1. MC LC
Noi dung Trang
Chương 1. TONG QUAN VÊ NHÀ MÁY LC DÂU ............................................. 3
Chương 2. CÁC QUÁ TRÌNH X! LÝ BAN ðÂU .................................................. 8
Chương 3. QUÁ TRÌNH CHƯNG CÂT DÂU THÔ............................................... 17
Chương 4. QUÁ TRÌNH CRACKING NHIET ....................................................... 38
Chương 5. QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC.................................................. 50
Chương 6. QUÁ TRÌNH HYDROCRACKING XÚC TÁC.................................... 71
Chương 7. QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC............................................... 83
Chương 8. QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA................................................................ 119
Chương 9. QUÁ TRÌNH ISOMER HÓA .............................................................. 132
Chương 10. CÁC QUÁ TRÌNH X! LÝ BANG HYDRO.................................... 140
Chương 11. CÁC QUÁ TRÌNH LÀM S9CH ....................................................... 152
Chương 12. S: PHÁT TRIEN C=A CÔNG NGHE LC DÂU.......................... 186
2
2. 3
Chương 1
TONG QUAN VÊ NHÀ MÁY LC DÂU
1. M c ñích c%a nhà máy l+c dâu.
Nhà máy lCc dâu là nơi thJc hien các quá trình chê biên dâu thô thành các
sSn pham dâu mV. Cơ câu vê các sSn pham dâu mV phSi ñáp [ng ñưc nhu
câu tiêu th^ c_a tha trưbng theo teng khu vJc và sJ phân chia sSn xuât trên
phim vi thê giji.
Ngoài ra, nhà máy lCc dâu phSi ñSm bSo chât lưng cho các sSn pham sSn
xuât te nhà máy theo các tiêu chuan chât lưng ñã qui ñanh.
M^c ñích c_a nhà máy lCc dâu có the phát hCa theo sơ ñô sau:
Ngoài ra, nhà máy lCc dâu còn cung câp mot lưng nguyên lieu rât ljn cho
ngành công nghiep hóa dâu như: dung môi, si nhân tio, nhJa, hóa chât cơ
bSn, phân bón, ...
Qui trình chê biên c_a nhà máy lCc dâu ñưc minh hCa trong sơ ñô sau:
3. 2. Nhiem v c%a nhà máy
2.1 Tiêp nhan và van chuyen dâu thô
Có the tiêp nhan mot lưng ljn dâu thô vê cS sô lưng lan ch_ng loii,
nham tránh sJ tác ñong c_a sJ biên ñong rong ljn vê nguôn nguyên lieu và có
the câu thành nguyên lieu phù hp vji chê ño công nghe c_a nhà máy nham
ñáp [ng ñưc yêu câu vê cơ câu sSn pham dâu mV c_a tha trưbng. Có the tiêp
nhan bang câu cSng hoac ñưbng ông.
2.2 Chê biên dâu thô
ThJc hien các quá trình chê biên dâu thô thành các sSn pham dâu mV hay
chât nên.
2.3 Kiem tra chât lưng
ThJc hien viec kiem tra chât lưng các nguyên lieu và sSn pham c_a nhà
máy nham theo dõi các quá trình chê biên và ñSm chât lưng cho các sSn
pham tio thành.
3. Các quá trình chê biên trong nhà máy l+c dâu
Tùy vào nguyên lieu dâu thô và m^c ñích c_a nhà máy lCc dâu mà qui trình
công nghe chê biên rât khác nhau. Nhưng nhìn chung, quá trình chê biên tong
the c_a nhà máy lCc dâu có the mô tS như sơ ñô sau:
4
4. Sơ ñô chê biên dâu thô
Tuy nhiên, các quá trình chê biên trong các nhà máy lCc dâu luôn bao gôm
các bo phan sau:
3.1 Quá trình phân tách
Tio ra các phân ñoin cơ s| nham ñáp [ng m^c ñích s} d^ng cho các quá
trình chê biên tiêp theo (chưng cât, trích ly…).
3.2 Quá trình chuyen hoá
Nham tio ra các phân t} mji có tính chât phù hp vji sSn pham s} d^ng
(alkyl hóa, isomer hóa, reforming, cracking,…).
3.3 Quá trình x) lý
Nham loii bV các tip chât không mong muôn có mat trong thành phân các
phân ñoin và sSn phâm, nham ñáp [ng yêu câu làm nguyên lieu cho quá trình
chê biên tiêp theo hay ñit chât lưng sSn pham thương pham.
5
5. Sơ ñô phân tách dâu thô
3.4 Các quá trình b-o ve môi trư/ng
Bao gôm các quá trình x} lí môi trưbng nham bSo ñSm an toàn môi trưbng
làm viec và môi trưbng tJ nhiên xung quanh nhà máy (bao gôm các quá trình
x} lý khí, nưjc thSi, chât thSi, khí chua …).
Thang quy ñoi giƒa các ding năng lưng
1 tân dâu thô = 1 TOE (tons oil eguivalent)
1 tân than ñá = 0,66 TOE
1000 m3 N.Gas = 0,99 TOE
1000 Kw ñien = 0,222 TOE
6
7. 8
Chương 2
CÁC QUÁ TRÌNH X: LÝ BAN ðÂU
1. On ñnh dâu nguyên khai
Sau khi ñưc khai thác te các giêng áp suât cao, trung bình và thâp dâu
chưa on ñanh, nghĩa là chưa tách các hp phân nhˆ (etan, propan, butan và
mot phân pentan), van chuyen khó và không kinh tê vì trong quá trình van
chuyen có the thât thoát các hydrocarbon nhˆ là các nguyên lieu có giá tra.
Khí thu hôi có the ñưc s} d^ng làm nguyên lieu bo sung cho các nhà máy
chê biên dâu, do ñó cân ñưc thu hôi triet ñe. Dâu sau khi khai thác ñưc loii
khí nhb giSm áp suât, ñưa vào be ch[a ñe lang và tách khVi nưjc, sau ñó ñưc
ñưa ñi on ñanh hóa, nghĩa là tách các hydrocarbon nhˆ (etan, propan, butan và
mot phân pentan). Dâu on ñanh ñưc ñưa ñi x} lý nhiet – hóa, sau ñó ñên c^m
công nghe loii muôi bang ñien (EDS).
Trong dâu có ch[a khí hòa tan, nưjc và muôi. Hàm lưng khí trong dâu
khai thác te 1÷2 ñên 4%. SJ dao ñong c_a hàm lưng khí ph^ thuoc vào ding
dâu, ñiêu kien on ñanh hóa, hình th[c van chuyen, ding bôn ch[a dâu trong
nhà máy và ñiêu kien khí quyen… Trong quá trình on ñanh hóa nhan ñưc
nguyên lieu cho công nghiep hóa dâu; các phân ñoin dâu on ñanh tôt khi ñưc
chưng cât khiên cho chê ño công nghe trong tháp se ít dao ñong hơn, tio ñiêu
kien ngưng t^ xăng trong thiêt ba làm linh tôt hơn; loii bV khS năng mât mát
phân ñoin xăng nhˆ do cuôn theo khí. Loii butan ñưc coi là m[c on ñanh
hóa tôi ưu c_a dâu. Tuy nhiên trong mot sô trưbng hp cân phSi loii mot phân
phân ñoin pentan (loii 40 ÷ 80% hàm lưng c_a nó trong dâu).
2. Tách muôi - nưDc
Nêu trong dâu có hàm lưng nưjc và muôi cao chê ño công nghe c_a các
quá trình ba phá h_y, làm tăng áp suât trong thiêt ba và giSm công suât. Muôi
còn có tác hii ljn hơn. Muôi ñóng trên bê mat các thiêt ba trao ñoi nhiet, làm
giSm he sô truyên nhiet, dan tji tăng chi phí nhiên lieu, giSm công suât thiêt
ba.
8. Nưjc trong dâu thưbng tio thành ding nhũ tương khó phá h_y. Nưjc
trong dâu ch[a nhiêu muôi khoáng khác nhau và mot sô kim loii hòa tan.
Các cation thưbng gap trong nưjc là Na+, Ca2+, Mg2+ và mot lưng Fe2+ và
K+ ít hơn. Các anion thưbng gap là Cl- và HCO3-, còn SO4
9
2- và SO3
2- vji mot
lưng ít hơn. Ngoài ra, trong dâu còn có mot sô oxit không phân ly như
Al2O3, Fe2O3, SiO2. Hàm lưng tong c_a muôi khoáng (ño khoáng) c_a nưjc
có the te dưji 1% ñên 20 ÷ 26%. Mot sô muôi khoáng de ba th_y phân (xem
trong phân tiêp theo), do ñó nưjc ñi kèm theo dâu mV là vân ñê ñưc quan
tâm.
Muôi trong dâu tôn tii | ding hòa tan trong nưjc hoac tinh the có tính
chât khác nhau. Clorua natri hâu như không hòa tan. Clorua canxi trong ñiêu
kien tương [ng có the th_y phân ñên 10% và tio HCl. Clorua maghê th_y
phân 90% và quá trình này dien ra cS | nhiet ño thâp. Do ñó nưjc có the là
nguyên nhân ăn mòn thiêt ba. Th_y phân clorua maghe:
MgCl2 + H2O MgOHCl + HCl
Dien ra dưji tác d^ng c_a nưjc ch[a trong dâu và do nưjc kêt tinh clorua
maghê. Ăn mòn dưji tác d^ng c_a sSn pham th_y phân dien ra trong vùng
nhiet ño cao (các ông c_a lò nung, thiêt ba bay hơi, tháp cât) và trong các thiêt
ba nhiet ño thâp (thiêt ba ngưng t^ và thiêt ba làm linh).
Trong chê biên dâu do phân h_y hp chât lưu huỳnh tio H2S là
nguyên nhân ăn mòn minh, ñac biet khi kêt hp vji HCl. H2S khi có nưjc
hoac dưji nhiet ño cao tác d^ng vji kim loii c_a thiêt ba tio sulfur sat:
Fe + H2S FeS + H2
Màng FeS che ph_ bê mat kim loii, bSo ve nó không ba ăn mòn tiêp,
nhưng khi có có HCl màng bSo ve ba phá h_y do sulfur sat tham gia vào phSn
[ng sau:
FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S
Clorua sat chuyen thành dung dach nưjc, còn hydro sulfur ñưc giSi
phóng lii tác d^ng vji sat.
B^i và muôi gây ăn mòn ông dan, tích lũy lii trong sSn pham dâu làm
giSm chât lưng c_a chúng. Trong quá trình loii muôi bên cinh clorua cũng
loii 50 ÷ 70% các hp chât vanadium và niken, phân ljn hp chât angtimon
9. và các tip chât khác có khS năng ñâu ñoc xúc tác và ăn mòn thiêt ba trong các
quá trình chê biên tiêp.
Do nưjc tôn tii trong dâu | ding nhũ tương bên vƒng nên các phương
pháp loii nưjc tap trung vào viec phá nhũ tương trong dâu. Có 3 phương
pháp phá nhũ: cơ hCc, hóa hCc và ñien.
2.1 Phương pháp cơ h1c
Lang: Lang ñưc [ng d^ng cho nhũ tương mji, không bên, có khS năng
tách ljp dâu và nưjc do chúng có trCng lưng riêng khác nhau. Nung nóng
làm tăng nhanh quá trình phá nhũ do sJ hòa tan c_a màng bSo ve nhũ tương
vào dâu tăng, giSm ño nhjt môi trưbng và giSm sJ chênh lech khôi lưng
riêng. Trong các xí nghiep loii nưjc bang phương pháp lang ñưc thJc hien
trong thiêt ba nung nóng-loii nưjc ding hình tr^ ñ[ng có ñưbng kính 1,5 ÷ 2
m và chiêu cao 4 ÷ 5 m (hình 7). Trong ñó dâu ñưc hâm nóng ñên 60oC bang
ñèn ñôt khí lap dưji ñáy thiêt ba.
Trong nhà máy chê biên dâu nưjc ñưc loii tiêp bang cách gia nhiet ñên
120 ÷ 160oC và ñe lang | áp suât 8 ÷ 15 atm (ñe nưjc không sôi) trong 2 ÷ 3
gib.
10
Sơ ñô thiêt b nung nóng
- lang nưc
I - Nhũ tương.
II - Dâu thô.
III - Nưjc.
IV - Khí nhiên lieu
10. Lc: LCc ñe tách nưjc ra khVi dâu dJa trên tính thâm ưjt lJa chCn các
chât lVng khác nhau c_a các vat lieu. Cát thich anh de thâm ưjt nưjc hơn,
còn pirit (FeS2) thâm ưjt dâu tôt hơn. ðe làm khan dâu bang phương pháp lCc
s} d^ng bông th_y tinh, mùn cưa. Các hit nưjc nhV li ti bám vào các cinh
nhCn c_a mùn cưa hoac si bông th_y tinh, liên kêt vji nhau thành giCt ljn de
chSy xuông dưji.
LCc [ng d^ng trong trưbng hp khi nhũ tương ñã ba phá nhưng nhƒng giCt
nưjc còn giƒ | tring tháp lơ l}ng và không lang xuông ñáy. Hieu quS c_a
tháp lCc cao. Thí d^ trong tháp lCc vji 3 ljp bông th_y tinh ñã giSm hàm
lưng muôi te 582 xuông ñên 20 mg/l. Nhưc ñiem cơ bSn c_a phương pháp
lCc là màng lCc nhanh ba muôi và b^i ñóng bít và phSi thay thê.
2.2 Phương pháp hóa h1c
Phá h_y nhũ tương trong trưbng hp này ñưc thJc hien bang cách s}
d^ng các chât hoit ñong bê mat (CHðBM) có tác d^ng như chât phá nhũ. Phá
nhũ bang phương pháp hóa hCc ñưc [ng d^ng rong rãi. Phương pháp này có
ñac ñiem là mêm d˜o và ñơn giSn. Các chât phá nhũ tôt là các chât phá nhũ
hieu quS cao, liêu lưng thâp, san có, không ăn mòn thiêt ba, không làm thay
ñoi tính chât c_a dâu, không ñoc hoac de tách ra khVi nưjc. ðe tăng nhanh
phá nhũ cân hâm nóng dâu. Sơ ñô công nghe phá nhũ nhiet hóa trình bày
trong hình 8.
Sơ ñô công nghe phá nhũ nhiet hóa trong dâu
1- Bo trao ñoi nhiet; 2- thiêt ba nung nóng bang hơi; 3- be lang
I- Dâu nguyên lieu; II- chât phá nhũ; III- nưjc mji; IV- dâu loii nưjc;
V- hơi nưjc; VI- nưjc tách ra.
11
11. 2.3 Phương pháp phá nhũ tương dâu bang ñien trư/ng
S} d^ng ñien trưbng ñe làm khan nưjc ñưc [ng d^ng rong rãi trong các
xí nghiep và nhà máy chê biên dâu te ñâu năm 1990. Khi ñưa nhũ tương dâu
vào ñien trưbng xoay chiêu các hit nưjc tích ñien âm bat ñâu di chuyen bên
trong giCt nưjc, tio cho nó ding hình trái lê, ñâu nhCn c_a quS lê hưjng vê
ñien cJc. Khi thay ñoi cJc c_a ñien cJc, giCt nưjc hưjng ñâu nhCn vê hưjng
ngưc lii. Tân sô ñoi hưjng c_a giCt dâu bang vji tân sô thay ñoi c_a ñien
trưbng. Dưji tác d^ng c_a lJc kéo các hit nưjc riêng l˜ hưjng vê cJc dương,
chúng va chim vji nhau và trong ñien trưbng ñ_ minh tio thành các ñám
mây ñien môi, nhb ñó các giCt nưjc nhV se ljn lên, khiên cho chúng de lang
xuông trong thùng ñien trưbng.
Sơ ñô c+m làm khan bang ñien
1- Thiêt ba gia nhiet bang hơi; 2- thiêt ba tron; 3- thiêt ba làm khan bang
ñien.
I- Dâu nguyên lieu; II- hơi nưjc; III- chât phá nhũ; IV-dâu khan và ñã loii
muôi; V- nưjc tách ra
12
.
