Giáo trình vận hành phân xưởng chế biến dầu ii (nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN : VẬN HÀNH PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN DẦU II NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:209/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Có thể nói dầu mỏ nguồn lượng quan trọng quốc gia giới, có khoảng 60 đến 70% lượng sử dụng xuất phát từ dầu mỏ Hiệu việc sử dụng nguồn lượng phụ thuộc nhiều vào trình chế biến, việc đưa dầu mỏ vào trình biến nâng cao hiệu sử dụng dầu mỏ lên lần, tiết kiệm nguồn tài nguyên quí giá Việt Nam quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên dầu mỏ, phát triển ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí thành tập đồn kinh tế mạnh Việt Nam, góp phần đảm bảo an ninh lượng quốc gia đầu tàu kinh tế xây dựng phát triển đất nước Cùng với phát triển ngành công nghiệp địi hỏi việc tìm hiểu nắm vững q trình chuyển hóa cơng nghệ chế biến quan trọng Với mục đích cung cấp cho người học đầy đủ kiến thức sản phẩm từ dầu mỏ sử dụng rộng rãi nay, giáo trình “ Vận hành phân xưởng chế biến dầu II” chia thành chương tương ứng với nội dung sau: Reforming xúc tác; Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: GV Lưu Trà My ThS.Lê Quốc Hồng Th.S Ngơ Thị Bích Thu TS Nguyễn Huỳnh Đơng Ks Phạm Công Quang Trang MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN BÀI REFORMING XÚC TÁC 14 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 16 1.1.1 Giới thiệu chung trình 16 1.1.2 Cơ sở lý thuyết trình reforming xúc tác 20 1.2 NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC 25 1.2.1 Nguyên liệu 25 1.2.2 Sản phẩm 26 1.3 XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING 27 1.3.1 Lịch sử phát triển 28 1.3.2 Vai trò xúc tác hai chức 29 1.3.3 Các yêu cầu xúc tác reforming xúc tác 30 1.3.4 Sự thay đổi tính chất xúc tác q trình làm việc 30 1.4 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC TÁI SINH BÁN LIÊN TỤC 33 1.5 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING XÚC TÁC TÁI SINH LIÊN TỤC (CCR) 35 1.5.1 Công nghệ Aromizing IFP 38 1.5.2 Công nghệ CCR Platforming UOP 39 1.5.3 Công nghệ Cyclar UOP 42 1.5.4 Công nghệ Reforming nhà máy lọc dầu Dung Quất 43 1.6 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC 44 1.6.1 Thiết bị phản ứng với lớp xúc tác cố định 44 1.6.2 Thiết bị phản ứng với lớp xúc tác di động 47 1.7 CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH CỦA PHÂN XƯỞNG 47 1.7.1 Nhiệt độ 47 Trang 1.7.2 Áp suất 49 1.7.3 Tốc độ nạp liệu riêng thể tích hay thời gian lưu 50 1.7.4.Tỷ lệ H/HC (nguyên liệu) 50 1.8 THỰC HÀNH MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC 51 1.8.1 Giới thiệu chung 51 1.8.2 Sơ đồ PFD 51 1.8.3 Thiết bị điều khiển trình thơng số vận hành 51 1.8.4 Quy trình khởi động 56 BÀI XỬ LÝ KHÍ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU 59 2.1 NGUỒN GỐC CỦA KHÍ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU 60 2.1.1 Nguồn gốc 60 2.1.2 Các trình sử