Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác năng suất 2 triệu tấn/năm với sơ đồ thiết bị xúc tác tái sinh liên tục

Trêng §HBK Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Ho¸ Häc
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
Trêng §H B¸ch Khoa Hµ Néi
Khoa c«ng nghÖ ho¸ häc
Céng hoµ x· héi chñ nghÜa ViÖt Nam
§éc lËp - Tù do - H¹nh phóc
------------------
NhiÖm vô
thiÕt kÕ tèt nghiÖp
Hä vµ tªn sinh viªn: Lª Ngäc Th¶o
Kho¸ : K44 Ngµnh häc: C«ng nghÖ H÷u c¬ - Ho¸ dÇu
Líp : Ho¸ dÇu – K44 QN
I. ®Ò tµi nghiªn cøu
ThiÕt kÕ ph©n xëng reforming xóc t¸c n¨ng suÊt 2 triÖu tÊn/n©m
víi s¬ ®å thiÕt bÞ xóc t¸c t¸i sinh liªn tôc.
II. Çc sè liÖu ban ®Çu
• §iÒu kiÖn ph¶n øng:
- NhiÖt ®é: theo tµi liÖu tham kh¶o.
- ¸p suÊt: 3,5at
III. néi dung c«ng viÖc.
a- Më ®Çu: Nªu ý nghÜa cña ®Ò tµi, vai trß cña reforming xóc t¸c trong läc
ho¸ dÇu.
b- Tæng quan lý thuyÕt:
• C¬ së ho¸ häc cña reforming.
• C¬ chÕ vµ ®éng häc cña ph¶n øng.
• Vai trß cña xóc t¸c hai chøc n¨ng.
c- PhÇn c«ng nghÖ.
• Çc lo¹i c«ng nghÖ reforming.
• Lùa chän s¬ ®å c«ng nghÖ vµ thuyÕt minh.
d- TÝnh to¸n c«ng nghÖ.
e- PhÇn x©y dùng.
f- TÝnh to¸n kinh tÕ.
IV. Çc b¶n vÏ .
• B¶n vÏ s¬ ®å c«ng nghÖ: Ao.
• B¶n vÏ thiÕt bÞ chÝnh: A1.
• B¶n vÏ m¹ch bªn ph©n xëng: Ao.
V. Çn bé híng dÉn:
§å ¸n tèt nghiÖp SV: Lª Ngäc
Th¶o
1

.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
VI. Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ:
VII: Ngµy hoµn thµnh nhiÖm vô:
Ngµy th¸ng n¨m 2004
Chñ nhiÖm khoa
(Ký vµ ghi râ hä tªn) Çn bé híng dÉn
(Ký vµ ghi râ hä tªn)
KÕt qu¶ §¸nh gi¸
- Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ:...................
- §iÓm duyÖt:............................
- B¶n vÏ thiÕt kÕ:.......................
Ngµy th¸ng 05 n¨m 2004
Chñ tÞch héi ®ång
(Ký vµ ghi râ hä tªn)
Sinh viªn ®· hoµn thµnh
(vµ nép toµn bé b¶n thiÕt kÕ cho khoa)
Ngµy th¸ng 05 n¨m 2004
(Ký tªn)
Lª Ngäc Th¶o
Më ®Çu
Ngµy nay ®Êt níc ta bíc vµo giai ®o¹n c«ng nghiÖp ho¸ - hiÖn ®¹i ho¸
®Êt níc. §Ó ®¹t ®îc môc ®Ých ®ã th× môc tiªu ®Çu tiªn lµ ph¶i ®¸p øng ®îc nhu
cÇu rÊt lín vÒ nguyªn liÖu, nhiªn liÖu cho ph¸t triÓn c«ng nghiÖp vµ kinh tÕ.
DÇu khÝ ViÖt Nam ®· ®îc khai th¸c ®Çu tiªn n¨m 1986 t¹i má B¹ch Hæ
vµ tõ ®ã s¶n lîng kh«ng ngõng t¨ng lªn. Bªn c¹nh ®ã viÖc ph¸t hiÖn thªm çc
má míi nh : Hµm Rång, §¹i Hïng, Ruby. Cho ®Õn nay chóng ta ®· khai th¸c
®îc tæng céng h¬n 60 triÖu tÊn dÇu má B¹ch Hæ vµ çc má kh¸c. Nguån dÇu
th« ®· ®em l¹i cho ®Êt níc mét nguån ngo¹i tÖ kh¸ lín. Tuy nhiªn h»ng n¨m,
Th¶o
2

chóng ta ®· chi mét nguån kinh phÝ kh«ng nhá ®Ó nhËp khÈu çc s¶n phÈm tõ
dÇu má ®Ó phôc vô cho nhu cÇu ph¸t triÓn cña ®Êt níc.
Cã mét mèc ®¸ng ghi nhí lµ vµo th¸ng 5/1988, nhµ m¸y läc dÇu Çt L¸i
cña liªn doanh chÕ biÕn dÇu khÝ thµnh phè Hå ChÝ Minh (Sµi Gßn Petrol) ®· ®i
vµo ho¹t ®éng víi nguyªn liÖu dÇu th« tõ má B¹ch Hæ, cho tíi n¨m 1996 c«ng
suÊt ®· lªn tíi 350.000 tÊn/n¨m. Tuy nhiªn ®Ó ®¶m b¶o vÒ nhu cÇu s¶n phÈm
dÇu khÝ vµ nhiªn liÖu cho ®Êt níc, ChÝnh phñ ViÖt Nam ®· tæ chøc ®Êu thÇu
x©y dùng nhµ m¸y läc dÇu sè 1 c«ng suÊt 6,5 triÖu tÊn/n¨m ë Dung QuÊt
(Qu¶ng Ng·i).Theo th«ng tin tõ petrovietnam th× nhµ m¸y läc dÇu sè I nµy sÏ
sö dông 2 c«ng nghÖ hiÖn ®¹i trong hai qu¸ tr×nh chÕ biÕn quan träng, ®ã lµ
c«ng nghÖ cracking xóc t¸c RFCC cña h·ng IFP vµ c«ng nghÖ reforming xóc
t¸c CCR cña UOP.Cã thÓ nãi r»ng viÖc x©y dùng nhµ m¸y läc dÇu sè 1 lµ phï
hîp víi ®iÒu kiÖn vµ hoµn c¶nh ®Êt níc hiÖn nay. Nhµ m¸y nµy ra ®êi kh«ng
nh÷ng cung cÊp nh÷ng s¶n phÈm nhiªn liÖu quan träng mµ cßn cung cÊp
nguån s¶n phÈm quý gi¸ lµm nguyªn liÖu cho c«ng nghiÖp ho¸ dÇu [7].
Vµi nÐt vÒ lÞch sö ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c.
Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò cã tÝnh then chèt trong Reforming xóc t¸c ®ã
lµ chÊt xóc t¸c. Cã thÓ nãi r»ng chÝnh sù ph¸t triÓn cña chÊt xóc t¸c hay nãi
®óng h¬n lµ viÖc chÕ t¹o ra nh÷ng chÊt xóc t¸c míi tèt h¬n ®· thóc ®Èy ph¸t
triÓn cña qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c. Bªn c¹nh ®ã kh«ng thÓ kh«ng kÓ ®Õn
sù c¶i tiÕn vÒ mÆt c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh. ChÊt xóc t¸c ®îc dïng lóc ®ã lµ
M0/Al2O3 líp xóc t¸c ë d¹ng cè ®Þnh, ¸p suÊt cña hydro kh¸ cao.
C«ng nghÖ ®ã nhanh chãng ®îc ph¸t triÓn vµ c¶i tiÕn thµnh líp xóc t¸c
chuyÓn ®éng. Tuy nhiªn, líp xóc t¸c dÔ dµng bÞ cèc ho¸ mét çch nhanh
chãng vµ ph¶i t¸i sinh thêng xuyªn.
Vµo n¨m 1949 ngêi ta chÕ t¹o ra xóc t¸c hiÖu qu¶ h¬n lµ Platin trªn chÊt
mang nh«m oxit (Pt/Al2O3). Tõ n¨m 1953 – 1967 ngêi ta dïng xóc t¸c
Pt/Al2O3 ®· ®îc axit ho¸ nhÑ b»ng Clo.
N¨m 1967 xuÊt hiÖn xóc t¸c lµ Pt-Re/Al2O3 mét xóc t¸c ®a kim lo¹i
®¸nh gi¸ mét bíc ph¸t triÓn míi trong qu¸ tr×nh kim lo¹i ®¸nh gi¸ mét bíc
ph¸t triÓn míi trong qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c.
Song song víi viÖc c¶i tiÕn xóc t¸c th× viÖc c¶i tiÕn c«ng nghÖ còng ®îc
xóc tiÕn. Tõ chÕ ®é b¸n t¸i sinh ®Õn t¸i sinh liªn tôc vµ t¸i sinh tuÇn hoµn.
Sau ®©y lµ qu¸ tr×nh c¶i tiÕn xóc t¸c vµ c«ng nghÖ :
N¨m Tr×nh tù c¶i tiÕn vµ xóc t¸c c«ng nghÖ
1939 Xóc t¸c Molipden, líp xóc t¸c cè ®Þnh
1919 Ph¸t triÓn chÊt xóc t¸c trªn c¬ së Platin
Th¶o
3

1950 NhiÒu qu¸ tr×nh Reforming ph¸t triÓn trªn xóc t¸c liªn tôc
1960 XuÊt hiÖn qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c t¸i sinh, xóc t¸c
liªn tôc
1980 XuÊt hiÖn qu¸ tr×nh xóc t¸c s¶n xuÊt hydrocacbon th¬m
1990 XuÊt hiÖn qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c míi (New
Reforming)
PhÇn I: Tæng quan
Ch¬ng I: Tæng quan vÒ lý thuyÕt
I - Môc ®Ých cña Reforming xóc t¸c trong c«ng nghiÖp chÕ
biÕn dÇu.
Reforming xóc t¸c lµ mét trong nh÷ng qu¸ tr×nh quan träng cña c«ng
nghiÖp chÕ biÕn dÇu. Vai trß cña qu¸ tr×nh kh«ng ngõng t¨ng lªn do nhu cÇu
cña x¨ng cã chÊt lîng nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh tæng hîp ho¸ dÇu ngµy cµng
nhiÒu.
Qu¸ tr×nh nµy cho phÐp s¶n xuÊt çc cÊu tö cã trÞ sè octan cao cho x¨ng
kh«ng ch× vµ thu çc hîp chÊt hydrocacbon th¬m (BTX) cho tæng hîp ho¸ dÇu
vµ ho¸ häc.
Ngoµi ra qu¸ tr×nh nµy cßn cho phÐp nhËn khÝ hydro kü thuËt (hµm lîng
hydro nhËn ®îc tõ qu¸ tr×nh Reforming ®ñ cung cÊp cho qu¸ tr×nh lµm s¹ch
nguyªn liÖu, xö lý hydro çc ph©n ®o¹n s¶n phÈm trong khu liªn hîp läc ho¸
dÇu).
II. ý nghÜa cña qu¸ tr×nh reforming.
Trong çc môc ®Ých trªn th× viÖc t¨ng chØ sè octan ®Ó n©ng cao chÊt l-
îng cho x¨ng lµ v« cïng quan träng. §Æc biÖt ngµy nay cã xu híng kh«ng
dïng x¨ng pha ch×, nªn viÖc t¹o ra çc cÊu tö cã trÞ sè octan cao ®Ó pha vµo
x¨ng lµ rÊt cÇn thiÕt, v× nã tiÕt kiÖm ®îc nhiªn liÖu vµ t¨ng ®îc khèi lîng vËn
chuyÓn.
Ph©n ®o¹n x¨ng cña qu¸ tr×nh chng cÊt trùc tiÕp dÇu th« hay tõ ph©n
®o¹n x¨ng cña cracking nhiÖt. Çc ph©n ®o¹n nµy cã trÞ sè octan thÊp, kh«ng
®ñ tiªu chuÈn cña nhiªn liÖu x¨ng dïng cho ®éng c¬ x¨ng. Nhê qu¸ tr×nh
reforming xóc t¸c mµ trÞ sè octan cña x¨ng ®îc n©ng lªn nhiÒu lÇn, ®¸p øng ®-
îc yªu cÇu cña x¨ng dïng cho ®éng c¬ x¨ng, kh«ng kÝch næ vµ b¶o vÖ m«i tr-
êng.
Th¶o
4

5000
C
<5000
C
+ 3 H2
+ 3 H2
R
R
III - C¬ së cña qu¸ tr×nh reforming.
Qu¸ tr×nh Reforming thêng dïng nguyªn liÖu lµ ph©n ®o¹n x¨ng cã trÞ
sè octan thÊp, kh«ng ®ñ tiªu chuÈn cña nhiªn liÖu x¨ng cho ®éng c¬ x¨ng. §ã
lµ ph©n ®o¹n x¨ng cña qu¸ tr×nh chng cÊt trùc tiÕp dÇu th«, hay tõ ph©n ®o¹n
x¨ng cña cracking nhiÖt, cèc ho¸ hay vibreking. Qu¸ tr×nh Reforming dïng
xóc t¸c ®a chøc n¨ng:
- Chøc n¨ng hy®ro - ®ªhy®ro ho¸ do kim lo¹i ®¶m nhiÖm( chñ yÕu lµ Pt
®îc mang trªn chÊt mang axit).
- Chøc n¨ng izome ho¸, vßng ho¸ vµ hy®rocracking lµ do chÊt mang
axit ®¶m nhiÖm (thêng dïng gama oxit nh«m, γ - Al2O3).
Reforming xóc t¸c lµ mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi çc thµnh phÇn hydro
cacbon cña nguyªn liÖu mµ chñ yÕu lµ naphten vµ parafin thµnh hydrocacbon
th¬m cã trÞ sè octan cao. [2]
Nh÷ng ph¶n øng chÝnh x¶y ra trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c gåm:
- §ehy®ro ho¸ çc hy®rocacbon naphten.
- §ehy®ro vßng ho¸ çc hy®rocacbon n- parafin.
- Ph¶n øng izome ho¸.
- Ph¶n øng hy®rocracking.
III.1.Çc ph¶n øng ®ehy®ro ho¸.
* Dehydro ho¸ naphten thµnh hydrocacbon th¬m:
ë 5000C th× n¨ng lîng ho¹t ho¸ cña ph¶n øng t¹o bezen lµ 51,6
Kcal/mol, cßn t¹o Cyclo hexan lµ 72,1 Kcal/mol. V× vËy ë 5000C chØ x¶y ra
ph¶n øng t¹o benzen.
§©y lµ nh÷ng ph¶n øng thu nhiÖt ®é vµ gi¶m ¸p suÊt th× hiÖu suÊt
hydrocacbon th¬m t¨ng lªn.Theo çc sè liÖu vµ nghiªn cøu ®· c«ng bè cho
thÊy viÖc t¨ng tû lÖ H2/ RH cã ¶nh hëng kh«ng nhiÒu ®Õn c©n b»ng cña ph¶n
øng ®ehdro ho¸ naphten vµ sù ¶nh hëng nµy cã thÓ bï l¹i b»ng çch t¨ng nhiÖt
®é cña qu¸ tr×nh. Ngoµi ra khi hµm lîng hydrocacbon naphten t¨ng lªn trong
Th¶o
5

nguyªn liÖu cao th× qu¸ tr×nh Reforming sÏ lµm t¨ng râ rµng hµm lîng
hydrocacbon th¬m. Do ®ã cho phÐp ta lùa chän vµ sö lý nguyªn liÖu: hoÆc ®Ó
thu c¸c hy®rocacbon th¬m riªng biÖt( BTX ) hoÆc ®Ó t¨ng hy®rocacbon th¬m
cã trÞ sè octan cao cho x¨ng.Ph¶n øng t¨ng trÞ sè octan cña x¨ng cßn phô
thuéc hµm lîng n-parafin cha chuyÓn ho¸ trong s¶n phÈm v× chóng cã trÞ sè
octan kh¸ thÊp. Do ®ã, ngoµi ph¶n øng dehydro ho¸ naphen cßn ph¶i tiÕn hµnh
ph¶n øng kh¸c sao cho ®¹t hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh Reforming.
III.2- Dehydro vßng ho¸ n- parafin t¹o thµnh chÊt th¬m.
§©y lµ ph¶n øng quan träng nhÊt cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. V× nhê
ph¶n øng nµy mµ biÕn ®æi ®îc mét lîng lín n-parafin cã trÞ sè octan rÊt thÊp
thµnh c¸c hy®rocacbon th¬m cã trÞ sè octan cao ( biÓn ®æi n- C7 cã trÞ sè octan
b»ng 0 thµnh toluen cã trÞ sè octan b»ng 120).
R-C-C-C-C-C-C + 4H2
Ph¶n øng nµy cÇn xóc t¸c hai chøc n¨ng ®ã lµ chøc n¨ng axit vµ chøc
n¨ng kim lo¹i, lµ ph¶n øng thu nhiÖt ®iÓn h×nh, t¨ng thÓ tÝch lín, ph¶n øng tiÕn
hµnh ë nhiÖt ®é cao vµ ¸p suÊt thÊp.
Ph¶n øng dehydro vßng ho¸ n-parafin x·y ra khã h¬n so víi ph¶n øng
cña naphten. ChØ cã ë nhiÖt ®é cao míi cã thÓ nhËn ®îc hiÖu suÊt hydro
cacbon th¬m ®¸ng kÓ.
N¨ng lîng cña ph¶n øng khi dïng xóc t¸c Cr2O3/ Al2O3 th× thay ®æi tõ
25 - 40 kcal/mol khi dïng xóc t¸c Pt/ Al2O3 th× thay ®æi tõ 20 - 30 kcal/mol.
Tèc ®é ph¶n øng t¨ng khi t¨ng chiÒu dµi cña m¹ch cacbon trong ph©n tö n-
parafin. ®iÒu ®ã còng dÉn tíi hµm lîng hydrocacbon th¬m trong s¶n phÈm
ph¶n øng còng t¨ng lªn.
B¶ng 1: ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ chiÒu dµi m¹ch cacbon tíi h»ng
sè c©n b»ng cña ph¶n øng dehydro vßng parafin.
Ph¶n øng 4000K 6000K 8500K
n – C6H14 C6H6 + 4H2 3,82.10-12 0,67 3,68.105
n – C7H16 C7H8 + 4H2 6,54.10-10 31,77 9,03.105
n – C8H18 C6H5 – C2H5 + 4H2 7,18.10-10 39,54 1,17.107
n – C9H20 C6H5 - C2H5 + 4H2 1,42.10-9 65,02 1,81.107
Th¶o
6
n –
C7
H16
R
+ 4H2

