Cong Nghe Craking
trong HSE & An Toàn · 953 xem · 2 trả lời
#109/10/2008
Khả năng áp dụng công nghệ cracking hơi nước tạo nguồn nguyên liệu hóa dầu từ etan và naphta ở nước ta
10.10.2007
Trước đây, axetylen (C2H2) đã được sử dụng trong một thời gian dài làm nguyên liệu đầu cho các quá trình chế biến hóa dầu. Sau đó, vì lý do giá thành, axetylen đã dần được thay thế bởi etylen (C2H4), propylen (C3H6) và butadien (C4H6). Hiện nay, etylen luôn chiếm ưu thế về mặt kinh tế so với axetylen.
Khoảng năm 1930 và trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất, etylen là sản phẩm thu được từ quá trình hóa lỏng và cất phân đoạn các khí lò đốt cốc, từ quá trình dehydrat hóa rượu etylic và thậm chí cả quá trình hydro hóa riêng phần axetylen. Khi nhu cầu etylen tăng lên, người ta sử dụng quá trình nhiệt phân các phân đoạn dầu mỏ (khí nhẹ, naphta) để sản xuất nguyên liệu này.
Ngay từ năm 1950, ba tổ hợp hóa dầu quan trọng xử lý các phân đoạn dầu mỏ đã được xây dựng, một của BP ở Scotlen (30 nghìn tấn/năm), một của Petrochemicals Ltd. Ở Lancashire (10 nghìn tấn/năm) và một của ICI ở Cleverland (30 nghìn tấn/năm).
Giữa năm 1940 và 1950, công suất trung bình của các nhà máy đã vào cỡ 10 - 50 nghìn tấn/năm, nhưng chính trong thập kỷ 1950 - 1960 đã xuất hiện các nhà máy lớn sản xuất etylen từ naphta với công suất 300 nghìn tấn/năm. để thu được các ôlêfin, người ta đã dùng công nghệ cracking với hơi nước các phân đoạn dầu mỏ.
Quá trình cracking với sự tham gia của hơi nước (gọi tắt là cracking hơi nước) là quá trình nhiệt phân các hydrocacbon bão hòa có nguồn gốc từ khí tự nhiên hoặc dầu mỏ trong sự có mặt của hơi nước. Quá trình này trước tiên để sản xuất etylen và propylen, là những nguyên liệu hóa dầu quan trọng. Tùy theo nguồn nguyên liệu sử dụng, người ta có thể tạo ra phân đoạn C4 giàu butadien và phân đoạn C5+ (hydocacbon có 5 nguyên tử cacbon trở lên) chứa nhiều chất thơm, đặc biệt là benzen. Ngoài ra, còn phải kể đến các cấu tử nhẹ và nặng, là sản phẩm của quá trình cracking, được sử dụng làm nhiên liệu. Thực tế, sự đa dạng của sản phẩm của quá trình cracking hơi nước đã làm cho quá trình này trở thành một quá trình then chốt trong công nghiệp hóa dầu.
Khí tự nhiên và các phân đoạn dầu mỏ thu được bằng quá trình chưng cất thường là các cấu tử hydrocacbon bão hòa có hoạt tính hóa học và khả năng chuyển hóa hóa học rất thấp và ít chọn lọc. Chúng không cho phép tạo ra nhiều sản phẩm hóa học khác nhau. Ngược lại, nhờ cracking hơi nước, người ta có thể thu được các hydrocacbon không no mạch thẳng hoặc hydrocacbon thơm có khả năng phản ứng rất mạnh nên có rất nhiều ứng dụng.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ etylen
Thống kê của ngành Dầu khí cho thấy khả năng sản xuất etylen trên thế giới đạt 95,6 triệu tấn vào năm 1999 và tăng lên đến 118 triệu tấn vào năm 2005. Sản lượng propylen bằng một nửa sản lượng etylen.