12. Sơ ñô loi nưc- muôi bang ñien vi thiêt b loi nưc nam ngang
1- Thiêt ba loii nưjc nam ngang; 2- Thiêt ba gia nhiet bang hơi; 3- Bo trao
ñoi nhiet.
I- Dâu nguyên lieu; II- chât phá nhũ; III- nưjc mji; IV- kiêm; V- nưjc
lang; VI- dâu loii nưjc.
Sơ ñô công nghe loii nưjc ñien trưbng (EDW) dan ra trong hình, thiêt ba
có công suât 6.000 tân/ngày. Nhũ tương dâu sau khi ñưc nung nóng se tiêp
xúc vji nưjc mji. Thêm chât phá nhũ vào hon hp này, sau ñó nó ñưc chia
vào hai thiêt ba loii nưjc ñien. Trong ñó nhũ tương ba phá h_y, nưjc rút ra te
phía dưji ño vào kênh thoát nưjc, còn dâu lây ra te phía trên và ñưa vào be
lang. Dâu loii muôi và nưjc bơm vào be ch[a, sau ñó vào ông dan.
ðe phá nhũ không bên quá trình loii nưjc tiên hành hai bac: I- chê biên
nhiet–hóa; II - x} lý ñien. ðe phá nhũ bên vƒng quá trình loii nưjc tiên hành
3 bac: I- nhiet hóa; II và III- ñien. Trong quá trình làm khan hai bac kêt hp
nhiet hóa và ñien m[c loii nưjc ñit 98% hoac cao hơn.
Ngày nay thiêt ba loii nưjc bang ñien ding nam ngang, làm viec | nhiet
ño 160oC và 18 atm ñưc [ng d^ng rong rãi. Trong hình 10 giji thieu sơ ñô
loii nưjc bang ñien ding nam ngang vji bôn thiêt ba, mot thiêt ba ñe loii
nưjc, ba thiêt ba còn lii ñe loii muôi. Sơ ñô có công suât 7 trieu tân dâu/năm.
13
13. Loii muôi ñưc thJc hien bang cách thêm nưjc và chât phá nhũ. Dâu te bôn
ch[a ñưc bơm bang máy bơm qua he trao ñoi nhiet vào các thiêt ba loii nưjc
lap ñat nôi tiêp nhau. ðông thbi nip nưjc nóng và chât phá nhũ vào dâu.
Loii muôi dien ra trong ñien trưbng ñien thê 32 ÷ 33 kW | nhiet ño 120 ÷
130oC và áp suât 8 ÷ 10 atm. Dâu sau khi x} lý ch[a 5 ÷ 10 mg muôi/l, cho
phép c^m chưng cât dâu làm viec liên t^c trong ít nhât hai năm.
Trưjc ñây trong công nghiep chê biên dâu lCc dâu ch gôm c^m chưng cât
khí quyen (AR) vji công suât khoSng 3 trieu tân dâu/năm. Vji kêt quS hoàn
thien công nghe chê biên sơ câp mot mat ngưbi ta tiên hành tJ ñong hóa các
c^m AR và AVR, mat khác ñưa vào [ng d^ng c^m loii muôi bang ñien
(EDS), on ñanh phân ñoin xăng... Các c^m riêng l˜ này ñưc kêt hp trong
liên hp EDS-AVR. Kêt hp các c^m trong khu liên hp tăng sJ thông nhât,
giSm nhân công, giSm thiêt ba ch[a. Dưji ñây xét sơ ñô công nghe loii muôi,
nưjc bang ñien EDS.
Sơ ñô công nghe c^m loii muôi, nưjc bang ñien ñưc trình bày trong hình
11. Dâu thô te ông dan ñưa trJc tiêp vào máy bơm H-1 và bơm qua hai ñưbng
song song vào trao ñoi nhiet, trong ñó nó ñưc nung nóng ñên 140 ÷ 150oC
nhb nhiet te các dòng sSn pham lây ra hoac dòng hôi lưu.
Dòng dâu thô th[ nhât chiy trong không gian c_a ông trao ñoi nhiet T-2,
trong ñó nó ñưc nung nóng nhb nhiet c_a dòng tuân hoàn th[ nhât c_a tháp
K-2 (tháp chưng cât khí quyen, hình 13), sau ñó qua trao ñoi nhiet T-17, trong
ñó nó ñưc nung nóng nhb dòng tuân hoàn th[ hai c_a tháp K-2, và ñi vào bo
phan thu gom ñe ñưa vào c^m loii muôi nưjc bac nhât, rôi sau ñó vào thiêt ba
loii nưjc bang ñien A1÷A5.
Dòng dâu thô th[ hai chiy trong không gian c_a ông trao ñoi nhiet T-1,
sau ñó T-16, trong ñó nó ñưc nung nóng bang nhiet c_a mazut và ñi vào bo
phan thu gom trưjc khi ñưa vào c^m loii muôi nưjc th[ nhât.
Máy bơm H-41 bơm dung dach kiêm-soda ñe trung hòa clorua và tránh ăn
mòn thiêt ba. Te máy bơm H-37 bơm 1/3 lưng dung dach chât phá nhũ vào
dòng câp c_a máy bơm dâu H-1 (2/3 chât phá nhũ bơm vào thiêt ba loii nưjc
bac hai).
14
14. Sơ ñô công nghe loi muôi, nưc bang ñien.
A1-A5- thiêt ba loii nưjc, muôi nam ngang c_a bac nhât; B1-B5- - thiêt ba loii nưjc, muôi nam ngang c_a bac hai;
T- bo trao ñoi nhiet; E- be ch[a; H- máy bơm
15
15. ðe san bang nhiet ño và áp suât cS hai dòng dâu thô trưjc khi ñi vào thiêt
ba loii nưjc bang ñien ñưc kêt hp và tron trong bo phan thu gom, nưjc
nóng te thiêt ba loii nưjc bang ñien bac hai cũng ñưc bơm vào nhb máy
bơm H-36 và sau ñó dòng nguyên lieu ñưc chia thành năm dòng song song
ñi vào 5 thiêt ba loii nưjc bang ñien bac nhât. ðe phân bô ñêu dâu thô trong
thiêt ba loii nưjc, trong moi dòng trang ba mot thiêt ba chuyên d^ng và mot
lưu lưng.
Dâu ñã loii muôi và nưjc mot phân te phía trên thiêt ba loii nưjc bac nhât
A1 ÷ A5 nhap chung và sau ñó chia thành 5 dòng song song ñi vào 5 thiêt ba
loii nưjc bac hai B1 ÷ B5. Trong thiêt ba thu gom trưjc khi ñưa dâu vào thiêt
ba loii nưjc bac hai cũng trang ba máy tron, trong ñó tron chât phá nhũ, dâu
thô và nưjc ñưc bơm te máy bơm H-31 (10% so vji dâu thô). Sau thiêt ba
loii nưjc bac hai dâu ñưc chia thành hai dòng song song ñưa vào không gian
giƒa các ông c_a bo trao ñoi nhiet T-3, T-4, T-18, trong ñó nó ñưc nung
nóng ñên 220÷240oC, sau ñó ñưa vào tháp K-1 (tháp bay hơi trưjc).
Dung dach muôi te thiêt ba loii nưjc bac nhât ñưc ñưa vào be lang E-18,
là be hình tr^ nam ngang có dung tích 160 m3 và làm viec | 150oC và 10 atm.
Trên be lang có thiêt ba bay dâu, te ñó dâu qua thiêt ba làm linh T-32 và ñưc
ñưa vào be tiêu nưjc E-19. Dưji be E-18 dung dach muôi sau khi làm nguoi
trong máy làm linh không khí ñưc ñưa vào bo phan làm sich.
ðiêu kien tôi ưu ñe loii muôi c_a c^m loii muôi - nưjc ph^ thuoc vào
chât lưng dâu. Thí d^, chCn nhiet ño sao cho ño nhjt c_a dâu thô thâp hơn 4
cSt; trong ñiêu kien ñó lang nưjc tiên hành thuan li và không cân tăng nhiet
ño dâu thô. Chât lưng chât phá nhũ quyêt ñanh lưng nhũ cân s} d^ng. Hieu
quS c_a chât phá nhũ ñưc xác ñanh b|i chât lưng dâu sau x} lý - hàm lưng
muôi và nưjc phSi thâp nhât.
16
16. α = là ño bay hơi tương ñôi c_a B so vji A.
17
Chương 3
QUÁ TRÌNH CHƯNG CÂT DÂU THÔ
1. Cơ sJ lý thuyêt c%a quá trình chưng cât
1.1 S7 sôi c9a dung d:ch
S2 sôi c4a chât nguyên chât: Mot chât lVng se sôi | nhiet ño mà tii ñó áp
suât hơi bão hoà c_a nó bang áp suât môi trưbng ñè lên mat thoáng. Ví d^ như
nưjc se sôi | 1000C tii P = 1 atm (760mmHg).
Nhiet ño sôi c_a Butan
Áp suât, atm Nhiet ño,oC
1 0
3.41 36
4.80 50
Ta gCi chât có áp suât hơi bão hoà ljn, có nhaêt ño sôi thâp là chât de sôi.
Chât khó sôi có áp suât hơi bão hoà bé, có nhiet ño sôi cao.
Thành phân pha hơi sinh ra khi ñun sôi mot dung dch: Pha hơi sinh ra khi
chât lVng nguyên chât sôi là pha hơi ñơn chât. Pha hơi sinh ra khi mot dung
dach sôi là mot hon hp c_a tât cS các hp phân c_a dung dach và có thành
phân ph^ thuoc vào thành phân c_a dung dach lVng theo ñanh luat Konovalov.
h
A
P P0 .x l
P.x
A A A = = : áp suât hơi bão hoà riêng phân c_a A.
h
B
P = P0 .x l
=
P.x
B B B 0
P
B
P
GCi 0
A
Nêu α 1 : B de sôi hơn A
α 1 : B khó sôi hơn A
17. ðnh luat Konovalov: Khi sôi mot dung dach lVng cho ra mot pha hơi giàu
chât de sôi hơn so vji dung dach lVng.
1.2 Nguyên lý c9a quá trình chưng cât
Chưng cât là quá trình tách mot dung dach bang cách ñun sôi nó, rôi ngưng
t^ hơi bay ra ñe ñưc 2 phân: Phân nhˆ là distillat có nhiet ño sôi thâp, ch[a
nhiêu chât de sôi, còn phân nang còn lii là can chưng cât (redue).
Như vay, phép chưng cât có the thu ñưc Distillat có thành phân mong
18
muôn bang cách chưng cât nhiêu lân.
18. Nhưng chưng cât nhiêu lân như vay rât phiên ph[c, tôn thbi gian mà
không kinh tê. ðe khac ph^c nhưc ñiem này ta dùng he thông chưng cât có
cot chưng cât.
Cot chưng cât có sô ñĩa lý thuyêt càng ljn, thì có khS năng cho mot
distillat có thành phân khác càng nhiêu so vji dung dach trong bình ñun, t[c
là distillat rât giàu chât de bay hơi.
Dùng cot chưng cât có nhiêu ñĩa lý thuyêt có the thu ñưc distillat là chât
de bay hơi gân như tinh khiêt.
2. Cơ sJ lý thuyêt chưng cât dâu mM
Nham phân tách dâu thô thành các phân ñoin thích hp dJa vào nhaêt ño
sôi c_a các câu t} và không làm phân huŸ chúng.
2.1 Chưng cât ñơn gi-n
Chưng cât bay hơi dân dân: Ch_ yêu dùng trong phòng thí nghiem ñe xác
19
ñanh ñưbng cong chưng cât Enghen.
Chưng cât bay hơi mot lân: Cho phép nhan ñưc phân chưng cât ljn hơn
so vji bay hơi mot lân.
Chưng cât bay hơi nhiêu lân: Cho phép quá trình tách các phân ñoin theo
mong muôn.
19. 2.2 Chưng cât ph=c tp
Chưng cât có hôi lưu: ðe nâng cao khS năng phân chia hon hp lVng,
ngưbi ta tiên hành cho hôi lưu mot phân sSn pham ñnh. Nhb sJ tiêp xúc thêm
moy lân giƒa pha lVng (hôi lưu) và pha hơi trong tháp ñưc làm giàu thêm
câu t} nhˆ nhb ñó mà ño phân chia cao hơn.
Chưng cât có tinh luyen: DJa vào quá trình trao ñoi chât nhiêu lân giƒa
pha lVng và hơi nhb vào các ñĩa hay ñem. Chưng cât se có ño phân chia cao
hơn nêu kêt hp vji hôi lưu
Sơ ñô tiêp xúc giBa dòng lDng và hơi trong tháp chưng cât
20
20. Chưng cât chân không chưng cât vi hơi nưc: ðo bên nhiet các câu t}
trong dâu ph^ thuoc ch_ yêu vào nhiet ño và thbi gian lưu. ðôi vji các phân
ñoin có nhiet ño sôi cao, ngưbi ta cân tránh sJ phân huŸ chúng (giSm ño
nhjt, ño bên oxy hoá…) bang cách hin chê nhiet ño (3200 - 4200C) chưng cât.
Nêu nhiet ño sôi cao hơn nhiet ño phân huŸ chúng ta dùng chưng cât chân
không hay chưng cât hơi nưjc. Hơi nưjc làm giSm áp suât hơi riêng phân làm
chúng sôi | nhiet ño thâp hơn.
2.3 ðĩa chưng cât (Tray)
Trong công nghe dâu khí, ñe chưng cât nhƒng lưng khong lô (hàng trieu
tân/năm). Ngưbi ta dùng nhƒng thiêt ba chưng cât khong lô, hoit ñong liên
t^c.
Hơi nguyên lieu se bay lên ñnh tháp và phân lVng se chSy xuông phân
dưji tháp. SJ tiêp xúc giƒa hai dòng này ñưc thJc hien mot cách ñac biet
nhb các ñĩa.
Tii các ñĩa xSy ra quá trình trao ñoi nhiet giƒa dòng hơi và dòng lVng.
ðông thbi tii ñây cũng xSy ra quá trình trao ñoi chât, phân nhˆ trong pha lVng
bay hơi theo pha hơi, phân nang trong pha hơi ngưng t^ theo dòng lVng.
Như vay, khi dòng hơi lên ñên ñnh thì rât giàu câu t} nhˆ, còn dòng lVng
ñi xuông ñáy lii giàu câu t} nang hơn.
Có rât nhiêu ding ñĩa khác nhau ñưc s} d^ng tuỳ vào loii nguyên lieu.
Nhưng m^c ñích chung nham ñSm bSo sJ tiêp xúc giƒa pha lVng và pha
hơi phSi ljn ñe quá trình phân tách hieu quS.
Hien nay, s} d^ng ch_ yêu các ding ñĩa sau:
21
− ðĩa nhiêu lo (Sieve Trays)
− ðĩa ch^p (Bubble–Cap Trays)
− ðĩa ông khói (Chimmey Trays)
− ðĩa Van (Valve Trays)
23. SJ phân bô dòng chSy qua van Snh hư|ng rât ljn ñên sJ tiêp xúc pha
và chât lưng các phân ñoin. Mot sô kieu phân bô dòng chSy trong tháp ñưc
trình bày như sau:
24
24. 2.4 S7 Stripping
ðôi vji chưng cât dâu thô, dòng trích ngang luôn có lan sSn pham ñnh.
ðe loii bV các câu t} nhˆ này, ngưbi ta thJc hien quá trình tái hoá hơi riêng
phân các phân nhˆ. Quá trình này gCi là quá trình stripping.
Quá trình này ñưc thJc hien trong nhƒng cot nhV te 4-10 ñĩa, ñat bên
cinh tháp chưng cât khí quyen và thưbng dùng hơi nưjc trJc tiêp.
Ngoài ra có the stripping bang nhiet (phân ñoin Kerozen).
2.5 S7 hôi lưu (Relux)
Nham tio ra dòng lVng có nhiet ño thâp ñi te ñnh tháp xuông ñáy tháp ñe
trao ñoi nhiet vji dòng hơi. Te ñó làm cho quá trình trao ñoi chât tách phân
ñoin ñưc triet ñe và thu ñưc chât lưng distillat mong muôn.
