Bài viết Chế biến trực tiếp dầu thô bạch hổ bằng quá trình cracking xúc tác nhiệt độ cao ở quy mô phòng thí nghiệm trình bày đánh giá hoạt tính và độ chọn lọc xúc tác trên hệ thiết bị MAT; Cracking xúc tác ở nhiệt độ cao với nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ.
HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2022, trang 24 - 30 ISSN 2615-9902 CHẾ BIẾN TRỰC TIẾP DẦU THÔ BẠCH HỔ BẰNG QUÁ TRÌNH CRACKING XÚC TÁC NHIỆT ĐỘ CAO Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Lê Phúc Ngun, Trần Văn Trí, Ngơ Thuý Phượng, Lương Ngọc Thủy, Phan Trung Tuấn Viện Dầu khí Việt Nam Email: nguyenlp.pvpro@vpi.pvn.vn https://doi.org/10.47800/PVJ.2022.09-04 Tóm tắt Q trình cracking trực tiếp dầu thơ Bạch Hổ cặn khí (AR) chất xúc tác Ecat Ecat kết hợp ZSM-5 thực nhiệt độ 520 - 650oC nhằm tăng suất tạo olefin nhẹ (olefin C2 - C4) Khi tăng nhiệt độ từ 520 - 620oC, lượng olefin nhẹ tăng - 9% khối lượng loại nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ cặn AR Tại nhiệt độ 650oC, thu 24 - 26% lượng olefin nhẹ Việc bổ sung thêm ZSM-5 hỗ trợ q trình chuyển hóa gasoline thành olefin nhẹ, giúp tăng lượng olefin C2 - C4 lên 30% với 16% hiệu suất propylene Tuy nhiên, tăng nhiệt độ lên cao bổ sung thêm nhiều ZSM-5 sinh lượng lớn sản phẩm không mong muốn khí khơ Từ khóa: Cặn khí (AR), cracking xúc tác, dầu thô Bạch Hổ, olefin nhẹ, SCT-MAT, ZSM-5 Giới thiệu Hiện tình hình xăng dầu truyền thống chịu cạnh tranh gay gắt từ nguồn lượng thay như: điện, hydrogen, nhiên liệu sinh học khơng thể tránh khỏi việc giảm giá nhiên liệu tương lai Việc tìm hướng mới, sản xuất trực tiếp sản phẩm có lợi xăng dầu từ dầu thơ yêu cầu cấp thiết Các sản phẩm nguyên liệu cho hóa dầu (như olefin nhẹ) coi dòng sản phẩm đứng sau xăng diesel chuỗi sản phẩm dầu khí Sự biến động giá nhu cầu cho thấy sản phẩm olefin nhẹ mang lại giá trị cao Phát triển công nghệ để sản xuất trực tiếp sản phẩm olefin nhẹ cho hóa dầu từ dầu thơ phân đoạn cặn trở nên cấp thiết [1, 2] Al-Khattaf cộng nghiên cứu trình cracking dầu thô parafinic nhẹ 51oAPI 550 - 650oC cách sử dụng chất xúc tác cân (Ecat), ZSM-5 Ecat/ZSM-5 (50% ZSM-5) Hiệu suất olefin nhẹ thu đạt 35%, nhiên hoạt động nhiệt độ cao dẫn đến sản lượng khí khơ cao (14% khối lượng) [3] Xúc tác FCC chứa hợp phần matrix zeolite Y, matrix chuyển hóa hydrocarbon mạch dài từ nguyên liệu thành dãy hydrocarbon HCO/ Ngày nhận bài: 13/6/2022 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 13/6 - 8/9/2022 Ngày báo duyệt đăng: 12/9/2022 24 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 LCO, zeolite Y chuyển hóa LCO thành xăng [4, 5] Sau đó, ZSM-5 chuyển hóa xăng thành propylene olefin nhẹ khác Kích thước lỗ xốp zeolite ZSM-5 nhỏ để thực q trình tiền cracking Do đó, hàm lượng ZSM-5 cao chất xúc tác FCC/hỗn hợp ZSM-5 làm giảm chuyển hóa nguyên liệu Aitani cộng cần phải tăng lượng chất xúc tác gấp đôi để đạt độ chuyển hóa nguyên liệu 71% 600oC lượng ZSM-5 chất xúc tác FCC/hỗn hợp ZSM-5 tăng từ - 20% [6] Thông thường, hàm lượng ZSM-5 nhà máy lọc dầu nằm khoảng - 20% trọng lượng [7] Trong nghiên cứu này, trình cracking nhiệt độ cao thực loại nguyên liệu cặn AR dầu thô Bạch Hổ, sử dụng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Trong đó, ZSM-5 sử dụng với hàm lượng khoảng - 10% trình đánh giá hoạt tính thực hệ thiết bị tiên tiến SCT-MAT Theo nghiên cứu Xianghai Meng cộng [8], khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ khoảng 600 - 716oC cho thấy hiệu suất tạo olefin nhẹ tốt nhiệt độ phản ứng khoảng 620 - 660oC Để làm rõ ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo olefin nhẹ, nghiên cứu thực đánh giá hoạt tính hệ xúc tác nhiệt độ 520 650oC PETROVIETNAM Các phương pháp thực nghiệm 2.1 Hóa chất, nguyên vật liệu Các xúc tác cân Ecat nguyên liệu cung cấp từ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Tính chất Ecat, AR dầu thơ Bạch Hổ trình bày tương ứng Bảng - 2.2 Đánh giá hoạt tính độ chọn lọc xúc tác hệ thiết bị MAT 2.2.1 Đánh giá MAT Phương pháp SCT-MAT (short contact time - microactivity test) dùng để xác định độ chuyển hóa độ chọn lọc sản phẩm trình cracking xúc tác (FCC) điều kiện nhiệt độ tỷ lệ khối lượng xúc tác nguyên liệu (C/O) xác định với thời gian tiếp xúc nguyên liệu với xúc tác 12 giây quy mơ phịng thí nghiệm Thí nghiệm thực thiết bị SR-SCT-MAT (single receiver - short contact time - microactivity test) hãng Grace Davison dựa tiêu chuẩn ASTM D515 Thiết bị SR-SCT-MAT hệ thống phản ứng cracking với tầng xúc tác cố định Một lượng cặn dầu cố định bơm nguyên liệu bơm vào ống phản ứng tiếp xúc trực tiếp với lớp xúc tác 12 giây nhiệt độ phản ứng 520 - 650oC Ở điều kiện nhiệt độ cao, phản ứng cracking tạo sản phẩm pha Sau sản phẩm làm lạnh, phân tách thu hồi phận thu sản phẩm nhờ tác nhân lạnh dịng khơng khí 18oC Sản phẩm sau phản ứng gồm pha hydrocarbon lỏng (C5+) hydrocarbon khí (H2, C1 - C4) Các sản phẩm phân tích thành phần thiết bị phân tích sắc ký chưng cất mô theo tiêu chuẩn ASTM D2887 xác định tỷ lệ khối lượng phân đoạn xăng, LCO (light cycle oil), HCO (heavy cycle oil) thiết bị sắc ký khí hydrocarbon theo tiêu chuẩn ASTM D1945-3 xác định thành phần cấu tử C1 - C4 Sau phản ứng, xúc tác hoạt tính có lượng cốc sinh bám lên bề mặt xúc tác, lượng cốc thu hồi phân tích xác định khối lượng thiết bị hồng ngoại đo hàm lượng carbon theo tiêu chuẩn ASTM E1915 Bảng Tính chất Ecat sử dụng nghiên cứu Tính chất Diện tích bề mặt zeolite (m²/g) Diện tích bề mặt matrix (m²/g) Nickel (ppm) Vanadium (ppm) Na (% khối lượng) RE2O3 (% khối lượng) Al2O3 (% khối lượng) Kích thước ụ mạng sở (Å) ABD - Tỷ trọng biểu kiến (g/cc) - 20µ (% khối lượng) - 40µ (% khối lượng) - 80µ (% khối lượng) Kích thước hạt trung bình (µm) Ecat Dung Quất 7/2021 57 78 8.328 689 0,22 2,52 57,8 24,37 0,79 68 67 Bảng Tính chất nguyên