Mô phỏng và tối ưu hóa, xử lý sự cố cho phân xưởng transalkyl hóa các hydrocacbon thơm (tatoray) của nhà cung cấp bản quyền UOP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.44 MB, 106 trang )
NGUYỄN DUY THUẬN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN DUY THUẬN
KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU
MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA, XỬ LÝ SỰ CỐ CHO PHÂN
XƯỞNG TRANSALKYL HÓA CÁC HYDROCACBON THƠM
(TATORAY) CỦA NHÀ CUNG CẤP BẢN QUYỀN UOP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU
KHOÁ 2014B
Hà Nội – Năm 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN DUY THUẬN
MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA, XỬ LÝ SỰ CỐ CHO PHÂN XƯỞNG
TRANSALKYL HÓA CÁC HYDROCACBON THƠM (TATORAY)
CỦA NHÀ CUNG CẤP BẢN QUYỀN UOP
Chuyên ngành: KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. PHẠM THANH HUYỀN
Hà Nội – Năm 2016
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được
thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Phạm Thanh Huyền.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung
thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Học viên
Nguyễn Duy Thuận
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 1
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
PGS.TS. Phạm Thanh Huyền đã tận tình hướng dẫn, định hướng và luôn động viên
tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Kỹ sư
Trần Quang Hải đã nhiệt tình hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các Thầy Cô công tác tại Viện Kỹ thuật
Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình truyền đạt những kiến thức
quý báu, là nền tảng để tôi tiếp cận và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin cảm ơn gia đình và đồng nghiệp đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi
hoàn thành luận văn.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 2
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
A9, A10
Hydrocacbon thơm có 9 hoặc 10 nguyên tử C
BPSD
Thùng/ngày (Barrel Per Stream Day)
Bypass
Dòng công nghệ đi tắt qua thiết bị (được sử dụng trong
một số trường hợp nhất định)
Data Sheet
Bảng dữ liệu thông số chi tiết về thiết bị của nhà chế tạo
Đktc
Điều kiện tiêu chuẩn
EII
Chỉ số cưởng độ tiêu thụ năng lượng (Energy Intensity
Index)
HC
Hydrocacbon
Interlock
Còn gọi là ESD (Emergency Shutdown) hay SIS (Safety
Instrumented System): Hệ thống điều khiển dừng khẩn
cấp thiết bị, phân xưởng, cụm phân xưởng hoặc toàn bộ
nhà máy khi có sự cố ngoài tầm kiểm soát để đảm bảo an
toàn cho con người/thiết bị.
NMLHD
Nhà máy Lọc Hóa dầu
OP
Đầu ra bộ điều khiển (Output)
OTS
Mô hình mô phỏng Đào tạo Vận hành (Operator Training
Simulator)
PV
Biến quá trình (Process Variable)
Reformat
Sản phẩm chính của quá trình Reforming
Reforming
Công nghệ biến đổi cấu trúc các phân tử hydrocacbon để
tạo ra các phân tử khác, điển hình là công nghệ chế biến
phân đoạn xăng nặng chứa nhiều paraffin, nahpthen có trị
số octan thấp thành các cấu tử hydrocacbon thơm có trị số
octan cao
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 3
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
Solomon
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Tổ chức chuyên về tiêu chuẩn và đánh giá hoạt động của
các công ty trong lĩnh vực công nghiệp năng lượng toàn
cầu
SOR/EOR
Trạng thái bắt đầu/cuối của một chu kỳ làm việc (của chất
xúc tác, Start Of Run/End Of Run)
SP
Giá trị đặt (Set Point)
THDA
De-alkyl hóa nhiệt trong môi trường hydro (Thermal
Hydro De-Akylation)
Turnaround
Dừng định kỳ toàn bộ nhà máy để bảo dưỡng, thường 3 –
4 năm một lần
Turndown capacity
Công suất tối thiểu theo thiết kế của một phân xưởng mà
tại đó phân xưởng vẫn có thể vận hành ổn định
UOP
Công ty con thuộc Tập đoàn Honeywell của Mỹ chuyên
phát triển và cung cấp bản quyền công nghệ trong lĩnh vực
lọc hóa dầu, chế biến khí và các công nghiệp chế biến khác
WHSV/LHSV
Tốc độ không gian khối lượng/thể tích (Weight/Liquid
Hourly Space Velocity)
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 4
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các phân xưởng công nghệ trong tổ hợp Aromatics ................................11
Bảng 1.2: Một số loại xúc tác Tatoray của UOP ......................................................28
Bảng 1.3: Các tạp chất trong nguyên liệu của phân xưởng Tatoray .........................33
Bảng 1.4: Các tạp chất trong dòng khí hydro bổ sung của phân xưởng Tatoray ......34
Bảng 1.5: Các thiết bị chính của phân xưởng Tatoray ..............................................34
Bảng 2.1: Các cấu tử mô phỏng ................................................................................49
Bảng 2.2: Thông số các phản ứng trong mô phỏng phân xưởng Tatoray .................51
Bảng 2.3: Thông số các dòng nguyên liệu ................................................................52
Bảng 2.4: Ký hiệu các thiết bị trong phân xưởng Tatoray mô phỏng.......................54
Bảng 2.5: Thông số các dòng sản phẩm....................................................................59
Bảng 2.6: Thông số dòng cấp nhiệt cho đáy tháp chưng cất ....................................59
Bảng 3.1: So sánh thông số mô phỏng và thiết kế của các dòng công nghệ chính ...88
Bảng 3.2: So sánh thành phần các cấu tử chính trong dòng nguyên liệu, sản phẩm
phản ứng và độ chuyển hóa .......................................................................................89
Bảng 3.3: So sánh chỉ tiêu cơ bản của các dòng sản phẩm .......................................91
Bảng 3.4: Kết quả nghiên cứu các Case Study cho tối ưu hóa cụm tháp chưng cất .95
Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng sự giảm hoạt tính xúc tác ...........................................96
Bảng 3.6: Thông số mô phỏng sự giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt ..................97
Bảng 3.7: Tổng hợp số liệu mô phỏng sự giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt ......99