T le dòng hoàn lưu ph^ thuoc vào nhiêu yêu tô, trong ñó yêu tô kinh tê là
25
bài toán quyêt ñanh.
Khi t le hoàn lưu tăng, sô mâm giSm nhưng ñưbng kính tháp tăng lên.
Ch_ yêu có 3 ding sau:
− Hôi lưu nóng: S} d^ng dòng hôi lưu | tring thái lVng sôi.
− Hôi lưu lnh: Nhiet ño dòng hôi lưu | dưji ñiem lVng-sôi.
25. − Hôi lưu vòng: Lây các sSn pham | các mâm dưji hôi lưu lên các
mâm trên sau khi ñã làm linh.
3. Chưng cât dâu thô J áp suât khí quyen
Chưng cât dâu và sSn pham dâu vji m^c ñích tách dâu thô thành các phân
ñoin, ñưc thJc hien bang phương pháp sôi dân hoac sôi nhiêu lân. Chưng
cât bay hơi nhiêu lân gôm hai hay nhiêu quá trình bay hơi mot lân. Trong
chưng cât sôi dân hơi tio thành thoát ra khVi thiêt ba chưng cât ngay lap t[c,
ngưng t^ trong thiêt ba làm linh - ngưng t^ và ñưc thu hôi dưji ding
distillat. Ngưc lii, trong sôi mot lân hơi tio thành trong quá trình nung nóng
không thoát ra khVi thiêt ba cât cho ñên khi ñit ñên nhiet ño nào ñó, khi ñó có
mot lưng pha hơi tách ra chât lVng. Nhưng cS hai phương pháp chưng cât
này ñêu không the phân tách dâu và sSn pham dâu thành các phân ñoin hˆp vì
có mot lưng thành phân có nhiet sôi cao rơi vào ohân cât (distillat) và mot
phân phân ñoin nhiet ño sôi thâp | lii trong pha lVng. Do ñó phSi tiên hành
ngưng t^ hôi lưu hoac tinh cât. Vji quá trình này, dâu và sSn pham dâu ñưc
nung nóng trong bình câu. Hơi tio thành khi chưng cât hâu như không ch[a
thành phân sôi cao, ñưc làm linh trong thiêt ba ngưng t^ hôi lưu và chuyen
sang the lVng - phân hôi lưu. Chât hôi lưu chSy xuông dưji, lii gap hơi tio
thành. Nhb trao ñoi nhiet thành phân sôi thâp c_a phân hôi lưu hóa hơi, còn
phân có nhiet ño sôi cao trong hơi se ngưng t^. Trong quá trình tiêp xúc này
sJ phân tách se tôt hơn.
Tinh cât là sJ tiêp xúc giƒa dòng hơi bay lên và dòng lVng chSy xuông -
phân hôi lưu. ðe tinh cât tôt phSi tio ñiêu kien tiêp xúc giƒa pha hơi và pha
lVng. SJ tiêp xúc này thJc hien ñưc nhb vào thiêt ba tiêp xúc phân bô trong
tháp (ñem, mâm..). M[c phân tách c_a các thành phân ph^ thuoc nhiêu vào sô
bac tiêp xúc và lưng hôi lưu chSy xuông gap hơi.
26
26. Sơ ñô nguyên tac chưng cât dâu I áp suât khí quyen.
1- Lò nung ding ông, 2- tháp chưng cât, 3- thiêt ba làm linh, 4- bo trao ñoi
nhiet.
I- Dâu thô; II- sSn pham trên (xăng); III- Kerosel; IV- dâu diesel; V- can
chưng cât khí quyen (mazut); VI- hôi lưu; VII- chât câp nhiet ( hơi nưjc).
Hình trên là sơ ñô nguyên tac c^m chưng cât dâu | áp suât khí quyen. Dâu
thô ñưc bơm vào bo trao ñoi nhiet 4, trong ñó nó ñưc gia nhiet, sau ñó ñưa
vào lò nung (1) và dâu ñưc nung nóng ñên nhiet ño cân thiêt và ñưc dan
vào khoang bay hơi (vùng câp) c_a tháp chưng cât (2). Trong quá trình nung
nóng, mot phân dâu chuyen sang pha hơi. Dâu | the hai pha lVng - hơi ñưc
ñưa vào tháp cât, trong ñó do giSm áp mot phân hơi nưjc ñưc tio thành, pha
hơi tách ra khVi pha lVng và bay lên trên dCc theo tháp, còn pha lVng chSy
xuông dưji.
Trong tháp chưng cât có các mâm chưng cât, trên ñó có sJ tiêp xúc giƒa
pha hơi bay te dưji lên và pha lVng chSy te trên xuông. ðe cât phân lVng c_a
nguyên lieu | dưji tháp ngưbi ta ñưa nhiet vào mâm cuôi cùng. Nhb ñó phân
nhˆ c_a sSn pham ñáy chuyen sang pha hơi và do ñó tio hôi lưu hơi. Hơi hôi
27
27. lưu này bay lên te mâm cuôi cùng và tiêp xúc vji pha lVng chSy xuông và
khiên cho pha lVng giàu các chât có nhiet ño sôi cao.
3.1 Chưng cât dâu có tác nhân bay hơi
Mot trong nhƒng phương pháp tăng hàm lưng các chât có nhiet ño sôi
cao trong can chưng cât là ñưa vào phân dưji c_a tháp chưng cât tác nhân bay
hơi. Tác nhân bay hơi ñưc [ng d^ng là hơi nưjc, khí trơ (nitơ, khí cacbonic,
khí dâu), hơi xăng, ligroin hoac kerosel.
Tác nhân bay hơi ñưc s} d^ng rong rãi nhât là hơi nưjc. Khi có hơi nưjc
trong tháp chưng cât, áp suât riêng phân c_a hydrocarbon giSm và dan tji
nhiet ño sôi giSm. Nhb ñó, hydrocarbon có nhiet ño sôi thâp nhât còn lii trong
pha lVng sau khi cât mot lân se chuyen sang pha hơi và bay lên. Hơi nưjc
chuyen ñong dCc theo tháp chưng cât và bay ra cùng sSn pham ñnh, làm giSm
nhiet ño trong tháp xuông 10 ÷ 20 oC. Nên s} d^ng hơi quá nhiet và ñưa nó
vào tháp vji nhiet ño bang nhiet ño c_a nguyên lieu nip vào tháp hoac cao
hơn ñôi chút. Thưbng hơi nưjc sau khi qua máy bơm hơi và turbin có áp suât
tăng ñên 2 ÷ 3 atm, ñưc nung nóng trong ông ruot gà c_a lò nung ding ông
và nip vào tháp vji nhiet ño 350 ÷ 450oC.
3.2 Sơ ñô công nghe cGm chưng cât khí quyen
Trong sơ ñô chưng cât khí quyen, dâu ñã loii nưjc và loii muôi trong c^m
EDS ñưc bơm vào mâm sô 16 c_a tháp bay hơi K-1 bang hai dòng. Te ñnh
tháp K-1 sSn pham ñnh trong pha hơi ñưc dan vào thiêt ba ngưng t^ bang
không khí T-5, sau ñó vào thiêt ba làm linh bang nưjc T-5a và ñưc làm linh
ñên 45oC, rôi ñi vào be ch[a E-1. Nưjc tách te be E-1 ñưc dan vào kênh thSi.
Xăng te be E-1 ñưc bơm vào tháp K-1 bang máy bơm H-5 làm dòng hôi lưu,
xăng còn lii chSy vào be E-12. Chê ño nhiet | dưji tháp K-1 ñưc duy trì nhb
“dòng nóng”, là phân dâu thô ñã loii xăng c_a tháp K-1 ñưc bơm vào lò
nung L-1 bang 6 dòng nhb máy bơm H-7. Tât cS các dòng dâu te lò L-1 nhap
lii và ñưc bơm tr| lii ñáy tháp K-1 bang 2 dòng.
28
28. Sơ ñô công nghe c+m chưng cât khí quyen
K-1- Tháp bay hơi trưjc; K-2- Tháp chưng cât khí quyen chính; K-6, K-7, K-9- Tháp bay hơi; E-1, E-12, E-3- be hôi lưu;
T-5, T-7, T-22, T-23- thiêt ba ngưng t^ bang không khí; T-2, T-33, T-17, T-19, T-11- thiêt ba trao ñoi nhiet “dâu thô- sSn
pham”; T-5a, T-7a, T-22a, T-20- Thiêt ba làm linh; L-1 – lò nung ding ông; H-3, H-21- Máy bơm..
29
29. SSn pham ñáy c_a tháp K-1 là dâu loii xăng ñưc lây ra bang máy bơm H-
3 và ñưc nung nóng tiêp trong lò L-1 và te ñây ñưc ñưa vào tháp chưng cât
chính K-2 dưji mâm th[ 38. ðe tăng thu hôi sSn pham sáng te mazut ngưbi ta
bơm hơi nưjc quá nhiet vào phía dưji tháp K-2.
Te ñnh tháp K-2 hơi xăng và hơi nưjc ñưc dan vào thiêt ba ngưng t^
bang không khí T-7, trong ñó chúng ñưc ngưng t^ và làm linh ñên 80oC, sau
ñó ñi vào thiêt ba làm linh bang nưjc T-7a. Phân ngưng (nhiet ño 45oC) ñưc
ñưa vào be ch[a E-3, trong ñó nưjc ñưc tách ra khVi xăng (nưjc thSi ra he
thông thSi). Xăng te be ch[a E-3 ñưc bơm bang máy bơm H-4 vào trên tháp
K-2 ñe ñiêu chnh nhiet ño trên tháp, phân xăng dư qua van ñiêu chnh lưu
lưng theo m[c chât lVng trong be E-3 vào be ch[a E-12 .
ðe lây nhiet trong tháp K2 s} d^ng 2 dòng hôi lưu: dòng th[ nhât vào
dưji c}a trích phân ñoin 220 ÷ 280oC, dòng th[ hai - vào dưji c}a trích phân
ñoin 280 ÷ 350oC. Phân hôi lưu th[ nhât ñưc lây ra te mâm th[ 12 c_a tháp
K-2 bang bơm H-22 và qua thiêt ba ñiêu chnh lưu lưng rôi bơm vào trao ñoi
nhiet T-2, thiêt ba làm linh T-19 và vji nhiet ño 65 ÷ 70oC quay tr| lii mâm
11 c_a tháp K-2, te mâm th[ 10 phân ñoin 180 ÷ 220oC ñưc bơm lên mâm
trên c_a tháp K-6.
Hơi nưjc quá nhiet ñưc ñưa vào ñáy tháp bay hơi K-6. Trong tháp K-6
dien ra sJ bay hơi c_a phân ñoin xăng, hơi này quay tr| lii mâm th[ 9 c_a
tháp K-2. Te ñáy tháp K-6 phân ñoin 180 ÷ 220oC ñưc máy bơm H-18 bơm
qua he thông trao ñoi nhiet và làm linh (T-22, T-22a) vào he thông làm sich.
Phân ñoin 220 ÷ 280oC te ñáy tháp bay hơi K-7 nhb máy bơm H-19 ñưc
bơm qua thiêt ba làm linh bang không khí T-23, bang nưjc T-20, qua bo ñiêu
chnh lưu lưng và ñi vào ông dan c_a nhiên lieu diesel. Te mâm th[ 30 hoac
32 c_a tháp K-2 phân ñoin nhiên lieu diesel (280 ÷ 350oC) ñưc lây ra và ñưa
qua tháp bay hơi K-9. Dưji tháp K-9 hơi nưjc quá nhiet cũng ñưc ñưa vào.
Phân ñoin bay hơi c_a tháp K-9 quay lii mâm th[ 24 c_a tháp K-2.
Te ñáy tháp K-9 phân ñoin 280 ÷ 350oC ñưc máy bơm H-20 bơm qua he
thông trao ñoi nhiet T-11 ñe nung nóng phân ñoin xăng trưjc tháp on ñanh K-
8 và ñưc ñưa vào ông dan chung c_a nhiên lieu diesel. Mazut te ñáy tháp K-
2 ñưc máy bơm H-21 bơm sang c^m chưng cât chân không.
30
30. 3.3 Chê ño công nghe
Dưji ñây là chê ño công nghe ñac trưng c_a c^m chưng cât khí quyen:
Tháp K-1 NgưRng cho phép
Lưu lưng nguyên lieu, m3/h ≤1.250
Nhiet ño, oC
- Dâu thô vào tháp ≥ 200
- Dòng hôi lưu ≤ 340
- ðnh tháp theo chât lưng c_a phân
31
ñoin sôi ñâu - 85oC
- ðáy tháp ≤ 240oC
Áp suât tháp (trên), atm ≤ 6,0
Chi phí hơi, m3/h 90
Tháp K-2
Nhiet ño, oC
- Nguyên lieu vào tháp ≥ 360
- Dòng hôi lưu:
+ th[ I tii c}a ra khVi tháp 170
+ th[ II tii c}a ra khVi tháp 260
+ th[ I tii c}a vào tháp 70
+ th[ II tii c}a vào tháp 80
Lò nung
Nhiet ño, oC
- tii c}a ra khVi lò ≤ 800
- khí khói trên vách ngăn ≤ 800
- ðnh tháp theo chât lưng c_a phân
ñoin sôi ñâu - 85oC
- ðáy tháp ≤ 240oC
Áp suât tháp ( trên), atm ≤ 6,0
31. 4. Chưng cât dâu thô J áp suât chân không
Chưng cât dâu trong công nghiep hoit ñong liên t^c | nhiet ño không quá
370oC - nhiet ño hydrocarbon bat ñâu phân h_y - cracking. Te dâu thô nhan
ñưc các sSn pham sáng như xăng, dâu hVa, diesel. Sau khi chưng cât khí
quyen (AR) can mazut ñưc ñưa sang c^m chưng cât chân không (VR) trong
liên hp chưng cât khí quyen - chân không (AVR). Nhb chưng cât chân
không nhan ñưc thêm các phân ñoin dâu nhbn và can gudron.
Sau khi chưng cât dâu dưji áp suât khí quyen | nhiet ño 350 ÷ 370oC, ñe
chưng cât tiêp can còn lii cân chCn ñiêu kien ñe loii tre khS năng cracking và
tio ñiêu kien thu ñưc nhiêu phân cât nhât. Ph^ thuoc vào nguyên lieu te can
chưng cât khí quyen (mazut) có the thu ñưc distilat dâu nhbn cho c^m sSn
xuât dâu nhbn, hoac gasoil chân không - là nguyên lieu cho cracking xúc tác.
Phương pháp pho biên nhât ñe tách các phân ñoin ra khVi mazut là chưng cât
trong chân không. Chân không hi nhiet ño sôi c_a hydrocarbon và cho phép
lây ñưc distilat có nhiet ño sôi 500oC | nhiet ño 410 ÷ 420oC. Tât nhiên khi
gia nhiet can dâu ñên 420oC thì se dien ra cracking mot sô hydrocarbon,
nhưng nêu distilat nhan ñưc sau ñó ñưc chê biên th[ câp thì sJ hien dien
c_a các hydrocarbon không no không có Snh hư|ng ñáng ke. ðe ñiêu chê
distilat dâu nhbn thì phân h_y can phSi ít nhât bang cách tăng hơi nưjc, giSm
chênh lech áp suât trong tháp chân không. Nhiet ño sôi c_a hydrocarbon giSm
minh nhât khi áp suât dư thâp hơn 50 mmHg. Do ñó cân [ng d^ng chân
không sâu nhât mà phương pháp cho phép.
Ngoài ra, ñe tăng hieu suât distilat te mazut ñưa vào tháp chân không hơi
nưjc quá nhiet hoac chưng cât can chân không (gudron) vji tác nhân bay hơi
(phân ñoin ligroin- kerosen).
Chân không tio thành nhb thiêt ba ngưng t^ khí áp hoac máy bơm chân
không (bơm piston, bơm rotary, bơm phun hoac bơm tia) mac nôi tiêp vji
nhau.
4.1 He thiêt b: ngưng tG khí áp - bơm phun.
32
32. 33
Sơ ñô công nghe to chân
không bang he thiêt b ngưng t+
khí áp- bơm phun.
