Đồ án tốt nghiệp tìm hiểu về quá trình alkyl hóa và phân xưởng alkyl hóa trong nhà máy lọc dầu nghi sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRẦN HỒNG TRUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VỀ Q TRÌNH ALKYL HĨA VÀ PHÂN XƯỞNG ALKYL HÓA TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN HÀ NỘI - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRẦN HOÀNG TRUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VỀ Q TRÌNH ALKYL HĨA VÀ PHÂN XƯỞNG ALKYL HÓA TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS-TS- BÙI THỊ LỆ THỦY GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN HÀ NỘI - 2022 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc cô hướng dẫn PGS.TS Bùi Thị Lệ Thuỷ hướng dẫn bảo tận tình, tạo điều kiện để giúp đỡ em trình nghiên cứu Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô mơn Lọc-Hố dầu trang bị cho em lượng kiến thức lớn trường để em hồn thành tốt đồ án giao Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người bạn giúp đỡ em giải đáp thắc mắc phạm vi đồ án suốt trình thực Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng năm 2022 Sinh viên Trần Hoàng Trung MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ .1 1.1 Nguồn gốc 1.2 Thành phần hydocacbon dầu mỏ 1.2.1 Hydrocacbon parafinic 1.2.2 Hydrocacbon naphtenic (vòng no) 1.2.3 Hydrocacbon aromatic (hydrocacbon thơm) 1.2.4 Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-thơm 1.3 Các thành phần phi hydrocacbon [1] 1.3.1 Các chất chứa lưu huỳnh .6 1.3.3 Các chất chứa oxy .7 1.3.4 Các kim loại nặng .7 1.3.5 Các chất nhựa asphanten 1.3.6 Nước lẫn dầu mỏ (nước khoan) 1.4 Phân loại dầu mỏ 1.4.1 Phân loại dầu mỏ dựa vào chất hoá học .9 1.4.2 Phân loại dầu mỏ theo chất vật lý 12 1.5 Ứng dụng phân đoạn dầu mỏ 13 CHƯƠNG TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH ALKYL HOÁ 14 2.1 Mục đích, ý nghĩa q trình .14 2.2 Phân loại phản ứng alkyl hoá .14 2.3 Cơ sở hoá học q trình alkyl hố isoparafin olefin: 15 2.3.1 Cơ chế phản ứng alkyl hoá 15 2.3.2 Phản ứng alkyl hoá isobutan olefin 17 2.3.3 Các phản ứng mong muốn 18 2.3.4 Các phản ứng không mong muốn .19 2.3.5 Nguyên liệu sản phẩm trình 20 2.3.6 Xúc tác q trình alkyl hố 22 2.4 Điều kiện ảnh hưởng đến q trình alkyl hố 23 2.4.1 Nhiệt độ phản ứng .23 2.4.2 Nồng độ axit 24 2.4.3 Thời gian phản ứng 25 2.4.4 Nồng độ izo-butan .26 CHƯƠNG 3: CÁC CƠNG NGHỆ ALKYL HỐ ĐANG SỬ DỤNG 28 3.1 Đặc điểm chung 28 3.2 Q trình alkyl hố hãng Kellogg 28 3.3 Cơng nghệ alkyl hóa dùng xúc tác H2SO4 hãng Exxon: [6] .32 3.4 Công nghệ alkyl hoá dùng xúc tác H2SO4 hãng Stratco .34 3.5 Cơng nghệ alkyl hóa sử dụng xúc tác HF hãng UOP [7] 38 3.6 Xu hướng phát triển công nghệ Alkyl hoá [8] 40 CHƯƠNG 4: CƠNG NGHỆ AlKYL HỐ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN .42 4.1 Giới thiệu nhà máy lọc hoá dầu Nghi Sơn 42 4.2 Các sản phẩm thương mại nhà máy 43 4.3 Cấu trúc nhà máy lọc dầu 47 4.4 Phân xưởng alkyl hoá (InAlk) 48 4.5 Cơ sở lý thuyết của ankyl hóa gián tiếp (bao gồm SHP và NRU) [9] .48 4.6 Tổng quan phân xưởng [9] 49 4.7 Nguyên lý hoạt động [9] 54 KẾT LUẬN .