Hiện nay, nước ta chưa sản xuất được etylen và các dẫn xuất đi từ etylen như polyetylen (PE), vinyl clorua (VCM), styren (SM), etylen oxyt (EO), v.v... Tuy nhiên, nhu cầu về các mặt hàng chất dẻo đi từ PE, poly vinyl clorua (PVC), polystyren (PS) ngày càng lớn. Trình bày nhu cầu tiêu thụ các loại chất dẻo PE, polypropylen (PP), PVC, PS trong những năm qua và dự báo nhu cầu và tốc độ tăng trưởng một số loại chất dẻo chủ yếu trong những năm tới.
Để đáp ứng một phần nhu cầu về các loại chất dẻo chủ yếu của Việt Nam, vừa qua chúng ta đã xây dựng và đưa vào vận hành một số nhà máy liên doanh sản xuất PVC, công suất 80 - 100 nghìn tấn/năm, đi từ VCM nhập khẩu. Hiện nay, song song với việc xây dựng Nhà máy Lọc dầu số 1 tại Dung Quất, chúng ta đang triển khai dự án sản xuất PP.
Ngoài ra, trong những năm tới chúng ta cần triển khai dự án sản xuất PS, PE, sợi tổng hợp polyeste (PET), v.v... Trong tương lai các dự án này đều cần đến nguyên liệu cơ bản cho hóa dầu là etylen. Dự kiến nhu cầu etylen cho năm 2010 là 900 nghìn tấn/năm.
Các quá trình cracking với hơi nước
Ưu điểm của quá trình cracking hơi nước là có thể sử dụng nguồn nguyên liệu đa dạng, từ phân đoạn nhẹ nhất như khí tự nhiên, khí hóa lỏng (LPG), các phân đoạn naphta, gasoil cho đến các phân đoạn cặn nặng và cả dầu thô. Mỹ là nước có nhiều khí tự nhiên giầu etan và propan, nên họ thường sử dụng các hydrocacbon nhẹ này để sản xuất etylen. Ngược lại, ở châu Âu người ta thường sử dụng các phân đoạn dầu mỏ làm nguyên liệu cho các quá trình cracking hơi nước.
Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi quan tâm đến các quá trình cracking hơi nước các nguyên liệu từ sản phẩm lọc dầu (etan và naphta) để tạo etylen và propylen.
Bản chất nguồn nguyên liệu có ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất quá trình cracking với hơi nước. Quá trình được tiến hành ở nhiệt độ rất cao cùng với sự hồi lưu của nguyên liệu chưa chuyển hóa.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất etylen giảm đi khi nguyên liệu nặng hơn và tỷ lệ hiệu suất etylen và propylen C2/C3 giảm đều đặn từ etan đến gasoil trong khi hiệu suất của xăng cracking (C5+ -200oC) tăng lên.
Cracking etan
Ở Mỹ, người ta sử dụng khí etan tách từ khí tự nhiên để làm nguyên liệu sản xuất etylen với hiệu suất cao. Tuy vậy, độ chọn lọc etylen giảm khi hiệu suất chuyển hóa etan tăng. Thực tế, người ta làm việc ở độ chuyển hóa etan 65% và sau khi hồi lưu etan chưa chuyển hóa, người ta thu được hiệu suất etylen khoảng 80%.
Ở Việt Nam, để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho dự án sản xuất etylen, công suất tối thiểu của tổ hợp etylen phải đạt trên 300 nghìn tấn/năm. Nhu cầu etan cần có cho công suất này là 375 nghìn tấn/năm (280 triệu m3/ năm). Khí đồng hành của bể Cửu Long có hàm lượng etan cao (12 - 13,6%) rất thích hợp cho việc tách etan để làm nguyên liệu cho sản xuất etylen và phát triển công nghiệp hóa dầu. Tuy nhiên theo dự kiến, khả năng thu gom và đưa khí vào bờ từ các mỏ Bạch Hổ, Rặng đông, Ruby/ Emerald và từ các mỏ khác thuộc khu vực bể Cửu Long (theo phương án cao) vào giai đoạn cao nhất, nguyên liệu khí cũng chỉ đủ để sản xuất khoảng 210 - 220 nghìn tấn etylen/ năm, đến năm 2015 chỉ còn đủ để sản xuất 190 nghìn tấn/năm và đến năm 2020 thì hầu như cạn nguồn nguyên liệu. Trong trường hợp này, nếu chỉ dựa vào nguồn khí đồng hành từ bể Cửu Long thì không đủ nguyên liệu để triển khai và duy trì dự án trong khoảng 15 - 20 năm.