1. Tháp chân không;
2. Thiêt ba ngưng t^
3. Be ch[a chân không;
4. Bơm phun hơi tio chân không;
5. Be lang;
6. Hop khí áp;
7. Máy bơm.
I- Nưjc linh; II- hơi te bơm phun;
III- sSn pham dâu.
Trong he này hơi thoát ra te ñnh tháp chân không, ngưng t^ ngay lap t[c
trong thiêt ba ngưng t^ khí áp và sau ñó ñưc hút bang máy bơm chân không
(thưbng bơm phun hơi). Áp suât dư trong thiêt ba ngưng t^ khí áp ph^ thuoc
vào nhiet ño nưjc thSi, nhưng không thâp hơn áp suât hơi nưjc bão hòa |
nhiet ño nào ñó. Nưjc te thiêt ba ngưng t^ khí áp ba nhiem sSn pham dâu và
hp chât lưu huỳnh (thưbng 5,5% so vji mazut). Vì vay ñe giSm dòng nưjc
nhiem ban trong nhà máy nưjc thSi ñưc s} d^ng lii. Tuy nhiên, khi ñó nhiet
ño nưjc ño vào thiêt ba ngưng t^ khí áp se tăng ñôi chút và phSi trang ba thêm
ph^ kien cho he câp nưjc.
Trong sơ ñô tio chân không bang he thiêt ba ngưng t^ khí áp - bơm phun.
SSn pham dâu ngưng t^ trong thiêt ba ngưng t^ không hòa loãng bang nưjc
linh, nhb ñó nó de dàng tách ra khVi condensat, ñưc thu gom vào be lang và
giêng khí áp.
4.2 He bơm phun - thiêt b: ngưng tG khí áp.
Trong sơ ñô này hơi te trên tháp chân không ñưa trJc tiêp vào bơm phun,
còn ño sâu c_a chân không không ph^ thuoc vào nhiet ño c_a nưjc thoát ra te
thiêt ba ngưng t^ khí áp. Nhb ñó có the tio chân không sâu hơn (áp suât dư
ñit 5 ÷ 10 mmHg). ðo sâu chân không ph^ thuoc vào ñôi áp tii c}a ra c_a
bơm phun, vì vay ñe tio chân không sâu cân mac nôi tiêp vài bơm phun.
33. 34
Sơ ñô to chân không sâu.
1-Tháp chân không;
2- thiêt b ngưng t+;
3- bơm chân không;
4- bơm phun (ejecter)
I- Mazut;
II- gasoin nang;
III- Gudron; IV- hôi lưu;
V- khí không ngưng t+ ;
VI- hơi ;
VII- phân ngưng t+ ; VIII- nưc
4.3 ðac ñiem chưng cât trong tháp chân không
ðac ñiem chưng cât trong tháp chân không tương tJ như trong tháp chưng
cât khí quyen. Tuy nhiên nó cũng có mot sô ñac ñiem riêng liên quan vji áp
suât dư trong tháp thâp, ñiêu kien nung nóng nhiên lieu có thành phân phân
ñoin nang. Trong tháp chân không cân tio ñiêu kien ñe cât ñưc nhiêu nhât
và phân h_y ít nhât. ðe làm ñưc ñiêu này cân s} d^ng thiêt ba tio chân
không ñe có ñưc áp suât chân không thâp nhât trong he. ðe giSm thbi gian
lưu c_a mazut trong lò nung và giSm tr| lJc nên s} d^ng lò nung hai chiêu,
ñưa hơi nưjc vào ông xoan c_a lò, giSm thieu khoSng cách giƒa c}a nhap lieu
vào tháp và c}a ra khVi lò nung, tăng ñưbng kính ông dan nguyên lieu, giSm
thieu các cho uôn góc, ding chƒ S.
Câu tio c_a tháp chân không khác vji tháp chưng cât khí quyen nham
giSm thbi gian lưu c_a can trong tháp ñe tránh phân h_y nó dưji tác d^ng c_a
nhiet ño cao. Do lưu lưng các dòng hơi trong tháp chân không ljn, nên
ñưbng kính c_a các tháp này ljn hơn nhiêu so vji tháp cât khí quyen (8 ÷ 12
m). Do sJ phân bô c_a chât lVng và bCt s_i không ñông nhât nên hieu quS c_a
mâm không cao. ðe phân bô chât lVng ñông ñêu trên các mâm nên s} d^ng
câu trúc mâm ñac biet (mâm lưji, van (xupap) và sàng).
4.4 Sơ ñô công nghe cGm chưng cât chân không
34. Sơ ñô nguyên tac c+m chưng cât chân không
K-10- Tháp chân không; T-35- tháp ngưng t^; T-1, T-3, T-4, T-16, T-18, T-25, T-34- thiêt ba trao ñoi nhiet ; T-25a-thiêt
ba ngưng t^ bang không khí; T-24, T-28, T-30, T-31- máy linh; H-1-bơm chân không phun hơi; H- máy bơm; E- be
ch[a; L-3- lò nung ding ông, B- be ch[a.
35
35. Sơ ñô nguyên tac c^m chưng cât chân không trình bày trong hình 16.
Mazut te dưji tháp K-2 ñưc máy bơm H-21 (không ve trong sơ ñô) bơm vào
ông xoan c_a lò nung L-3 và sau khi nung nóng ñên 400 ÷ 410oC ñưc dan
vào tháp chưng cât chân không K-10. ðe giSm sJ phân h_y c_a mazut khi
nung nóng | nhiet ño cao và tio côc trong các ông lò nung và tăng phân cât,
thêm hơi nưjc quá nhiet vào teng dòng chSy qua lò nung tii c}a vào tháp K-
1. ¤ ñnh tháp chưng cât chân không K-10 giƒ áp suât không quá 50 mmHg.
Khí sinh ra khi phân h_y mazut cùng hơi nưjc ñưc dan sang thiêt ba ngưng
t^ T-35, trong ñó hơi nưjc ngưng t^, còn khí ñưc hút bang máy bơm chân
không - phun ba câp H-1. Phân ngưng t^ te T-35 ñưc ñưa vào be ch[a E-22,
te ñó vào be ch[a B, nưjc te ñó ñưc thSi ra còn sSn phan dâu tích t^ trong
be lang ñưc máy bơm H-40 bơm vào c}a nip c_a máy bơm nguyên lieu.
Te mâm 15 c_a tháp chân không K-10 dòng hôi lưu trên ñưc máy bơm
H-24 hút ra và bơm qua các thiêt ba trao ñoi nhiet T-25, thiêt ba ngưng t^ bang
không khí T-25a, máy linh T-28 và vji nhiet ño 50oC ñưc ñưa tr| lii mâm
18 c_a tháp K-10. Phân ñoin có nhiet ño sôi dưji 350oC dư ñưc máy bơm
H-24 bơm vào tháp K-2 hoac vào ñưbng ông nhiên lieu diesel. Cũng có the
ñưa dòng hôi lưu nóng vào mâm 14 nhb máy bơm H-24.
Te mâm 9 trích phân ñoin 350 ÷ 500oC ra dưji ding sSn pham trung gian,
sau ñó nó ñưc máy bơm H-25 bơm qua thiêt ba trao ñoi nhiet T-16 (dòng
nóng), sau ñó lưng phân ñoin 350 ÷ 500oC cân thiêt quay tr| lii tháp như
dòng hôi lưu sau khi ñã qua máy làm linh T-30, phân dư qua thiêt ba trao ñoi
nhiet T-1 và lây ra ngoài.
Te mâm th[ 9 c_a tháp K-10 dòng hôi lưu dưji ñưc máy bơm H-26 bơm
vào thiêt ba trao ñoi nhiet T-18 và thiêt ba làm linh T-31, trong ñó nó ñưc
làm linh ñên 170oC và tr| vê mâm sô 6, còn phân dư quay tr| lii tháp chưng
cât khí quyen K-2. Te bơm H-25 và H-26 hai dòng nóng tr| lii tương [ng tii
mâm th[ 8 và th[ 4.
Te ñáy tháp K-10 gudron (nhJa ñưbng) ñưc máy bơm H-27 bơm qua
thiêt ba trao ñoi nhiet T-4, T-3, T-34, máy linh T-24 và vji nhiet ño không
quá 100oC ñưc ñưa vào be ch[a.
36
36. 4.5 Chê ño công nghe
Sơ ñô công nghe c^m chưng cât chân không ñưc thiêt kê vji m^c ñích
nhan ñưc phân ñoin 350÷500oC (nguyên lieu cho cracking xúc tác) và nhJa
ñưbng (gudron).
Tháp chân không ñưc trang ba mâm van. Tât cS các mâm ñêu ding hai
dòng. Tong sô mâm là 18.Trên mâm nip lieu và dưji mâm suât dòng hôi lưu
giƒa có lap ñat lưji chan. Dưji ñây là chê ño công nghe c_a c^m chân không:
37
Chê ño
tôi ưu
NgưRng
cho phép
Nhiet ño, oC
- Mazut tii c}a ra lò L-3 400 ≤ 420
- Vách ngăn lò L-3 700 ≤ 450
- ðnh tháp K-10 90 ≤ 100
- ðáy tháp 345 ≤ 350
- Hơi quá nhiet 420 ≤ 440
Áp suât dư trong tháp K-10, mm Hg 60 ≥ 50
Áp suât hơi vào máy phun chân không, atm 11,0 ≥ 10,0
37. 38
Chương 4
QUÁ TRÌNH CRACKING NHIET
1. GiDi thieu
Trong công nghiep chê biên dâu khí, các quá trình chê biên thuân túy b|i
nhiet ñã ñưc áp d^ng te lâu nham chê biên các phân ñoin dâu khác nhau
thành các sSn pham lVng (xăng, FO), khí và côc. Các sSn pham khí có ch[a
nhiêu olefin rât thích hp cho công nghe tong hp hoá dâu và hoá hCc.
DJa vào nguyên lieu, sSn pham cân thu và ñiêu kien chính c_a quá trình
(nhiet ño, áp suât), ngưbi ta chia các quá trình chê biên nhiet thành các quá
trình cracking nhiet, côc hóa, vibreaking, còn quá trình pyrolise (còn gCi là
quá trình cracking hơi).
Cracking nhiet là quá trình phân h_y dưji tác d^ng c_a nhiet, thJc hien |
ñiêu kien nhiet ño khoSng 470 ñên 5400C, áp suât 20 ñên 70 at. ðây là mot
quá trình có the s} d^ng nguyên lieu te phân gasoil ñên can nang c_a dâu, pho
biên hay s} d^ng là can mazut. SSn pham thu ñưc bao gôm khí ch[a nhiêu
olefin và xăng.
M^c ñích c_a quá trình là s} d^ng nhiet nham chuyen hoá các phân ñoin
nang thành sSn pham lVng có giá tra kinh tê cao (xăng, khí, côc) nham thu hôi
xăng te phân nang, thu mot sô olefin s} d^ng trong công nghiep tong hp hóa dâu.
Quá trình
Nguyên
lieu
Sn pham chính
Nhiet ño ,
0C
Áp suât,
kg/cm3
Cracking hơi Etan Axetylen 1000 –1400 0,2 – 0,5
Cracking hơi Etan Etylen 800 – 850 0,2 – 2
Cracking hơi Propan –
butan
Etylen – propan 770 –800 0,2 – 2
Cracking hơi Xăng nhˆ Etylen –propylen 720 –770 0,5 – 2
Cracking hơi Gasoil nhˆ Etylen – propylen 720 -750 0,5 – 2
Cracking nhiet Gasoil nhˆ Xăng 469 – 510 20 – 70
Côc hoá Can nang Côc 480 – 530 1 – 10
Vibreking Can nang GiSm tôc nhjt 440 - 480 20 - 70
38. 2. Cơ sJ lý thuyêt c%a quá trình Cracking nhiet
RH H* H R + → +
*
1 R + R → R − R
0
R CH CH CH CH t cao R CH CH • •
− − − − → − − + C H −
CH
2 2 2 3 2 2 2 3
R CH CH • •
− − → R + CH =
CH
2 2 2 2
C • H CH H •
− → + CH =
CH
2 3 2 2
CH CH CH • •
− − → CH + CH =
CH
CH • R CH CH CH CH CH R CH CH C •
+ − − − − → + − − − H −
CH
3 2 2 2 3 4 2 2 3
• •
2 2 3 2 2 3
39
2.1 S7 biên ñoi parafin
CnH2n+2 → CmH2m + CpH2p+2
Khi n ≤ 4 thì liên kêt C – C bên hơn C – H → xSy ra hien tưng ñ[t liên
kêt C – H tio H2
− Nhiet ño cao, áp thâp → nhiêu sSn pham khí.
− Nhiet ño vea phSi (450 – 5300C), áp suât cao → ñ[t giƒa mich
→ nhiêu sSn pham lVng.
Cơ chê: Theo Rice nó xSy ra theo cơ chê gôc tJ do:
- Tio gôc tJ do: * *
l
t
l R − R →R + R
- Phát trien chuoi: *
2
*
1
*
1 R H + R → RH + R
- Deng phSn [ng : R * H *
+ → RH
1 2
*
2
2H +
→ H
2 Ví d^:
Như vay, cracking nhiet tio ra mot lưng ljn etylen, sSn pham thu ñưc ít
nhánh, không nhiêu phSn [ng ñông phân hóa, khó thu ñưc sSn pham vòng,
vì vay mà xăng thu ñưc te quá trình cracking nhiet có tra sô octan thâp.
2.2 Biên ñoi c9a olefin.
Nhiet ño thâp, áp suât cao → olefin de trùng hp.
Nhiet ño tăng → phSn [ng phân huŸ tăng.
Ngoài ra, olefin còn tham gia phSn [ng ngưng t^, ankyl hoá vji naphten
tio thành nhJa và côc.
3 2 2 3 2 2
R − CH − CH − C H − CH → R − CH + CH = CH −
CH
39. 2.3 Biên ñoi c9a naphten.
Ưu tiên xSy ra các phSn [ng sau:
- Kh} nhánh ankyl
- Kh} hydro → olefin vòng → Aromatic
- Phân huŸ naphten ña vòng → ñơn vòng.
- Kh} naphten ñơn vòng → parafin + olefin / diolefin.
⇒ Tio nhiêu sSn pham lVng và “no” hơn so vji nguyên lieu và parafin.
2.4 Biên ñoi c9a hydrocacbon thơm.
¤ nhiet ño cao, theo quy luat sau.
- Kh} nhánh ankyl.
- Ngưng t^ vòng → côc (cacboit)
Tác hii c_a côc :
+ GiSm tôc ño truyên nhiet.
+ GiSm năng suât bơm.
+ Tăng chi phí van hành.
40
3. Quá trình Cracking nhiet
Có 2 vân ñê cân lưu tâm: Ngăn ngea sJ tio thành côc trong ông phSn [ng
hay thiêt ba trao ñoi nhiet và ñSm bSo hieu quS s} d^ng cao các thiêt ba trong
dây chuyên.
3.1 Nguyên lieu
Có the s} d^ng phân ñoin mazut c_a AD, gasoil nang c_a FCC hay can
nang c_a quá trình làm sich (DAO).
3.2 S-n pham
Xăng cracking nhiet: có thành phân khác vji xăng chưng cât trJc tiêp
Thành phân c4a mot sô loi xăng (% trng lưng)
Lo_i xăng Olefin Aren Naphten Parafin
Xăng chưng cât trJc tiêp 12 26 62
Xăng cracking nhiet te mazut 25 - 35 12-17 5 - 8 40 – 45
Xăng cracking nhiet te gasoil 40 - 45 18 - 20 15 - 20 20 – 25
Xăng reforming nhiet 19 - 20 14 - 16 27 - 32 33 – 37
40. Te bSng trên có the thây rang, trong xăng chưng cât trJc tiêp, hàm lưng
parafin là ch_ yêu, còn trong xăng cracking nhiet có nhiêu olefin, trong ñó
olefin có mot nôi ñôi hoac aren có nhánh olefin (styren) chiêm ña phân. Do
vay, xăng cracking nhiet có tra sô octan cao hơn so vji xăng chưng cât trJc
tiêp. Xăng cracking thưbng ch[a các thành phân (tính theo % khôi lưng): te
45 -50% parafin, 5 - 10% naphten, 10 -15% benzen và các hydrocacbon
không no chiêm te 25 - 40%. ðiêu này giSi thích tii sao xăng cracking có ch
sô octan cao: MON= 68 - 72 cao hơn xăng c_a quá trình chưng cât ban ñâu
(MON = 40 - 45).