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ Dầu mỏ hay dầu thô chất lỏng sánh đặc màu nâu ngả lục Dầu mỏ tồn lớp đất đá số nơi vỏ Trái Đất Dầu mỏ hỗn hợp hóa chất hữu thể lỏng đậm đặc, phần lớn hợp chất hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần đa dạng 1.1 Nguồn gốc Đó giả thuyết hình thành dầu mỏ từ vật liệu hữu ban đầu Những vật liệu xác động vật biển, cạn bị dịng sơng trơi biển, qua thời gian dài ( hàng triệu năm ) lắng đọng xuống đáy biển Ở nước biển có nhiều loại vi khuẩn khí yếm khí, động thực vật bị chết, chúng bị phân huỷ Những phần dể bị phân huỷ ( chất albumin, hydrat cacbon ) bị vi khuẩn cơng trước tạo thành chất dễ tan nước khí bay đi, chất không tạo nên dầu khí Ngược lại, chất khó bị phân huỷ ( protein, chất béo, sáp, dầu, nhựa ) dần lắng đọng tạo thành hydrocacbon ban đầu [1] RCOOR’ + H2O RCOOH + R’OH RCOOH RH + CO2 RCH2OH R’CH=CH2 + H2O R’CH=CH2 + H2 R’CH2CH3 Dựa theo q trình biến đổi trên, phải có hydro để làm no olefin, tạo thành parfin Và người ta đưa hai giả thuyết tạo thành H2 : + Do tia phóng xạ lịng đất mà sinh H2 Giả thuyết có tính thuyết phục + Do vi khuẩn yếm khí đáy biển, chúng có khả làm lên men chất hữu để tạo thành H Tác giả Jobell tìm thầy 30 loại vi khuẩn có khả lên men chất hữu tạo H Các vi khuẩn thường gặp nước hồ ao lớp trầm tích; nguồn cung cấp H2 cho q trình khủ Ngồi yếu tố vi khuẩn, nhiều nhà nghiên cứu cịn cho có hàng loạt yếu tố khắc như: Nhiệt độ,áp suất, thời gian, có mặt chất xúc tác ( kim loại Ni, V, Mo, khoáng sét,…) lớp trầm tích tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng xảy Thuyết nguồn gốc hữu dầu mỏ cho phép giải thích nhiều tượng thực tế Chẳng hạn như: dầu mỏ nơi khác nhau, khác vật liệu hữu ban đầu Ví dụ, vật liệu hữu ban đầu giàu chất béo tạo dầu loại parafinic… Dầu sinh rải rác lớp trầm tích, gọi “đá mẹ” Do áp suất cao nên chúng bị đẩy buộc phải di đến nơi tầng “ đá chứa” thường có cấu trúc rỗng xốp Sự di chuyển tiếp tục xảy đến chúng gặp điều kiện địa hình thuận lợi để lại tích tụ thnahf mỏ dầu; “bẫy”, dầu vào mà khơng được, có nghĩa nơi phải có tầng đá chắn nút muối Trong q trình di chuyển, dầu mỏ phải qua tầng đá xốp, xảy hấp phụ ( giống sắc ký), chất có cực (như nhựa, asphenten…) bị hấp phụ lại lớp đá, kết dầu nhẹ Nhưng trình di chuyển dầu bị tiếp xúc với oxy khơng khí, chúng bị õy hoá dẫn đến tạo hợp chất chứa nguyên tố dị thể, làm xấu chất lượng dầu Khi dầu tích tụ nằm mỏ dầu, trình biến đổi xảy mỏ dầu kín Trong trường hợp có khe hở, oxy , nước khí lọt vào, xảy biến chất theo chiều hướng xấu phản ứng hoá học ( oxy hoá, trùng hợp hoa, …) Các hydrocacbon ban đầu dầu khí thường có phân tử lượng lớn (C 30-C40), chí cao Các chất hữu nằm lớp trầm tích chịu nhiều biến đổi hố học ảnh hưởng nhiệt độ, áp suất, xúc tác ( khống sét ) Người ta thấy rằng, lún chìm sâu xuống 30 mét nhiệt độ lớp trầm tích tăng từ 0,54 đến 1,2 oC; cịn áp suất tăng từ đến 7,5 at Như vậy, độ sâu lớn nhiệt độ, áp suất tăng lớp trầm tích tạo dầu khí, nhiệt độ lên tới 100 đến 200 oC áp suất từ 200 đến 1000 at Ở điều kiện vậy, hydrocacbon có phân tử lượng lớn, mạch dài, cấu trúc phức tạp bị phân huỷ nhiệt, tạo thành chất có phân tử lượng nhỏ hơn, cấu trúc đơn giản hơn, số lượng vịng thơm hơn… Thời gian dài yếu tố thúc đẩy trình cacking xảy mạnh Chính vậy, tuổi dầu cáo, độ lún chìm sâu, dầu tạo thành chứa nhiều hydrocacbon với trọng lượng phân tử nhỏ Sâu có khả chuyển hồn tồn thành khí, khí metan bền vững nên hàm lượng cao Cũng vậy, tăng chiều sâu giếng khoan thăm dị dầu khí xác suất tìm thấy khí thường cao Tóm lại, chất, dầu khí có nguồn gốc, nguồn gốc hữu Ở đâu có dầu thường tìm thấy khí Cũng có mỏ khí nằm riêng biệt, có lẽ “di cư” 1.2 Thành phần hydocacbon dầu mỏ Hydrocabon thành phần dầu, tất loại hydro-cacbon (loại trừ olefin) có mặt dầu mỏ Chúng chia thành nhóm parafin, naphten, aromat, hỗn hợp naphten-aromat Bằng phương pháp hoá lý, người ta xác định 400 loại hydrocacbon khác 1.2.1 Hydrocacbon parafinic Hydrocacbon parafinic (còn gọi alkan) loại hydrocacbon phổ biến Trong dầu mỏ, chúng tồn ba dạng: khí, lỏng, rắn Các hydrocacbon khí (C 1-C4), nằm dầu, áp suất cao nên chúng hoà tan dầu mỏ Sau khai thác, áp suất giảm, chúng thoát khỏi dầu Các khí gồm metan, etan, propan butan gọi khí đồng hành Trong khí đồng hành, bu tan ciếm tỷ lệ cao (khác hẳn với khí thiên nhiên, CH4 chiếm tới 80%), ngồi cịn có lượng nhỏ pentan bay [2] Trong dầu mỏ có hai loại parafin: n-parafin izo-parafin, n-parafin chiếm đa số (25-30% thể tích), chúng có số nguyên tử cacbon từ C đến C45 Một điểm cần ý n-parafin có số cacbon lớn C 18, nhiệt độ thường chúng chất rắn Các parafin hoà tan dầu tạo thành tinh thể lơ lửng dầu Khi hàm lượng parafin rắn q cao, dầu bị đơng đặc, gây khó khăn cho vấn đề vận chuyển Do vậy, chất parafin rắn có liên quan đến độ linh động dầu mỏ Hàm lượng chúng cao, nhiệt độ đơng đặc dầu lớn Ví dụ, dầu Minas (Indonesia) có 13% parafin rắn, nên 33 oC dầu bị đơng đặc; cịn dầu Libi, có 10% parafin rắn, nhiệt độ đông đặc 18oC Dầu mỏ Việt Nam có nhiệt độ đơng đặc cao: dầu Bạch Hổ đông đặc 33oC, dầu Đại Hùng đông đặc 27oC Như vậy, dầu Minas dầu Bạch Hổ loại dầu điển hình có nhiều parafin rắn, nhiệt độ thường chúng không chảy lỏng Khi bơm, vận chuyển loại dầu phải áp dụng biện pháp như: gia nhiệt đường ống, cho thêm phụ gia, tách bớt parafinrawns nơi khai thác để hạ điểm đông đặc Các biện pháp gây tốn kém, làm tăng giá thành khai thác dầu thô Tuy nhiên, parafin rắn tách từ dầu thô nguyên liệu quý để tổng hợp hoá học dầu điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi nhân tạo, phân bón, chất dẻo,… Các izo-parafin thường nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sơi trung bình dầu Chúng thường có cấu trúc đơn giản, mạch dài, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thường nhóm metyl Các izo-parafin có số cacbon từ C đến C10 cấu tử quý phần nhẹ dầu mỏ, chúng làm tăng khả chống kích nổ ( tăng giá trị số octan) xăng So với n-parafin, izo-parafin có độ linh động cao 1.2.2 Hydrocacbon naphtenic (vịng no) Naphtenic (xyclo parafin) số hydrocacbon phổ biến quan trọng dầu mot Hàm lượng chúng thay đổi từ 30 đến 60% trọng lượng Chúng thường dạng vòng 5, cạnh, dạng ngưng tụ vịng Cũng có trường hợp phân tích hợp chất có dến vịng ngưng tụ, Các hydrocacbon naphtenic có mặt phân đoạn nhẹ (thường vịng nhánh phụ); phần có nhiệt độ sơi trung bình cao ( cấu tử có nhiều vịng nhánh phụ dài ) Một số ví dụ hydrocacsbon naphtenic có dầu mỏ sau: Hydrocacbon naphtenic thành phần quan trọng nhiên liệu động dầu nhờn Các naphtenic vịng làm cho xăng có chất lượng cao; hydrocacbon naphtenic vịng có mạch nhánh dài thành phần