Trang Chính
Mục đích của quá trình RC là chuyển hóa các hydrocarbon paraffin và naphthene có trong phân đoạn xăng thành aromatic có trị số octane cao cho xăng, các hợp chất hydrocarbon thơm (B, T, X) cho tổng hợp hóa dầu và hóa học, ngoài ra còn cho phép nhận được khí hydro kỹ thuật (hàm lượng H2 đến 85%)
Nguyên liệu và sản phẩm
2.1 Nguyên liệu của quá trình
Xuất xứ: Xăng từ chưng cất trực tiếp, Xăng từ quá trình Visbreaking, Hydrocracking, Phân đoạn giữa của sản phẩm FCC
Thành phần: Hỗn hợp hydrocarbon từ C7 đến C11 (trong trường hợp nhà máy không có phân xưởng isomerisation có thể sử dụng phân đoạn C5 đến C11)
Tính chất:
- Khoảng chưng cất: 60-180°C
- Tỉ trọng: 0.7-0.8 g/cm3
- Trọng lượng phân tử trung bình: 100-110
- RON: 40-60
Thành phần nhóm:
- Paraffin : 40-60 wt%
- Olefin : 0 wt%
- Naphtene : 20-30 wt%
- Aromatic : 10-15 wt%
Hàm lượng tạp chất: Xúc tác rất nhậy với các chất độc có trong nguyên liệu, do đó cần thiết phải làm sạch nguyên liệu (dùng các công nghệ làm sạch HDS, HDN, HDM). Giới hạn tạp chất cho phép trong nguyên liệu (sau khi làm sạch):
- S < 1ppm
- N (hữu cơ) ≤ 1 ppm
- H2O (và các hợp chất chứa oxy) ≤ 4 ppm
- Kim loại (As, Cu, Pb...) ≤ 15 ppb
- Olefin và các diolefin = 0
- Halogen (F) ≤ 1 ppm
- Metals (Pb, As, Sb, Cu...) < 1ppb
Về nguyên tắc người ta có thể sử dụng phân đoạn naphta từ 60–180oC để tiến hành quá trình reforming. Nhưng ngày nay người ta thường sử dụng các phân đoạn có giới hạn sôi đầu ≥ 80oC để làm nguyên liệu. Giới hạn sôi đầu đuợc thiết lập như vậy nhằm loại bớt các hợp phần C6 dễ chuyển hóa thành benzen là một hợp chất độc hại, cần tiến tới loại bỏ theo tiêu chuẩn mới về môi trường.
Giới hạn sôi cuối của nguyên liệu thường được chọn trong khoảng 165- 180°C. Giới hạn sôi cuối của nguyên liệu không nên cao quá 180oC vì xăng reforming chứa nhiều hydrocacbon thơm, có nhiệt độ sôi lớn hơn nguyên liệu khoảng 20°C. Mà giới hạn sôi cuối của xăng thành phẩm (chứa từ 40-50% reformat) theo tiêu chuẩn thế giới chỉ cho phép đến 200–205°C. Ngoài ra nếu điểm sôi cuối của nguyên liệu quá cao sẽ dẫn tới quá trình cốc hóa các hydrocacbon nặng, làm giảm hoạt tính xúc tác.
Ảnh hưởng chiều dài mạch cacbon (liên quan đến điểm sôi cuối của nguyên liệu) đến chuyển hóa naphten ít thấy rõ vì phản ứng xảy ra nhanh. Đối với parafin, chiều dài mạch càng tăng (trọng lượng phân tử càng cao) thì quá trình dehydro vòng hoá càng thuận lợi. Tuy nhiên mạch cacbon cũng càng dễ gãy hơn do cracking. Phản ứng dehydro hóa naphten thành hợp chất thơm xảy ra dễ dàng, với vận tốc lớn hơn nhiều so với phản ứng dehydro vòng hóa parafin thành hợp chất thơm. Như vậy, nguyên liệu càng giàu parafin càng khó chuyển hóa thành reformat so với nguyên liệu giàu naphten.
Có thể mô tả định tính sự chuyển hóa trên hai phân đoạn như hình sau:
Vì vậy, để đạt đuợc chất lượng sản phẩm mong muốn (ví dụ, với RON định trước) nguyên liệu giàu parafin đòi hỏi nhiệt độ phản ứng cao hơn ( tăng độ khắc nghiệt hóa của quá trình).