Vì xăng cracking nhiet ch[a nhiêu olefin nên ño bên kém, dưji tác d^ng
c_a ánh sáng, nhiet ño, các phân t} olefin de ba ngưng t^, polyme hóa, trùng
hp hóa tio nhJa dan ñên cháy không hoàn toàn trong xylanh. Xăng ch[a
nhiêu olefin de ba biên ñoi thành màu sam. B|i vì sJ có mat c_a các hp chât
hydrocacbon không no làm tăng ch sô octan nhưng cũng vì vay mà chât
lưng sSn pham không tôt do không on ñanh de ba chuyen hóa (oxi hóa) b|i
oxi không khí (khi tôn trƒ). Vì vay, sSn pham thưbng ñưc cho thêm chât [c
chê. Ngoài ra, chât [c chê còn ñưc cho vào hon hp giƒa xăng cracking
nhiet và các nguôn xăng khác ñe tăng khS năng on ñanh cũng như thbi gian
tôn trƒ. Chât [c chê thưbng dùng: mot vài phân ñoin c_a nhJa (resin) và n-oxidiphenylamin.
Tuy nhiên loii xăng này cũng có ưu ñiem là de kh|i ñong
41
máy.
Hàm lưng lưu huỳnh trong xăng cracking nhiet dao ñong trong khoSng
0,5 ñên 1,2% (cao gâp 5 lân cho phép ñôi vji xăng ôtô).
Nói chung xăng cracking nhiet chưa ñSm bSo chât lưng s} d^ng cho
ñong cơ xăng; thưbng phSi x} lý làm sich bang hydro hoac cho qua
reforming xúc tác ñe nhan ñưc xăng có ño on ñanh và tra sô octan cao.
SSn pham khí ch[a nhiêu hydrocacbon olefin và có the còn có H2S, se
ñưc dan vào khôi phân tách khí ñe tách riêng hydrocacbon parafin và olefin
dùng thích hp cho các m^c ñích khác nhau, như làm nguyên lieu cho tong
hp hay làm nhiên lieu.
Khí cracking: Còn ch[a mot lưng ljn nhƒng hp chât không no ch_ yêu,
can c_a quá trình cracking nhiet còn ñưc s} d^ng làm nhiên lieu ñôt lò.
Thành phân c_a nó có the ñiêu khien b|i sJ khác nhau vê ñiêu kien công nghe
41. (chê ño van hành) c_a lò hơi. Can cracking còn ñưc nhap chung vji can
gurdon và nhƒng sSn pham khác làm nguyên lieu cho lò hơi và nguyên lieu
ban ñâu cho quá trình coking.
Cân bang vat chât tiêu bieu c4a quá trình cracking vi hai lò ñôt như sau:
Nguyên lieu vào, % Cracking nhiet Vibreking
42
Phân ñoin 350oC (dâu
Romakinski)
Phân ñoin 460oC (dâu Arlanski)
Phân ñoin gasoil c_a cracking xúc
tác
100
100
100
Sn pham ra, %:
Khí hydrocacbon
LPG
Xăng
Kerosen – gasoil
Can cracking
3,5 10,7
3,6 2,3
19,7 23,3
5,3 28,5
67,9 35,5
2,3
3,0
6,7
88,0
Tong 100 100 100
42. Sơ ñô công nghe Cracking nhiet
4. Các yêu tô nh hưJng ñên quá trình Cracking nhiet
4.1 Nguyên lieu
Nguyên lieu c_a cracking nhiet pho biên nhât là phân ñoin mazut qua
chưng cât trJc tiêp, phân ñoin gasoil nang c_a quá trình cracking xúc tác hay
can nang c_a quá trình làm sich. Chât lưng c_a nguyên lieu là mot thông sô
quan trCng xác ñanh chât lưng c_a sSn pham. Khi ñiêu kien cracking không
thay ñoi, nêu ta dùng nguyên lieu có thành phân cât khác nhau se cho kêt quS
khác nhau. ðông thbi hàm lưng các hydrocacbon trong nguyên lieu có Snh
hư|ng ñên quyêt ñanh chât lưng sSn pham.
§nh hư|ng giji hin nhiet ño sôi c_a phân ñoin ñên hieu suât xăng khi
43
cracking nhiet.
Nguyên lieu
GiDi h_n sôi
(oC)
Hieu xuât xăng (%khôi
lưkng)
Phân ñoin ligroil 180 - 220 12,1
Phân ñoin karozen 220 - 270 14,9
Phân ñoin gasoil 270 - 300 15,8
Phân ñoin xola 300 - 350 18,0
43. Nguyên lieu càng nang (giji hin sôi cao) thì ño bên nhiet c_a nguyên lieu
càng kém, quá trình phân h_y xSy ra de hơn, dan ñên tôc ño phân h_y nhanh,
cho hieu xuât xăng càng cao. Do vay, nhiên lieu nang thì phSn [ng xSy ra |
nhiet ño thâp hơn so vji nhiên lieu nhˆ.
4.2 Nhiet ño
Nêu quá trình tiên hành | nhiet ño vea phSi thì quá trình phân h_y xSy ra
vji sJ thay ñoi câu trúc rât ít. Ví d^, nêu nguyên lieu ch[a nhiêu parafin, se
thu ñưc sSn pham ch[a nhiêu parafin, nêu nguyên lieu gasoil có ch[a mot
lưng ljn hydrocacbon vòng thì sSn pham thu ñưc se có nhiêu naphten và
aromat.
Trong khoSng nhiet ño chCn trưjc, sJ thay ñoi các thông sô vê nhiet ño và
thbi gian phSn [ng có tác d^ng tương ho lan nhau. ðe giƒ cho ño sâu biên ñoi
là như nhau, khi tăng nhiet ño cân thiêt phSi giSm thbi gian phSn [ng. ðii
lưng nhiet ño phSn [ng là thông sô rât quan trCng. Khi tăng nhiet ño tôc ño
phân h_y tăng lên, và ngưc lii khi giSm nhiet ño thì tôc ño phSn [ng trùng
hp lii tăng lên. GiSm nhiet ño cracking se làm giSm tôc ño c_a các phSn [ng
ña t^. Như vay ñe tăng hieu suât các sSn pham phân h_y (khí, lVng) và giSm
hieu suât các sSn pham ña t^ (can nhJa, côc) cân thiêt phSi giƒ nhiet ño phSn
[ng cao [ng vji thbi gian phSn [ng thích hp, ñó là nhiem v^ chính c_a quá
trình cracking nhiet.
4.3 Áp suât
Áp suât xác ñanh tring thái pha c_a he cũng như chiêu hưjng và tôc ño
c_a phSn [ng. Áp suât khi cracking phân ñCan gasoil nhˆ cân phSi ñSm bSo
tring thái lVng c_a tác nhân phSn [ng, b|i vì tring thái lVng tio ñiêu kien tôt
cho quá trình, không xSy ra sJ quá nhiet c^c bo, sJ tio côc là cJc tieu còn
hieu suât xăng là cJc ñii. Nêu cracking can nang, cân phSi giƒ cho he thông |
tring thái pha hon hp hơi – lVng.
Khi cracking xSy ra trong pha lVng vji nguyên lieu nang như mazut,
gudron thì áp suât không Snh hư|ng nhiêu.
Khi áp suât và nhiet ño cùng cao, va trí ñ[t mich nghiêng vê cuôi mich,
ñiêu ñó dan ñên làm tăng hieu suât sSn pham khí, sSn pham lVng giSm.
44
44. Còn nêu ch có áp suât cao thì va trí ñ[t mich C - C xSy ra | giƒa mich,
dan ñên hieu suât sSn pham lVng tăng.
4.4 Th/i gian lưu
Thbi gian lưu c_a nguyên lieu trong vùng phSn [ng càng lâu thì sSn pham
tio thành de ba ngưng t^, dan ñên tio nhJa, tio côc, làm giSm hieu suât xăng
và khí.
Như vay, ñe tăng hieu suât sSn pham khí, xăng, và giSm hieu suât phSn
[ng trùng hp (can, côc) thì | vùng phSn [ng, nhiet ño duy trì cao và thbi
gian lưu c_a nguyên lieu trong vùng phSn [ng phSi ngan
45
Cracking nhiet n-C16H34
Hieu suât phSn [ng (% khôi lưng)
Nhiet ño
(0C)
ðo chuyen hoá
(%) SSn pham phân
h_y (xăng khí)
SSn pham
trùng hp
TŸ le phân
h_y/ trùng
hp
375
55,2
55
44,2
1,26
400
53,5
62,2
37,8
1,65
425
50,8
72,4
27,6
2,26
Te bSng trên ta thây, khi nhiet ño tăng lên, ño chuyen hoá hâu như xâp x
nhau, song sSn pham phân h_y tăng, còn sSn pham trùng hp giSm.
Vì vay ñôi vji moi ding nguyên lieu khác nhau, ta cân nghiên c[u chCn
nhiet ño tôi ưu. ThJc tê lii cho thây rang trong các quá trình cracking nhiet
công nghiep, sSn pham côc ch_ yêu tio thành và lang ñCng | vùng nhiet ño
vea phSi ch[ không phSi | vùng nhiet ño tôi ña.
5. Quá trình Côc hóa
45. 5.1 Quá trình Delayed Coking
Trong quá trình Delayed Coking, phSn [ng Cracking dien ra vji thbi gian
rât ngan trong thiêt ba gia nhiet ñên thiêt ba côc hóa. Côc ñưc hình thành
trong thiêt côc hóa và khi lưng côc ñit ñên m[c yêu câu thì dòng nguyên
lieu se ñưc chuyen sang là th[ hai. Trong khí ñó côc se ñưc tháo ra khVi lò
côc th[ nhât và c[ thê hai lò côc hóa se hoit ñong lien t^c thay phiên nhau.
46
46. Sơ ñô công nghe Delayed Coking
Lò côc hóa hoit ñong | áp suât te 25 – 30 psi và nhiet ño te 480 – 500oC.
Lưng hơi hình thành trong thiêt ba côc hóa ñưc dan sang thiêt ba phân tách
và phân chia thành các sSn phâm như khí, naphta, kerozen và gasoil. SSn
pham c_a quá trình Delayed Coking rât khác nhau tùy thuoc vào nhap lieu
ban ñâu.
Nhap lieu và sSn pham c_a quá trình delayed coking ñưc trình bày trong
47
bSng sau:
47. 5.2 Quá trình Fluid-Coking và Flexi-Coking
Trong quá trình Fuid Coking, mot phân côc sinh ra ñưc s} d^ng là chât
gia nhiet cho quá trình. PhSn [ng Cracking xSy ra bên trong thiêt ba gia nhiet
và bình phSn [ng. Mot phân côc ñưc hình thành trong thiêt ba gia nhiet, vji
nhiet ño cao nó ñưc tuân hoàn lii bình phSn [ng và cung câp nhiet cho phSn
[ng cracking. Quá trình phSn [ng dien ra | khoSng nhiet ño 520oC và sSn
pham côc ñưc hình thành ngay lap t[c. SSn pham côc tio thành ñáp [ng
ñưc các yêu câu c_a tha trưbng vê côc dâu mV, tuy nhiên hàm lưng lưu
huỳnh và kim loii cao.
48
48. 5.3 Quá trình Vis-Breaking
Quá trình Vis-Breaking là quá trình cracking các phân t} mich dài thành
các phân t} mich ngan hơn nham làm giSm nhjt và ñiem ñông ñac c_a sSn
pham. Trong quá trình này, nguyên lieu là dâu nhiên lieu có ño nhjt và ñiem
ñông ñat cao vì thê nó không the van chuyen và gây khó khăn cho quá trình
s} d^ng. Quá trình Vis-Breaking thưbng b˜ rSy các phân t} | giƒa mich và
xSy ra | khoSng 450oC trong khoSng thbi gian rât ngan. Các phân t} parafin
mich dài se ba bS rSy thành các phân t} có mich ngan hơn, phSn [ng dealkyl
se giúp b˜ rSy các mich nhánh c_a các phân t} hydrocacbon thơm.
49
49. 50
Chương 5
QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC
1. GiDi thieu
Là quá trình quan trong trong nhà máy lCc dâu ñe sSn xuât xăng có ch sô
octan cao te các phân ñoin nang hơn. ðáp [ng yêu câu chât lưng sSn pham
ñê ra.
2. Cơ sJ lý thuyêt c%a quá trình
2.1 Xúc tác cho quá trình Cracking
Xúc tác cho quá trình cracking tâng sôi trong công nghiep thuoc lCai axit
ran, có thành phân khá ph[c tip như sau:
50. Thành phân xúc tác cracking tâng sôi trong công nghiep
2.2 ðiêu chê xúc tác FCC
Quy trình sSn xuât xúc tác FCC hien ñii ñưc mô tS theo sơ ñô sau
51
(Grace-Davison):
Hp phân zeolit Y:
Là Alumosilicat tinh the ngam nưjc vji câu trúc kieu Faujazit vi lo xôp 3
chiêu ñông nhât và có kích thưjc c}a so ~ 8A0.
Vê thành phân hóa hCc c_a zeolít ñưc bieu dien bang công th[c:
M2/nO.Al2O3.x SiO2.y H2O
¤ ñây: x 2 và n là hóa tra c_a cation kim lCai M
Zeolit ñưc tio thành te các ñơn va câu trúc
Khi các ñơn va câu trúc cơ bSn nôi vji nhau theo các mat 4 cinh ta có lCai
zeolit A, nêu nôi vji nhau theo các mat 6 cinh ta có lCai zeolit X hoac Y có
câu trúc tương tJ
Zeolit Y có the | ding khóang tJ nhiên, nhưng hien nay ch_ yêu ñưc
tong hp te oxyt silic và oxyt nhôm, ñôi khi te quá trình tinh the hóa ñât sét
nung (Qui trình Engelhard).
Ding Na-Zeolit ñưc ñiêu chê bang phương pháp kêt tinh gel alumosilicat
natri. Silicat Natri (Thu ñưc khi x} lý oxyt silic vji dung dach xút nóng) cho
tác d^ng vji aluminat natri (thu ñưc khi hòa tan oxyt nhôm ngam nưjc trong
dung dach hydroxyt natri)se tio thành hydrogel vô ñanh hình. Gel này sau ñó
51. se ñưc tinh the hóa trong ñiêu kien kiem sóat nghiêm ngat ñe tio Zeolit
(Alumosilicat tinh the) vji các ion aluminat và silicat ñưc xap xêp theo câu
trúc ñã ñanh.
Câu trúc cơ ban c4a Aluminosilicat và ñơn v câu trúc cơ ban c4a zeolit.
Zeolit ding Faujazit có khung tinh the 3 chiêu tio thành te các t[ dien
SiO4 hoac AlO4. Liên kêt -Si-O-Al- tio thành các lo xôp bê mat có ñưbng
kính cô ñanh te các hôc, kênh có kích thưjc 4-8Å. Các cation de dàng ñưc
trao ñoi và ñưc ñưa ra khVi Zeolit. Câu tio Faujazit ñưc mô tS như hình:
Các Zeolit Y ñưc ñưa vào xúc tác FCC dưji các ding khác nhau:
+ Trao ñoi mot phân hoac hòan tòan vji dât hiêm, phân còn lii có the
decation tio các ding REHY hoac REY.
+ Biên tính bang phương pháp x} lý nhiet và (hoac) x} lý hóa hCc tio các
ding zeolit decation siêu bên: H-USY, RE-H-USY hoac ding dealumin: H-DY,
52
RE-H-DY.
52. Vai trò c_a ñât hiêm ch_ yêu làm tăng ño bên nhiet cho tinh the (vji zeolit
ding decation NH4Y, | nhiet ño 5000C tinh the có the ba phá h_y nhưng vji
ding REY, | nhiet ño 9000C van bSo toàn ñưc tính chât tinh the.