dụng phân xưởng thu hồi khí 62 2.2 PHÂN XƯỞNG THU HỒI LPG 64 2.2.1 Nguyên liệu sản phẩm 64 2.2.2 Sơ đồ công nghệ 65 2.2.3 Thiết bị thông số vận hành 68 2.3 PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ AXIT 68 2.3.1 Giới thiệu chung trình 68 2.3.2 Các phương pháp xử lý khí axít 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ hình 1.1 vị trí phân xưởng reforming xúc tác nhà máy lọc dầu 19 hình 1.2 sơ đồ công nghệ reforming xúc tác bán liên tục 33 hình 1.3 cơng nghệ octanizing (ifp) 35 hình 1.4 tầng xúc tác bán liên tục tầng xúc tác di động 36 hình thiết bị phản ứng dọc trục xuyên tâm 37 hình 1.6 sơ đồ cơng nghệ aromizing ifp 38 hình 1.7 sơ dồ cong nghệ ccr platforming uop 39 hình 1.8 sơ dồ cong nghệ rz platforming uop 40 hình 1.9 so sánh hiệu suất thu aromatic rz ccr platforming 40 hình 1.10 so sánh hiệu suất thu hydro rz ccr platforming 41 hình 1.11 sơ dồ cong nghệ cyclar uop 42 hình 1.12 thiết bị phản ứng reforming với lớp chất xúc tác cố định (dọc trục) 45 hình 1.13 thiết bị phản ứng xuyên tâm 46 hình 1.14 thiết bị phản ứng refoming với lớp xúc tác di động 47 hình 1.15 ảnh hưởng nhiệt độ đến trị số octan xăng 48 hình 1.16 mối quan hệ hiệu suất xăng trị số octan 48 hình 1.17 ảnh hưởng áp suất đến hiệu suất xăng trị số octan 49 hình 2.1 nhiệt động học q trình làm lạnh khí 64 hình 2.2 sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí cổ điển 66 hình 2.3 sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí đại 67 hình 2.5 sơ đồ cơng nghệ xử lý khí axit amin 76 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG bảng 1.1 hãng đầu trình reforming xúc tác 18 bảng 1.2 ảnh hưởng nhiệt độ lên độ chuyển hoá cyclohexan thành benzen 20 bảng 1.3 so sánh trị số octan số hydrocacbon 24 bảng hiệu suất sản phẩm trình reforming xúc tác 27 bảng 1.5 so sánh tầng xúc tác bán liên tục SRR tầng xúc tác di động CCR 35 bảng 2.1 trình hấp thụ thường dùng 71 bảng 2.2 tổng hợp tính chất vật lý amin 73 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Vận hành phân xưởng chế biến dầu II Mã mô đun: PETR64117 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mơ đun thuộc phần mơn học, mơ đun chun mơn nghề chương trình đào tạo Môn đun dạy trước mô đun vận hành phân xưởng chế biến khí sau môn học, mô đun như: Vận hành tháp chưng cất dầu thô, vận hành phân xưởng chế biến dầu I 3.2 Tính chất: Tính chất: Mơ đun trang bị kiến thức, kỹ công nghệ vận hành phân xưởng Reforming xúc tác Xử lý khí nhà máy lọc dầu Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: A Trình bày sở, nguyên liệu sản phẩm trình: reforming xúc tác xử lý khí nhà máy lọc dầu A Trình bày sơ đồ công nghệ phân xưởng reforming xúc tác xử lý khí nhà máy lọc dầu A Liệt kê thiết bị chính, cấu tạo thiết bị phân xưởng A Trình bày thông số vận hành phân xưởng reforming xúc tác phân xưởng xử lý khí nhà máy lọc dầu - Về kỹ năng: B Vận hành phân xưởng chế biến dầu học mơ hình động thành thạo B Xử lý cố thường gặp theo quy trình - Về lực tự chủ trách