04-06-2010, 11:44 AM
Quá trình Reforming xúc tác: Các yếu tố ảnh hưởng
− Nhiệt độ thiết bị phản ứng
− Áp suất thiết bị phản ứng
− Tốc độ nạp liệu
− Tỉ lệ mol H2/ nguyên liệu
− Chất lượng nguyên liệu
5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ
Trong công nghiệp đồng nhất việc đánh giá hoạt tính xúc tác với nhiệt độ được cung cấp ở đầu vào thiết bị phản ứng (đối với nguyên liệu cụ thể, RON cho trước).
Nhiệt độ có thể thay đổi nhằm điều chỉnh chất lượng sản phẩm, ví dụ:
− Thay đổi chỉ số octan của reformat.
− Phụ thuộc chất lượng của nguyên liệu nạp.
− Bù trừ sự già hóa xúc tác (giảm hoạt tính xúc tác ) qua nhiều chu kỳ hoạt động.
− Bù trừ mất hoạt tính xúc tác tạm thời do các tạp chất gây ra.
Nhiệt độ tăng làm tăng khả năng chuyển hóa thành sản phẩm thơm dẫn tới tăng chỉ số octan nhưng lại làm giảm hiệu suất xăng. Ngược lại nhiệt độ giảm có lợi cho hiệu suất xăng, giảm khí, giảm hiệu suất tạo cốc.
Nhiệt độ thường được chọn trong công nghệ khoảng từ 490-540oC.
5.2 Tốc độ nạp liệu
Được xác định bằng lưu lượng dòng nguyên liệu (thể tích hoặc trọng lượng) đi qua trong 1giờ trên 1 đơn vị xúc tác (trọng lượng hoặc thể tích lớp xúc tác).
Khi tăng lưu lượng nguyên liệu hay giảm lượng xúc tác đều làm tăng tốc độ nạp liệu, nói cách khác là làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng với lớp xúc tác. Hậu quả dẫn tới làm tăng hiệu suất reformat (do giảm khí), nhưng đồng thời làm giảm chất luợng reformat và giảm chỉ số octan. Điều này cũng dễ hiểu vì các quá trình có tốc độ chậm như dehydro đóng vòng tạo thơm, hydrocracking, dealkyl hóa sẽ khó xảy ra hơn nếu thời gian tiếp xúc ít. Hiệu ứng này có thể được bù trừ nếu tăng nhiệt độ lò phản ứng. Trong thực tế, để hạn chế bớt hyrdrocracking và các sản phẩn cốc hóa người ta thường áp dụng nguyên tắc sau :
− Để giảm tốc độ thể tích: giảm nhiệt độ đầu vào các lò phản ứng sau đó giảm lưu lượng liệu nạp .
− Để tăng tốc độ thể tích: tăng lưu lượng liệu nạp sau đó tăng nhiệt độ lò phản ứng.
Có thể giảm tốc độ thể tích để tăng chỉ số octan. Tuy nhiên trong vận hành người ta không được phép giảm tốc độ trên nhỏ hơn một nửa so với thiết kế hoặc < 0,75 h-1. Vì như vậy sẽ không kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác.
Tốc độ được lựa chọn phụ thuộc vào các điều kiện công nghệ cụ thể: áp suất vận hành, tỉ lệ mol H2/nguyên liệu, thành phần nguyên liệu đưa vào và chất lượng reformat mong muốn. Ví dụ công nghệ CCR mới thường chọn V = 1,5 -2,5 h-1.
5.3 Áp suất vận hành
Các phản ứng chính có lợi cho reforming đều xảy ra thuận lợi ở áp suất thấp. Áp suất càng thấp hiệu suất reformat và hidro càng cao. Tuy nhiên ảnh hưởng cốc sẽ càng trầm trọng hơn. Do đó cần lựa chọn áp suất thích hợp để vừa hạn chế quá trình tạo cốc vừa ít ảnh hưởng đến hiệu suất tạo xăng.