Mot lCai zeolit mji hien nay thưbng ñưc ñưa thêm vào xúc tác FCC, ñó
là ZSM-5 nham tăng ch sô octan c_a xăng và tăng olefin. ZSM-5 có tŸ le
Si/Al = 50, kích thưjc lo xôp tương ñôi nhV (5.5Å), hin chê các phân t} có
kích thưjc ljn ñi qua, do ñó không làm xSy ra cac phSn [ng cracking ñôi vji
chúng (Các parafin mich nhánh, các Alkyl benzen...) nhb thê không làm giSm
các hp phân cho ch sô octan cao. Hơn nƒa nó còn tăng olefin, không làm
tăng hàm lưng côc. Hien tii, 40% các c^m FCC | Tây âu ñưa ZSM-5 như
mot ph^ gia tăng ch sô octan.
Hp phân pha nên (Matrix):
Trong quá trình sSn xuât chât xúc tác, hp phân này ñóng vai trò là chât
pha lõang và chât kêt dính. Chât pha lõang phSi là chât trơ như cao lanh,ñóng
vai trò tSi nhiet, hin chê sJ quá nhiet c_a các tinh the zeolit trong quá trình tái
sinh, tăng ño bên cơ hCc c_a chât xúc tác, làm giSm lưng Na ñâu ñoc xúc
tác... chât kêt dính có the là các gel c_a oxyt xilic, các polymer ch[a nhôm,
hp chât ch[a ñât sét, cũng có the là alumosilicat vô ñanh hình. Chât kêt dính
ñóng vai trò gan kêt các hp phân trong xúc tác FCC, tio tính ñông bo vat lý
cho xúc tác.
Các nhà sSn xuât xúc tác chia pha nên thành 2 phân: Phân hCat ñong là các
alumosilicat vô ñanh hình, oxit nhôm; phân không hCat ñong là các chât trơ
nhơ oxit silic, cao lanh. Pha hCat ñong có tính axit thâp hơn do ñó có hCat tính
xúc tác và ño chCn lJa thâp hơn so vji các Zeolit. Oxit nhôm có hCat tính xúc
tác thâp hơn Al-Si vô ñanh hình, nhưng ngưbi ta thưbng ñưa vào trong trưbng
hp cracking các phân ñCan nang. Viec ñưa pha nên vào he ñã ñiêu chnh tính
axit c_a xúc tác và tong the, so vji các zeolit hoac Al-Si vô ñanh hình riêng l˜.
ðac tính c_a xúc tác FCC ph^ thuoc ch_ yêu vào 2 thành phân Zeolit và
pha nên hCat ñong. TŸ le các hp phân này ñưc xem xét than trCng trong quá
trình sSn xuât nham ñSm bSo các nhu câu riêng biet c_a nhà máy lCc dâu vê
hieu suât và chât lưng sSn pham.
2.3 Cơ chê hình thành trung tâm hot ñong trên bê mat xúc tác
53
53. Xúc tác cho quá trình Cracking là xúc tác axít. Các trung tâm hoit ñong
trên bê mat chât xúc tác là các tâm axit Bronsted và Lewis. Các trung tâm này
hình thành do trong ming tinh the c_a xúc tác này, bôn nguyên t} Oxi liên kêt
vji Nhôm nên không cân bang và hình thành mot ñien tích âm. Các ion như
Na+, Mg2+ hay proton se trung hòa ñien tích này và hình thành tâm axít
Bronsted
Khi tiên hành x} lý nhiet | khoSng nhiet ño 400 – 500oC thì xuât hien các
54
tâm axít Lewis theo sơ ñô sau:
2.4 Các giai ñon ph-n =ng cracking khi có mat chât xúc tác
SJ khác nhau cơ bSn giƒa cracking nhiet và cracking xúc tác là phSn [ng
cracking khi có mat chât xúc tác xSy ra theo nhƒng cơ chê nhât ñanh và de
không chê. Do ñó sSn pham c_a cracking xúc tác se có tính chCn lCc cao hơn
so vji cracking nhiet.
Các giai ñoin phSn [ng cracking khi có mat chât xúc bao gôm:
Bưc 1. Hâp ph+ các ion Hydride trên các tâm Lewis:
Bưc 2. Phan dng giBa các proton te Bronsted vi các olefin:
54. Bưc 3. Phan dng giBa các ion cacboni sinh ra te bưc 1 và 2 vi các
hydrocacbon bang cách to ra các ion hydride
Các ion hydride này không bên se ba phân h_y thành các mich ngan hơn,
55
ví d^ như:
Quá trình b˜ rSy mich các ion cacbonni tuân theo mot sô qui luat sau: Các
parafin mich dài và các olefin luôn ñông phân hoá trưjc khi ba cracking. SJ
cracking thưbng xSy ra | giƒa mich và thJc tê không bao gib ít hơn 3 nguyên
t} C tính te ñâu mich. Các nhánh ankyl gan trên vòng thơm se ba cat sát vòng
và các nhánh ankyl gan | vòng no se ba cat | va trí te 3 nguyên t} C tr| lên
tính te ñâu mich.
2.5 Cơ chê ph-n =ng hoá h1c x-y ra trong quá trình cracking xúc tác
Cơ chê phSn [ng cracking xúc tác là cơ chê ion cacboni. Các tâm hCat tính
là ion cácboni ñưc tio ra khi các phân t} hydrocacbon c_a nguyên lieu tác
d^ng vji tâm axít c_a xúc tác.
Tâm axít xúc tác có 2 lCai: LCai Bronsted (H+) và Lewis (L).
Tâm Bronsted là khi tham gia phSn [ng có khS năng cho proton hoit ñong
(H+) còn tâm Lewis thì thiêu electron nên có xu hưjng nhan thêm ñien t}.
PhSn [ng cracking xúc tác sSn ra theo các giai ñCan sau:
- Giai ñan 1: to ion cacboni:
Ví d^: trong trưbng hp ñôi vji các hydrocacbon mich thang (Alcan):
55. Trưbng hp phân h_y izo-propyl-benzen:
Trên tâm axít kieu xúc tác Lewis:
Trên tâm axít kieu xúc tác Bronsted:
- Giai ñan 2: Các phan dng c4a ion cacboni to các san pham:
Khi các ion cacboni ñưc tao ra se lap t[c tham gia vào các phSn [ng biên
56
ñoi khác như
PhSn [ng ñông phân hóa:
PhSn [ng cat mich theo quy tac ß (cat mich | va trí ß so vji cácbon mang
ñien tích)
Các ion tiêp t^c tham gia các phSn [ng ñông phân hóa, cat mich tiêp,alkyl
hóa hay ngưng t^. Biên ñon các ion cacboni tiêp dien cho ñên khi có câu trúc
bên vƒng nhât.
ðo bên c_a các ion cacboni có the xap xêp theo th[ tJ:
Ion cácboni bac 3 Ion cácboni bac 2 Ion cácboni bac 1
56. ðo bên c_a cacboni se quyêt ñanh se quyêt ñanh m[c ño tham gia các phSn
[ng tiêp theo c_a chúng.Chât lưng sSn pham ñưc quyêt ñanh b|i các phSn
[ng c_a các ion cacboni, ñac biet là phSn [ng phân h_y, ñông phân hóa và
chuyen va hydro.
- Giai ñan 3: giai ñan deng phan dng
Khi các ion cacboni kêt hp vji nhau, nhưbng hay nhan nguyên t} hydro
c_a xúc tác ñe tio thành phân t} trung hòa và chúng chính là câu t} c_a sSn
pham cracking xúc tác.
3. Hóa h+c quá trình cracking xúc tác
3.1 Các ph-n =ng mong muôn
Phan dng cat mch (cracking ): xSy ra theo cơ chê ion cacbonium.
Hoit tính cracking c_a các hydrocacbon giSm dân theo th[ tJ sau:
Olefin Ankyl Aromatic Ankyl naphten, isoparafin n-parafin,
57
naphten nhân thơm.
Tôc ño cracking tăng khi sô nguyên t} cacbon tăng, ño phân nhánh tăng.
Phan dng isomer hoá: Thưbng xSy ra trưjc phSn [ng cracking. Nhưng sau
cracking quá trình ít xSy ra do thbi gian lưu trong bình FCC ngan và mich
ngan lên cSn tr| quá trình isomer hoá.
3.2 Các ph-n =ng không mong muôn.
Phan dng chuyen v hydro: PhSn [ng này xSy ra sJ chuyen va mot phân t}
hydro te mot hydrocacbon này sang mot hydrocacbon khác (không no) dan
ñên hình thành các hp chât no và thơm.
57. Làm giSm olefin, tăng Aromatic → tăng khS năng tio côc.
Làm giSm ch sô octan xăng (mât olefin).
Làm xăng on ñanh hơn.
Phan dng ngưng t+:
Polymer hoá olefin → ñóng vòng → dehydro hoá → tio Aromatic.
Ankyl hoá Aromatic → ñóng vòng nhánh ankyl → hydro hoá → poly
58
Aromatic (côc).
Cong ñóng vòng Diels Alder → dehydro hoá → poly Aromatic.
⇒ Hai phSn [ng trên cân hin chê (tio côc) nhưng không loii bV (giSm
olefin).
PhSn [ng tio hydro: do phSn [ng dehydro hoá, xSy ra khi có mat c_a Ni
làm chât xúc tác.
PhSn [ng tio C1 – C2: sinh ra do phSn [ng cracking nhiet.
Các phSn [ng hóa hCc xSy ra trên teng ding hydrocacbon riêng l˜ ñưc
trình bày trong bSng sau:
58. Hydrocacbon Sn pham quá trình cracking xúc tác
Parafin -Olefin và parafin
-Olefin và hydro
-iso-parafin
-Các hp chât olefin có trCng lưng phân t} thâp
Olefin -Parafin và dien
-Parafin, naphten và hydrocacbon thơm
-Polyme, côc
59
Naphten -Olefin
-Cyclohexan và olefin
-Hydrocacbon thơm
Hydrocacbon
thơm
(alkyl thơm)
-Parafin và alkyl có mich bên ngan
-ðông phân hóa, chuyen va nhóm alkyl
-SSn pham ngưng t^ và côc.
PhSn [ng bac 2:
Naphten+ Olefin
-Hydrocacbon thơm
-Parafin
Hydrocacbon
thơm +Olefin
-SSn pham ngưng t^ và côc
4. Nguyên lieu và sn pham
4.1 Nguyên lieu
Nguyên lieu cho quá trình cracking xúc tác thưbng có khVang nhiet ño sôi
te 300-5000C, có the te các nguôn như sau:
− Phân ñCan cât chưng cât khí quyen c_a dâu thô, khVang sôi: 380-
4100C
− Phân ñCan cât chưng cât chân không c_a dâu thô, khVang sôi: 380-
5500C
− Phân cât te quá trình Coking c_a dâu thô
− DAO (can chân không deasphaltene) (5500C)
− Can chưng cât khí quyen ( 3800C) c_a vài lCai dâu thô
Nguyên lieu là nhƒng phân cât nhˆ se cho sSn pham có hieu suât C3, C4
tăng còn H2 và côc giSm. Nhƒng phan ñCan nhˆ (200- 360oC) nhan ñưc te
59. chưng cât trJc tiêp là nguyên lieu tôt nhât ñe sSn xuât xăng ôtô và xăng máy
bay.
Nguyên lieu te các phân ñCan nang (các gasoil) chân không là pho biên
nhât trong quá trình cracking xúc tác. Nhóm này cho sSn pham là xăng và các
phân ñCan sSn pham trang, qua chưng cât chân không ñã làm giSm nhƒng câu
t} và hp chât có hii cho quá trình cracking. ThJc tê là thành phân nhƒng
kim lCai nang làm nhiem ñoc xúc tác như vanadi, niken thưbng có trong các
hp chât cơ kim, trong thành phân c_a nhJa, asphalten là nhƒng phân t} ljn,
có nhiet ño sôi cao, khi chưng cât chân không nhƒng chât này se | lii phân
can c_a chưng cât chân không, chính vì vay mà các phân cât ñã ñưc làm
sich, ñưc lCai và ñưc giSm các chât gây nhiem ñoc xúc tác. Cũng chính các
hp chât nhJa, asphalten không nhƒng ch[a các kim lCai nang mà chúng còn
là nguôn chuyen thành côc nhiêu nhât, làm giSm hCat tính c_a xúc tác.
Thành phân hóa hCc c_a nguyên lieu Snh hưng rât ljn ñên hieu suât c_a
quá trình. Vji nhóm hydrocacbon parafin se cho hieu quS chuyen hóa cao
nhât. Nhóm hydrocacbon thơm cho hieu suât xăng kém hơn và lii tăng m[c
ño chuyen hóa tio côc. Nhƒng chât phi hydrocacbon là có hii cho quá trình
cracking xúc tác, chúng gây ngo ñoc cho xúc tác và còn chuyen vào sSn pham
làm giSm chât lưng sSn pham như các hp chât lưu huỳnh.
Trong thJc tê vji sJ tiên bo c_a công nghe, quá trình cracking xúc tác có
the s} d^ng can chưng cât khí quyen làm nguyên lieu trJc tiêp cho quá trình
mà không phSi qua chưng cât chân không. Qúa trình này gCi là quá trình
cracking xúc tác can (RFCC). Nhƒng lCai dâu thô parafin, ít lưu hùynh
thưbng có ít các chât gây nhiem ñoc xúc tác và ch sô côc Conradson thâp rât
thuân li cho viec dùng thang can chưng cât khí quyen làm nguyên lieu cho
quá trình RFCC.
ðe tăng nguôn nguyên lieu, ngay cS can chưng cât chân không cũng ñưc
làm nguyên lieu cho quá trình cracking xúc tác sau khi ñã kh} nhJa và
asphalten.
4.2 S-n pham
Chât lưng c_a sSn pham cracking xúc tác thay ñoi trong phim vi rât rong
ph^ thuoc vào rât nhiêu yêu tô như nguyên lieu, lCai xúc tác và các thông sô
60
60. công nghe c_a quá trình. Hon hp sSn pham c_a quá trình cracking ñưc
chuyen tiêp ñên thiêt ba chưng cât ñe phân ra các phân ñCan sSn pham:
- SSn pham khí,
- Các phân ñCan xăng, dâu hVa,
- Các phân ñCan gasoil nhˆ và nang.
- Phân ñCan can dùng làm nhiên lieu ñôt lò...
ðac ñiem các sSn pham khí và lVng thu ñưc te quá trình cracking xúc tác:
Khí hydrocacbon
Hieu suât khí có the te 10-25% nguyên lieu ph^ thuoc vào nguyên lieu và
61
ñiêu kien cracking.
Trong ñiêu kien nhiet ño cao, tôc ño nguyên lieu nhV, boi sô tuân hòan xúc
tác ljn thì hieu suât sSn pham khí se ljn và ngưc lii thì hieu suât khí
nhV.Nguyên lieu có hàm lưng lưu hùynh cao thì sSn pham khí có nhiêu khí
H2S và khi nguyên lieu có nhiêu nitơ thì sSn pham khí cracking có nhiêu NH3.
SSn pham khí, khí khô ñưc dùng làm nhiên lieu khí, Etylen và Propylen
là nguyên lieu cho sSn xuât nhJa Polyetylen(PE) và Polypropylen (PP),
Propan-propen làm nguyên lieu cho quá trình polyme hóa và sSn suât các chât
hCat ñong bê mat và làm nhiên lieu ñôt (LPG).
Propan-propen, butan-buten còn làm nguyên lieu cho quá trình alkyl hóa
ñe nhan câu t} có tra sô octan cao pha vào xăng, và làm nguyên lieu cho các
quá trình tong hp hóa dâu.
Phân ñ1an xăng
Phân ñCan xăng thưbng có nhiet ño 40-200oC, phân ñCan này là câu t} cơ
bSn ñe pha tron vji nhƒng câu t} khác te các quá trình Reforming, alkylhóa,
và các phân ñCan naphta te quá trình chưng cât trJc tiêp ñe sSn xuât các lCai
xăng ô tô, xăng máy bay.
