Thạc Sĩ Nghiên cứu về tổng quan quá trình cracking xúc tác

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN .
DANH MỤC CÁC BẢNG .
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .
LỜI MỞ ĐẦU .1
CHƯƠNG 1 2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC. .2
CHƯƠNG 2 4
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC. 4
2.1. Cơ chế của quá trình cracking xúc tác 4
2.2. Cracking xúc tác các hợp chất hydrocacbon riêng lẻ. 8
2.2.1. Cracking xúc tác hydrocacbon parafin. .8
2.2.2. Cracking xúc tác hydrocacbon olefin. .9
2.2.3. Sự biến đổi các hydrocacbon naphten. 11
2.2.4. Sự biến đổi của các hydrocacbon thơm. 12
2.3. Cracking các phân đoạn dầu mỏ: 13
CHƯƠNG 3 16
NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM VÀ CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ 16
CỦA QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC. 16
3.1. Nguyên liệu của quá trình cracking xúc tác. 16
3.2. Sản phẩm của quá trình cracking xúc tác. 18
3.2.1. Sản phẩm khí cracking xúc tác: .18
3.2.2. Xăng cracking xúc tác 19
3.2.3. Sản phẩm gasoil nhẹ. .20
3.2.4. Sản phẩm gasoil nặng. .20
3.3. Chế độ công nghệ của quá trình cracking xúc tác 21
3.3.1. Mức độ chuyển hóa 21
3.3.2. Tốc độ nạp liệu riêng. 21
3.3.3. Tỷ lệ giữa lượng xúc tác/nguyên liệu(X/RH) hay bội số tuần hoàn xúc tác 22
3.3.4. Nhiệt độ trong reactor 23ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.3.5. Ảnh hưởng của áp suất. .23
CHƯƠNG 4 25
XÚC TÁC CRACKING .25
4.1. Thành phần của xúc tác cracking. 26
4.1.1. Zeolit 26
4.1.2. Chất nền(matrix) 31
4.2. Tính chất của xúc tác cracking công nghiệp. .33
4.2.1. Độ hoạt tính của xúc tác cracking 33
4.2.2. Độ chọn lọc của xúc tác .34
4.2.3. Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc 34
4.2.4. Tái sinh xúc tác 36
4.3. Công nghệ chế tạo xúc tác cracking .36
4.3.1. Chế tạo zeolit Y. 37
4.3.2. Chế tạo zeolit USY. .39
4.3.3. Chất nền và quy trình chế tạo chất xúc tác cracking. 40
CHƯƠNG 5 41
CÔNG NGHỆ CRACKING XÚC TÁC .41
5.1. Lịch sử phát triển công nghệ cracking xúc tác .41
5.2. Dây chuyền công nghệ cracking xúc tác tiêu biểu. 44
5.3. Cracking xúc tác FCC. .58
5.3.1. Đặc trưng của nguyên liệu FCC. .58
5.3.2. Một số sơ đồ cracking xúc tác FCC .72
5.3.3. Dây chuyền công nghệ FCC với thời gian tiếp xúc ngắn. 76
5.3.4. Cấu tạo thiết bị phản ứng .83
5.3.5. Tình hình thị trường .91
5.4. Hướng phát triển và cải tiến của FCC trong lọc dầu. .92
5.5. Các quá trình FCC cải tiến. 99
KẾT LUẬN .102
TÀI LIỆU THAM KHẢO .103ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1 : Năng lượng hoạt hóa của các parafin C6, C7, C8.[1] . 8
Bảng 2 : Tỷ lệ % cracking của các hydrocacbon parafin C5, C7, C12,
C16.[1] 8
Bảng 3 : Tỷ lệ % chuyển hoá parafin C6 khi cracking trên xúc tác
alumilosilicat.[1] . 8
Bảng 4 : Sự phân bố các sản phẩm cracking n-hexan ở nhiệt độ 5500C
trên xúc tác axit.[1] . 9
Bàng 5 : Năng lượng hoạt hóa của một số loại hydrocacbon thơm.
[1] . . 12
Bảng 6 : Sự phụ thuộc thành phần khí cracking xúc tác vào nguyên
liệu.[2] . 18
Bảng 7 : Thành phần khí cracking phụ thuộc vào xúc tác sử dụng.
[2] . . 19
Bảng 8 : Độ chuyển hóa cacbon, hiệu suất sản phẩm và thành phần RH
của xăng phụ thuộc vào nhiệt độ phản
ứng[1] 23
Bảng 9 : Các chất xúc tác trong thời kỳ đầu của công nghệ cracking
xúc tác dầu mỏ.[3] . 25
Bảng 10 : Một số loại zeolit.[10] . 27
Bảng 11 : Độ API hàm lượng lưu huỳnh của một số loại dầu
thô.[7] . . 67
Bảng 12 : Phân phối hàm lượng lưu huỳnh trong sản phẩm
FCC.[16] . . . 67
Bảng 13 : Hàm lượng lưu huỳnh trong cốc so với dư lượng nguyên liệu
FCC.[17] . 68
Bảng 14 : Nhiệt của các phản ứng trong quá trình đốt cháy
cốc.[9] . 78
Bảng 15 : Sản lượng sản phẩm và tính chất các sản phẩm.[11] 90
Bảng 16 : Hydro-xử lý nguyên liệu FCC[9]. . 91
Bảng 17 : Chi phí đầu tư hệ thống FCC.[9] . 91
Bảng 18 : Công suất của các hệ thống FCC trên thế
giới.[12] . 92
Bảng 19 : Cân bằng vật chất và điều kiện thao tác của
FCC.[1] .
93
Bảng 20 : Thông số chính quá trình NExCCTM and FCC.[22] 95
Bảng 21 : Cải tiến thời gian tiếp xúc.[20] . 97
Bảng 22 : Sự phát triển của xúc tác FCC.[20] . 98
Bảng 23 : Cải tiến chất xúc tác FCC.[20] 99
Bảng 24 : Cải tiến chất xúc tác FCC trong tương lai.[20] . 99
Bảng 25 : Phân bố sản phẩm khí của DCC so với FCC.[1] . 100ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 : Sơ đồ cracking phần gasoil chưng cất chân
không.[1] . 14
Hình 2 : Ảnh hưởng của tốc độ nạp liệu riêng và ảnh hưởng của tỷ lệ
X/RH.[1] . . . 22
Hình 3 : Sự phụ thuộc của hiệu suất sản phẩm cracking vào các thông
số công nghệ.[1] . . 24
Hình 4 : Zeolit X,Y . 28
Hình 5 : Zeolit ZSM5 28
Hình 6 : Cấu trúc tinh thể zeolit Y.[3] . . 28
Hình 7 : Cấu trúc tinh thể faujasit.[3] . 29
Hình 8 : Sơ đồ kết tinh, trao đổi ion và biến tình cấu trúc zeolit
Y.[3] 37
Hình 9 : Zeolit USY 39
Hình 10 : Sơ đồ sản xuất chất xúc tác FCC: zeolit USY được trao đổi ion
sau khi phối trộn với chất nền.[3] . . 40
Hình 11 : Sơ đồ công nghệ cracking chuyển động với lớp xúc tác chuyển
động của USR.[1] . 44
Hình 12 : Sơ đồ công nghệ TCC.[1] . 45
Hình 13 : Sơ đồ FCC ESSO MODEL II, III, IV.[6] . . 46
Hình 14 : Sơ đồ FCC của Tranfer Line, UOP, M.W
Kellogg.[6] . 46
Hình 15 : Sơ đồ UP FLOW FCC Model I và DOWN FLOW FCC Model
II.[1] . . 47
Hình 16 : Sơ đồ FCC MODEL III.[6] . 47
Hình 17 : Sơ đồ công nghệ FCC Model IV.[1] . 48
Hình 18 : Sơ đồ FCC của UOP.[6] . 49
Hình 19 : Sơ đồ RCC của UOP loại tái sinh hai cấp.[6] . 50
Hình 20 : Sơ đồ FCC của hãng M.W. Kellogg.[6] . 51
Hình 21 : Sơ đồ FCC của Exxon FLEXICRACKIING IIIR.[6] 52
Hình 22 : Sơ đồ FCC loại reactor kiểu ống đứng của hãng M.W.
