Luận văn: Quá trình Reforming xúc tác

Nguyên nhân gây ngộ độc xúc tác: Thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc: Sự thay đổi xúc tác trong quá trình reforming xúc tác thường là các tính chất vật lý cùng với sự tiếp xúc với các độc tố ở nhiệt độ cao. Sự thay đổi được phân ra hai loại sau: Thay đổi tính chất tạm thời: do sự tạo cốc hay do ngộ độc thuận nghịch bởi các hợp chất của O, N, S.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn: Quá trình Reforming xúc tác Luận vănQuá trình Reforming xúc tácNguyên nhân gây ngộ độc xúc tác: Thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc:Sự thay đổi xúc tác trong quá trình reforming xúc tác thường là các tính chất vật lýcùng với sự tiếp xúc với các độc tố ở nhiệt độ cao. Sự thay đổi được phân ra hailoại sau:  Thay đổi tính chất tạm thời: do sự tạo cốc hay do ngộ độc thuận nghịch bởi các hợp chất của O, N, S.  Thay đổi tính chất vĩnh viễn: là những thay đổi không có khả năng tái sinh được nữa.Những thay đổi trên sẽ làm lão hóa và giảm tuổi thọ của xúc tác.Sự gây ngộ độc bởi các độc tố:  Các hợp chất hữu cơ chứa S, N, O và các kim loại nặng là những chất độc đối với xúc tác reforming.Gây ngộ độc bởi các hợp chất lưu huỳnh:  Các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu làm giảm hoạt tính của xúc tác Pt, ảnh hưởng xấu đến chức năng dehydro và dehydro vòng hóa. Pt + H2S =PtS + H2  Từ đó, chức năng quan trọng nhất của xúc tác là dehydro, dehydro đóng vòng hóa đã bị đầu độc. H2S có tính axit nên còn gây ăn mòn thiết bị.Ngoài ra còn làm biến đổi Al2O3 tạo thành kết tủa sunfat nhôm Al2(SO4)3. Mercaphtan > sunfit > thiophen > H2S > S nguyên tố.Khi hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu tăng thì hiệu suất và chất lượng xăngsẽ giảm khi đó cần phải nâng tỷ lệ H2/RH.  Yêu cầu hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu tuỳ thuộc vào loại xúc tác sử dụng: Đối với xúc tác monométallique: hàm lượng lưu huỳnh phải nhỏ hơn 10  15 ppm. Đối với xúc tác bimétallique: hàm lượng lưu huỳnh phải nhỏ hơn 1 ppm.Gây ngộ độc bởi các hợp chất nitơ:  Trong điều kiện reforming:Các hợp chất nitơ hữu cơ NH3 + Cl2 = NH4Cl  Làm giảm chức năng axit của chất xúc tác  NH4Cl lại dễ bay hơi trong vùng phản ứng làm tăng nhiệt độ thiết bị.  NH4Cl dễ kết tinh ở những phần lạnh hơn của hệ thống, gây hư hỏng thiết bị:  Hàm lượng nitơ cho phép trong nguyên liệu phải bằng hoặc nhỏ hơn 1 ppm.Ảnh hưởng của nước:  Sự có mặt của nước trong nguyên liệu sẽ làm giảm tính acid của xúc tác và gây ăn mòn thiết bị ở điều kiện vận hành.  Hàm lượng nước trong nguyên liệu clo trong xúc tác giảm do ảnh hưởng của H2O trong nguyên liệu và trong khí tuầnhoàn. Clo cũng có thể mất do cuốn theo sản phẩm phản ứng.Do đó cần phải bổ sung axit cho hệ xúc tác bằng cách bơm thêm một lượng nhỏ Clhữu cơ. Lượng Cl trên xúc tác được giữ ở mức 1% khối lượng.Qui trình tái sinh xúc tácQui trình tái sinh hoàn chỉnh chất xúc tác gồm các bước sau:Tráng rửa hệ thống: Dùng dòng nitơ thổi sạch các hydrocacbon còn sót lại sauphản ứng .Đốt cốc: Đốt bằng dòng không khí pha loãng với N2 (có kiểm soát hàm lượngoxy trong khí) và nâng dần nhiệt độ đốt theo chương trình:- Nhiệt độ : từ 370oC đến 480oC- Oxy : từ 0,5 đến 2,0 % thể tíchOxy-clo hóa: Bơm các tác nhân chứa Cl vào hệ nhằm giữ ổn định lượng Cl cầnthiết cho xúc tác (1% trọng lượng ).- Nhiệt độ: 510oC- Oxy: 5% thể tíchQuá trình nung: Mục đích làm khô xúc tác và phân tán lại platin- Nhiệt độ: 510oC- Lượng oxy : 8% thể tích- Thời gian: 4 giờQuá trình khử: Mục đích nhằm chuyển Pt từ dạng bị oxit hóa về dạng khử(dạng hoạt động). Loại oxy bằng cách tráng với nitơ. Sau đó đưa hydro vào hệ.- Nhiệt độ: 480oC- Hàm lượng H2 tối thiểu 50% thể tích- Thời gian: 4 giờMột số công nghệ tái sinh xúc tác trong Reforming xúc tác: Công nghệ CCR:Công nghệ tái sinh liên tục (CCR):Đặc điểm :− Lớp xúc tác được chuyển động nhẹ nhàng, liên tục trong hệ thống thiết bịphản ứng với vận tốc vừa phải (trong khoảng 3- 10 ngày).− Toàn bộ hệ thống được vận hành liên tục.− Lớp xúc tác sau khi ra khỏi hệ thống phản ứng được đưa ra ngoài để táisinh trong một hệ thóng tái sinh riêng. Sau đó được quay trở lại hệ thốngphản ứng.Cấu tạo một lò phản ứng dạng ống thẳng với lớp xúc tác chuyển động dùng trongcông nghệ CCR được mô tả trên hình sau:Cấu tạo theo mặt cắt dọc lò phản ứng reforming xúc tácKích thước lò phản ứng thay đổi trong khoảng: Đường kính 1,5 – 3,5m, Chiều cao4 – 12m, Thể tích lớp xúc tác 6 – 80 m3.Chi tiết hơn chúng ta thấy cụm hệ thống thiết bị phản ứng bao gồm 3 - 4 lò phảnứng có kích thước, điều kiện vận hành, lượng xúc tác nạp vào không giống nhau,từ đó phân bố thành phần sản phẩm ra từ mỗi lò cũng không giống nhau.Hệ thống cấu tạo từ nhiều lò phản ứng giúp cho dòng hỗn hợp nguyên liệu và khígiàu hidro (khí tuần hoàn) đạt được nhiệt độ phản ứng và bù trừ nhiệt năng từ cácphản ứng hóa học xảy ra trong quá trình reforming. Nhiệt độ giảm nhanh trong lòthứ nhất do sự xuất hiện của các phản ứng thu nhiệt quan trọng (chủ yếu là phảnứng dehydro hóa naphten), lượng xúc tác tiêu thụ cho giai đoạn này chiếm 10-15%trọng lượng. Ở lò phản ứng thứ 2 nhiệt độ giảm ít hơn, lượng xúc tác tiêu thụchiếm 20-30%. Tại lò phản ứng cuối cùng, nhiệt độ gần như ổn định do ...