Đề tài Quá trình reforming xúc tác xăng nặng

Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm cấu tử khác nhau. Mỗi loại dầu mỏ đặc trưng bởi thành phần riêng, song về cơ bản chúng đều chứa các Hydrocabon là thành phần chính, chiếm 60  90% trọng lượng trong dầu còn lại là các chất chứa ôxi, lưu huỳnh, nitơ, các phức kim loại. Trong dầu mỏ còn chứa các khí trơ nh­ He, Ar Nhìn chung dầu mỏ càng chứa nhiều Hydrocabon và càng Ýt các thành phần dị nguyên tố thì chất lượng càng tốt và là loại dầu có giá trị cao. Hydrocabon là thành phần chính của dầu mỏ, chúng được chia thành các nhóm: parafin, naphten, aromat, hỗn hợp naphen-arcomat. Hydrocabon thơm thường gặp là loại một vòng và đồng đẳng của chúng (benzen, toluen, xyren) các chất này thường nằm trong phần nhẹ là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. Dầu mỏ muốn ứng dụng được thì phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn. Dầu mỏ khai thác lên từ các mỏ dầu trong lòng đất là một chất lỏng đặc sánh sử dụng được. Trong hỗn hợp dầu thô lấy từ mỏ dầu lên có chứa nước, muối khoáng và các tạp chất khác. Trước lúc đem dầu thô vào chưng luyện người ta phải tiến hành tách nước, muối khoáng và các tạp chất khác. Quá trình chưng luyện trực tiếp phân chia dầu thô thành từng các phân đoạn nhỏ có khoảng nhiệt độ sôi hẹp hơn. Đầu tiên khi khai thác dầu có sự giảm áp nên phân đoạn khí được tách ra thường từ C1 đến C4. Ngoài ra còn một lượng Ýt C5, C6 bay theo. Sau đó tuỳ thuộc vào giới hạn nhiệt độ sôi mà ta thu được các phân đoạn sau: - Phân đoạn xăng: nhiệt độ nhỏ hơn 1800C bao gồm các thành phần từ C5 đến C10, C11. - Phân đoạn Kerosen: nhiệt độ sôi từ 180  350 0C chứa các thành phần từ C16 đến C20, C21 - Phân đoạn Gudron với nhiệt độ sôi trên 500 0C gồm các thành phần có số nguyên tố Carbon từ C41 trở lên Các phân đoạn trên được ứng dụng trong nhiều mục đích khác nhau nhưng chủ yếu được dùng làm nhiên liệu các sản phẩm hoá học. 1.2. XĂNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG XĂNG Với khoảng nhiệt độ sôi hơn 180 0C, phân đoạn xăng bao gồm các Hydrocabon từ C5 đến C10, C11. Cả ba loại Hydrocabon Parafin, naphtenic, aromatic đều có mặt trong phân đoạn xăng. Tuy nhiên thành phần, số lượng các Hydrocabon rất khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu. Chẳng hạn từ họ dầu parafinic ta thu được xăng có chứa parafin. Còn từ dầu naphtenic ta thu được xăng có nhiều cấu tử vòng no. Ngoài Hydrocabon, trong phân đoạn xăng còn chứa hợp chất S, N2 và O2. Mét trong những tính chất quan trọng nhất của xăng là phải có khả năng chống lại kích nổ. Đặc trưng đó gọi là trị số octan. Trị sè octan được đo bằng phần trăm thể tích của izooctan (2,2,4 - trimetyl pentan) trong hỗn hợp chuẩn với n - heptan (n – C7H16) tương đương với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu ở điều kiện tiêu chuẩn. Sử dụng thang chia từ 0  100 trong đó n - heptan có trị số octan bằng 0, còn izootan được quy ước bằng 100.