Trong công nghiệp người ta thường đánh giá khả năng chuyển hóa của nguyên liệu thành sản phẩm thơm dựa vào giá trị N+2A (N, A - % trọng lượng của naphten và aromat tương ứng có trong nguyên liệu). Giá trị này càng cao thì khả năng thơm hóa càng lớn, độ khắc nghiệt của quá trình vận hành càng giảm. Chỉ số N+2A biến thiên trong khoảng 30- 80.
Hãng UOP (Mỹ) có đưa ra hệ số KUOP có liên quan đến chỉ số N+2A theo công thức sau: KUOP = 12,6 – (N+2A)/100. Với mục đích sản xuất BTX cho hóa dầu thì việc lựa chọn nguồn nguyên liệu và giới hạn điểm cắt phân đoạn đóng vai trò quan trọng. Để thu tổng BTX người ta thường chọn phân đoạn 60- 145°C. Nếu chỉ để thu benzen chọn phân đoạn 65-85°C. Thu toluen chọn phân đoạn 85-120°C. Thu xylen chọn phân đoạn 120-145°C.
Thành phần và tính chất của một số nguyên liệu reforming.
Trong công nghiệp nguyên liệu cần được xử lý nhằm mục đích loại trừ các chất đầu độc xúc tác reforming (hợp chất S, N, nước, các kim loại…), điều chỉnh điểm cắt nguyên liệu phù hợp.
Có thể tóm tắt các bước xử lý sơ bộ nguyên liệu như sau:
Cho nguyên liệu và hidro đi qua lò phản ứng có chứa xúc tác NiMo (hoặc CoMo) nhằm loại trừ các kim loại, các hợp chất chứa lưu huỳnh và hợp chất chứa nitơ (gọi chung là các quá trình xử lý dùng hidro).
- Trong trường hợp nguyên liệu là các phân đoạn xăng cracking cần thêm giai đoạn xử lý làm no hóa olefin nhằm loại trừ khả năng tạo nhựa.
- Tiếp theo cho nguyên liệu qua cột tách loại H2S và nước.
- Trong nhiều trường hợp, cần tách phân đoạn xăng nhẹ ( đưa vào phân xưởng isomer C5/C6) ra khỏi phân đoạn xăng nặng (dùng cho reforming xúc tác).
Congnghedaukhi
Nguyên liệu và sản phẩm
2.1 Nguyên liệu của quá trình
Xuất xứ: Xăng từ chưng cất trực tiếp, Xăng từ quá trình Visbreaking, Hydrocracking, Phân đoạn giữa của sản phẩm FCC
Thành phần: Hỗn hợp hydrocarbon từ C7 đến C11 (trong trường hợp nhà máy không có phân xưởng isomerisation có thể sử dụng phân đoạn C5 đến C11)
Tính chất:
- Khoảng chưng cất: 60-180°C
- Tỉ trọng: 0.7-0.8 g/cm3
- Trọng lượng phân tử trung bình: 100-110
- RON: 40-60
Thành phần nhóm:
- Paraffin : 40-60 wt%
- Olefin : 0 wt%
- Naphtene : 20-30 wt%
- Aromatic : 10-15 wt%
Hàm lượng tạp chất: Xúc tác rất nhậy với các chất độc có trong nguyên liệu, do đó cần thiết phải làm sạch nguyên liệu (dùng các công nghệ làm sạch HDS, HDN, HDM). Giới hạn tạp chất cho phép trong nguyên liệu (sau khi làm sạch):
- S < 1ppm
- N (hữu cơ) ≤ 1 ppm
- H2O (và các hợp chất chứa oxy) ≤ 4 ppm
- Kim loại (As, Cu, Pb...) ≤ 15 ppb
- Olefin và các diolefin = 0
- Halogen (F) ≤ 1 ppm
- Metals (Pb, As, Sb, Cu...) < 1ppb
Về nguyên tắc người ta có thể sử dụng phân đoạn naphta từ 60–180oC để tiến hành quá trình reforming. Nhưng ngày nay người ta thường sử dụng các phân đoạn có giới hạn sôi đầu ≥ 80oC để làm nguyên liệu. Giới hạn sôi đầu đuợc thiết lập như vậy nhằm loại bớt các hợp phần C6 dễ chuyển hóa thành benzen là một hợp chất độc hại, cần tiến tới loại bỏ theo tiêu chuẩn mới về môi trường.