Khi t¨ng nhiÖt ®é h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng dehydro vßng ho¸
t¨ng rÊt nhanh, nhanh h¬n so víi çc ph¶n øng ®ehydro ho¸ naphten. Nhng
tèc ®é hydro ho¸ l¹i rÊt nh¹y so víi sù thay ®æi ¸p suÊt hoÆc tû sè H2/RH
nguyªn liÖu.
III.3. Çc ph¶n øng izome ho¸:
Ngêi ta chia ph¶n øng izome ho¸ thµnh hai lo¹i:
a. Izome ho¸ n – parafin → izo – parafin
n – C7H14 → metyl hexan.
b. Dehydro Izome ho¸ alkyl xyclopetan → xyclohexan
+ 3H2
Ph¶n øng ®ång ph©n ho¸ naphten vßng 5 c¹nh thµnh vßng 6 c¹nh lµ
ph¶n øng cã hiÖu øng nhiÖt thÊp 5 kcal/mol, nªn khi t¨ng nhiÖt ®é th× c©n b»ng
chuyÓn dÞch vÒ phÝa t¹o ra vßng naphten 5 c¹nh. Nhng ph¶n øng ®ehydro ho¸
xyclohexan cã tèc ®é kh¸ lín khi ta dïng xóc t¸c chøa kim lo¹i Pt. T¹i nhiÖt
®é 5000c nång ®é c©n b»ng cña Metyl xyclopentan lµ 95% cßn cña
xyclohexan lµ 5%. Nhng do tèc ®é cña ph¶n øng dehydro ho¸ x·y ra rÊt
nhanh, nhê ®ã mµ c©n b»ng cña ph¶n øng ®ång ph©n ho¸ cã ®iÒu kiÖn chuyÓn
ho¸ thµnh xyclohexan. Nh vËy nhê ph¶n øng dehydro ho¸ naphten cã tèc ®é
cao mµ ph¶n øng dehydro izome ho¸ alkyl xyclo pentan t¹o ®îc nhiÒu hydro
cacbon th¬m.
- Izome ho¸ alkyl th¬m.
III.4.Çc ph¶n øng hydro cracking parafin vµ naphten.
- §èi víi parafin thêng x¶y ra ph¶n øng hydrocracking vµ hydro
gemolyse.
R–C–C–R1 R–CH3(izo) + R1 – CH3(izo) + ∆ Q=11Kcal/mol
R–C–C–R1 R2–CH3 + CH4 : ph¶n øng hydrogenolyse
- §èi víi naphten.
Th¶o
7
C2
H5
CH3
CH3
CH3
R2
R1

R
+ H2 R3H R4H + R3H + ∑∆Q = 20 Kcal/mol
Ngoµi ra còng cßn cã çc ph¶n øng hydrodealkyl ho¸ çc hydrocacbon
th¬m:
+ H2 C6H6 + RH + ∆ Q = 12  13 Kcal/mol
S¶n phÈm cña çc ph¶n øng nµy lµ çc hîp chÊt izoparafin chiÕm phÇn
chñ yÕu vµ v× ph¶n øng x¶y ra theo c¬ chÕ ioncacboni nªn x¶n phÈm khÝ thêng
chøa nhiÒu C3, C4 vµ C5, rÊt Ýt C1 vµ C2. T¸c dông cña ph¶n øng nµy trong qu¸
tr×nh reforming lµ gãp phÇn t¨ng trÞ sè octan cho s¶n phÈm nhê t¹o ra nhiÒu
izoparafin. Nhng l¹i lµm gi¶m thÓ tÝch s¶n phÈm láng vµ ®ång thêi còng lµm
gi¶m hiÖu suÊt hydro.
III.5. Ph¶n øng t¹o cèc.
Sù t¹o cèc trong qu¸ tr×nh reforming lµ kh«ng mong muèn. Nhng do t-
¬ng t¸c cña çc olefin, diolefin vµ çc hîp chÊt th¬m ®a vßng ë nhiÖt ®é cao
t¹o thµnh cèc. Ph¶n øng t¹o cèc lµ mét lo¹i ph¶n øng phøc t¹p, çc nghiªn cøu
vµ thùc thÕ s¶n xuÊt cho thÊy sù t¹o cèc phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè:
- NhiÖt ®é ph¶n øng.
- ¸p suÊt cña hydro.
- §é nÆng cña nguyªn liÖu.
III.6. C¬ chÕ ph¶n øng Reforming xóc t¸c [1].
Trong qu¸ tr×nh reforming dïng xóc t¸c ®a chøc n¨ng: Chøc n¨ng
hydro, dehydro ho¸ do kim lo¹i ®¶m nhiÖm; chøc n¨ng izome ho¸, vßng ho¸
vµ hydro cracking do t©m axit ®¶m nhiÖm vµ p¬h¶n øng x·y ra theo c¬ chÕ
ioncacboni.
Çc giai ®o¹n cã thÓ x¶y ra xen kÏ nhau. Cã nghÜa lµ trong khi giai ®o¹n
nµy cha kÕt thóc th× giai ®o¹n kh¸c ®· b¾t ®Çu nhê sù tån t¹i t©m xóc t¸c axit
Th¶o
8

A, M
M
A
bªn c¹nh nh÷ng t©m xóc t¸c kim lo¹i mµ çc giai ®o¹n cã thÓ x¶y ra nèi tiÕp
hoÆc gÇn nh ®ång thêi x¶y ra.
Çc ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming:
Naphten aren + H2
n-C7 aren + H2
n- C7 izo- C7
n- C6 Benzen + H2
Trong ®ã:
M : Lµ t©m kim lo¹i.
A : Lµ t©m axit.
XÐt s¬ ®å reforming n hexan.
+
Tèc ®é giai ®o¹n ®ãng vßng nhá h¬n nhiÒu so víi giai ®o¹n dehydro
nªn khi Reforming naphten th× dÔ h¬n nhiÒu so víi parafin.
Tõ s¬ ®å nµy ta thÊy sau qu¸ tr×nh reforming, n-hexan biÕn dæi thµnh
izo-hexan, xyclohaxan vµ benzen,. TÊt c¶ çc cÊu tö nµy ®iÒu lµ cÊu tö cao
octan.
Ngoµi ra cßn x·y ra mét lîng ®¸ng kÓ çc ph¶n øng hydro cracking.
CnH2n + 2 + H2 CmH2m +2 + Cm’H2m’ +2
§é axit cña xóc t¸c cã ¶nh hëng lín ®Õn ph¶n øng nµy.§é axit cßn lín
th× ph¶n øng hydrocracking x·y ra cµng m¹nh.
IV. Xóc t¸c Reforming.
Xóc t¸c sö dông trong qu¸ tr×nh Reforming lµ lo¹i xóc t¸c lìng chøc
n¨ng.
Th¶o
9
- H2
- H2
A
A
M H M
A
C1
– C5
- H2 A + A + A - H2
M
M

Chøc n¨ng oxy ho¸ - khö cã t¸c dông lµm t¨ng tèc ®é cña ph¶n øng
hydro ho¸ - khö hydro.
Chøc n¨ng axit: cã t¸c dông thóc ®Èy çc ph¶n øng theo c¬ chÕ ion
cacbon nh ®ång ph©n ho¸ vµ hydro cracking,vßng ho¸.
IV.1. B¶n chÊt cña xóc t¸c Reforming [2].
Tríc ®©y ngêi ta dïng çc chÊt xóc t¸c axit nh MOO2/ Al2O3. Lo¹i xóc
t¸c nµy rÎ tiÒn, bÒn víi lu huúnh, song cã nhîc ®iÓm lµ ho¹t tÝnh thÊp nªn qu¸
tr×nh Reforming ph¶i thùc hiÖn ë ®iÒu kiÖn cøng (vËn tèc thÓ tÝch thÊp, nhiÖt
®é cao), ë ®iÒu kiÖn nµy çc ph¶n øng hydro cracking x¶y ra m¹nh. §Ó t¨ng
®é chän läc cña qu¸ tr×nh ph¶i duy tr× ¸p suÊt thÊp, nhng sù gi¶m ¸p l¹i thóc
®Èy qu¸ tr×nh t¹o cèc nªn kh«ng kÐo dµi ®îc thêi gian lµm viÖc cña xóc t¸c. V×
vËy n¨m 1949 xóc t¸c Pt/Al2O3 ®îc ®a vµo c«ng nghÖ Reforming xóc t¸c. Xóc
t¸c Pt cã ho¹t tÝnh cao, ®éc chän läc tèt vµ ®é æn ®Þnh h¬n nhiÒu so víi xóc
t¸c M0. Do cã ®é ho¹t tÝnh vµ ®é æn ®Þnh cao nªn xóc t¸c Pt cã thÓ tiÕn hµnh ë
®iÒu kiÖn kh¾t khe h¬n mµ vÉn ®¹t hiÖu qu¶ tèt. Nh×n chung xóc t¸c
Reforming gåm 2 thµnh phÇn.
- Kim lo¹i Pt.
- ChÊt mang cã tinh axit.
IV.1.1. ChÊt mang cã tÝnh axit.
ChÊt mang cã thÓ lµ Al2O3 hoÆc Al2O3 – SiO2. §é axit cña nã cã vai trß
®Æc biÖt quan träng khi chÕ biÕn nguyªn liÖu víi hµm lîng lín Pt. Çc t©m
axit kÝch ®éng ph¶n øng hydro cracking cña çc parafin vµ ph¶n øng ®ång
ph©n ho¸, vßng ho¸ parafin.
ChÊt mang Al2O3 ph¶i cã tÝnh tinh khiÕt (hµm lîng Fe vµ Na kh«ng qu¸
0,02% trong lîng). §Ó t¨ng ®é axit cña chÊt mang ngêi ta thªm vµo ®ã çc
hylogen h÷u c¬ (C2H4Cl2, CH3chÊt lîng…). V× Clo ngoµi t¸c dông t¨ng ®é axit,
nã cßn cã t¸c dông lµm æn ®Þnh ®é ph©n t¸n cña Pt do nã t¹o ra çc phøc hîp
cña Pt víi Al2O3. Mét trong nh÷ng phøc hîp cña Pt víi xóc t¸c Clo lµ nã Ýt ®Èy
ph¶n øng cracking trong ®iÒu kiÖn reforming ph¶n øng. Hµm lîng so víi xóc
t¸c, kÝch thíc h¹t xóc t¸c vµo kho¶ng 2 mm bÒ mÆt riªng 200m2/g. Ngoµi
Al2O3, SiO2, Aluminosilicat cßn cã thÓ dïng zeolit lµm chÊt mang.
IV.1.2. Kim lo¹i Pt.
Thµnh phÇn kim lo¹i chÝnh cña xóc t¸c reforming lµ Pt. Nã thêng ®îc ®-
a vµo xóc t¸c díi d¹ng dung dÞch cña axit H2PtCl6. Pt cã ho¹t tÝnh rÊt æn ®Þnh
Th¶o
10

vµ tèt víi ph¶n øng dehydro ho¸ naphten vµ dehydro ho¸ ®ãng vßng parafin
t¹o hîp chÊt th¬m. Ngoµi ra nã cßn thóc ®Èy qu¸ tr×nh no ho¸ çc hîp chÊt
olªfin, diolªfin lµm gi¶m qu¸ tr×nh t¹o cèc trªn bÒ mÆt xóc t¸c. Thêng Pt trªn
xóc t¸c chiÕm tõ 0,3 – 0,7% khèi lîng, chÊt lîng cña xóc t¸c ®îc ®¸nh gi¸
qua çc tÝnh chÊt nh: ®é ho¹t tÝnh, ®é chän läc, ®é bÒn,….
Do ®ã, mét xóc t¸c reforming tèt cÇn ph¶i t¨ng tèc ®é cña çc ph¶n øng
chÝnh. Tû sè gi÷a ph¶n øng t¹o cèc vµ ph¶n øng c¬ b¶n lµ ph¶i cùc tiÓu.
§Ó cã xóc t¸c reforming tèt, khi chÕ t¹o chóng ta ph¶i cã ®iÒu chØnh t-
¬ng quan gi÷a hai chÊt xóc t¸c sao cho ®é chän läc mong muèn.
§é chän läc ®îc ®¸nh gi¸ th«ng qua biÓu thøc:
ghãa
dehydrovßn
¸
ho
hydroizome
ing
Hydrocrack
¸
gho
Dehydrovßn
R
+
+
=
Gi¸ trÞ R cµng lín th× ®é chän läc cµng cao. Do vËy viÖc t¹o nªn sù c©n
b»ng gi÷a hai chøc cña xóc t¸c gi÷ vai trß chñ ®¹o khi chÕ t¹o xóc t¸c
reforming. §Ó ®iÒu chØnh t¬ng quan gi÷a hai chøc cña xóc t¸c ngêi ta thÊy
r»ng Pt chØ chiÕm 1% bÒ mÆt chÊt mang.
Ngµy nay, ngoµi viÖc c¶i tiÕn çc c«ng nghÖ reforming ngêi ta còng ®a
ra nh÷ng lo¹i xóc t¸c míi cã ®é ho¹t tÝnh, ®é chän läc vµ ®é bÒn cao h¬n. §ã
lµ xóc t¸c ®a kim lo¹i, trong ®ã Pt lµ kim lo¹i c¬ b¶n vµ cßn cã çc kim lo¹i
kh¸c nh Re, cd,… . Díi ®©y lµ ®Æc ®iÓm cña mét sè xóc t¸c reforming ®îc chÕ
t¹o ë çc níc vµ h·ng kh¸c nhau (B¶ng 2).
B¶ng 2: §Æc ®iÓm cña mét sè xóc t¸c reforming.
ChØ tiªu AΠ.56
Nga
AΠ.64
Nga
KP-1
Nga
KP-104
Nga
H-3
Mü
RY302
Ph¸p
RD
Mü
R20
Mü
Pt % khèi
lîng
0,58 0,6 0,36 0,53 0,33 0,6 0,55
Re, %
khèi lîng
Ir vµ Me
kh¸c
0,55 0,43
Halogen Fl0 Cl0 Cl0 Cl0 Cl0 Cl0 Cl0 Cl0
Fe,% khèi
lîng
0,01 0,02 0,02 0,02 0,01 0,02 0,03
-
Na 0,01 0,02 0,02 0,02 0,05 0,01 0,02 -
Träng l-
îng rãt,
Kg/m3
600 600 630 630 820 800 730 0
Th¶o
11

