xúc tác của nhà máy lọc dầu dung quất

DANH MỤC CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA DQR Stt Các phân xưởng Xúc tác sử dụng Ghi chú Tên xúc tác Nhà cung cấp Trạng thái, liều dùng S-120 Diethyl sulphide UOP ELF Atofina Sing Thể rắn Thể r

p ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN KỸ THUẬT HOÁ DẦU

TIỂU LUẬN MÔN XÚC TÁC TRONG CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

XÚC TÁC CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

HVTH : Nguyễn Huỳnh Hưng Mỹ MSHV : 10400159

TP Hồ Chí Minh, 12/2010

CHỦ ĐỀ XÚC TÁC CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

A SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT (DQR)

Nhà máy lọc dầu Dung Quất (DQR) sơ bộ có 9 phân xưởng sử dụng xúc tác trong quá trình chế biến như sau:

a) Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro (NHT)

b) Phân xưởng đồng phân hóa Naphta nhẹ (ISOMER)

c) Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục (CCR)

d) Phân xưởng xử lý Kerosen (KTU)

e) Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển (RFCC)

f) Phân xưởng xử lý Naphta của phân xưởng RFCC (NTU)

g) Phân xưởng xử lý LCO bằng hydro (LCO-HDT)

h) Phân xưởng xử lý LPG (LTU)

i) Phân xưởng thu hồi Propylen (PRU)

3

B DANH MỤC CÁC LOẠI XÚC TÁC CỦA DQR

Stt Các phân

xưởng

Xúc tác sử dụng

Ghi chú Tên xúc tác Nhà cung cấp Trạng thái, liều dùng

S-120 Diethyl sulphide

UOP ELF Atofina (Sing)

Thể rắn Thể rắn

- Không tái sinh Thay mới xúc tác sau mỗi 4 năm

- Xúc tác thải làm nguyên liệu cho nhà máy thu hồi kim loại

2 ISOMER

I-8 I-8 Plus PURASPEC 2010 (xúc tác Methanator) PURASPEC 2443 PerchlordEthylene (xúc tác chloriding)

UOP UOP Johnson Mathey Johnson Mathey

Thể rắn, Pt Thể rắn Thể rắn

Thể rắn Thể rắn

- Thay mới xúc tác sau mỗi 3 năm

- Xúc tác thải làm nguyên liệu cho nhà máy thu hồi kim loại

R-134 Diethyl sulphide

UOP ELF Atofina (Sing)

Thể rắn, Pt Thể rắn

- Xúc tác thải nhà cung cấp thu hồi để tái chế

ARI 100EXL ARI 120L MEA (Methylethanolamine) - xúc tác chất mang)

US FILTER

US FILTER Union Carb

280 g/l

240 g/l 50%

4

AKZO NOBEL COBRA RMR

AKZO NOBEL - 5,5 Te/ngày cho dầu

Bạch Hổ

- 15,2 Te/ngày cho dầu pha trộn

Xúc tác thải làm nguyên liệu để sản xuất xi măng, nhựa đường

LCO-HDT

ACT 077 HR945 HR448 DMDS (xúc tác sulphiding)

Axens Axens Axens

- Catalyst Bed Protection

- Xử lý hydro điểm cắt chứa olefin

- Điểm cắt sâu

- Thể rắn

- Xúc tác được tái sinh sau mỗi 2 năm

sử dụng

(Methylethanolamine)

Union Carb Thể rắn

5

C THÔNG TIN CHI TIẾT XÚC TÁC SỬ DỤNG TRONG CÁC PHÂN XƯỞNGCỦA DQR

Phân xưởng xử lý naphta bằng hydro sử dụng 2 loại xúc tác sau:

2 Diethyl sulphide (DES) ELF Atofina, Singapore

Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro được thiết kế để xử lý toàn bộ phân đoạn Naphta từ phân xưởng chưng cất khí quyển

Phân xưởng gồm một lò phản ứng xúc tác tầng chặt và tuổi thọ xúc tác tối thiểu 2 năm Các thiết bị sẽ được lắp đặt để tái sinh xúc tác

Sản phẩm naphta từ phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro được dẫn trực tiếp đến tháp tách Naphta

Khí thoát ra từ phân xưởng NHT sẽ được đưa vào cụm xử lý khí của phân xưởng RFCC và được làm sạch bằng quá trình hấp thụ bằng amin

I.1 Thành phần và liều lượng sử dụng xúc tác

I.1.1 Xúc tác S-120 (UOP):

