Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác với năng suất dây chuyền 1.490.000 tấn/năm

Vào những năm 1859 ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ ra đời và từ đó sản lượng dầu mỏ khai thác ngày càng được phát triển mạnh về số lượng cũng như về chất lượng . Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật , dầu mỏ đã trở thành nguyên liệu quan trọng trong công nghệ hoá học . trên cơ sở nguyên liệu dầu mỏ , người ta đã sản xuất được hàng nghìn các hoá chất khác nhau , làm nguyên liệu cho động cơ , nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác . Ngành công nghiệp chế biến dầu ở nước ta ra đời tuy chưa lâu , nhưng nó được đánh giá là một ngành công nghiệp mũi nhọn , đặc biệt là trong giai đoạn đất nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Để đạt được những mục tiêu mà sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đã đề ra thì cần phải đáp ứng một nhu cầu rất lớn về nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp và kinh tế . Năm 1986 dầu thô được khai thác tại mỏ Bạch Hổ và hàng loạt các mỏ mới được phát hiện như:Rồng, Đại Hùng, Ruby. Cho đến nay chúng ta đã khai thác được tổng cộng hơn 60 triệu tấn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác. Nguồn dầu thô xuất khẩu đã đem lại cho đất nước ta một nguồn ngoại tệ khá lớn. Tuy nhiên hàng năm chúng ta cũng chi một nguồn ngoại tệ không nhỏ, để nhập khẩu các sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước.

doc131 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 07/12/2013 | Lượt xem: 1202 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác với năng suất dây chuyền 1.490.000 tấn/năm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------˜µ™---------- NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 1. Đầu đề thiết kế : Thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác với năng suất dây chuyền 1.490.000 tấn/năm. 2. Các số liệu ban đầu : Lấy theo tài liệu hướng dẫn và số liệu thực tế công nghiệp . 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán . Phần lý thuyết : nêu tổng quan về quá trình Roforming xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu . Phần tính toán : tính cân bằng vật chất, tính cân bằng nhiệt lượng của phân xưởng và kích thước mỗi lò phản ứng . Phần kinh tế Phần xây dựng : bố trí mặt bằng phân xưởng . Phần an toàn lao động và bảo vệ môi trường 4. Các bản vẽ (ghi số các loại bản vẽ về kích thước) . Bản vẽ sơ đồ công nghệ sản xuất . Bản vẽ thiết bị chính . Bản vẽ tổng quan mặt bằng nhà máy . 5.họ tên cán bộ hướng dẫn: TS .Nguyễn Hữu Trịnh phần Tên cán bộ ............................................ ................................................ ............................................ ................................................ 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:..................................................................... 7.ngày hoàn thành đồ án:............................................................................ Ngày tháng năm 2005 Chủ nhiệm khoa Cán bộ hướng dẫn (ký , ghi rõ họ tên) (ký , ghi rõ họ tên) TS.Nguyễn Hữu Trịnh Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp Ngày..........tháng...........năm 2005 Người duyệt ( ký , ghi rõ họ tên ) Mục lục Trang PHẦN MỞ ĐẦU 5 PHẦN TỔNG QUAN 8 I. CƠ SỞ HOÁ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH 8 1.1 Các phản ứng xảy ra trong quá trình 8 1.2 Cơ chế phản ứng Reforming xúc tác 19 1.3 Nhiệt động học phản ứng và điều kiện phản ứng 22 II. NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 26 2.1 Nguyên liệu 26 2.2 Hydro hóa làm sạch nguyên liệu 30 2.3 Sản phẩm của quá trình Reforming xúc tác 33 III. XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 36 3.1 lịch sử phát triển 37 3.2 vai trò của xúc tác hai chức năng............................................. 38 3.3 Tính chất của chất xúc tác 41 3.4. những nguyên nhân làm giảm hoạt tính .......... 43 3.5. tái sinh xúc tác 46 3. 5.1 Sự thay đổi các chất xúc tác trong quá trình làm việc 46 3.5.2 Các phương pháp tái sinh chất xúc tác 46 3.5.3 Tuổi thọ xúc tác và giới thiệu một số chất xúc tác 48 IV. CÔNG NGHỆ REFORMING XÚC TÁC 50 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 50 4.2 Giới thiệu một số sơ đồ công nghệ 53 4.3 thiết kế phân xưởng........................................................................68 4.4.Các thiết bị chính của quá trình 69 PHẦN TÍNH TOÁN 72 PHẦN TÍNH TOÁN KINH TẾ 102 PHẦN XÂY DỰNG 107 I. CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 107 II. CÁC NGUYÊN TẮC KHI THIẾT KẾ XÂY DỰNG 109 III.BỐ TRÍ MẶT BẰNG XÂY DỰNG 110 PHẦN AN TOÀN 113 I. KHÁI QUÁT 113 1.1 Nguyên nhân kỹ thuật 113 1.2 Nguyên nhân do tổ chức 113 1.3 nguyên nhân do vệ sinh......................................................... 113 II. NHỮNG YÊU CẦU VỀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ 114 2.1 Phòng chống cháy 114 2.2 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn gây cháy 114 2.3 Ngăn ngừa khả năng suất hiện những nguồn cháy 115 III. NHỮNG BIỆN PHÁP TỔ CHỨC ĐỂ BẢO ĐẢM AN TOÀN CHÁY NỔ . 116 PHẦN KẾT LUẬN 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 PHẦN MỞ ĐẦU Vào những năm 1859 ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ ra đời và từ đó sản lượng dầu mỏ khai thác ngày càng được phát triển mạnh về số lượng cũng như về chất lượng . Ngày nay với sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật , dầu mỏ đã trở thành nguyên liệu quan trọng trong công nghệ hoá học . trên cơ sở nguyên liệu dầu mỏ , người ta đã sản xuất được hàng nghìn các hoá chất khác nhau , làm nguyên liệu cho động cơ , nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác . Ngành công nghiệp chế biến dầu ở nước ta ra đời tuy chưa lâu , nhưng nó được đánh giá là một ngành công nghiệp mũi nhọn , đặc biệt là trong giai đoạn đất nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa. Để đạt được những mục tiêu mà sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đã đề ra thì cần phải đáp ứng một nhu cầu rất lớn về nguyên liệu, nhiên liệu cho phát triển công nghiệp và kinh tế . Năm 1986 dầu thô được khai thác tại mỏ Bạch Hổ và hàng loạt các mỏ mới được phát hiện như:Rồng, Đại Hùng, Ruby. Cho đến nay chúng ta đã khai thác được tổng cộng hơn 60 triệu