Giới hạn sôi cuối của nguyên liệu thường được chọn trong khoảng 165- 180°C. Giới hạn sôi cuối của nguyên liệu không nên cao quá 180oC vì xăng reforming chứa nhiều hydrocacbon thơm, có nhiệt độ sôi lớn hơn nguyên liệu khoảng 20°C. Mà giới hạn sôi cuối của xăng thành phẩm (chứa từ 40-50% reformat) theo tiêu chuẩn thế giới chỉ cho phép đến 200–205°C. Ngoài ra nếu điểm sôi cuối của nguyên liệu quá cao sẽ dẫn tới quá trình cốc hóa các hydrocacbon nặng, làm giảm hoạt tính xúc tác.
Ảnh hưởng chiều dài mạch cacbon (liên quan đến điểm sôi cuối của nguyên liệu) đến chuyển hóa naphten ít thấy rõ vì phản ứng xảy ra nhanh. Đối với parafin, chiều dài mạch càng tăng (trọng lượng phân tử càng cao) thì quá trình dehydro vòng hoá càng thuận lợi. Tuy nhiên mạch cacbon cũng càng dễ gãy hơn do cracking. Phản ứng dehydro hóa naphten thành hợp chất thơm xảy ra dễ dàng, với vận tốc lớn hơn nhiều so với phản ứng dehydro vòng hóa parafin thành hợp chất thơm. Như vậy, nguyên liệu càng giàu parafin càng khó chuyển hóa thành reformat so với nguyên liệu giàu naphten.
Có thể mô tả định tính sự chuyển hóa trên hai phân đoạn như hình sau:
Vì vậy, để đạt đuợc chất lượng sản phẩm mong muốn (ví dụ, với RON định trước) nguyên liệu giàu parafin đòi hỏi nhiệt độ phản ứng cao hơn ( tăng độ khắc nghiệt hóa của quá trình).
Trong công nghiệp người ta thường đánh giá khả năng chuyển hóa của nguyên liệu thành sản phẩm thơm dựa vào giá trị N+2A (N, A - % trọng lượng của naphten và aromat tương ứng có trong nguyên liệu). Giá trị này càng cao thì khả năng thơm hóa càng lớn, độ khắc nghiệt của quá trình vận hành càng giảm. Chỉ số N+2A biến thiên trong khoảng 30- 80.
Hãng UOP (Mỹ) có đưa ra hệ số KUOP có liên quan đến chỉ số N+2A theo công thức sau: KUOP = 12,6 – (N+2A)/100. Với mục đích sản xuất BTX cho hóa dầu thì việc lựa chọn nguồn nguyên liệu và giới hạn điểm cắt phân đoạn đóng vai trò quan trọng. Để thu tổng BTX người ta thường chọn phân đoạn 60- 145°C. Nếu chỉ để thu benzen chọn phân đoạn 65-85°C. Thu toluen chọn phân đoạn 85-120°C. Thu xylen chọn phân đoạn 120-145°C.
Thành phần và tính chất của một số nguyên liệu reforming.
Trong công nghiệp nguyên liệu cần được xử lý nhằm mục đích loại trừ các chất đầu độc xúc tác reforming (hợp chất S, N, nước, các kim loại…), điều chỉnh điểm cắt nguyên liệu phù hợp.
Có thể tóm tắt các bước xử lý sơ bộ nguyên liệu như sau:
Cho nguyên liệu và hidro đi qua lò phản ứng có chứa xúc tác NiMo (hoặc CoMo) nhằm loại trừ các kim loại, các hợp chất chứa lưu huỳnh và hợp chất chứa nitơ (gọi chung là các quá trình xử lý dùng hidro).
- Trong trường hợp nguyên liệu là các phân đoạn xăng cracking cần thêm giai đoạn xử lý làm no hóa olefin nhằm loại trừ khả năng tạo nhựa.
- Tiếp theo cho nguyên liệu qua cột tách loại H2S và nước.
- Trong nhiều trường hợp, cần tách phân đoạn xăng nhẹ ( đưa vào phân xưởng isomer C5/C6) ra khỏi phân đoạn xăng nặng (dùng cho reforming xúc tác).
Congnghedaukhi