Chất mang Oxít nhôm

Hình dạng Viên ép

Kích cỡ 1/16”

Tâm kim loại Co, Mo

Tái sinh Bằng khí trơ

- Xúc tác ở thể rắn;

- Lượng xúc tác nạp vào phản ứng NHT là : 15.300 kg (~18 m3);

- Khối lượng riêng của xúc tác : 850 kg/m3 ;

- Thời gian thay mới xúc tác là: 4 năm

I.1.2 Xúc tác Diethyl sulphide (ELF Atofina, Singapore):

- Xúc tác ở thể rắn;

- DES được cho vào để sulphide hóa xúc tác của phản ứng NHT;

- Dòng xúc tác cần cho phản ứng trung bình là 2,5kg/giờ, dòng lớn nhất

là khoảng 4,5 kg/giờ;

- Lượng xúc tác tiêu thụ hàng tháng là 1.670 kg

I.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ xúc tác của phản ứng NHT

Tuổi thọ của xúc tác bị ảnh hưởng bởi cặn carbon hình thành trong phản ứng và các chất tạp nhiễm (như thạch tín, chì, canxi, Natri, silicon và phốt pho)

từ nguồn nguyên liệu tích tụ dần trên bề mặt xúc tác

Phân xưởng đồng phân hóa naphta nhẹ sử dụng các loại xúc tác sau:

2 PURASPEC 2010 (xúc tác Methanator) Johnson Mathey

4 PerchlordEthylene (xúc tác chloriding)

Phân xưởng đồng phân hóa sẽ được bổ sung để tạo ra sản phẩm Isomate

có chỉ số octan cao bằng cách sử dụng nguyên liệu là naphta nhẹ đã xử lý hydro

II.1 Thành phần và liều lượng sử dụng xúc tác

Xúc tác sử dụng cho quá trình chế biến:

o Các xúc tác của quá trình isomer hóa có chức năng xúc tiến hình thành nên các ion cacboni Vì thế, xúc tác phải là xúc tác có tính axít

o Các kim loại xúc tiến phản ứng hydro hóa như Pt, Pd

II.1.1 Xúc tác I-8/I-80:

 Tuổi thọ xúc tác 6 năm;

 Nhiệt độ vận hành/áp suất, oC/kg/cm2g: 188/35

 Methanator loại các vết CO để giảm sự đầu độc của xúc tác I-8;

 Tuổi thọ hơn 3 năm;

 Nhiệt độ vận hành/áp suất, oC/kg/cm2g: 249/ 38,4

II.1.3 Xúc tác PerchlordEthylene

 Clor sử dụng 165 kg/ngày

III XÚC TÁC CỦA PHÂN XƯỞNG CCR

Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục sử dụng 2 loại xúc tác sau:

1 R-134 (hoặc R-234) UOP

2 Diethyl sulphide (DES) ELF Atofina, Singapore

Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục xử lý nguyên liệu naphta nặng từ tháp tách naphta

Nguyên liệu vào lò phản ứng được tiếp xúc với chất xúc tác tuần hoàn mà

sẽ được tái sinh liên tục để duy trì hoạt tính xúc tác

Dòng sản phẩm từ lò phản ứng được tách thành dòng hydrocacbon lỏng

và dòng khí dòng khí giàu hydro

Một phần dòng hydrocacbon lỏng có giá trị được thu hồi từ dòng khí giàu hydro

Dòng lỏng reformat được cho tiếp xúc lại và phân đoạn để sinh ra sản phẩm reformat và khí hóa lỏng LPG chưa ổn định

Sản phẩm reformat được đưa trực tiếp tới bể chứa tại nhà máy lọc dầu LPG chưa ổn định được pha trộn với các dòng LPG khác của nhà máy trước khi được đưa tới bể chứa tại khu bể chứa sản phẩm

Đặc điểm của công nghệ tái sinh liên tục (CCR):

- Lớp xúc tác được chuyển dộng nhẹ nhàng, liên tục trong hệ thống thiết bị phản ứng với vận tốc vừa phải (trong khoảng 3- 10 ngày)

- Toàn bộ hệ thống được vận hành liên tục

- Lớp xúc tác sau khi ra khỏi hệ thống phản ứng được đưa ra ngoài để tái sinh trong một hệ thóng tái sinh riêng Sau đó được quay trở lại hệ thống phản ứng

Cấu tạo một lò phản ứng dạng ống thẳng với lớp xúc tác chuyển động dùng trong công nghệ CCR được mô là cụm hệ thống thiết bị phản ứng bao gồm

