Đề tài Thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác

Trong công nghệ chế biến dầu mỏ. Các quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác được sử dụng rộng rãi để chế biến các phân đoạn dầu mỏ khác nhau, thu các loại hợp chất hữu cơ làm nhiên liệu và nguyên liệu cho tổng hợp hoá học như : Sản xuất chất dẻo, cao su, sợi tơ tổng hợp, phân bón, các chất hoạt động bề mặt tẩy rửa. Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng quá trình chế biến bao gồm các quá trình cracking nhiệt, cracking xúc tác, reforming, irome hoá, polime hoá. đặc biệt là quá trình cracking xúc tác và reforming xúc tác đóng vai trò quan trọng để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, do đó có làm tăng tốc độ phản ứng lên cao. Xúc tác cũng làm giảm nhiệt độ phản ứng. Ngoài ra xúc tác còn có tính chọn lọc nó có khả năng làm tăng nhanh tốc độ, phản ứng mong muốn trong cùng một điều kiện như nhau. Tính chất này được ứng dụng để hướng các quá trình chế biến theo phản ứng có lợi để thu được sản phẩm chính của quá trình với hiệu suất và chất lượng cao nhất. Tuy nhiên trong quá trình làm việc ngoài các phản ứng có lợi xảy ra nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt và hiệu suất cao đồng thời các phản ứng phụ có hại cũng xảy ra như phản ứng tạo cốc bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác. để đảm bảo hoạt tính cho xúc tác làm việc thì phải tiến hành tái sinh xúc tác. Trước thực trạng như vậy, yêu cầu thiết kế các phân xưởng tái sinh xúc tác chung và thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác nói riêng là một đòi hỏi cần thiết. Với mục đích như trên bản đồ án này đề cập một số nội dung chính như sau: Cơ sở tạo cốc và tái sinh xúc tác Giới thiệu sơ đồ nguyên lý quá trình tái sinh xúc tác trong lớp xúc tác giả sôi. Tính toán và thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác.

doc64 trang | Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1623 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác MỞ ĐẦU Trong công nghệ chế biến dầu mỏ. Các quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác được sử dụng rộng rãi để chế biến các phân đoạn dầu mỏ khác nhau, thu các loại hợp chất hữu cơ làm nhiên liệu và nguyên liệu cho tổng hợp hoá học như : Sản xuất chất dẻo, cao su, sợi tơ tổng hợp, phân bón, các chất hoạt động bề mặt tẩy rửa... Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng quá trình chế biến bao gồm các quá trình cracking nhiệt, cracking xúc tác, reforming, irome hoá, polime hoá... đặc biệt là quá trình cracking xúc tác và reforming xúc tác đóng vai trò quan trọng để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, do đó có làm tăng tốc độ phản ứng lên cao. Xúc tác cũng làm giảm nhiệt độ phản ứng. Ngoài ra xúc tác còn có tính chọn lọc nó có khả năng làm tăng nhanh tốc độ, phản ứng mong muốn trong cùng một điều kiện như nhau. Tính chất này được ứng dụng để hướng các quá trình chế biến theo phản ứng có lợi để thu được sản phẩm chính của quá trình với hiệu suất và chất lượng cao nhất. Tuy nhiên trong quá trình làm việc ngoài các phản ứng có lợi xảy ra nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt và hiệu suất cao đồng thời các phản ứng phụ có hại cũng xảy ra như phản ứng tạo cốc bám trên bề mặt của xúc tác làm giảm hoạt tính của xúc tác. để đảm bảo hoạt tính cho xúc tác làm việc thì phải tiến hành tái sinh xúc tác. Trước thực trạng như vậy, yêu cầu thiết kế các phân xưởng tái sinh xúc tác chung và thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác nói riêng là một đòi hỏi cần thiết. Với mục đích như trên bản đồ án này đề cập một số nội dung chính như sau: Cơ sở tạo cốc và tái sinh xúc tác Giới thiệu sơ đồ nguyên lý quá trình tái sinh xúc tác trong lớp xúc tác giả sôi. Tính toán và thiết kế phân xưởng tái sinh xúc tác ở dạng tầng sôi trong hệ thống cracking xúc tác. PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I. cơ sở tạo cốc và tái sinh xúc tác Giới thiệu chung Trong công nghệ chế biến dầu mỏ các quá trình chuyển hoá hoá học dưới dạng tác dụng của chất xúc tác chiếm một tỷ lệ rất lớn và đóng vai trò quan trọng. Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng vì vậy tăng tốc độ phản ứng lên rất nhiều. Mặt khác khi có mặt của xúc tác có khả năng tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn . Điều này có tầm quan trọng đối với những phản ứng có hoạt ứng nhiệt dương ( như phản ứng hydro hoá, polime hoá,Ankyl hoá.. ) vì ở nhiệt độ cao về mặt nhiệt động không thuận lợi cho phản ứng này. Sự có mặt chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá hoá học vừa có tác dụng nhanh quá trình chuyển hoá vừa có khả năng tạo ra nồng độ cân bằng nhất, có nghĩa là tăng được hiệu suất sản phẩm của quá trình. Điều quan trọng nữa là chất xúc tác có khả năng tăng nhanh không đồng đều giữa các loại phản ứng mà về phương diện nhiệt động có thể xảy ra trong cùng một điều kiện như nhau. Tính chất này gọi là tính chất chọn lựa của xúc tác. Người ta nghiên cứu kỹ từng loại xúc tác và lợi dụng tính chất lựa chọn của nó để hướng quá trình chế biến theo phản ứng có lợi, nhằm mục đích thu được các sản phẩm chính của quá trình có chất lượng cao, hiệu suất cao. Tóm lại, xúc tác có vai trò và ý nghĩa vô cùng quan trọng trong công nghệ chế biến dầu mỏ nói chung và trong quá trình cracking xúc tác nói riêng. Trong quá trình làm việc, cốc tạo ra bán trên bề mặt của xúc tác, làm giảm hoạt tính của nó. Vì thế việc khôi lại hoạt tính của xúc tác bằng quá trình tái sinh xúc tác cũng là vấn đề hết sức quan trọng cần được gải quyết đối với xúc tác cracking công nghiệp . Vì nó tiếp kiệm được nguyên vật liệu, lợi về kinh tế và đảm bảo được vệ sinh môi trường. 1.2 Quá trình sử dụng các chất xúc tác cho quá trình cracking. Trong quá trình chế biến dầu mỏ, các quá trình có xúc tác chiếm một vị trí quan trọng trong đó cracking xúc tác là điển hình . Xúc tác có tác dụng : Làm giảm năng lượng hoạt hoá, tăng tốc độ phản ứng Làm giảm nhiệt độ cần thiết của phản ứng Tăng tính chất chọn lọc ( Hướng phản ứng theo hướng cần thiết ) Sự phát triển và cải tiến quá trình cracking xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu mỏ, ngoài việc cải thiện về nguyên vật liệu hệ thống thiết bị, chế độ công nghệ... thì ta thấy cái chính là do sự phát triển cải tiến trong việc sử dụng chất xúc tác . Xúc tác được dùng trong cracking thường là xúc tác rắn, xốp, có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp, với bề mặt bên trong lớn . Vào những năm 1919 –1920 người ta đã dùng xúc tác AlCl3 trong hệ thống cracking để sản xuất xăng. Xúc tác AlCl3 cho phép tiến hành cracking ở nhiệt độ thấp 200 –300 OC. Nhưng trong quá trình sử dụng người ta thấy có những nhược điểm như: Xúc tác bị mất mát nhiều do tạo phức với Hyđrô Cacbon của nguyên liệu, điều kiện tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu không tốt, cho hiệu suất và chất lượng xăng thấp. Về sau này người ta nghiên cứu sử dụng Alumo silicát vô định hình mà đầu tiên là đất sét bentonite. Năm 1936 ở Liên Xô cũ đã sử dụng xúc tác Alumôsicats ở quy mô công nghiệp. Sử dụng đất sét thiên nhiên làm xúc tác cracking người ta thấy hoạt tính của nó thấp. Vì vậy người ta tiến hành tổng hợp Alumô silicát trong các nhà máy chế tạo xúc tác. Sau đó trong công nghệ chế biến dầu mỏ người ta dùng phổ biến xúc tác Alumô silicát tổng hợp. Vì nó có hoạt tính và độ lựa chọn tương đối cao. Tuy vậy , hiện nay việc cải thiện xúc tác vẫn không ngừng phát triển. Các chất xúc tác Alumô silicát chứa zeolit đã và đang được nghiên cứu và sử dụng vào quá trình cracking xúc tác. Ở Mỹ vào năm 1972 đã sử dụng khoảng 80% chất xúc tác chứa Zeolit cho quá trình Cracking xúc tác. Hàng năm ở Mỹ tiêu thụ 130 nghìn tấn xúc tác trong đó chỉ có 14 nghìn tấn là không chứa Zeolit. Hện nay đã công bố hơn một vạn công trình nghiên cứu về Zeolit. Đã có 3 cuộc hội thảo về chuyên đề Zeolit. Năm 1967 họp ở Luân Đôn, 1970 họp ở Worecster và năm 1973 họp ở Zu-rích . Ngoài ra còn có nhiều hội nghị khác cũng có nhiều báo cáo về đề tài Zeolit. Những yêu cầu cần thiết đối với xúc tác cracking Quá trình cracking xúc tác là một quá trình không thể thiếu được trong bất kỳ nhà máy chế biến dâù nào trên thế giới. Vì quá trình này là một trong các quá trình chính để sản xuất xăng có trị số octan cao Xúc tác dùng trong quá trình cracking đòi hỏi những yêu cầu sau Hoạt tính xúc tác phải cao Hoạt tính xúc tác càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn. Khi sử dụng xúc tác có hoạt tính cao thì thể tích vùng phản ứng yêu cầu không cần lớn lắm vẫn có thể đảm bảo năng suất yêu cầu. Hoạt tính xúc tác là yêu cầu quan trọng nhất đối với xúc tác dùng trong quá trình Cracking. Độ chọn lựa của xúc tác phải cao Xúc tác cần có độ chọn lựa cao để cho ta chất lượng xăng cao và hiệu suất lớn và trong khí Cracking có nồng độ lớn hơn các Hydrocacbon có cấu trúc nhánh. Độ ổn định phải lớn Xúc tác phải giữa được những đặc tính chủ yếu( hoạt tính , độ chọ lựa) của nó sau thời gian làm việc lâu dài. Xúc tác phải đảm bảo độ bền cơ, bền nhiệt. Trong quá trình làm việc xúc tác cọ sát với nhau và xúc tác cọ sát với thành thiết bị làm cho xúc tác dễ bị vỡ làm tổn thất áp suất qua lớp xúc tác tăng lên, làm mất mát xúc tác lớn . Vì vậy xúc tác phải đảm bảo độ bền cơ . Trong quá trình làm việc nhiệt độ có thể thay đổi. Khi nhiệt độ cao nếu xúc tác không có độ bền nhiệt thì có thể bị biến đổi cấu trúc dẫn đến làm giảm các tính chất của xúc tác. 5. Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao Xúc tác cần đồng nhất về thành phần, về cấu trúc ,về hình dạng về kích thước. Khi kích thước không đồng đều sẽ tạo ra những vùng phân lớp và có trở lực khác nhau, do có sự phân lớp theo kích thước nên sẽ phá vỡ chế độ làm việc bình thường của thiết bị. Mặt khác khi kích thước không đồng đều làm tăng khả năng vỡ vụn dẫn đến mất mát xúc tác. Cấu trúc lỗ xốp không đồng đều sẽ làm giảm bề mắt tiếp xúc dẫn đến làm giảm hoạt tính xúc tác. 6. Xúc tác phải bền với những chất làm ngộ độc xúc tác. Xúc tác phải chống có hiệu quả tác dụng gây ngộ độc của những hợp chất như Nitơ, Lưu huỳnh, các kim loại nặng để kéo dài thời gian làm việc của xúc tác. 7. Xúc tác phải có khả năng tái sinh. Đây là yêu cầu quan trọng trong quá trình sử dụng xúc tác. Xúc tác có khả năng tái sinh thì sẽ nâng cao hiệu quả và năng suất của quá trình lượng tiêu hao xác tác giảm xuống. Xúc tác phải rễ sản suất và rẻ tiền. Theo những yêu cầu trên nếu không yêu cầu đòi hỏi quá khắt khe thì ta thấy Alumosilicát vô định hình có thể đáp ứng dụng làm chất xúc tác cho quá trình Crackimg. 1.4 Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc Xúc tác Cracking trong quá trình làm việc bị giảm hoạt tính và độ chọn lọc. Hiện tượng này người ta gọi là quá trình trơ hoá xúc tác. Quá trình trơ hoá càng nhanh , nếu ta tiến hành quá trình công nghệ ở điều kiện khó khăn , độ khắt khe tăng ( ví dụ ở nhiệt độ quá cao thời gian tiếp xúc quá dài, nguyên liệu xấu , ngoài ra còn xảy ra các quá trình khác làm tăng tốc độ trơ hoá. Chúng ta có thể phân quá trình trơ hoá xúc tác làm hai quá trình chính đó là : Sự trơ hoá do tác dụng làm thay đổi các tính chất lý hoá của xúc tác . Nguyên nhân của sự trơ hoá xúc tác có thể do : - Sự tác dụng của các độc tố như NH3, CO2 của các hợp chất Lưu huỳnh mà đặc biệt là H2S ở nhiệt độ cao . - Sự tích tụ kim loại nặng dưới dạng các Oxit làm thay đổi chức năng của xúc tác - Sự tác động của nhiệt độ cao và hơi nước. Các hợp chất khi tác dụng với xúc tác có thể chia thành ba nhóm. Nhóm không tác dụng với xúc tác ở nhiệt độ thấp hơn 620 oC như CO, CO2, NH3 . Nhóm làm giảm hoạt tính của xúc tác nhưng không làm giảm độ chọn lọc như hơi nước. Và nhóm làm giảm độ chọn lọc của xúc tác ( H2S ở nhiệt độ 425 oC ; NH3 SO2, SO3, ở nhiệt độ lớn hơn 620 oC ). Từ kinh nghiệm thao tác các công nghệ Cracking cho thấy rằng độ hoạt tính của xúc tác có thể duy trì nếu ta cho thêm hơi nước vào nguyên liệu hay việc sử lý trước và sau khi tái sinh xúc tác . Thêm hơi nước khi chế biến nguyên vật liệu có Lưu huỳnh sẽ có tác dụng âm vì khi đó lại làm tăng quá trình ăn mòn thiết bị và sản phẩm của quá trình ăn mòn lại làm nhiễm bẩn xúc tác , dẫn tới luôn làm giảm độ hoạt tính và độ chọn lọc của chất xúc tác . Tác dụng đồng thời của nhiệt độ cao và hơi nước làm giảm độ hoạt tính tổng cộng của xúc tác . Khi áp dụng quá trình ở lớp sôi ( FCC) do cần duy trì ở điều kiện để cốc Ýt lắng đọng trên xúc tác và xúc tác không bị quá nhiệt , khi tái sinh người ta phải đưa vào một lượng nhỏ hơi nước . Hơi nước cho vào