tốt dầu nhờn chúng có độ nhớt cao thay đổi theo nhiệt độ Đặc biệt, chúng cấu tử quý cho nhiên liệu phản lực, chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời giữ tính linh động nhiệt độ thấp, điều phù hợp động phải làm việc nhiệt độ âm Ngoài ra, hydrocacbon naphtenic dầu mỏ nguyên liệu quý để từ điều chế hydrocacbon thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), chất khởi đầu sản xuất tơ sợi tổng hợp chất dẻo Tính chất quan trọng nhiên liệu xăng: + Có khả chống lại kích nổ (gọi số Octane) + Hàm lượng lưu huỳnh xăng + Áp suất bão hồ - Xăng RON92: Có nhiều tính ràng buộc phối trộn xăng RON92, tính chất để phối trộn xăng RON92: Bảng 4.2 Tính chất xăng RON92 Specification unit Feed design base Desity (15oC) Kg/l 0.72-0.76 RVP Kpa 60 > Aromatic Vol% 40 > RON Sulphur - 92 Wt% 0.005 Xăng RON95: Có nhiều tính chất để ràng buộc phối trộn xăng RON95, tính chất để phối trộn xăng RON95: Bảng 4.3 Tính chất xăng RON95 Specification unit Feed design base Desity (15oC) Kg/l 0.72-0.76 RVP Kpa 60 > 46 Aromatic Vol% 40 > RON Sulphur - 92 Wt% 0.005 Xăng RON98: Có nhiều tính chất để ràng buộc phối trộn xăng RON98, tính chất để phối trộn xăng RON98: Bảng 4.4 Tính chất xăng RON98 Specification unit Feed design base Desity (15oC) Kg/l 0.72-0.76 RVP Kpa 60 > Aromatic Vol% 40 > RON Sulphur - 92 Wt% 0.005 Nhiên liệu phản lực JET A1: Một số tính chất quan trọng sử dụng nhiên liệu phản lực như: + Nhiệt trị: lượng nhiệt giải phóng đốt cháy đơn vị nhiên liệu điều kiện tiêu chuẩn + Điểm đông đặc ( Freezing Point) nhiệt độ sản phẩm lỏng đem làm lạnh điều kiện nhấ định khơng cịn chảy - Nhiên liệu Diesel: Nhiên liệu Diesel lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil trình chưng cất dầu thô khoảng nhiệt độ sôi từ 250oC-350oC, với thành phần hydrocacbon từ C16-C20 47 Tính chất sử dụng nhiên liệu Diesel thương phẩm: số Cetane, thành phần phân đoạn, nhiệt độ chớp cháy, độ nhớt, điểm chảy,… - Dầu đốt Fuel oil (FO): Nhiên liệu đốt lò FO sản phẩm chủ yếu trình chưng cất thu từ phân đoạn gasoil nặng chưng cất dầu thơ nhiệt độ sơi 350oC Tính chất cần lưu ý sử dụng nhiên liệu đốt lò: hàm lượng lưu huỳnh, độ nhớt… Bảng 4.5 Tính chất Fuel Oil: - Specification unit Feed design base Desity (15oC) Kg/l 0.991 Flash point o C 66 < Pour point o C 24 > Sulphur Wt% 0.035 Benzen: Được sản xuất phương pháp reforming xúc tác (Al-Pt) nhiệt độ 480 oC520oC với áp suất 20atm - Paraxylene: Được sản xuất chủ yếu phương pháp reforming xúc tác nhiệt độ 480 oC – 520oC với áp suất 35-40 atm - Polypropylene: Là nguyên liệu cho ngành cơng nghiệp sản xuất vật liệu polymer composite - Lưu huỳnh: Được thu hồi từ dịng khí chua có chứa hàm lượng lưu huỳnh cao H 2S, COS, CS2 48 4.3 Cấu trúc nhà máy lọc dầu - Nhà máy lọc hoá dầu bao gồm: + Cụm phân tách dầu + Các phân xưởng chuyển hoá + Hoạt động phối trộn sản phẩm Cụm phân tách dầu thô - Phân xưởng chưng cất dầu thô: Sản phẩm phân xưởng chưng cất khí bao gồm phân đoạn sau: + Phân đoạn khí + Phân đoạn xăng + Phân đoạn Kerosene + Phân đoạn Gasoil hay Diesel + Phân đoạn Mazut cặn tháp chưng cất khí Cụm phân xưởng chuyển hố - Mục đích phân xưởng nhằm chuyên hoá phân đoạn nặng thành phân đoạn nhẹ hơn, thu hồi tối đá sản phẩm trắng (khí, xăng, diesel) đồng thời