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 5
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Vị trí phân xưởng Tatoray trong tổ hợp Aromatics điển hình ..................12
Hình 1.2: Ảnh hưởng của phân xưởng Tatoray lên sản lượng p-xylen ....................13
Hình 1.3: Phân bố các nhóm metyl ở trạng thái cân bằng tại 427 oC .......................16
Hình 1.4: Quan hệ giữa tỷ lệ các sản phẩm và thành phần nguyên liệu trong công
nghệ Tatoray..............................................................................................................17
Hình 1.5: Sơ đồ sự hình thành cốc ............................................................................21
Hình 1.6: Tương quan giữa độ chuyển hóa với nhiệt độ phản ứng và tốc độ không
gian của các nguyên liệu chỉ chứa Toluen và nguyên liệu hỗn hợp với C7A/C9A =
65/35 ..........................................................................................................................26
Hình 1.7: Quan hệ giữa thành phần nguyên liệu và độ tinh khiết sản phẩm benzen 30
Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ phân xưởng Tatoray điển hình ......................................35
Hình 1.9: Sơ đồ phương pháp quản lý năng lượng phổ biến trong các NMLHD .....41
Hình 2.1: Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................46
Hình 2.2: Các cấu tử mô phỏng ................................................................................51
Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng tĩnh phân xưởng Tatoray ...............................................73
Hình 3.2: Đường đặc tính áp suất tĩnh của máy nén K-101 ......................................74
Hình 3.3: Đường đặc tính hiệu suất của máy nén K-101 ..........................................75
Hình 3.4: Đường đặc tính áp suất tĩnh của bơm P-001A/B ......................................75
Hình 3.5: Đường đặc tính hiệu suất của bơm P-001A/B ..........................................76
Hình 3.6: Đường đặc tính áp suất tĩnh của bơm P-201A/B ......................................76
Hình 3.7: Đường đặc tính hiệu suất của bơm P-201A/B ..........................................77
Hình 3.8: Đường đặc tính áp suất tĩnh của bơm P-202A/B ......................................77
Hình 3.9: Đường đặc tính hiệu suất của bơm P-202A/B ..........................................78
Hình 3.10: Biểu đồ thông số điều khiển các dòng nguyên liệu đầu vào ...................79
Hình 3.11: Biểu đồ thông số điều khiển dòng nguyên liệu từ bơm P-001A/B .........79
Hình 3.12: Biểu đồ thông số điều khiển dòng nguyên liệu Bypass E-101 ...............80
Hình 3.13: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đầu vào thiết bị phản ứng ............80
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 6
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Hình 3.14: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đầu vào bình tách V-101 .............81
Hình 3.15: Biểu đồ thông số điều khiển áp suất bình tách V-101 ............................81
Hình 3.16: Biểu đồ thông số điều khiển áp suất đỉnh tháp chưng cất C-201............82
Hình 3.17: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ dòng đỉnh tháp vào bình tách V-201
...................................................................................................................................82
Hình 3.18: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ dòng hơi từ E-204 .......................83
Hình 3.19: Biểu đồ thông số điều khiển mức thiết bị làm lạnh E-204 .....................83
Hình 3.20: Biểu đồ thông số cụm điều khiển mức bình tách V-201 và dòng hồi lưu
...................................................................................................................................84
Hình 3.21: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đĩa nhạy cảm (đĩa 10) của tháp chưng
cất C-201 ...................................................................................................................84
Hình 3.22: Biểu đồ thông số điều khiển lưu lượng dòng tuần hoàn đáy tháp C-201
đến H-101 ..................................................................................................................85
Hình 3.23: Biểu đồ thông số điều khiển lưu lượng dòng cấp nhiệt từ phân xưởng
chưng cất tách xylen vào E-0205A/B .......................................................................85
Hình 3.24: Biểu đồ thông số điều khiển mức đáy tháp chưng cất C-201 .................86
Hình 3.25: Sơ đồ mô phỏng động phân xưởng Tatoray............................................87
Hình 3.26: Độ chuyển hóa theo mô phỏng của phân xưởng Tatoray .......................90
Hình 3.27: Kết quả tính cân bằng vật chất ................................................................92
Hình 3.28: Kết quả tính cân bằng năng lượng ..........................................................93
Hình 3.29: Sơ đồ cụm thiết bị trao đổi nhiệt tái đun đáy tháp tách sản phẩm ..........97
Hình 3.30: Thay đổi nhiệt độ dòng tái đun đáy tháp và hàm lượng benzen trong sản
phẩm đáy khi xảy ra sự cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt ..........................................98
Hình 3.31: Biểu đồ các thông số khi khắc phục sự cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt
...................................................................................................................................99
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 7
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ...................................................3
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................6
MỤC LỤC ..................................................................................................................8
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................11
1.1. Công nghệ Tatoray ......................................................................................11