tấn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác. Nguồn dầu thô xuất khẩu đã đem lại cho đất nước ta một nguồn ngoại tệ khá lớn. Tuy nhiên hàng năm chúng ta cũng chi một nguồn ngoại tệ không nhỏ, để nhập khẩu các sản phẩm từ dầu mỏ nhằm phục vụ cho nhu cầu phát triển đất nước. Nhà máy lọc dầu Cát Lái ra đời đánh dấu một bước phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp dầu . Ngay từ năm 1991 Chính phủ Việt Nam đã tổ chức gọi thầu xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 công suất 6,5 triệu tấn/năm và cho đến nay đang được xúc tiến xây dựng tại Dung Quất (Quảng Ngãi). Có thể nói rằng việc đất nước ta xây dựng nhà máy lọc dầu số 1 là một quyết định phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh hiện nay. Nhà máy lọc dầu số 1 ra đời không những cung cấp những sản phẩm năng lượng quan trọng mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu quý giá cho công nghiệp hóa dầu. Do đó việc phát triển công nghệ và quy mô nhà máy reforming là rất cần thiết cho việc phát triển đất nước. Trong công nghiệp chế biến dầu mỏ các quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của chất xúc tác chiếm một tỷ lệ rất lớn và đóng vai trò vô cùng quan trọng . Chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá có khả năng làm giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng vị vậy tăng tốc độ phản ứng lên rất nhiều . Mặt khác khi có mặt của xúc tác thì có khả năng tiến hành phản ứng ở nhiệt độ thấp hơn . Điều này có tầm quan trọng đối với các phản ứng nhiệt dương (phản ứng hydro hoá ankyl hoá , polyme hoá ) vì ở nhiệt độ cao về mặt nhiệt động không thuận lợi cho phản ứng này Sự có mặt của chất xúc tác trong quá trình chuyển hoá hoá học vừa có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình chuyển hoá , vừa có khả năng tạo ra những nồng độ cân bằng cao nhất , có nghĩa là tăng hiệu suất sản phẩm của quá trình . Trong quá trình chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của xúc tác thì quá trình reforming xúc tác chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ , lượng dầu mỏ được chế biến bằng quá trình reforming chiếm tỷ lệ lớn hơn so với các quá trình khác . Qúa trình reforming xúc tác được xem là một quá trình chủ yếu sản xuất xăng cho động cơ , đó là một quá trình quan trọng không thể thiếu trong công nghiệp chế biến dầu Có thể nói quá trình reforming ra đời là một bước ngoặc lớn trong công nghệ chế biến dầu . Trước đây người ta dùng xăng chưng cất trực tiếp có pha trộn thêm phụ gia (chì ) để làm tăng trị số octan . Ngày nay người ta sử dụng xăng của quá trình reforming cho động cơ thì chất lượng đảm bảo hơn ,ít ảnh hưởng đến môi trường hơn Hơn nữa , ngoài sản phẩm chính là xăng ,quá trình reforming xúc tác còn sản xuất ra các hydrocacbon thơm và là một nguồn thu khí hydro sạch , rẻ tiền hơn các nguồn thu khác 10-15 lần Reforming ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong các nhà máy chế biến dầu hiện đại . ở Tây Âu hơn 50% xăng thu được là xăng của quá trình reforming . Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển công nghệ reforming là điều hết sức cấp thiết cho công nghiệp hoá dầu nói riêng và nền công nghiệp nước ta nói chung . PHẦN TỔNG QUAN I. CƠ SỞ HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC : Reforming xúc tác là một quá trình chuyển đổi các thành phần hydrocacbon của nguyên liệu mà chủ yếu là naphten và parafin thành hydrocacbon thơm có trị số octan cao .sử dụng nguyên liệu là xăng chưng cất trực tiếp và gần đây nhờ sự phát triển của các quá trình làm sạch bằng hydro mà ta có thể sử dụng xăng của các quá trình lọc dầu khác (như xăng của quá trình cốc hóa, xăng cracking nhiệt...). Quá trình này được tiến hành trên xúc tác hai chức năng thường chứa platin (trong hỗn hợp với các kim loại quý khác và 1 halogen) được mang trên chất mang ôxit nhôm tinh khiết. Mục đích của quá trình là sản xuất xăng có trị số octan cao (RON trong khoảng từ 95 - 102) mà không phải pha thêm chì. Đồng thời, do sản phẩm chủ yếu của quá trình là hydrocacbon thơm nên quá trình còn được ứng dụng để BTX (khi nguyên liệu và phân đoạn naphta nhẹ có nhiệt độ sôi từ 310 - 340oF) là những nguyên liệu quý cho tổng hợp hóa dầu. Ngoài ra, quá trình còn là nguồn thu hydro nhiều nhất và rẻ nhất. 1.1.Các phản ứng xảy ra trong quá trình reforming xúc tác : Bao gồm các phản ứng:dehydro hóa, dehydro vòng hóa, hydro hoá, isome hóa. Ngoài ra còn các phản ứng phụ , tuy không làm ảnh nhiều đến cân bằng của phản ứng chính , nhưng lại ảnh hưởng lớn đến độ hoạt động và độ bền của xúc tác . Đó là các phản ứng : Phản ứng phân huỷ và khử các hợp chất có chứa oxy, nitơ , lưu huỳnh thành H2S ,NH3 , H2O. Phản ứng phân huỷ các hợp chất chứa kim loại và halogen phản ứng ngưng tụ các hợp chất trung gian không bền như olefin ,diolefin với các hydrocacbon thơm , dẫn đến tạo thành hợp chất nhựa và cốc bám trên bề mặt xúc tác . Vì thế để phát triển quá trình reforming xúc tác , người ta phải hạn chế tới mức tối đa quá trình tạo cốc . Trong thực tế sản xuất người ta thường dùng áp suất và nồng độ hydro cao hoặc tiến hành tái sinh liên tục xúc tác (RCC) M/ A n-parafin sản phẩm cracking M or A M/ A Iso-parafin sản phẩm cracking M or A cyclopentan M/ A A sản phẩm cracking M or A M/ A Iso-parafin sản phẩm cracking M or A cyclohexan Aromatic Lighter Aromatic M or A M A Naphthene isomerization Dehydro- genation Dealkylation and Demethylation I II III A = Axit , M = Metan , I = Hydrocracking và Demethylation(M) , II=paraffinisomerization, III=Dehydrocyclization. Hình 1. Sơ đồ các phản ứng chính trong quá trình reforming xúc tác 1.1.1. Phản ứng dehydrohóa: Phản ứng dehydrohóa là loại phản ứng chính để tạo ra hydrocacbon thơm. Phản ứng này xảy ra đối với naphten thường là xyclopentan và xyclohexan (xyclopentan thường nhiều hơn xyclohexan), xyclohexan bị dehydro hóa trực tiếp tạo ra hợp chất thơm. + 3H2 (+50 KCal/mol) (1) CH3 CH3 Đây là phản ứng thu nhiệt mạnh. Khi càng tăng nhiệt độ và giảm áp suất thì hiệu suất hydrocacbon thơm sẽ tăng lên. Theo nghiên cứu cho thấy, việc tăng tỷ số H2/RH nguyên liệu có ảnh hưởng không nhiều đến cân bằng của phản ứng dehydro hóa naphten và sự ảnh hưởng này có thể bù lại bằng việc tăng nhiệt độ của quá trình. Khi hàm lượng hydrocacbon naphten