d, mm 2,6 1,8 1,8 1,8 1,6 1,5 2,2 2,2
Cao, mm 4 - 6 6 - 4,5
BÒ mÆt
riªng
m2/st
- 180 - - 250 300 260 180
IV.2.Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi xóc t¸c reforming [1]
Xóc t¸c cÇn cã ®é ho¹t tÝnh cao ®èi víi ph¶n øng t¹o hydro cacbon
th¬m cã ®ñ ho¹t tÝnh ®èi víi ph¶n øng ®ång ph©n ho¸ parafin vµ cã ho¹t tÝnh
thÊp ®èi víi ph¶n øng hydro cracking.
- Xóc t¸c ph¶i cã ®é chän läc cao
- Xóc t¸c ph¶i cã ®é bÒn nhiÖt vµ kh¶ n¨ng t¸i sinh tèt.
- Xóc t¸c ph¶i bÒn víi çc t¸c nh©n g©y ngé ®éc (çc hîp chÊt cña
lu huúnh, nit¬, «xy, níc muèi cña kim lo¹i n¨ng vµ çc t¹p chÊt kh¸c).
- Xóc t¸c ph¶i cã ®é æn ®Þnh cao (kh¶ n¨ng b¶o toµn ho¹t tÝnh ban
®Çu trong suèt thêi gian lµm viÖc).
- Xóc t¸c cã gi¸ thµnh rÎ.
IV.3. Sù thay ®æi tÝnh chÊt cña xóc t¸c (lµm gi¶m ho¹t tÝnh) trong qu¸
tr×nh lµm viÖc [2].
Do trong xóc t¸c vÉn cßn mét lîng nhá t¹p chÊt h÷u c¬ chøa S, N2, O2
hay kim lo¹i nÆng, mµ trong qu¸ tr×nh lµm s¹ch cha triÖt ®Ó. Do vËy mµ trong
khi lµm viÖc g©y ngé ®éc xóc t¸c, lµm gi¶m ho¹t tÝnh xóc t¸c. Nhng trong qu¸
tr×nh lµm viÖc, xóc t¸c cßn bÞ thay ®æi çc tÝnh chÊt vËt lý khi tiÕp xóc víi
nhiÖt ®é cao vµ thêng xuyªn ph¶i tiÕp xóc víi çc ®éc tè kÓ trªn. Sù thay ®æi
tÝnh chÊt cña xóc t¸c Reforming khi lµm viÖc cã thÓ chia lµm hai lo¹i sau:
Nh÷ng thay ®æi cã tÝnh chÊt t¹m thêi (cã thÓ kh«i phôc l¹i tÝnh chÊt ban
®Çu b»ng qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c) nh sù t¹o cèc hay sù ngé ®éc thuË nghÞch
cña çc hîp chÊt oxy, nit¬, lu huúnh.
Nh÷ng thay ®æi vÜnh viÔn (kh«ng cã kh¶ n¨ng t¸i sinh) nh sù thiªu kÕt
çc t©m ho¹t cña Pt ë nhiÖt ®é cao lµm gi¶m ®é ph©n t¸n cña Pt vµ gi¶m ho¹t
tÝnh cña xóc t¸c. Sù thay ®æi nµy cßn dÔ x¶y ra ®èi víi xóc t¸c ®¬n kim läai.
ChÝnh sù thay ®æi trªn sÏ lµm l·o ho¸ xóc t¸c vµ ®Õn mét lóc nµo ®ã th× cÇn
thay thÕ xóc t¸c míi ®Ó ®¶m baá ho¹t tÝnh chung cña xóc t¸c kh«ng ®æi, ®Ó
hiÖu suÊt vµ chÊt lîng x¨ng æn ®Þnh trong suèt qu¸ tr×nh.
Th¶o
12

IV.4.Vai trß cña xóc t¸c trong khi c¶i tiÕn qu¸ tr×nh reforming.
Qu¸ tr×nh hiÖn ®¹i ho¸ c«ng nghÖ reforming c«ng nghiÖp dÇu má ph¸t
triÓn, nh×n chung gåm çc giai ®o¹n:
T×m kiÕm çch chÕ t¹o xóc t¸c míi cã hiÖu qu¶ cao g¾n liÒn víi c¶i tiÕn
trang thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ. ¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña xóc t¸c ®a kim lo¹i lµ
tèc ®é tr¬ ho¸ xóc t¸c cña nã nhá h¬n nhiÒu so víi çc xóc t¸c ®¬n kim lo¹i.
§iÒu ®ã cho phÐp gi¶m ¸p suÊt qu¸ tr×nh xuèng cßn 1,4 ÷ 1,5MPa khi lµm
viÖc víi d©y chuyÒn xóc t¸c cè ®Þnh, cßn víi d©y chuyÒn xóc t¸c chuyÓn ®éng
cßn thÊp h¬n n÷a, chØ 0,5 ÷ 1MPa. Trong nh÷ng n¨m cña thÕ kû nµy, h·ng
UOP ®· x©y dùng d©y chuyÒn víi líp xóc t¸c chuyÓn ®éng CCR lµm viÖc víi
¸p suÊt cßn thÊp h¬n n÷a, chØ kho¶ng 3,5at (50PSi). Khi gi¶m ¸p suÊt, ®é chän
läc cña xóc t¸c cao, nhÊt lµ khi chÕ biÕn nguyªn liÖu cã hµm lîng Parafin lín.
Khi ®ã lµm t¨ng vai trß cña ph¶n øng dehydro vßng ho¸ n - parafin: 50÷60
hydrocacbon th¬m ®· nhËn ®îc tõ chuyÓn ho¸ n - parafin. Do ®ã trÞ sè octan
cña s¶n phÈm x¨ng rÊt cao (RON > 100).
Nhîc ®iÓm c¬ b¶n cña xóc t¸c ®a kim lo¹i lµ nh¹y víi çc hîp chÊt lu
huúnh, Nit¬ vµ h¬i níc. V× thÕ nguyªn liÖu cÇn thiÕt ph¶i qua hydro ho¸ lµm
s¹ch triÖt ®Ó lo¹i bá çc t¹p chÊt cã h¹i. Çc h·ng chÕ t¹o xóc t¸c Reforming
næi tiÕng ®îc giíi thiÖu ë b¶ng sau ®©y:
Lo¹i xóc t¸c H·ng chÕ t¹o Kim lo¹i kÝch ho¹t
D CHEVRON Re
R16 - R20 UOP Re
R22, RD150 UOP Ge
R130 thÕ hÖ míi UOP
E501 Engelgard Re
L Ashahi chemical Pb
IV.5. T¸i sinh xóc t¸c reforming.
Sau mét thêi gian lµm xóc t¸c ho¹t tÝnh cña xóc t¸c gi¶m ®¸ng kÓ so víi
xóc t¸c míi. Sù gi¶m ho¹t tÝnh lµ do sù t¹o cèc b¸m trªn bÒ mÆt cña xóc t¸c,
che lÊp çc t©m ho¹t tÝnh lµm kÕt tô çc tÝnh thÓ Pt vµ hµm lîng Clo gi¶m
®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. §Ó kh«i phôc kh¶ n¨ng lµm viÖc ngêi ta
dïng çc biÖn ph¸p t¸i sinh xóc t¸c sau:
Th¶o
13

IV.5.1. Ph¬ng ph¸p oxy ho¸.
Ph¬ng ph¸p nµy ®îc thùc hiÖn b»ng çch ®èt cèc b»ng «xy kh«ng khÝ ë
nhiÖt ®ä tõ 300 – 5000C. Sau khi t¸i sinh xóc t¸c ®¹t ®îc ho¹t tÝnh lÉn t¸i sinh
xóc t¸c cÇn thay thÕ b»ng xóc t¸c míi.
IV.5.2.Bæ sung hîp chÊt Clo.
Sau mét thêi gian lµm viÖc Clo trªn chÊt mang gi¶m dÇn. §Ó kh¾c phôc
ngêi ta thªm hîp chÊt chøa Clo vµo kh«ng nh÷ng cã t¸c dông n©ng cao ®é
ho¹t tÝnh axit mµ cßn cã t¸c dông t¸ch çc hîp chÊt kim lo¹i l¾ng ®äng trªn
xóc t¸c hµm lîng Fe, Pb, vµ bitmut gi¶m râ rÖt.
Hµm lîng Clo trªn xóc t¸c ®îc khèng chÕ ë møc 1% khèi lîng, nÕu qu¸
lín (kho¶ng 1,4 %) th× cã tÝnh chÊt ph©n huû m¹nh dÉn ®Õn t¨ng hiÖu suÊt khÝ
lµ ®iÒu kh«ng mong muèn trong qu¸ tr×nh reforming.
IV.5.3.. Ph¬ng ph¸p khö.
Sau khi ®èt cèc, xóc t¸c ®îc khö b»ng hydro ®Ó hoµn nguyªn çc t©m
kim lo¹i vµ gi¶i phãng çc hîp chÊt lu huúnh l¾ng ®äng trªn xóc t¸c. Qu¸
tr×nh thêng tiÕn hµnh ë ¸p suÊt cao (P ≥ 2at) vµ nång ®é H2 ≥ 10%.
Th¶o
14

Ch¬ng II
C«ng nghÖ reforming
I. Nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm.
I.1. Nguyªn liÖu:
Trong qu¸ tr×nh reforming, nguyªn liÖu thêng dïng cho qu¸ tr×nh lµ ph©n
®o¹n x¨ng chÊt lîng thÊp cã nhiÖt ®é s«i ts = 62 ÷ 1800C.[2][3]
Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®îc trÞ sè octan cao th× çc ph©n ®o¹n ®îc sö dông ®ã lµ 85 ÷
1800C hoÆc lµ 105 ÷ 1800C. Víi môc ®Ých lµ nhËn çc hydrocacbon th¬m
riªng biÖt th× nguyªn liÖu ®îc lùa chän sÏ kh¸c vµ ë ph©n ®o¹n hÑp.[2, 9]
-§Ó s¶n xuÊt benzen : nguyªn liÖu cã ts 62÷ 850C
-§Ó s¶n xuÊt toluen : nguyªn liÖu cã ts 85÷ 1200C
-§Ó s¶n xuÊt xylen : nguyªn liÖu cã ts120÷ 1400C
Nguyªn liÖu chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c thêng ®îc ngêi ta
lÊy lµ ph©n ®o¹n x¨ng chng cÊt trùc tiÕp tõ dÇu th«, nguyªn liÖu nµy chøa
15÷75% n-parafin vµ 18÷50% naphten, ngoµi ra ngêi ta cßn dïng ph©n ®o¹n
x¨ng cã NO thÊp cña qu¸ tr×nh chÕ biÕn nhiÖt kh¸c.
Thµnh phÇn cÊt cña nguyªn liÖu cã ¶nh hëng nhiÒu ®Õn hiÖu suÊt vµ
chÊt lîng s¶n phÈm. NÕu thµnh phÇn cÊt cã nhiÖt ®é s«i qu¸ réng, cã chøa
nhiÒu phÇn nhÑ sÏ lµm cho hiÖu suÊt vµ chÊt lîng x¨ng gi¶m xuèng. Nguyªn
liÖu thuËn lîi nhÊt cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt çc cÊu tö octan cao(NO > 100) lµ
ph©n ®o¹n s«i 105÷ 1400C hay ph©n ®o¹n 105÷ 1800C. Tuy vËy n©ng cao trÞ
sè octan cña x¨ng sÏ lµm cho hiÖu suÊt x¨ng gi¶m xuèng.
¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c kh«ng chØ lµ thµnh phÇn cÊt
mµ cßn quan träng h¬n ®ã lµ thµnh phÇn ho¸ häc cña ph©n ®o¹n nguyªn liÖu.
Trong nguyªn liÖu cã chøa çc lo¹i hîp chÊt kh¸c nhau cña parafin, cña
naphten cña hydrocacbon th¬m.
NÕu hµm lîng cña naphten cµng cao, nhÊt lµ xyclohexan vµ çc dÉn
xuÊt cña nã cµng nhiÒu th× ph¶n øng dehydro ho¸ x¶y ra cµng triÖt ®Ó vµ hµm
lîng aren sÏ t¨ng lªn. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ qu¸ tr×nh reforming dÔ x¶y ra, lóc
Th¶o
15

nµy ®iÒu kiÖn mÒm, ®é kh¾t khe nhá mµ vÉn cho hiÖu suÊt, chÊt lîng x¨ng
cao.
NÕu nguyªn liÖu chøa nhiÒu hîp chÊt parafin th× çc ph¶n øng cña
parafin chØ gãp phÇn nhá ®Ó t¹o ra hydrocacbon th¬m b»ng ph¶n øng dehydro
vßng ho¸ (®iÒu nµy chØ ®óng víi çc xóc t¸c thÕ hÖ cò) cßn ®¹i bé phËn sÏ
tham gia isome ho¸ vµ hydrocracking. Cßn ®èi víi xóc t¸c thÕ hÖ míi ngµy
nay th× ph¶n øng dehydro vßng ho¸ n-parafin x¶y ra lµ chñ yÕu vµ gãp phÇn
t¨ng ®¸ng kÓ çc cÊu tö cao octan trong x¨ng.
§èi víi ph¶n øng hydrocracking, sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt H2 do tiªu hao
trong ph¶n øng nµy. Do vËy, thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu trong ®iÒu
kiÖn reforming xóc t¸c sÏ x¸c ®Þnh c¶ hiÖu suÊt H2 t¹o ra trong qu¸ tr×nh. §èi
víi çc thÕ hÖ xóc t¸c cò th× viÖc cã mÆt parafin cao sÏ lµm gi¶m hiÖu suÊt khÝ
H2 m¹nh.
NÕu nh môc ®Ých lµ s¶n xuÊt hydrocacbon th¬m th× cÇn ph¶i tiÕn hµnh
lo¹i bá çc hydrocacbon th¬m ra khái nguyªn liÖu. Lý do lµ mÆc dï lîng
hydrocacbon th¬m ban ®Çu trong nguyªn liÖu lµ thÊp ( nhÊt lµ nguyªn liÖu tõ
ph©n ®o¹n x¨ng cÊt trùc tiÕp) nhng viÖc cã mÆt çc cÊu tö nµy sÏ ¶nh hëng ®Õn
xu híng t¹o ra hydrocacbon th¬m, nã lµm gi¶m tèc ®é ph¶n øng dehydro ho¸
hay dehydro vßng ho¸. H·ng UOP cã ®a ra mét ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ vÒ
nguyªn liÖu rÊt hiÖu qu¶. §ã lµ ®¸nh gi¸ th«ng qua chuÈn sè t¬ng quan KUOP.
Nã ®îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc to¸n häc nh sau:[2]
KOUP = 12,6 – ( N + 2 Ar )/ 100
N: lµ hµm lîng % naphten.
Ar: lµ hµm lîng % aren.
Trong çc lo¹i nguyªn liÖu cña qu¸ tr×nh refoming xóc t¸c, KUOP ®Æc
biÖt N + 2Ar thay ®æi trong mét kho¶ng réng (tæng N + 2Ar cã thÓ thay ®æi tõ
30 - 80). NÕu KUOP =11 th× nguyªn liÖu th× Aren mét vßng. NÕu KUOP =12 th×
nguyªn liÖu chøa mét hçn hîp b»ng nhau gi÷a hydrocacbon vßng vµ
hydrocacbon parafin.
Nh vËy mét nguyªn liÖu tèt vµ thuËn lîi cho qu¸ tr×nh reforming lµ
nguyªn liÖu chøa nhiÒu N vµ qu¸ tr×nh sÏ dÔ nhËn ®îc reformat cã NO cao.
HiÖu suÊt reformat vµ hydro sÏ t¨ng khi t¨ng hµm lîng hydrocacbon
naphten vµ hydrocacbon th¬m trong nguyªn liÖu, ®iÒu nµy cã thÓ ®îc rót ra tõ
b¶ng sau:
Th¶o
16