còn có nhiệm vụ đẩy khí tái sinh và khí sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc tác và cũng để chánh phần nào sự tạo cốc . Nhưng nếu cho hơi nước vào nhiều thì sẽ dẫn tới phá vỡ cân bằng nhiệt của hệ lò phản ứng và tái sinh do nhiệt tạo ra trong quá trình tái sinh không đủ để bù nhiệt thu vào của các phản ứng Cracking trong lò phản ứng . Hàm lượng cốc trên xúc tác khi ra khỏi có phản ứng phụ thuộc vào lượng xúc tác tuần hoàn trong hệ thống . Đối với đa số các quá trình (FCC) khi dùng xúc tác chứa Zeolit lượng cốc tạo ra thường chiếm vào khỏang 1,3 ( 1,8 % khối lượng xúc tác . Còn sau khi tái sinh là 0,1 ( 0,05% khối lượng . Các hợp chất cơ kim và các hợp chất có chứa Nitơ trong nguyên liệu đầu là các phần tử làm già hoá nhanh xúc tác . Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự có mặt của các hợp chất Nitơ trong nhiên liệu làm giảm hiệu suất xăng và các sản phẩm trắng .Ví dụ như khi hàm lượng Nitơ tăng từ 0,1 đến 0,4% KL , hiệu suất xăng bị giảm đi tới hai lần , còn hiệu suất Gasoil nhẹ cũng bị giảm đồmg thời làm hiệu suất cân nặng và Gasoil nặng tăng . Khi tăng nhiệt độ, tác dụng có hại của các hợp chất Nitơ sẽ giảm. Sự đầu độc xúc tác tới các kim loại cũng đã được nhiều nhà nghiên cứu đề cập tới và chỉ rõ cơ chế tác dụng của chúng đến hoạt tính xúc tác . Sự giảm nhanh nhất hoạt tính của xúc tác xẩy ra trong lúc tiếp xúc với các độc tố với xúc tác . Khi lắng đọng các ôxit kim loại nặng trên xúc tác dẫn đến làm giảm độ sâu cracking và giảm hiệu suất xăng do tăng nhanh quá trình tạo cốc . Khi hàm lượng các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng , thì hàm lượng các kim loại nặng như Niken và Vanadi cũng tăng theo vì đa phần chúng đều tập trung ở phần cân nặng và phân đoạn nhựa – Asphan ( ví dụ trong dầu mỏ có Lưu huỳnh thì có tới 90% chất phức chứa Vanađi , còn trong dầu có chứa Ýt Lưu huỳnh là phức với Niken). 1.5 Cơ sở tạo cốc trong quá trình cracking xúc tác Trong quá trình làm việc của quá trình Cracking xúc tác một số phản ứng xẩy ra và tham gia kết hợp với nhau tạo ra những sản phẩm có hại bám trên bề mặt chất xúc tác . Những sản phẩm có hại đó gọi là cốc . Sảm phẩm cốc được tạo ra là do một hệ vòng thân có độ ngưng tụ cao, sự hình thành cốc có thể do các nguyên nhân sau : - Do bản chất của nguyên liệu Cracking ( nếu nguyên liệu là phân đoạn kezosen-Xôđa và Gasoil nặng thu được từ quá trình chưng cất trực tiếp thì Ýt tạo cốc ). Nếu nguyên liệu là cặn Marut Gasoil nặng của quá trình thứ cấp khác thì khả năng tạo cốc nhiều . - Do chất xúc tác của quá trình có độ chọn lọc không cao . - Do chế độ công nghệ chưa tối ưu Cốc được tạo thành trong quá trình Cracking xúc tác có thể chia thành ba phần chính : - Lượng cốc do phản ứng hoá học . - Lượng cốc do hấp thụ hoá học trên bề mặt xúc tác . - Lượng cốc do nhả hấp thụ chậm. Các gốc Hydrocacbon va chạm vào nhau tạo thành phân tử ngưng tụ các vòng thơm sẽ tạo thành cac bon ( hay gọi là cốc ) . Sơ đồ có thể biểu diễn chúng như sau cho các loại tương tự như benzen là: Naphtaxen, antraxen, phenapxen , phản ứng chính là phản ứng ngưng tụ tạo ra sản phẩm cốc . Như vậy ta thấy rằng cốc dầu mỏ không phải là sự biến dạng củc Cacbon nhận được khi phân huỷ các Hydrocacbon thành nguyên tố, mà nó là cấu trúc Hydrocacbon . Trong quá trình cracking xúc tác thì cốc là sản phẩm không mong muốn vì nó bám trên tâm hoạt tính của xúc tác, làm giảm hoạt tính của xúc tác . Vì vậy phải tiến hành tái sinh xúc tác . 