nhiệm: C Tuân thủ tuyệt đối qui định an tồn, pccc, nội quy phịng học/ phịng mơ hình quy chế nhà trường C Tuân thủ qui trình vận hành thiết bị điện, tự động hóa có liên quan C Xác định cơng việc phải thực hiện, hồn thành cơng việc theo yêu cầu, không để xảy cố, hư hỏng hệ thống thiết bị Nội dung mơ đun: 1.1 Chương trình khung Mã MH/MĐ/HP Tên mơn học, mơ đun Số tín Tổng Thời gian đào tạo (giờ) Trong Trang số Lý thuyết I COMP64002 COMP62004 COMP62008 COMP64010 COMP63006 FORL66001 SAEN512001 II II.1 MECM52003 ELEI53011 AUTM52111 PETR52002 II.2 PETR63004 PETR53005 PETR56107 PETR64108 PETR56109 PETR62110 PETR53111 PETR62114 PETR56115 PETR56116 PETR64117 PETR56118 PETR54219 PETR66220 Các môn học chung/ đại cương Giáo dục trị Pháp luật Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng An ninh Tin học Tiếng Anh An toàn vệ sinh lao động Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun kỹ thuật sở Vẽ kỹ thuật - Điện kỹ thuật Cơ sở điều khiển q trình Nhiệt kỹ thuật Mơn học, mơ đun chun mơn ngành, nghề Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Sản phẩm dầu mỏ Vận hành máy thuỷ khí I Vận hành máy thuỷ khí II Vận hành hệ thống đường ống bể chứa Vận hành thiết bị tách dầu khí Vận hành lị gia nhiệt, thiết bị nhiệt Kỹ thuật phịng thí nghiệm Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô Vận hành phân xưởng chế biến dầu I Vận hành phân xưởng chế biến dầu II Vận hành phân xưởng chế biến khí Thực tập sản xuất Khóa luận tốt nghiệp Thực hành/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Thi/ Kiểm tra LT TH 23 2 465 75 30 60 75 75 120 30 183 41 18 36 15 42 26 257 29 10 51 35 58 72 17 2 0 2 0 70 1825 530 1180 36 79 2 165 45 45 45 30 93 15 36 14 28 63 28 29 3 61 1660 437 1117 30 76 45 42 3 45 150 100 42 28 28 106 66 2 14 150 28 106 13 45 75 45 14 21 13 29 50 30 1 145 42 94 6 145 42 94 100 28 66 150 36 108 4 195 270 45 28 138 230 12 Trang Tổng Cộng: 1.2 Số TT 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.1 2.2 2.3 2.4 93 2290 713 1437 53 Chương trình chi tiết mơn học Nội dung tổng quát Bài 1: Reforming xúc tác Cơ sở lý thuyết trình reforming xúc tác Nguyên liệu sản phẩm trình reforming xúc tác Xúc tác q trình reforming Sơ đồ cơng nghệ trình reforming tái sinh xúc tác bán liên tục Sơ đồ cơng nghệ q trình reforming tái sinh xúc tác liên tục Thiết bị phản ứng trình reforming xúc tác Các yếu tố ảnh hưởng đến trình reforming xúc tác Thực hành vận hành phân xưởng reforming xúc tác hệ thống mô động Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Nguồn gốc khí nhà máy lọc dầu Phân xưởng thu hồi LPG: nguyên liệu, sơ đồ công nghệ, thiết bị chính, thơng số vận hành Thực hành vận hành phân xưởng thu hồi LPG hệ thống mơ phỏnghình động Phân xưởng xử lý khí axít: nguyên liệu, sơ đồ cơng nghệ, thiết bị chính, thơng số vận hành Cộng Thời gian (giờ) Thực hành, Tổng Lý thí nghiệm, số thuyết thảo luận, tập 50 14 2 2 1 3 3 2 35 33 Kiểm tra LT TH 33 50 14 1 4 17 33 15 2 23 18 100 28 66 Trang 87 Các phân đoạn nhận từ phân xưởng bao gồm: Phân đoạn Fuels - gas (C1-C2): Chủ yếu sử dụng để cung cấp lượng nội nhà máy lọc dầu Phân đoạn C3 C4: Sau xử lý để loại bỏ tạp chất, yếu tố gây độc hại khí axít, mercaptan , phân đoạn sử dụng chủ yếu để làm khí hóa lỏng LPG để sản xuất propan butan thương phẩm Phân đoạn xăng (C5-C10-11): phân đoạn gồm hai thành phần: Phân đoạn xăng nhẹ (C5-C6): sử dụng trực tiếp để phối liệu sản xuất xăng sử dụng cho cơng nghiệp hóa dầu Người ta tiến hành tách isopentan khỏi phân đoạn trước sử dụng naphtha isopentan phối liệu tốt cho xăng thương phẩm có trị số octan cao (RON  93 MON  91) Phân đoạn xăng nặng (C6 - 7-C10 - 11): Thường có trị số octan thấp (2050), sử dụng làm ngun liệu cho q trình reforming Có hai công nghệ phổ biến sử dụng để thu hồi LPG nhà máy lọc dầu: - Công nghệ thu hồi LPG cổ điển - Công nghệ thu hồi LPG đại với tháp hấp thụ stripper 2.2.2 Sơ đồ công nghệ a Sơ đồ công nghệ cổ điển Phân xưởng lúc xử lý phân đoạn khí - xăng từ phân xưởng chưng cất khí Q trình xử lý thực thơng qua chuỗi tháp chưng cất hoạt động áp suất khác Các áp suất lựa chọn theo điều kiện làm việc thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp Tháp xử lý tháp ổn định hay gọi tháp tách butan Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử nhẹ C4 sản phẩm đáy phần lại mà người ta vẫn gọi phân đoạn xăng ổn định Dịng khí từ tháp tách C4 sau rửa amin đưa sang tháp tách ethan (deethanizer) Tại đây, ta thu hồi khí hóa lỏng LPG đáy đỉnh cấu tử nhẹ (C1, C2, H2S ) Thông thường, phân đoạn xăng ổn định tách thành hai phân đoạn nặng nhẹ thiết bị tách xăng (naphtha splitter) LPG qua tháp tách C3 (depropanizer) đầu nhà máy yêu cầu, C3 đỉnh C4 đáy tháp Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 65 Tháp ổn định Tháp tách etan Etan Tháp tách propan Tháp tách xăng Propan Naphtha nhẹ P-19 Naphtha Naphtha nặng Butan Hình 2.2 Sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí cổ điển b Sơ đồ cơng nghệ đại Công nghệ đại chủ yếu sử dụng nhà máy lọc dầu chuyển hóa sâu, cần thiết phải thu hồi C3 C4 dòng khí từ q trình xử lý hydro Công nghệ kết hợp với công nghệ cổ điển với tháp hấp thụ tháp stripper Cơ sở vận hành phân xưởng hấp thụ propan butan chứa dịng khí khác phân đoạn xăng Nguyên liệu hỗn hợp khí - xăng đến từ phân xưởng khác như: hydrotreating, hydrocracking, isome hóa, reforming xúc tác… có chứa lượng đáng kể propan butan Hỗn hợp nén đến 15 bar, làm lạnh nạp liệu cho tháp hấp thụ đáy tháp, phân đoạn xăng đưa vào đỉnh tháp Propan butan hấp thụ xăng rút phía đáy tháp hấp thụ trộn lẫn với phân đoạn xăng chưa ổn định khác (từ DA, HDS, RC) để làm nguyên liệu cho tháp stripper Tháp stripper có đĩa nạp liệu cùng; thu từ đỉnh hồi lưu trở lại tháp hấp thụ; đáy xăng giàu C3 C4 đưa sang nạp liệu cho tháp: khử butan, khử propan, tháp phân tách xăng thu phân đoạn tương tự công nghệ cổ điển Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 66 Khí Amin nghèo Naphtha khơng bền từ PX Chưng cất khí Amin nghèo Tháp hấp thụ Khí từ phân xưởng xử lý, chế biến dùng hydro Stripper Tháp tách propan Tháp tách butan Amin giàu Propan Naphtha Butan Hình 2.3 Sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí đại Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 67 2.2.3 Thiết bị thơng số vận hành Số đĩa Tỷ số hồi lưu Áp suất đỉnh, barg Nhiệt độ đỉnh/đáy Tháp tách butan 30 đến 40 đến 10 đến 15 70/200 Tháp tách propan 30 đến 50 đến 14 45/95 Tháp tách etan 10 đến 20 0,2 đến 0,5 25 đến 30 50/100 Tháp phân tách xăng 20 đến 30 đến 0,2 đến 70/140 Thiết bị 2.3 PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ AXIT 2.3.1 Giới thiệu chung q trình Trong cơng nghệ chế biến dầu khí nói chung, khí axít thuật ngữ hàm ý H2S CO2 Tuy nhiên khử khí axít bao hàm q trình loại bỏ hợp chất chứa lưu huỳnh khỏi thành phần khí H2S, CO2 hợp chất chứa lưu huỳnh tác nhân gây ăn mòn, gây ngộ độc xúc tác q trình chuyển hóa hóa học Ngoài ra, hợp chất chất độc hại, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người Bên cạnh đó, có mặt CO2 thành phần khí cịn làm giảm nhiệt trị khí Chính lý đó, phân đoạn khí có chứa hợp chất cần xử lý trước đem sử dụng cho mục đích Trong nhà máy lọc dầu, việc xử lý khí axít chủ yếu bao gồm việc hấp thụ khí H2S dung mơi Trong trường hợp đặc biệt, chẳng hạn việc xử lý khí đến từ q trình oxy hóa phần phân đoạn cặn để sản xuất hydro nhà máy lọc dầu, bao gồm việc tách loại đồng thời H2S, CO2, COS tách loại hợp chất chứa lưu huỳnh, đặc biệt mercaptan RSH H2S hợp chất chứa lưu huỳnh thu chuyển hóa thành lưu huỳnh phân xưởng Claus Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 68 2.3.2 Các phương pháp xử lý khí axít Khi chọn phương pháp làm khí cần phải ý đánh giá thành phần nguyên liệu bao gồm tạp chất mà khí thành phẩm yêu cầu phải loại bỏ Để loại bỏ khí axít khỏi khí tự nhiên khí đồng hành sử dụng phương pháp sau: ➢ Phương pháp hấp phụ ➢ Phương pháp thẩm thấu ➢ Phương pháp chưng nhiệt độ thấp ➢ Phương pháp hấp thụ a Phương pháp hấp phụ Phương pháp sử dụng yêu cầu độ khí sản phẩm cao Tác nhân hấp phụ thường sử dụng zeolit Nếu dùng loại zeolit 4A, 5A thực đồng thời q trình dehyđrat hóa q trình khử axít Khí sản phẩm sử dụng zeolit 4A, 5A đạt yêu cầu kỹ thuật cao hàm lượng nước 0,1ppm, nồng độ H2S Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 69 20 -40 mg/m3 Do tiến hành đồng thời để khử nước axit Ngoài ra, người ta cịn dùng phổ biến zeolit 13A loại zeolit tách mercaptane Tuy nhiên, có mặt CO2, rây phân tử xúc tác cho phản ứng CO2 H2S tạo thành COS H2S + CO2 → COS + H2O Hiện nay, số rây phân tử nghiên cứu để làm chậm phản ứng Nhược điểm: Hàm lượng vết glycol sản phẩm phân huỷ glycol (đến từ trình khử nước chất ức chế) làm ngộ độc rây phân tử b Phương pháp thẩm thấu Nguyên tắc phương pháp miêu tả sau: Phương pháp áp dụng nồng độ CO2 khí cao yêu cầu độ khí sản phẩm không cao Hiện nay, người ta chế tạo loại màng lọc có độ chọn lọc cao 50-150 loại cao phân tử, làm việc nguyên tắc hòa tan khuếch tán qua màng lọc Tuy