1.1.1. Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm .......................................................11
1.1.2. Cơ sở hóa học của quá trình ...................................................................14
1.1.3. Các thông số công nghệ ..........................................................................22
1.1.4. Xúc tác và các chất gây ngộ độc xúc tác ................................................27
1.1.5. Các thiết bị chính ....................................................................................34
1.1.6. Sơ đồ công nghệ .....................................................................................35
1.1.7. Một số công nghệ Transalkyl hóa khác ..................................................36
1.2. Tối ưu hóa trong nhà máy lọc hóa dầu ......................................................37
1.2.1. Giới thiệu về tối ưu hóa ..........................................................................37
1.2.2. Tối ưu hóa sử dụng phần mềm mô phỏng công nghệ ............................41
1.3. Một số sự cố công nghệ và cách phân tích, đánh giá bằng phần mềm mô
phỏng ....................................................................................................................43
1.3.1. Sự giảm hoạt tính xúc tác .......................................................................43
1.3.2. Sự giảm hiệu suất của các thiết bị trao đổi nhiệt ....................................44
CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG TATORAY ...................................46
2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................46
2.2. Phần mềm mô phỏng ...................................................................................47
2.2.1. Giới thiệu chung về phần mềm mô phỏng .............................................47
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 8
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
2.2.2. Phần mềm UniSim Design .....................................................................48
2.3. Mô phỏng tĩnh ..............................................................................................49
2.3.1. Thiết lập cơ sở ........................................................................................49
2.3.2. Thiết lập cụm phản ứng ..........................................................................52
2.3.3. Thiết lập cụm chưng cất .........................................................................56
2.4. Mô phỏng động.............................................................................................60
2.4.1. Thiết lập thông số các thiết bị.................................................................60
2.4.2. Thiết lập các vòng điều khiển .................................................................65
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................73
3.1. Các sơ đồ, biểu đồ mô phỏng ......................................................................73
3.1.1. Mô phỏng tĩnh ........................................................................................73
3.1.2. Mô phỏng động.......................................................................................74
3.2. So sánh kết quả mô phỏng với số liệu thiết kế ..........................................88
3.2.1. So sánh thông số cơ bản của các dòng công nghệ chính ........................88
3.2.2. So sánh thành phần sản phẩm phản ứng và độ chuyển hóa ...................89
3.2.3. So sánh chỉ tiêu các sản phẩm của phân xưởng .....................................91
3.3. Cân bằng vật chất và năng lượng ...............................................................91
3.3.1. Cân bằng vật chất ...................................................................................91
3.3.2. Cân bằng năng lượng ..............................................................................92
3.4. Tối ưu hóa .....................................................................................................93
3.4.1. Phương pháp thực hiện ...........................................................................93
3.4.2. Kết quả ....................................................................................................94
3.5. Một số vấn đề thường gặp trong quá trình vận hành và cách xử lý .......96
3.5.1. Sự giảm hoạt tính xúc tác .......................................................................96
3.5.2. Sự giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt .................................................97
KẾT LUẬN ............................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................102
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 9
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
MỞ ĐẦU
Ngành công nghiệp khai thác và chế biến dầu mỏ trên thế giới đã được bắt đầu từ rất
lâu và hiện tại đã phát triển rất mạnh mẽ. Ở Việt Nam, công nghiệp khai thác dầu mỏ
được đánh dấu bằng việc khai thác tấn dầu thô đầu tiên tại mỏ Bạch Hổ ngày
26/6/1986. Tuy nhiên, trong một thời gian dài dầu thô khai thác ở Việt Nam đều được
xuất khẩu. Công nghiệp chế biến dầu khí ở Việt Nam chỉ thực sự bắt đầu vào năm
2009 khi Nhà máy Lọc dầu Dung Quất đi vào hoạt động. Tiếp sau đó, để đảm bảo an
ninh năng lượng, một số dự án chế biến dầu mỏ khác đã và đang được nghiên cứu
triển khai như Dự án Lọc Hóa dầu Nghi Sơn, Dự án Hóa dầu Long Sơn, Dự án Lọc
dầu Vũng Rô, Dự án Lọc dầu Cần Thơ v.v…
Để tăng hiệu quả kinh tế và tính cạnh tranh, các dự án mới thường được thiết kế với
công nghệ có xu hướng chế biến sâu hơn để tạo ra các sản phẩm có giá trị cao hơn.
Nếu như ở Nhà máy lọc dầu Dung Quất phân đoạn xăng nặng từ phân xưởng
Reforming được đưa trực tiếp đi pha trộn xăng thương phẩm thì ở Nhà máy Lọc Hóa
dầu Nghi Sơn phân đoạn này được đưa vào Tổ hợp Aromatics để chế biến thành các
nguyên liệu cho hóa dầu là paraxylen và benzen có giá trị rất cao.