1.6 Tái sinh xúc tác Xúc tác trong quá trình Cracking làm việc được một thời gian , cốc tạo thành do một số phản ứng phụ có hại bám trên bề mặt xúc tác che phủ các tâm hoạt động cuả xúc tác . Điều đó dẫn đến giảm hoạt tính xúc tác vì vậy hiệu quả của quá trình Cracking xúc tác bị giảm .Để xúc tác làm việc bình thường ( các tính chất của xúc tác không hề thay đổi ) thì người ta phải tiến hành tái sinh Bản chất của quá trình tái sinh xúc tác là đốt cháy cốc bám trên bề mặt xúc tác bằng không khí nóng trong lò tái sinh xúc tác . Khả năng tái sinh của xúc tác là một đặc tính quan trong của nó. Kết quả của quá trình đốt cháy cốc sẽ sinh ra CO và CO2 . Các phản ứng cháy này toả nhiều nhiệt . Ngoài ra còn có các phản ứng khử các hợp chất lưu huỳnh . Các phản ứng xẩy ra khi tái sinh xúc tác có thể miêu tả như sau : C + O2 ( CO2 Q = 33,927 ( 34,069 MJ/kg C + 1/2O2 ( CO Q = 10,692 ( 10,314 MJ/kg CO + 1/2O2 ( CO2 Q = 23,650 (23,755MJ/kg H2 + 1/2O2 ( H2O Q = 1210,043 ( 1210,252MJ/kg S + O2 ( SO2 Q = 9,132 ( 9,222MJ.kg SO2 + 1/2O2 ( SO3 MeO + SO3 ( MeSO4 MeSO4 + 4H2 (MeO + H2S + 3H2O Me : là kim loại Nhiệt lượng toả ra được dùng cấp nhiệt cho xúc tác vào lò phản ứng ngoài ra còn tận dụng để sản xuất hơi nước dùng trong khu liên hợp . Nhiệt độ tái sinh phụ thuộc nhiều vào chất xúc tác đang được dùng và loại lò tái sinh . Ví dụ đối với xúc tác Alumôsilicat tổng hợp tiến hành tái sinh ở nhiệt độ 540 (680 oC Khả năng tái sinh có thể đánh giá bằng cường độ cháy cốc . Cường độ cháy cốc càng cao, quá trình tái sinh càng nhanh, thể tích thiết bị tái sinh yêu cầu càng nhỏ. Cường độ cốc cháy phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ , áp suất riêng phần của Oxy, hàm lượng cốc bám trên xúc tác ... Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lên cường độ cháy cốc : qua nghiên cứu cho thấy nhiệt độ khoảng 540 ( 680 oC tiến hành tái sinh là tốt nhất . Nếu chóng ta tiến hành tái sinh ở nhiệt độ thấp hơn ví dụ 450 ( 500 oC thì quá trình tái sinh xẩy ra chậm ( cường độ cháy cốc thấp ) cốc bám trên xúc tác cháy không triệt để . Nếu tiến hành tái sinh ở nhiệt độ cao hơn 700 oC thì sẽ làm cháy cốc lớn và cháy cả xúc tác , làm cho tính chất của xúc tác bị biến đổi và còn làm cho thiết bị tái sinh bị biến dạng làm mất độ bền cơ và tăng quá trình Oxy hoá thiết bị . Tốc độ tái sinh có thể biểu diễn theo phương trình :  Trong đó : V : Tốc độ tái sinh   Áp suất riêng phần của Oxy và hơi nước . C : Hàm lượng cốc trên xúc tác . n : Bậc phản ứng theo các bon K1 ,K2 : Hằng số Vậy để tăng tốc độ tái sinh thì phải tăng nhiệt độ tái sinh (hiệu quả nhất ở vùng động học ), tăng áp suất riêng phần của Oxy trong không khí , giảm đường kính các hạt xúc tác , ví dụ xúc tác dạng cầu có đường kính D = 3 ( 3,5 mm có cường độ tái sinh cao hơn 30 ( 40% so với xúc