Đ
2012

1

MC LC
M U 4

TNG QUAN QUÁ TRÌNH FCC 5
1. Vai trò ca quá trình FCC trong công ngh lc hóa du 5
2.  phn ng 6
2.1. Phản ứng phân huỷ các mạch C

C, phản ứng cracking 6
2.1. Phản ứng đồng phân hoá (izome hoá) 7
2.2. Phản ứng chuyển dời hydro dưới tác dụng của xúc tác 7
2.3. Phản ứng trùng hợp 7
2.4. Phản ứng alkyl hoá và khử alkyl hoá 7
2.5. Phản ứng ngưng tụ tạo cốc 7
3. ng hc cho quá trình phn ng 12
4. Nguyên liu, sn phm và xúc tác ca quá trình FCC 13
4.1. Nguyên liệu 13
4.2. Sản phẩm 16
4.3. Xúc tác 18
5. Các thông s công ngh trong quá trình FCC 21
5.1. Mức độ chuyển hóa C: 21
5.2. Bội số tuần hoàn xúc tác. 21
5.3. Tốc độ nạp liệu. 22
5.4. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng 22
5.5. Áp suất 23
6. Mt s công ngh FCC hin nay 23

7. ng ca t l a vào cùng nguyên liu 65
8. T 67

THIT K XÂY DNG 68
1. m xây dng 68
1.1.  xác m xây dng ca nhà máy: 68
Đ
2012

3

1.2. Các yêu ci vm xây dng : 68
1.2.1. Các yêu ci vm xây dng: 68
1.2.2 Các yêu cu v k thut xây dng: 71
1.2.3. Các yêu cu v v sinh công nghip: 71
m cm xây dng: 73
2. Thit k tng mt bng 73
2.1. Yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác: 73
2.1.1. Các yêu cu chung: 73
2.1.2. Các yêu cu riêng: 76
2.2. Thiết kế tổng mặt bằng phân xưởng cracking xúc tác 76
2.3. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản: 79
3. Thit k xây dng Cracking xúc tác 79
Đ
2012

4


Đ
2012

5


CC
1. 
Quá trình cracking xúc tác là quá trình không th thiu trong bt k nhà máy
lc du nào. Ma quá trình cracking xúc tác là nh
và nhiên liu phn lc t nguyên liu là phn ct n yu là phn ct
n t trc tip AD (Atmostpheric Distillation) và
VD (Vacuum Distillation) ca du thô. Ngoài ra còn thu thêm mt s sn phm
, gasoil nng, khí là nguyên liu cho tng hp hóa du.
K t khi công ngh c v
n nay công ngh c nhiu ci tin vng to ra nhi
vi ch nguyên liu có chng ngày càng kém. Công
ngh crau tiên do Houdry thit k làm vin, công sut
thp và vn hành phc t này tip tc ci tin vi công
ngh lp xúc tác chuy ng làm vic liên t     
cracking xúc tác tng sôi (gi tc khng, cùng v
vic s dng loi xúc tác có hiu sut làm vic tn nay các nhà máy lc
du trên th ging công ngh FCC.
ng công ngh FCC hin nay bên cnh vic to nhing
cao, thích ng vi nhiu ngun nguyên liu còn phi có tính chn lc sn phm,
 phi có kh u ch to ra sn phm mong mun vì
d  cracking xúc tác sâu (DCC) ca Stone & Webster Engineering.
Corp và công ngh MSCC c[1]
Đ

n
H
2n
C
m
H
2m
+ C
p
H
2p
(n = m + p)
            

ArC
n
H
2n+1
ArC
m
H
2m+1
+ C
p
H
2p
(n = m + p)

C
n

2.1. 


n-olefin izo-olefin
n-parafin izo-parafin
Đ
2012

7

2.2. 



 + parafin
2.3. 

C
n
H
2n
+ C
m
H
2m
C
p
H
2p
(n + m = p)

8




 


úc



tác quá trình cracking. 
ioncacboni. Các ioncacboni 
               


Paraffin
p.
-hexan
CH
3
-CH
+
-CH
2
-CH
2
-CH
2




A (H
+
)
C
n
H
2n+2
C
n
H
2n+1
+ H
2

Ngoài rap

Đ
2012

9

CnH2n+1 + H2
C
n
H
2n+2
+ H

+
C
n
+
H
2n+1

C
n
H
2n
+ L C
+
n
H
2n+1
+ LH


+


+
H
+
(xt)
+
R
1
CH C R

2
CH
2
CH
2
+
dÔ t¹o thµnh h¬nCH
3
CH
2
CH CH
2
H
+
(xt)
+
Đ
2012

10




             
                
parafin.