liệu AR sử dụng nghiên cứu Tính chất Tỷ trọng nhiệt độ 15,4oC (kg/l) Hàm lượng lưu huỳnh (% khối lượng) Hàm lượng CCR (% khối lượng) Hàm lượng nitrogen tổng (ppm) Hàm lượng nickel (ppm) Hàm lượng vanadium (ppm) Hàm lượng Na (ppm) Hàm lượng calcium (ppm) Hàm lượng sắt (ppm) Độ nhớt động học nhiệt độ 100oC (cSt) Chưng cất Điểm sôi đầu - IBP (oC) 5% (oC) 10% (oC) 30% (oC) 50% (oC) 60% (oC) Phương pháp ASTM D1298 ASTM D 4294-03 ASTM D 189-01 ASTM D5762 ICP ICP ICP ICP ICP ASTM D 445-04 ASTM D86 AR 7/2021 0,887 0,128 2,76 1500 7,2 0,46 0,68 1,6 3,1 8,9 244 306 324 396 445 476 Bảng Tính chất dầu thơ Bạch Hổ sử dụng nghiên cứu Đặc tính o Giá trị Tỷ trọng nhiệt độ 15 C ( kg/l) Tỷ trọng API ( oAPI) Hàm lượng asphatene (% khối lượng) Hàm lượng carbon (% khối lượng) Hàm lượng hydrogen (% khối lượng) 0,830 33,88 0,20 86,00 13,55 Độ nhớt động học nhiệt độ 50oC ( cSt) Hàm lượng sắt (wtppm) Hàm lượng nickel (wtppm) Hàm lượng vanadium (wtppm) Hàm lượng nitrogen (wtppm) 8,885 6,39 4,56 0,248 Hàm lượng lưu huỳnh (%mass) Hệ số K - UOP 541 0,0556 12,56 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 25 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 6,88 6,02 8,67 8,44 6,81 0,43 52,39 11,62 0,65 1,87 10,03 47,91 2.2.2 Phân tích sản phẩm cracking 11,25 2,46 H2, C1-C4 10,16 11,31 12,70 42,70 40,89 C2= C3= C4= Gasoline LCO HCO Coke 16,05 16,18 12,21 12,54 100E, 520oC 100E, 560oC 100E, 620oC 100E, 650oC Hình Kết MAT Ecat nguyên liệu AR 520 - 650°C, C/O = 2,5 Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 14,54 11,20 3,83 16,93 11,34 12,77 35,91 33,89 15,99 13,84 11,91 10,50 520oC 560oC 620oC 650oC 11,01 12,21 2,03 11,66 10,11 36,37 2,91 13,56 5,20 17,77 H2, C1-C4 C2= C3= C4= Gasoline LCO HCO Coke 13,52 30,04 Hình Kết MAT Ecat thêm 5%ZSM-5 nguyên liệu AR 520 - 650oC, C/O = 2,5 Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 11,62 10,03 11,31 11,20 3,83 1,87 13,40 5,74 16,93 17,65 12,77 42,70 H2, C1-C4 C2= C3= C4= Gasoline LCO HCO Coke 11,66 33,89 30,82 12,21 11,91 10,79 100E0Z, 620oC 95E5Z, 620oC 90E10Z, 620oC Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 7,30 5,59 7,59 0,38 56,26 10,56 0,68 7,27 8,14 54,74 11,95 9,58 10,13 1,34 49,44 13,43 11,75 2,27 12,40 44,98 15,81 11,99 11,00 6,54 100E, 520oC 100E, 560oC 100E, 620oC 100E, 650oC DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 Phương pháp đo hàm lượng carbon áp dụng để xác định tỷ lệ khối lượng carbon xúc tác phụ gia Thí nghiệm thực thiết bị CS600 hãng LECO dựa tiêu chuẩn ASTM E1915 Thiết bị GC-7890 hãng Agilent sử dụng để xác định thành phần chi tiết cấu tử tính tốn trị số RON, MON hỗn hợp hydrocarbon từ C5 - C15 với khoảng nhiệt độ sôi 225oC Trong sản phẩm lỏng cracking hỗn hợp C4 - C44 Phần mềm nhận danh cấu tử hydrocarbon expert hãng Separation System phần mềm tính tốn trị số octane G-Con hãng Grace Davison dựa tiêu chuẩn ASTM D6729 3.1 Kết cracking nhiệt