B¶ng 1. ¶nh hëng cña thµnh phÇn nguyªn liÖu ®Õn qu¸ tr×nh reforming
xóc t¸c. Xóc t¸c KP 104, P =1,5 MPa, t0C = 475.
ChØ tiªu Ph©n ®o¹n s«i
Nguyªn liÖu ®Õn 85 85 - 105 105-120 120 –
140
140 -180
MËt ®é Kg/m3 69% 722 735 751 751
Thµnh phÇn cÊt, C
10% 54 94 112 126 148
50% 68 95 113 128 450
90% 75 97 116 131 159
ChØ tiªu Ph©n ®o¹n s«i
Nguyªn liÖu ®Õn 85 85 - 105 105-120 120 – 10 140-180
Thµnh phÇn RH%
RH th¬m 8 9 12 16 14
RH naphten 29 33 29 30 25
RH parafin 63 58 59 54 61
MON s¹ch 69 51 - 44 27
S¶n phÈm
HiÖu suÊt x¨ng % 6,4 86,0 27,5 39,8 88,4
HiÖu suÊt H2 1,3 2,2 2,3 2,2 2,3
RH th¬m 37 57 62 6 69
TrÞ sè octanMON 76 79 83 4 86
TrÞ sè octan RON 78 88 93 94 97
Çc t¹p chÊt phi hydrocacbon trong nguyªn liÖu ®Òu ph¶i cã mét giíi
h¹n nhÊt ®Þnh. §Æc ®iÓm lµ çc lo¹i hîp chÊt cña lu huúnh vµ Nit¬ trong
nguyªn liÖu ph¶i gi¶m tíi møc cùc tiÓu vµ nhá h¬n giíi h¹n cho phÐp. V× çc
hîp chÊt nµy chØ lµm t¨ng tèc ®é çc ph¶n øng ngng tô t¹o nhùa, t¹o cèc g©y
ngé ®éc xóc t¸c, gi¶m nhanh ho¹t tÝnh xóc t¸c. V× thÕ nguyªn liÖu tríc khi ®a
vµo reforming xóc t¸c ®Òu ph¶i ®îc qua c«ng ®o¹n xö lý, çc hîp chÊt olefin,
diolefin vµ c¶ kim lo¹i do nhiÔm bÈn vµo nguyªn liÖu reforming .Trong qu¸
tr×nh chÕ biÕn çc hîp chÊt phi hydrocacbon sÏ ®îc lo¹i ra ë d¹ng khÝ nh
NH3, H2S, ®Ó ®¹t chØ tiªu vÒ chÊt lîng cho nguyªn liÖu reforming xóc t¸c.
B¶ng 2. Hµm l¬ng cho phÐp çc hîp chÊt phi hydrocacbon cã mÆt trong
nguyªn liÖu reforming xóc t¸c.
Hµm lîng lu huúnh Max 0,5 PPm
Hµm lîng Nit¬ Max 0,5 PPm
Hµm lîng Oxi Max 0,5 PPm
Th¶o
17

Hµm lîng Clo Max PPm
Hµm lîng çc kim lo¹i Max 0,5 PPm
Hµm lîng Asenic Max 1 PPm
Hµm lîng Ch× Max 20 PPm
Hµm lîng Cu Max 5 PPm
I.2 Xö lý nguyªn liÖu tríc khi ®a vµo qu¸ tr×nh Refoming
I.2.1 S¬ lîc qu¸ tr×nh hydro ho¸ lµm s¹ch
Nguyªn liÖu naphta, x¨ng (cã thÓ dïng c¶ kerosen, gasoil khi xö lý çc
nguyªn liÖu nµy) ®îc trén víi hydro ®Ó tiÕn hµnh ph¶n øng ë nhiÖt ®é vµ ¸p
suÊt cao. Çc ph¶n øng hãa häc sÏ x¶y ra cïng víi qu¸ tr×nh hydrodesunpua
ho¸ lµ no hoa olefin vµ th¬m, demetal ho¸ vµ hydrocracking, khi môc ®Ých cña
qu¸ tr×nh naú lµ xö lý nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c th×
hydrodesunfua ho¸ vµ demetal ho¸ lµ nhiÖm vô chÝnh cña c«ng ®o¹n nµy.
Nh÷ng hydrocacbon chøa lu huúnh vµ çc t¹p chÊt kh¸c chøa trong nguyªn
liÖu sÏ ®îc ph¶n øng vãi hydro trªn xóc t¸c co hoÆc Ni/Mo trªn chÊt mang ®Ó
t¹p chÊt nµy ®îc t¸ch ra mét çch chän läc vµ nhê ®ã çc ®Æc tÝnh nguyªn
liÖu ®îc c¶i thiÖn.[2][3]
Çc t¹p chÊt kh¸c nh hîp chÊt chøa Nit¬, oxy vµ kim lo¹i khi ph¶n øng
hydro sÏ t¹o ra çc hîp chÊt amoniac, níc vµ çc hydrogenat kim lo¹i. Çc
hîp chÊt amoniac, níc vµ çc hydrogenat kim lo¹i. Çc hîp chÊt olefin ®îc no
ho¸ nhê vËy ®îc c¶i thiÖn ®é æn ®Þnh cña s¶n phÈm.
* Çc lo¹i ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh hydro ho¸ lµm s¹ch.
a. T¸ch lu huúnh: §a lu huúnh trong çc hîp chÊt nh: Mecaptan,
Thiofen,.. ra d¹ng dÔ lo¹i bá nh H2S [2]
Mecaptan : R - SH + H2 RH + H2S
Sunfit R - S - R + 2H2 2RH + H2S
Disunfit: R - S - S - R + 3H2 2RH +2H2S
Sunfit vßng:
+ 2H2 C4H10 + H2S
Thiofen: + 4H2 C4H10 + H2S
b. T¸ch Nit¬: Nit¬ ®îc lo¹i bá ra díi d¹ng NH3
- Pyrydin: + 5H2 C - C -C - C + NH3
Th¶o
18
S
S
N

n
+ 4H2
C - C - C
+ nh3
Quinolin
- Pyrol + 4H2 C4H10 + NH3
c. T¸ch oxy
T¸ch oxy:
Phenol + H2 + H2O
d. Ph¶n øng víi olefin
Olefin + H2 Parafin
Cô ThÓ olefin th¼ng: C - C = C - C - C + H2 C5 H12
Olefin vßng:
+ H2 Naphten
I.2.2. §iÒu kiÖn c«ng nghÖ.
§iÒu kiÖn c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh quyÕt ®Þnh chÊt lîng nguyªn liÖu sau
xö lý.
a. NhiÖt ®é ph¶n øng[2][3]
NhiÖt ®é cña nguyªn liÖu vµo çcbon cã vai trß quan träng ®Ó thóc ®Èy
ph¶n øng hydro ho¸ l¸m s¹ch. Khi t¨ng nhiÖt ®é qu¸ tr×nh th× qu¸ tr×nh
®esunfuahydro ho¸ gi¶m. Nãi chung nhiÖt ®é nguyªn liÖu vµo tuú thuéc vµo
yªu cÇu s¶n phÈm, ho¹t tÝnh cña xóc t¸c vµ yªu cÇu cña tèc ®é s¶n phÈm
b. ¸p suÊt [2][3]
ViÖc n©ng cao ¸p suÊt cã lîi cho çc ph¶n øng trong qu¸ tr×nh khi n©ng
cao ¸p suÊt th× lîng cèc sÏ gi¶m, xóc t¸c lµm viÖc ®îc cµng l©u.
Lùa chän ¸p suÊt lµm viÖc liªn quan ®Õn møc ®é tiªu hao hydro c¶ hai
th«ng sè nµy sÏ x¸c ®Þnh ¸p suÊt riªng phÇn hydro trong reactor.
¸p suÊt cao th× tèt cho ph¶n øng nhng do ®iÒu kiÖn tèi u vÒ kinh tÕ cho
nªn kh«ng thÓ cao qu¸ .Th«ng thêng ngêi ta ph¶i t×m tèi u gi÷a çc ®iÒu kiÖn
th«ng sè kü thuËt vµ kinh tÕ .
c) Tèc ®é kh«ng gian thÓ tÝch (LHSV)[2]
§©y lµ (lîng Naphta trong nguyªn liÖu / lîng xóc t¸c) chøa trong
reactor trong thêi gian lµ 1h . §¬n vÞ nã lµ h-1.Khi LHSV cµng cao th× dÉn ®Õn
chÊt lîng s¶n phÈm gi¶m
d,Tû lÖ H2/RH [2]
Th¶o
19
C C
C
NH C
OH

§©y lµ dßng H2 tuÇn hoµn trªn tèc ®é cña dßng Naphta nguyªn liÖu
<m3/m3>
Tû lÖ nµy cao th× chÊt lîng s¶n phÈm cµng tèt
S¬ ®å hÖ thèng hydro ho¸ lµm s¹ch .[2]
V
2 2
V
2
E
1
V
H1
V
3
V
4
1
E
3
E
E4
Hydro
N¹p liÖu
s¬ ®å hydro ho¸ lµm s¹ch phÇn cÊt nhÑ (naphta, keroen hoÆc
diezel)
Reactor
ThiÕt bÞ t¸ch
Th¸p ph©n ®o¹n
V
1
V
2
V3
ThiÕt bÞ ng ng tô
ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt
E4
E3
ThiÕt bÞ ng ng tô
2
E
ThiÕt bÞ thu ®Ønh
V
4
E1 ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt
1
H ThiÕt bÞ ®èt nãng
KhÝ kh«ng ng ng
I.3. .S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c
S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh gåm x¨ng cã trÞ sè octan cao, hydro cacbon
th¬m vµ khÝ hydro kü thuËt.
I.3.1. X¨ng.
ChÊt lîng x¨ng phô thuéc vµo chÊt lîng xóc t¸c, nguyªn liÖu vµ chÕ ®é
c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh. Tuú theo thµnh phÇn ho¸ häc vµ thµnh phÇn cÊt cña
nguyªn liÖu mµ ta cã thÓ nhËn ®îc x¨ng cã chÊt lîng kh¸c nhau.
Díi ®©y lµ b¶ng chØ râ sù phô thuéc cña chÊt lîng æn ®Þnh vµo thµnh
phÇn kh¸c nhau cña nguyªn liÖu trong qu¸ tr×nh Platforming. (B¶ng 4).
ChØ tiªu cña x¨ng æn ®Þnh Hµm lîng cña parafin trong nguyªn liÖu, % kh.l
40 < 65 < 40
d
20
4
g/cm3 0,785 0,798 0,796 0,772
Thµnh phÇn cÊt, oC
Th¶o
20

NhiÖt ®é s«i ®Çu
10%
50%
90%
NhiÖt ®é cuèi
49
82
135
172
202
42
76
137
170
214
58
97
141
171
199
58
110
141
168
205
Thµnh phÇn ho¸ häc,%kh.l
Olefin
Hydrocacbon th¬m
Parafin + Naphten
TrÞ sè MON
Ron
2,2
59
38,8
80
89
0,9
65
33,7
85
95
1,0
62
37
80
89
0,5
68,5
31
85
95
X¨ng reforming xóc t¸c cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ hydrcacbon th¬m vµ
izoparafin, cßn hµm lîng olefin kh«ng qu¸ 3%, naphten kh«ng qu¸ 10% x¨ng
nµy cã tØ sè octan ph©n bè kh«ng ®Òu, do çc hîp chÊt th¬m l¹i tËp trung ë
ph©n ®o¹n cã nhiÖt s«i cao.
I.3.2. Çc hydro cacbon th¬m.
Çc hydro cacbon th¬m nhËn ®îc tõ qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c bezen,
tohren, xylen (B, T, X) lµ nguyªn liÖu tæng hîp h÷u c¬ ho¸ dÇu.
I.3.3. KhÝ hydro kü thuËt
KhÝ hydro kü thuËt lµ khÝ chøa hydro cã hµm lîng lín h¬n 80% vµ lµ
s¶n phÈm quan träng cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c. KhÝ hydro nµy mét
phÇn ®îc tuÇn hoµn l¹i qu¸ tr×nh reforming, cßn phÇn lín ®îc dÉn sang bé
phËn lµm s¹ch, xö lý nguyªn liÖu vµ çc ph©n ®o¹n s¶n phÈm cÊt. §©y lµ
nguån hydro rÎ tiÒn nhÊt trong tÊt c¶ çc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt hydro.
II. Çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh.
Cã 4 th«ng sè c«ng nghÖ quan träng nh¸t cÇn quan t©m trong qu¸ tr×nh
®ã lµ: nhiÖt ®é, tèc ®é n¹p liÖu riªng thÓ tÝch LHSV, ¸p suÊt vµ tû lÖ mol
H2/RH cña nguyªn liÖu.
II.1. NhiÖt ®é:
Qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c tiÕn hµnh trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é lµ
520÷5400C. Khi ®iÒu kiÖn ¸p suÊt vµ tèc ®é n¹p liÖu riªng kh«ng ®æi, nÕu
gi¶m nhiÖt ®é sÏ dÉn tíi t¨ng hiÖu suÊt x¨ng, gi¶m hiÖu suÊt khÝ, gi¶m sù t¹o
cèc vµ ®ång thêi gi¶m lîng hydro cacbon th¬m, tøc lµ gi¶m chÊt lîng x¨ng.
Ngîc l¹i, nÕu t¨ng nhiÖt ®é sÏ dÉn tíi t¨ng hµm lîng cña hydro cacbon th¬m;
Th¶o
21

tøc lµ gi¶m hiÖu suÊt x¨ng, gi¶m hµm lîng hydro trong khÝ tuÇn hoµn. Song
bªn c¹nh ®ã còng t¨ng cêng ph¶n øng hydro cracking lµm hiÖu suÊt t¨ng lªn
vµ møc ®é cèc ho¸ còng t¨ng lªn. Nh vËy, khi t¨ng nhiÖt ®é th× lîng hydro
cacbon th¬m t¹o thµnh t¨ng lªn lµm cho trÞ sè octac cña x¨ng tang lªn. Nhng
nhiÖt ®é chØ t¨ng tíi møc cho phÐp, nÕu t¨ng qu¸ cao th× sù t¹o cèc t¨ng lªn
lµm gi¶m ho¹t tÝnh xóc t¸c vµ thêi gian lµm viÖc cña xóc t¸c v× cã 4 lß ph¶n
øng nªn ngêi ta cã çc ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh nhiÖt ®é sau:
- T¨ng tõ T1 → T4, ph¬ng ¸n nµy lµ tèt nhÊt.
- Chän T1 = T2 = T3 = T4, ph¬ng ¸n nµy ®¹t yªu cÇu trung b×nh.
- Gi¶m T1 → T4, ph¬ng ¸n nµy kh«ng ®¹t yªu cÇu.
II.2. ¸p suÊt
Çc ph¶n øng chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c ®Òu lµ çc ph¶n
øng t¨ng thÓ tÝch, ®iÓn h×nh nhÊt lµ ph¶n øng dehdro ho¸ naphten thµnh
hydrocacbon th¬m vµ ph¶n øng dehdro vßng ho¸ parafin. Do ®ã, theo quan
®iÓm nhiÖt ®éng th× khi t¨ng ¸p suÊt sÏ c¶n trë qu¸ tr×nh t¨ng thÓ tÝch, cã nghÜa
lµ c¶n trë ph¶n øng chÝnh t¹o ra hydrocacbon th¬m.
Cßn khi lµm viÖc ë ¸p suÊt hydro thÊp sÏ cho phÐp t¨ng trÞ sè octan cña
x¨ng, t¨ng c¶ hiÖu suÊt x¨ng vµ gi¶m lîng khÝ vµ t¨ng hµm lîng H2 trong khÝ.
Nhng tèc ®é t¹o cèc l¹i t¨ng lªn, ®iÒu nµy lµm gi¶m thêi gian lµm viÑc cña
xóc t¸c vµ tÇn sè t¸i sinh xóc t¸c sÏ t¨ng lªn. V× vËy, ngêi ta ph¶i khèng chÕ ¸p
suÊt sao cho võa ph¶i ®Ó thu ®îc hµm lîng hydrocacbon th¬m cao vµ tr¸nh t¹o
cèc. Nhng ngµy nay ngêi ta ®· chÕ t¹o ®îc çc lo¹i xóc t¸c ho¹t tÝnh cao ®ång
thêi ®é chän läc còng cao, do ®ã lîng cèc t¹o thµnh gi¶m cùc tiÓu vµ dÔ t¸i
sÝnh. V× vËy vµ cho phÐp trong çc c«ng nghÖ reforming ¸p dông ¸p suÊt cña
qu¸ tr×nh ngµy mét thÊp. Nh÷ng thay ®æi míi nhÊt lµ tõ n¨m 1971, h·ng UOP
®· ®a ra c«ng nghÖ xóc t¸c chuyÓn ®éng víi t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc (CCR),
c«ng nghÖ nµy cho phÐp gi¶m ¸p suÊt tõ 20kg/cm2 xuèng cßn 10÷12kg/cm2 vµ
khi xóc t¸c thÕ hÖ míi ra ®êi, c«ng nghÖ nµy cho phÐp gi¶m ¸p suÊt xuèng cßn
3 ®Õn 3,5kg/cm2 (H·ng UOP vµ FIN).
II.3. Tèc ®é n¹p liÖu riªng thÓ tÝch hay thêi gian tiÕp xóc.
T«c ®é n¹p liÖu vïng thÓ tÝch lµ lîng naphta nguyªn liÖu trªn lîng xóc
t¸c chøa trong thiÕt bÞ ph¶n øng trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ 1 giê (LHSV).
Khi t¨ng lu lîng nguyªn liÖu hay gi¶m lîng xóc t¸c trong thiÕt bÞ ph¶n øng th×
hiÖu suÊt x¨ng vµ nång ®é khÝ hydro trong khÝ tuÇn hoµn t¨ng lªn, trong nång
Th¶o
22