Áp suất vận hành đối với một phân xưởng công nghệ cụ thể là giá trị cố định mà người ta lựa chọn trước nhằm thoả mãn chất lượng sản phẩm nhất định. Ngày nay nhờ cải tiến công nghệ (sử dụng công nghệ tái sinh liên tục) và cải tiến xúc tác (tìm được các hệ xúc tác có thể làm việc ở áp suất thấp, cho hiêu suất xăng và RON cao) mà ngừơi ta có thể vận hành quá trình ở áp suất thấp nhất mà vẫn đáp ứng yêu cầu về chất lượng sản phẩm, vốn đầu tư và hiệu quả kinh tế.
Công nghệ CCR tiên tiến nhất (platforming, octanizing) sử dụng xúc tác Pt-Sn/Al2O3 cho phép vận hành ở áp suất từ 3-5 atm (trước đây cần vài chục atm).
5.4 Tỉ lệ H2/ nguyên liệu
Xác định bằng tỉ lệ giữa lưu lượng (mol/h) hydro tuần hoàn và lưu lượng nguyên liệu nạp (mol/h). Thêm một lượng lớn khí tuần hoàn chứa H2 (80-90% tl) nhằm làm giảm sự lắng đọng của cốc trên bề mặt xúc tác ( do tăng quá trình hydro hóa các hợp chất không no trung gian là tiền chất tạo cốc). Tỉ lệ H2/NL thay đổi trong khoảng rộng (1-10). Giới hạn dưới phụ thuộc lượng H2 yêu cầu nhỏ nhất nhằm duy trì áp suất riêng phần của H2 trong hệ thống. Giới hạn trên xác định bởi công suất máy nén, kích thước lò phản ứng và tính kinh tế quá trình. Thay đổi tỉ lệ này ít làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Mặt khác với các công nghệ CCR hiện nay áp suất thực hiện chỉ >3 atm, giảm tỉ lệ H2/NL trong trường hợp này tương đương với việc làm giảm áp suất riêng phần của H2 nên có tác động thuận lợi đến hiệu suất sản phẩm.
Ảnh hưởng các thông số vận hành đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm
![[Image: image010.gif]](http://congnghedaukhi.com/web/uploads/image010.gif)
(Đăng ngày 08.05.2008 23:27 & 3742 lượt xem)
Các yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình reforming bao gồm:− Nhiệt độ thiết bị phản ứng
− Áp suất thiết bị phản ứng
− Tốc độ nạp liệu
− Tỉ lệ mol H2/ nguyên liệu
− Chất lượng nguyên liệu
5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ
Trong công nghiệp đồng nhất việc đánh giá hoạt tính xúc tác với nhiệt độ được cung cấp ở đầu vào thiết bị phản ứng (đối với nguyên liệu cụ thể, RON cho trước).
Nhiệt độ có thể thay đổi nhằm điều chỉnh chất lượng sản phẩm, ví dụ:
− Thay đổi chỉ số octan của reformat.
− Phụ thuộc chất lượng của nguyên liệu nạp.
− Bù trừ sự già hóa xúc tác (giảm hoạt tính xúc tác ) qua nhiều chu kỳ hoạt động.
− Bù trừ mất hoạt tính xúc tác tạm thời do các tạp chất gây ra.
Nhiệt độ tăng làm tăng khả năng chuyển hóa thành sản phẩm thơm dẫn tới tăng chỉ số octan nhưng lại làm giảm hiệu suất xăng. Ngược lại nhiệt độ giảm có lợi cho hiệu suất xăng, giảm khí, giảm hiệu suất tạo cốc.
Nhiệt độ thường được chọn trong công nghệ khoảng từ 490-540oC.
5.2 Tốc độ nạp liệu
Được xác định bằng lưu lượng dòng nguyên liệu (thể tích hoặc trọng lượng) đi qua trong 1giờ trên 1 đơn vị xúc tác (trọng lượng hoặc thể tích lớp xúc tác).