Tiềm năng khí của bể Nam Côn Sơn rất phong phú. Sau Lan Tây, Lan đỏ còn có các mỏ Rồng đôi, Hải Thạch, Mộc Tinh sẽ được đưa vào khai thác. Công suất đường ống Nam Côn có thể đạt tới 6 - 7 tỷ m3 khí/ năm và có khả năng duy trì lâu dài. Từ 6,5 tỷ m3 khí/ năm với hàm lượng etan 4,2% chỉ có thể tách được 230 triệu m3 etan/ năm (310 nghìn tấn etan/ năm) và có thể chuyển hóa thành 250 nghìn tấn etylen/ năm. Tuy nhiên, công suất này vẫn nhỏ hơn so với quy mô kinh tế tối thiểu (300 nghìn tấn/năm).
Khí Tây Nam từ lô PM - 3 - CAA và mỏ Cái Nước với công suất 1,25 - 1,4 tỷ m3/ năm đã có kế hoạch đưa vào Cà Mau để cung cấp cho cụm khí - điện - đạm Cà Mau. Khí Tây Nam từ lô B với sản lượng 2 - 3,5 tỷ m3/ năm đang được dự kiến đưa vào bờ, chủ yếu để cung cấp cho các nhà máy điện - đạm hoặc cho các ngành công nghiệp khác. Nguồn khí này có thành phần etan thấp (dưới 3%) và hàm lượng CO2 quá cao (trung bình 20%) và không thích hợp cho việc tách etan để sản xuất etylen.
Nhìn chung, theo các thông tin hiện có và dự báo khả năng cung cấp khí trong thời gian tới, trên cơ sở hàm lượng etan trong khí và công suất tối thiểu phải đạt để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho dự án, cần xem xét kết hợp sử dụng cả hai nguồn khí của bể Cửu Long và Nam Côn Sơn để triển khai xây dựng tổ hợp etylen đầu tiên ở nước ta. Với công suất dự kiến 300 nghìn tấn etylen/ năm và sản phẩm HDPE 200 nghìn tấn/năm, LL/LDPE 100 nghìn tấn/năm, tổng vốn đầu tư ước tính là 680 triệu USD. Lượng etan tiêu thụ hằng năm cho tổ hợp etylen này khoảng 280 triệu m3 và giá khí có thể chấp nhận được là 2 USD/ triệu BTU.
Cracking naphta
Các naphta là nguồn nguyên liệu chính ở châu Âu và Nhật Bản. Quá trình cracking hơi nước các naphta có khả năng cung cấp nguồn sản phẩm rất phong phú, từ hydro cho đến các phân đoạn lỏng nặng rất giàu hợp chất thơm.
Nhiệt độ cracking có ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi etylen. Nhiệt độ càng cao càng cho hiệu suất thu hồi cao.
Đối với một lò phản ứng đã cho, người ta có thể xác định sự ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân bằng cách giữ thời gian lưu và hàm lượng hơi nước không đổi. Khi nhiệt độ sản phẩm ra khỏi lò tăng lên, hiệu suất etylen tăng lên trong khi hiệu suất propylen và xăng của quá trình cracking hơi nước (phân đoạn C5 -200oC) giảm đi. Người ta đã đạt được hiệu suất thu hồi etylen thực nghiệm là 30,0 - 33,4% so với naphta nguyên liệu.
Ở nhiệt độ rất cao, thời gian lưu trở thành yếu tố quan trọng nhất. Thực nghiệm cho thấy hiệu suất etylen ở mỗi nhiệt độ sản phẩm ra khỏi lò đều có một giá trị nhất định. Hiện tại, để đạt được hiệu suất etylen tốt nhất, người ta thao tác ở điều kiện rất khắc nghiệt, khoảng 850oC, và với thời gian lưu trong khoảng 0,2 - 0,4 giây. Nhờ đó, hạn chế được sự cốc hóa và có thể tăng được khoảng thời gian hoạt động giữa hai lần đốt cốc.
Ngoài ra, người ta còn nhận thấy đối với cùng độ khắc nghiệt, hiệu suất tạo etylen giảm khi áp suất riêng phần của hydrocacbon tăng lên.
Để tối ưu hóa hiệu suất tạo etylen, người ta điều chỉnh áp suất riêng phần này bằng cách pha loãng hỗn hợp phản ứng với hơi nước. Thực tế, vì lý do kinh tế, người ta thường giới hạn một giá trị khoảng 0,5 - 0,6 tấn hơi nước/ tấn naphta.
Các hiệu suất sản phẩm nhiệt phân còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguyên liệu sử dụng. Thực tế, tính bền nhiệt của các hydrocacbon tăng theo thứ tự sau: parafin, naphten, hydrocacbon thơm, và tính bền nhiệt giảm khi chiều dài của mạch cacbon tăng. Vì thế, người ta thường nhận thấy rằng hiệu suất tạo etylen cũng như propylen cao khi trong nguyên liệu chứa nhiều parafin.
Hiện nay, người ta thường sử dụng quá trình cracking hơi nước đối với nguyên liệu naphta để ưu tiên sản xuất propylen theo công nghệ Deep Catalytique Cracking - DCC.
Hiệu suất thu olefin trong dây chuyền DCC có thể đạt được 34,49% hợp chất C3 - C4; 5,59% hợp chất C2.
Cracking naphta cũng là một hướng công nghệ quan trọng có khả năng áp dụng để sản xuất các nguyên liệu hóa dầu ở nước ta.
10.10.2007
Trước đây, axetylen (C2H2) đã được sử dụng trong một thời gian dài làm nguyên liệu đầu cho các quá trình chế biến hóa dầu. Sau đó, vì lý do giá thành, axetylen đã dần được thay thế bởi etylen (C2H4), propylen (C3H6) và butadien (C4H6). Hiện nay, etylen luôn chiếm ưu thế về mặt kinh tế so với axetylen.
Khoảng năm 1930 và trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất, etylen là sản phẩm thu được từ quá trình hóa lỏng và cất phân đoạn các khí lò đốt cốc, từ quá trình dehydrat hóa rượu etylic và thậm chí cả quá trình hydro hóa riêng phần axetylen. Khi nhu cầu etylen tăng lên, người ta sử dụng quá trình nhiệt phân các phân đoạn dầu mỏ (khí nhẹ, naphta) để sản xuất nguyên liệu này.
Ngay từ năm 1950, ba tổ hợp hóa dầu quan trọng xử lý các phân đoạn dầu mỏ đã được xây dựng, một của BP ở Scotlen (30 nghìn tấn/năm), một của Petrochemicals Ltd. Ở Lancashire (10 nghìn tấn/năm) và một của ICI ở Cleverland (30 nghìn tấn/năm).
Giữa năm 1940 và 1950, công suất trung bình của các nhà máy đã vào cỡ 10 - 50 nghìn tấn/năm, nhưng chính trong thập kỷ 1950 - 1960 đã xuất hiện các nhà máy lớn sản xuất etylen từ naphta với công suất 300 nghìn tấn/năm. để thu được các ôlêfin, người ta đã dùng công nghệ cracking với hơi nước các phân đoạn dầu mỏ.