®é khÝ ®ã hiÖu suÊt khÝ hydro cacbon nhÑ gi¶m do tèc ®é ph¶n øng hydro
cracking vµ hydro genolyn gi¶m. Tuy nhiªn, nÕu t¨ng tèc ®é n¹p liÖu riªng thÓ
tÝch qu¸ lín th× thêi gian ph¶n øng rÊt nhá, khi ®ã chØ cã mät lîng nhá
naphten chuyÓn thµnh hydro cacbon th¬m. V× vËy, mÆc dï hiÖu suÊt x¨ng cã
t¨ng nhng chÊt lîng x¨ng l¹i gi¶m. Do ®ã, ta ph¶i t¨ng tèc ®é n¹p liÖu nµy tíi
gi¸ trÞ tèi u ®Ó thu ®îc x¨ng cã hiÖu suÊt vµ chÊt lîng cao.
Tèc ®é n¹p liÖu riªng thÓ tÝch nµy thêng lµ 1,2 – 2 h-1. NÕu gi¶m tèc ®é
nµy th× dÉn tíi hiÖu suÊt x¨ng vµ hydro, t¨ng hiÖu suÊt hydro cacbon khÝ, gi¶m
nång ®é hydro trong khÝ tuÇn hoµn vµ lµm t¨ng lîng cèc b¸m trªn bÒ mÆt cña
xóc t¸c.
II.4. Tû lÖ hydro trªn nguyªn liÖu (H2/RH)
¸p suÊt hydro trong thiÕt bÞ lµ yÕu tè quan träng ®Ó tr¸nh sù t¹o cèc.
Chän tû sè tuÇn hoµn khÝ chøa hydro phô thuéc vµo c¸c yÕu tè, thµnh phÇn
ph©n ®o¹n nguyªn liÖu, ®é kh¾t khe cña qu¸ tr×nh vµ trÞ sè octan cña x¨ng.
Tû sè mol hydro (N) ®îc tÝnh chuyÓn qua ®¹i lîng sè tuÇn hoµn khÝ khi
chøa hydro (W,m3/m3 nguyªn liÖu) theo biÓu thøc sau:
]
H
.[
M
N
.
.
,
W
2
3
10
24
2 δ
=
Trong ®ã: δ mËt ®é nguyªn liÖu
[H2]: Nång ®é hydro trong khÝ tuÇn hoµn, %mol.
M: Khèi lîng trung b×nh mol cña nguyªn liÖu khi thêi gian lµm viÖc
liªn tôc cña xóc t¸c lín h¬n 6 th¸ng x¨ng thu ®îc chØ cã trÞ sè octan RON =
95 th× W = 1500 – 1800 m3/m3 (H2/RH = 8 - 9). Cßn nÕu nhËn x¨ng cã RON
= 85 th× W = 1200 – 1500 m3/m3 (H2/RH = 5 - 7)
NÕu nguyªn liÖu chøa nhiÒu naphten th× tû sè H2/RH ph¶i nhá ®Ó thu
nhiÒu hydro cacbon th¬m.
II.5. §é kh¾t khe cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c.
§é kh¾t khe cña qu¸ tr×nh chÝnh lµ ®iÒu kiÖn khã kh¨n h¬n cña xóc t¸c.
§é kh¾t khe cµng cao th× xóc t¸c cµng gi¶m ho¹t tÝnh, gi¶m thêi gian lµm viÖc
vµ t¨ng tÇng sè t¸i sinh xóc t¸c nhng bï vµo ®ã lµ x»n cã trÞ sè octan cao.
§èi víi mçi lo¹i nguyªn liÖu vµ mçi lo¹i xóc t¸c kh¸c nhau th× ®é kh¾t
khe cña qu¸ tr×nh lµ: t¨ng nhiÖt ®é hoÆc gi¶m tèc ®é n¹p liÖu hoÆc gi¶m ¸p
suÊt, gi¶m tû lÖ H2/RH.
Th¶o
23

Trong thùc tÕ ngêi ta kh«ng chØ chó ý tíi chÊt lîng x¨ng mµ cßn quan
t©m tíi chÊt lîng x¨ng thu ®îc. V× vËy t¨ng ®é kh¾t khe thêng chØ ¸p dông
b»ng çch gi¶m ¸p suÊt cña hÖ thèng vµ gi¶m tû lÖ H2/RH, Ýt khi gi¶m tèc ®é
n¹p liÖu hay t¨ng nhiÖt ®é qu¸ tr×nh cao h¬n so víi thiÕt kÕ.
III. D©y chuyÒn c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c
Qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c víi líp xóc t¸c cè ®Þnh ®Çu tiªn ®îc ¸p
dông trong c«ng nghiÖp vµo n¨m 1940 vµ khi ®ã dïng xóc t¸c molipden. Song
qu¸ tr×nh nµy nhanh chãng ®îc thay thÕ bëi çc c«ng nghÖ míi h¬n, v× qu¸
tr×nh nµy t¹o cèc qu¸ nhanh trªn xóc t¸c. Vµo n¨m 1949, Reforming xóc t¸c
sö dông xóc t¸c trªn c¬ së kim lo¹i Pt ra ®êi vµ qu¸ tr×nh nµy liªn tôc ®îc c¶i
tiÕn. KÓ tõ ®ã ®Õn nay nhiÒu nghiªn cøu c¶i tiÕn ®· ®îc thùc hiÖn theo híng
c¶i tiÕn xóc t¸c vµ c¶i tiÕn c«ng nghÖ vµ ®· mang l¹i nh÷ng kÕt qu¶ ®¸ng kÓ.
B¶ng 7 cho thÊy tiÕn tr×nh c¶i tiÕn vÒ xóc t¸c vµ c«ng nghÖ trong c«ng
nghiÖp dÇu khÝ.
1940 Reforming xóc t¸c ®Çu tiªn sö dông xóc t¸c milipden
1949 Ph¸t triÓn xóc t¸c Pt
1950-1960 RÊt nhiÒu qu¸ tr×nh refoming xóc t¸c ®îc ph¸t triÓn tõ xóc t¸c Pt
1960 Ph¸t triÓn xóc t¸c ®a kim lo¹i (ngoµi Pt cßn cã çc kim lo¹i kh¸c)
1970 Qu¸ tr×nh refoming t¸i sinh xóc t¸c liªn tôc ra ®êi
1990 Ra ®êi qu¸ tr×nh refoming xóc t¸c míi (new reforming)
- Ngµy nay, qu¸ tr×nh cña qu¸ tr×nh CCR víi ¸p suÊt thÊp vµ cã thÓ lµm
viÖc ë ¸p suÊt 3,5at. HÇu hÕt qu¸ tr×nh Reforming míi ®îc x©y dùng ®Òu lµ
qu¸ tr×nh CCR. Ph¸t triÓn qu¸ tr×nh CCR thùc ra chØ cã hai h·ng UOP vµ IFP
(FIN). §Õn n¨m 1996 UOP ®· cã 139 nhµ m¸y vµ FIN cã 48 nhµ m¸y CCR.
Th¶o
24

* ThiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh:
ThiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c lµ thiÕt bÞ ph¶n øng.
ThiÕt bÞ ph¶n øng cña qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c phæ biÕn nhÊt lµ lo¹i
h×nh trô,chÕ t¹o b»ng thÐp vµ chia thµnh hai lo¹i sau:[2, 6]
Lo¹i thø nhÊt lµ lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng víi viÖc dÉn nguyªn liÖu khÝ vµo
theo híng däc trôc vµ lo¹i nguyªn liÖu khÝ vµo theo híng xuyªn t©m.
Lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng theo híng däc trôc lµ lo¹i hçn h¬p khÝ , nguyªn
liÖu ®îc dÉn vµo theo híng däc trôc líp xóc t¸c theo híng tõ trªn xuèng díi.
ë ®Çu èng lâi vµo cã cÊu t¹o ®Æc biÖt ®Ó ph©n phèi dßng nguyªn liÖu vµ khÝ
theo tÊt c¶ tiÕt diÖn cña thiÕt bÞ .
Lo¹i nµy vá lµm b»ng thÐp çc bon vµ líp lãt gi÷a b»ng bª t«ng phun .
Vµ xóc t¸c cho vµo trong thµnh thÕt bÞ cho thµnh mét líp liªn tôc trong toµn
bé thiÕt bÞ ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng ph©n chia h¬i trong toµn bé thiÕt diÖn cña líp
xóc t¸c vµ ®Ó tr¸nh mÊt m¸t xóc t¸c lªn phÝa trªn líp xóc t¸c vµ ë phÝa díi líp
xóc t¸c ngêi ta cho h¹t sø ®Öm ngoµi .Vµ ®Ó ®o nhiÖt ®é trong thiÕt bÞ ph¶n
øng ngêi ta dïng pin nhiÖt ®iÖn.
Lo¹i nµy cã thÓ gi÷ ®îc ë líp trªn xóc t¸c çc s¶n phÈm bÞ ¨n mßn, vµ
lo¹i nµy cã søc c¶n thuû lùc lín.
Lo¹i thø hai lµ lo¹i thiÕt bÞ ph¶n øng dÉn nguyªn liÖu + khÝ vµo
theo híng xuyªn t©m .
Lo¹i nµy cã cÊu t¹o vá ngoµi gièng hÖt lo¹i trªn ë chç lµ :dÉn hçn
hîp khÝ + nguyªn liÖu vµo theo híng xuyªn t©m vµ dßng h¬i chuyÓn ®éng
trong thiÕt bÞ ph¶n øng theo dßng h¬i xuyªn t©m tõ trªn xuèng díi. §Ó ®¹t
môc ®Ých nµy th× èng dÉn h¬i cã lç xóc t¸c trong thiÕt bÞ ph¶n øng 1 lµ liªn tôc
.§Ó tr¸nh mÊt m¸t phÝa trªn vµ phÝa díi ngêi ta cho líp h¹t sø ®Öm .Lo¹i nµy
cã søc c¶n thuû lùc nhá h¬n h¬n nhiÒu so víi lo¹i thiÕt bÞ däc trôc. NÕu dïng
lo¹i nµy th× gi¶m ®îc søc c¶n thuû lùc chung cña hÖ thèng thiÕt bÞ ph¶n
øng.Nhng lo¹i nay cã yÕu ®iÓm chung lµ kh«ng gi÷ çc s¶n phÈm ¨n mßn ë
líp trªn cïng xóc t¸c.
ë m«i trêng hy®r« vµ ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é 5250c vµ ¸p suÊt 20-40 at dÔ
g©y ¨n mßn kim lo¹i.V× vËy phÝa trong vá kim lo¹i cña thiÕt bÞ ph¶n øng cÇn
cã mét líp bª t«ng phun. Ngoµi ra phÝa trong thiÕt bÞ ph¶n øng ®Æt 1 çi cèc
b»ng thÐp ®ét lç , gi÷a hai thµnh cèc vµ thiÕt bÞ ph¶n øng lµ thiÕt bÞ ng¨n
çch .Vµ nhiÖt ®é bÒ mÆt kim lo¹i kh«ng cao qu¸ 1500C-nhiÖt ®é nµy ph¶i ®îc
kiÓm tra b»ng pin nhiÖt ®iÖn, nÕu nhiÖt ®é ë líp nµy cao qu¸ dÔ g©y ¨n mßn
vµ lµm háng thiªt bÞ ph¶n øng.
Th¶o
25

III.1. D©y chuyÒn reforming víi líp xóc t¸c cè ®Þnh :
Trong c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu , qu¸ tr×nh reforming víi líp xóc t¸c cè
®Þnh vÉn cßn phæ biÕn , ë ®©y diÒu kiÖn tiÕn hµnh qu¸ tr×nh ®îc chän ®Ó ®¶m
b¶o thêi gian gi÷a çc lÇn t¸i sinh lín (thêng trªn 6 th¸ng ®Õn mét n¨m )[3].
Qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh ®ång thêi trong tÊt c¶ reactor ®èi víi
hÖ thèng kh«ng cã çc thiÕt bÞ dù tr÷ .
- HÖ thèng trong ®ã qu¸ tr×nh Refocming xóc t¸c thùc hiÖn phÇn
t¸i sinh xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh ®Þnh k× ngay trong thiÕt bÞ ph¶n øng – lo¹i hÖ
thèng nµy cã thÓ chia thµng hai nhãm
Nhãm 1: Çc hÖ thèng trong qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®ùoc tiÕn
hµnh ®ång thêi trong tÊt c¶ çc thiÕt bÞ ph¶n øng .HÖ thèng nµy ®îc tiÕn hµnh
ë chÕ ®é cøng võa ph¶i , chu k× lµm viÖc cña xóc t¸c kÐo dµi trong nhiÒu th¸ng
(cã thÓ 4 ®Õn 8 th¸ng ). Tiªu biÓu lµ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ platforming cña UOP.
Nhãm 2: Çc hÖ thèng trong ®ã qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc
thùc hiÖn trong mét thiÕt bÞ ph¶n øng dù tr÷ .Cho nªn nã cho phÐp kh«ng cÇn
dõng toµn bé hÖ thèng Refocming ®Ó t¸i sinh chÊt xóc t¸c , nhng chóng l¹i
phøc t¹p h¬n vÒ mÆt c«ng nghÖ . ë hÖ thèng lo¹i nµy tiÕn hµnh ë chÕ ®é cøng
vµ chu k× lµm viÖc cña xóc t¸c ng¾n .Thuéc hÖ nµy lµ qu¸ tr×nh Untraforming
vµ Powerforming
Th¶o
26

3
3
3
2
2
2
5
8
7
1
1
9
6
6
Nguyªn
liÖu
Reformat
KhÝ
giµu
hy®ro
C
C
1
2
LPG
500
500
500
440
480
500
420
20
150
40
25
20
s¬
®å
c«ng
nghÖ
peforming
b¸n
t¸i
xóc
t¸c
chó
thÝch
500
25
NhiÖt
®é
¸p
suÊt
1.
M¸y
b¬m
2.
Lß
ph¶n
øng
3.
Lß
gia
nhiÖt
4.
ThiÕt
bÞ
trao
®æi
nhiÖt
5.
M¸y
nÐn
6.
ThiÕt
bÞ
lµm
l¹nh
7.
ThiÕt
bÞ
t¸ch
8.
Th¸p
æn
®Þnh
9.
ThiÕt
bÞ
ng
ng
tô
Th¶o
27