3 - 4 lò phản ứng có kích thước, điều kiện vận hành, lượng xúc tác nạp vào không giống nhau, từ đó phân bố thành phần sản phẩm ra từ mỗi lò cũng không giống nhau Hệ thống cấu tạo từ nhiều lò phản ứng giúp cho dòng hỗn hợp nguyên liệu và khí giàu hidro (khí tuần hoàn) đạt được nhiệt độ phản ứng và bù trừ nhiệt năng từ các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình reforming Nhiệt

độ giảm nhanh trong lò thứ nhất do sự xuất hiện của các phản ứng thu nhiệt quan trọng (chủ yếu là phản ứng dehydro hóa naphten), lượng xúc tác tiêu thụ cho giai đoạn này chiếm 10-15% trọng lượng Ở lò phản ứng thứ 2 nhiệt độ giảm ít hơn, lượng xúc tác tiêu thụ chiếm 20-30% Tại lò phản ứng cuối cùng, nhiệt độ gần như ổn định do có sự bù trừ nhiệt giữa các phản ứng thu nhiệt nhẹ với các phản ứng tỏa nhiệt kiểu như hydrocracking

III.1 Thành phần và liều lượng sử dụng xúc tác

III.1.1 Xúc tác R-134:

 Đường kính: 1,6 mm;

 Khối lượng riêng: 560 kg/m3;

 Hàm lượng Pt: 0,29 %kl;

 Clo sử dụng tái sinh xúc tác: 1,1-1,3%kl;

 Tuổi thọ của xúc tác là 6 năm

o Lượng xúc tác sử dụng trong các phản ứng của CCR:

III.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ xúc tác của phản ứng CCR

o Sự đầu độc xúc tác CCR:

Sự đầu độc Ảnh hưởng Mức tối đa

Nhiệt độ (điểm cuối) Tính ổn định 240 oC

o Các yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình reforming bao gồm:

 Nhiệt độ thiết bị phản ứng

 Áp suất thiết bị phản ứng

 Tốc độ nạp liệu

 Chất lượng nguyên liệu

 Ảnh hưởng các thông số vận hành đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm

 Tỉ lệ mol H2/ nguyên liệu: Xác định bằng tỉ lệ giữa lưu lượng (mol/h) hydro tuần hoàn và lưu lượng nguyên liệu nạp (mol/h) Thêm một lượng lớn khí tuần hoàn chứa H2 (80-90% tl) nhằm làm giảm sự lắng đọng của cốc trên bề mặt xúc tác (do tăng quá trình hydro hóa các hợp chất không no trung gian là tiền chất tạo cốc)

Tỉ lệ H2/NL thay đổi trong khoảng rộng (1-10) Giới hạn dưới phụ thuộc lượng H2 yêu cầu nhỏ nhất nhằm duy trì áp suất riêng phần của H2 trong hệ thống Giới hạn trên xác định bởi công suất máy nén, kích thước lò phản ứng và tính kinh tế quá trình Thay đổi tỉ

lệ này ít làm thay đổi chất lượng sản phẩm Mặt khác với các công nghệ CCR hiện nay áp suất thực hiện chỉ >3 atm, giảm tỉ lệ H2/NL trong trường hợp này tương đương với việc làm giảm áp suất riêng phần của H2 nên có tác động thuận lợi đến hiệu suất sản phẩm) Phân xưởng reforming xúc tác của DQR được lắp đặt theo công nghệ Platforming của UOP (Mỹ) Phân xưởng này có nhiệm vụ cung cấp hợp phần pha xăng (reformat) chất lượng cao và đáp ứng một phần nguyên liệu (BTX) cho hóa dầu

Sơ đồ công nghệ PLATFORMING của UOP: Thiết bị phản ứng được xếp chồng lên nhau Xúc tác đi từ trên xuống qua hệ thống thiết bị phản ứng, sau đó tập trung lại và được nâng lên thiết bị tái sinh nhờ khí nâng Sau khi tái sinh, chất xúc tác được đưa trở lại thiết bị phản ứng thứ nhất Nhờ được lấy ra từng phần và tái sinh liên tục mà hoạt tính xúc tác ổn định cao hơn so với trong trường hợp lớp xúc tác cố định (công nghệ bán tái sinh) Công nghệ này hiện nay được sử dụng phổ biến hơn cả (chiếm 70% thị phần công nghệ CCR trên thế

giới) Tuy nhiên cũng có nhược điểm là vận hành khó khăn do chiều cao hệ thống thiết bị phản ứng

