Tiểu luận môn chế biến dầu

Tiểu luận môn chế biến dầu Mục lục Chương 1: Giới thiệu trình hydrocracking 1.1: Mục đích 1.2: Nguyên liệu 1.3: Sản phẩm Chương 2: Quá trình hydrocracking 2.1: Nhiệt động học trình 2.2: Động học tốc độ phản ứng 2.3: Xúc tác cho trình hydrocracking .8 2.4: Xúc tác lưỡng chức 2.5: Cơ chế phản ứng hydrocracking 14 2.5.1: Chức xúc tác .14 2.5.2: Cơ chế phản ứng xúc tác 14 2.6: Xúc tác bị hoạt tính tái sinh xúc tác 16 2.6.1: Xúc tác bị hoạt tính 16 2.6.2: Tái sinh xúc tác 18 2.7: Các yếu tố ảnh hưởng tới trình 18 2.7.1: Ảnh hưởng nhiệt độ 18 2.7.2: Ảnh hưởng áp suất lượng hydro sử dụng 19 2.7.3: Ảnh hưởng nguyên liệu 19 Chương 3: Công nghệ Hydrocracking 21 3.1: Asphaltenic Bottom Cracking Process ( ABC Process) 22 3.2: H-Oil Process 23 Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu 3.3: Quá trình hydrovisbreaking 25 3.4: Hyvahl-F Process 26 3.5: IFP Hydrocracking Process 27 3.6: LC-Fining Process 27 3.7: Uniflex Process 29 3.8: Veba- Combi-Cracking Proces 30 Tài liệu tham khảo 32 Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Chương 1: Giới thiệu trình hydrocracking Hydrocracking trình bẻ gãy mạch C - C với tham gia hydro xúc tác, sản phẩm cuối thu hydrocacbon no Đó kết hợp trình cracking xúc tác hợp chất ban đầu hydro hóa hợp chất không no vừa tạo 1.1: Mục đích Cũng trình chế biến dầu mỏ khác reforming xúc tác, cracking, isomer hóa,… trình hydrocracing nhằm chế biến phần cất dầu mỏ thành sản phẩm nhiên liệu, loại dầu bôi trơn sản phẩm trung gian cho công nghiệp tổng hợp hóa dầu 1.2: Nguyên liệu Nguyên liệu cho trình hydrocracking đa dạng, phân đoạn rộng, từ xăng nặng tới dầu nặng, nguyên liệu đầu có nhiệt độ sôi cao so với nguyên liệu cracking xúc tác Đó là: Phân đoạn xăng để sản xuất khí hóa lỏng Phân đoạn kerosene-diesel distilat chân không để sản xuất xăng, nhiên liệu phản lực nhiên liệu diesel Sản phẩm cặn trình chế biến dầu Dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao, mazut, gudron để sản xuất distilat nhiên liệu đốt lò với hàm lượng lưu huỳnh thấp 1.3: Sản phẩm Đặc điểm sản phẩm trình Hydrocracking so với trình Cracking thông thường olefin, aromatíc nhiều iso – parafin Ví dụ xăng từ hydrocracking có số octan cao, độ ổn định cao Phân đoạn Kerozen có chiều cao lửa không khói cao diesel có số xetan cao Ngoài ra, trình Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Hydrocracking tạo phân đoạn C4 với nhiều iso – butan, phân đoạn hữu ích cho trình Alkyl hóa nhà máy lọc dầu Như sản phẩm trình hydrocracking sản phẩm trắng xăng, kerosene, diesel từ dòng nguyên liệu phần nặng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Chương 2: Quá trình hydrocracking 2.1: Nhiệt động học trình Phản ứng cracking hydro hóa: Đây hai phản ứng diễn trình hydrocracking Hai phản ứng mong muốn có tác dụng tương hỗ lẫn trình Phản ứng cracking tạo