Tổ hợp Aromatics của UOP có công nghệ rất tinh vi và phức tạp, thường bao gồm
phân xưởng chưng cất chiết để thu hồi HC thơm (Sulfolane); các phân xưởng phân
tách benzen, toluen, xylen; phân xưởng hấp phụ tách paraxylen (Parex), phân xưởng
đồng phân hóa các xylen (Isomar) và phân xưởng transalkyl hóa các HC thơm
(Tatoray). Ở Việt Nam trước đây cũng đã có một số công trình nghiên cứu về tổ hợp
Aromatics nói chung và công nghệ Tatoray nói riêng nhưng kết quả khá hạn chế do
không có nhiều dữ liệu về thiết kế công nghệ và vận hành phân xưởng. Vì vậy luận
văn này tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng phân xưởng Tatoray trong tổ hợp
Aromatics của UOP, sau đó dựa trên mô hình mô phỏng được sẽ nghiên cứu một số
phương án nhằm tối ưu hóa và xử lý một số sự cố thường gặp trong quá trình vận
hành phân xưởng này.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 10
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ Tatoray
1.1.1. Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm
Tatoray là quá trình công nghệ bản quyền của UOP sử dụng xúc tác để transalkyl hóa
các hydrocacbon thơm, đơn giản nhất là chuyển hóa toluen thành benzen và xylen,
ngoài ra toluen và hỗn hợp C9/C10 aromatics cũng được làm nguyên liệu để chuyển
hóa thành C6 và C8 aromatics. Tatoray là một phân xưởng nằm trong tổ hợp
Aromatics, các phân xưởng trong tổ hợp này liên hệ rất chặt chẽ với nhau về sơ đồ
công nghệ và trao đổi năng lượng, do vậy chúng thường được thiết kế cùng nhau để
đảm bảo các chỉ tiêu về sản phẩm với loại nguyên liệu xác định và tối ưu hóa việc
tiêu thụ năng lượng. Tổ hợp này thường bao gồm các phân xưởng sau [19]:
Bảng 1.1: Các phân xưởng công nghệ trong tổ hợp Aromatics
Tên phân xưởng
Mục đích
Chưng cất tách
xylen
Phân tách nguyên liệu reformat và các dòng công nghệ khác
thành dòng C7- vào phân xưởng Sulfolane, hỗn hợp C8
aromatics làm nguyên liệu cho phân xưởng Parex, dòng
C9/C10 vào phân xưởng Tatoray và phân đoạn aromatics nặng
làm nhiên liệu.
Parex
Phân tách hỗn hợp C8 aromatics để thu sản phẩm p-xylen.
Isomar
Đồng phân hóa hỗn hợp xylen nghèo p-xylen thành hỗn hợp
cân bằng các xylen.
Tatoray
Transalkyl hóa hỗn hợp toluen và C9/C10 aromatics thành
benzen, xylen.
Sulfolane
Chưng cất chiết để thu hồi hydrocacbon thơm từ dòng C7- của
phân xưởng chưng cất tách xylen và các dòng công nghệ khác.
Chưng cất tách
benzen/toluen
Phân tách dòng sản phẩm từ phân xưởng Tatoray và dòng HC
thơm từ phân xưởng Sulfolane thành bezen sản phẩm, toluen
tuần hoàn lại phân xưởng Tatoray và C8+ aromatics vào phân
xưởng chưng cất tách xylen.
Trong trường hợp nhu cầu bezen cao hơn xylen, phân xưởng Tatoray sẽ được thay
thế bằng phân xưởng THDA để de-alkyl hóa các alkylbenzen nhằm tạo ra benzen.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 11
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Trong một tổ hợp aromatics điển hình, phân xưởng Tatoray được sử dụng để tăng sản
lượng benzen và C8 aromatics từ các sản phẩm có giá trị thấp hơn là toluen và phân
đoạn C9+. Như vậy, phân xưởng Tatoray thường được đặt giữa phân xưởng chưng
cất tách xylen (lấy nguyên liệu A9/A10) và phân xưởng chưng cất tách benzen/toluen
(chưng cất sản phẩm và tuần hoàn nguyên liệu toluen). Hình 1.1 thể hiện sơ đồ công
nghệ của một tổ hợp Aromatics điển hình của UOP [26].
Hình 1.1: Vị trí phân xưởng Tatoray trong tổ hợp Aromatics điển hình
Toluen và A9/A10 được đưa vào thiết bị phản ứng Tatoray, ở đây xảy ra các phản
ứng transalkyl hóa với sự có mặt của khí hydro và xúc tác Tatoray. Sản phẩm phản
ứng được tách các cấu tử nhẹ và đi qua các tháp tách benzen và tháp tách toluen ở
phân xưởng chưng cất tách benzen/toluen để thu benzen và toluen tuần hoàn, phần
nặng C8+ aromatics tiếp tục được đưa vào tháp tách xylen ở phân xưởng chưng cất
tách xylen để lấy hỗn hợp xylen làm nguyên liệu cho phân xưởng Parex (thu p-xylen)
còn phần nặng nhất được đưa vào tháp chưng cất aromatics nặng để thu A9/A10 tuần
hoàn lại nguyên liệu phản ứng.
Công nghệ Tatoray cũng cho phép chế biến nguyên liệu 100% C9 aromatics.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 12
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Sử dụng công nghệ Tatoray là cách lý tưởng để thu hồi xylen từ các sản phẩm có giá
trị thấp hơn là toluen và các hydrocacbon nặng. Một thực tế ít được nhận ra ở các
cụm Aromatics sản xuất xylen có công nghệ Tatoray là xấp xỉ 50% tổng các xylen
thu được được tạo ra từ phân xưởng Tatoray, reformat cung cấp 45% còn 5% đến từ
phân xưởng isome hóa (Isomar) nhờ chuyển hóa ethybenzen thành xylen [21]. Hình
1.2 thể hiện ảnh hưởng của phân xưởng Tatoray đối với sản lượng p-xylen được tạo
Sản lượng p-xylen, % của mức tối đa
ra trong tổ hợp Aromatics [26].