Phân xưởng xử lý kerosen sử dụng 3 loại xúc tác sau:

3 MEA (Methylethanolamine) - xúc tác chất mang) Union Carb

Phân xưởng xử lý Kerosen được thiết kế để xử lý phân đoạn Kerosen từ phân xưởng chưng cất dầu thô

Phân xưởng xử lý Kerosen được thiết kế để giảm hàm lượng mercaptan (RSH), hydrosulphit (H2S) và axit naphtenics (RCOOH) từ nguyên liệu là kerosen chưng cất trực tiếp sinh ra trong CDU

Xút tinh khiết dùng cho phân xưởng được cung cấp từ các thiết bị bên ngoài với nồng độ thích hợp

Phân xưởng xử lý kerosen loại bỏ toàn bộ nước ra khỏi sản phẩm Tiêu chuẩn sản phẩm đạt được bằng chiết một giai đoạn

Sản phẩm từ phân xưởng xử lý kerosen được dẫn tới bể chứa, từ bể chứa

nó được bán như nhiên liệu phản lực Jet A1 hoặc sử dụng làm nguyên liệu trộn diezel và dầu đốt lò Phân xưởng xử lý Kerosen tạo ra Kerosen đáp ứng tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực Jet A1

Dung dịch amin loãng (MEA) sẽ được sử dụng trong phân xưởng KTU theo từng mẻ gián đoạn để tái sinh xúc tác

Loại bỏ các tạp chất axit naphthenic và các hợp chất của lưu huỳnh trong dòng nguyên liệu Kerosen để sản phẩm đạt chỉ tiêu của Jet A1

IV.1 Thành phần và liều lượng sử dụng xúc tác

o Tiêu thụ hoá phẩm, xúc tác:

 NaOH 5

0

Be : 202.210 kg/tháng

 NaOH 20

0

Be : 8.022 kg/tháng

 ARI-100 EXL : 47,5 kg/tháng

 ARI-120L : 11,7 kg/tháng

 Cacbon hoạt tính : 80,8 kg/tháng

 MEA 50% : 0,18 kg/tháng

 Muối : 5.272 kg/tháng

 Đất sét Attapulgus : 3.083 kg/tháng

o Quá trình NAPFINING:

 Tác nhân xử lý: - Kiềm 20

o

Be và 5

o

Be

- Nước khử khoáng (0% ppm wt CaCO

3 )

- Xúc tác Cobalt Phthalocyanine (ARI-100EXL ,ARI-120L)

- Khí oxi hoá

- Muối (Rock salt)

- Đất sét (Attapulgus)

 Điều kiện thiết kế:

2

- T = 75

0

C RCOOH + NaOH = RCOONa + H

2O

 Nồng độ kiềm: 5

0

Be (~3,36 wt %)

 Tốc độ tuần hoàn kiềm: 6,62 – 13,25 m

3

/h

 Tốc độ bổ sung kiềm: 0,27 m

3

/h (duy trì mức tiêu hao kiềm tối

đa là 40%)

 Tốc độ dòng HC: 66,2 m

3

/h

 Nhiệt độ kiềm: >15

0

C

 Nhiệt độ: 40

0

C

 Nhiệt độ cao: muối axit dễ bị hoà tan

 Nhiệt độ thấp: tăng khả năng tạo nhũ tương bền khi có mặt của axit napthenic

 Áp suất: hầu như không ảnh hưởng

 Tổn thất áp suất: ΔP < 0,7 kg/cm

2

 Thực tế vận hành < 0,1 kg/cm

2

o Quá trình MERICAT II:

2O 2RSNa + ½ O

2 + H

2O = RSSR + 2NaOH 2RSH + ½ O

2

= RSSR + H

2

O

 Kiềm: 5

0

Be và 20

0

Be (~3,36% wt và 14,3 % wt)

 Xúc tác: Cobalt Phthalocyanine (ARI-100EXL và ARI-120L)

 Tốc độ phun không khí: 6,8 Nm

3

/h (gấp 1,5 lần so với lý thuyết)

 Ước tính 5 kg/h hàm lượng S cần tiêu tốn 4,5 Nm

3

/h oxi

 Tốc độ tuần hoàn kiềm: 13,25 – 16,7 m

3

/h

 Kiềm sạch 5

0

Be được thêm vào hệ thống liên tục vì quá trình có sinh ra nước

 Xúc tác ARI-100EXL thêm vào được tính theo lượng xúc tác khô 100%

 Tốc độ dòng Kerosen: 66.2 m

3

/h

 Nhiệt độ: 40

0

C

 Áp suất: tối thiểu 1,41 kg/cm

2

(để đảm bảo không khí hoà tan tốt trong kerosen)