cung cấp olefin cho trình hydro hoá ngược lại, phản ứng hydro hoá cung cấp nhiệt lượng cho trình cracking Tuy nhiên, nhiệt tỏa từ trình hydro hóa cao so với nhiệt tỏa từ trình cracking, xem xét toàn trình xem hydrocracking phản ứng tỏa nhiệt Các phản ứng trình hydrocracking như: - Hydro hóa hợp chất dị nguyên tố - Hydro đồng phân hóa alkane - Hydro hóa vòng thơm - Hydro phân vòng naphtene - Cắt mạch paraffin mạch nhánh alkyl - Cắt vòng naphten - Bão hòa hydro liên kết không no tạo Bên cạnh phản ứng chính, với tác dụng nhiệt độ chất xúc tác, số phản ứng khác diễn song song đồng thời như: - Hydro deankyl hoá aromatic - Phản ứng HDS, HDN - Phản ứng cốc hoá Phản ứng hydrocracking phản ứng tỏa nhiệt có thay đổi thể tích Nhưng tiến hành áp suất hydro cao với mục đích no hóa sản phẩm, tránh ngưng tụ tạo thành cốc làm giảm hoạt tính xúc tác Hiệu ứng nhiệt trung bình phản ứng trình bày bảng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Nhiệt phản ứng (trung bình) Các loại phản ứng Kcal/mol Kcal/H2 Hydrocrracking - Parafin: 11-14 0.49-0.625 RH + H2  R1H + R2H - Naphten: + H2  + R’H 10-12 0.45-0.54 - Hydrocacbon thơm: 10-11 + H2  R’H 0.45-0.49 Hydro hóa - Olefin: CnH2n + H2  CnH2n+2 27-31 RHa + H2  naphten 48-52 1.2-1.4 0.71-0.77 a Dẫn xuất chứa S: - Mercaptan: R-SH + H2  RH + H2S 12.5-17 - Thioete: R-S-R’ + H2  RH + H2S 13.5-17 - Thiofen: 16.25-16.7 +H2  H2S + R’H - Desunfua: R-S-S-R’ + H2  RH + H2S + R’H 14 b Các hợp chất chứa Nitơ: R-NH2 + H2  RH + NH3 19 Bảng 1: Hiệu ứng nhiệt phản ứng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Từ số liệu bảng ta thấy, phản ứng bão hòa hydro thường phản ứng tỏa nhiệt nhiều so với phản ứng hydrocracking Hiệu ứng nhiệt trình vào khoảng 0.55 - kcal/lit H2 Các phản ứng bão hòa liên kết thường phản ứng tỏa nhiệt nhiều Do phản ứng tỏa nhiệt, trình thích hợp nhiệt độ thấp Nhưng nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng giảm, nhiệt xem tác nhân trì hoạt tính xúc tác Thông thường đối vối chế độ hoạt động nhẹ nhiệt độ trình dao động từ 6500F - 8500F 2.2: Động học tốc độ phản ứng Sự biến đổi đặc trưng trình phản ứng vừa mang tính nối tiếp, vừa mang tính song song Thứ tự phản ứng (tốc độ phản ứng) hoàn toàn phụ thuộc vào chất hợp chất với mức lượng liên kết khác nhau, phụ thuộc vào độ hoạt động xúc tác sử dụng điều kiện tiến hành trình hydrocracking Hiệu suất cực đại sản phẩm có ích đảm bảo chọn lựa xúc tác phù hợp, cách hạn chế độ sâu biến đổi nguyên liệu tuần hoàn phần nguyên liệu chưa bị biến đổi Để đạt hiệu biến đổi cao, xúc tác trình hydrocracking cần có khả thúc đẩy mạnh trình cracking để đảm bảo biến đổi cấu tử khó chuyển hóa nguyên liệu Đồng thời xúc tác phải có khả izomer hoá cao để tăng tỷ lệ izo-parafin n-parafin sản phẩm cuối Hơn xúc tác hydrocracking cần phải có hoạt tính hydro hóa định để no hóa phẩn tử nhỏ tạo trình phản ứng