độ cao với nguyên liệu AR H2, C1-C4 C2= C3= C4= Gasoline LCO HCO Coke Hình Kết MAT Ecat nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ (BH), C/O = 2,5, nhiệt độ 520 - 650oC 26 Trong nghiên cứu này, phương pháp xác định thành phần khí cracking áp dụng để phân tích tỷ lệ mol khí hydrocarbon từ C1 - C6+ khí H2 mẫu sản phẩm khí cracking dựa tiêu chuẩn ASTM D 1945 03 Kết thảo luận Hình Kết MAT nguyên liệu AR thay đổi lượng ZSM-5 từ - 10%, C/O = 2,5, nhiệt độ 620oC 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Phương pháp sắc ký chưng cất mô áp dụng đề tài với mục đích xác định dãy phân bố điểm sôi phân đoạn sản phẩm lỏng phương pháp sắc ký khí Thí nghiệm thực thiết bị GC-7890, phần mềm Chemstation Simdis hãng Agilent dựa tiêu chuẩn ASTM D2887 Nhằm làm rõ ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo olefin nhẹ, nghiên cứu thực đánh giá hoạt tính hệ xúc tác gồm 100% Ecat Ecat bổ sung phụ gia ZSM-5 (0 - 10% khối lượng) nhiệt độ 520 - 650oC Kết cracking (MAT) ngun liệu cặn khí AR trình bày Hình - Hình cho thấy tăng nhiệt độ từ 520 - 650oC hiệu suất tạo olefin nhẹ khí khơ tăng, đồng thời lượng xăng giảm đáng kể Cụ thể, hiệu suất C3= tăng từ 6% lên 10% tương ứng với độ giảm xăng từ 52% xuống 40% PETROVIETNAM Khi tăng nhiệt độ cracking làm tăng độ khuếch tán cấu tử lớn vào tâm acid xúc tác, giúp trình cracking xảy tốt Tuy nhiên, thực phản ứng nhiệt độ cao tăng hình thành khí khơ phản ứng cracking nhiệt tăng cường Kết tương đồng với khảo sát Sulaiman Al-Khattaf cộng [3] xu hướng tạo olefin nhẹ tăng thông qua việc tăng nhiệt độ phản ứng Mặc dù sản lượng olefin nhẹ tăng hiệu suất phân đoạn xăng giảm khí khô tăng, nên nhược điểm thực phản ứng nhiệt độ cao Việc tăng nhiệt độ từ 620°C lên 650oC không làm thay đổi đáng kể hiệu suất tạo olefin nhẹ Lượng olefin nhẹ thu nằm mức 23 - 24% Như vậy, sử dụng Ecat không kết hợp với ZSM-5 đạt hiệu suất tạo olefin nhẹ mong muốn tăng nhiệt độ cracking Bên cạnh đó, tăng nhiệt độ đơn 100% 2,65 1,98 80% Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 12,90 13,38 90% 10,30 12,29 7,68 70% 12,58 12,87 3,79 4,78 14,27 8,86 H2, C1-C4 16,05 C2= C3= 5,99 16,98 C4= 16,13 Gasoline 9,88 60% 12,47 LCO 9,40 HCO 50% 47,01 40% Coke 45,80 40,87 36,71 30% 20% 12,57 10% 0% 95E5Z, 520oC 37,37 10,95 11,96 7,91 8,62 95E5Z, 560oC 95E5Z, 620oC 95E5Z, 650oC 90E10Z, 620oC Hình Kết MAT Ecat kết hợp với 5% 10% ZSM-5 nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ (BH), C/O = 2,5, thay đổi nhiệt độ 520 - 650oC 100% 90% Hiệu suất sản phẩm (% khối lượng) 80% 70% AR 11,01 12,21 2,03 11,66 14,54 16,93 10,11 60% 1,98 5,20 10,30 17,77 12,90 7,68 2,65 12,29 8,86 12,77 36,37 12,58 12,87 3,79 4,78 14,27 35,91 33,89 16,98 H2, C1-C4 C2= C3= C4= 9,88 12,47 Gasoline LCO 47,01 30% HCO 45,80 40,87 30,04 Coke 36,71 15,99 13,84 11,91 10,50 12,57 620 °C 650 °C 520 °C 10% 0% 13,38 13,52 40% 20% 13,56 3,83 2,91 