Phân ñCan xăng te quá trình cracking xúc tác khác vji các phân ñCan có
cùng khVang nhiet ño sôi te quá trình chưng cât trJc tiêp là có tra sô octan cao
hơn và ñac biet là có thêm thành phân hydrocacbon olefin.
Phân ñ1an 200-280oC
Dùng làm dâu hVa và phân ñCan 200-350oC ñưc dùng ñe pha tron và sSn
xuât nhiên lieu diezen
Các phân ñ1an 350oC
61. ðưc dùng làm nhiên lieu ñôt lò F.O hay ñưc dùng làm nguyên lieu cho
quá trình côc hóa.
5. Các công nghe cracking xúc tác tiêu bieu
5.1 Cracking v^i l^p xúc tác cô ñ:nh
Dây chuyên cracking xúc tác ñâu tiên do Houdry, mot ky sư ngưbi Pháp
thiêt kê ñưc ñưa vào công nghiep chê biên dâu te năm 1936. Công nghe này
hCat ñong theo kieu gián ñCan vji ljp xúc tác cô ñanh. Nhưc ñiem c_a công
nghe này là hCat ñong gián ñCan vì vay rât ph[c tip trong van hành (quá trình
cracking [ng xúc tác ñe cho sSn pham và tái sinh xúc tác trong cùng mot thiêt
ba). Dây chuyên này nhanh chóng ñưc cSi tiên và ch năm năm sau, năm
1941 ñã xuât hien quá trình cracking vji ljp xúc tác chuyen ñong.
5.2 Cracking v^i l^p xúc tác tâng sôi
Qúa trình cracking có ljp xúc tác chuyen ñong ñã thay thê quá trình
Houdry. Qúa trình phSn [ng xúc tác và tái sinh xúc tác ñưc thJc hien | các
thiêt ba riêng biet: thiêt ba phSn [ng (lò phSn [ng) và thiêt ba tái sinh xúc tác
(lò tái sinh). Xúc tác ñã làm viec có ch[a côc chSy te lò phSn [ng vào lò tái
sinh và sau khi ñã tái sinh lii ngưc vê lò phSn [ng (hoac bang tJ chSy hoac
bang cư®ng b[c) tio thành mot chu trình liên t^c. Năm 1942 quy trình
cracking có ljp xúc tác chuyen ñong (FCC) ñâu tiên ñưc ñưa vào hCat ñong
có tên là Up Flow.
62
62. Năm 1944 ngưbi ta tăng ñưbng kính c_a lò phSn [ng và lò tái sinh, tách
hơi sSn pham ñưc thJc hien ngay trong lò phSn [ng và tái sinh xúc tác |
ding tâng sôi và quá trình thoi cho xúc tác chuyen ñong te phía dưji và lây ra
ngòai | ñáy lò. Dây truyên hCat ñong như vay có tên là Down Flow.
Ngưbi ta ñã liên t^c cSi tiên thiêt ba và cS hình ding c_a xúc tác. Hình
ding xúc tác pho biên là ding viên hình câu nham làm giSm sJ mât mát xúc
tác và giSm sJ mài mòn thiêt ba và nâng cao hieu quS tách c_a xyclon.
Model I, tŸ le xúc tác/nguyên lieu ch ñit tôi ña là 3 nhưng model II có the
tăng tôi ña là 10. Hãng M.B.Kellog ñã thiêt kê lCai cân bang áp suât Model III
năm 1946.
Hãng Standard-Oil (New Jersey) ñã thiêt kê lCai FCC mji (Model IV) te
cSi tiên c_a Model II và ñã ñưa vào hCat ñong te 1952.
Công nghe FCC ngày càng ñưc cSi tiên nham ñit hieu suât và chât lưng
xăng cao hơn, vji chât lưng nguyên lieu ngày càng xâu hơn.
Công nghe FCC ngày nay
63
63. Công nghe FCC c_a mot sô hãng công nghiep noi tiêng gôm có:
5.3 Công nghe c9a hãng UOP
Qua các bưjc cSi tiên liên t^c, hiên nay công nghe FCC c_a UOP cũng áp
d^ng cracking nham chuyen hóa can dâu nang. Qúa trình c_a UOP ñJơc công
ty Ashland OilCo phát trien. Chính hãng UOP ñã thiêt kê 2 lCai FCC: lCai lò
tái sinh ñôt cháy hòan tòan 1 câp và lCai tái sinh hai câp.
LCai lò tái sinh ñôt cháy hòan tòan mot câp: là lCai thông d^ng trên tòan
thê giji, nhưng UOP ñã cSi tiên he thông phân phôi nguyên lieu phân cuôi
c_a ông riser, he thông tái sinh xúc tác, bo phan làm linh xúc tác, xúc tác ñe
nâng cao tính linh ñong c_a nguyên lieu cũng như sSn pham c_a quá trình.
Xúc tác sau phSn [ng ñưc ñôt | ding tâng sôi, tôc ño cao, nham chuyen hóa
hòan tòan CO thành CO2, không s} d^ng thêm các ph^ gia khác và hàm lưng
cacbon còn lii trên bê mat xúc tác sau tái sinh là thâp nhât so vji các công
nghe thông thưbng.
LCai Lò tái sinh hai câp: Cơ bSn như công nghe FCC thông thưbng
nhưng ñưc thiêt kê ñac biet cho nguyên lieu can nang hơn (RFCC, vji 4-10
% can cacbon conradson trong nguyên lieu). Lò tái sinh xúc tác chia làm hai
tâng, vji bo phan làm linh xúc tác ñưc bô trí bên trong và ñưc cSi tiên ñe
kiem sóat lưng côc, lưng nhiet cho phân phSn [ng. Tâng th[ nhât | phía
trên có nhiem v^ ñôt cháy mot phâm hàm lưng côc trên bê mat xúc tác, tâng
th[ hai, lưng côc còn lii trên bê mat xúc tác se ñưc ñôt cháy hòan tòan.
ðiêu này dan ñên hàm lưng cacbon còn lii trên bê mat xúc tác luôn 0.05
% khôi lưng.
5.4 Công nghe c9a Kellog
SJ van chuyen xúc tác ñưc thJc hien theo phương thang ñ[ng rât thuan
li vì có the dùng van chan ñe ñiêu khien quá trình tuân hòan c_a xúc tác.
Qúa trình cracking ñưc thJc hien hòan tòan trong lò phSn [ng ding ông
ñ[ng (lò ông ñ[ng). He thông xyclon ñưc ñat ngay c}a ra c_a ông ñ[ng.
Trong lò tái sinh xúc tác và không khí tiêp xúc ngưc chiêu nhau. Kieu RFCC
ñưc trình bày trong hình 10. ðac ñiem chính c_a model này là vòi phun
nguyên lieu ñưc cSi tiên nham tăng cưbng sJ tiêp xúc giƒa xúc tác và
64
64. nguyên lieu, bo phan làm nguoi ñưc thay ñoi bang cách te ñat | pha ñac thay
cho pha lõang trong lò tái sinh ñe tránh ăn mòn, mài mòn trang thiêt ba do xúc
tác và nham làm tăng tôc ño truyên nhiet. Hình dáng bo phan làm nguoi xúc
tác do Kellog thiêt kê cũng tương tJ c_a UOP ch khác là cách bô trí các ông
trao ñoi nhiet ñat ngưc chiêu
5.5 Công nghe c9a hãng Shell
Shell có nhiêu ñóng góp trong viec phát trien cracking xúc tác phân can
nang (RFCC). Quá trình Shell LRFCC (Long Residue FCC) ñe cracking xúc
tác can nang và rong, có bo phan làm nguoi xúc tác ñe tránh sJ ñôt cháy quá
nhiet. Thiêt ba trình bày trong hình sau:
65
.
65. 5.6 Công nghe IFP – Total và Stone Webster
Hai hãng công nghiep này ñã hp tác thêt kê quá trình RFCC vji tái sinh
xúc tác 2 câp. Qúa trình nham cracking xúc tác can nang và có tên là ”R.2.R
Process”. Qúa trình cũng có trang ba bo phan làm nguoi xúc tác, he thông
kiem tra và ñiêu khien nhiet ño c_a khôi lò phSn [ng.
ðac ñiem c_a công nghe R.2.R là lò ñ[ng, tái sinh 2 câp, có sJ cSi tiên
thiêt ba phun nguyên lieu trJc tiêp vào dòng xúc tác nóng.
66
67. 5.7 Công nghe Exxon
Exxon liên t^c nghiên c[u cSi tiên công nghe FCC, te khi ñưa ra model IV
và ñên nay ñưa ra lCai model III-R, cracking có có tính linh hCat. Có the s}
d^ng nguyên lieu khác nhau te các phân cât chân không ñên các lCai can
nang.
6. Các yêu tô nh hưJng ñên công nghe FCC
ðac ñiem công nghe FCC là quá trình cracking xúc tác tâng sôi (giS sôi),
quá trình thJc hien trên dòng xúc tác chuyen ñong liên t^c trong lò phSn [ng
cùng nguyên lieu và sang lò tái sinh ñe thJc hien viec ñôt côc (dùng vji oxy
không khí) trên xúc tác ñã tham gia phSn [ng rôi lii sang lò phSn [ng. Chu
trình trên ñưc lap lii mot cách liên t^c.
Công nghe FCC hCat ñong vji nhƒng thông sô quan trCng sau: ño chuyen
hóa, tôc ño nip lieu; tŸ le xúc tác /nguyên lieu; nhiet ño; áp suât.
68
6.1 ðo chuyen hóa
ðo chuyen hóa C ñưc tính bang:
C = Tong hieu suât (khí +Xăng +Côc)
C= 100- y(100-z)
y: là % the tích c_a sSn pham có nhiet ño sôi cuôi cao hơn ñiem sôi cuôi
c_a xăng
z: là % the tích xăng ñã có trong nguyên lieu..
Sơ ñô khôi quá trình FCC
68. 6.2 Tôc ño np lieu
Là tŸ sô giƒa lưng nguyên lieu ñưc nip trong mot ñơn va thbi gian trên
lưng xúc tác trong lò phSn [ng.và ñưc ký hieu bang M/H/M
Khi tăng tôc ño nip lieu se làm giSm ño chuyen hoá và ngưc lii vì tôc ño
nip lieu là ñii lưng ngưc vji thbi gian phSn [ng. Khi s} d^ng xúc tác có ño
hCat tính cao ta có the tăng tôc ño nip lieu khi ây se tăng năng suât c_a thiêt
ba.
6.3 Ti le xúc tác/Nguyên lieu
TŸ le xúc tác zeolit/nguyên lieu,còn gCi là boi sô tuân hòan xúc tác
(X/RH). Vji lCai xúc tác zeolít thì X/RH=10/1 còn xúc tác vô ñanh hình
X/RH=20/1. Khi thay ñoi tŸ le X/RH se làm thay ñoi thbi gian lưu c_a xúc tác
trong lò phSn [ng và lò tái sinh và thay ñoi cS lưng côc bám trên xúc tác. ¤
chê ño on ñanh tŸ le X/RH tăng se làm tăng ño chuyen hóa và giSm hàm
lưng côc bám trên xúc tác, khi ñó thbi gian tiêp xúc giƒa xúc tác và nguyên
lieu giSm nhưng hCat tính trung bình c_a xúc tác lii tăng lên.
6.4 Nhiet ño
Nhiet ño trong lò phSn [ng khi van hành trong khVang 470-540oC. Khi
nhiet ño tăng lên thì tôc ño phSn [ng phân h_y nhanh hơn nhưng cũng thúc
ñay các phSn bac 2 như kh} hydro tăng lên dan ñên tăng hieu suât
hydrocacbon thơm và olefin. Khi ñó C1-C3 trong khí tăng, C4 giSm, tŸ trCng
và tra sô octan c_a xăng tăng lên.
Khi nhiet ño cao hieu suât xăng giSm, hieu suât khí tăng và côc không
69
tăng.
6.5 Áp suât
Khi áp suât tăng thì hieu suât xăng tăng lên, hieu suât C1-C3 giSm, hàm
lưng olefin và hydrocacbon thơm giSm dan tji tra sô octan c_a xăng giSm.
6.6 Tái sinh xúc tác cracking
ðe s} d^ng xúc tác ñưc lâu, trong công nghe phSi thJc hien viec tái sinh
xúc tác. Nguyên nhân chính làm mât ño hCat tính c_a xúc tác là do côc tio
thành bám kín bê mat hCat tính c_a xúc tác.
69. ðe tái sinh xúc tác ngưbi ta ñã tiên hành ñôt côc bang không khí nóng
trong lò tái sinh. Khi ñôt côc se tio thành CO, CO2, các phSn [ng kh} các hp
chât lưu hùynh.
C + O2 → CO2
C + 1/2O2 → CO
CO + 1/2O2 → CO2
H2 + 1/2O2 → H2O
S + O2 → SO2
SO2 + 1/2O 2 → SO3
MeO + SO3 → MeSO4
MeSO4 + 4H2 → MeO + H2S + 3H2O
Nhiet lưng tVa ra ñưc dùng ñe câp nhiet cho xúc tác mang vào lò phSn
70
[ng cracking.
70. 71
Chương 6
QUÁ TRÌNH HYDROCRACKING XÚC TÁC
1. GiDi thieu
Hydrocracking là quá trình tương ñôi mji nhưng phát trien nhanh chóng,
là ding khác c_a quá trình cracking xúc tác. Nó ñưc tiên hành vji sJ tham
gia c_a xúc tác, nhưng khác vji cracking xúc tác là thJc hien trong môi
trưbng hydro, dưji áp suât cao (ñên 30 MPa) và nhiet ño thâp. Ph^ thuoc vào
ñiêu kien quá trình, ñac biet | áp suât cao hơn, te mot ding nguyên lieu có the
thu ñưc các sSn pham khác nhau - te khí hóa lVng ñên dâu bôi trơn và can
dâu vji hàm lưng lưu huỳnh thâp, te isopentan ñên phân ñoin nhiên lieu
diesel. Phân ñoin xăng thu ñưc có the chia thành phân nhˆ, có tra sô octan
cao hơn và phân nang, ñưc s} d^ng làm nguyên lieu cho reforming xúc tác.
Hydrocracking không ch ñưc [ng d^ng trong sSn xuât các ding nhiên lieu
khác nhau, nguyên lieu cho hóa dâu, mà còn ñe sSn xuât dâu nhbn index cao
te nguyên lieu có hàm lưng parafin cao. ðây là hưjng phát trien mji và có
trien vCng trong sSn xuât dâu nhbn index cao.
Hydrocracking cũng như cracking xúc tác có khS năng chê biên sâu dâu
thô. ±ng d^ng quá trình này vào công nghiep có Snh hư|ng ljn ñên sJ hoàn
thien tiêp các quá trình chê biên dâu. Tính mêm d˜o c_a quá trình - có the làm
viec vji nhƒng nguyên lieu khác nhau, vji hieu suât cho sSn pham sáng và
sSn pham sam khác nhau, khiên cho quá trình này tr| thành mot trong nhƒng
quá trình then chôt c_a các nhà máy chê biên dâu hien ñii. ±ng d^ng rong rãi
hydrocracking giúp cho các nhà chê biên dâu giSi quyêt vân ñê thay ñoi nhu
câu sSn pham dâu theo mùa (mùa xuân và hè cân nhiêu sSn pham sáng hơn,
còn mùa thu và ñông cân nhiêu sSn pham sam), ngoài ra nó cũng giúp giSm ô
nhiem môi trưbng.
Nguyên lieu ñưc s} d^ng cho hydrocracking là phân ñoin xăng (ñe sSn
xuât khí hóa lVng); phân ñoin kerosen - diesel và distilat chân không (ñe sSn
xuât xăng, nhiên lieu phSn lJc và nhiên lieu diesel); sSn pham can c_a quá
trình chê biên dâu ñe sSn xuât dâu nhbn index cao); dâu lưu huỳnh cao, mazut
71. ch[a lưu huỳnh và lưu huỳnh cao, semigudron và gudron (ñe sSn xuât sSn
pham distilat hoac nhiên lieu ñôt lò vji hàm lưng lưu huỳnh thâp).