Do chức cracking chức hydro hóa nên chọn điều kiện tối ưu để phản ứng cracking không nên mạnh, nhanh so với hydro hóa sản phẩm cracking Nếu không bề mặt xúc tác xảy cắt mạch tiếp olefin để tạo khí hay ngưng tụ cốc bám xúc tác Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu 2.3: Xúc tác cho trình hydrocracking Đôi nét lich sử phát triển: Đầu tiên xúc tác sử dụng W/đất sét Xúc tác có hoạt tính tốt sử dụng có hiệu trình hydro hóa xăng Song có nhược điểm nhanh bị hoạt tính có mặt chất nitơ Năm 1937 hãng Esso chế tạo xúc tác sunfit W/đất sét có bổ sung HF Năm 1939 để nhận xăng có khả chống kich nổ cao, châu Âu dung xúc tác hai chức năng: Hydro hóa cracking (Fe/đất sét có bổ sung HF) Cho đến ngày xúc tác Ni, Pt, Pd mang aluminosilicat vô định hình oxyt nhôm, zeolit xúc tác phổ biến Chất xúc tác sử dụng có chức acid tạo thành phần aluminosilicat, chức hydro hóa tạo kim loại Các trình hydrocracking thông thường tinh thể aluminosilicat có mang kim loại đất Đây xúc tác lưỡng kim loại đất thường sử dụng chủ yếu Pt, Pd, Ni-Mo, Ni-W Các kim loại làm xúc tác cho hai trình hydro hóa dehydro hóa Các chất mang thường sử dụng zeolite tinh thể aluminosilacat vô định hình Xúc tác cho trình hydrocracking dễ bị đầu độc tác nhân có hại nguyên liệu, phải xử lý nguyên liệu trước đưa vào trình Nếu nguyên liệu có lượng lớn hydrosunfua xúc tác bị đầu độc lưu huỳnh, ammoniac làm giảm chức acid xúc tác, chức hydro hóa kim loại bị biến kim loai có nguyên liệu Ngoài ra, nguyên liệu cần phải loại trừ ẩm, tác nhân phá hủy cấu trúc tinh thể chất xúc tác nhiệt độ cao Sau thời gian làm việc xúc tác hoạt tính cốc hình thành có mặt hydro, cần phải tái sinh xúc tác sau chu kỳ làm việc Khi xúc tác trạng thái cố định thường xảy ngưng tự cốc nhiệt cục việc tạo dòng qua lớp xúc tác Còn xúc tác tầng sôi có nhiều ưu điểm mặt truyền nhiệt truyền khối Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu 2.4: Xúc tác lưỡng chức Như biết xúc tác cho trình hydrocracking hệ xúc tác hai chức với thành phần xúc tác bao gồm tâm hoạt động axit, tâm hoạt động kim loại chất xúc tiến Tâm hoạt động acid: Ngày xúc tác cho trinh thường sử dụng zeolite: zeolite alumina silica, zeolite Y Hầu hết công nghệ gần xử dụng zeolit Y với nhiều đặc tính trội Zeolit Y: Trong cấu trúc zeolit dạng Y, có hình bát diện cụt xếp theo tinh thể kim cương Mỗi nút mạng zeolit Y bát diện cụt bát diện cụt lại liên kết với bát diện cụt khác mặt cạnh thông qua liên kết cầu oxy Số mặt cạnh bát diện cụt 10, tồn mặt, cạnh trống bát diện cụt zeolite Y Số tứ diện SiO4 AlO4 tế bào zeolite Y 192 số nguyên tử oxy 348 nguyên tử Công thức hóa học tế bào sở loại zeolite sau: Na56[(AlO2)86.