sản xuất nguồn nguyên liệu (bán sản phẩm) thoả mãn chi tiêu kỹ thuật môi trruowngf theo tiêu chuẩn quy định + Phân xưởng cracking xúc tác (FCC): Cracking xúc tác mộ q trình chun hố đê nâng cao giá trị hydrocacbon nặng, trình chuyên hố hydrocacbon nặng thành hydrocacbon có nhiệt độ sơi thấp hơn, có giá trị cao + Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR): Phân xưởng CCR có nhiệm vụ chuyển hố cấu tử xăng nặng có số nguyên tử Cacbon từ C đến C10 mà chủ yếu từ C7 đến C9 thành hydrocacbon thơm tương ứng tác dụng xúc tác, điều kiện công nghệ sản xuất lượng lớn H2 + Phân xưởng Alkyl hoá: Đây phân xưởng quan trọng nhà máy lọc dầu nhằm mục đích cải thiện chất lượng xăng 49 + Phân xưởng khử lưu huỳnh (HDS): Phân xưởng HDS xử lý phân đoạn trung bình Kero, gasoil, LCO, nhằm loại bỏ chủ yếu hàm lượng lưu huỳnh để thoả mãn tiêu chí kỹ thuật môi trường nguồn phối liệu + Phân xưởng Merox: Được thiết kế nhằm để chuyển hoá thành phần lưu huỳnh mecarptan thành disulfua + Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU): Mục đích thiết kế thu hồi lưu huỳnh từ khí chua 4.4 Phân xưởng alkyl hố (InAlk) Phân xưởng alkyl hố có nhiệm vụ tối đa sản xuất xăng paraffin có số octan cao, áp suất thấp, có chất lượng tương tự alkylat thông thường, sử dụng xúc tác rắn để isobutene phản ứng với olefin nhẹ từ dòng C4 phân xưởng RFCC - Mục đích phân xưởng InAlk là: + Sản xuất xăng pha trộn alkylat + Thu hồi butan để phối trộn LPG 4.5 Cơ sở lý thuyết của ankyl hóa gián tiếp (bao gồm SHP và NRU) [9] - Mục tiêu: Tổ hợp alkyl hóa gián tiếp (InAlk) nên thiết kế để tối đa hóa q trình sản xuất sản phẩm có số octan cao, áp suất thấp, hợp phần pha chế xăng parafin, tương tự chất lượng alkylate truyền thống, sử dụng chất xúc tác rắn để xúc tác phản ứng isobutylene với olefin nhẹ từ phân đoạn cracking xúc tác tằng sơi (RFCC), dịng C4s Các mục tiêu Tổ hợp InAlk sau: + Sản xuất alkylate pha chế xăng + Để thu hồi butanes không phản ứng để trộn vào LPG - Phân xưởng độc lập: Khu tổ hợp InAlk dự kiến bao gồm khu vực đơn vị sau đây: Xử lý nguyên liệu đầu vào: + Lị phản ứng hydro hóa chọn lọc (SHP) 50 + Các thiết bị hấp thụ loại bỏ Nitril (NRU) Các phân xưởng InAlk + Các lò phản ứng polyme hóa + Lị phản ứng bão hịa + Tháp tách stripper + Debutanizer (thiết bị loại butan) + Cột tuần hồn Tổ hợp InAlk phải có khả hoạt động độc lập với công suất 100% tùy thuộc vào nguồn cung cấp hydrocacbon, hydro ion hóa hệ thống phụ trợ (điện, nước, ) Hình 4.1 Phạm vi phân xưởng InAlk 4.6 Tổng quan phân xưởng [9] Tổ hợp InAlk bao gồm khu vực đơn vị sau: Xử lý nguồn nguyên liệu vào: + Khu vực SHP (Lị phản ứng hydro hóa chọn lọc) + Khu vực NRU (Nitrile Removal Absorbers- Các thiết bị hấp thụ loại bỏ Nitril Khu vực InAlk + Khu vực polymer hóa + Khu vực hydrotreating + Khu vực Stripper 51 + Khu vực Debutanizer (cụm thiết bị loại butan) + Cột tuần hoàn + Thiết bị bốc LPG Hình 4.2 Sơ đồ trình Điều kiện hoạt động chính: Hình 4.3 Q trình ankyl hố thơng số thiết bị 52 Hình 4.4 Sơ đồ PFD Khu vực SHP (thiết bị hydro hóa chọn lọc): Q trình hydro hóa chọn lọc Huels (SHP) q trình lớp chất xúc tác cố định có chọn lọc cao cho q trình hydro hóa dien (dianken) phần C 3, C4 C5 thành mono-olefin tương ứng Ngồi ra, q trình đồng phân hóa butene-1 