Thiết bị cracking xúc tác.pptx

LOGOThiết bị cracking xúc tác

trong nhà máy lọc dầu

Nhóm 2

Nội dung

Tổng quan về hệ thống cracking xúc tác1

Cấu tạo thiết bị phản ứng2

Cấu tạo thiết bị tái sinh xúc tác3

Phân tích, đánh giá4

Giới thiệu về hệ thống cracking xúc tác

Vai trò Quá trình cracking xúc tác là quá trình không thể

thiếu được trong bất kỳ một nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong các quá trình chính sản xuất xăng có trị số octan cao.Xăng thu được từ qúa trình này được dùng để phối trộn với các loại xăng khác để tạo ra các mác xăng khác nhau. Khối lượng xăng thu từ quá trình chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 70-80% so với tổng lượng xăng thu từ các quá trình chế biến khác.


Điều kiện quá trình Quá trình cracking xúc tác được tiến hành ở điều kiện

công nghệ là : - Nhiệt độ : 4700C – 5500C - Áp suất trong vùng lắng của lò phản ứng : 0,27 Mpa - Tốc độ không gian thể tích : 1 – 120 m3/m3. h (tùy thuộc vào dây chuyền công nghệ)- Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu : 4 – 9/1- Xúc tác cho quá trình cracking thường dùng là xúc tác

zeolit mang tính axít.- Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của

hydrocacbon các loại khác nhau , chủ yếu là hydrocacbon có số cacbon từ 3 trở lên, với cấu trúc nhánh.


Sơ đồ hệ thống cracking xúc tác theo mẫu thiết kế số 2 năm 1942


Sơ đồ hệ thống FCC theo thiết kế mô hình “nối tiếp” sau chiến tranh thế giới thứ 2

1.Giới thiệu về hệ thống cracking xúc tác

Hệ thống FCC theo mô hình “song song” của UOP giữa thế kỷ 20


Công nghệ FCC hiện đại ngày nay sử dụng là cụm thiết bị phản ứng và hoàn nguyên xúc tác.


Sơ đồ tổng quát về phân xưởng Cracking xúc tác

2. Thiết bị phản ứng

Hiện nay có nhiều nhà cung cấp bản quyền công nghệ cracking xúc tác tầng sôi, và đối với mỗi nhà bản quyền lại có một kiểu cấu tạo thiết bị khác nhau. Tuy nhiên, các thiết bị Cracking xúc tác tầng sôi đều bao gồm các bộ phận chính như sau:

- Bình phản ứng (Reactor Vessel) - Ống phản ứng (Riser)- Bộ phận sục xúc tác (Catalyst Stripping Section)- Các Cyclone tách xúc tác- Các thiết bị phụ (van chuyển xúc tác, hệ thống nạp

liệu,...)


Hình 1: Sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác cặn tầng sôi (kiểu xếp chồng)


Hình 2: mô phỏng sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác cặn tầng sôi (kiểu xếp chồng)


Hình 3: Sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng cracking xúc tác cặn tầng sôi (kiểu bố trí song song)

Ống phản ứng

Hình 5: ống phản ứng

Ống phản ứng có vai trò quan trọng trong thiết bị phản ứng cracking xúc tác tầng sôi, quyết định hiệu suất, chất lượng sản phẩm và một phần chi phí vận hành của quá trình cracking

Ống phản ứng

Xúc tác đã tái sinh có nhiệt độ cao chuyển từ thiết bị tái sinh qua van vận chuyển xúc tác đặc biệt (Slide Valve) vào đầu ống phản ứng. Tại đây xúc tác được trộn đều và đẩy lên theo phương thẳng đứng nhờ hơi và "khí nâng" (xem hình 4 và hình 5).

Ống phản ứng

Nguyên lý hoạt động: hình thành lớp tầng sôi

Hình 6: vùng trộn sơ bộ và nạp nguyên liệu và phân tán xúc tác:

- 1. Khí (hoặc nguyên liệu) nâng.

- 2. Xúc tác tái sinh- 3. Vùng tạo gia tốc

ban đầu- 4. Đầu nạp liệu- 5. Vùng trộn nguyên

liệu xúc tác

Ống phản ứng

Hình 7: Quá trình hình thành lớp giả lỏng và các vùng trong ống phản ứng

Hiệu suất của quá trình cracking phụ thuộc nhiệu vào khả năng tiếp xúc giữa nguyên liệu và pha xúc tác. Quá trình hình thành lớp giả lỏng và phân vùng hoạt động của ống phản ứng được minh họa trong hình 7

Ống phản ứng

Nếu nguyên liệu và xúc tác tiếp xúc với nhau tốt thì hiệu suất thu hồi sản phẩm cao và giảm lượng coke tạo thành trên bề mặt xúc tác => liên tục được cải tiến đầu phun nhiên liệu

Hình 8: Cấu tạo đầu nạp nguyên liệu

1- Nguyên liệu 2- Hơi 3- Xúc tác 4- Ống phản ứng

Ống phản ứng

Hình 9: Cấu tạo và vị trí đầu nạp liệu:

Mục đích: để hiệu quả quá trình pha trộn được cao, các đầu nạp nguyên liệu phải được bố trí thích hợp, một trong kiểu sơ đồ bố trí đầu phun nguyên liệu

Ống phản ứng

Hình 10: cấu tạo hệ thống phun ATOMAX-2TM do KBR & ExxonMobil phát triển

Ống phản ứng

Hình 11: Hệ thống phun nguyên liệu bán kính kép Dual Radius Feed Distributor do UOP phát triển

Ống phản ứng

Hình 16 đưa ra sự so sánh về hiệu quả phân phối nguyên liệu của thiết kế Dual Radius Feed Distributor so với các thiết kế khác.

Bình phản ứng

Hình 12: một số cách lắp đặt ống phản ứng với bộ phận tách xúc tác

Bình phản ứng

Hình 13: Một số dạng bình phản ứng với kết cấu khác nhau (kellogg)

Bình phản ứng có cấu tạo đa dạng phụ thuộc vào công nghệ áp dụng và nguyên liệu chế biến

Bình phản ứng

- Bình phản ứng có chức năng phân tách sản phẩm phản ứng và xúc tác chính vì vậy nó thường được gọi với một tên khác nữa là bình tách pha xúc tác và sản phẩm phản ứng (Disengager)- Thường được thiết kế là hình trụ đáy côn, đỉnh chỏm cầu, bên trong chứa phần cuối ống phản ứng, các cyclone tách xúc tác

Bộ phận sục xúc tác

Xúc tác sau khi tách ra khỏi sản phẩm phản ứng được thu về phần đáy côn của bình phản ứng. Các hạt xúc tác bị bao phủ một phần bởi coke, hydrocacbon và một phần hydrocacbon hấp thụ trong hạt xúc tác. Chính vì vậy, cần thiết phải tách hydrocacbon trên bề mặt hạt xúc tác và một phần hydrocacbon hấp phụ trong hạt xúc tác để tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm và giảm được nhiệt độ quá trình tái sinh xúc tác.


Hình 15: Nguyên lý cấu tạo vùng sục hơi xúc tác


Hình 16: Mô phỏng hoạt động vùng sục hơi xúc tác1- Hơi 2- Xúc tác3- Hơi và Hydrocacbon 4- Bình phản ứng


Hình 17: Một số dạng cấu tạo bộ phận sục xúc tácXúc tác sau khi qua khỏi vùng sục hơi sẽ tách được phần lớn lượng hydrocacbon bám trên hạt xúc tác. Xúc tác sau khi sục hơi được chuyển sang thiết bị tái sinh qua van chuyển xúc tác đặc biệt.


Hình 17: Một số dạng cấu tạo bộ phận sục xúc tácXúc tác sau khi qua khỏi vùng sục hơi sẽ tách được phần lớn lượng hydrocacbon bám trên hạt xúc tác. Xúc tác sau khi sục hơi được chuyển sang thiết bị tái sinh qua van chuyển xúc tác đặc biệt.


Cải tiến của Lummus Technology về cấu tạo của bộ phận sục xúc tác

Bộ phận sục xúc tác ModGrib ( Modular Grib) stripper


Cải tiến của Lummus Technology về cấu tạo của bộ phận sục xúc tác

So sánh thiết kế ModGrib với các thiết kế dạng vách ngăn đĩa và vành khăn ở các giá trị lưu lượng dòng xúc tác khác nhau và hiệu suất tách

3. Thiết bị tái sinh xúc tác

Thiết bị tái sinh xúc tác bao gồm các bộ phận chính như sau:- Bình tái sinh (một bậc hoặc hai bậc).- Bộ phận phân phối không khí.- Thiết bị làm mát và tuần hoàn xúc tác đã tái sinh.- Hệ thống tách xúc tác kéo theo khí thải (Cyclone).

Hình 20: thiết bị tái sinh xúc tác với hệ thống làm mát xúc tác (Kellogg)


Thiết bị tái sinh xúc tác

hai bậc


Hệ thống phân phối không khíKiểu dàn xương cá Kiểu hình nấm


Hệ thống làm mát và tuần hoàn xúc tác


Hệ thống xyclon tách xúc tác


Hệ thống xyclon tách xúc tác


Tất cả đầu ra của cyclone cấp 2 được nối với Champer trước ra khỏi thiết bị tái sinh xúc tác. Có 3 loại Champer như hình vẽ:

4. Phân tích, đánh giá Ưu điểm:- Thiết bị phản ứng và thiết bị tái sinh đều có cấu tạo rất đơn giản, so với

các dạng thiết bị khác của quá trình cracking thực tế chúng là hình rỗng.- Công suất làm việc lớn và có thời gian tiếp xúc giữa nguyên liệu và xúc

tác ngắn dẫn đến việc đạt được hiệu suất xăng cực đại và olefin nhẹ không xảy ra phản ứng ngưng tụ bậc hai mà đã tạo xăng, thích hợp cho xúc tác zeolit có hoạt tính và độ chọn lọc rất cao.

- Khắc phục được hiện tượng quá nhiệt cục bộ do sự khuấy trộn trộn mạnh mẽ của xúc tác và hơi nguyên liệu dẫn đến sự đồng nhất về nhiệt độ trong toàn bộ thể tích lớp xúc tác ở thiết bị phản ứng cũng như thiết bị tái sinh.

- Ứng dụng phương pháp tái sinh (cháy hoàn toàn CO trong thiết bị tái sinh) dẫn đến đạt hàm lượng cất cặn rất thấp trong xúc tác.

Nhược điểm:- Trong quá trình tái sinh xúc tác, một lượng khí thải lớn được tạo thành

có nhiệt độ cao (khoảng 6500C-7800C tùy thuộc vào dạng thiết bị và công nghệ), tốc độ chuyển động lớn kéo theo các hạt xúc tác và bụi xúc tác

LOGO

Documents

Thiết bị cracking xúc tác.pptx