(SiO2)136].260H2O Tỷ số Si/Al zeolit Y Với đường kính α zeolit Y 12,7Ao Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 Tiểu luận môn chế biến dầu Tâm hoạt động kim loại: Chức kim loại thử nghiêm kim loại Pt, Pd, Ni-Mo, NiW Kim loại, oxit kim loại, sunfua kim loại, kết hợp hợp chất cung cấp chức kim loại chất xúc tác Yêu cầu quan trọng cho chức kim loại phải kích hoạt hydro chất xúc tác khử hydro hóa phản ứng Các chức kim loại sử dụng phổ biến cho chất xúc tác hydrocracking kết hợp nhóm kim loại VI A (Mo, W) nhóm VIII A (Co, Ni) sunfua Ưu điểm kết hợp sulfua kim loại chịu lưu huỳnh, nhiên, hoạt động mức vừa phải so với Pd Pt Sự kết hợp thuộc nhóm VI A Nhóm VIII A kim loại sulfide có đặc điểm bật phản ứng hydrocracking Nhóm VIII A kim loại trợ xúc tác tương tác hỗ trợ với nhóm kim loại sunfua VI A để tạo gia tăng đáng kể vào hoạt động Trong phản ứng hydrocracking có hai phản ứng chính: phản ứng cracking phản ứng hydro hóa-dehydro hóa Phản ứng cracking diễn tâm acid phản ứng hydro-dehydro hóa diễn tâm kim loại Do xúc tác hydrocracking phải xúc tác lưỡng chức Trong xúc tác hydrocraking nay, phản ứng hydrocracking hỗ trợ chất mang có tính acid alumina, alumina silicat vô định hình, zeolite hỗn hợp chất mang Hoạt tính cracking ba chất mang xếp theo thứ tự độ giảm tính acid: Zeolite > Alumina silicat vô định hình > alumina Độ chọn lọc phân đoạn naptha theo thứ tự giống Do với quan trọng lớn độ chọn lọc naptha tối ưu, người ta sử dụng xúc tác chứa 80% thành phần zeolite Ngoài để tăng hiệu suất distillate ta phải giảm thành phần zeolite xuống Với xúc tác chọn lọc distillate, thành phần zeolite chiếm thành phần thấp, từ 0-10% trộn lẫn với chất mang có thành phần alumina silicat vô định hình alumina Lấy ví dụ, xúc tác thương mại alumina silicat vô Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 10 Tiểu luận môn chế biến dầu Chất xúc tác hỗ trợ trình thiêu kết Đây lý khác mát hoạt tính chất xúc tác phục hồi Điều kết nhiệt độ cao đặc biệt nước với áp suất riêng phần cao Trong trường hợp này, chất xúc tác hỗ trợ cho nguyên liệu bị diện tích bề mặt từ sụp đổ khe rỗng (bên xúc tác), từ gia tăng đường kính khe rỗng khối lượng lại không đổi 2.6.2: Tái sinh xúc tác Cốc thường tái sinh trình đốt cháy dòng oxy pha loãng không khí, hỗn hợp nước nước-không khí sử dụng khứ Khi đốt, cốc chuyển đổi thành CO2 H2O Trong trường hợp oxy dư, CO hình thành Ngoại trừ chất xúc tác kim loại quý, chất xúc tác hydrocracking chứa lưu huỳnh, kim loại tồn dạng sulfua Trong trình tái sinh, lưu huỳnh tạo SO2 Nhìn chung sunfua oxit phát thải nhiệt độ thấp CO2 Tái sinh xúc tác thực chỗ chuyển vị Phần lớn tái sinh chất xúc tác thương mại thực chuyển vị vấn đề môi trường xúc tác tái sinh tốt Có số công ty thực chuyển vị tái sinh cách sử dụng thiết bị đốt cháy cốc khác 2.7: Các yếu tố ảnh hưởng tới trình Khả cracking dòng sản phẩm mong muốn phụ thuộc vào điều kiện hoạt động xác định trình Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động trình kể đến như: chất xúc tác sử dụng, tốc độ dòng, áp