Hydrocracking khác vji làm sich bang hydro các distilat dâu là dien ra vji
sJ phá h_y phân t} nguyên lieu, cho phép thu ñưc các hydrocarbon nhˆ hơn
te hydrocarbon nang. Thí d^, te distilat chân không có the nhan ñưc các
thành phân xăng ôtô, kerosen (dâu hVa) và dâu diesel. Hydrocracking cũng
cho phép loii lưu huỳnh trong các sSn pham can c_a chê biên dâu hoac thu
ñưc sSn pham dâu sáng te can này.
Quá trình hydrocracking dien ra theo mot bac hoac hai bac. Trong các sơ
ñô mot bac các quá trình làm sich bang hydro, hydro hóa và hydrocracking
dien ra trong cùng mot he phSn [ng. Các sơ ñô như vay ñưc [ng d^ng trong
các trưbng hp khi cân thu ñưc distilat trung bình (ding phân ñoin diesel)
nhiêu nhât và khí hóa lVng hoac xăng te nguyên lieu nhˆ vji hàm lưng nitơ
thâp. Sơ ñô hai bac ñưc [ng d^ng khi cân tiên hành làm sich bang hydro,
hydro hóa nguyên lieu và hydrocracking tiên hành riêng nham gia tăng ño
chuyen hóa thành xăng hoac nhiên lieu diesel te nguyên lieu có nhiet ño sôi
cao và ch[a nhiêu nitơ. Trong trưbng hp này trong bac th[ nhât xúc tác ñưc
s} d^ng là oxit hoac sulfur niken, coban, volfram, còn trong bac th[ hai - xúc
tác ch[a zeolit vji platin hoac kim loii quí khác. Cũng có nhƒng quá trình
tiên hành trong ba bac. Trong các sơ ñô hydrocracking công nghiep nguyên
lieu là distilat hoac can quá trình ñưc tiên hành trong môi trưbng hydro (chi
phí khoSng te 1,2 ñên 4%k.l) | áp suât 32 MPa, tôc ño the tích ñên 1,5 gib-1,
boi tuân hoàn ñên 1.800 m3/m3 nguyên lieu, nhiet ño ñên 430oC trong bac
nhât và 480oC trong bac hai.
2. Nguyên lieu và sn pham
Nguyên lieu cho quá trình hydro cracking rât ña ding.
Nguyên lieu Sn pham
Naphten Phân ñoin C3, C4
Kerozen Naphten
Gasoil (cracking ) Naphten, kerozen.
Distillar VD,
DAO.
Naphten, kerozen, gasoil, dâu gôc, nguyên
lieu cho cracking.
72
72. Trong các nguôn nguyên lieu trên thì phân ñoin gasoil te Visbreaking,
Delaycoking và Cycle Oil te Cracking xúc tác là thưbng ñưc s} d^ng nhât.
ðac ñiem c_a sSn pham c_a quá trình Hydrocracking so vji quá trình
Cracking thông thưbng là ít olefin, aromatíc và nhiêu iso – parafin. Ví d^ như
xăng ñi te hydrocracking có ch sô octan trung bình khá, ño on ñanh cao. Phân
ñoin Kerozen có “smoke point” cao và phân ñoin Gasoil thì có ch sô cetan
khá cao.
Ngoài ra, quá trình Hydrocracking còn tio ra phân ñoin C4 vji nhiêu iso –
butan, ñây là phân ñoin rât hƒu ích cho quá trình Alkyl hóa trong nhàmáy lCc
dâu.
Quá trình này còn tan d^ng ñưc các phân nang nhiêu Aromatic ñe chuyen
hoá thành xăng, kerozen và gasoil.
73
3. Các phn rng hóa h+c
3.1 Ph-n =ng mong muôn
Ph-n =ng cracking và hydro hóa: ðây là hai phSn [ng chính dien ra
trong quá trình Hydrocracking. Hai phSn [ng mong muôn này có tác d^ng
tương ho lan nhau trong cùng mot quá trình.
PhSn [ng cracking se tio ra và cung câp olefin cho quá trình hydro hoá và
ngưc lii, phSn [ng hydro hoá se cung câp nhiet lưng cho quá trình
cracking. Tuy nhiên, nhiet tVa ra te quá trình hydro hóa cao hơn so vji nhiet
tVa ra te quá trình cracking, vì thê khi xem xét toàn bo quá trình thì có the
xem hydrocracking là phSn [ng tVa nhiet.
PhSn [ng cracking ch_ yêu dien ra trên các hp chât naphten ñưc tio ra
te quá trình hydro hóa các hp chât aromatic.
Ph-n =ng isomer hoá: luôn dien ra ñông hành cùng vji phSn [ng
cracking. Trong ñó quá trình isomer hoá xSy ra trưjc, sau ñó các liên kêt C-C
se ba b˜ gSy b|i quá trình cracking.
3.2 Các ph-n =ng không mong muôn.
Bên cinh các phSn [ng chính, vji tác d^ng c_a nhiet ño và chât xúc tác,
mot sô phSn [ng khác se dien ra song song ñông thbi như:
73. Hydro deankyl hoá Aromatic: ñây là phSn [ng cracking dien ra trên các
mich nhánh c_a các hp chât aromatic.
→ +
PhSn [ng này se làm tăng dòng sSn pham khí, do ñó nó se làm giSm hieu
74
suât c_a sSn pham chính.
Ph-n =ng HDS, HDN: các phSn [ng này có tác d^ng loii bV các chât bSn
như lưu huỳnh, nitơ, … nhưng lii làm tiêu hao lưng hydro trong quá trình.
Tuy nhiên, lưng hydro trong nhà máy lCc dâu rât hin chê, vì thê phSn [ng
này ñưc xêp vào phSn [ng không mong muôn.
Ph-n =ng côc hoá: Vji sJ hien dien c_a hydro trong phSn [ng ñã làm
giSm ñáng ke phSn [ng côc hóa. Tuy nhiên vji xúc tác axít minh, các phSn
[ng côc hóa cũng ñưc thúc ñay minh hơn.
4. Xúc tác cho quá trình Hydrocracking
Chât xúc tác s} d^ng cho quá trình hydrocracking thông thưbng là tinh the
alumino silicat có mang các kim loii ñât hiêm. ðây là xúc tác lư®ng ch[c,
ch[c năng axít ñưc tio ra b|i thành phân alumino silicat, còn ch[c năng
hydro hóa ñưc tio ra b|i các kim loii. Clor không yêu câu phSi ñưa vào
thành phân c_a xúc tác này. Các kim loii ñât hiêm thưbng ñưc s} d^ng ch_
yêu Pt, Ni–Mo, Ni–W.
Xúc tác cho quá trình Hydrocracking rât de ba ñâu ñoc b|i các tác nhân có
hii trong nguyên lieu, do ñó phSi x} lý nguyên lieu (hydrotreater) trưjc khi
ñưa vào quá trình này. Nêu trong nguyên lieu có mot lưng ljn hydrosunfua
thì xúc tác se ba ñâu ñoc b|i lưu huỳnh, anoniac se làm giSm ch[c năng axít
c_a xúc tác, ch[c năng hydro hóa c_a kim loii se ba biên mât b|i các kim loii
ban có trong nguyên lieu. Ngoài ra, nguyên lieu cân phSi ñưc loii tre hơi
am, vì ñây là tác nhân phá h_y câu trúc tinh the c_a chât xúc tác | nhiet ño
cao.
Sau thbi gian làm viec xúc tác có the mât hoit tính và côc có the hình
thành ngay khi có mat hydro, do ñó cân phSi tái sinh xúc tác sau mot chu kỳ
làm viec.
74. Khi xúc tác | tring thái cô ñanh (fix bed) thì thưbng xSy ra sJ ngưng t^
côc và quá nhiet c^c bo do viec tio dòng kênh qua ljp xúc tác. Còn xúc tác
tâng sôi có nhiêu ưu ñiem hơn vê mat truyên nhiet và truyên khôi.
5. Các yêu tô nh hưJng ñên công nghe
KhS năng cracking và dòng sSn pham mong muôn ph^ thuoc vào ñiêu kien
hoit ñong xác ñanh c_a quá trình. Các yêu tô Snh hư|ng ñên hoit ñong c_a
quá trình có the ke ñên như: chât xúc tác s} d^ng, tôc ño dòng, áp suât tong,
áp suât riêng phân c_a hydro …
Mot vài chê ño hoit ñong khac khe (sSn xuât kerozen và naphtha te gasoil
nhˆ) ñòi hVi phSi giSm trCng lưng phân t} c_a nhap lieu và tăng lưng
hydro. Còn ñôi vji chê ño hoit ñong nhˆ ñưc [ng d^ng cho các nguyên lieu
gasoil nang ñe tio ra các sSn pham diesel và fuel oil.
5.1 nnh hưong c9a nhiet ño
ðây là phSn [ng toS nhiet, vì thê quá trình thích hp | nhiet ño thâp.
Nhưng nêu nhiet ño quá thâp thì tôc ño phSn [ng se giSm, do ñó nhiet ñưc
xem như tác nhân duy trì hoit tính c_a xúc tác.
Thông thưbng, ñôi vji chê ño hoit ñong nhˆ thì nhiet ño c_a quá trình dao
ñong te 650oF ñên 750oF, còn chê ño hoit ñong khac khe thì ñòi hVi | khoSng
nhiet ño te 750oF ñên 850oF.
5.2 nnh hưong c9a áp suât và lưng hydro s) dGng
Lưng hydro s} d^ng trong quá trình vea tham gia phSn [ng và vea có tác
d^ng bSo ve bê mat xúc tác, hin chê quá trình tio côc.
Quá trình Hydrocracking là quá trình tăng sô mole nên nó thích hp hoit
ñong | áp suât thâp. Thông thưbng áp suât khoSng 1.200 psig, lưng hydro
tiêu th^ khoSng 1000 – 2000 scf/bbl. Nhưng ñôi vji chê ño hoit ñong khac
khe thì ñòi hVi phSi phá h_y các hp chât nang và m| vòng nên nó cân áp suât
khoSng 2000 psig và lưng hydro tiêu th^ khoSng te 3000 – 4000 csf/bbl tr|
lên.
Lưng hydro s} d^ng càng nhiêu thì càng có li vê mat chuyen hóa, nó
mât khoSng 25% cho các phSn [ng loii lưu huỳnh và bSo hòa các hp chât
olefin, aromatic. Hàm lưng hydro tii c_a ra c_a bình phSn [ng yêu câu phSi
75
75. cao ñe ngăn chan quá trình tích t^ côc và ñâu ñoc xúc tác. PhSi tiên hành làm
sich và bo sung thêm hydro cho dòng tuân hoàn.
6. Sơ ñô công nghe Hydrocracking tiêu bieu
Vì phSn [ng chính là cracking xúc tác nên có the xem như hàm lưng các
hp chât C1, C2 là rât thâp, nêu có thì ta nhap chung vji dòng khí H2S và NH3
R}a bàng nưjc ñe hoà tan các muôi có khS năng tio thành.
+ − NH + H S → NH HS →NH + HS H O
3 2 4 4
76
2
Quá trình cracking hydro không ñưc s} d^ng rong rãi vì lí do kinh tê như
áp suât cao ñòi hVi thiêt ba ljn, van hành cân H2.
6.1 Quá trình Hydrocracking mot câp
Quá trình Single stage Hydrocracking ch có mot bình phSn [ng, nó
thưbng s} d^ng cho các nguôn nhap lieu te gasoil ñên distillat. Quá trình này
ñòi hVi phSi giji hin hàm lưng H2S trong nguyên lieu sao cho không Snh
hư|ng ñên xúc tác.
Single stage Hydrocracking
Chât xúc tác desunfua thưbng nam | ljp trên trong bình phSn [ng và xúc
tác hydrocracking nam | ljp phía dưji. Các phSn [ng on ñanh olefin thưbng
là nguyên nhân gây nên quá nhiet c^c bo, vì thê hydro thưbng ñưc bo sung |
giƒa c_a ljp xúc tác nham m^c ñích làm mát.
Phương án hydrocracking mot bac ñơn giSn, kinh tê và cho phép thu ñưc
distilat trung bình tôi ña. Tuy nhiên sơ ñô mot bac không cho phép nhan ñưc
hieu suât xăng cao, do ñó hin chê [ng d^ng trong thJc tê.
76. Sơ ñô hydrocracking mot bac
1- Lò nung; 2- lò phSn [ng; 3- tháp tách áp suât cao; 4- tháp tách áp suât thâp;
5- tháp debutan; 6- tháp chưng cât.
I – Nguyên lieu; II- hydro; III- khí; IV- khí hydrocarbon; V- xăng nhˆ; VI-xăng
nang; VII- distilat trung bình; VIII- can tuân hoàn.
Cân bang vat chât c_a sơ ñô hydrocracking mot bac nguyên lieu gasoil
77
chân không:
ðâu vào, %k.l.
Nguyên lieu 100
Hydro 2,69
Cong 102,69
SSn pham:, %k.l.
NH3 0,16
H2S 2,57
C1 0,43
C2 0,60
C3 1,43
C4 2,33
C5 2,09
C6 3,72
Phân ñon C7 ÷ 177oC 16,25
Phân ñon 177 ÷ 343oC 73,11
Cong 102,69
77. Tính chât c_a nguyên lieu gasoil chân không s} d^ng cho hydrocracking
78
như sau:
Khôi lưng riêng | 20oC, kg/m3 927
Thành phân phân ñoin, oC:
Nhiet ño sôi ñâu 310
10% 371
30% 420
50% 449
90% 513
Nhiet ño sôi cuôi 546
Hàm lưng, %k.l.
Lưu huỳnh 2,42
Nitơ 0,13
Nhiet ño ñông ñac, oC 21
ðo côc, %k.l. 0,17
Hàm lưng hydrocarbon thơm, %k.l.50,5
Tính chât c_a sSn pham hydrocracking ñưc trình bày trong bSng.
Tính chât c4a san pham hydrocracking mot bac
Tham sô Xăng nht Xăng nang Nhiên lieu
diesel
TŸ trCng | 20oC, kg/m3
Thành phân phân ñoin, oC:
Nhiet ño sôi ñâu
10% (t.t.)
50% (t.t.)
90% (t.t.
Nhiet ño sôi cuôi
Hàm lưng, %k.l.
Hydrocarbon thơm
Naphten
Parafin
Tra sô octan (RON)
Tra sô cetan
Nhiet ño ñông ñac, oC
661,5
32
41
54
71
82
1
14
85
76
-
-
752,3
93
104
129
157
168
6
52
42
55
-
-
825,6
177
202
256
318
343
-
-
-
-
50
-43
6.2 Quá trình Hydrocracking hai câp
Sơ ñô công nghe hydrocracking hai câp rât cơ ñong, trong ñó có the chê
biên nguyên lieu vji hàm lưng tip chât ñâu ñoc xúc tác hydrocracking cao;
thay ñoi ñiêu kien quá trình, cho phép thu ñưc nhƒng sSn pham mong muôn
78. vji hieu suât cao nhât như xăng, nhiên lieu phSn lJc hoac diesel. Trong
trưbng hp này trong bac ñâu tiên hành làm sich bang hydro và cracking mot
phân, bac hai – hydrocracking.
Tính chât c4a san pham hydrocracking hai bac gasoil chân không*, tiên hành
không làm sch san pham c4a bac I
Chê ño ñe nhan ñưkc hieu suât cao
79
nhât sn pham
Tham sô
Xăng nht Xăng nang Nhiên lieu
diesel
ðâu vào, %k.l.
Nguyên lieu
Hydro
Cong
100,00
3,94
103,94
100,00
2,98
102,98
100,00
2,53
102,53
SSn pham:, %k.l.
NH3
H2S
C1- C3
C4
Xăng nhq
Xăng nang
Nhiên lieu phan l2c
Nhiên lieu Diesel
Cong
0,20
2,60
4,20
14,10
24,30
58,54**
-
-
103,94
0,20
2,60
2,60
8,58
15,56
23,823*
49,62
-
102,98
0,20
2,60
2,00
4,67
8,27
26,353*
-
58,44
102,53
*) Tính chât c_a Gasoil chân không như trên
**) Nhiet ño sôi cuôi c_a xăng là 177oC
3*) Nhiet ño sôi cuôi c_a xăng là 142oC