Quá trình cracking với sự tham gia của hơi nước (gọi tắt là cracking hơi nước) là quá trình nhiệt phân các hydrocacbon bão hòa có nguồn gốc từ khí tự nhiên hoặc dầu mỏ trong sự có mặt của hơi nước. Quá trình này trước tiên để sản xuất etylen và propylen, là những nguyên liệu hóa dầu quan trọng. Tùy theo nguồn nguyên liệu sử dụng, người ta có thể tạo ra phân đoạn C4 giàu butadien và phân đoạn C5+ (hydocacbon có 5 nguyên tử cacbon trở lên) chứa nhiều chất thơm, đặc biệt là benzen. Ngoài ra, còn phải kể đến các cấu tử nhẹ và nặng, là sản phẩm của quá trình cracking, được sử dụng làm nhiên liệu. Thực tế, sự đa dạng của sản phẩm của quá trình cracking hơi nước đã làm cho quá trình này trở thành một quá trình then chốt trong công nghiệp hóa dầu.
Khí tự nhiên và các phân đoạn dầu mỏ thu được bằng quá trình chưng cất thường là các cấu tử hydrocacbon bão hòa có hoạt tính hóa học và khả năng chuyển hóa hóa học rất thấp và ít chọn lọc. Chúng không cho phép tạo ra nhiều sản phẩm hóa học khác nhau. Ngược lại, nhờ cracking hơi nước, người ta có thể thu được các hydrocacbon không no mạch thẳng hoặc hydrocacbon thơm có khả năng phản ứng rất mạnh nên có rất nhiều ứng dụng.
Tình hình sản xuất và tiêu thụ etylen
Thống kê của ngành Dầu khí cho thấy khả năng sản xuất etylen trên thế giới đạt 95,6 triệu tấn vào năm 1999 và tăng lên đến 118 triệu tấn vào năm 2005. Sản lượng propylen bằng một nửa sản lượng etylen.
Hiện nay, nước ta chưa sản xuất được etylen và các dẫn xuất đi từ etylen như polyetylen (PE), vinyl clorua (VCM), styren (SM), etylen oxyt (EO), v.v... Tuy nhiên, nhu cầu về các mặt hàng chất dẻo đi từ PE, poly vinyl clorua (PVC), polystyren (PS) ngày càng lớn. Trình bày nhu cầu tiêu thụ các loại chất dẻo PE, polypropylen (PP), PVC, PS trong những năm qua và dự báo nhu cầu và tốc độ tăng trưởng một số loại chất dẻo chủ yếu trong những năm tới.
Để đáp ứng một phần nhu cầu về các loại chất dẻo chủ yếu của Việt Nam, vừa qua chúng ta đã xây dựng và đưa vào vận hành một số nhà máy liên doanh sản xuất PVC, công suất 80 - 100 nghìn tấn/năm, đi từ VCM nhập khẩu. Hiện nay, song song với việc xây dựng Nhà máy Lọc dầu số 1 tại Dung Quất, chúng ta đang triển khai dự án sản xuất PP.
Ngoài ra, trong những năm tới chúng ta cần triển khai dự án sản xuất PS, PE, sợi tổng hợp polyeste (PET), v.v... Trong tương lai các dự án này đều cần đến nguyên liệu cơ bản cho hóa dầu là etylen. Dự kiến nhu cầu etylen cho năm 2010 là 900 nghìn tấn/năm.
Các quá trình cracking với hơi nước
Ưu điểm của quá trình cracking hơi nước là có thể sử dụng nguồn nguyên liệu đa dạng, từ phân đoạn nhẹ nhất như khí tự nhiên, khí hóa lỏng (LPG), các phân đoạn naphta, gasoil cho đến các phân đoạn cặn nặng và cả dầu thô. Mỹ là nước có nhiều khí tự nhiên giầu etan và propan, nên họ thường sử dụng các hydrocacbon nhẹ này để sản xuất etylen. Ngược lại, ở châu Âu người ta thường sử dụng các phân đoạn dầu mỏ làm nguyên liệu cho các quá trình cracking hơi nước.
Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi quan tâm đến các quá trình cracking hơi nước các nguyên liệu từ sản phẩm lọc dầu (etan và naphta) để tạo etylen và propylen.