suất tổng, áp suất riêng phần hydro … 2.7.1: Ảnh hưởng nhiệt độ Đây phản ứng toả nhiệt, trình thích hợp nhiệt độ thấp Nhưng nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng giảm, nhiệt xem tác nhân trì hoạt tính xúc tác Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 18 Tiểu luận môn chế biến dầu Thông thường, chế độ hoạt động nhẹ nhiệt độ trình dao động từ 650oF đến 750oF, chế độ hoạt động khắc khe đòi hỏi khoảng nhiệt độ từ 750oF đến 850oF 2.7.2: Ảnh hưởng áp suất lượng hydro sử dụng Lượng hydro sử dụng trình vừa tham gia phản ứng vừa có tác dụng bảo vệ bề mặt xúc tác, hạn chế trình tạo cốc Quá trình Hydrocracking trình tăng số mole nên thích hợp hoạt động áp suất thấp Thông thường áp suất khoảng 1.200 psig, lượng hydro tiêu thụ khoảng 1000 – 2000 scf/bbl Nhưng chế độ hoạt động khắc khe đòi hỏi phải phá hủy hợp chất nặng mở vòng nên cần áp suất khoảng 2000 psig lượng hydro tiêu thụ khoảng từ 3000 – 4000 csf/bbl trở lên Lượng hydro sử dụng nhiều có lợi mặt chuyển hóa, khoảng 25% cho phản ứng loại lưu huỳnh bảo hòa hợp chất olefin, aromatic Hàm lượng hydro bình phản ứng yêu cầu phải cao để ngăn chặn trình tích tụ cốc đầu độc xúc tác Phải tiến hành làm bổ sung thêm hydro cho dòng tuần hoàn Vì phản ứng cracking xúc tác nên xem hàm lượng hợp chất C1, C2 thấp, có ta nhập chung với dòng khí H2S NH3 2.7.3: Ảnh hưởng nguyên liệu Xúc tác hydrocracking phải làm việc với nhiều nguyên liệu khác nhau, có nhiều nguyên liệu nặng chứa nhiều hydrocacbon chứa phân tử lượng cao, hợp chất lưu huỳnh, nitơ hữu cơ, oxit kim loại khiến cho trình khó khăn hơn, hoạt độ tuổi thọ xúc tác giảm Trong trường hợp chế biến nguyên liệu nặng hiên asphanten kim loại hợp chất hữu có ảnh hương xấu đến hoạt độ xúc tác Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 19 Tiểu luận môn chế biến dầu Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 20 Tiểu luận môn chế biến dầu Chương 3: Công nghệ Hydrocracking Một số kí hiệu viết HDM: hydrodemetallization – loại bỏ metan hydro HDS: hydrodesunfurzation Qúa trình Hydrocracking trình bẻ gãy mạch có tham gia hydro Lựa chọn phương án xử lý cho trình Hydro cracking phụ thuộc vào nguyên liệu yêu cầu sản phẩm Quá trình minh họa đơn giản hệ thống bậc bậc Hình 2: Quá trình hydrocracking Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 21 Tiểu luận môn chế biến dầu Qui trình giai đoạn sử dụng để sản xuất xăng thường sử dụng để sản xuất sản phẩm chưng cất Quá trình hai giai đoạn phát triển chủ yếu để sản xuất sản lượng xăng cao từ dầu khí giai đoạn thực bước làm để loại bỏ có chứa lưu huỳnh (cũng nhưchứa nitơ) vật liệu hữu Với loại nguyên liệu khác nhau, ta có trình Hydro cracking khác nhau, bao gồm: 3.1: Asphaltenic Bottom Cracking Process ( ABC Process) Asphaltenic Bottom Cracking Processcó thể sử dụng để sản xuất sản phẩm chưng cất (Bảng 5), HDM, bẻ gãy