15
12
13
11
14
10
6
1
2
3
4
5
17
7
8
9
30(at)
30(at)
20(at)
53
C
50
C
C4-
C5
C1
-
C3
220
C
o
o
o
s¬
®å
c«ng
nghÖ
reforming
víi
líp
xóc
t¸c
cè
®Þnh
ghi
chó:
1,6,10.
ThiÕt
bÞ
trao
®æi
nhiÖt.
2.
Lß
èng
cã
ba
buång
®èt
3,4,5.
ThiÕt
bÞ
ph¶n
øng
1,2,3.
7,14.
ThiÕt
bÞ
lµm
l¹nh.
8.
ThiÕt
bÞ
ph©n
ly
¸p
suÊt
cao.
9.
ThiÕt
bÞ
ph©n
ly
¸p
suÊt
thÊp.
11.
ThiÕt
bÞ
®èt
nãng
12.
Th¸p
æn
®Þnh.
13.
M¸y
b¬m.
15.
ThiÕt
bÞ
ng
ng
tô
lµm
l¹nh.
16.
Thïng
chøa
håi
l
u.
17.
M¸y
nÐn.
III.2 D©y chuyÒn c«ng nghÖ reforming xóc t¸c víi líp xóc t¸c chuyÓn
®éng cña UOP.
Vµo nh÷ng n¨m 1970, mét c¶i tiÕn næi bËt vÒ qu¸ tr×nh reforming
xóc t¸c ra ®êi ®ã lµ qu¸ tr×nh cã t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c cña UOP vµ IFP gäi
lµ qu¸ tr×nh CCR. §Õn n¨m 1996, h·ng UOP ®· x©y dùng ®îc 139 nhµ m¸y
CCR, cßn IFP cã 48 nhµ m¸y CCR.[2]
Th¶o
28

Sau ®©y ®Ó minh ho¹ cho qu¸ tr×nh CCR ta chän qu¸ tr×nh cña h·ng
UOP.
§Æc biÖt cña d©y chuyÒn nµy lµ çc lß ph¶n øng chång lªn nhau
thµnh mét khèi. Xóc t¸c chuyÓn ®éng tù ch¶y tõ reator trªn cïng xuèng reator
cuèi cïng, sau ®ã xóc t¸c ®· lµm viÖc ®îc chuyÓn sang thiÕt bÞ t¸i sinh ®Ó kh«i
phôc l¹i ho¹t tÝnh råi n¹p trë l¹i reator thø nhÊt råi t¹o thµnh chu kú khÐp kÝn.
[6]
Trong çc hÖ thèng nµy qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®îc thùc hiÖn trong
mét thiÕt bÞ t¸i sinh riªng. §©y lµ hÖ thèng Reforming xóc t¸c hiÖn ®¹i nhÊt
xuÊt hiÖn ë MÜ n¨m 1971.
* Reactor: Trong çc hÖ thèng nµy , çc thiÕt bÞ ph¶n øng ®îc bè trÝ çi
nä trªn çi kia lµm thµnh mét c¬ cÊu chung nhÊt xóc t¸c ®i tõ thiÕt bÞ thø nhÊt,
xuèng thiÕt bÞ ph¶n øng thø 2, råi tõ thiÕt bÞ thø 2 xuèng thiÕt bÞ thø 3 ,4 vµ
cuèi cïng xóc t¸c ®îc ®a sang thiÕt bÞ t¸i sinh. Sau khi xóc t¸c ®· t¸i sinh nã
l¹i ®îc ®a trë vÒ thiÕt bÞ ph¶n øng thø nhÊt. Nh vËy qu¸ tr×nh Refocming xóc
t¸c ®îc thùc hiÖn liªn tôc. Nhê lÊy ra liªn tôc mét phÇn xóc t¸c ®Ó t¸i sinh lªn
cã thÓ duy tr× møc ®é ho¹t tÝnh trung b×nh cña chÊt xóc t¸c cao h¬n so víi hÖ
thèng víi líp xóc t¸c cè ®Þnh. Do vËy mµ ¸p xuÊt vµ béi sè tuÇn hoµn khi chøa
Hydr« cã thÓ gi¶m xuèng t¬ng øng cã thÓ 3,5 ®Õn 12 at vµ 400 ®Õn 500m3/m3 .
Th¶o
29

3
15
1
2
14
12
4
5
6
14
14
12
14
12
12
12
12
7
8
12
13
13
9
17
16
16
13
s¬
®å
c«ng
nghÖ
reforming
víi
líp
xóc
t¸c
chuyÓn
®éng
vµ
t¸i
sinh
liªn
tôc
1.
ThiÕt
bÞ
ph¶n
øng
2.
Lß
gia
nhiÖt
3.
ThiÕt
bÞ
trao
®æi
nhiÖt
4.
ThiÕt
bÞ
t¸ch
5,6,7.
ThiÕt
bÞ
tiÕp
xóc
l¹i
8.
ThiÕt
bÞ
®un
s«i
12.
B¬m
13.
ThiÕt
bÞ
lµm
l¹nh
14.
M¸y
nÐn
15.
ThiÕt
bÞ
t¸i
sinh
xóc
t¸c
16.
Buke
chøa
xóc
t¸c
17.
ThiÕt
bÞ
ng
ng
tô
håi
l
u
h×nh
thø
39.
Th¶o
30

ViÖc gi¶m ®îc ¸p xuÊt cã ¶nh hëng tèt ®Õn qu¸ tr×nh , t¨ng ®ù¬c hiÖu
suÊt, t¨ng nång ®é Hi®r« trong khÝ chøa Hi®r« . Nãi chung lo¹i nµy ®ang ®îc
x©y dùng phæ biÕn trªn çc níc .[2]
Nguyªn liÖu trén víi khÝ hydro tuÇn hoµn ®îc ®èt nãng ®Õn nhiÖt ®é
ph¶n øng ( 520-5300c ) trong çc thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt vµ bé phËn thø nhÊt
cña lß èng råi ®îc n¹p vµo thiÕt bÞ ph¶n øng thø nhÊt ë trªn cïng. Sau khi tiÕp
xóc víi xóc t¸c, nguyªn liÖu bÞ biÕn ®æi tuú thuéc vµo çc ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ
cña qu¸ tr×nh. Khèi thiÕt bÞ ph¶n øng gåm bèn thiÕt bÞ chång lªn nhau theo
trôc th¼ng ®øng , kÝch thíc t¨ng dÇn tõ trªn xuèng díi vµ ®Òu lµ kiÕu xuyªn
t©m. Trong mçi reator cã thiÕt bÞ riªng vÒ èng dÉn xóc t¸c, bé phËn ph©n phèi,
bé phËn çch ly vµ çc thiÕt bÞ kh¸c sao cho phï hîp víi qu¸ tr×nh chuyÓn
®éng cña xóc t¸c vµ çc ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra
Lîng xóc t¸c chøa trong reator rÊt kh¸c nhau, reactor thø nhÊt chØ chøa
10 – 20% lîng xóc t¸c vµ reactor cuèi chøa kho¶ng 50% khèi lîng xóc t¸c.
Xóc t¸c ®· lµm viÖc ®îc chuyÓn sang lß t¸i sinh xóc t¸c, hçn hîp khÝ ph¶n øng
®i ra khái reactor thø nhÊt ®îc qua lß ®èt n©ng l¹i ®Õn nhiÖt ®é ph¶n øng råi
®îc n¹p ngay vµo reator thø hai, cø nh vËy cho ®Õn reator thø 4. Sau reator thø
4, h¬i khÝ s¶n phÈm ®îc ngng tô vµ lµm l¹nh tiÕp tríc khi chuyÓn sang bé
phËn ph©n t¸ch s¶n phÈm. ë thiÕt bÞ t¸ch, s¶n phÈm ®îc chia thµnh hydro
cacbon láng ngng tô vµ h¬i khÝ giµu hydro. PhÇn lín khÝ nµy ®îc quay l¹i
reador nhê m¸y nÐn khÝ tuÇn hoµn, phÇn khÝ cßn l¹i ®îc trén víi bé phËn t¸i
tiÕp xóc råi ®i ra cét æn ®Þnh s¶n phÈm.
Bé phËn t¸i sinh xóc t¸c:
Xóc t¸c ®· lµm viÖc ch¶y tõ reator cuèi cïng xuèng bé phËn thu xóc t¸c
ë bunke chøa, sau ®ã ch¶y xuèng èng n©ng.Ngêi ta dïng khÝ chøa hydro tuÇn
hoµn tõ m¸y nÐn tuÇn hoµn ®Èy xóc t¸c vµ vËn chuyÓn nã lªn ®Ønh vµo bé
phËn tÝch bôi ë phÝa trªn lß t¸i sinh. ë bé phËn nµy ngêi ta bæ sung khÝ hydro
tuÇn hoµn ®Ó t¸ch çc h¹t bôi mÞn cña xóc t¸c vµ mang chóng ra ngoµi víi khÝ
®i vµo èng tËp trung bôi cßn xóc t¸c r¬i xuèng ®¸y bé phËn t¸ch bôi råi ch¶y
xuèng lß t¸i sinh.
T¸i sinh xóc t¸c gåm 4 bíc , 3 bíc ®Çu lµ ®èt ch¸y ®èt ch¸y cèc clo ho¸
vµ lµm kh«. Ba bíc ®Çu x¶y ra ë vïng t¸i sinh, vµ bíc thø 4 lµ khö xóc t¸c x¶y
ra ë trong bé phËn khö riªng.
§èt ch¸y cèc b¸m trªn xóc t¸c ®îc tiÕn hµnh trong vïng ch¸y n»m ë ®Ønh
lß t¸i sinh. Xóc t¸c ®a vµo vµ ch¶y xuèng gi÷a mµng ch¾n h×nh trô ®øng th¼ng,
kh«ng khÝ nãng ®îc thæi theo híng b¸n kÝnh ®i tõ ngoµi vµo trong qua líp xóc
Th¶o
31

t¸c sau ®ã lµm l¹nh vµ tuÇn hoµn qua çc èng trong vïng ch¸y, xóc t¸c vÉn
chuyÓn ®éng xuèng dÇn vµ bé phËn lµm l¹nh t¸i sinh sÏ lÊy nhiÖt khi ®èt cèc.
ViÖc ®èt cèc tu©n theo chÕ ®é ®Æc biÖt nghiªm ngÆt ®Ó ®¶m b¶o hÕt cèc vµ
kh«ng ¶nh hëng xÊu ®Õn xóc t¸c.Sau khi ®èt ch¸y cèc th× xóc t¸c ®îc cho qua
vïng clo ho¸ ®Ó clo ho¸ vµ sau ®ã lµ sÊy.
Cuèi cïng xóc t¸c ®îc cho vµo vïng khö t¸ch biÖt víi 3 khu vùc ®èt clo
ho¸ sÊy trªn, sau khi khö xóc t¸c ®îc ®a theo ®êng dÉn xóc t¸c vµo çng xuÊt
x¨ng, ®é biÕn ®æi nguyªn liÖu th× kinh tÕ nhÊt vÉn lµ d©y chuyÒn CCR.
* Bé phËn æn ®Þnh:
Reformat tõ bé phËn t¸ch ®îc n¹p vµo cét æn ®Þnh ®Ó ®iÒu chØnh ¸p suÊt
h¬i cña nã. Reformat sÏ ®îc t¸ch hydrocacbon nhÑ vµ ta thu reformat ®· æn
®Þnh. §Ó ®iÒu chØnh nhiÖt ®é cña cét æn ®Þnh, ngêi ta dïng thiÕt bÞ ®èt nãng
khi cÇn nhiÖt bæ sung. S¶n phÈm ®¸y sÏ ®îc b¬m qua vïng ®èi lu cña bé phËn
®èt nãng cho reactor vµ sau ®ã míi cho qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ®Ó tËn dông
nhiÖt.
Cét æn ®Þnh lµm viÑc ë ¸p suÊt ®ñ cao ®Ó cã thÓ ®ñ phÇn håi lu vµ chØ
t¸ch s¶n phÈm khÝ kh« (hydro, metan). S¶n phÈm reformat ®· æn ®Þnh ®îc cho
qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt víi nguyªn liÖu råi vµo bÓ chøa.
Ngoµi s¬ ®å c«ng nghÖ CCR Platforming cã 4 lß chång lªn nhau thµnh
mét khèi. Sau nµy h·ng UOP còng ®· c¶i tiÕn c«ng nghÖ nµy, kh«ng bè trÝ bèn
lß ph¶n øng chång lªn nhau, mµ chia 4 lß ph¶n øng thµnh hai hÖ. Mét hÖ gåm
3 lß ph¶n øng chång lªn nhau, cßn lß ph¶n øng thø t ®øng riªng. Víi çch bè
trÝ nh vËy th× gi¶m ®îc chiÒu cao cña hÖ thèng lß ph¶n øng, dÔ ®iÒu khiÓn vµ
vËn hµnh thiÕt bÞ, nhng vÉn ph¸t huy ®Çy ®ñ çc u ®iÓm cña m« h×nh thiÕt kÕ
tríc ®©y vµ c¶ nh÷ng u ®iÓm uc¶ c«ng nghÖ FIN (IFP).
Víi çch bè trÝ lß ph¶n øng nh vËy, th× trong s¬ ®å c¶i tiÕn nµy cã hai ®-
êng èng dÉn xóc t¸c lªn lß t¸i sinh vµ hai ®êng èng dÉn xóc t¸c ®· t¸i sinh lªn
vµ ph¶n øng, so víi m« h×nh cò th× chØ cã mét ®êng dÉn xóc t¸c lªn lß t¸i sinh
vµ mét ®êng èng dÉn xóc t¸c ®· t¸i sinh lªn lß ph¶n øng. Cßn nh÷ng bé phËn
t¸i sinh vµ æn ®Þnh s¶n phÈm th× hoµn toµn gièng s¬ ®å thiÕt kÕ tríc [6].
III.3. C«ng nghÖ cña FIN
C«ng nghÖ cña FIN [14] ®îc x©y dùng ë Ph¸p vµo n¨m1973. ë s¬ ®å
h×nh khèi ph¶n øng cã bèn thiÕt bÞ ph¶n øng ,s¾p xÕp theo mét d·y .ë trong
thiÕt bÞ ph¶n øng cã hÖ thèng nhiÒu líi ®Ó tuÇn hoµn ®Òu xóc t¸c .Sè van n»m
trong phÇn tiÕp xóc ®Òu víi xóc t¸c ph¶i Ýt nhÊt .Trªn èng dÉn chøa xóc t¸c
ph¶i bè trÝ van tù ®éng s¬ ®å nµy lµm viÖc víi ®iÒu kiÖn ¸p suÊt tÊt c¶ 1,4at
Th¶o
32

(thËm chÝ cã c¶ 1,0519 at),xóc t¸c chøa 0,35 vµ 0,5 % khèi lîng Pt.Vµ ë s¬ ®å
nµy nhËn ®¬c x¨ng cã trÞ sè octan 100-105. Khi dïng xóc t¸c RG-451. RG451
lµ xóc t¸c ®a kim lo¹i, Pt chiÕm 0,35% cña h·ng IFP vµ dïng nguyªn liÖu
ph©n ®o¹n 70-1540C,tû träng 736 Kg/m3; thµnh phµn hy®r« c¸c bon :paraphin
51% naphten43%vµ th¬m 6% thÓ tÝch ,tû lÖ mol H2/RH 6/1; LHSV nguyªn
liÖu lµ 2,5 /giê.
B¶ng 13: ¶nh hëng ¸p suÊt lµm viÖc lªn c¸c chØ tiªu cña qu¸ tr×nh nh sau :
¸p suÊt Mpa
3,2 2,5 1,8 1-1,1
HiÖu suÊt ,% khèi lîng:
-X¨ng ®· khö butan
(C5+>C5)
-Hydro
81,2,26 83,4 84 86
2,2 2,5 2,8 3
Thêi gian cña chu kú ®Çu:
Tªn (th¸ng) 14 12 9,5 5
Hµm lîng hydro trong :
KhÝ tuÇn hoµn , % thÓ tÝch 80 83 86 87
Th¶o
33