 Tổn thất áp suất: < 0,7 kg/cm

2

 Thực tế vận hành < 0,1 kg/cm

2

 Tầng Carbon:

- Chiều cao: 6096 mm

- Tuổi thọ: 5-10 năm

- Gía đỡ: khung lưới Johnson (có lớp đệm)

- Tẩm xúc tác: ARI-120L (1-2 năm/lần)

- Kiềm hoá (01 lần/tháng, tháng đầu tiên 01 lần/tuần)

- Rửa nước nóng: 90

0

C

IV.1.1 Xúc tác ARI 100EXL:

 Thành phần: Coban phthalocyanine sulphonate và nước;

 Điểm sôi của xúc tác 100oC, điểm đông khoảng -6,5oC;

 Tỷ trọng tương đối của xúc tác: 1,07-1,17;

 Tuổi thọ của xúc tác khoảng 3 năm

 Nhiệt độ làm việc của phản ứng: 25 o

C ;

 Độ nhớt vận hành : 1,5 cP ;

IV.1.2 Xúc tác ARI 120L:

 Thành phần chủ yếu: Coban phthalocyanine sulphonate;

 Tuổi thọ của xúc tác khoảng 3 năm

Phân xưởng cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển sử dụng loại xúc tác sau:

Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi cặn (Phân xưởng số 015)

Chế độ vận hành: - Max Naphta RFCC (Tối đa xăng)

- Max LCO (Tối đa diezel)

Mô tả chung

Bộ phận chuyển hóa

Phân xưởng RFCC nhận trực tiếp phần cặn chưng cất khí quyển nóng từ phân xưởng chưng cất khí quyển, hoặc phần cặn nguội từ bể chứa

Bộ phận chuyển hóa của phân xưởng RFCC sẽ chế biến ra các dòng sau:

 Dòng khí ướt được dẫn tới cụm xử lý khí RFCC;

 Dòng sản phẩm chưng cất ở đỉnh được đưa tới cụm xử lý khí RFCC;

 Dòng dầu nhẹ (LCO) được đưa đến bể chứa và sau đó tới phân xưởng LCO-HDT;

 Dòng dầu cặn (DCO) được đưa tới hệ thống pha trộn dầu đốt hoặc bồn chứa dầu đốt dùng cho nhà máy

Bộ phận chuyển hóa gồm có lò phản ứng/lò tái sinh, tháp chưng cất chính,

lò đốt, thiết bị kiểm soát xúc tác, cột tách LCO, thiết bị làm nguội/tháo sản phẩm LCO và các thiết bị phụ trợ khác

Cụm xử lý khí RFCC

Dòng khí ướt và sản phẩm đỉnh từ tháp chưng cất chính được đưa tới cụm

xử lý khí của phân xưởng RFCC, sẽ tạo ra các dòng sau:

 Dòng khí thải chưa bão hòa thoát ra từ tháp hấp thụ bằng amin nằm trong cụm xử lý khí RFCC

 Dòng hỗn hợp C3/C4 được đưa tới phân xưởng xử lý LPG trước khi tách ra trong phân xưởng thu hồi propylen

 Toàn bộ dòng naphta được đưa tới phân xưởng xử lý naphta của phân xưởng RFCC

Cụm xử lý khí RFCC gồm có hai tháp hấp thụ bằng amin để xử lý khí nhiên liệu và khí hóa lỏng LPG trước khi chúng ra khỏi thiết bị và sẽ sử dụng dòng amin sạch từ tháp tái sinh amin (ARU) Dòng amin bẩn sẽ được đưa trở lại ARU để tái sinh từ cụm xử lý khí RFCC

V.1 Thành phần và liều lượng sử dụng xúc tác

 Đối với nguyên liệu có lưu huỳnh thấp sử dụng Ultra-Stable Hydrogen Y type (USHY) zeolite

 Xúc tác sử dụng; 675 tấn;

 Lượng bổ sung xúc tác hàng ngày:

 Hỗn hợp đầu pha trộn: 15,2 tấn/ngày;

 Dầu thô Bạch Hỗ: 5,2 tấn/ngày

 Mục đích: maximize LCO và tương thích với kim loại