3
H
+
R CH
2
CH CH
3
+
CH
3
R C CH
2
+
CH
3
R CH CH
2
+
+
+
dÔ t¹o thµnh h¬n
H
+
(xt)
+
CH
3
CH C CH
3
CH

3
+

- 

C
+
n
H
2n+1
+ C
m
H
2m
C
n
H
2n
+ C
+
m
H
2m+1

C
+
n
H
2n+1
+ C

 R C C C C C C
+
C
C
[A]
[B]
[C]



+

CH
3
CH CH
2
R
+
RCH
3
CH CH
2
+
C
C C
+
C




              g



3. [1]
 quá trình 

1- Quá trình khuch tán nguyên lin b mt xúc tác (khuch tán ngoài).
2- Khun các tâm hot tính trong l xp ca xúc
tác (khuch tán trong).
3- Hp ph nguyên liu trên tâm hot hot tính xúc tác.
4- Các phn ng hóa hc trên b mt xúc tác.
5- Kh hp ph các sn phm cracking và nguyên lin
ng ra khi b mt và ra khi l xp ca xúc tác.
6- Tách các sn phm cracking và nguyên lin ng ra
khi vùng phn ng.
T chung cy s c quynh bn nào
chm nht. Phn ng xng hc hay vùng khuch tán hoàn toàn
ph thuc vào bn cht c c s dng, ph thuc vào bn cht ca
nguyên liu và vào ch  công ngh ca quá trình. Các nghiên cy,
nu quá trình cracking xúc tác nguyên liu là gazoil nh (nguyên liu mu) trên
xúc tác dng cc ht xúc tác t 3  5 mm và nhi là 450 
Đ
2012

13


4.1. 
Các nhà máy lc du phi ch bin nguyên liu t nhiu loi du thô khác
nhau. Chng ca dng b bii theo t
i ta phnh rõ các tính cha tng loi nguyên li m
bo vn hành nh ca các công ngh ch bic
nguyên liu FCC là nhim v rt quan trng cho s hong ca
quá trình FCC. Nh i ta có th chn cht xúc tác, x lý các s c, t
quá trình cracking xúc tác.
Hai yu t n chng nguyên liu FCC:
- Các hydrocacbon gồm parafin, olefin, naphtenic và các aromatic. Parafin
d b cracking và tng sn phm lng nhiu nht, ít khí nhiên li
sn phm có tr s octan thi vi olefin, hp cht này không có trong du
thô, nó có mt trong nhiên liu FCC là do các quá trình x 
nhi    p phn không mong mu   ng b
Đ
2012

14

polyme hóa to ra cc và nhc xem là thành phn mong mun bi
sn phm ca nó có giá tr p phn aromatic va có tác
dng to sn pht khác chúng làm gi chuyn hóa,
gi      ng LCO, slurry và cc. Ngày nay trong
nguyên ling hn ch thành phn ca aromatic.
- Các tạp chấti vi các ngun nguyên lin du nng,
ngoài thành phn hydrocabon còn cha nhiu hp cht cha  nh, nito và
kim loi. Các tp chu nm trong thành phn các các cht h
lng gây nhic xúc tác, gim ho chn lu này làm
gim chng sn phng nu sn phm có cha nhiu tp cht thì
u cc x lý bng quá trình hydrotreating

chân không gasoil là ph bin nht. Tuy nhiên do ngun nguyên liu tt ngày càng
cn dng ca quá trình cracking xúc tác là s dng
nhng nguyên liu nng và chng x
Đ
2012

15

B1.1. Thành phần nguyên liệu từ cặn quá trình chưng cất dầu thô Blend và Bạch Hổ Crude
(Sour)
Blend
100%
(Sweet)
Bach Ho
ASTM
Test method
Cut range, TBP °C
370+
370+