Bản chất nguồn nguyên liệu có ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất quá trình cracking với hơi nước. Quá trình được tiến hành ở nhiệt độ rất cao cùng với sự hồi lưu của nguyên liệu chưa chuyển hóa.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất etylen giảm đi khi nguyên liệu nặng hơn và tỷ lệ hiệu suất etylen và propylen C2/C3 giảm đều đặn từ etan đến gasoil trong khi hiệu suất của xăng cracking (C5+ -200oC) tăng lên.
Cracking etan
Ở Mỹ, người ta sử dụng khí etan tách từ khí tự nhiên để làm nguyên liệu sản xuất etylen với hiệu suất cao. Tuy vậy, độ chọn lọc etylen giảm khi hiệu suất chuyển hóa etan tăng. Thực tế, người ta làm việc ở độ chuyển hóa etan 65% và sau khi hồi lưu etan chưa chuyển hóa, người ta thu được hiệu suất etylen khoảng 80%.
Ở Việt Nam, để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho dự án sản xuất etylen, công suất tối thiểu của tổ hợp etylen phải đạt trên 300 nghìn tấn/năm. Nhu cầu etan cần có cho công suất này là 375 nghìn tấn/năm (280 triệu m3/ năm). Khí đồng hành của bể Cửu Long có hàm lượng etan cao (12 - 13,6%) rất thích hợp cho việc tách etan để làm nguyên liệu cho sản xuất etylen và phát triển công nghiệp hóa dầu. Tuy nhiên theo dự kiến, khả năng thu gom và đưa khí vào bờ từ các mỏ Bạch Hổ, Rặng đông, Ruby/ Emerald và từ các mỏ khác thuộc khu vực bể Cửu Long (theo phương án cao) vào giai đoạn cao nhất, nguyên liệu khí cũng chỉ đủ để sản xuất khoảng 210 - 220 nghìn tấn etylen/ năm, đến năm 2015 chỉ còn đủ để sản xuất 190 nghìn tấn/năm và đến năm 2020 thì hầu như cạn nguồn nguyên liệu. Trong trường hợp này, nếu chỉ dựa vào nguồn khí đồng hành từ bể Cửu Long thì không đủ nguyên liệu để triển khai và duy trì dự án trong khoảng 15 - 20 năm.
Tiềm năng khí của bể Nam Côn Sơn rất phong phú. Sau Lan Tây, Lan đỏ còn có các mỏ Rồng đôi, Hải Thạch, Mộc Tinh sẽ được đưa vào khai thác. Công suất đường ống Nam Côn có thể đạt tới 6 - 7 tỷ m3 khí/ năm và có khả năng duy trì lâu dài. Từ 6,5 tỷ m3 khí/ năm với hàm lượng etan 4,2% chỉ có thể tách được 230 triệu m3 etan/ năm (310 nghìn tấn etan/ năm) và có thể chuyển hóa thành 250 nghìn tấn etylen/ năm. Tuy nhiên, công suất này vẫn nhỏ hơn so với quy mô kinh tế tối thiểu (300 nghìn tấn/năm).
Khí Tây Nam từ lô PM - 3 - CAA và mỏ Cái Nước với công suất 1,25 - 1,4 tỷ m3/ năm đã có kế hoạch đưa vào Cà Mau để cung cấp cho cụm khí - điện - đạm Cà Mau. Khí Tây Nam từ lô B với sản lượng 2 - 3,5 tỷ m3/ năm đang được dự kiến đưa vào bờ, chủ yếu để cung cấp cho các nhà máy điện - đạm hoặc cho các ngành công nghiệp khác. Nguồn khí này có thành phần etan thấp (dưới 3%) và hàm lượng CO2 quá cao (trung bình 20%) và không thích hợp cho việc tách etan để sản xuất etylen.