doc116 trang | Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1999 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Quá trình reforming xúc tác xăng nặng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Quá trình reforming xúc tác xăng nặng MụC LụC Më §ÇU 3 Ch­¬ng I: Vµi nÐt vÒ c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu má 6 1.1 Giíi thiÖu chung vÒ dÇu má 6 1.2. X¨ng vµ c¸c ph­¬ng ph¸p n©ng cao chÊt l­îng x¨ng 7 1.3 Vai trß cña qu¸ tr×nh Reforming vµ cracking trong c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu má 12 Chương II: quá trình reforming xúc tác xăng nặng 14 2.1. Nguyªn liÖu cña qu¸ tr×nh 15 2.2. C¸c ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh 16 2.3. Xóc t¸c trong qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c 21 2.3.1. §Æc ®iÓm chung cña xóc t¸c reforming 21 2.3.2. Vai trß cña xóc t¸c trong viÖc c¶i tiÕn qu¸ tr×nh 25 2.3.3. Sù thay ®æi cña xóc t¸c trong qu¸ tr×nh lµm viÖc 25 2.4. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c 30 2.4.1. ChÊt l­îng nguyªn liÖu 30 2.4.2. ¸p suÊt 33 2.4.3. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é 35 2.4.4. ¶nh h­ëng cña tèc ®é thÓ tÝch 36 2.4.5. ¶nh h­ëng cña tû lÖ khÝ gi÷a H2 tuÇn hoµn vµ nguyªn liÖu (béi sè tuÇn hoµn khÝ) 37 2.4.6. ¶nh h­ëng cña hiÖu øng nhiÖt 38 2.5. C«ng nghÖ Reforming xóc t¸c 39 Ch­¬ng III: TÝnh thiÕt bÞ ph¶n øng 45 3.1 TÝnh c«ng nghÖ 46 3.1.1 C©n b»ng chÊt vµ nhiÖt 46 3.1.2 TÝnh c¸c th«ng sè cÇn thiÕt: 52 3.1.3 PhÇn viÕt ch­¬ng tr×nh b»ng ng«n ng÷ PASCAL 54 3.1.4 PhÇn ch¹y ch­¬ng tr×nh 59 3.2 TÝnh c¬ khÝ 63 3.2.1 TÝnh th©n thiÕt bÞ 63 3.2.2. TÝnh ®¸y (n¾p) thiÕt bÞ 66 3.2.3 TÝnh tai treo 67 3.2.4 TÝnh bÝch gi÷a n¾p vµ ®¸y (lo¹i bÝch ph¼ng hµn) 69 3.2.5 TÝnh bul«ng l¾p n¾p-th©n. 70 3.2.6 TÝnh hÖ thèng ®ì xóc t¸c 72 3.2.7 TÝnh hÖ thèng ph©n phèi khÝ 75 3.2.8 TÝnh bÝch cöa n¹p liÖu 76 3.2.9 TÝnh èng dÉn s¶n phÈm vµ bÝch nèi gi÷a èng nµy vµ cöa ra cña s¶n phÈm 76 Chương IV: TÝnh lß ®èt 78 4.1 TÝnh c«ng nghÖ. 78 4.1.1. TÝnh l­îng dÇu FO cÇn ®èt. 78 4.1.2. TÝnh chiÒu dµi mçi èng xo¾n, sè l­îng èng xo¾n. 81 4.2. TÝnh c¬ khÝ giµn èng vµ lß. 89 4.2.1. TÝnh vßi phun. 90 4.2.2 TÝnh lß 96 Ch­¬ng V: An toµn lao ®éng 106 5.1. C¸c biÖn ph¸p an toµn ®èi víi thiÕt bÞ. 106 5.2. C¸c yªu cÇu an toµn ®Æt ra ®èi víi mét kü s­ thiÕt kÕ. 106 KÕt luËn 108 Tµi liÖu tham kh¶o 109 MỞ ĐẦU Xăng là một trong những sản phẩm chủ yếu và có giá trị cao của các quá trình chế biến dầu mỏ, nó chiếm một hàm lượng lớn trong các nhà máy chế biến dầu mỏ. Hiện nay với yêu cầu về chất lượng và số lượng ngày càng cao của xăng thì việc phát triển ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ đặc biệt là sản xuất xăng chất lượng cao là một trong những chiến lược phát triển kinh tế của nước ta. Trong bản đồ án tốt nghiệp này em đượcgiao nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống sản xuất xăng chất lượng cao(xăng có trị số octan cao) từ nguyên liệu là xăng nặng(xăng của quá trình chưng cất trực tiếp từ dầu thô) với năng suất 400.000 tấn xăng nặng/năm bằng dây chuyền công nghệ reforming xúc tác (Catalytic reforming) sử dụng xúc tác Platin kim loại trên chất mang xúc tác Al2O3. Nội dung mà bản đồ án này đã đề cập đến: Chương I: Vài nét về công nghệ chế biến dầu khí. Chương II: Quá trình reforming xúc tác xăng nặng. Chương III: Tính toán, thiết kế thiết bị reforming xúc tác. Chương IV: Tính toán lò đốt dầu FO để cấp nhiệt cho hỗn hợp phản ứng. Dưới sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của PGS.TS Mai Xuân Kỳ cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bản đồ án này theo đúng thời gian quy định. Do còn thiếu kinh nghiệm về thực tế nên trong quá trình tính toán chắc chắn em sẽ mắc phải những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp phê bình của quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Mai