11,34 50% BH 11,20 520 °C 560 °C 10,95 11,96 7,91 560 °C 620 °C 650 °C Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến thành phần sản phẩm nguyên liệu cặn AR dầu thô BH với xúc tác 95% Ecat - 5% ZSM-5, tỷ lệ C/O = 2,5 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 27 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ dựa Ecat hữu làm khí khơ tăng sản lượng xăng giảm mạnh khí khơ (trên 10%) Kết cho thấy giá trị C3= mức lân cận 18% đạt đến giới hạn cấu nguyên liệu Kết MAT thêm 5% ZSM-5 vào Ecat thể Hình Ở nhiệt độ 520oC, có mặt ZSM-5 giúp tăng rõ rệt chuyển hóa phân đoạn xăng thành olefin Cụ thể tổng lượng olefin nhẹ tăng khoảng 9% so với trường hợp sử dụng Ecat Bên cạnh đó, hiệu suất xăng giảm khoảng 16% so với trường hợp Ecat Như vậy, có mặt ZSM-5 thúc đẩy trình cracking phân đoạn xăng thành cấu tử nhẹ H2, paraffin C1 - C4 Khi tăng nhiệt độ từ 520 - 650oC, lượng olefin nhẹ tạo tăng mạnh lượng xăng giảm Cụ thể, lượng olefin C2 - C4 tăng từ 23% lên đến 36% Điều giải thích qua hoạt tính phụ gia ZSM-5 cho trình cracking cấu tử xăng tạo olefin [9] Tuy nhiên, thực phản ứng nhiệt độ cao kèm theo hình thành sản phẩm khơng mong muốn lượng khí khơ tăng lên đáng kể, cụ thể 9,72% Cũng giống kết Ecat với nguyên liệu AR, tăng nhiệt độ từ 620 - 650oC, lượng olefin nhẹ tạo thay đổi khơng đáng kể, 3% Ngồi ra, cịn thấy ảnh hưởng nhiệt độ đến sản phẩm lỏng trình cracking cặn AR, thực nhiệt độ cao 650oC lượng xăng thấp so với 6% nhiệt độ 520oC Xu hướng tăng hiệu suất olefin nhẹ giảm xăng tương đồng với kết khảo sát Akram A.Al Abisi cộng [10] Kết trình bày [11] phân tích RON phân đoạn xăng thu qua q trình cracking trực tiếp dầu thơ Bạch Hổ 650oC cho thấy hàm lượng aromatic xăng đạt đến gần 80% (PIONA 8-8-79-4-2) hàm lượng C3= giới hạn mức 17 - 18% (tại 650oC) Như vậy, ứng với đối tượng dầu thơ Bạch Hổ, thấy C3= tối đa đạt 17 - 18% Việc tăng nhiệt độ cracking 620oC hàm lượng ZSM-5 không làm tăng thêm hiệu suất C3= Hàm lượng khí khơ tăng cao sử dụng 10% ZSM-5 cịn liên quan đến việc tăng thời gian lưu phân đoạn xăng C4= hệ thống lỗ xốp ZSM-5 Kết Hình cho thấy việc giảm C4= với việc tăng C2= khí khơ Bên cạnh đó, cần ghi nhận khác biệt ảnh hưởng tăng nhiệt độ phản ứng lên cấu sản phẩm thực thí nghiệm với Ecat Ecat bổ sung 5% ZSM-5 đáng kể Ví dụ Ecat: tăng nhiệt độ từ 520oC lên 620oC, hiệu suất (H2, C1 - C4) tăng đơn vị % hiệu suất phân đoạn xăng giảm 10 đơn vị % Tuy nhiên, Ecat thêm 5% ZSM-5 hiệu suất khí khơ khơng đổi hiệu suất phân đoạn xăng giảm 2,5 đơn vị % khoảng tăng nhiệt độ Đặc điểm liên quan đến q trình khuếch tán cấu tử nguyên liệu hệ thống lỗ xốp ZSM-5 nhiệt độ cao tiếp tục khảo sát làm rõ nghiên cứu Hình biểu diễn kết khảo sát thực với Ecat Ecat kết hợp với - 10% ZSM-5 với nguồn nguyên liệu AR, nhiệt độ 620oC, tỷ lệ C/O = 2,5 Với 5% ZSM-5, lượng C3 olefin tăng từ 10% lên đến 16,93%, nhiên tăng ZSM-5 lên 10% lượng propylene