100
100
80
60
69
49
40
20
0
Không Tatoray
Với C7 Tatoray
Với C7/C9+ Tatoray
Hình 1.2: Ảnh hưởng của phân xưởng Tatoray lên sản lượng p-xylen
Sản phẩm phân xưởng Tatoray gồm benzen và hỗn hợp cân bằng gồm chủ yếu các
xylen và etylbenzen. Các xylen được thu hồi và đồng phân hóa thành p-xylen còn
etylbenzen cũng được chuyển hóa thành xylen ở phân xưởng Isomar. Như vậy, việc
tích hợp phân xưởng Tatoray vào cụm Aromatics có thể tăng gấp đôi lượng p-xylen
thu được từ nguyên liệu là phân đoạn xăng. Một điều rất quan trọng khi muốn tăng
hiệu quả sản xuất xylen là không chỉ tập trung vào phân xưởng Reforming mà phải
chú trọng cả vào phân xưởng Tatoray và hoạt động của nó.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 13
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
1.1.2. Cơ sở hóa học của quá trình
Phản ứng hóa học cơ bản trong công nghệ Tatoray là phản ứng transalkyl hóa các
nhóm metyl trong các hợp chất thơm có nhóm thế metyl, tức là di chuyển các nhóm
metyl giữa các vòng benzen. Thông thường, toluen hoặc hỗn hợp gồm toluen và các
alkyl benzen nặng (A9, A10) được chuyển hóa thành hỗn hợp cân bằng của benzen,
toluen, C8 aromatics và các cấu tử nặng hơn. Ngoài toluen và trimetylbenzen, trong
nguyên liệu còn có nhiều hợp chất khác như các vòng thơm chứa nhóm thế etyl,
propyl và butyl, các hydrocacbon no v.v… Các hợp chất no thường bị bẻ gãy thành
các phân tử nhẹ. Giới hạn hàm lượng các hydrocacbon no trong nguyên liệu phụ thuộc
vào độ khắc nghiệt của quá trình (thúc đẩy các phản ứng hydrocracking). Ngoài ra,
các phân tử mạch vòng và dị thể cũng bị giới hạn trong nguyên liệu do có thể gây mất
hoạt tính xúc tác [17].
Một cách tổng quát, các phản ứng xảy ra theo hướng cân bằng giữa các cấu tử benzen
và hydrocacbon thơm chứa nhóm thế alkyl. Với loại nguyên liệu chỉ chứa các
hydrocacbon thơm với nhóm thế metyl, có thể đánh giá dễ dàng thành phần hỗn hợp
phản ứng ở trạng thái cân bằng, ngoài ra cũng thu được các cấu tử có chứa nhóm thế
etyl và etylen trong hỗn hợp phản ứng.
Việc đánh giá chiều hướng phản ứng sẽ phức tạp hơn khi các nhóm thế alkyl khác có
mặt trong nguyên liệu. Một phần các nhóm alkyl này sẽ bị de-alkyl hóa, phần còn lại
sẽ tham gia phản ứng transalkyl hóa với các nhóm metyl hoặc alkyl khác. Phần lớn
các nhóm propyl và alkyl nặng hơn sẽ bị de-anlkyl hóa hoàn toàn hoặc hydrocracking
thành các nhóm alkyl nhẹ hơn (metyl và etyl). Các nhóm etyl cũng bị de-alkyl hóa
một phần, phần còn lại bị bẻ gãy thành nhóm metyl hoặc transalkyl hóa. Các nhóm
metyl tồn tại bền vững ở điều kiện phản ứng và hầu như không bị de-alkyl hóa.
Cơ chế phản ứng trong công nghệ Tatoray yêu cầu phản ứng xảy ra trong môi trường
khí hydro mặc dù hydro không bị tiêu tốn trong phản ứng transalkyl hóa. Trên thực
tế luôn có một lượng nhất định hydro bị tiêu hao do các phản ứng phụ như de-alkyl
hóa và hydrocracking đề cập ở trên. Lượng hydro tiêu hao sẽ tăng lên khi chế biến
các nguyên liệu nặng hơn do chúng thường chứa các nhóm alkyl lớn hơn.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 14
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Các tính toán cân bằng cho thấy về lý thuyết có thể đạt được độ chuyển hóa (trong
một chu trình) lớn hơn, tới 59% đối với nguyên liệu là toluen, đây cũng là giới hạn
độ chuyển hóa với hỗn hợp toluen và các aromatics nặng hơn khác. Khi tăng độ
chuyển hóa sẽ tạo ra nhiều hơn các sản phẩm phụ là hydrocacbon no và hydrocacbon
thơm nặng dẫn đến làm giảm hiệu suất thu hồi benzen và C8 aromatics, đồng thời tốc
độ mất hoạt tính xúc tác cũng tăng lên. Độ chuyển hóa tối ưu khi xét đến các yếu tố
như chi phí nguyên liệu, giá trị sản phẩm và chi phí phụ trợ là khoảng 40% với nguyên
liệu toluen và 43% đến 47% với nguyên liệu hỗn hợp. Ngay cả khi các phản ứng
transalkyl hóa không đạt đến trạng thái cân bằng, ba đồng phân xylen trong sản phẩm
luôn ở trạng thái cân bằng lẫn nhau. Hàm lượng thực tế của etylbenzen trong sản
phẩm phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các nhóm etyl trong nguyên liệu. Thông
thường hàm lượng etylbenzen trong C8 aromatics là 2% khi nguyên liệu là toluen,
4% đến 8% khi nguyên liệu là hỗn hợp từ reformat và 12% đến 16% khi nguyên liệu
là hỗn hợp từ các quá trình nhiệt phân [27].
Độ chuyển hóa thực tế của các cấu tử trong từng loại nguyên liệu cũng như hiệu suất
và thành phần sản phẩm phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu, vì vậy cần phải đánh giá
các phản ứng của từng loại cấu tử có mặt trong nguyên liệu.