thành butene-2 3-methyl-1-butene thành isoamylene Loại chất xúc tác sử dụng lò phản ứng SHP H-14171 chất xúc tác palladium H-14184R Do tính chọn lọc cao, chuyển đổi acetylen dien gần 100% Ngoài ra, mát olefin tối thiểu thơng qua độ bão hịa Nồng độ di-olefin sản phẩm thấp tới 25 ppm chí thấp đến ppm nhiều ứng dụng Khơng có giới hạn nồng độ dien acetylenes đầu vào cho cụm hydro hóa chọn lọc Huels SHP, nồng độ khơng ảnh hưởng đến sơ đồ hoạt động chi phí cụm Các tạp chất nguyên liệu ảnh hưởng đến hoạt động hiệu suất trình SHP, nồng độ tạp chất xác định chất xúc tác nên sử dụng Nguồn dòng nguyên liệu sản phẩm mong muốn từ trình Huels SHP loại chất xúc tác, mà thiết kế lò phản ứng 53 sơ đồ hoạt động Ví dụ, nguồn nguyên liệu cho cụm alkyl hóa địi hỏi phải loại bỏ dien mong muốn có tỷ lệ butene-2 đến butene-1 cao Q trình Huels SHP có khả sinh tỷ lệ B 2: B1 dien có mức bão hịa cao tiêu thụ khơng có olefin C Hoạt động thiết kế thiết bị cho phép người vận hành tối đa hóa sản phẩm mong muốn đồng thời giảm thiểu tổn thất sản phẩm mong muốn khác Cụm NRU (loại bỏ nitơ): Cụm NRU UOP loại bỏ tạp chất hợp chất nitơ (acetonitrile proprionitrile) gây kích hoạt chất xúc tác tạo thành sản phẩm phụ khơng mong muốn lị phản ứng phía sau Thơng số kỹ thuật ngun liệu điển hình cho lớp xúc tác yêu cầu hợp chất nitơ nhỏ wt-ppm thấp giới hạn phát phương pháp phân tích Các chất hấp thụ NRU hoạt động nguyên tắc hấp phụ để loại bỏ oxy nitrile từ dịng q trình 54 Cụm polymer hóa: Thiết bị phản ứng SPA (Solid Phosphoric Acid) vận hành theo dòng chảy với nguồn nguyên liệu olefin C4 kết hợp với dòng parafin tái sinh từ cụm xử lý hydro (Hydrotreater) vào đáy bồn Mục đích việc tái sinh dịng alkylate ngăn chặn hình thành q mức lị phản ứng trì hydrocarbon lò phản ứng dạng pha lỏng Loại xúc tác sử dụng lò phản ứng Poly chất xúc tác SPA-1 Phản ứng trùng hợp buten diễn lò phản ứng Cụm xử lý hydro: Thiết bị phản ứng hydrotreater bồn chia thành lớp xúc tác riêng biệt, lớp lớp dưới, chúng hoạt động pha để bão hòa olefins từ lò phản ứng nước thải SPA vào parafin Loại xúc tác sử dụng lò phản ứng hydrotreater chất xúc tác S-100 Cụm stripper: Mục đích tháp Stripper để loại bỏ hydro hịa tan, khí nhẹ H 2S khỏi sản phẩm alkylate dòng lò phản ứng hydrotreater Tháp Stripper bao gồm 20 đĩa van Cụm phân tách butan: Tháp Debutanizer phân tách C4 từ sản phẩm alkylate C5+ Tháp Debutanizer bao gồm 21 đĩa van Tháp tuần hoàn: Tháp tuần hoàn 028-C-501 thêm vào quy trình InAlk tình có hạn chế điểm cuối sản phẩm mong muốn tăng tuổi thọ chất xúc tác cách giảm nhu cầu hoạt tính xúc tác thơng qua bơm nước Tháp tuần hoàn chưng cất đáy thiết bị phân tách butan thành sản phẩm alkylate nhẹ alkylate nặng Tháp tuần hồn bao gồm 18 đĩa van Cụm hóa LPG: C3, C4 bão hòa từ nơi lưu trữ C3, C4 bão hịa butan (thường khơng có dịng chảy) từ thiết bị phân tách butan 028-V-401 chọn lọc chảy vào thiết bị hóa LPG 55 028-E-651 Nguyên liệu LPG kết hợp hóa cách trao đổi nhiệt với nước Được sử dụng trình khởi động tắt máy 4.7 Nguyên lý hoạt động [9] - Mơ tả điều khiển q trình, Bồn chứa nguyên liệu 028-V-001 + Vận hành thông thường: Nguyên liệu olefin được đưa vào bình chứa nguyên liệu từ đáy tháp tách propan RPCC tại 42ᴼC và MPaG Sự cung cấp ở là để nhận