của bộ phận này tạo ra dòng xúc tác và dòng hơi
đi cắt chéo nhau nhiều lần nhằm tăng cường tiếp xúc pha để tách hydrocacbon bám
dính trên hạt xúc tác được tốt hơn.

Hình 19: Bộ phận sục xúc tác

21

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 20: Nguyên lý cấu tạo

Hình 21: Mô phỏng hoạt động

vùng sục hơi xúc tác

vùng sục hơi xúc tác
1- Hơi
2- Xúc tác

3- Hơi và Hydrocacbon
4- Bình phản ứng

Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của bộ phận sục hơi xúc tác được mô tả
trong Hình 20 và Hình 21. Một số dạng cấu tạo bộ phận sục xúc tác được mô tả
trong Hình 22.

22


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 22: Một số dạng cấu tạo bộ phận sục xúc tác
Xúc tác sau khi qua khỏi vùng sục hơi sẽ tách được phần lớn lượng
hydrocacbon bám trên hạt xúc tác. Xúc tác sau khi sục hơi được chuyển sang thiết
bị tái sinh qua van chuyển xúc tác đặc biệt.
2.1.4. Cải tiến của Lummus Technology về cấu tạo của bộ phận sục xúc tác:
Hiệu suất tách Hydrocacbon của bộ phận sục xúc tác phụ thuộc vào sự tiếp

xúc giữa 2 pha : dòng pha hơi đi lên và dòng xúc tác đi xuống ở đáy bình phản ứng.
Để quá trình tách đạt hiệu quả cao thì bộ phận sục xúc tác cần phải đạt được những
tính chất sau:
- Diện tích bề mặt tối đa cho quá trình truyền chất trên mỗi đơn vị thể tích
của bình phản ứng.
- Diện tích mặt cắt ngang tối đa của bình phản ứng có thể cho dòng xúc tác
và hơi nước đi qua.
- Thể tích hoạt động tối đa ( tức là không có sự ứ đọng xúc tác hay vùng thể
tích chết).
- Sự phân phối đồng đều xúc tác và hơi nước ngăn chặn việc tạo thành các
kênh, rãnh làm giảm sự tiếp xúc giữa xúc tác và hơi nước.
- Tăng thời gian tiếp xúc và đảo trộn giữa hai pha.
- Chất lượng hệ tầng sôi tối ưu.
23


Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu
- Độ bền cơ học tốt.
Từ các yêu cầu trên hãng Lummus Technology đã nghiên cứu và phát triển bộ
phận sục xúc tác có tên là ModGrib stripper.

Hình 23: ModGrib ( Modular Grib) stripper
Các Modular Grib được xếp chồng lên nhau theo một cách sao cho xúc tác sẽ
chuyển động được 360o sau mỗi bốn tầng Modular Grib.
So sánh thiết kế ModGrib với các thiết kế dạng vách ngăn đĩa và vành khăn ở
các giá trị lưu lượng dòng xúc tác khác nhau:

24

Thiết bị cracking xúc tác trong nhà máy lọc dầu

Hình 24: So sánh hiệu suất tách
Đối với vách ngăn dạng đĩa và hình vành khăn:
- Khi lưu lượng dòng xúc tác thấp thì hầu hết dòng hơi đi sang thiết bị tái
sinh

25