1.1.2.1. Cơ chế phản ứng transalkyl hóa
Các phản ứng transalkyl hóa toluen, trimetylbenzen và tetrametylbenzen thành bezen
và C8 aromatics được kiểm soát bởi trạng thái cân bằng. Đây là các phản ứng đẳng
nhiệt nên nhiệt độ tăng trong thiết bị phản ứng là kết quả của các phản ứng cracking
hydrocacbon no và de-alkyl hóa các nhóm alkyl nặng hơn trong dòng nguyên liệu C9
aromatics.
1.1.2.2. Nhóm metyl
Khi chế biến nguyên liệu toluen, chỉ một lượng nhỏ trimetylbenzen và các aromatics
nặng hơn được tạo ra cùng với sản phẩm chính là benzen và xylen.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 15
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Hiệu suất tạo ra benzen, xylen, trimetylbenzen và các aromatics nặng hơn khác tương
ứng với độ chuyển hóa cân bằng của toluen. Với nguyên liệu là hỗn hợp toluen và
metyl aromatics, phân bố các sản phẩm phụ thuộc vào tỷ lệ nhóm metyl/phenyl có
trong nguyên liệu. Hình 1.3 thể hiện sự phụ thuộc của thành phần hỗn hợp phản ứng
ở trạng thái cân bằng vào tỷ lệ metyl/phenyl trong nguyên liệu [21].
Hình 1.3: Phân bố các nhóm metyl ở trạng thái cân bằng tại 427 oC
Khi chế biến toluen và các metyl aromatics nặng hơn khác (đặc biệt là trimetylbenzen), trạng thái cân bằng của hỗn hợp phản ứng có thể được dự đoán từ tỷ lệ
metyl/phenyl trung bình trong nguyên liệu. Như vậy, theo lý thuyết hiệu suất thu hồi
xylen cao nhất có thể đạt được khi tỷ lệ metyl/phenyl bằng 2 tức là hỗn hợp nguyên
liệu có chứa 50% mol toluen và 50% mol trimetylbenzen [23], [27].
Phản ứng transalkyl hóa quan trọng nhất giữa toluen và trimetylbenzen là phản ứng
tạo ra xylen.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 16
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Đây là phản ứng không chọn lọc nên sản phẩm thu được có thể là octo-, meta- hoặc
paraxylen.
Khi tăng lượng C9/C10 aromatics với nhóm thế metyl trong nguyên liệu, tỷ lệ
metyl/phenyl sẽ tăng lên dẫn đến chuyển dịch cân bằng của phản ứng transalkyl hóa
theo hướng tạo ra nhiều C8A và giảm C6A trong sản phẩm. Tuy nhiên trong thực tế,
phân bố sản phẩm sẽ có chênh lệnh so với tính toán từ tỷ lệ metyl/phenyl. Hình 1.4
thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ các sản phẩm và thành phần nguyên liệu trong công
nghệ Tatoray [26].
Tỷ lệ các sản phẩm, wt%
Số liệu vận hành thương mại
Hàm lượng C9 aromatics trong nguyên liệu, wt%
Hình 1.4: Quan hệ giữa tỷ lệ các sản phẩm và thành phần nguyên liệu trong
công nghệ Tatoray
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 17
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Lượng sản phẩm phụ C9 và các aromatics nặng hơn khác có thể được giảm thiểu bằng
cách cho tuần hoàn lại vào nguyên liệu phản ứng, chỉ những hydrocacbon rất nặng
(thường là C10/C11+) cần phải tách loại để tránh tạo cốc cho xúc tác. Lượng
hydrocacbon nặng thực tế cần tách loại phụ thuộc vào bản chất và thành phần nguyên
liệu. Việc tuần hoàn lại một lượng hydrocacbon nặng nhất định là cần thiết vì nó sẽ
thiết lập nồng độ cân bằng của các hydrocacbon nặng trong thiết bị phản ứng, do đó
chỉ một lượng rất nhỏ hydrocacbon nặng khác sẽ được tạo ra thêm trong quá trình
phản ứng transalkyl hóa và hiệu suất benzen/xylen sẽ đạt mức tối đa.
1.1.2.3. Nhóm etyl
Nguyên liệu nặng hơn thường chứa các nhóm etyl và alkyl nặng hơn khác. Ví dụ, C9
aromatics từ phân xưởng reforming xúc tác thường chứa khoảng 30% đến 40%
metyletylbenzen (etyltoluen), từ phân đoạn xăng nhiệt phân chứa cao hơn, đến > 50%.
Nhóm etyl thường tham gia các phản ứng phức tạp hơn trong đó phần lớn sẽ de-alkyl
hóa làm giảm hiệu suất khối lượng thu hồi sản phẩm aromatics, một phần sẽ bị hydro
cracking thành nhóm metyl, phần còn lại được bảo toàn và tham gia vào các phản
ứng transalkyl hóa giống như nhóm metyl để tạo ra benzen, etylbenzen,
metyletylbenzen, dietylbenzen v.v… Một số phản ứng điển hình của nhóm etyl như
sau:
Trong đó các vòng thơm có thể kết hợp với các nhóm metyl khác ở các tỷ lệ khác
nhau.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 18
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
Etylbenzen tạo ra được thu hồi trong phân đoạn C8 aromatics cùng với xylen. Nhóm
etyl trong phân đoạn C9, C10 aromatics có thể tuần hoàn lại cùng với nhóm metyl,
nhưng các hợp chất etyl aromatics nặng hơn sẽ bị tách loại và không thể thu hồi thành
sản phấm mong muốn của cụm Aromatics.
Khác với trimetylbenzen tham gia vào phản ứng transalkyl hóa là một cấu tử trong
nguyên liệu có tỷ lệ metyl/phenyl là 3, metyletylbenzen sẽ de-alkyl hóa phần lớn
thành toluen với tỷ lệ metyl/phenyl là 1, do vậy metyletylbenzen sẽ cho nhiều sản
phẩm benzen hơn trimetylbenzen.