6
7
8
9
3
2
4 4 4
4
5 5
5
5
1
C«ng nghÖ reforming xóc t¸c cña FIN
1.M¸y nÐn ; 2.Th¸p chøa xóc t¸c ; 3. Lß t¸i sinh ; 4.Thïng ph©n phèi ;
5.Lß ®èt ; 6,7,8,9. Lß ph¶n øng .
I-KhÝ ch¸y ;II- KhÝ nit¬ ;IV- Nguyªn liÖu ;V-Hydro ;VI-H¬i ;VII- S¶n phÈm
II
III
VII
IV
V
KhÝ ch¸y
III.4 So s¸nh c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ kh¸c nhau cña Reforming xóc t¸c:
Khi thùc hiªn 2 c«ng nghÖ reforming xóc t¸c chuyÓn ®éng (CCR) vµ
reforming xóc t¸c cè ®Þnh ta th©ý ®iÓm kh¸c biÖt trong chÕ ®é lµm viÖc lµ :
¸p suÊt cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ reforming xóc t¸c chuyÓn ®éng lµ
thÊp h¬n nhiÒu so víi qu¸ tr×nh reforming mµ xóc t¸c ë tr¹ng th¸i tÜnh .§iÒu
®ã dÉn ®Õn c¸c u thÕ sau. T¹i ®iÒu kiÖn ¸p suÊt thÊp cho phÐp nhËn ®îc nhiÒu
hydro cacbon th¬m , n©ng cao trÞ sè octan vµ n©ng cao hiÖu suÊt x¨ng .
Nhng nã ®ßi hái rót ng¾n chu kú t¸i sinh xóc t¸c
Khi ¸p suÊt thÊp , ®é chän läc xóc t¸c t¨ng nhÊt lµ khi chÕ biÕn cã
hµm lîng hydrocacbon parafin lín . Khi ®ã lµm t¨ng vai trß cña ph¶n øng
dehydro vong hoa parafin 50-60% ARen nhËn ®îc tõ chuyÓn ho¸ parafin . Do
®ã trÞ sè octan cña s¶n phÈm rÊt cao.
Th¶o
34

Nhê kh¶ n¨ng t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c bÞ cèc ho¸, qu¸ tr×nh CCR cho
phÐp dïng ¸p suÊt thÊp, thao t¸c liªn tôc hµng n¨m cha ph¶i thay thÕ xóc t¸c
míi ,hiÖu suÊt Aren vµ H2 t¨ng lªn ®¸ng kÓ.
Nhê t¸i sinh liªn tôc mµ kh«ng ph¶i dõng qu¸ tr×nh ®Ó t¸i sinh xóc t¸c
nh d©y chuyÒn cò mµ do vËy xóc t¸c míi liªn tôc ®îc chuyÓn vµo reacton
dÇn ®Õn xóc t¸c cã ®é ho¹t tÝnh cao h¬n vµ æn ®Þnh h¬n, lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn
kh¾t khe h¬n mµ vÉn cho hiÖu qu¶ cao h¬n.
Cßn qu¸ tr×nh Reforming xóc t¸c cè ®Þnh th× kh«ng cã nh÷ng u ®iÓm trªn
nhng qu¸ tr×nh dïng líp xóc t¸c cè ®Þnh th× cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, ®iÒu kiÖn vËn
hµnh kh«ng qu¸ kh¾t khe, dÔ ®iÒu chØnh. Gi¸ c¶ ®Çu t ban ®Çu võa ph¶i. Cßn ë
d©y chuyÒn xóc t¸c chuyÓn ®éng th× l¹i cã chiÒu cao lín, gi¸ ban ®Çu t cao vµ
qu¸ tr×nh t¸i sinh xóc t¸c ®ßi hái rÊt cÈn thËn nguyªn liÖu ph¶i lµm s¹ch b»ng
hydro ho¸ ë møc ®é s©u.
Trong thêi ®iÓm hiÖn nay th× víi môc ®Ých chÝnh t¨ng chØ sè octan, mµ
kh«ng cÇn pha ch×. Do ®ã hiÖu qu¶ nhÊt vÉn lµ qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c
chuyÓn ®éng CCR. Thùc tÕ cho thÊy hÇu hÕt nh÷ng nhµ m¸y ho¸ dÇu hiÖn ®¹i
trªn thÕ giíi ®Òu dïng qu¸ tr×nh CCR nµy.
Víi nh÷ng lîi thÕ nh trªn, do ®ã ta chän s¬ ®å c«ng nghÖ CCR -
Platforming c¶i tiÕn cña UOP víi bèn lß ph¶n øng chia lµm hia hÖ. Mét hÖ
gåm 3 lß vµ hÖ kia lµ lß ph¶n øng thø t ®øng riªng.
S¬ ®å c«ng nghÖ nµy ®îc tr×nh bµy ë b¶n vÏ A3 vµ A0.
* ThuyÕt minh d©y chuyÒn:
Nguyªn liÖu tõ bÓ chøa, ®îc b¬m (12) b¬m lªn vµ trén víi khÝ hydro tuÇn
hoµn, vµ ®îc ®a vµo lß ®èt (VI) ®Ó ®èt nãng lªn ®Õn nhiÖt ®é ph¶n øng (520 ÷
5400C). Sau ®ã ®îc n¹p vµo lß ph¶n øng ë trªn cïng. Sau khi tiÕp xóc víi xóc
t¸c, c¸c ph¶n øng x¶y ra hçn hîp h¬i ph¶n øng ra khái lß (1) nhiÖt ®é gi¶m
xuèng. Do ®ã nã ®îc ®a trë l¹i lß ®èt ®Ó n©ng nhiÖt ®é lªn ®Õn nhiÖt ®é ph¶n
øng, vµ tiÕp tôc ®îc n¹p vµo lß ph¶n øng thø (2). Cø nh vËy cho ®Õn lß ph¶n
øng thø (4).
Xóc t¸c lµm viÖc, chuyÓn ®éng tõ lß ph¶n øng trªn cïng xuèng lß ph¶n
øng díi cïng. Sau khi xóc t¸c ra khái lß ph¶n øng thø (3) vµ (4) ®îc chøa ë
bunke (VII), vµ rít xuèng chËu ®ùng xóc t¸c (V). T¹i ®©y khÝ n©ng vËn chuyÓn
lªn lß t¸i sinh, t¹i thiÕt bÞ (III) khÝ n©ng ®îc t¸ch ra khái xóc t¸c vµ xóc t¸c r¬i
xuèng lß t¸i sinh (IV). Sau khi xóc t¸c ®· ®îc t¸i sinh, th× ®îc khÝ n©ng vËn
chuyÓn lªn lß ph¶n øng trªn cïng. T¹o thµnh mét chu kú khÐp kÝn.
Th¶o
35

Hçn hîp h¬i ph¶n øng sau khi ra khái lß ph¶n øng thø (4), ®îc cho qua
trao ®æi nhiÖt víi nguyªn liÖu vµ qua thiÕt bÞ lµm l¹nh. Sau ®ã cho vµo th¸p
t¸ch (5). T¹i th¸p t¸ch (5) khÝ ®îc t¸ch ra ë ®Ønh th¸p vµ láng ®îc lÊy ra ë ®¸y
th¸p. KhÝ ®îc cho qua m¸y nÐn (9), mét phÇn cho tuÇn hoµn vµo nguyªn liÖu
vµ phÇn cßn l¹i cho qua th¸p tiÕp xóc (6). PhÇn láng ®îc cho qua th¸p tiÕp xóc
(8). Sau khi qua 3 th¸p tiÕp xóc (6), (7), (8), th× khÝ giµu hydro ®îc lÊy ra ë
®×nh th¸p (8) vµ phÇn láng ®îc lÊy ra ë ®¸y th¸p (6). PhÇn láng ®îc tiÕp tôc
n¹p vµo th¸p æn ®Þnh (10). T¹i th¸p (10) khÝ C1, C2 vµ LPG ®îc lÊy ra ë ®Ønh
th¸p, cßn x¨ng reformat ®îc lÊy ra ë ®¸y th¸p.
III.5. ¦u nhîc ®iÓm cña d©y chuyÒn CCR - Platforming cña UOP.
¦u ®iÓm: ¸p suÊt cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ reforming xóc t¸c chuyÓn
®éng lµ thÊp h¬n nhiÒu so víi qu¸ tr×nh reforming mµ xóc t¸c ë tr¹ng th¸i tÜnh.
§iÒu ®ã dÉn ®Õn c¸c u ®iÓm sau: T¹i ®iÒu kiÖn ¸p suÊt thÊp cho phÐp nhËn ®îc
nhiÒu hydrocacbon th¬m, n©ng cao trÞ sè octan vµ n©ng cao hiÖu suÊt x¨ng.
Nhê kh¶ n¨ng t¸i sinh liªn tôc xóc t¸c bÞ cèc ho¸, qu¸ tr×nh CCR cho
phÐp dïng ¸p suÊt thÊp, thao t¸c liªn tôc hµng n¨m cha ph¶i thay thÕ xóc t¸c
míi, hiÖu suÊt Aren vµ H2 t¨ng lªn ®¸ng kÓ.
Nhê t¸i sinh liªn tôc mµ kh«ng ph¶i dõng qu¸ tr×nh ®Ó t¸i sinh xóc t¸c
nh d©y chuyÒn cò mµ do vËy xóc t¸c míi liªn tôc ®îc chuyÓn vµo reacton dÇn
®Õn xóc t¸c cã ®é ho¹t tÝnh cao h¬n vµ æn ®Þnh h¬n, lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn kh¾t
khe h¬n mµ vÉn cho hiÖu qu¶ cao h¬n.
Cßn so víi c«ng nghÖ CCR - Platfoming cã 4 lß chång lªn nhau thµnh
mét khèi, th× c«ng nghÖ nµy ®· gi¶m ®îc chiÒu cao cña khèi lß ph¶n øng, dÔ
®iÒu khiÓn vµ vËn hµnh thiÕt bÞ.
* Nhîc ®iÓm: C«ng nghÖ c¶i tiÕn nµy th× ph¶i tiªu tèn thªm hÖ thèng ®-
êng èng dÉn xóc t¸c vµ khÝ vËn chuyÓn xóc t¸c.
* Thùc hiÖn khëi ®éng d©y chuyÒn.
NÕu nhµ m¸y läc dÇu cã d©y chuyÒn reforming xóc t¸c t¹o ra mét lîng
lín khÝ chøa H2, th× khi khëi ®éng d©y chuyÒn, khèi reforming vµ khèi xö lý
hydro ®îc n¹p H2 ®Õn ¸p suÊt 1,2 – 4 MPa. M¸y n¸n tuÇn hoµn ®îc bËt lªn vµ
sù tuÇn hoµn khÝ l¹nh b¾t ®Çu. TiÕp theo nh÷ng vßi phun cña lß ®èt ®îc b¾t
löa, nhiÖt ®é ®îc t¨ng tõ tõ, ®ång thêi côm æn ®Þnh hydrogenat trong khèi xö
lý hydro ®îc gia nhiÖt. Sau ®ã sù cung cÊp nguyªn liÖu b¾t ®Çu, ban ®Çu tèc ®é
n¹p liÖu nhá, sau t¨ng dÇn ®Õn mét gi¸ trÞ æn ®Þnh. NÕu kh«ng d H2 th× d©y
chuyÒn cã thÓ khëi ®éng b»ng c¸ch dïng mét hçn hîp nguyªn liÖu vµ khÝ tr¬
víi n¨ng suÊt chØ b»ng 25% gi¸ trÞ yªu cÇu.
Th¶o
36

Nh÷ng ®iÒu kiÖn ho¹t ®éng æn ®Þnh cña d©y chuyÒn ®îc khèng chÕ
bëi nh÷ng thiÕt bÞ ®iÒu chØnh tù ®éng vµ çc thiÕt bÞ cã liªn quan. Tèc ®é n¹p
nguyªn liÖu vµ lîng khÝ chøa H2 ®îc gi÷ æn ®Þnh. ViÖc cung cÊp nhiªn liÖu
®Õn lß ®èt ®îc ®iÒu chØnh sao cho phï hîp víi lîng nguyªn liÖu ®îc gia nhiÖt
vµ nhiÖt ®é cña nguyªn liÖu t¹i ®Çu ra cña lß ®èt. ¸p suÊt trong d©y chuyÒn xö
lý hydro ®îc gi÷ kh«ng ®æi b»ng çch ®iÒu chØnh tèc ®é dßng khÝ chøa hydro
®îc ®a ra khái d©y chuyÒn. ¸p suÊt trong d©y chuyÒn reforming ®îc gi÷ æn
®Þnh b»ng çch ®iÒu chØnh tèc ®é dßng khÝ ®Õn khèi xö lý H2. Møc chÊt láng
trong thiÕt bÞ t¸ch (5) vµ (10) ®îc ®iÒu chØnh qua tèc ®é th¸o s¶n phÈm láng.
§iÒu kiÖn lµm viÖc cña qu¸ tr×nh nh sau:[2]
-
Bé phËn reactor vµ cét æn ®Þnh:
-
N¨ng suÊt theo nguyªn liÖu: 20.000 thïng/ngµy.
-
NhiÖt ®é vµo reactor: 520 - 5400C.
-
LHSV, h-: 1
-
H2/RH, mol: 2,5
-
¸p suÊt trong reactor: 3,5kg/cm2(50 Psi)
-
¸p suÊt trong thiÕt bÞ t¸ch: 2,5/ kg/cm2
-
¸p suÊt trong çc thiÕt bÞ t¸i tiÕp xóc:
Sè 1: 6,6 kg/cm2
Sè 2: 15,6 kg/ cm2
Sè 3: 34,8 kg/ cm2
- ¸p suÊt trong cét æn ®Þnh: 11,3 - 12 kg/ cm2
- NhiÖt ®é ®¸y cét æn ®Þnh: 2270C
- NhiÖt ®é ®Ønh cét æn ®Þnh: 850C.
•Bé phËn t¸i sinh:
- Tèc ®é dßng xóc t¸c: 3000 Ib/h.
- Nång ®é «xy trong vïng ch¸y: 0,5% mol.
- ¸p suÊt cét t¸i sinh: 2,5 kg/ cm2
- Tèc ®é dßng khÝ t¸i sinh: 1229 m3/ ngµy.
- Tèc ®é kh«ng khÝ kh«: 38.000 m3/ ngµy.
- Tèc ®é dßng khÝ khö: 36.000 m3/ ngµy.
•NhiÖt ®é trong çc vïng cña lß t¸i sinh:
- Vïng ch¸y trung b×nh; 4970C.
- Vïng clo ho¸: 5190C
Th¶o
37