trong nguyên liệu cao, quá trình reforming sẽ làm tăng rõ ràng hàm lượng của hydrocacbon. Do đó cho phép ta lựa chọn và xử lý nguyên liệu để có thể đạt mục đích mong muốn: hoặc tăng hydrocacbon thơm có trị số octan cao cho xăng, hoặc để nhận hydrocacbon thơm riêng biệt (B, T, X). Sự tăng trị số octan của xăng cũng còn phụ thuộc vào hàm lượng n-parafin chưa bị biến đổi chứa trong sản phẩm vì chúng có trị số octan khá thấp. Vì vậy, ngoài phản ứng dehydrohoá naphten, cũng cần phải tiến hành các phản ứng khác sao cho đảm bảo được hiệu quả của quá trình reforming. Phản ứng dehydro hóa naphten, trong đó đặc trưng nhất là phản ứng dehydro hóa xyclohexan và dẫn xuất của nó, có tốc độ khá lớn khi ta dùng xúc tác có chứa Pt. Năng lượng hoạt hóa nhỏ khoảng 20 Kcal/mol. Phản ứng đồng phân hóa naphten vòng 5 cạnh thành vòng 6 cạnh lại là phản ứng có hiệu ứng nhiệt thấp (5 Kcal/mol), nên khi tăng nhiệt độ thì cân bằng chuyển dịch về phía tạo vòng naphten 5 cạnh. Ví dụ: + 3H2 CH3 Ở đây phản ứng chính của reforming ở 500oC, nồng độ cân bằng của metyl xyclopertan là 95%, còn của xyclohexan chỉ là 5%. Nhưng tốc độ phản ứng dehydro hóa xảy ra nhanh mà cân bằng của phản ứng đồng phân hóa có điều kiện chuyển hóa thành xyclohexan và trong phản ứng, nồng độ của naphten chưa bị chuyển hóa chỉ còn 5%. Như vậy, nhờ phản ứng dehydro hóa naphten có tốc độ cao mà trong quá trình reforming ta sẽ nhận được nhiều hydrocacbon thơm và hydro. Do phản ứng thu nhiệt mạnh , người ta phải tiến hành phản ứng nối tiếp trong nhiều thiết bị phản ứng để nhận được độ chuyển hoá cao cần thiết . ngoài ra còn có các phản ứng dehydro hoá parafin tạo olefin , tuy nhiên hàm lượng không đáng kể . C9H20 C9H18 + H2 CnH2n +2 CnH2n + H2 1.1.2.phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin: R Phương trình tổng quát có dạng: R-C-C-C-C-C-C + 4H2 ( Q = 60 kcal/mol ) Phản ứng dehydro vòng hoá n-parafin xảy ra khó hơn so với phản ứng của naphten .Chỉ ở nhiệt độ cao mới có thể nhận được hiệu suất hydrocacbon thơm đáng kể . Khi tăng chiều dài mạch cacbon trong parafin ,hằng số cân bằng tạo hydrocacbon thơm cũng được tăng lên , điều đó thể hiện ở số liệu trong bảng 1 Bảng 1 : ảnh hưởng của nhiệt độ và chiều dài mạch cacbon tới hằng số cân bằng của phản ứng dehydro vòng hoá parafin [ 7-1 ] Phản ứng 400 0k 6000k 8000k n-C6H14 ® C6H6 + 4H2 3,82 . 10-12 0,67 3, 68 . 105 n-C7H16 ® C7H8 +4H2 6,54 .10-10 31,77 9,03 . 106 n-C8H18 ® C6H5C2H5+H2 7,18 .10-10 39,54 1,17 . 107 n- C9H20 ® C6H5C3H7+4H2 1,42 .10-9 65,02 1,81 . 107 Khi tăng nhiệt độ ,hằng số cân bằng của phản ứng dehydro vòng hoá parafin tăng lên rất nhanh ,nhanh hơn so với cả phản ứng dehydro hoá naphten . Nhưng tốc độ phản ứng dehydro vòng hoá lại rất nhạy với sự thay đổi áp suất hoặc tỉ số hydro trên hydrocacbon nguyên liệu . Năng lượng hoạt động của phản ứng thay đổi từ 25 đến 40 kcal / mol , khi dùng xúc tác Cr2O3 /AL2O3Còn khi dùng xúc tác pt/AL2O3 là từ 20 đến 30 Kcal / mol . Tốc độ phản ứng tăng khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử parafin , điều đó dẫn tới hàm lượng hydrocacbon thơm trong sản phẩm phản ứng cũng tăng lên . Số liệu trong bảng 2 thể hiện rõ điều này . Bảng 2 :dehydro vòng hoá parafin trên xúc tác pt Loại RD . 