nhiên, loại không đáp ứng yêu cầu Do vậy, phương pháp giai đoạn nghiên cứu chưa ứng dụng rộng rãi c Chưng cất nhiệt độ thấp Phương pháp sử dụng để tách CO2 phương pháp sử dụng nồng độ CO2 khí nguyên liệu cao Phương pháp dựa khả kết tinh khí Cacbonic nhiệt độ thấp (-56,67oC) để tách khí CO2 Nhược điểm phương pháp có chi phí lượng cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao Nhưng dùng để làm sơ khí CO2 hàm lượng CO2 khí cao d Phương pháp hấp thụ Để làm khí tự nhiên khí đồng hành khỏi H2S, CO2 hợp chất chứa lưu huỳnh oxy không mong muốn, người ta sử dụng chủ yếu trình hấp thụ Tùy thuộc vào đặc điểm tương tác hợp chất với dung môi-chất hấp thụ mà chia dung mơi hấp thụ thành dung mơi hấp thụ vật lý dung mơi hấp thụ hố học Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 70 ➢ Hấp thụ dung môi hấp thụ hố học Dung mơi sử dụng q trình dung dịch nước alkanolamine: monoethanol amine (MEA), diethanol amine (DEA), methyl diethanol amine (MDEA), diglycol amine (DGA), di-isopropanol amine (DIPA) Các loại amine có lực hóa học khí axit nhờ vào tính kiềm Q trình làm K2CO3 thuộc nhóm Phương pháp thực dựa phản ứng hóa học khí axit với dung mơi hóa học Phương pháp đảm bảo làm triệt để khí khỏi H2S CO2 với áp suất riêng phần nồng độ chúng khí ban đầu khác nhau; độ hoà tan hydrocacbon chất hấp thụ không cao Thiết bị công nghệ trình đơn giản bền Nhược điểm q trình khơng tách tồn H2S, CO2, RSH, COS CS2, mức độ tách RSH hợp chất chứa lưu huỳnh khác thấp Tương tác RSH, COS, CS2 với vài dung mơi dẫn đến tạo thành hợp chất hóa học khơng tái sinh điều kiện q trình Để thực q trình cần phải có bậc tuần hoàn chất hấp thụ cao tiêu hao nhiệt lượng lớn, chất hấp thụ sản phẩm tương tác chúng với tạp chất chứa khí nguyên liệu nhiều có hoạt tính ăn mịn cao Bảng 2.1 Các trình hấp thụ thường dùng Quá trình Dung môi Làm alkanoamine: MEA Monoethanolamine DEA Diethanolamine DIPA Di-isopropanolamine DGA Diglycolamine Làm kali: Cacbonate thông thường Dung dịch K2CO3 nóng Benfield Dung dịch K2CO3 nóng + 1,8% DEA (phụ gia hoạt hóa) Dung dịch muối asene kim loại Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 71 Vetrocoke kiềm nóng (K3AsO3 ) Stretford Dung dịch muối natri (2,6 - 2,7 axit antraquinolsulfonic) Khi áp suất riêng phần khí axit thấp tỷ lệ H2S: CO2 cao chất hấp thụ hố học ưu tiên sử dụng so với dung môi vật lý Được ứng dụng công nghiệp từ năm 1930, dung môi amin sử dụng rộng rãi để sử lý khí axít nhà máy lọc dầu: Các loại amin thường sử dụng là: Methanol amine(MEA): OH -CH2-CH2-NH2 Diethalnol amine (DEA): Di-isopropanol amine (DIPA) Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 72 Methy diethanol amine(MDEA) Triethanol(TEG) Diglycol amine(DGA) Bảng 2.2 Tổng hợp tính chất vật lý amin MEA DEA TEA MDEA DIPA DGA M(kg/kmol) 61,09 105,14 149,19 119,17 133,19 105,14 Nhiệt độ nóng chảy 10,5 28 22,4 -23 42 -12,5 Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 73 Nhiệt độ sôi(oC) Ở 101.325Pa 170,6 269,2 360 247,4 248,9 221,3 Ở 