nguyên liệu từ bình chứa olefin phòng trường hợp xảy sự cố RPCC Olefin nguyên liệu từ bình chứa được bơm qua thiết bị phản ứng SHP ở 3.7 MPaG với tốc độ dòng 142.5 m3/hr N2 được dùng để trì áp suất bình chứa nguyen liệu ở 0.53 MPaG dòng butan từ bình OM cũng được chuẩn bị sẵn Bình này chứa thiết bị phân phối được lồng vào và lớp phủ nhiều mặt lưới kết hợp lại để loại nước nếu nguyên liệu ban đầu có chứa nước Dòng nguyên liệu olefin được kết hợp và đưa vào Feed Surge Drum 028-V-001; 028LIC- 0002A điều khiển mức chất lỏng Feed Surge Drum 028-V-001 bằng cách cài đặt lại điều khiển dòng 028- FIC-0001 (olefin feed grom Olefin Storage) Nếu mức của Feed Surge Drum đạt đến giá trị cực đại thì thiết bị điều khiển 028-LIC- 002B sẽ giảm sản phẩm Butan/Buten để đưa qua tháp hấp thụ NRV Sản phẩm của thiết bị phản ứng SHP được chuyển hóa tại tốc độ dòng 142.5 Sm3/h đến thiết bị trao đổi nguyên liệu đầu (028-E- 001A/B) để tái gia nhiệt bằng cách tăng nhiệt độ của nguyên liệu olefin vào SHP Bơm tuần hoàn 028-P-041 được lắp đặt để tuần hoàn phần sản phẩm trở lại dòng nguyên liệu trì nhiệt độ thiết bị phản ứng SNP ở tốc độ 70.7 Sm3/h Nhiệt độ đầu vào là 79ᴼC và nhiệt độ đầu là 92ᴼC Áp suất vận hành của thiết bị là 3.1 MPaG Sau đó, nó được làm lạnh sâu thiết bị làm mát sản phẩm SHP 028-E-041 đến 40ᴼC trước đưa qua thiết bị hấp thụ NRV (028-V-051 A/b) để hấp thụ các hợp chất Nitơ Trong thiết bị phản ứng SHP, butadien được chuyển hóa cách chọn lọc thành buten -1 và buten – Sản phẩm khỏi đáy tháp hấp thụ được chuyển qua binh Poly Feed Surge Drum (028-V-101) thiết bị hấp thụ sẽ luân phiên thay đỏi cho nhau, cái này hấp thụ thì cái còn lại tái sinh 56 - Tháp hấp thụ NRV: + Chức quá trình Tháp loại Nitơ của VOP (NRV) loại bỏ các tạp chất các hợp chất Niơ (AxetonNitril và Propionitril), những hợp chất này có thể gây giảm hoạt tính cúc tác hoặc hình thành các sản phẩm phụ các thiết bị phản ứng downstream Những thông số kỹ thuật điển hình của nguyên liệu đối với chất xúc tác, thì hợp chất chứa Nitơ ≤ wt-ppm và thấp giới hạn của các phương pháp phân tích + Hệ thống tháp Hấp thụ NRV Những tháp hấp thụ NRV vận hành theo nguyên lý hấp thụ để loại bỏ các hợp chất chưa oxy và Nitril hình thành quá trình Những mao quản của chất hấp thụ được thay đổi để giữ lại những phân tử quan trọng Những rây phân tử giữ lại các phân tử chính lỗ mao quản của nó Những phân tử không cần thiết, không được giữ lại lỗ mao quản kích thước sẽ qua các đệm Những phân tử phân cực nước và metanol có cả cực âm và cực dương Những phân tử phân cực có lực hút rất mạnh đối với các rây phân tử chứa phân tử không phân cực butan Cuối cùng rây phân tử sẽ bão hòa với các tạp chất Khi đó gia nhiệt các rây phân tử với chất khí để loại bỏ các xúc tạp chất Quá trình này gọi là quá trình tái sinh Hấp thụ được điều khiển bằng quá trình truyền khối chất lỏng di chuyển qua các lớp đệm hấp phụ, những tạp chất bị hút vào các mao quản Khi quá trình không còn liên tục nữa, vùng truyền khối được hình thành Tại điểm bắt đầu của vùng này mức độ tạp chất bằng với nguyên liệu Tại điểm kết thúc vùng truyền khối, nó được lấp đầy các tạp chất bị hấp thụ Khi tâm hoạt tính được lấp đầy, vùng truyền khối di chuyển xuống đệm hấp thụ Những điểm gãy bắt đầu các