bị giới hạn khoảng 17%, lượng xăng giảm 3%, cho thấy tăng thêm ZSM-5, cấu tử xăng bị chuyển hóa thành sản phẩm khí, nhiên trường hợp này, lượng olefin nhẹ lại tăng thêm không đáng kể, dẫn đến việc tạo thành sản phẩm không mong muốn 28 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 3.2 Cracking xúc tác nhiệt độ cao với nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ Hình cho thấy ảnh hưởng nhiệt độ đến sản phẩm q trình cracking trực tiếp dầu thơ Bạch Hổ Cụ thể tăng nhiệt độ từ 520oC lên 620oC sản phẩm C2=, C3= C4= tăng 1%, 4% 2,54% Lượng propylene tăng lên đáng kể Điều lý giải thực trình cracking nhiệt độ cao làm tăng độ khuếch tán cấu tử vào tâm acid xúc tác Khi tăng nhiệt độ lên 650oC, lượng propylene olefin C4 tăng thêm 2% Tổng olefin nhẹ cao thu Ecat khoảng 26% Lượng xăng giảm xấp xỉ 5% tăng nhiệt độ từ 620 - 650oC Tuy nhiên, việc thực nhiệt độ cao làm tăng tạo thành sản phẩm không mong muốn khí khơ Điều tương đồng với kết thực với nguyên liệu AR Xu hướng tăng hiệu suất tạo olefin nhẹ giảm xăng tương đồng với kết Akram A Absi cộng [10] So với nguyên liệu cặn AR, việc cracking trực tiếp dầu thô Bạch Hổ cho thành phần khí khơ xăng cao Kết thu qua trình chưng cất, phân đoạn nhẹ (khí, naphtha…) loại khỏi thành phần nguyên liệu cho phân đoạn FCC Nói cách khác, thành phần xăng khí khơ sẵn có ngun liệu dầu thô Bạch Hổ dẫn đến việc tăng hiệu suất biểu kiến phân đoạn so với việc cracking nguyên liệu AR Hình biểu diễn kết cracking trực tiếp dầu thô nhiệt độ 520 - 650oC hệ xúc tác Ecat kết hợp với 5% ZSM-5 Khi tăng nhiệt 520 - 650oC, hiệu suất tạo olefin nhẹ tăng xấp xỉ 13%, cụ thể propylene tăng đến 6%, đồng thời lượng xăng giảm 10% Kết thật hấp dẫn PETROVIETNAM dầu thô Bạch Hổ cracking trực tiếp tạo 30% olefin phục vụ làm nguyên liệu cho hóa dầu Việc bỏ qua giai đoạn phân xưởng chưng cất (CDU) giúp giảm chi phí chế biến [12] Hình biểu diễn kết thu tăng lượng ZSM-5 lên 10%, 620oC Mặc dù việc tăng ZSM-5 làm tăng lượng propylene thêm 2%, làm giảm 3% xăng tăng 3% khí khơ Hình so sánh hiệu trình cracking trực tiếp dầu thô nguyên liệu AR truyền thống sử dụng xúc tác 95% Ecat 5% ZSM-5 Kết cho thấy 650oC, lượng olefin nhẹ 30% đạt loại nguyên liệu Hàm lượng propylene thu điều kiện khoảng 17% cho trường hợp Hiệu suất xăng thu q trình cracking trực tiếp dầu thơ Bạch Hổ cao AR Kết liên quan đến hàm lượng phân đoạn nhẹ C5 340oC dầu thô Bạch Hổ cao, lên đến khoảng 43% Khi cracking trực tiếp dầu thô, phần phân đoạn naphtha nguyên liệu không bị cracking diện sản phẩm thu được, dẫn đến hiệu suất naphtha sản phẩm tăng biểu kiến Việc sử dụng dầu thơ cho q trình cracking tạo olefin cho thấy tiềm gia tăng hiệu kinh tế so với việc sử dụng nguyên liệu AR Kết luận Quá trình cracking nhiệt độ cao nguyên liệu AR dầu thô Bạch Hổ Ecat hữu thu 24 - 26% lượng olefin C2 - C4 650oC Việc kết hợp ZSM-5 với Ecat giúp tăng lượng olefin C2 - C4 lên