Xuân Kỳ đã nhiệt tình hướng dẫn em thực hiện bản đồ án này. Cảm ơn các thầy cô giáo thuộc bộ môn Máy & Thiết bị Công Nghiệp Hoá Chất-Dầu khí đã tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài tốt nghiêp này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 20 tháng 5 năm 2004 Sinh viên thiết kế Võ Anh Tuấn Chương I: VÀI NÉT VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU MỎ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MỎ Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm cấu tử khác nhau. Mỗi loại dầu mỏ đặc trưng bởi thành phần riêng, song về cơ bản chúng đều chứa các Hydrocabon là thành phần chính, chiếm 60 ( 90% trọng lượng trong dầu còn lại là các chất chứa ôxi, lưu huỳnh, nitơ, các phức kim loại. Trong dầu mỏ còn chứa các khí trơ nh­ He, Ar … Nhìn chung dầu mỏ càng chứa nhiều Hydrocabon và càng Ýt các thành phần dị nguyên tố thì chất lượng càng tốt và là loại dầu có giá trị cao. Hydrocabon là thành phần chính của dầu mỏ, chúng được chia thành các nhóm: parafin, naphten, aromat, hỗn hợp naphen-arcomat. Hydrocabon thơm thường gặp là loại một vòng và đồng đẳng của chúng (benzen, toluen, xyren) các chất này thường nằm trong phần nhẹ là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. Dầu mỏ muốn ứng dụng được thì phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn. Dầu mỏ khai thác lên từ các mỏ dầu trong lòng đất là một chất lỏng đặc sánh sử dụng được. Trong hỗn hợp dầu thô lấy từ mỏ dầu lên có chứa nước, muối khoáng và các tạp chất khác. Trước lúc đem dầu thô vào chưng luyện người ta phải tiến hành tách nước, muối khoáng và các tạp chất khác. Quá trình chưng luyện trực tiếp phân chia dầu thô thành từng các phân đoạn nhỏ có khoảng nhiệt độ sôi hẹp hơn. Đầu tiên khi khai thác dầu có sự giảm áp nên phân đoạn khí được tách ra thường từ C1 đến C4. Ngoài ra còn một lượng Ýt C5, C6 bay theo. Sau đó tuỳ thuộc vào giới hạn nhiệt độ sôi mà ta thu được các phân đoạn sau: - Phân đoạn xăng: nhiệt độ nhỏ hơn 1800C bao gồm các thành phần từ C5 đến C10, C11. - Phân đoạn Kerosen: nhiệt độ sôi từ 180 ( 350 0C chứa các thành phần từ C16 đến C20, C21 - Phân đoạn Gudron với nhiệt độ sôi trên 500 0C gồm các thành phần có số nguyên tố Carbon từ C41 trở lên Các phân đoạn trên được ứng dụng trong nhiều mục đích khác nhau nhưng chủ yếu được dùng làm nhiên liệu các sản phẩm hoá học. 1.2. XĂNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG XĂNG Với khoảng nhiệt độ sôi hơn 180 0C, phân đoạn xăng bao gồm các Hydrocabon từ C5 đến C10, C11. Cả ba loại Hydrocabon Parafin, naphtenic, aromatic đều có mặt trong phân đoạn xăng. Tuy nhiên thành phần, số lượng các Hydrocabon rất khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu. Chẳng hạn từ họ dầu parafinic ta thu được xăng có chứa parafin. Còn từ dầu naphtenic ta thu được xăng có nhiều cấu tử vòng no. Ngoài Hydrocabon, trong phân đoạn xăng còn chứa hợp chất S, N2 và O2. Mét trong những tính chất quan trọng nhất của xăng là phải có khả năng chống lại kích nổ. Đặc trưng đó gọi là trị số octan. Trị sè octan được đo bằng phần trăm thể tích của izooctan (2,2,4 - trimetyl pentan) trong hỗn hợp chuẩn với n - heptan (n – C7H16) tương đương với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu ở điều kiện tiêu chuẩn. Sử dụng thang chia từ 0 ( 100 trong đó n - heptan có trị số octan bằng 0, còn izootan được quy ước bằng 