150 ở điều kiện t0 = 496 0 C , p = 15 KG /Cm2. tốc độ không gian thể tích truyền nguyên liệu V/ H / V bằng 2,0 – 2,6 . tỷ số H2/ RH = 5 [ 7- 2 ] Nguyên liệu Hydrocacbon thơm , % khối lượng / nguyên liệu độ chuyển hoá % V n- C7H16 39,8 57,0 n- C12H26 60,2 67,0 Dehydro vòng hoá parafin để tạo hydrocacbon thơm là một trong những phản ứng quang trọng nhất của reforming xúc tác . Nhờ phản ứng này mà cho phép biến đổi một lượng lớn các hợp chất có trị số octan thấp của nguyên liệu thành các hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan cao . ( ví dụ : trị số octan của n-C7 = 0 còn rị số octan của toluen = 120 ). Phản ứng xảy ra ưu tiên và tạo thành các dẫn xuất của bengen với số lượng cực đại , nhóm metyl dính xung quanh , nếu như nguyên liệu cho phép . Chẳng hạn ở 465 0 C , nếu nguyên liệu là 2,3 – dimetyl hexan thì phản ứng vòng hoá xảy ra còn khó hơn nữa . Nhưng nếu ta tăng nhiệt độ lên trên 510 0 C , thì hiệu suất hydrocacbon thơm từ các hợp chất trên lại tăng lên nhờ phản ứng đồng phân hoá làm thay đổi cấu trúc của mạch alkyl . %mol Toluen %mol Bennze H2/RH=4 H2/RH=4 H2/RH=10 H2/RH=10 35 ktg/cm2 H2/RH=4 35 ktg/cm2 100 80 60 40 20 n-C7 0 n-C6 P=18 kg/cm2 18 kg/cm2 H2/RH=4 H2/RH=10 H2/RH=10 100 80 60 40 20 550 510 500 445 400 500 510 450 480 TOC TOC Hình.2.cân bằng n-C6 – benzen trong Hình.3.cân bằng n-C7-toluen phản ứng dehydro vòng hoá trong phản ứng dehydro vòng hoá 1.1.3 Phản ứng isomehoá: Người ta thường chia phản ứng hydroIsome hoá thành hai loại: a.phản ứng Isome hoá n-parafin : Các phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan là các phản ứng toả nhiệt nhẹ .Bảng 3 cho thấy nhiệt phản ứng để tạo thành các isome từ các cấu tử riêng. Cấu tử ΔH298 , kcal/mol C5:2-metylbutan ( isopentan) 2,2-dimetylpropan (neopentan) C6 : 2-metylpentan (isohexan) 3-metylpentan 2,2-dimetylbutan ( neohexan) 2,3-dimetylbutan -1,92 -4,67 -1,70 -1,06 -4,39 -2,59 Bảng 3: nhiệt phản ứng để tạo thành các isome từ các cấu tử riêng Do các phản ứng isome hoá là toả nhiệt nên về mặt nhiệt động học , phản ứng sẽ không thuận lợi khi tăng nhiệt độ .Mặt khác , phản ứng isome hoá n-parafin là phản ứng thuận nghịch và không có sự tăng thể tích , vì thế cân bằng của phản ứng chỉ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ . Nhiệt độ thấp tạo điều kiện tạo thành các isome và cho phép nhận được hỗn hợp ở điều kiện cân bằng và có trị số octan cao. Đồ thị hình 4 (a,b,c) cho thấy sự phụ thuộc giữa nồng độ cân bằng của các isome vào nhiệt độ của phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan được xây dựng từ tính toán và từ thực nghiệm . Từ đồ thị cho thấy khi tăng nhiệt độ , nồng độ của các isome đều giảm , còn nồng độ của các n-parafin tăng . Cũng từ đồ thị (hình 4) cho thấy , nếu to < 200 0C sẽ thiết lập được một hỗn hợp cân bằng có trị số octan cao . toC → toC → Iso-pentan n-pentan neopentan 4 5 1 2 3 C6 100 75 50 25 0 100 75 50 25 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 1.2-metylpentan 2.3-hexan 3.3-metylpentan 4.2,2-dimetylbutan 5.2,3-dimetylbutan C5 %mol --- tính