asphaltene, và HDS vừa phải, hạn chế khả tạo than cốc lắng đọng kim loại sử dụng nguyên liệu với chất xúc tác cố định Bảng 5: Thành phần nguyên liệu cho ABC Process Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 22 Tiểu luận môn chế biến dầu Trong trình này, nguyên liệu bơm lên đến áp suất phản ứng kết hợp với hydro Hỗn hợp đun nóng đến nhiệt độ phản ứng lò sau trao đổi nhiệt đưa vào lò phản ứng Trong lò phản ứng, HDM cracking với HDS trung bình diễn đồng thời điều kiện tương tự HDS nguyên liệu nặng Khí thải lò phản ứng làm lạnh, làm sạch,, chất lỏng tách chưng cất thành phần chưng cất chân không nguyên liệu nặng làtiếp tục phân tách loại bỏ asphalt Trong trường hợp ABC HDS kết hợp, chất xúc tác ABC đặt cao chất xúc tác HDS hoạt động nhiệt độ cao so với chất xúc tác HDS 3.2: H-Oil Process H-Oil Process (Speight, năm 2007; Speight Ozum, 2002) trình xúc tác có sử dụng một giai đoạn, hai giai đoạn, ba giai đoạn lò phản ứng tầng sôi đó, trình phản ứng, hydrocracking diễn đáng kể(hình 5.2) Quá trình thiết kế cho hydro hóa nguyên liệu nặng nguyên liệu cao khác lò phản ứng lớp xúc tác tầng sôig để sản xuất sản phẩm dầu mỏ nâng cấp Quá trình để chuyển đổi tất loại nguyên liệu cho sản phẩm chưng cất loại bỏ lưu huỳnh loại bỏ metan Một thay đổi trình H-oil process chuyển đổi sản phẩm chưng cất sôi cao thành sản phẩm chưng cất trung bình dầu hỏa Một loạt tùy chọn trình sử dụng với trình H-oil tùy thuộc vào hoạt động cụ thể Trong trường hợp, hệ thống lò phản ứng tầng sôi xúc tác sử dụng để khả chuyển hóa đạt hiệu Hệ thống đảm bảo phân bố đồng chất lỏng khí hydro giàu, xúc tác luân chuyển liên tục Nhiệt phản ứng dùng để đưa dòng nguyên liệu lên nhiệt độ cần thiết Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 23 Tiểu luận môn chế biến dầu Hình 3: Quá trình H-oil Thông số dòng nguyên liệu sử dụng với trình Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 24 Tiểu luận môn chế biến dầu Bảng 6: Thành phần nguyên liệu H-Oil Process 3.3: Quá trình hydrovisbreaking Bằng cách thu hồi , visbreaking trình tương đối đơn giản,bao gồm lò sưởi lớn nguyên liệu cho khoảng 450- 500o C áp suất vận hành khoảng 140 psi( 965 kPa) Thời gian phản ứng lò giới hạn cách cẩn thận Nguyên liệu vào lò trì áp suất đủ cao phép bẻ gãy phân tử lớn hạn chế hình thành than cốc Từ khu vực phản ứng ,chất lỏng trình làm lạnh ( nguội ) để ức chế thêm bẻ gãy vàsau đưa vào cột chưng cất để tách thành thành phần Qúa trình Visbreaking thường chuyển đổi khoảng 15% nguyên liệu để naphtha dầu diesel dầu sản xuất độ nhớt thấp nhiên liệu sót lại Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 25 Tiểu luận môn chế biến dầu Tóm lại, hydrovisbreakingprocess ( trình HYCAR ) trình không xúc tác tiến hành điều kiện tương tự visbreaking( Chương 2) Sự diện hydro dẫn đến sản phẩm ổn định hơn sản phẩm thu với visbreaking ,có nghĩa đạt