tác có D = 5 mm . Xúc tác có đường kính lỗ xốp lớn và đồng đều thì quá trình tái sinh nhanh vì Oxy dễ khuếch tán . Tuy vậy điều này bị giới hạn bởi độ bền của xúc tác và một số tính chất khác của nó . Việc tái sinh xúc tác thường không thể đốt hết cốc nằm sâu trong xúc tác. Cốc còn lại gọi là cốc cặn. Cốc cặn thường còn lại từ 0,1 ( 0,3 % trọng lượng xúc tác. Người ta mong muốn lượng cốc cặn còn lại không quá 0,1%. Tóm lại mức độ tái sinh xúc tác cần phải khống chế chặt chẽ để không chỉ đảm bảo độ hoạt tính của xúc tác mà còn đảm bảo vấn đề vệ sinh môi trường, vì thế không nên có mặt của CO trong khí khói thải. Hơn nữa quá trình cháy cũng không thể xẩy ra ở nhiệt độ quá cao hay tích nhiệt cục bộ dẫn đến phá huỷ xúc tác . Sau khi tái sinh , hàm lượng cốc còn lại trên xúc tác phải là cực tiểu để khôi phục tối đa hoạt tính của xúc tác . Quá trình tái sinh xúc tác bằng phương pháp đốt cốc chưa giải quyết được việc khử các kim loại nặng hấp thụ trên xúc tác . Vì vậy để hoàn thiện quá trình tái sinh người ta tiến hành thêm quá trình trao đổi ion để khử các kim loại nặng , điều này được giải quyết sẽ nâng cao được hiệu quả quá trình tái sinh xúc tác . CHƯƠNG II Thuyết minh sơ đồ nguyên lý tái sinh xúc tác TRONG LỚP XÚC TÁC GIẢ SÔI Hệ thống Cracking xúc tác trong lớp giả sôi được đưa vào sử dụng ở quy mô công nghiệp từ năm 1941.Từ đó đến nay người ta luôn luôn cải tiến thiết bị sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm tốt . Hệ thống này được sử dụng ngày càng được phổ biến trong công nghiệp chế biến dầu mỏ. Qua thực tế sử dụng hệ thống Cracking xúc tác trong lớp xúc tác giả sôi , sử dụng xúc tác dạng bụi bay dạng vi cầu người ta thấy nó có nhiều ưu điểm hơn hệ thống Cracking xúc tác trong lớp xúc tác tầng chặt . Những ưu điểm lớn đó là : 1.Các thiết bị chính của quá trình là thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh đều có cấu tạo rất đơn giản :( so với các dạng thiết bị khác của quá trình Cracking thực tế chúng là hình rỗng ). 2. Sự tuần hoàn xúc tác từ thiết bị phản ứng đến thiết bị tái sinh và ngược lại là nhờ sự chuyển vận liên tục của hơi và khí trong một giới hạn rộng. 3. Do có sự khuấy trộn mạnh mẽ của xúc tác và hơi nguyên liệu dẫn đến sự đồng nhất về nhiệt độ trong toàn bộ thể tích lớp xúc tác ở thiết bị phản ứng cũng như thiết bị tái sinh, khắc phục được hiện tượng quá nhiệt cục bộ 4. Hệ thống này có khả năng chế biến các dạng nguyên liệu khác nhau , như từ nguyên liệu là phân đoạn Kezoxen đến nguyên liệu nặng , là Mazuts làm tăng tính vạn năng của hệ thống 5. Hệ thống này có công suất làm việc lớn. THUYẾT MINH DÂY TRUYỀN Xúc tác đã làm việc lấy ra khỏi thiết bị phản ứng (1) cho sang tháp tái bốc hơi (10). Lượng xúc tác này được điều chỉnh bằng van (6). Tại tháp tái bốc hơi người ta thổi hơi nước quá nhiệt vào để tách hết hơi sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc tác . Sau đó xúc tác được đưa vào thiết bị tái sinh (3). Lượng xúc tác được đưa vào thiết bị tái sinh được điều chỉnh bằng van (9). Cho thổi không khí từ thiết bị thổi không khí (8) vào thiết bị tái sinh . Không khí này sẽ đẩy xúc
Tài liệu liên quan