100. Có hai phương pháp xác định trị số octan: - Phương pháp nghiên cứu (RON): số vòng quay của môtơ thử nghiệm là 600 vòng/phút. - Phương pháp môtơ (MON): số vòng quay của môtơ thử là 900 vòng/phút. Thường thì trị số octan tính theo RON thường cao hơn tính theo MON. Mức chênh lệch đó phản ảnh: ở một mức nào đó tính chất của nhiên liệu thay đổi khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi. Cho nên mức chênh lệch đó còn gọi là độ nhạy của nhiên liệu đối với chế độ làm việc thay đổi của động cơ. Mức chênh lệch giữa MON và RON càng thấp càng tốt. Mỗi loại xăng khác nhau có khả năng chống kích nổ cũng khác nhau. Các hydrocarbon phân tử nhỏ nh­ parafin mạch nhánh, các aromat chỉ cháy được khi điểm hoả nghĩa là loại này có khả năng chống kích nổ tốt. Các n - parafin dễ dàng cháy ngay cả khi mặt lửa chưa truyền tới gây ra sự cháy kích nổ. Khả năng chống kích nổ của các Hydrocarbon được sắp xếp theo thứ tự giảm dần: Hydrocarbon thơm > Olefin mạch nhánh > parafin nhánh > naphten có nhánh > olefin mạch thẳng > naphten > parafin mạch thẳng > parafin mạch thẳng lớn. 1. Các phương pháp nghiên cứu chất lượng xăng Phân đoạn xăng lấy trực tiếp dầu mỏ có rất Ýt izoparafin do đó trị số octan thấp (khoảng 30 ( 60). Trong khi đó yêu cầu về trị số octan của xăng động cơ phải lớn hơn 10. Điều đó có nghĩa là xăng lấy trực tiếp từ chưng cất dầu thô không dùng được cho động cơ mà ta phải sử dụng các phương pháp chế biến hoá học, lý học để biến đổi thành phần của xăng nhằm thu được xăng có trị số octan cao thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật của động cơ chạy bằng xăng. Một số phương pháp phổ biến a. Phương pháp phụ gia Mục đích của phương pháp này là dùng một hoá chất cho vào xăng nhằm hạn chế quá trình oxi hoá của các hydrocarbon ở không gian trước buồng lửa khi cháy trong động cơ. Có hai nhóm phụ gia: + Phô gia chì: bao gồm các chất nh­ tetrametyl chì (TML), tetraetyl chì (TEL) có tác dụng phá huỷ các tạp chất trung gian hoạt động do đó giảm khả năng chống kích nổ dẫn đến trị số octan của xăng tăng lên. + Phô gia không chì: chì là một phụ gia khi cho vào xăng làm tăng trị số octan lớn nhất (từ 6 đến 12 đơn vị octan) nhưng nếu dùng xăng có pha chì thì lượng chì trong khói thải của các động cơ chạy bằng xăng (xe máy, ôtô…) ảnh hưởng rất xấu tới môi trường vì chì là một chất gây ngộ độc đối với con người. Chính vì sự độc hại của xăng pha chì mà hiện nay nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đã khuyến khích mọi người sử dụng xăng không chì (unlead petrol). Có mét số giải pháp hữu hiệu để đạt tới trị số octan cao hơn khi không sử dụng chì: - Pha trộn xăng có trị số octan cao (nh­ xăng alkyl hoá, izome hoá…) với nhiên liệu có trị số octan thấp. - Nâng cấp và đưa thêm các thiết bị lọc dầu để sản xuất hỗn hợp xăng có trị số octan cao. - Sử dụng các chất phụ gia không chữa chì nh­ các hợp chất chứa oxi: etanol, MTBE, TAME… b. Phương pháp hoá học Biện pháp tăng trị số octan của xăng bằng việc sử dụng phụ gia chì là biện pháp tạm thời. Giải pháp lâu dài là phải tìm cách chế biến hoá học mới kinh tế nhất để tăng hiệu suất của xăng. Nguyên tắc chung của các phương pháp hoá học là chuyển hoá các hydrocarbon mạch thẳng thành mạch nhánh hoặc thành hydrocarbon vòng no, vòng thơm có trị số octan cao hơn. Các phương pháp hoá học cơ bản - Cracking nhiệt: là quá trình phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt thực hiện ở điều kiện nhiệt độ 470 ( 540 0C và áp suất từ 20 ( 70 at Nguyên liệu cho quá trình cracking nhiệt là phân đoạn xăng nặng đến cặn, chủ yếu hay dùng là gasoil và cặn. Sản phẩm của quá trình này là xăng cracking nhiệt chiếm hàm lượng lớn hydrocarbon thơm và olefin hơn so với xăng chưng cất trực tiếp. Trị số octan nằm trong khoảng 66 ( 68 và khi pha thêm phụ gia chì có thể tăng lên 70 ( 78. Tuy có trị số octan cao hơn xăng thu được từ chưng cất trực tiếp nhưng với trị số octan nh­ vậy chưa đáp ứng được yêu cầu chất lượng của xăng động cơ. Ôtô đòi hỏi xăng có trị số octan từ 85 ( 90 theo phương pháp MON và 90 ( 95 theo phương pháp RON. Vì có mặt hydrocarbon olefin nên xăng cracking nhiệt có độ ổn định hoá học kém nên dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt oxi sẽ bị ngưng tụ, oxi hoá và trùng hợp tạo thành nhựa nhất là đối với sự có mặt của olefin chứa 2 nối đôi. Sự có mặt của nhựa và polyme tạo thành trong xăng làm cho xăng cracking nhiệt dễ tạo muối trong động cơ khi làm việc. Điều này ảnh hưởng không tốt tới máy. Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng cracking nhiệt có thể chữa tới 0,5 ( 1,2% trọng lượng, cao hơn gấp 5 ( 8 lần so với hàm lượng lưu huỳnh cho phép theo quy chuẩn của xăng động cơ. Lưu huỳnh tồn tại trong xăng ở dạng H25 và Mecaptan. Làm sạch xăng cracking nhiệt khỏi H25 thường sử dụng kiềm để rửa. Nói chung xăng cracking nhiệt không đảm bảo chất lượng cho yêu cầu của xăng ôtô và hiệu suất đạt không cao nên các quá trình cracking xúc tác, hydro cracking, reforming xúc tác đã phát triển và thay thế quá trình này. Các quá trình này vừa đảm bảo chất lượng vừa đảm bảo tăng hiệu suất xăng đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của xăng. Ngoài sản phẩm là xăng thì quá trình cracking nhiệt còn thu được các khí như CH4, C2H6, C3H8 … và các sản phẩm lỏng gasoil. - Cracking xúc tác Trong công nghệ chế biến dầu mỏ; các quá trình có mặt xúc tác đóng một vai trò quan trọng. Lượng dầu mỏ chế biến bằng cracking xúc tác chiếm tương đối lớn. Năm 1965 lượng dầu mỏ thế giới chế biến được 1500 tấn/ngày thì cracking xúc tác chiếm 800 tấn (tức 53%). Quá trình cracking xúc tác được xem là một quá trình chủ yếu để sản xuất xăng ôtô. Nguyên liệu là phân đoạn xăng Kerosen - xola của quá trình chưng cất trực tiếp, phân đoạn gascoil của quá trình chế biến thứ cấp, phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi từ 300 ( 550 0C. Sản phẩm chính của quá trình cracking xúc tác là xăng cracking xúc tác, hiệu suất xăng cracking xúc tác thường dao động trong khoảng từ 30 ( 35% lượng nguyên liệu đem cracking. Hiệu suất và chất lượng xăng phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu, xúc tác và chế độ công nghệ. Đặc trưng của xăng cracking xúc tác + Tỷ trọng 0,72 ( 0,77 + trị số octan: 87 ( 91 (theo RON) + Thành phần hoá học: 9 ( 11% olefin, 20 ( 30% aren còn lại là naphten và izoparafin. Để tăng trị số octan của xăng cracking xúc tác người ta có thể pha thêm phụ gia chì (TEL). Xăng dùng cho máy bay pha thêm 2,5 ( 3,3 gam nước chì cho 1 kg xăng và trị số octan tăng lên 10 ( 16 đơn vị. Tuy nhiên pha thêm chì chỉ có lợi về mặt kỹ thuật nhưng lại có hại về mặt môi trường. Nói chung xăng cracking xúc tác mặc dù có trị số octan cao nhưng vẫn chưa đáp ứng được về yêu cầu kỹ thuật của xăng động cơ. - Quá trình alkyl hoá alkan Quá trình này