1.1.2.4. Các nhóm propyl và alkyl nặng hơn
Iso-propyl và n-propylbenzen thường chỉ chiếm khoảng 5% trong tổng số C9
aromatics của nguyên liệu reformat. Ở điều kiện vận hành thông thường, hầu hết các
hợp chất này được hydro de-alkyl hóa trên xúc tác Tatoray thành benzen và propan
(hoặc các hydrocacbon no nhẹ hơn). Các ankyl aromatics nặng hơn cũng bị hydro dealkyl hóa. Phản ứng điển hình như sau:
Benzen và các metyl aromatics nhẹ tạo ra từ phản ứng hydro de-alkyl hóa sẽ tham gia
vào các phản ứng transalkyl hóa như đã mô tả ở trên.
1.1.2.5. Indan, metylindan và các hợp chất tương tự indan
Mặc dù cơ chế chưa được hiểu rõ nhưng indan và các hợp chất tương tự có khuynh
hướng hấp phụ mạnh lên xúc tác Tatoray, do đó cần nhiệt độ cao hơn để de-alkyl hóa
và giải hấp. Thực tế trong thiết bị phản ứng Tatoray không tạo ra indan.
Yêu cầu nhiệt độ cao hơn do sự có mặt của indan và các hợp chất tương tự trong
nguyên liệu tương đương với yêu cầu nhiệt độ cao hơn khi xúc tác có hoạt tính thấp
hơn. Như vậy, indan hoạt động như chất gây ngộ độc xúc tác theo nghĩa nó làm giảm
hoạt tính xúc tác. Tuy nhiên, hiệu ứng này là thuận nghịch, loại bỏ indan trong nguyên
liệu sẽ phục hồi hoạt tính xúc tác trở lại trạng thái ban đầu. Do nhiệt độ cao làm giảm
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 19
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
độ chọn lọc nên hàm lượng indan trong nguyên liệu khi sử dụng các loại xúc tác TA3, TA-4 hoặc TA-5 được khuyến cáo là không vượt quá 1,0% khối lượng.
Để thu hồi tối đa các nhóm metyl, hàm lượng indan trong nguyên liệu được cho phép
tăng lên đáng kể khi sử dụng xúc tác có tâm kim loại hoạt động như TA-20. Trong
bất kỳ điều kiện nào, indan cũng bị chuyển hóa khi đi qua thiết bị phản ứng. Ở nhiệt
độ thấp chúng có thể bị alkyl hóa. Khi điều kiện phản ứng trở nên khắc nghiệt, hầu
hết indan bị bẻ gãy thành các phân tử nhẹ hơn [27].
1.1.2.6. Naphtalen
Naphtalen trong nguyên liệu sẽ hoạt động tương tự như benzen, tức là tham gia vào
các phản ứng transalkyl hóa thông thường. Theo đó, naphtalen sẽ nhận các nhóm
alkyl từ các thành phần nguyên liệu khác và trở thành các phân tử nặng hơn. Điều
này làm mất các nhóm metyl trong nguyên liệu và dẫn đến thất thoát xylen.
Naphtalen cũng được tạo ra trong quá trình phản ứng. Phần lớn các phản ứng
transalkyl hóa xảy ra theo cách hai phân tử aromatics chuyển thành các phân tử trung
gian, sau đó chúng tái sắp xếp cấu trúc trước khi tách ra thành các phân tử aromatics
mới. Đôi khi quá trình tái sắp xếp cấu trúc sẽ tạo ra naphtalen.
Với cùng cơ chế tạo ra naphtalen như trên, naphtalen có thể tiếp tục phản ứng để tạo
ra phenanthren và anthracen. Các phân tử càng lớn sẽ tăng khả năng chúng bị giữ lại
trong chất xúc tác và tạo thành cốc.
1.1.2.7. Sự hình thành cốc
Sự tạo thành naphtalen và các phân tử nặng hơn đã được đề cập ở trên. Khi các phân
tử này ngày càng nặng hơn chúng sẽ trở thành cốc. Trong quá trình vận hành, các
hydrocacbon thường tích tụ dần trên xúc tác và làm giảm hoạt tính xúc tác bằng cách
cản trở tiếp xúc với bề mặt xúc tác.
Kinh nghiệm thực tế cho thấy sự hình thành cốc trên xúc tác Tatoray phụ thuộc rất
lớn vào hàm lượng hydrocacbon thơm với nhóm thế lớn trong nguyên liệu. Nguyên
liệu chứa càng nhiều các nhóm etyl và propyl gắn vào vòng thơm thì xúc tác càng bị
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 20
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
mất hoạt tính nhanh hơn. Có một giả thiết đó là các sản phẩm bị bẻ gãy sẽ cung cấp
nguyên liệu cho phản ứng ngưng tụ vòng thơm như ở Hình 1.5 [27].
Tiếp tục phát triển thành các phân tử rất lớn
Hình 1.5: Sơ đồ sự hình thành cốc
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 21
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
1.1.3. Các thông số công nghệ
Transalkyl hóa các nhóm metyl là phản ứng đơn giản. Tuy nhiên trong công nghệ
Tatoray, transalkyl hóa các nhóm metyl không phải là phản ứng duy nhất. Do đó cần
phải xét đến tốc độ của nhiều phản ứng khác nhau và các thông số ảnh hưởng đến các
phản ứng đó. Ngoài ra, việc kiểm soát hàm lượng các tạp chất trong nguyên liệu cũng
rất quan trọng để duy trì hoạt tính xúc tác và chất lượng sản phẩm. Dưới đây là các
thông số quan trọng trong công nghệ Tatoray.