chuyển đổi cao hơn, tạo sản phẩm giảm độ nhớt Quá trình HYCAR bao gồm ba phần: (i) visbreaking , (ii) HDM (iii) hydrocracking Trong visbreaking, nguyên liệu nặng đối tượng bẻ gãy nhiệt Dầu visbroken đưa vào lò phản ứng demetallization trongsự có mặt chất xúc tác Các sản phẩm từ trình thứ hai đưa đến lò phản ứng hydrocracking , nơi desulfurization denitrogenation diễn với hydrocracking 3.4: Hyvahl-F Process Quá trình sử dụng để hydrotreat khí chân không dòng nguyên liệu nặng để chuyển đổi nguyên liệu thành naphtha sản phẩm chưng cất trung bình Các tính trình hệ thống chất xúc tác kép cố định lớp xúc tác khái niệm lò phản ứng xoay Cả hai hệ thống chất xúc tác sử dụng giường cố định có hiệu không tiêu hao lượng di chuyển xúc tác Thiết kế lò xoay phản ứng cho phép thực phục hồi , tái sinh xúc tác, đồng thời cho dòng nguyên liệu tiếp tục phản ứng Hơn 50% kim loại loại bỏ từ dòng nguyên liệu thiết bị Trong trình này, nguyên liệu làm nóng trước vào hai lò phản ứng, nơi tỷ lệ lớn nickel vanadium hấp thụ chuyển hóa thành phần trọng lượng phân tử lớn bắt đầu Trong đó, lò phản ứng xúc tác thứ hai trình phục hồi sau đặt chế độ chờ Từ lò phản ứng , nguyên liệu chảy qua loạt lò phản ứng HDM loại bỏ hoàn toàn kim loại bắt đầu chuyển đổi nguyên liệu Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 26 Tiểu luận môn chế biến dầu Giai đoạn xử lý tiếp theo, HDS, nơi mà hầu hết lưu huỳnh, số nitơ, kim loại loại bỏ Một số lượng hạn chế chuyển đổi diễn Từ lò phản ứng cuối cùng, pha khí tách ra, hydro tái tuần hoàn để phản ứng, sản phẩm lỏng gửi đến phần phân đoạn thông thường để tách thành naphtha, sản phẩm chưng cất trung bình, dòng nặng 3.5: IFP Hydrocracking Process Quá trình có hệ thống hai chất xúc tác: chất xúc tác chất xúc tác vô định hình Nó hoạt động để loại bỏ lưu huỳnh nitơ vòng thơm Chất xúc tác thứ zeolit để kết thúc hydro hóa thúc đẩy hydrocracking phản ứng Trong trình hai giai đoạn, nguyên liệu hydro đuợc đun nóng đưa đến thiết bi8j phản ứng, chuyển đổi sản phẩm diễn Các dòng khỏi lò phản ứng đuợc làm lạnh phân tách, dòng giàu hydro đuợc nén cho hồi lưu Chất lỏng đuợc đem chưng tiếp, thành phân đoạn, cac sản phẩm nhẹ đuợc đưa đến thùng chứa, sản phẩm có nhiệt độ sôi cao, đuợc đưa đến lò thứ 2, sau xử lý cho quay lại hồi lưu Trong trình giai đoạn, dòng từ lò phản ứng đư trực tiếp đến lò thứ 2, tách phân đoạn 3.6: LC-Fining Process LC-Fining proces trình hydrocracking để xứ lý lưu huỳnh, metan nâng cấp phần nguyên liệu nặngbằng cách mở rộng lớp phản ứng Mỏ rộng diện tích lớp phản ứng cho phép chế biến nguyên liệu nặng, chẳng hạn nguyên liệu nặng chưng khí quyển, nguyên liệu nặng chưng chân không, dầu nhựa đuờng Lò phản ứng đuợc làm việc điều kiện gần đăng nhiệt, nhiệt phản ứng đuợc hấp thụ dòng nguyên liẹu lạnh đuợc trộn vào lò phản ứng Trong trình nguyên liệu hydro đun nóng riêng biệt sau