cũng nhằm tạo ra xăng có trị số octan cao. Bản chất của quá trình này là đưa thêm gốc R vào phần tử chất hữu cơ. Xăng thu được từ quá trình alkyl hoá (hay còn gọi là quá trình alkylat) có chứa rất Ýt olefin và hydrocarbon thơm, thành phần chủ yếu là izo - alkan (izooctan). Thường sử dụng xăng alkylat để pha vào xăng khác nhằm nâng cao chất lượng của xăng. - Quá trình Reforming xúc tác Đây là quá trình quan trọng nhất trong các nhà máy chế biến dầu mỏ hiện đại. Mục đích của quá trình này là thu được xăng có trị số octan rất cao (90 ( 102) và sản xuất các loại hydrocarbon thơm (benzen, tuluen, xyren) làm nguyên liệu cho công nghệ hoá dầu. Ngoài ra ta còn thu được khí H2 là nguồn thu nhiều và rẻ tiền hơn 10 ( 15 lần so với các phương pháp khác. Trong các mục đích trên thì mục đích tăng trị số octan của xăng là hết sức quan trọng. Chẳng hạn nh­ khi tăng trị số octan của xăng từ 66 lên 88 thì chi phí của xăng cho một năm giảm đi 22%, số ôtô yêu cầu để thực hiện một công việc giảm đi 12%. Quá trình Reforming xúc tác cho ta sản phẩm xăng có trị số octan rất cao. Xăng Reforming xúc tác thường được dùng để pha với các xăng khác để nâng cao chất lượng của xăng. 1.3 VAI TRÒ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING VÀ CRACKING TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU MỎ Nh­ ta đã biết dầu mỏ khai thác được từ các mỏ dầu không trực tiếp sử dụng được. Muốn sử dụng được các sản phẩm trong dầu mỏ thì ta phải chế biến chúng bằng nhiều công đoạn khác nhau. dầu mỏ sau khi khai thác lên sẽ được tách nước muối và chưng cất trực tiếp để thu được các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau. Các phân đoạn này sẽ được biến đổi tiếp nhờ những quá trình chế biến dầu mỏ để tạo ra các sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Trong các quá trình chế biến dầu mỏ thì Reforming và cracking là 2 quá trình quan trọng nhất. Reforming xúc tác là một trong những quá trình quan trọng của công nghiệp chế biến dầu mỏ. Vai trò của quá trình này không ngừng được tăng lên do nhu cầu về xăng có chất lượng xăng và nguyên liệu cho tổng hợp hoá dầu ngày một nhiều. Quá trình này cho phép sản xuất ra các cấu tử có trị số octan cao cho xăng, các hợp chất hydrocarbon thơm (B, T, X) cho tập hợp hoá dầu và hoá học. Ngoài ra quá trình còn cho phép nhận được khí hydro kỹ thuật (hàm lượng H2 tới 85%) với giá rẻ nhất so với các quá trình điều chế H2 khác. Sản phẩm hydro nhận được từ quá trình Reforming xúc tác đủ cung cấp cho các quá trình làm sạch nguyên liệu, xử lý hydro các phân đoạn sản phẩm trong khu liên hợp lọc hoá dầu. Quá trình Reforming thường dùng nguyên liệu là phân đoạn xăng có trị số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn đối với nhiên liệu xăng cho động cơ. Đó là xăng của quá trình chưng cất trực tiếp dầu thô, hay từ phân đoạn xăng cracking nhiệt, cốc hoá… Về ý nghĩa tăng trị số octan của xăng của quá trình Reforming xúc tác có thể theo dõi sự tăng tỷ lệ giữa các công suất của các hệ thống Reforming xúc tác với công suất hệ thống chưng cất trực tiếp ở Mỹ. Bảng 1 Năm  Tỷ lệ công suất các hệ thống Reforming xúc tác với chưng cất trực tiếp (%)  Trị sè octan của xăng (theo phương pháp nghiên cứu)  Trị sè octan trung bình của xăng thành phẩm     Loại thường  Loại đặc biệt    1955  16  90  98  92,4   1960  18  92  99  94,0   1965  19  93  99,5  95,0   1970  22  94  100  96,5   Song song với quá trình Reforming xúc tác là quá trình cracking mà đặc biệt là cracking xúc tác. Nó chiếm một vị trí tương đối quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ. Lượng dầu mỏ được chế biến bằng quá trình cracking xúc tác chiếm tương đối lớn so với tổng lượng dầu được chế biến. Ví dụ nh­ ở Mỹ tổng số lượng dầu mỏ chế biến vào tháng 1/1965 là 1500tấn/ngày thì hệ thống cracking xúc tác chiếm tới 800tấn/ngày tức 53%. Mục đích của quá trình cracking xúc tác là biến đổi các phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao (có trọng lượng phân tử lớn) tạo thành các cấu tử xăng có chất lượng cao. Ngoài ra còn thu thêm được 1 số sản phẩm khác nh­ gasoil nhẹ, gasoil nặng, khí béo (khí hydrocarbon cấu trúc nhánh). Tóm lại nói đến ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ hiện đại không thể không kể đến quá trình Reforming và cracking. Đây là 2 quá trình cơ bản. Tầm quan trọng của nó ngày càng được khẳng định cùng với yêu cầu về chất lượng của xăng cũng như lượng xăng tiêu thụ ngày càng tăng. Xăng do 2 quá trình này tạo ra đặc biệt là Reforming xúc tác có trị số octan rất cao, không cần pha thêm phụ gia chì mà vãn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của xăng động cơ, góp phần quan trọng trong việc bảo vệ môi trường trong sạch không độc hại. Ở nước ta với một cơ sở khoa học kỹ thuật còn lạc hậu so với các nước tiên tiến trên thế giới đặc biệt là một ngành chế biến dầu mỏ còn non trẻ thì việc mạnh dạn áp dụng các thành quả kỹ thuật tiên tiến về Reforming xúc tác vào quá trình chế biến dầu mỏ nước nhà là một điều rất cần thiết. Hy vọng là tại nhà máy lọc dầu số I Dung Quất Quảng Ngãi và sau này là nhà máy lọc dầu số II ở Thanh Hoá sẽ sử dụng công nghệ Reforming xúc tác để sản xuất xăng có chất lượng cao góp phần hạn chế việc xuất khẩu dầu thô và nhập khẩu xăng. Chương II: QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC XĂNG NẶNG 2.1. NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH Nguyên liệu của quá trình Reforming xúc tác là các phân đoạn xăng chưng cất trực tiếp có giới hạn sôi trong khoảng 60 ( 210 0C. Gần đây nhờ sự phát triển của quá trình làm sạch các sản phẩm dầu mỏ bằng hydro hoá có thể làm sạch các hợp chất hydrocarbon đói và chứa S, N trong nguyên liệu cho nên người ta có thể sử dụng các phân đoạn xăng của quá trình thứ cấp làm nguyên liệu cho quá trình Reforming xúc tác. Tuỳ thuộc vào mục đích của quá trình Reforming xúc tác để nhận xăng có trị số octan cao hay để nhận các hydrocarbon thơm riêng rẽ mà chọn giới hạn sôi của các phân đoạn xăng dùng làm nguyên liệu khác nhau. Để sản xuất xăng có trị số octan cao người ta thường dùng phân đoạn xăng có giới hạn sôi là 85 ( 180 0C. Với khoảng nhiệt độ sôi này ta thu được xăng có hiệu suất và chất lượng cao có thể hạn chế được sự tạo cốc và khí. Để sản xuất hydrocarbon thơm riêng lẻ, người ta sử dụng các phân đoạn xăng có giới hạn sôi 62 ( 85 0C. Để sản xuất tuluen ta dùng phân đoạn 85 ( 120 0C và để nhận được xylen ta dùng phân đoạn 120 ( 140 0C. 2.2. CÁC PHẢN ỨNG XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH Sơ đồ phản ứng chính trong quá trình Reforming xúc tác Nh­ vậy các phản ứng chính xảy ra trong quá trình Reforming xúc tác là: Dehydro hoá các hydrocarbon naphten, dehydro vòng hoá các hydrocarbon parafin, đồng phân hoá và hydro cracking. Trong điều kiện tiến hành qu
Tài liệu liên quan