Khi tăng lưu lượng nguyên liệu hay giảm lượng xúc tác đều làm tăng tốc độ nạp liệu, nói cách khác là làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất tham gia phản ứng với lớp xúc tác. Hậu quả dẫn tới làm tăng hiệu suất reformat (do giảm khí), nhưng đồng thời làm giảm chất luợng reformat và giảm chỉ số octan. Điều này cũng dễ hiểu vì các quá trình có tốc độ chậm như dehydro đóng vòng tạo thơm, hydrocracking, dealkyl hóa sẽ khó xảy ra hơn nếu thời gian tiếp xúc ít. Hiệu ứng này có thể được bù trừ nếu tăng nhiệt độ lò phản ứng. Trong thực tế, để hạn chế bớt hyrdrocracking và các sản phẩn cốc hóa người ta thường áp dụng nguyên tắc sau :
− Để giảm tốc độ thể tích: giảm nhiệt độ đầu vào các lò phản ứng sau đó giảm lưu lượng liệu nạp .
− Để tăng tốc độ thể tích: tăng lưu lượng liệu nạp sau đó tăng nhiệt độ lò phản ứng.
Có thể giảm tốc độ thể tích để tăng chỉ số octan. Tuy nhiên trong vận hành người ta không được phép giảm tốc độ trên nhỏ hơn một nửa so với thiết kế hoặc < 0,75 h-1. Vì như vậy sẽ không kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác.
Tốc độ được lựa chọn phụ thuộc vào các điều kiện công nghệ cụ thể: áp suất vận hành, tỉ lệ mol H2/nguyên liệu, thành phần nguyên liệu đưa vào và chất lượng reformat mong muốn. Ví dụ công nghệ CCR mới thường chọn V = 1,5 -2,5 h-1.
5.3 Áp suất vận hành
Các phản ứng chính có lợi cho reforming đều xảy ra thuận lợi ở áp suất thấp. Áp suất càng thấp hiệu suất reformat và hidro càng cao. Tuy nhiên ảnh hưởng cốc sẽ càng trầm trọng hơn. Do đó cần lựa chọn áp suất thích hợp để vừa hạn chế quá trình tạo cốc vừa ít ảnh hưởng đến hiệu suất tạo xăng.
Áp suất vận hành đối với một phân xưởng công nghệ cụ thể là giá trị cố định mà người ta lựa chọn trước nhằm thoả mãn chất lượng sản phẩm nhất định. Ngày nay nhờ cải tiến công nghệ (sử dụng công nghệ tái sinh liên tục) và cải tiến xúc tác (tìm được các hệ xúc tác có thể làm việc ở áp suất thấp, cho hiêu suất xăng và RON cao) mà ngừơi ta có thể vận hành quá trình ở áp suất thấp nhất mà vẫn đáp ứng yêu cầu về chất lượng sản phẩm, vốn đầu tư và hiệu quả kinh tế.
Công nghệ CCR tiên tiến nhất (platforming, octanizing) sử dụng xúc tác Pt-Sn/Al2O3 cho phép vận hành ở áp suất từ 3-5 atm (trước đây cần vài chục atm).
5.4 Tỉ lệ H2/ nguyên liệu
Xác định bằng tỉ lệ giữa lưu lượng (mol/h) hydro tuần hoàn và lưu lượng nguyên liệu nạp (mol/h). Thêm một lượng lớn khí tuần hoàn chứa H2 (80-90% tl) nhằm làm giảm sự lắng đọng của cốc trên bề mặt xúc tác ( do tăng quá trình hydro hóa các hợp chất không no trung gian là tiền chất tạo cốc). Tỉ lệ H2/NL thay đổi trong khoảng rộng (1-10). Giới hạn dưới phụ thuộc lượng H2 yêu cầu nhỏ nhất nhằm duy trì áp suất riêng phần của H2 trong hệ thống. Giới hạn trên xác định bởi công suất máy nén, kích thước lò phản ứng và tính kinh tế quá trình. Thay đổi tỉ lệ này ít làm thay đổi chất lượng sản phẩm. Mặt khác với các công nghệ CCR hiện nay áp suất thực hiện chỉ >3 atm, giảm tỉ lệ H2/NL trong trường hợp này tương đương với việc làm giảm áp suất riêng phần của H2 nên có tác động thuận lợi đến hiệu suất sản phẩm.
Ảnh hưởng các thông số vận hành đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm