Sản xuất rượi cồn

Môc lôc PhÇn I Trang Tæng quan vÒ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt bÞ lß ph¶n øng cracking xóc t¸c 2 I : Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña qu¸ tr×nh craking xóc t¸c 3 II:Nguyªn liÖu cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c 3 1:Cracking ph©n ®o¹n dÇu má 3 2:Nguyªn liÖu c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh crcking xóc t¸c 4 III:S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c 6 IV:C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c 7 V:D©y chuyÒn c«ng nghÖ cracking xóc t¸c 12 1- LÞch sö ph¸t triÓn c«ng nghÖ cracking xóc t¸c 12 2- Lùa chän c«ng nghÖ cracking xóc t¸c 14 3- D©y chuyÒn c«ng nghÖ víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n 15 VI: H­íng ph¸t triÓn vµ c¶i tiÕn cña c«ng nghÖ cracking xóc t¸c trong läc dÇu 18 VIII:Tr×nh tù tÝnh to¸n lß ph¶n øng 20 PhÇn II TÝnh to¸n thiÕt bÞ lß ph¶n øng cracking xóc t¸c 20 I: C©n b»ng vËt chÊt 21 II:X¸c ®Þnh l­îng xóc t¸c tuÇn hoµn vµ l­îng tiªu hao h¬i n­íc 21 III: C©n b»ng nhiÖt cña lß ph¶n øng 21 IV:§­êng kÝnh lß ph¶n øng 25 V: TÝnh chiÒu cao lß ph¶n øng 26 VI: TÝnh ¸p suÊt ë ®¸y vïng t¸ch vµ nhiÖt ®é cña xóc t¸c lóc ra khái ®¸y vïng t¸ch 27 VII:Lùa chän thiÕt bÞ ph©n phèi dßng h¬i xóc t¸c cña lß ph¶n øng 28 VIII: Xyclon cña lß ph¶n øng 29 KÕt luËn 32 Tµi liÖu tham kh¶o 33 PhÇn I: Tæng quan vÒ qu¸ tr×nh tÝnh to¸n lß ph¶n øng cracking xóc t¸c I:Mục đích và ý nghĩa của quá trình cracking xúc tác Qu¸ tr×nh crackinh xóc t¸c lµ mét trong nh÷ng qu¸ tr×nh kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong bÊt kú nhµ m¸y chÕ biÕn dÇu nµo trªn thÕ giíi,v× ®©y lµ mét trong c¸c qu¸ tr×nh chÝnh ®Ó s¶n xuÊt x¨ng cã trÞ sè octan cao. Do ®ã môc ®Ých cña qu¸ tr×nh crackinh xóc t¸c lµ nhËn c¸c cÊu tö cã trÞ sè octan cao cho x¨ng «t« hay x¨ng m¸y bay tõ nguyªn liÖu lµ phÇn cÊt nÆng h¬n,chñ yÕu lµ phÇn cÊt tõ qu¸ tr×nh ch­ng cÊt trùc tiÕp AD vµ VD cña dÇu th«. Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c ®· ®­îc nghiªn cøu vµ ®­îc ®­a vµo trong s¶n xuÊt c¸ch ®©y h¬n 60 n¨m,cho ®Õn nay qu¸ tr×nh nµy ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn vµ hoµn thiÖn,nh»m môc ®Ých nhËn nhiÒu x¨ng h¬n víi chÊt l­îng x¨ng ngµy cµng cao h¬n vµ tõ nguyªn liÖu cã chÊt l­îng ngµy cµng kÐm h¬n.Ngoµi môc ®Ých nhËn x¨ng,ng­êi ta cßn nhËn ®­îc c¶ nguyªn liÖu cã chÊt l­îng cao cho c«ng nghÖ tæng hîp ho¸ dÇu vµ ho¸ häc. Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c th­êng ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ sau: NhiÖt ®é 450°-550°C;¸p suÊt trong vïng l¾ng cña lß ph¶n øng 0,27 MPa;tèc ®é kh«ng gian thÓ tÝch truyÒn nguyªn liÖu tuú theo d©y chuyÒn c«ng nghÖ cã thÓ tõ 1 ®Õn 120 m3 /m3 h.Xóc t¸c cracking th­êng dïng lµ xóc t¸c zeolite mang tÝnh axit.S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh lµ mét hçn hîp phøc t¹p cña hydrocacbon c¸c lo¹i kh¸c nhau,chñ yÕu lµ hydrrocacbon cã sè cacbon tõ 3 trë lªn,víi cÊu tróc nhánh II:Nguyên liệu của quá trình cracking xúc tác: 1:Cracking xúc tác phân đoạn dầu mỏ §Ó cracking xóc t¸c ph©n ®o¹n dÇu má, do qu¸ tr×nh rÊt phøc t¹p, nªn thùc tÕ kh«ng thÓ miªu t¶ tÊt c¶ c¸c ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra trong qu¸ tr×nh.VÝ dô khi nguyªn liÖu lµ phÇn gazoil ch­ng cÊt ch©n kh«ng, ta cã thÓ dïng s¬ ®å sau: Gazoil LCO HCO X¨ng C4 vµ khÝ Cèc LCO - ph©n ®o¹n dÇu nhÑ cña cracking xóc t¸c HCO - ph©n ®o¹n dÇu nÆng cña cracking xóc t¸c Nh×n s¬ ®å ph¶n øng chóng ta thÊy r»ng, c¸c s¶n phÈm phô lµ LCO vµ HCO cÇn ph¶i t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó chóng chuyÓn ho¸ tiÕp thµnh x¨ng, ®ång thêi cè g¾ng h¹n chÕ qu¸ tr×nh t¹o khÝ vµ cèc. Sù h×nh thµnh cèc lµ kh«ng mong muèn, v× cèc b¸m trªn t©m ho¹t tÝnh cña xóc t¸c, dÉn ®Õn lµm gi¶m ho¹t tÝnh cña xóc t¸c. S¶n phÈm cèc ®­îc t¹o ra lµ mét hÖ vßng th¬m cã ®é ng­ng tô cao, nªn kh¸c víi cacbon tù do. Sù h×nh thµnh cèc cã thÓ do c¸c nguyªn nh©n sau: - Do b¶n chÊt cña nguyªn liÖu cracking - Do chÊt xóc t¸c cña qu¸ tr×nh cã ®é chän läc kh«ng cao - Do chÕ ®é c«ng nghÖ ch­a tèi ­u. Cèc ®­îc t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh cã thÓ ph©n chia thµnh 3 phÇn chÝnh lµ: - L­îng cèc do ph¶n øng ho¸ häc - L­îng cèc ®ång ph©n hÊp phô ho¸ häc trªn bÒ mÆt xóc t¸c - L­îng cèc do nguyªn nh©n nh¶ hÊp phô chËm vµ tû lÖ % t­¬ng øng gi÷a chóng lµ 55-75/10-20/5-10. 2:Nguyên liệu của quá trình cracking xúc tác Nguyên liệu cơ bản của quá trình là phần cất chân không của cặn dầu thô khi chưng cất khí quyển.Chúng thường chứa 5 đến 10% phân đoạn sôi đến 350ºC và có nhiệt độ sôi cuối tới 520-540ºC.Trong nhiều trường hợp,người ta có thể dung cả phân đoạn nhẹ của chưng cất khí quyển,phân đoạn keosen-gasoil của cracking nhiệt hay cốc hoá và có thể cả phần rafinat của quá trình khử assphan mazut và gudron trong sản xuất dầu nhờn hoặc là phân đoạn mazut của dầu ít kim loại.Các đặc trưng quan trọng nhất của nguyên liệu có ảnh hưởng quyết định đến các chỉ tiêu của quá trình cracking xúc tác là thành phần phân đoạn;hằng số đặc trưng K;thành phần nhóm hydrocacbon,hàm lượng nhựa –asphan,hàm lượng các hợp chất nitơ,lưu huỳnh,kim loại và độ cốc hoá. Khi cracking trên xúc tác chứa zeolite,do có độ hoạt tính cao,mà ảnh hưởng của thành phần phân đoạn của nguyên liệu không phải là yếu tố quan trọng.Theo quy luật là khi tăng phần nhẹ của nguyên liệu,hiệu suất hydrocacbon loại C3,C4 và xăng đều tăng lên,còn hiệu suất H2 và cốc giảm xuống.Nếu nguyên liệu là phần cất chân không có ít phân đoạn nặng(<14%-15%) sẽ làm tăng trị số octan của xăng cũng như hiệu suất xăng.Còn nếu tăng hàm lượng nhựa- asphan và kim loại sẽ làm xấu đi các chỉ tiêu của quá trình. Trong công nghiệp cracking xúc tác,người ta có thể sử dụng một trong các nhóm nguyên liệu sau: Nhóm 1:Là nhóm nguyên liệu nhẹ có tên là phân đoạn kerosene- sola nhận được từ quá trình chưng cát trực tiếp và có giới hạn sôi từ 210 đến 360ºC.Chúng có tỷ trọng trung bình là từ0,86 đến 0,83.Trọng lượng phân tử trung bình vào khoảng 190÷200. Đây là nhóm nguyên liệu tốt nhất dung để sản xuất xăng ôtô và xăng máy bay. Nhóm 2:Là nhóm nguyên liệu lấy từ phân đoạn gasoil chưng cất chân không có nhiệt độ sôi từ 300 – 500(hay 550ºC).Nhóm này có đặc trưng là tỷ trọng trung bình từ 0,880 đến 0,92,trọng lượng phân tử trung bình từ 280 đến 330. Nhóm 3:Là nhóm nguyên liệu có thành phần cất rộng,có giới hạn sôi từ 210 đến 500ºC. Nhóm4:Là nhóm nguyên liệu có nhiệt độ sôi từ 300 đến 450ºC. Trong số các nhóm nguyên liệu kể trên thì nhóm gasoil chân không là phổ biến nhất trong quá trình cracking xúc tác.Hiện nay,khi nguyên liệu tốt ngày một cạn dần và nhất là khi chế tạo được xúc tác cracking mới và công nghệ mới có hiệu quả hơn,người ta tiến tới sử dụng nguyên liệu ngày càng nặng hơn,chất lượng xấu hơn mà vẫn cho phép nhận được xăng với năng suất cao và chất lượng tốt. Đó cũng là xu hướng cải tiến quá trình cracking xúc tác trong hiện tại và tương lai. Trong nội dung bản đồ án môn học này,nguyên liệu sử dụng trong quá trình cracking xúc tác là phấn cặn của dầu thô Trung Đông.Chất lượng nguyên liệu và các sản phẩm cracking thu được của dầu thô Trung Đông (2-114): Bảng 1: Đặc trưng của dầu Trung Đông và sản phẩm cracking Các chỉ số Nguyên liệu Các sản phẩm cracking Phần cất chân không Gazoin tuần hoàn Esxăng Gazoin xúc tác Nhẹ Nặng * Tỷ trọng γ420 0,9100 0,9330 0,7600 0,9300 0,9400 γ1515 0,9131 0,9340 0,7641 0,9300 0,9429 *Giới hạn sôi cặn(ºC) 350-500 195-500 40-195 195-350 350-500 * Độ nhớt(CCT) ở 20ºC 0.7 5.1 ở 50ºC 25,0 0,5 3,5 26,0 100ºC 6,0 1,5 6,0 *Trọng lượng phân tử 360 248 105 200 340 *Nhiệt độ sôi trung bình(ºC) 420 209 111 275 403 III: Sản phẩm của quá trình cracking xúc tác: Chất lượng của sản phẩm cracking xúc tác thay đổi trong một khoảng rất rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại nguyên liệu,loại xúc tác và các thông số công nghệ của quá trình.Trong thực tế,quá trình cracking xúc tác thường nhận được các sản phẩm sau: a.Khí hydrocacbon:% kh.l: C1,C2 10 – 25 C3 25 – 30 C4 30 – 50 C5 10 – 20 b.Phân đoạn xăng: Phân đoạn xăng là cấu tử cơ bản để chế tạo xăng thương phẩm cho ôtô.Các tính chất đặc trưng của phân đoạn này được trình bày trong bảng sau: d420 0,72 Thành phần hydrocacbon % Hàm lượng S,% kh.l. 0,01 – 0,2 Hydrocacbon thơm 25 – 40 Trị số octan(sạch) Olefin 15 – 30 RON 87 – 95 Naphten 2 – 10 MON 78 – 85 Parafin izo-parafin chiếm phần chính 35 - 60 Bảng 2: Đặc trưng của xăng cracking xúc tác (1-126). c.Phân đoạn cao hơn 195ºC: Phân đoạn này được chia thành: -Phân đoạn 195 - 350ºC và phần cặn có nhiệt độ cao hơn 350oC -Phân đoạn 195 – 270oC dùng để chế tạo nhiên liệu kerosene -Phân đoạn 195 – 350oC dùng để chế tạo nhiên liệu diezen -Phân đoạn 270 – 420oC làm nguyên liệu để sản xuất cacbon kỹ thuật -Phân đoạn lớn hơn 350oC hay lớn hơn 420oC được dùng làm FO hay nguyên liệu cho quá trình cốc hoá. IV:Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cracking xúc tác: Ảnh h­ëng ®Õn c¸c chØ tiªu lµm viÖc cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c kh«ng chØ lµ nguyªn liÖu vµ chÊt xóc t¸c mµ cßn cã c¸c th«ng sè c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh. C¸c th«ng sè c«ng nghÖ bao gåm: nhiÖt ®é, ¸p suÊt, tèc ®é n¹p liÖu kh«ng gian thÓ tÝch hay träng l­îng (cßn gäi lµ tèc ®é n¹p liÖu riªng), béi sè tuÇn hoµn xóc t¸c vµ møc ®é biÕn ®æi hay ®é s©u chuyÓn ho¸. 1. NhiÖt ®é Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c th­êng tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é 480 ¸ 5500C. Khi tiÕn hµnh t¨ng nhiÖt ®é, lóc ®Çu hiÖu suÊt x¨ng t¨ng vµ sau ®ã ®¹t ®Õn cùc ®¹i råi gi¶m xuèng. §iÒu nµy lµ do qu¸ tr×nh ph©n huû t¨ng, lµm ph©n huû c¶ c¸c cÊu tö x¨ng võa ®­îc t¹o thµnh. Khi t¨ng nhiÖt ®é, ph¶n øng ph©n huû t¨ng nh­ng ®ång thêi c¸c ph¶n øng bËc 2 nh­ dehydro còng t¨ng, lµm t¨ng hiÖu suÊt hydrocacbon th¬m vµ olefin. Khi ®ã trong s¶n phÈm khÝ hµm l­îng C1 ¸ C3 t¨ng, cßn C4 gi¶m, tû träng vµ trÞ sè octan t¨ng lªn. 390 420 450 480 510 540 425 450 475 500 5250C 30 20 10 0 4 6 8 10 HiÖu suÊt x¨ng vµ khÝ, %TL HiÖu suÊt cèc, %TL NC (s¹ch), % 95 100 90 85 80 40 50 60 70 80 %V NhiÖt ®é cracking, 0C ChØ sè octan §é chuyÓn ho¸ ¶nh h­ëng cña hydrocacbon ®Õn hiÖu suÊt vµ chÊt l­îng cña s¶n phÈm víi nguyªn liÖu lµ ph©n ®o¹n xola (dÇu má ë Liªn X«) :B¶ng 3 C¸c th«ng sè NhiÖt ®é trung b×nh trong TBP¦ 415 452 480 513 HiÖu suÊt c¸c s¶n phÈm (%TL) KhÝ kh« 2,31 KhÝ bÐo 5,00 5,13 8,34 18,80 X¨ng 30,29 7,49 9,41 9,45 Gazoil nhÑ 59,20 30,72 32,45 37,42 Gazoil nÆng 53,30 46,30 28,10 Cèc 3,20 3,30 3,50 6,60 Tæng céng 100,00 100,00 100,00 100,00 §é s©u chuyÓn ho¸ (%TL) 40,80 46,70 53,70 71,90 TrÞ sè octan cña x¨ng (RON) kh«ng cã pha ch× 84,10 91,70 93,70 94,40 cã pha 0,8 ml TEP/ 1lÝt x¨ng 93,00 98,20 98,20 98,50 Tû träng cña x¨ng 0,748 0,748 0,757 2. ¸p suÊt Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c th­êng tiÕn hµnh ë ¸p suÊt d­ 1,4 ¸ 1,8 at. ë ®iÒu kiÖn nµy ph¶n øng x¶y ra ë pha h¬i. Khi t¨ng ¸p suÊt, hiÖu suÊt x¨ng t¨ng lªn, hiÖu suÊt khÝ C1 ¸ C3 gi¶m, hµm l­îng olefin vµ hydrocacbon th¬m gi¶m, hµm l­îng hydro-cacbon no t¨ng vµ do vËy chÊt l­îng x¨ng gi¶m (trÞ sè octan NO gi¶m). VËy khi t¨ng ¸p suÊt sÏ t¨ng hiÖu suÊt x¨ng, cßn hiÖu suÊt khÝ gi¶m, nh­ng qu¸ tr×nh t¹o cèc t¨ng. ViÖc t¨ng ¸p suÊt cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c kh«ng cã hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. V× vËy chØ tiÕn hµnh ë ¸p suÊt th­êng. B¶ng 4:§é chuyÓn ho¸ C, hiÖu suÊt s¶n phÈm vµ thµnh phÇnRH cña x¨ng phô thuéc vµo nhiÖt ®é ph¶n øng NhiÖt ®é, 0C C, % KL SP tæng, %KL X¨ng, %KL KhÝ, %KL Cèc, %KL CÆn, %KL MÊt m¸t, %KL RH no, %V RHO, %V RHa, %V 400 64,5 81,5 49,2 11,6 3,7 32,3 3,2 66,8 7,7 25,3 420 70,2 76,7 49,7 16,0 4,5 27,0 2,8 61,9 8,5 29,6 435 72,1 74,4 49,1 18,2 4,8 25,3 2,6 56,5 9,6 33,9 450 75,5 69,9 47,5 22,2 5,8 22,4 2,1 50,8 10,8 38,4 470 74,4 61,9 38,6 29,5 6,5 22,5 2,9 39,6 13,9 46,5 485 74,9 59,7 33,2 32,6 7,8 24,7 2,4 28,6 15,0 56,4 500 73,8 52,5 31,3 37,2 7,2 21,0 3,2 28,6 14,8 56,4 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 kG/cm2 50 40 30 20 85 90 95 NO %V 80 % x¨ng % NO 3. Møc ®é chuyÓn ho¸ C §èi víi hydrocacbon tinh khiÕt, khi tham gia ph¶n øng, møc ®é chuyÓn ho¸ ®­îc ®o b»ng l­îng s¶n phÈm t¹o thµnh theo thêi gian. Nh­ng ®èi víi ph©n ®o¹n phøc t¹p nh­ ph©n ®o¹n dÇu má, trong cracking xóc t¸c ng­êi ta l¹i ®o l­îng x¨ng lµ s¶n phÈm chÝnh vµ s¶n phÈm nh­ khÝ vµ cèc. NÕu gäi y lµ % thÓ tÝch cña s¶n phÈm víi ®iÓm s«i cuèi cao h¬n ®iÓm s«i cuèi cña x¨ng, th× ®é chuyÓn ho¸ C ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: C = 100 - y §­¬ng nhiªn c¸ch x¸c ®Þnh nh­ vËy ch­a s¸t víi thùc tÕ. §Ó hiÖu chØnh theo sù biÕn ®æi ho¸ lý trong qu¸ tr×nh t¹o x¨ng vµ khÝ, ng­êi ta x¸c ®Þnh møc ®é biÕn ®æi theo c«ng thøc sau: C = 100 - y(100 - z) ë ®©y z lµ % x¨ng cã trong nguyªn liÖu. 4. Tèc ®é n¹p liÖu riªng Tèc ®é n¹p liÖu riªng (hay tèc ®é kh«ng gian n¹p liÖu) lµ tû lÖ gi÷a l­îng nguyªn liÖu ®­îc n¹p trong mét ®¬n vÞ thêi gian trªn l­îng xóc t¸c trong reactor (hay tû lÖ vÒ thÓ tÝch cña chóng) vµ ®­îc ký hiÖu b»ng M/H/M hay V/H/V (V/V/H). NÕu P lµ ¸p suÊt trong reactor vµ ®­îc tÝnh b»ng (at) th× ®é chuyÓn ho¸ C cã liªn quan víi M/H/M theo biÓu thøc: Ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn ¸p dông rÊt ®óng víi tr­êng hîp xóc t¸c cè ®Þnh, ë ®©y kh«ng x¶y ra sù chuyÓn ®éng rèi hay sù x¸o trén cña h¬i nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm. Trong tr­êng hîp cracking xóc t¸c víi líp s«i cña xóc t¸c (FCC), ®é chuyÓn ho¸ C lµ phï hîp víi c«ng thøc sau: K lµ h»ng sè tèc ®é tæng céng cña qu¸ tr×nh. Ta thÊy khi t¨ng tèc ®é n¹p liÖu riªng, sÏ lµm gi¶m ®é chuyÓn ho¸. Cßn khi gi¶m tèc ®é n¹p liÖu riªng th× ®é chuyÓn ho¸ t¨ng, v× r»ng tèc ®é n¹p liÖu lµ ®¹i l­îng ng­îc víi thêi gian ph¶n øng. Khi sö dông xóc t¸c cã ®é ho¹t tÝnh cao, ta cã thÓ t¨ng tèc ®é n¹p liÖu vµ nh­ vËy sÏ t¨ng ®­îc n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ. M/H/M 0,2 1,0 2,0 3,0 70 50 30 10 6 10 %KL %V 2 % x¨ng % x¨ng Cèc 2 4 6 8 10 §é chuyÓn ho¸ §é chuyÓn ho¸ Cèc 80 60 40 20 6 10 2 %KL %V X/RH ¶nh h­ëng cña tèc ®é n¹p liÖu riªng ¶nh h­ëng cña tû lÖ X/RH Trong thùc tÕ, nÕu dïng xóc t¸c aluminosilicat v« ®Þnh h×nh, tèc ®é n¹p liÖu thÓ tÝch chØ ®¹t tõ 4 ¸ 5 h-1. Nh­ng nÕu dïng xóc t¸c chøa zeolit, tèc ®é n¹p liÖu thÓ tÝch lµ 80 ¸ 120 h-1 khi tÝnh trong èng ®øng cña reactor vµ tõ 20 ¸ 30 h-1 khi tÝnh trong líp s«i cña reactor. Khi t¨ng tèc ®é n¹p liÖu, nÕu ta t¨ng nhiÖt ®é ph¶n øng, sÏ t¨ng trÞ sè octan cña x¨ng vµ t¨ng hiÖu suÊt olefin trong khÝ. §ã lµ ph­¬ng ph¸p chÝnh ®Ó ®iÒu khiÓn chÕ ®é s¶n phÈm propylen vµ buten trong qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c. 5. Tû lÖ l­îng xóc t¸c/nguyªn liÖu (X/RH) hay béi sè tuÇn hoµn xóc t¸c Khi dïng xóc t¸c chøa zeolit, cho phÐp gi¶m tû lÖ /RH xuèng cßn 10/1 so víi xóc t¸c v« ®Þnh h×nh lµ 20/1. NÕu khi dïng c«ng nghÖ xóc t¸c chuyÓn ®éng víi kÝch th­íc h¹t xóc t¸c tõ 3 ¸ 5 mm, tû lÖ X/RH cßn thÊp h¬n n÷a, chØ kho¶ng 2/1 ¸ 5/1. Khi thay ®æi tû lÖ X/RH sÏ lµm thay ®æi nhiÖt ®é cña reactor, thay ®æi thêi gian l­u cña xóc t¸c trong reactor vµ lß t¸i sinh, ®ång thêi còng lµm thay ®æi c¶ l­îng cèc b¸m trªn xóc t¸c trong mét chu tr×nh. NÕu ë chÕ ®é æn ®Þnh, t¨ng tû lÖ X/RH sÏ lµm t¨ng ®é chuyÓn ho¸, t¨ng hiÖu suÊt cèc/nguyªn liÖu, nh­ng hµm l­îng cèc b¸m trªn xóc t¸c l¹i gi¶m xuèng. §iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch lµ do l­îng cèc ®· ®­îc dµn ra ë mét l­îng xóc t¸c lín h¬n. Khi gi÷ tèc ®é n¹p liÖu M/H/M lµ kh«ng ®æi, nÕu t¨ng tû lÖ X/RH th× thêi gian tiÕp xóc gi÷a xóc t¸c vµ nguyªn liÖu gi¶m, vµ nh­ vËy ®é ho¹t tÝnh trung b×nh cña xóc t¸c t¨ng lªn. §ã lµ lý do ®¹t hiÖu qu¶ cao cña qu¸ tr×nh víi xóc t¸c líp s«i (FCC). Nhê ®¹t hiÖu qu¶ cao mµ cho phÐp gi¶m kÝch th­íc cña thiÕt bÞ. Nh­ng dÔ dµng nhËn thÊy r»ng, nÕu t¨ng cao qu¸ møc ®é tuÇn hoµn xóc t¸c sÏ lµm ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh t¸ch h¬i b¸m trªn xóc t¸c vµ lµm ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh t¸i sinh ë lß t¸i sinh vµ c¸c trang thiÕt bÞ kÌm theo. Nãi chung th«ng sè béi sè tuÇn hoµn xóc t¸c rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c, nã ¶nh h­ëng kh«ng nh÷ng lªn hiÖu suÊt vµ chÊt l­îng s¶n phÈm ®Õn c¸c th«ng sè kh¸c mµ cßn ¶nh h­ëng ®Õn viÖc x¸c ®Þnh kÝch th­íc c¸c thiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh. V× vËy ta ph¶i chän ®­îc th«ng sè nµy mét c¸ch tèi ­u. 6. HiÖu øng nhiÖt HiÖu øng nhiÖt cña qu¸ tr×nh b»ng tæng hiÖu øng nhiÖt cña c¸c ph¶n øng riªng biÖt cña qu¸ tr×nh, hiÖu øng nhiÖt phô thuéc vµo ®é s©u chuyÓn ho¸. V:Dây chuyền công nghệ cracking xúc tác: 1. LÞch sö ph¸t triÓn c«ng nghÖ cracking xóc t¸c Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c ®· ®­îc nghiªn cøu tõ cuèi thÕ kû 19, nh­ng m·i ®Õn n¨m 1923, mét kü s­ ng­êi Ph¸p tªn lµ Houdry míi ®Ò nghÞ ®­a qu¸ tr×nh ¸p dông vµo c«ng nghiÖp. Vµ ®Õn n¨m 1936 nhµ m¸y cracking xóc t¸c ®Çu tiªn cña C«ng ty Houdry Praess Corporahon ®­îc x©y dùng ë Mü. D©y chuyÒn cracking xóc t¸c ®Çu tiªn nµy ®­îc ®­a vµo c«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu, ®ã lµ hÖ thèng cracking xóc t¸c trong líp xóc t¸c tÜnh, hÖ thèng lµm viÖc gi¸n ®o¹n. VÒ sau nµy, hÖ thèng lo¹i trªn ®· ®i vµo lÞch sö v× nã cã nh÷ng nh­îc ®iÓm sau: + Qu¸ tr×nh lµm viÖc gi¸n ®o¹n nªn n¨ng suÊt thiÕt bÞ thÊp + ChÕ ®é lµm viÖc cña hÖ thèng kh«ng æn ®Þnh vµ viÖc ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè kü thuËt cña hÖ thèng khã kh¨n, phøc t¹p trong vËn hµnh + Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ho¹t tÝnh cña xóc t¸c thay ®æi liªn tôc lµm ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng s¶n phÈm vµ c©n b»ng vËt chÊt cña hÖ thèng. N¨m 1941, xuÊt hiÖn qu¸ tr×nh cracking víi líp xóc t¸c chuyÓn ®éng thay thÕ cho qu¸ tr×nh Houdry. ViÖc tiÕn hµnh cracking vµ t¸i sinh xóc t¸c ®· ®­îc thùc hiÖn ë c¸c thiÕt bÞ riªng biÖt. + ThiÕt bÞ ph¶n øng (reactor) + ThiÕt bÞ t¸i sinh (regenerator) Xóc t¸c tõ thiÕt bÞ ph¶n øng vµo thiÕt bÞ t¸i sinh vµ ng­îc l¹i hoÆc b»ng tù ch¶y, hoÆc b»ng c­ìng bøc. Xóc t¸c ®· lµm viÖc cã chøa cèc chuyÓn ®éng vµo lß t¸i sinh, cßn xóc t¸c ®· t¸i sinh vµo lß ph¶n øng t¹o thµnh mét chu tr×nh liªn tôc. D©y chuyÒn lo¹i nµy ë Nga cã tªn gäi lµ lo¹i 43-1 vµ 43-102, cßn ë n­íc kh¸c cã tªn lµ Thermofor (TCC) hay Houdry Flow. Tuy nhiªn c¸c d©y chuyÒn nµy cµng vÒ sau cµng liªn tôc ®­îc c¶i tiÕn so víi d©y chuyÒn ban ®Çu ë kh©u vËn chuyÓn xóc t¸c (®· dïng vËn chuyÓn b»ng h¬i thay cho vËn chuyÓn b»ng c¬ häc). N¨m 1942, d©y chuyÒn cracking xóc t¸c líp s«i (FCC) ®Çu tiªn ®· ®­îc ®­a vµo ho¹t ®éng víi c«ng suÊt 12.000 thïng nguyªn liÖu/ngµy. Lo¹i d©y chuyÒn nµy cã tªn lµ Up Flow (model I). Trong d©y chuyÒn nµy, xóc t¸c ®­îc ®­a ra tõ ®Ønh lß ph¶n øng vµ lß t¸i sinh. Sau ®ã, vµo n¨m 1944 ng­êi ta ®· t¨ng ®­êng kÝnh cña c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng vµ t¸i sinh, qu¸ tr×nh t¸ch h¬i s¶n phÈm ®­îc thùc hiÖn ngay trong thiÕt bÞ ph¶n øng, t¸i sinh xóc t¸c ë d¹ng tÇng s«i vµ qu¸ tr×nh thæi còng ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn ®Ó cho xóc t¸c chuyÓn ®éng tõ phÝa d­íi vµ lÊy ra ngoµi ë ®¸y thiÕt bÞ. D©y chuyÒn cã thiÕt bÞ ho¹t ®éng nh­ vËy mang tªn lµ Dow Flow model II, vµ ®ã lµ d¹ng nguyªn thuû cña thiÕt bÞ ph¶n øng vµ t¸i sinh líp s«i hiÖn ®¹i ngµy nay. TiÕp theo, ng­êi ta còng c¶i tiÕn c¶ h×nh d¹ng cña xóc t¸c. Xóc t¸c phæ biÕn lµ lo¹i cã d¹ng h×nh vi cÇu, nªn gi¶m ®­îc sù mÊt m¸t xóc t¸c hay sù mµi mßn thiÕt bÞ, n©ng cao hiÖu qu¶ t¸ch cña c¸c xyclon. Trong d©y chuyÒn model II, tû lÖ xóc t¸c/nguyªn liÖu ®Çu (X/RH) chØ ®¹t giíi h¹n cùc ®¹i lµ 3, nh­ng model II tû lÖ X/RH ®· cã thÓ t¨ng lªn tõ 3 ¸ 10. §Õn n¨m 1946, model III lµ lo¹i c©n b»ng ¸p suÊt ®· ®­îc thiÕt kÕ bëi h·ng M. W. Kellogg. N¨m 1947, h·ng UOP ®· thiÕt kÕ lo¹i FCC trong ®ã thiÕt bÞ ph¶n øng vµ thiÕt bÞ t¸i sinh chång lªn nhau trªn cïng mét trôc. §Õn n¨m 1951, lo¹i Orthor Flow ®Çu tiªn cña M. W. Kellogg xuÊt hiÖn. Sau ®ã h·ng Standard Oil ®· thiÕt kÕ mét lo¹i FCC míi gäi lµ model IV, ®ã lµ c¶i tiÕn cña model III vµ d©y chuyÒn c«ng nghÖ model IV ®Çu tiªn ¸p dông trong c«ng nghiÖp vµo n¨m 1952. Cïng víi thêi gian, FCC ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn ®Ó cã ®­îc hiÖu suÊt, chÊt l­îng x¨ng cao h¬n vµ cã thÓ dïng nguyªn liÖu ngµy cµng nÆng h¬n, víi chÊt l­îng nguyªn liÖu ngµy cµng xÊu h¬n. 2. Lùa chän c«ng nghÖ cracking xóc t¸c Qua lÞch sö ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c, ®ång thêi qua ph©n tÝch ®¸nh gi¸ c¸c yªu cÇu kh¸c nh­ chÕ ®é lµm viÖc, nguyªn liÖu xóc t¸c... ta thÊy qu¸ tr×nh FCC cã rÊt nhiÒu ­u ®iÓm vµ thuËn lîi, hÖ thèng nµy ®­îc sö dông ngµy cµng phæ biÕn trong c«ng nghiÖp dÇu má, nã ®­îc c¸c h·ng c«ng nghiÖp hµng ®Çu trong lÜnh vùc nµy nh­ UOP, Kellogg, Shell, IFP, Exxon... nghiªn cøu ®Ó hoµn thiÖn h¬n nh»m môc ®ich ®¹t n¨ng suÊt hiÖu qu¶ cao nhÊt, sö dông nguyªn liÖu nÆng h¬n, tiÕt kiÖm ®­îc xóc t¸c... vµ ph¶i lµ kinh tÕ nhÊt. Qua thùc tÕ dïng hÖ thèng cracking xóc t¸c líp s«i sö dông xóc t¸c d¹ng bôi hay vi cÇu, ng­êi ta thÊy nã cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n hÖ thèng cracking xóc t¸c trong líp xóc t¸c chuyÓn ®éng. Nh÷ng ­u ®iÓm ®ã lµ: + C¸c thiÕt bÞ chÝnh cña qu¸ tr×nh lµ thiÕt bÞ ph¶n øng vµ thiÕt bÞ t¸i sinh ®Òu cã cÊu t¹o rÊt ®¬n gi¶n, so víi c¸c d¹ng thiÕt bÞ kh¸c cña qu¸ tr×nh cracking thùc tÕ chóng lµ h×nh rçng. + Sù tuÇn hoµn xóc t¸c tõ thiÕt bÞ ph¶n øng ®Õn thiÕt bÞ t¸i sinh vµ ng­îc l¹i lµ nhê sù vËn chuyÓn liªn tôc cña h¬i vµ khÝ trong mét giíi h¹n réng. + Do sù khuÊy trén m¹nh mÏ cña xóc t¸c vµ h¬i nguyªn liÖu dÉn ®Õn sù ®ång nhÊt vÒ nhiÖt ®é trong toµn bé thÓ tÝch líp xóc t¸c ë thiÕt bÞ ph¶n øng còng nh­ thiÕt bÞ t¸i sinh, kh¾c phôc ®­îc hiÖn t­îng qu¸ nhiÖt côc bé. + HÖ thèng nµy cã kh¶ n¨ng chÕ biÕn c¸c d¹ng nguyªn liÖu kh¸c nhau, nh­ tõ nguyªn liÖu lµ ph©n ®o¹n kerosen ®Õn nguyªn liÖu nÆng lµ mazut, lµm t¨ng tÝnh v¹n n¨ng cña hÖ thèng. + HÖ thèng nµy cã c«ng suÊt lµm viÖc lín vµ cã thêi gian tiÕp xóc ng¾n (thêi gian tiÕp xóc gi÷a nguyªn liÖu vµ xóc t¸c lµ cùc tiÓu) dÉn ®Õn viÖc ®¹t ®­îc hiÖu suÊt x¨ng cùc ®¹i vµ olefin nhÑ kh«ng x¶y ra ph¶n øng ng­ng tô bËc hai mµ ®· t¹o x¨ng. øng dông ph­¬ng ph¸p t¸i sinh (ch¸y hoµn toµn CO trong thiÕt bÞ t¸i sinh) dÉn ®Õn ®¹t hµm l­îng cÊt cÆn rÊt thÊp trong xóc t¸c. Qua c¸c ­u ®iÓm ®ã ta chän s¬ ®å c«ng nghÖ xóc t¸c líp s«i FCC víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n cho qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c. 3. D©y chuyÒn FCC víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n Tr­íc hÕt nguyªn lý cña qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c cã thÓ miªu t¶ b»ng s¬ ®å sau: Nguyªn liÖu ChuÈn bÞ xö lý Lß ph¶n øng S¶n phÈm qua ch­ng t¸ch Xóc t¸c ®·lµm viÖc Xóc t¸c ®·t¸i sinh Lß t¸i sinhxóc t¸c Qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c th­êng ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ sau: - NhiÖt ®é 470 ¸ 5500C - ¸p suÊt trong vïng l¾ng cña lß ph¶n øng 0,27 MPa - Tèc ®é kh«ng gian thÓ tÝch truyÒn nguyªn liÖu tuú theo d©y chuyÒn c«ng nghÖ cã thÓ tõ 1¸ 120m3/m3.h - Xóc t¸c lµ zeolit mang tÝnh axit. a) S¬ ®å d©y chuyÒn FCC thêi gian tiÕp xóc ng¾n: D©y chuyÒn c«ng nghÖ FCC gåm ba bé phËn chÝnh: - Reactor - T¸i sinh vµ vËn dông nhiÖt cña khÝ khãi - Ph©n ®o¹n ph©n chia s¶n phÈm. H×nh II.4 . S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ FCC víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n b) Nguyªn lý ho¹t ®éng: + Bé phËn Reactor - èng ®øng: Nguyªn liÖu míi tõ bÓ chøa nguyªn liÖu 1 ®­îc cho qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt èng chïm, nguyªn liÖu míi cã thÓ ®­îc trén víi phÇn tuÇn hoµn (HCO) 2 vµ cÆn ®¸y 3, sau ®ã cho qua lß ®èt nãng nguyªn liÖu cracking. Nguyªn liÖu cracking 5 ®­îc tiÕp xóc víi xóc t¸c nãng ®· t¸i sinh 6 ë ®¸y cña èng ®øng, khi ®ã nguyªn liÖu bay h¬i cïng víi hçn hîp cña h¬i nãng vµ xóc t¸c ®­îc ®i lªn phÝa trªn tíi ®Ønh cña èng ®øng, ®ång thêi x¶y ra c¸c ph¶n øng cracking xóc t¸c. HÇu hÕt nguyªn liÖu ®Òu tham gia ph¶n øng vµ chuyÓn ho¸ trong èng ®øng, cßn reactor ®­îc dïng nh­ mét thiÕt bÞ t¸ch xóc t¸c vµ h¬i hydrocacbon. Mét bé phËn ®­îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt, bè trÝ ë gÇn van chÆn, dïng h¬i n­íc ®Ó thæi xóc t¸c vµ dÇu, lµm nh­ vËy sÏ h¹n chÕ ®Õn møc tèi ®a hiÖn t­îng trén quay trë l¹i cña xóc t¸c vµ h¬i khÝ ®· lµm viÖc. Vïng èng ®øng vµ bé phËn t¸ch h¬i cña reactor ®­îc thiÕt kÕ cho qu¸ tr×nh FCC víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n gi÷a xóc t¸c vµ dÇu. Sau khi t¸ch khái xóc t¸c, h¬i s¶n phÈm nãng 7 ®­îc chuyÓn tíi cét ph©n ®o¹n. Xóc t¸c ®· lµm viÖc 8 ®­îc cho qua vïng t¸ch h¬i (cßn gäi lµ bé phËn röa xóc t¸c) b»ng c¸ch thæi h¬i n­íc vµo. Bé phËn röa kh«ng chØ lµm nhiÖm vô ®uæi hÕt hydrocacbon hÊp phô trªn xóc t¸c mµ cßn lµm t¬i c¸c h¹t xóc t¸c ®Ó chóng kh«ng dÝnh vµo nhau tr­íc khi sang lß t¸i sinh. CÇn ®iÒu chØnh mét tèc ®é h¬i thÝch hîp cho nhiÖm vô nµy. CÇn thiÕt ph¶i kiÓm tra chÆt chÏ thêi gian l­u cña xóc t¸c trong bé phËn röa ®Ó tr¸nh ph¶i dïng qu¸ nhiÒu kh«ng khÝ trong lß t¸i sinh. ¸p suÊt trong reactor ®­îc khèng chÕ b»ng bé phËn ®iÒu chØnh ¸p suÊt cña cét ph©n ®o¹n. + Lß t¸i sinh vµ khèi tËn dông nhiÖt cña khãi lß: Xóc t¸c cã chøa cèc (cèc b¸m trªn xóc t¸c) 8 ®­îc chuyÓn qua van ®iÒu khiÓn vµ khèng chÕ bëi bé kiÓm tra møc xóc t¸c trong lß ph¶n øng, sau ®ã ®i vµo lß t¸i sinh. Xóc t¸c vµo lß t¸i sinh theo h­íng tiÕp tuyÕn víi thµnh lß. Môc ®Ých chÝnh cña t¸i sinh lµ ®èt ch¸y cèc b¸m trªn xóc t¸c ®· lµm viÖc b»ng oxy cña kh«ng khÝ, khi ®ã t¹o thµnh CO, CO2, h¬i n­íc, nhê vËy mµ ®· tr¶ l¹i bÒ mÆt ho¹t tÝnh cho xóc t¸c. Sau khi nÐn, kh«ng khÝ ®Ó ®èt ®­îc cho vµo ®¸y lß t¸i sinh, qua l­íi ph©n phèi ®Ó trén cã hiÖu qu¶ kh«ng khÝ vµ xóc t¸c. Sù ch¸y còng x¶y ra trong líp s«i vµ ®Ó ®¹t ®­îc ®iÒu ®ã, tèc ®é cña kh«ng khÝ ph¶i ®¹t lín h¬n 1 m/s. Xóc t¸c ®· t¸i sinh ®­îc chuyÓn vµo èng ®øng sau khi ®· ®uæi ®­îc s¹ch khÝ qua mét van l¸ mµ sù ho¹t ®éng van nµy ®­îc khèng chÕ, ®iÒu khiÓn tù ®éng nhê bé phËn ®iÒu chØnh nhiÖt ®é cña reactor, råi sau ®ã xóc t¸c ®­îc trén víi nguyªn liÖu cracking vµ hoµn thµnh mét chu tr×nh. §ång thêi ng­êi ta th¸o xóc t¸c bÈn ®· giµ ho¸ ra, bæ sung xóc t¸c míi ®Ó ®¶m b¶o ®é ho¹t tÝnh æn ®Þnh cña xóc t¸c theo thêi gian lµm viÖc. KhÝ cña qu¸ tr×nh ch¸y cèc vµ c¸c h¹t xóc t¸c chuyÓn ®éng tõ “pha ®Æc” vµo pha lo·ng ë ®Ønh lß t¸i sinh, qua hai cÊp xyclon ®Ó gi÷ l¹i c¸c h¹t xóc t¸c vµ t¸ch khÝ. Sau ®ã, khÝ khãi ®­îc qua buång l¾ng ®Ó t¸ch tiÕp bôi xóc t¸c, råi qua bé phËn tËn dông nhiÖt 12, tiÕp theo khÝ khãi ®­îc lµm s¹ch bôi xóc t¸c b»ng läc ®iÖn råi ®i ra ngoµi theo èng khãi. + Bé phËn ph©n chia s¶n phÈm: H¬i s¶n phÈm 7 ®­îc n¹p vµo cét ph©n ®o¹n chÝnh ®Ó chia thµnh c¸c s¶n phÈm kh¸c nhau, x¨ng vµ phÇn nhÑ h¬n ®­îc cho qua bé phËn ng­ng tô råi vµo thiÕt bÞ t¸ch khÝ. Sau khi t¸ch khÝ, ta nhËn ®­îc ph©n ®o¹n C1, C2 ë sè 16, c¸c s¶n phÈm nµy cã thÓ ®­îc dïng lµm khÝ nguyªn liÖu cho d©y chuyÒn. Ph©n ®o¹n C3, C4 chøa nhiÒu propylen vµ buten ë 17 ®­îc dïng lµm nguyªn liÖu cho d©y chuyÒn alkyl ho¸ vµ s¶n phÈm tiÕp theo lµ x¨ng ®· khö butan ë 18. Tõ cét ph©n ®o¹n chÝnh, ta cßn nhËn ®­îc c¸c ph©n ®o¹n s¶n phÈm nh­ naphta nÆng sè 19, LCO sè 20 vµ HCO sè 21. PhÇn HCO cã thÓ cho tuÇn hoµn l¹i èng ®øng cña reactor qua ®­êng 22, vµ cuèi cïng lµ phÇn dÇu cÆn ®· ®­îc lµm s¹ch khái bïn xóc t¸c 24. Mét phÇn s¶n phÈm ®Ønh cña thiÕt bÞ t¸ch bïn xóc t¸c còng ®­îc cho tuÇn hoµn cïng víi HCO. VI. H­íng ph¸t triÓn vµ c¶i tiÕn cña FFC trong läc dÇu Tõ thËp niªn 90 trë l¹i ®©y, qu¸ tr×nh FFC vÉn kh«ng ngõng ®­îc c¶i tiÕn c¶ vÒ c«ng nghÖ vµ xóc t¸c ®Ó t¹o cho FFC trong t­¬ng lai phï hîp víi yªu cÇu cña c«ng nghÖ läc - ho¸ dÇu, ®ång thêi cho phÐp sö dông ®­îc nguyªn liÖu nÆng h¬n, nhiÔm bÈn h¬n, nghÜa lµ víi chÊt l­îng nguyªn liÖu ngµy cµng xÊu h¬n. Tõ môc tiªu ®ã, c¸c nhµ thiÕt kÕ vµ c«ng nghÖ ®· ®Æt ra c¸c nhiÖm vô chÝnh sau: 1- C¶i tiÕn vÒ c«ng nghÖ ®Ó thÝch øng víi nguyªn liÖu cã chÊt l­îng xÊu mµ hiÖu suÊt x¨ng hay phÇn cÊt vÉn ®¹t cùc ®¹i, gi¶m l­îng cèc, n©ng cao chÊt l­îng cña x¨ng. 2- ChÕ t¹o vµ c¶i tiÕn chÊt xóc t¸c cã ®é bÒn nhiÖt, bÒn c¬ cao, bÒn víi c¸c ®éc tè, cã ho¹t tÝnh cao vµ æn ®Þnh, dÔ t¸i sinh vµ cã thêi gian lµm viÖc l©u dµi h¬n. 3- Chän lùa c¸c th«ng sè lµm viÖc tèi ­u b»ng c¸c c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn vµ kiÓm tra tiªn tiÕn, hiÖn ®¹i. 4- C¶i tiÕn c¸c trang thiÕt bÞ cïng víi c«ng nghÖ ®Ó kh«ng nh÷ng n©ng cao chÊt l­îng s¶n phÈm mµ cßn cho phÐp kÕt hîp s¶n xuÊt c¸c nguyªn liÖu cho tæng hîp ho¸ dÇu vµ ho¸ häc. VÝ dô nh­ nhËn etylen, propylen, buten... ChØ trong vßng vµi chôc n¨m trë l¹i ®©y, ngoµi viÖc n©ng cao, c¶i tiÕn vµ ¸p dông xóc t¸c míi cã hiÖu qu¶, ng­êi ta ®· thiÕt kÕ c¸c d©y chuyÒn FCC hiÖn ®¹i s¶n xuÊt ®­îc kh«ng nh÷ng nhiÒu x¨ng víi chÊt l­îng cao h¬n mµ cßn cho phÐp nhËn c¸c nguyªn liÖu cho tæng hîp ho¸ dÇu. Thµnh c«ng ®ã, tr­íc hÕt ph¶i kÓ ®Õn qu¸ tr×nh FCC víi thêi gian cracking ng¾n vµ siªu ng¾n (MSCC), hay qu¸ tr×nh cracking s©u (DCC). VII: Tr×nh tù tÝnh to¸n lß ph¶n øng: 1-C©n b»ng vËt chÊt: §Ó tÝnh ®­îc c©n b»ng vËt chÊt ta ph¶i biÕt n¨ng suÊt cña lß ph¶n øng theo nguyªn liÖu míi vµ hiÖu suet cña c¸c s¶n phÈm cracking tÝnh theo % träng l­îng so víi nguyªn liÖu míi.X¸c ®Þnh t¶i träng cña lß ph¶n øng cã tÝnh ®Õn phÇn gazoin tuÇn hoµn. 2-TÝnh l­îng xóc t¸c tuÇn hoµn theo béi sè tuÇn hoµn cña xóc t¸c ®· cho tr­íc.TÝnh l­îng h¬I n­íc tiªu tèn ®Ó vËn chuyÓn xóc t¸c dÝnh cèc vµ ®iÒu chØnh mËt ®é cña hçn hîp h¬i nguyªn liÖu víi xóc t¸c ë trong èng vËn chuyÓ 3-TÝnh c©n b»ng nhiÖt cña lß ph¶n øng: Dùa vµo c©n b»ng nhiÖt ®Ó tÝnh l­îng nhiÖt mµ nguyªn liÖu míi ®· mang vµo lß ph¶n øng vµ hµm nhiÖt cña nã.Tõ hµm nhiÖt ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc nhiÖt ®é cña nguyªn liÖu khÝ no hçn hîp víi xóc t¸c. 4-X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh lß ph¶n øng. 5-X¸c ®Þnh chiÒu cao lß ph¶n øng. 6-X¸c ®Þnh ¸p suÊt t¹i vïng t¸ch (khö hÊp thô) vµ x¸c ®Þnh nhiÖt ®é cña xóc t¸c khi ra khái vïng t¸ch. 7-Lùa chän cÊu t¹o cña thiÕt bÞ ph©n phèi dßng h¬i- xóc t¸c vµ tÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc h×nh häc cña nã. 8-TÝnh to¸n hÖ thèng Xyclon läc bôi xóc t¸c. PhÇn II: TÝnh to¸n lß ph¶n øng cracking xóc t¸c I: C©n b»ng vËt chÊt C«ng suÊt cña thiÕt bÞ lß ph¶n øng cracking xóc t¸c (FCC):2 triÖu tÊn/n¨m.§æi ®¬n vÞ ta cã c«ng suÊt:2.000.000/(356*24) = 228,31 tÊn/ h L­îng xóc t¸c tuÇn hoµn = 28,4% träng l­îng nguyªn liÖu míi (2-114). VËy l­îng xóc t¸c tuÇn hoµn lµ:0,284*228,31=64,84 T/h. §é s©u biÕn ®æi cña qu¸ tr×nh crackng xóc t¸c lµ 75% thÓ tÝch theo nguyªn liÖu ®Çu,ta x¸c ®Þnh hiÖu suÊt cña c¸c s¶n phÈm cracking theo c¸c c«ng thøc sau:(2-115) a.Tû sè gi÷a l­îng nguyªn liÖu vµ gazoin tuÇn hoµn K = = = 3,52 Gc: Khèi l­îng nguyªn liÖu míi. Dùa vµo ®å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt x¨ng khö butan vµ ®é s©u biÕn ®æi(2-115) ta t×m ®­îc hiÖu suÊt etx¨ng Vx = 54% theo nguyªn liÖu míi hay ®æi sang % khèi l­îng ta cã: Xx = (%khèi l­îng) Trong ®ã: Xx:hiÖu suÊt etx¨ng ( % träng l­îng theo nguyªn liÖu míi) γδ vµ γc :tû träng t­¬ng ®èi cña etx¨ng vµ nguyªn liÖu míi Xx = (% khèi l­îng) Träng l­îng etx¨ng ra khái lß ph¶n øng theo nguyªn liÖu míi lµ:228,31*0,451=102,97. b.HiÖu suÊt cèc phô thuéc vµo ®é s©u biÕn ®æi ®· cho theo ®å thÞ h×nh 58 (2-115) ta t×m ®­îc xc = 8,7% träng l­îng theo nguyªn liÖu míi c.HiÖu suÊt khÝ khi cracking xóc t¸c phÇn cÊt ch©n kh«ng cã giíi h¹n s«I tõ 350 – 500oC lµ xk=17,7% theo dù ®o¸n(2-116) L­îng khÝ tho¸t ra khi cracking lµ:0,177*228,31=40,41 T/h d.HiÖu suÊt phÇn gazoin xóc t¸c ( gåm gazoin xóc t¸c nhÑ vµ nÆng ) ®­îc x¸c ®Þnh theo ph­¬ng tr×nh sau: x1 + x2 = 100 – ( 45,1 + 8,7 +17,7 ) = 28,5%(träng l­îng nguyªn liÖu míi) Trong ®ã:x1 :hiÖu suÊt phÇn gazoin xóc t¸c nhÑ x2:hiÖu suÊt phÇn gazoin xóc t¸c nÆng. e.TÝnh to¸n l­îng s¶n phÈm cracking cïng víi sù ph©n bè l­îng gazoin nhÑ vµ nÆng trong mét giê.Ta cã b¶ng tÝnh to¸n sau: B¶ng ._.