1.1.3.1. Nhiệt độ phản ứng
Trong vận hành thương mại, nhiệt độ là thông số cơ bản được dùng để kiểm soát độ
chuyển hóa. Thông thường, nhiệt độ sẽ được điều chỉnh để duy trì độ chuyển hóa
trong khoảng 40% đến 50% khối lượng trên một chu trình. Độ chuyển hóa cho từng
phân xưởng cụ thể được xác định trong quá trình thiết kế phân xưởng. Với công nghệ
Tatoray, nhiệt độ làm việc khoảng từ 371oC - 499oC (700oF - 930oF) tương đương
với các điều kiện bắt đầu và cuối một chu kỳ làm việc (SOR và EOR) của chất xúc
tác. Mặt khác, khi chế biến các nguyên liệu nặng hơn (tỷ lệ C9/C10A cao hơn), để
duy trì độ chuyển hóa cần phải nâng nhiệt độ phản ứng (với các thông số khác không
đổi).
Theo thời gian vận hành, chất xúc tác sẽ dần bị mất hoạt tính do lượng cacbon/cốc
bám lên xúc tác tăng lên. Do đó cần phải tăng dần nhiệt độ phản ứng để duy trì độ
chuyển hóa ổn định. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trong thực tế đôi khi độ chuyển hóa
có thể giảm đột ngột nhưng không phải do xúc tác mất hoạt tính mà có thể do sự dao
động trong cách phân tích, sai số của thiết bị đo v.v… vì vậy không nên điều chỉnh
nhiệt độ quá mức trừ khi xác định được chính xác thực trạng mất hoạt tính xúc tác.
Thời gian hoạt động bình thường của xúc tác giữa các lần tái sinh phụ thuộc rất lớn
vào bản chất, thành phần và khả năng tạo cốc của nguyên liệu. Với các thế hệ xúc tác
cũ, chu kỳ hoạt động bình thường là khoảng từ một đến ba năm tùy thuộc từng loại
nguyên liệu, còn với các loại xúc tác mới như TA-20, chu kỳ làm việc có thể > 4 năm.
Chu kỳ làm việc ngắn hơn có thể do nguyên liệu đầu vào quá nặng. Thời điểm kết
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 22
Luận văn: Mô phỏng công nghệ Tatoray
GVHD: PGS. TS. Phạm Thanh Huyền
thúc một chu kỳ làm việc của chất xúc tác tương ứng với khi nhiệt độ phản ứng đạt
tới giá trị cuối chu kỳ (EOR), lúc này cần phải dừng phân xưởng và tiến hành tái sinh
xúc tác. Một điểm quan trọng khác cần lưu ý đó là chu kỳ hoạt động của xúc tác phụ
thuộc trực tiếp vào mức độ khắc nghiệt của phản ứng. Ví dụ, một phân xưởng khi vận
hành ở độ chuyển hóa 40% với tốc độ nạp liệu và áp suất riêng phần H2 nhất định sẽ
có chu kỳ làm việc dài hơn rất nhiều so với khi vận hành ở độ chuyển hóa 49%.
Nhiệt độ EOR được xác định riêng cho từng loại xúc tác và thiết kế của thiết bị.
Thông thường nhiệt độ này vào khoảng 499 oC tại đầu ra thiết bị phản ứng, đây cũng
là nhiệt độ giới hạn làm việc phổ biến đối với vật liệu kim loại của các thiết bị cụm
phản ứng. Nhiệt độ này có thể cao hơn đôi chút nếu thiết kế của thiết bị phản ứng,
thiết bị trao đổi nhiệt và lò đốt gia nhiệt nguyên liệu cho phép.
Trong vận hành thực tế, chu kỳ làm việc của chất xúc tác thường được kéo dài tối đa
và giảm thiểu số lần tái sinh xúc tác. Do vậy một số tạp chất nhất định cần phải được
loại bỏ khỏi nguyên liệu một cách tối đa. Các chất ngộ độc xúc tác này được thảo
luận kỹ hơn ở phần sau (mục 1.1.4).
1.1.3.2. Áp suất và tốc độ tuần hoàn khí hydro
Các phản ứng trong công nghệ Tatoray yêu cầu sự có mặt của khí hydro. Thực tế cho
thấy tốc độ phản ứng transalkyl hóa giảm xuống khi áp suất riêng phần của hydro
thấp. Trong giới hạn điều kiện vận hành bình thường của công nghệ Tatoray, tốc độ
phản ứng transalkyl hóa tỷ lệ bậc nhất với áp suất riêng phần của hydro [27].
Tốc độ tạo cốc cũng nhanh hơn ở áp suất riêng phần của hydro thấp.
Trong vận hành thương mại, áp suất của thiết bị phản ứng Tatoray vào khoảng 400600 psig (2758-4137 kPag) với tỷ lệ mol hydro/hydrocacbon (H2/HC) từ 2,0-8,0. Với
các phân xưởng chỉ chế biến toluen chỉ cần tỷ lệ H2/HC bằng 2, với nguyên liệu hỗn
hợp C7/C9+ thường yêu cầu tỷ lệ H2/HC từ 6-8. Nguyên liệu hỗn hợp C7/C9+ nhưng
với xúc tác TA-20 thường vận hành ở tỷ lệ H2/HC = 4. Độ tinh khiết tối thiểu của khí
hydro tuần hoàn là 80%.
Học viên: Nguyễn Duy Thuận
Trang 23