Kellogg.[6] 53
Hình 23 : Sơ đồ RFCC của hãng M.W. Kellogg.[6] . 54
Hình 24 : Sơ đồ RFCC của hãng Sheel.[1] . 55
Hình 25 : Sơ đồ quá trình R2R của IFP.[1] 56
Hình 26 : Quá trình của hãng S&W RFCC.[1] . 57
Hình 27 : Ramsbottom carbon.[7] 64
Hình 28 : Ảnh hưởng của nitơ trong nguyên liệu FCC đến khả năng
chuyển đổi.[7] . 66
Hình 29 : Phân phối lưu huỳnh trong sản phẩm FCC theo đơn vị chuyển
đổi.[7] . . 68
Hình 30 : Ảnh hưởng của vanadi đến khả năng hoạt động của thiết bị tái
sinh xúc tác.[18] . . . 70
Hình 31 : Vị trí FCC trong khu lọc hóa dầu.[7] . . 72ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 32 : Sơ đồ dòng nguyên liệu và sản phầm trong FCC.[7] 73
Hình 33 : Sơ đồ FCC của UOP theo mô hình xếp chồng giữa thiết bị
phản ứng và thiết bị tái sinh.[9] . . 74
Hình 34 : Hệ thống FCC theo mô hình song song của UOP.[9] . 75
Hình 35 : Sơ đồ FCC của UOP loại thiết bị phản ứng và tái sinh trên một
trục.[1] . 75
Hình 36 : Sơ đồ với FCC thời gian tiếp xúc ngắn.[1] . 76
Hình 37 : Sơ đồ cân bằng nhiệt của FCC.[9] 79
Hình 38 : Sơ đồ phân xưởng khí trong FCC.[9] . 80
Hình 39 : Phân xưởng khí trong FCC.[7] . 81
Hình 40 : Hệ thống rửa nước.[13] . 81
Hình 41 : Hệ thống xử lý amin.[13] . . 82
Hình 42 : Quá trình làm ngọt hơi hydrocacbon.[13] . 82
Hình 43 : Cấu tạo lò phản ứng.[1] 83
Hình 44 : Cấu tạo lò tái sinh.[1] 84
Hình 45 : Cấu tạo ống đưa xúc tác tái sinh ở thiết sang thiết bị phản
ứng.[7] . 85
Hình 46 : Sơ đồ cấu tạo của xyclon.[7] . 85
Hình 47 : Hệ thống tách hơi hydrocacbon khỏi xúc tác.[9] 86
Hình 48 : Bộ phận làm lạnh xúc tác.[19] . 87
Hình 49 : Cấu tạo bộ phận tách hơi stripping.[8] 87
Hình 50 : Cấu tạo của ống đứng phần bên trong thiết bị phản
ứng.[8] . 88
Hình 51 : Xyclon tách xúc tác.[8] . 88
Hình 52 : Cấu tạo lưới phân phối trong lò tái sinh.[8] 89
Hình 53 : Sự phát triển FCC từ năm 1943 đến 1952.[20] 94
Hình 54 : Sơ đồ FCC của hãng Shell năm 1980 và 1990.[20] 94
Hình 55 : Sơ đồ điều khiển dòng nguyên liệu, sản phẩm của lò phản ứng
trong NExCCTM.[22] . 95
Hình 56 : Sơ đồ các dòng trong thiết bị phản ứng của NExCCTM.[22] 96
Hình 57 : Vị trí NExCCTM
trong nhà máy lọc dầu.[22] . 96
Hình 58 : Sự phát triển công nghệ FCC từ năm 1950-
2000[20] 97
Hình 59 : Tiềm năng phát triển FCC.[20] . 98
Hình 60 : Quá trình cracking sâu(DCC).[1] 99
Hình 61 : Sơ đồ sản xuất polypropylen và styren.[9] . 100
Hình 62 : Sơ đồ sản xuất gasolin cải tiến.[9] 101
Hình 63 : Quá trình MSCC(UOP).[1] . 101