110Pa 171 - - - 248,7 221 Ở 660 Pa 100 187 - - 167 - Ở 1320 Pa 69 150 - - 133 - Độ nhớt (Pas), 20oC 0,0241 0,38 30oC 1,013 0,101 0,87 30oC 0,04 15.6oC Tỷ trọng D2020 1,0179 1,0919 1,1258 1,0418 0,989 1,0572 (30/20oC) (45/20oC) Nhiệt trị 15,6oC (J\kg.K) 2544 Điểm chớp cháy (oC) 93,3 137,8 185 129,4 123,9 126,7 Độ hoà tan nước 20oC,% khối lượng Hoàn toàn 96,4 - - 87 Hoàn toàn 2510 2929 2238 2887 2389 (ở 30oC) Một số phản ứng hóa học Các phản ứng hấp thụ H2S CO2 với dung môi amine phản ứng tỏa nhiệt Đối với amine bậc bậc hai, phản ứng với H2S CO2 Các phản ứng viết sau, amine bậc hai: H2S + R2NH = R2NH2+ + HS- + Q (1) CO2 + 2R2NH = R2NCOO- + R2NH2+ + Q (2) CO2 + H2O + R2NH = R2NH2+ + HCO3- + Q (3) Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 74 Phản ứng (1) diễn nhanh; phản ứng (2) diễn với vận tốc trung bình, đó, phản ứng (3) diễn chậm Để đạt phản ứng hoàn toàn amine CO2, cần phải có thời gian tiếp xúc lâu so với phản ứng với H2S Đối với amine bậc ba, phản ứng trực tiếp với CO2 xảy nguyên nhân cấu trúc hóa học Các phản ứng viết sau: H2S + R2R’N = R2R’NH+ + HS- + Q (4) CO2 + H2O + R2R’N = R2R’NH+ + HCO3- + Q (5) Phản ứng (5) xảy chậm, CO2 phải phản ứng với H2O trước để tạo thành H2CO3 sau tác dụng với amine Các amine bậc ba chẳng hạn MDEA cho phép hấp thụ chọn lọc H2S có mặt CO2 Nó làm hạn chế thời gian tiếp xúc amine khí cần xử lý, hấp thụ CO2 phần Do tính chất mà MDEA sử dụng nhà máy lọc dầu, nơi có nồng độ CO2 khí đáng kể Ngược lại, ứng dụng nhiều để xử lý khí tự nhiên để làm khí tổng hợp Các phản ứng xảy thiết bị hấp thụ (phản ứng thuận) xảy thuận lợi áp suất cao nhiệt độ thấp Các phản ứng nghịch xảy điều kiện ngược lại thiết bị hoàn nguyên Trong thực tế, nhiệt phản ứng thay đổi phụ thuộc vào tỷ số khí nguyên liệu amine e Nguyên liệu Trong nhà máy lọc dầu, nguồn khí có chứa H2S đến từ nhiều phân xưởng khác tập hợp lại xử lý phân xưởng Tuy nhiên, có vài trường hợp đặc biệt đòi hỏi phải xử lý phân xưởng riêng biệt Trong trường hợp này, vấn đề đặt thường tính kinh tế q trình người ta thường sử dụng loại dung môi để tập hợp dung mơi bão hịa khí axít từ thiết bị hấp thụ khác đưa trình tái sinh Riêng trường hợp xử lý khí q trình oxy hóa phần phân đoạn cặn, giàu hydro, cần thiết sử dụng loại dung môi khác với dung môi sử dụng để tách loại H2S Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 75 f Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ xử lý khí axit amin Khí cần xử lý trước vào thiết bị hấp thụ đưa qua thiết bị tách sơ để tách phân tử rắn lỏng tạo bọt q trình hấp thụ Khí cần xử lý đưa vào đáy tháp hấp thụ, khí axít tách khỏi thành phần khí rửa ngược chiều với dung môi từ đỉnh tháp xuống Khí đỉnh tháp khí (khí khử khí axít), đưa đến nơi sử dụng Dung môi đáy tháp hấp thụ dung bão hịa khí axít Dung mơi gửi đến vùng tái sinh thơng qua bình giảm áp Bình giảm áp cho phép khử hấp thụ phần hydrocacbon bị hấp thụ đồng thời với khí axít tháp hấp thụ Dung mơi bão hịa gia nhiệt dịng dung mơi tái sinh thiết