toán — thực nghiệm Hình 4: Sự phụ thuộc giữa nồng độ cân bằng của các isome vào nhiệt độ của phản ứng isome hoá n-pentan và n-hexan n - parafin iso - parafin + DQ = 2 Kcal/mol với thiết bị phản ứng reforming xúc tác ở điều kiện 5000C và xúc tác Pt/AL2O3 , thì cân bằng đạt được trong vùng phản ứng của thiết bị như sau : Với n - C6 là 30%; n - C5 là 40%; n - C4 là 60% Các phản ứng này có vai trò quan trọng trong qúa trình reforming xúc tác vì Với các n - parafin nhẹ, sự isome hóa làm cải thiện trị số octan. VD: NO của n - C5 là 62, trong khi đó NO của iso - c5 là trên 80. Với các n - parafin cao hơn C5, phản ứng isomehóa dễ xảy ra, nhưng nó chỉ làm tăng không nhiều NO vì còn có mặt các n - parafin chưa biến đổi trong sản phẩm phản ứng. VD: n - C7 có NO = 0; còn trimetylbutan có NO = 110 và hỗn hợp c7 ở điều kiện cân bằng của phản ứng isomehoá chỉ có NO = 55. Do đó mà phản ứng isome hóa tốt nhất nên tiến hành với n - parafin nhẹ C5 hoặc C6). vì khi đó sản phẩm có trị số octan cao hơn khi tiến hành isome hoá với n-parafin cao hơn. .Olefin cũng có thể bị isome hóa nhưng thường là hydro isome hóa do sự có mặt của hydro trong môi trường phản ứng. Hepten - 1 + H2 ® 2-metylhexan Phản ứng này lấy đi một lượng hydro làm giảm áp suất của quá trình , tạo điều kiện cho phản ứng chính của quá trình reforming , tuy nhiên với hàm lượng nhỏ nên ảnh hưởng không nhiều đến quá trình phản ứng . .phản ứng isome hoá alxyl xyClopentan thành xyclohexan: R R' ΔQ = 4 ¸ 6 KCal/mol R' + 3H2 + ΔQ = - 50 KCal/mol Ngoài ra còn có phản ứng isome hóa alkyl thơm CH3 CH3 C2H5 ® 1.1.4 Phản ứng hydro hóa: Phản ứng này xảy ra với olefin trong nguyên liệu để tạo thành parafin. Phản ứng thực hiện dễ dàng trong điều kiện của quá trình reforming. Thành phần olefin cũng có thể chuyển hóa trực tiếp thành aromatic, nhưng không đáng kể. Đây cũng là một phản ứng quan trọng vì nó chuyển hóa các hydrocacbon chưa no thành hydrocacbon no làm giảm sự tạo cốc gây nên sự khử hoặc hoạt tính các xúc tác. 1.1.5 Phản ứng hydrocracking và naphten: Phản ứng hydrocracking: Đây là phản ứng cracking với sự có mặt của hydro phản ứng dễ gãy mạch tạo thành hai parafin khác. Đây là phản ứng không mong muốn của quá trình . ở các điều kiện nhất định có thể xảy ra cracking sâu tạo khí và sản phẩm nhẹ và giảm thể tích sản phẩm lỏng và đồng thời cũng làm giảm hiệu suất hydro (vì tiêu tốn trong phản ứng). Do vậy hiệu suất sẽ giảm, phản ứng này xảy ra khá chậm và chủ yếu được xúc tác bởi chức năng axit của xúc tác. n - C9H20 + H2 ® n - C5H12 + C4H10 n - C9H20 + H2 ® n - CH4 + n - C8H18 CnH2n+2 + H2 ® CmH2m +2 + CpH2p+2 Đối với parafin, thường xảy ra các phản ứng hydrocracking và hydrogenolyse. R - C - C - R1 + H2 Û R - CH3 (iso) + R1 - CH3 (iso) + DQ=11 Kcal/mol. R - C - C - R1 + H2 Û R2 - CH3 + CH4 (phản ứng hydro genolyse) . Naphten cũng có khả năng tham gia phản ứng hydrocracking. Giai đoạn đầu tiên của phản ứng này là đứt vòng với sự có mặt của hydro, tạo thành parafin RH R2 R1 . + H2 Û R3H Û R4H + R3H + SDQ = 20 KCal/mol Hydrocacbon thơm cũng có thể bị hydrodealkyl hóa + H2 Û C6H6 + RH + DQ = 12 ¸ 13 Kcal/mol Sản phẩm của quá trì