đến 30% với 16% hiệu suất prolylene Kết cho thấy khả thay đổi mạnh mẽ cấu sản phẩm trình lọc dầu sang hướng tạo sản phẩm ngun liệu cho hóa dầu Tuy nhiên việc tăng nhiệt độ cracking cao sử dụng nhiều ZSM-5 dẫn đến việc tăng mạnh khí khơ giảm hiệu suất xăng Do đó, để tiếp tục tối ưu hiệu kinh tế việc xác định điều kiện vận hành phù hợp gia tăng hiệu xúc tác theo hướng tối ưu hệ thống lỗ xốp để giảm thiểu hình thành khí khơ cần thiết Nghiên cứu cho thấy tiềm lớn trình cracking trực tiếp dầu thô Bạch Hổ nhiệt độ cao So với nguyên liệu AR truyền thống trình cracking dầu thô cho thấy nhiều ưu điểm thể qua hiệu suất sản phẩm đồng thời tiết kiệm lượng tiêu thụ bỏ qua giai đoạn chưng cất dầu thô Tài liệu tham khảo [1] Faisal M Alotaibi, Sergio González-Cortés, Mohammed F Alotibi, Tiancun Xiao, Hamid Al-Megren, Guidong Yang, and Peter P Edwards, “Enhancing the production of light olefins from heavy crude oils: Turning challenges into opportunities”, Catalysis Today, Vol 317, No 1, pp 86 - 98, 2018 DOI: 10.1016/j.cattod.2018.02.018 [2] Wang Xieqing, Xie Chaogang, Li Zaiting, and Zhu Genquan, “Catalytic processes for light olefin production”, Practical Advances in Petroleum Processing Springer, New York, 2006, pp 149 - 168 [3] Sulaiman Al-Khattaf, Mian Rahat Saeed, Abdullah Aitani, and Michael T Klein, “Catalytic cracking of light crude oil to light olefins and naphtha over E-Cat and MFI: Microactivity test versus advanced cracking evaluation and the effect of high reaction temperature”, Energy & Fuels, Vol 32, No 5, pp 6189 - 6199, 2018 DOI: 10.1021/ acs.energyfuels.8b00691 [4] Le Phuc Nguyen, Tran Van Tri, Ngo Thuy Phuong, Luong Ngoc Thuy, Vo Nguyen Xuan Phuong, and Dang Thanh Tung, “Modification of a ZSM-5 catalyst by La for use in fluid catalytic cracking”, Petroleum Science and Technology, Vol 37, No 14, pp 1713 - 1721, 2019 DOI: 10.1080/10916466.2019.1602643 [5] Sunil Mehla, Somanath Kukade, Pramod Kumar, P.V.C Rao, G Sriganesh, and R Ravishankar, “Fine tuning H-transfer and β-scission reactions in VGO FCC using metal promoted dual functional ZSM-5”, Fuel, Vol 242, pp 487 - 495, 2019 DOI: 10.1016/j.fuel.2019.01.065 [6] A Aitani, T Yoshikawa, and T Ino, “Maximization of FCC light olefins by high severity operation and ZSM5 addition”, Catalysics Today, Vol 60, pp 111 - 117, 2000 DOI: 10.1016/S0920-5861(00)00322-9 [7] A Farshi and H.R Abri, “The addition of ZSM-5 to a fluid catalytic cracking catalyst for increasing olefins in fluid catalytic cracking light gas”, Petroleum Science and Technology, Vol 30, No 12, pp 1285 - 1295, 2012 DOI: 10.1080/10916466.2010.497789 [8] Xianghai Meng, Chunming Xu, Jinsen Gao, and Li Li, “Studies on catalytic pyrolysis of heavy oils: Reaction behaviors and mechanistic pathways”, Applied Catalysis A: General, Vol 294, No 2, pp 168 - 176, 2005 DOI: 10.1016/j apcata.2005.07.033 [9] Yuanjun Che, Meng