Nhìn chung, theo các thông tin hiện có và dự báo khả năng cung cấp khí trong thời gian tới, trên cơ sở hàm lượng etan trong khí và công suất tối thiểu phải đạt để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho dự án, cần xem xét kết hợp sử dụng cả hai nguồn khí của bể Cửu Long và Nam Côn Sơn để triển khai xây dựng tổ hợp etylen đầu tiên ở nước ta. Với công suất dự kiến 300 nghìn tấn etylen/ năm và sản phẩm HDPE 200 nghìn tấn/năm, LL/LDPE 100 nghìn tấn/năm, tổng vốn đầu tư ước tính là 680 triệu USD. Lượng etan tiêu thụ hằng năm cho tổ hợp etylen này khoảng 280 triệu m3 và giá khí có thể chấp nhận được là 2 USD/ triệu BTU.
Cracking naphta
Các naphta là nguồn nguyên liệu chính ở châu Âu và Nhật Bản. Quá trình cracking hơi nước các naphta có khả năng cung cấp nguồn sản phẩm rất phong phú, từ hydro cho đến các phân đoạn lỏng nặng rất giàu hợp chất thơm.
Nhiệt độ cracking có ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi etylen. Nhiệt độ càng cao càng cho hiệu suất thu hồi cao.
Đối với một lò phản ứng đã cho, người ta có thể xác định sự ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân bằng cách giữ thời gian lưu và hàm lượng hơi nước không đổi. Khi nhiệt độ sản phẩm ra khỏi lò tăng lên, hiệu suất etylen tăng lên trong khi hiệu suất propylen và xăng của quá trình cracking hơi nước (phân đoạn C5 -200oC) giảm đi. Người ta đã đạt được hiệu suất thu hồi etylen thực nghiệm là 30,0 - 33,4% so với naphta nguyên liệu.
Ở nhiệt độ rất cao, thời gian lưu trở thành yếu tố quan trọng nhất. Thực nghiệm cho thấy hiệu suất etylen ở mỗi nhiệt độ sản phẩm ra khỏi lò đều có một giá trị nhất định. Hiện tại, để đạt được hiệu suất etylen tốt nhất, người ta thao tác ở điều kiện rất khắc nghiệt, khoảng 850oC, và với thời gian lưu trong khoảng 0,2 - 0,4 giây. Nhờ đó, hạn chế được sự cốc hóa và có thể tăng được khoảng thời gian hoạt động giữa hai lần đốt cốc.
Ngoài ra, người ta còn nhận thấy đối với cùng độ khắc nghiệt, hiệu suất tạo etylen giảm khi áp suất riêng phần của hydrocacbon tăng lên.
Để tối ưu hóa hiệu suất tạo etylen, người ta điều chỉnh áp suất riêng phần này bằng cách pha loãng hỗn hợp phản ứng với hơi nước. Thực tế, vì lý do kinh tế, người ta thường giới hạn một giá trị khoảng 0,5 - 0,6 tấn hơi nước/ tấn naphta.
Các hiệu suất sản phẩm nhiệt phân còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguyên liệu sử dụng. Thực tế, tính bền nhiệt của các hydrocacbon tăng theo thứ tự sau: parafin, naphten, hydrocacbon thơm, và tính bền nhiệt giảm khi chiều dài của mạch cacbon tăng. Vì thế, người ta thường nhận thấy rằng hiệu suất tạo etylen cũng như propylen cao khi trong nguyên liệu chứa nhiều parafin.
Hiện nay, người ta thường sử dụng quá trình cracking hơi nước đối với nguyên liệu naphta để ưu tiên sản xuất propylen theo công nghệ Deep Catalytique Cracking - DCC.
Hiệu suất thu olefin trong dây chuyền DCC có thể đạt được 34,49% hợp chất C3 - C4; 5,59% hợp chất C2.
Cracking naphta cũng là một hướng công nghệ quan trọng có khả năng áp dụng để sản xuất các nguyên liệu hóa dầu ở nước ta.
#219/12/2008
anh còn tài liệu nào về steam cracking không.cho bọn em tham khảo thêm với nhé.
Vui lòng đăng nhập để trả lời.