Vol% on Crude
46.6
47.3

Wt% on Crude
50.0
50.1

1.6
1.6
D2788
Viscosity @ 50°C cSt
43.4
43.4
D445
Viscosity @ 100°C cSt
8.8
9

Pour point °C
50
52
D97
Asphaltenes wt%
2.0
1.0
D128
Wax content wt%
N/A
41

Hydrogen wt%
12.7
12.84
D1018
Neutralization No. mg KOH/gm
0.05
0.05


4.2. m
Chng sn phm ci trong khong rt rng, ph
thuc vào nhiu yu t i nguyên liu, loi xúc tác và thông s công ngh
ca quá trình. Các sn phm ch yu ca quá trình FCC là khí khô, LPG, gasoline,
LCO, HCO, slurry và cc.
- Khí khô: các khí nh thoát ra t tháp hp th dc gi là khí khô. Các
cu t chính ca khí khô là hydro, metan, etan, etylen và H
2
c
x lý v tách H
2
c trn vào h khí nhiên liu. Tùy thuc vào
i ta có th thu h s dng cho quá trình khác. Khí
khô là sn phm không mong mun, nu nhiu quá s gây quá ti cho h thng
  t và ng gây bt li. Khí khô ch y c to ra t quá trình
cracking nhit, dehydro hóa trên tp cht kim loi.
- LPG: dòng sn phm thoát ra t trên tháp tách butan hoc tháp nh,
thành phn ch yu là các hydrocacbon C
3
, C
4
  ng cha nhiu olefin
(propylen và butylen). Vì vy, sau khi tách và thu hi olefin làm nguyên liu cho
tng hp hóa du, các nguyên liu này có th c dùng làm sn phm hóa cht,
pha tru cho ankyl hóa, sn xu
- Xăngây là sn phm ch yu và có giá tr c
FCC có t trng nh, có th pha vi nhiu lo tm. Tuy
ng olefin cao nên d to phn 
t sinh ra nha gây tng ng và tng thi trong sn phm có

LCO cha nhing có ch s xetan thp, CI = 20 ÷ 30. LCO
qua các quá trình x lý hydro có th  s xetan. M ci thin tr s xetan
ca LCO tu thuu kin khc nghit ca quá trình x lý bng hydro.
- HCO và slurryng cha nhing, có th x lý tip
b cho sn phm khác ho pha trn vi slurry. Slurry hay
du st là phn nng nht cn cracking xúc tác, có giá tr thp nht nên
i ta c gng hn ch hiu sut slurry. Hiu sut slurry ph thuc nhiu vào
chng nguyên li chuyn hoá. Nguyên liu giàu naphten và
   ng to ra nhi        
chuyn hoá t thn trung bình, b s cht xúc tác/du hoc s
Đ
2012

18

dng cht xúc tác có pha nn hong thì có th dn gim hiu sut slurry.
 chuyn hoá, làm gim hiu sut sn ph
- Cốc: Trong quá trình cracking, mt phn nguyên liu b chuyn hoá thành
cc do các phn ng cracking th cp, pol    C c hình
thành trên b mt cht xúc tác dn s suy gim ho chn lc ca cht
xúc tác. Do v hoàn nguyên ho chn lc ca chi ta
pht cháy cc trong thit b tái sinh (regenerator). Tuy nhiên, cc là mt sn
phm ph cn thit cho s hon FCC, bi vì nhit
xúc tác hp th t phn t cháy cc li truyn nhit cho phn ng cracking.
Sau khi cracking, các sn phc phân riêng theo khong nhi
n phm
quan trng và có giá tr nht. Hiu sut các sn ph thuc vào nhiu
yu t: ngun nguyên liu, bn cht và kiu loi chu kin vn hành
 kinh t, công ngh ca nhà máy lc du.
4.3. Xúc tác[1,3]

0,8 - 0,9
3
 hot tính nh
55 - 60
B1.2. Tính chất của xúc tác FCC
Đ
2012

19

4
 hot tính theo ASTM
75 - 80
5
 bn do mài mòn, %
94 - 96
6
Thành phn c ht n 20µm
< 2 - 3