- Vïng sÊy kh«: 5730C.
- Vïng khö: 5670C
* Tèc ®é dßng khÝ n©ng N0.1/ N0.2: 7680/12200 m3/ngµy.
* Tèc ®é dßng khÝ ®Èy: 160.000 m3/ngµy.
IV. Qu¸ tr×nh New Reforming.
Sau mét thêi gian dµi ph¸t triÓn, c«ng nghiÖp läc ho¸ dÇu ®· thiÕt lËp ®-
îc c«ng nghÖ míi cã kh¶ n¨ng reforming chän läc khÝ ho¸ láng vµ naphta nhÑ
thµnh çc cÊu tö cao octan cho phÐp pha trén t¹o x¨ng cã chÊt lîng cao vµ çc
s¶n phÈm hydrocacbon th¬m.
Tõ n¨m 1996 ®Õn nay, c«ng nghiÖp dÇu khÝ ®· thay ®æi c«ng nghÖ ®Ó sö
dông naphta nhÑ vµ khÝ ho¸ láng lµm nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt x¨ng cao
octan vµ hydrocacbon th¬m.
Trong n¨m 1997, qu¸ tr×nh New reforming ®· ®îc ph¸t triÓn m¹nh
nh»m môc ®Ých nµy.
Çc ph¶n øng chÝnh x¶y ra trong qu¸ tr×nh "New reforming" gåm:
- Dehydro ho¸ parafin t¹o ra olefin.
- Oligome ho¸ olefin ®Ó t¹o thµnh dime vµ trime.
- Vßng ho¸ dime vµ trime.
- Dehydro ho¸ hîp chÊt vßng t¹o hydrocacbon th¬m.
H·ng BP vµ UOP tËp trung ph¸t triÓn qu¸ tr×nh Cyclar vµ ë Arap Xªut
®· x©y dùng nhµ m¸y "New reforming" ®Çu tiªn cña Chiyoda (NhËt B¶n) víi
n¨ng suÊt ®Õn 47.000 thïng/ngµy (lín nh FCC). H·ng Chiyoda vµ Mitsubishi
ph¸t triÓn qu¸ tr×nh Z-former. Tõ cuèi n¨m 1990 hä ®· nghiªn cøu thµnh c«ng
nhµ m¸y cì nhá 200 thïng/ngµy cã çc chØ tiªu kinh tÕ rÊt tèt. Xóc t¸c cho
qu¸ tr×nh Z-former còng lµ xóc t¸c zeolit ®îc chÕ t¹o cïng víi silicat kim lo¹i
vµ chÊt liªn kÕt ®Æc biÖt. Xóc t¸c cã ®é bÒn vËt lý tuyÖt vêi, cã thÓ t¸i sinh
nhiÒu lÇn vµ cho n¨ng suÊt cao víi thêi gian lµm viÖc suèt c¶ n¨m.
Th¶o
38

ch¬ng iv: TÝNH TO¸N QU¸ TR×NH REFORMING XóC
T¸C
I.C¸c sè liÖu ®Çu :
C«ng suÊt : 2.000.0000 tÊn/n¨m.
NhiÖt ®é : 520 ÷ 5400C.
Tèc ®é thÓ tÝch LHSV:1,5 h-1.
¸p suÊt : 3,5 kg/cm2 hay (343234,5 Pa)
Ph©n bè xóc t¸c trong lß ph¶n øng t¬ng øng lµ 1 : 1,5 : 2,5 : 5
H2/RH , mol : 2,5
Thµnh phÇn nguyªn liÖu: B¶ng 8
Khèi lîng
riªng
Thµnh phÇn ph©n ®o¹n % Khèi lîng
ρ
293
277
Ts®Çu Ts10% Ts50% Ts90% Tscuèi P N A
0,7288 329K 348K 385K 428K 453K 50 38 12
II.TÝnh to¸n:
C¸c ph¶n øng chÝnh xÈy ra trong qu¸ tr×nh reforming xóc t¸c:
-Ph¶n øng ®Ò hydro ho¸ naphten thµnh hydrocacbon th¬m:
CnH2n ↔ CnH2n-6 +3H2 (1)
-Ph¶n øng chuyÓn ho¸ hydr«cacbon naphten thµnh paraffin:
CnH2n+2 ↔ CnH2n +H2 (2)
-Ph¶n øng hydrocracking naphten thµnh parafin C5:
CnH2n + n/3 H2 → n/15(CH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12) (3)
-Ph¶n øng hydocracking paraffin thµnh parafin nhÑ :
CnH2n+2 +(n-3)/3.H2 ↔ n/15.(CH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12) (4)
Sù gi¶m hµm lîng hydrocacbon do chuyÓn ho¸ ho¸ häc ®îc thÓ hiÖn
b»ng ph¬ng tr×nh vi ph©n sau :
- 2
3
N 1
1 N A H
R p1
dN k
k .P .P .P
dV k
= − (4).
-
N 2
2 N P
R p2
dN k
k .P .P
dV k
= − (5).
- P P
3
R
dN P
k
dV P
= (6).
Trong ®ã :
Th¶o
39

NN, NP lÇn lît lµ phÇn mol cña hydrocacbon naphten vµ parafin
trong nguyªn liÖu bÞ chuyÓn ho¸ (kmol/kmol).
Vr : ®¹i lîng nghÞch ®¶o cña tèc ®é cña tèc ®é n¹p liÖu theo mol,
[kgxóc t¸c /(kmol/h)nguyªn liÖu ] .
k1 : H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng (1) ®îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ
phô lôc[1] [kmol/h.Pa.kg.xóc t¸c]
phô lôc [2] [kmol/h.Pa.kg.xóc t¸c]
phô lôc [3] [kmol/h.Pa.kg.xóc t¸c]
kP1,kP2 lÇn lît lµ h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng (1)vµ (2) ®îc x¸c
®Þnh theo c«ng thøc sau :[10]
−
−
− − −
=
=
25600
46,15
3 12 T
P1
4450
7,12
1 3 1
T
P2
K 9,81 .10 .e [Pa]
K 9,81 .10 .e [Pa ]
T : nhiÖt ®é ph¶n øng : 0K.
PA , PN ,PP ,PH2 ,P : lÇn lît lµ ¸p suÊt cña hîp chÊt th¬m naphten , paraffin,
hydro ,vµ ¸p suÊt chung cña hÖ [Pa] .
Thµnh phÇn cña khÝ tuÇn hoµn chän :B¶ng 9
CÊu tö H2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
% mol 86 4 5 3 1 1
§Ó tÝnh thµnh phÇn cña hçn hîp dïng c«ng thøc sau
'
.
. i
i y
Mi
y
Mc = [10]
Trong ®ã :
Mc :Khèi lîng ph©n tö trung b×nh nguyªn liÖu .
Mi : Khèi lîng ph©n tö trung b×nh cña c¸c hydrocacbon trong
nguyªn liÖu .
yi , y'
i : lÇn lît lµ phÇn khèi lîng vµ phÇn mol cña cÊu tö i trong
nguyªn liÖu.
MÆt kh¸c : Mc= 0,4.T50- 45.
Trong ®ã T50 : nhiÖt ®é s«i t¹i 50% thÓ tÝch nguyªn liÖu .
Nªn Mc= 0,4.358 - 45 = 109.
Khèi lîng cña c¸c hydrocacbon trong nguyªn liÖu ®îc tÝnh theo
b¶ng sau: B¶ng 10
Th¶o
40

Hydrocacbon C«ng thøc ho¸ häc C«ng thøc khèi lîng
Parafin CnH2n+2 MP = 14.n +2
Naphten CnH2n MN = 14.n
Aromat CnH2n-6 MA = 14.n – 6
Ngoµi ra Mc cßn ®îc tÝnh theo c«ng thøc :
Mc =
P
P
N
N
A
A
M
Y
M
Y
M
Y
+
+
1
YA ,YN , YP : lµ phÇn khèi lîng cña aromatic , naphten vµ paraffin trong
nguyªn liÖu .
MA , MN , MP : lµ khèi lîng ph©n tö trung b×nh cña çc hydrocacbon:
aromatic,naphten , parafin :
Mc =
2
14
14
6
.
14
1
+
+
+
− n
Y
n
Y
n
Y P
N
A
Víi yA = 0,12Mc ,yN =0,38 Mc , yP =0,59 Mc , Mc =109.
Gi¶i ph¬ng tr×nh trªn ta ®îc : n=7,7.
Khi ®ã ta cã :
MA = 14n- 6 =14.7,7 -6 =101,8
MN = 14n = 14.7,7 = 107,8
MP = 14n +2 = 14.7,7+2 =109.8
B¶ng thµnh phÇn : B¶ng 11
CÊu tö Mi Hµm lîng çc hydrocacbon çc lo¹i
Khèi lîng ph©n tö Yi phÇn khèi lîng Y'
i =yi.Mc/Mi
CnH2n-6 101,8 0,12 0,127
CnH2n 107,8 0,38 0,382
CnH2n+2 109,8 0,5 0,491
Tæng 1 1
TÝnh n¨ng suÊt thiÕt bÞ :
Gi¶ thiÕt mét n¨m nhµ m¸y lµm viÖc 360 ngµy , cã 5 ngµy dïng ®Ó
b¶o dìng thiÕt bÞ.
N¨ng suÊt thiÕt bÞ :
h
kg
L
Gc /
360
.
24
=
L : C«ng suÊt 1 n¨m cña thiÕt bÞ.
6 3
2.10 .10
Gc 231481,48(kg/ h)
24.360
= =
N¨ng suÊt thiÕt bÞ tÝnh theo kmol/h:
Th¶o
41

Gc Gc 231481,48
Nc 2123,684kmol / h
Mc 109 109
= = = =
VËy ta cã b¶ng sau (B¶ng 12)
CÊu tö y'
i Nci= Nc.y'
i
CnH2n-6 0,127 269,708
CnH2n 0,382 811,247
CnH2n+2 0,491 1042,729
Tæng 1,000 2123,648
TÝnh lîng khÝ tuÇn hoµn cÇn thiÕt
Ta cã : H2/RH =2,5 mol
N¨ng suÊt H2 lµ : 2
H c
n 2,5N 2,5.2123,684 5309,21 kmol / h
= = =
VËy lîng khÝ tuÇn hoµn lµ :
2
kth H
n n .100/86 5309,21.100/86 6173,499
= = =
B¶ng 13: Thµnh phÇn c¸c cÊu tö trong khÝ tuÇn hoµn:
CÊu tö MI y'
i Mi.y'
I ni=nkth.y'
I(kmol/h)
H2 2 0,86 1,72 5309,209
CH4 16 0,04 0,64 246,940
C2H6 30 0,05 1,5 308,675
C3H8 44 0,03 1,32 185,205
C4H10 58 0,01 0,58 61,735
C5H12 72 0,01 0,72 61,735
Tæng 1,00 6,5 6173,499
Lîng hydrocacbon trong khÝ tuÇn hoµn :
6173,499 - 5309,209 = 864,29 kmol/h
TÝnh lîng xóc t¸c cho toµn bé qu¸ tr×nh :
Vxt = Gc/ρc.Vo
Gc : N¨ng suÊt thiÕt bÞ, kg/h.
ρc :khèi lîng riªng cña nguyªn liÖu ë thÓ láng .
ρc : 728,8 kg/m3.
Vo = 1,5.h-1 : tèc ®é thÓ tÝch .
VËy Vxt = 3
231481,48
211,75m
778,8.1,5
=
Lîng xóc t¸c : mxt = Vxt.ρxt (kg).
Th¶o
42

Trong ®ã : ρxt : Khèi lîng riªng xóc t¸c.
ρxt = 550 ÷ 650 kg/m3. Chän ρxt = 600 kg/ m3
mxt = 211,75 . 600 = 127048 kg.
TÝnh to¸n sù ph©n bè ¸p suÊt cña c¸c cÊu tö trong hçn hîp nguyªn liÖu vµ
khÝ tuÇn hoµn :
Pi = P.yi.
Trong ®ã : Pi : ¸p suÊt riªng phÇn cÊu tö i ,[Pa].
P: ¸p suÊt chung cña lß ph¶n øng ,[Pa].
y'
i : nång ®é phÇn mol cña cÊu tö i trong hçn hîp .
P = 3,5kg/cm3 = 343234,5 Pa.
B¶ng thµnh phÇn ¸p suÊt: (B¶ng 14)
CÊu tö ni (kmol/h) Y'
I Pi=343234,5.y'
iPa
CnH2n-6 269,768 0,0325 11155,12
CnH2n 811,247 0,0978 33568,33
CnH2n+2 1042,729 0,1257 43144,58
H2 5309,209 0,6398 219601,04
P* 864,29 0,1042 35765,04
Tæng 8297,18322 1,000 343234,5
Trong ®ã P*(hay CnH2n
*) lµ lîng hydrocacbon trong khÝ tuÇn hoµn.
Ph©n bè xóc t¸c trong c¸c lß ph¶n øng lµ:
1:1,5:2,5:5.
Nªn ta cã b¶ng sau : (B¶ng 15)
Lß ph¶n øng Vxt(m3) Gxt (kg)
1 21,18 12708
2 31,76 19056
3 52,94 31764
4 105,88 63528
Tæng 211,75 127048
2.1. TÝnh to¸n c©n b»ng cho lß ph¶n øng thø nhÊt 1 :
a. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt :
- H»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng chuyÓn ho¸ naphten thµnh aromatic :
T = ,
245
,
1
803
1000
1000
803 =
=
→
T
K
o
tra ®å thÞ (1-phô lôc) ta cã
7
1 10
.
11 −
=
k (kmol/h.Pa.kgxóct¸c).
- Ph¬ng tr×nh tÝnh h»ng sè c©n b»ng ph¶n øng (1) :
]
[
10
.
96
,
14
.
10
.
81
,
9 3
20
803
25600
15
,
46
12
3
1 Pa
e
KP =
=
−
- §é gi¶m t¬ng ®èi hµm lîng naphten do ph¶n øng th¬m ho¸ :
Th¶o
43
Tải bản FULL (90 trang): https://bit.ly/3gzIZdj
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

- 2
3
1
1
1
1
.
.
. H
A
P
N
R
NH
P
P
K
k
P
k
dV
dN
−
=
- 20
3
7
7
1 10
.
96
,
14
)
43
,
219601
.(
12
,
11155
.
10
.
11
33
,
33568
.
10
.
11
−
−
−
=
R
NH
dV
dN
- 1
1
.
037
,
0
037
,
0 R
NH
R
NH
V
N
dV
dN
−
=
⇒
=
Mµ 1
1
1 / C
R n
m
V =
Trong ®ã :
1
m : lîng xóc t¸c ë lß thø nhÊt , kg.
1
m = 12708 kg
1
C
n : lîng nguyªn liÖu vµo lß thø nhÊt , kmol/h.
R1
12708
V 5,98
2123,684
⇒ = = (kg/Kmol . h-1)
VËy : =
NH
N - 0,037 . 5,98 = - 0,22
 Lîng naphten cßn l¹i sau ph¶n øng (1) lµ :
1
1
,
).
( C
NH
CN
NH N
N
y
n −
= = ( 0,382 – 0,22) . 2123,684 = 344,04 kmol/h
Lîng naphten tham gia ph¶n øng (1) lµ :
811,247– 344,04 = 467,21 kmol/h
 H»ng sè tèc ®é chuyÓn ho¸ naphten thµnh parafin ë T = 803oK :
245
,
1
803
1000
1000
=
=
T
, tra ®å thÞ (2-phô lôc) ®îc
kgxuctac
Pa
h
kmol
k .
.
/
[
,
10
.
100 15
2
−
= ].
Ta cã : 3
12
,
7
803
4450
3
1
2 10
.
00209
,
0
.
10
.
81
,
9 −
−
−
−
=
= e
kP
, 1
−
a
P
Ta thÊy 2
P
k << 1 , chøng tá u thÕ thuéc vÒ ph¶n øng nghÞch tøc lµ ph¶n
øng chuyÓn ho¸ parafin thµnh naphten.
Sù t¨ng hµm lîng naphten lß ph¶n øng (2) lµ :
- N12 2
2 N H2 P
R1 P2
dN k
k .P .P .P
dV K
= −
15
15
N12
3
R1
dN 100.10 .43144,58
100.10 .33568,33.219601,43 0,0013
dV 0,00209.10
−
−
−
= − = −
0078
,
0
98
,
5
.
0013
,
0
.
0013
,
0 1
12 =
=
=
⇒ R
N V
N
Th¶o
44
Tải bản FULL (90 trang): https://bit.ly/3gzIZdj
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

-
Lîng naphten cßn l¹i sau ph¶n øng (1) vµ (2) lµ:
,
CN1
N12 NH N12 C1
n (y N N ).N
= − + = (0,382 –0,22 + 2123,684) .
1858,22
= 360,6 kmol/h
-Lîng naphten t¹o thµnh do ph¶n øng (2) lµ :
N12 NH
n n 360,6 344,04 16,56
− = − = , kmol/h
-Ta cã c©n b»ng ho¸ häc ë lß 1 :B¶ng 16
Lîng chÊt tham gia ph¶n øng
[kmol/h]
Lîng chÊt s¶n phÈm
[kmol/h]
467,21 CnH2n 467,21CnH2n-2- 467,21.3H2
16,56 CnH2n+2 16,56 CnH2n + 16,56 H2
-Lîng chÊt ë dßng vµo vµ ra ë lß (1) cho ë b¶ng sau : B¶ng 17
CÊu tö Lîng vµo [kmol/h] Lîng ra [kmol/h]
A 269,708 736,92
N 811,247 360,6
P 1042,729 1026,169
∑ 2123,684 2123,684
KhÝ tuÇn hoµn
H2 5309,209 6727,399
CH4 246,94 246,675
C2H6 308,675 308,675
C3H8 183,205 185,205
C4H10 61,735 61,735
C5H12 61,735 61,735
∑ 6173,499 7591,689
∑tÊt c¶ 8297,183 9715,373
Th¶o
45
3547901

Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác năng suất 2 triệu tấn/năm với sơ đồ thiết bị xúc tác tái sinh liên tục

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác năng suất 2 triệu tấn/năm với sơ đồ thiết bị xúc tác tái sinh liên tục

Similar to Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác năng suất 2 triệu tấn/năm với sơ đồ thiết bị xúc tác tái sinh liên tục (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế phân xưởng reforming xúc tác năng suất 2 triệu tấn/năm với sơ đồ thiết bị xúc tác tái sinh liên tục