bị trao đổi nhiệt, sau đưa vào đỉnh thiết bị tái sinh làm việc áp suất thấp Trong tháp này, hợp chất axít tách khỏi dung mơi q trình bốc Nhiệt cần thiết cho trình tái sinh cung cấp thiết bị đun sôi lại, thông thường đun nóng áp suất thấp Hỗn hợp khí axít, nước, hydrocacbon đỉnh tháp khử hấp thụ đưa qua thiết bị ngưng tụ, nước bị ngưng tụ Hỗn hợp hai pha vào thiết bị Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 76 phân tách khí lỏng Ở đây, nước tách khỏi khí axít hydrocacbon; nước từ bình quay trở lại đỉnh tháp khử hấp thụ để loại trừ lơi dung mơi với sản phẩm đỉnh cịn khí axít có chứa hydrocacbon đưa đến hệ thống sản xuất lưu huỳnh Bài 2: Xử lý khí nhà máy lọc dầu Trang 77 ❖ TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 2: Trong này, số nội dung giới thiệu gồm: - Cơ sở lý thuyết trình reforming xúc tác - Nguyên liệu sản phẩm trình reforming xúc tác - Xúc tác trình reforming xúc tác - Sơ đồ cơng nghệ q trình reforming - Các thiết bị phản ứng q trình reforming xúc tác - Các thông số vận hành yếu tố ảnh hưởng đến trình reforming xúc tác - Thực hành vận hành phân xưởng mô phân xưởng reforming xúc tác hệ thống mô động ❖ CÂU HỎI ƠN TẬP BÀI 2: Câu 1: Mục đích, ngun liệu, dung mơi q trình xử lý khí axit? Câu 2: Phân loại khí theo nguồn gốc, theo thành phần hóa học? Câu 3: Trình bày sơ đồ cơng nghệ thu hồi khí cổ điển đại? Câu 4: Trình bày sơ đồ cơng nghệ xử lý khí axit amin? Câu 5: Trình bày thơng số cơng nghệ ảnh hưởng đến q trình xử lý khí? Câu hỏi ơn tập Trang 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jean, Pierre Leprince (1998) Institut Francais Du Pétrole Procédés de Transformation − Edition Technip [2] Lê Văn Hiếu (2000) Công nghệ chế biến dầu mỏ NXB Khoa học kỹ thuật [3] P.LEPRINCE (2000) Conversion Process Editons Technip, Paris [4] Christine TRAVERS (2005) École de Catalyse Cinetique et Raffinage-Catalytic Reforming IFP [5] Pierre LEPRINCE (1998) Le Raffinage du Pétrole-Procédés de Transformation, Editons Technip, Paris [6] George J Antos, Abdullah M Aitani (1995) Catalytic Naphtha Reforming Science and Technology Marcel Dekker: New York [7] Campell J M (1994) Gas conditioning and processing Vol The Basic Principles, Campell Petroleum Series, Normal, Oklahoma [8] Nguyễn Thị Minh Hiền (2004) Cơng nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tài liệu tham khảo Trang 79 ... chứa Vận hành thiết bị tách dầu khí Vận hành lị gia nhiệt, thiết bị nhiệt Kỹ thuật phịng thí nghiệm Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô Vận hành phân xưởng chế biến dầu I Vận hành phân xưởng chế. .. môn nghề chương trình đào tạo Mơn đun dạy trước mơ đun vận hành phân xưởng chế biến khí sau môn học, mô đun như: Vận hành tháp chưng cất dầu thô, vận hành phân xưởng chế biến dầu I 3.2 Tính chất:... lý khí nhà máy lọc dầu A Trình bày sơ đồ công nghệ phân xưởng reforming xúc tác xử lý khí nhà máy lọc dầu A Liệt kê thiết bị chính, cấu tạo thiết bị phân xưởng A Trình bày thơng số vận hành phân