phân đoạn đã đầy của những đệm thêm vùng truyền khối tại đầu ra, không phải các bậc tăng đối với mức độ dòng vào Nếu tốc độ dòng của nguyên liệu qua chất hấp phụ quá cao, vùng truyền khối có thể kéo dài và các tạp chất có thể qua vùng làm khô hoặc vùng xử lý −> Sản phẩm Khi lớp đệm bắt đầu có các dòng qua , lớp đệm có sức chứa lớp Khi thời gian quá trình xảy ra, gia tăng các tạp chất bị hấp thụ, các phần đã hấp thụ của lớp đệm tăng và vùng chuyển khối di chuyển gần với dầu của lớp đệm Khi vùng chuyển khối đạt tới đầu của điểm gãy của lớp đệm xảy và nồng độ của tạp chất sẽ dần tăng lên đạt tới nồng độ đầu vào của tạp chất 57 + Chất hấp phụ NRV Chất hấp phụ VOP MOLSI loại ORG-E MOLSIV là một rây phân tử được tạo để loại bỏ các hợp chất chứa Oxy và Nitơ H2O, metanol TBA, DME, MTBE, axeton, acetoninile, từ nguồn hydrocacbon nhẹ Sự hấp phụ của nitril rây phân tử là dựa kích thước phân tử và sự phân cực 58 KẾT LUẬN Qua trình làm đồ án “Tìm hiểu trình alkyl hố“ giúp em tìm hiểu sâu cơng nghệ alkyl hố ứng dụng sản phẩm từ q trình alkyl hố thực tiễn sống Những nội dung kiến thức em đạt bao gồm: Những khái niệm trình alkyl hố, giai đoạn phản ứng q trình alkyl hoá, nguyên liệu, xúc tác, sản phẩm q trình Các cơng nghệ sử dụng q trình alkyl hố hãng Đồng thời em biết ưu điểm, nhược điểm công nghệ Phân xưởng alkyl hoá nhà máy lọc dầu Nghi Sơn sơ lược trình vận hành phân xưởng alkyl hố nhà máy Từ ta thấy xu hướng phát triển cải tiến cơng nghệ alkyl hố tương lai Trong q trình thực đồ án, trình độ kiến thức em có hạn mà sai sót đồ án khơng thể tránh khỏi, em mong đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn bè để đồ án em hoàn thiện 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Đinh Thị Ngọ, Hoá học dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2016 [2] Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Võ Thị Liên Cơng nghệ chế biến dầu mỏ khí, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1980 [4] Huỳnh Văn Thái, Cơng nghệ hố dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2014 [5] Hydrocacbon processing November, 2000 [6] Tiểu ban kỹ thuật TCVN/TC28/SC1 “ Nhiên liệu lỏng’’ TCVN 6776; 2001 [7] Motor-Fuel Alkylation with CDAlkySM Process Technology; 103rd NPRA Annual Meeting; March 13-15, 2005; San Francisco, CA; Scott W Shorey – CDTECH [8] Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology Copyright John Wiley & Sons, Inc All rights reserved [9] Unit 028 subsection 3.2 Nghi Son refinery and petrochemical LLC(NSRP) tranning process 60 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT TRẦN HỒNG TRUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHI? ??P TÌM HIỂU VỀ Q TRÌNH ALKYL HĨA VÀ PHÂN XƯỞNG ALKYL HÓA TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG... CHƯƠNG 4: CƠNG NGHỆ AlKYL HỐ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN 4.1 Giới thiệu nhà máy lọc hoá dầu Nghi Sơn Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn thuộc khu kinh tế Nghi Sơn, huyện Gia Tĩnh, tỉnh Thanh Hóa với tổng diện... Đến nhà máy lọc dầu Dung Quất khởi công xây dựng vào hoạt động năm 2009 dầu Bạch Hổ nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy, nguồn dầu thơ Trung Đông lựa chọn để đảm bảo cho nhà máy lọc hóa dầu Nghi