n 40µm
15 - 25

n 100µm
96 - 98
7
B mt riêng m

Xúc tác phi gi c nhc tính ch y chn lc)
ca nó sau thi gian làm vic lâu dài.
Trong quá trình làm vic xúc tác c xát vi nhau và xúc tác c xát vào thành
thit b làm cho xúc tác d b v, khi xúc tác b v làm tn tht áp sut qua lp xúc
t mát xúc tác ln. Do vy mà xúc tác phm b b
ng thi, trong quá trình làm vic nhi có th i. Khi nhi cao nu
 bn nhit thì có th b bii cu trúc dn làm gim các
tính cht ca xúc tác.
- Xúc tác phải đảm bảo độ thuần nhất cao và bền với các chất ngộ độc xúc tác.
Xúc tác cng nht v thành phn, cc. Khi
u s to ra nhng vùng phân lp và có tr lc khác nhau
và do s phân lc nên s phá v ch  làm ving ca
thit b. Mu s   vn
dn tn hao xúc tác, khi cu trúc l xu thì s làm gim b
mt tip xúc dn làm gim hot tính xúc tác.
Xúc tác phi có kh  ng có hiu qu tác dng gây ng c ca
nhng hp cht cnh (NH
3
, H
2
S), các kim loi n kéo dài thi
gian làm vic ca xúc tác.
- Xúc tác phải có khả năng tái sinh, phải dễ sản xuất và rẻ tiền
Xúc tác có kh t thì s c hiu qu t
cm xung.
Xúc tác b mt hot tính trong quá trình phn ng do nguyên nhân chính là
cc to ra bám trên b mt hong ca xúc tác.Vì th  i
ta cn phi tit cc bng không khí nóng trong lò tái sinh.
Đ
2012

Đ
2012

22

li gim xung. Do vy bi bi s tun hoàn xúc tác ta có th u
chc hiu sut và chng sn phm thu. Vii s tun hoàn ch
n mc ti hn vì nc thit b
tái sinh, h thng vn chuyn xúc tác, phu này không có li
ích v mt kinh t
5.3. Tốc độ nạp liệu.
Là t s ging nguyên liu np vào trong m  thi gian trên
ng xúc tác trong thit b phn ng, ký hiu M/H/M.
 np liu riêng s làm gi chuyn hóa. Còn khi gim tc
 np li chuy vì t np lic vi
thi gian phn ng. Khi s d hot tính cao s có th 
np liu dt ca thit b. Nu dùng xúc tác zeolit thì t np
liu khong 4h
-1
n 5h
-1
.
 np liu, n phn ng s  s octan
cu sut olefin trong khí.
5.4. Nhiệt độ trong thiết bị phản ứng
Nhi trong thit b phn t t 480
0
n 500
0
C. Khi tin
Nguyên lý chung ca h thng FCC. Các phn c thc hin
trong mt ng (riser), trong ng mt dòng nguyên liu lc tip
xúc vi cht xúc tác nóng dng bt. Nguyên liu b 
sn phm nh ngay khi di chuyn t i lên phía trên riser và mang theo cht xúc
tác. Các phn ng xy ra rt nhanh ch ng thi c
thành trên b mt xúc tác làm gim ho chn lc xúc tác. Các sn phm
 thc
 thit b  t cháy cc chuyn ti g
H1.2. Sơ đồ tổng quát công nghệ FCC
Đ
2012

24

 chun b cho chu trình tin phc tách ra s
c chuyn qua thit b  n khác nhau.
6.1. Công nghệ của Kellog.
S vn chuyc thc hing rt thun li
vì có th dùng van ch u khin quá trình tun hoàn cm
chính ca loi lò này là vòi phun nguyên lic ci tin nhng s
tip xúc gia xúc tác và nguyên liu.
6.2. Công nghệ của hãng Shell
 cracking xúc tác lp cn nng.
6.4. Công nghệ của hãng UOP
t k 2 lot cháy hoàn toàn 1 cp và
lò tái sinh hai ct cháy hoàn toàn 1 cp là loi thông
dng trên th gii tin h thng phân phi nhiên liu phn cui
ng riser, h thng tái sinh xúc tác, b phn làm lnh xúc tác nhm nâng cao tính
 ng ca nguyên li i vi lò tái sinh hai c c dùng ch yu cho
nguyên liu nng.
- Gia nhiệt nguyên liệu đầu: Nguyên liu t b cht b
i nhit ng trùm , nguyên liu mi có th c trn vi phn tun hoàn
H1.4. Công nghệ FCC của IFP và Exxon

Trích đoạn Ảh hưng của tỉ lệ Zeolit Alumina trong xúc tác

---