Yuan, Yingyun Qiao, Qin Liu, Jinhong Zhang, and Yuanyu Tian, “Fundamental study DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 29 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ of hierarchical millisecond gas-phase catalytic cracking process for enhancing the production of light olefins from vacuum residue”, Fuel, Vol 237, pp - 9, 2019 DOI: 10.1016/j.fuel.2018.09.088 “Efficient processing of crude oil using direct cracking at high temperatures over modified FCC catalysts”, Petroleum Science and Technology, 2022 DOI: 10.1080/10916466.2022.2116048 [10] Akram A Al-Absi, Abdullah M Aitani, and Sulaiman S Al-Khattaf, “Thermal and catalytic cracking of whole crude oils at high severity”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, Vol 145, 2020 DOI: 10.1016/j jaap.2019.104705 [12] Avelino Corma, Elenaq Corresa, Yannick Mathieu, Laurent Sauvanaud, Saad Al-Bogami, Musaed Ghrami, and Abdennour Bourane, “Crude oil to chemicals: Light olefins from crude oil”, Catalysis Science & Technology, Vol 7, No 1, pp 12 - 46, 2017 DOI: 10.1039/c6cy01886f [11] Le Phuc Nguyen, Tran Van Tri, Phan Trung Tuan, Ngo Thuy Phuong, and Luong Ngoc Thuy, DIRECT PROCESSING OF BACH HO CRUDE OIL BY HIGH TEMPERATURE CATALYTIC CRACKING AT LABORATORY SCALE Le Phuc Nguyen, Tran Van Tri, Ngo Thuy Phuong, Luong Ngoc Thuy, Phan Trung Tuan Vietnam Petroleum Institute Email: nguyenlp.pvpro@vpi.pvn.vn Summary The direct crackings of Bach Ho crude oil and atmosphere residue over equilibrium FCC catalyst (Ecat) and Ecat combined with ZSM-5 were carried out at 520 - 650 oC to increase light olefin yield (C2 - C4 olefins) When increasing the temperature from 520 - 620 oC, the yield of light olefin increased by - 9%wt for both Bach Ho crude oil and atmosphere residue At 650 oC, up to 24 - 26% light olefins can be obtained The addition of ZSM-5 enhances the conversion of gasoline to light olefins, increasing the total yields of C2 - C4 olefins to 30% with 16% propylene However, raising the temperature too high or adding ZSM-5 too much will produce a large amount of undesirable product, dry gas Key words: Atmosphere residue, Bach Ho crude oil, catalytic cracking, light olefins, SCT-MAT, ZSM-5 30 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 ... 28 DẦU KHÍ - SỐ 9/2022 3.2 Cracking xúc tác nhiệt độ cao với nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ Hình cho thấy ảnh hưởng nhiệt độ đến sản phẩm trình cracking trực tiếp dầu thô Bạch Hổ Cụ thể tăng nhiệt. .. suất xăng thu trình cracking trực tiếp dầu thô Bạch Hổ cao AR Kết liên quan đến hàm lượng phân đoạn nhẹ C5 340oC dầu thô Bạch Hổ cao, lên đến khoảng 43% Khi cracking trực tiếp dầu thô, phần phân... ứng cracking với tầng xúc tác cố định Một lượng cặn dầu cố định bơm nguyên liệu bơm vào ống phản ứng tiếp xúc trực tiếp với lớp xúc tác 12 giây nhiệt độ phản ứng 520 - 650oC Ở điều kiện nhiệt độ