lên lò phản ứng hydrocracking qua lớp mở rộng chất xúc tác Sản phẩm lò phản ứng chảy vào tháp tách nhiệt độ cao áp suất cao Hơi nước thải từ phần tách cho xuống áp lực sau đến trao đổi nhiệt sau đến phần dành cho Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 27 Tiểu luận môn chế biến dầu việc loại bỏ sản phẩm ngưng tụ, lọc Chất lỏng giảm áp lực tái chs rửa Đây phần quan trọng trình chuyển đổi Hình 7: LC-Fining process Chất lỏng hồi lưu điều chỉnh theo khoảng sôi thích hợp để quay lại lò phản ứng Bằng cách này, nồng độ đáy lò phản ứng,và việc phân phối sản phẩm, kiểm soát sau tách Các sản phẩm từ phía tháp rửa tiếp đến phân đoạn chưng cất phần nặng đuợc xả đáy.Thời gian phan ứng lò phản ứng điều chỉnh để cung cấp mức độ chuyển đổimong muốn Các hạt chất xúc tác liên tục rút khỏilò phản ứng, tái sinh tái sử dụng vào lò phản ứng, có khả linh hoạt để xử lý loạt nguyên liệu nặng nhưkhí cặn chưng chân không, chất lỏng có nguồn gốc than đá, vàbitum Thành phần dòng nguyên liệu sản phẩm trình đuợc thể bảng duới Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 28 Tiểu luận môn chế biến dầu Bảng 8: Thành phần nguyên liệu trình LC-Fining 3.7: Uniflex Process Quá trình Uniflex (trước trình hydrocracking CANMET) phù hợp để chuyển đổi dầu nặng, dầu siêu trọng, nhựa đường , nguyên liệu nặng chưng khí quyển, nguyên liệu nặng chân không , sử dụng chất phụ gia để ức chế hình thành than cốc, đạt chuyển đổi hydrocarbon điểm sôi cao vào sản phẩm nhẹ Dòng lỏng khí hồi lưu đuợc gia nhiệt thiết bị riêng biệt, với lưu luợng dòng khí nhỏ luợng vừa đủ xúc tác thiết bị đun nóng Dòng từ hai thiết bị đuợc đưa xuống đáy lò phản ứng Dòng đuợc đưa qua thiết bị phân tách, phần đỉnh đuợc đưa quay lại hồi lưu vào tháp phản ứng, phần đáy đuợc dẫn tháp chưng, thu đuợc sản phẩm xăng, diesel, VGO, phần cặn nặng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 29 Tiểu luận môn chế biến dầu Trung tâm trình lò phản ứng hoạt động nhiệt độ 815-880 F, áp suất 2000 psi Quá trình Uniflex sử dụng độc quyền, kích thước nano xúc tác rắn pha trộn với thức ăn để tối đa hóa chuyển đổi thành phần nặng ức chế hình thành than cốc Yêu cầu chất xúc tác cụ thể phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu mức độ sản phẩm yêu cầu Chất xúc tác hai chức năng, với chức để thực phản ứng hydro nhẹ cho ổn định sản phẩm bẻ gãy hạn chế bão hòa vòng thơm Hình 8: Uniflex Process 3.8: Veba- Combi-Cracking Proces Qúa trình Veba-Combi Cracking trình hydrỏcacking nhiệt trình hydro hóa để chuyển đổi nguyên liệu nặng Qúa trình dựa tảng công nghệ Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 30 Tiểu luận môn chế biến dầu BErgiusPier, sử dụng cho hydro hóa than Đức tới năm 1945 Dòng nguyên liệu nặng đuợc hydro hóa sử dụng xúc tác thuơng mại pha lỏng ỷdro lò phan ứng nhiệt độ 440-485 độ C áp suất 2175-4350 psi.Dòng sản phẩm từ tháp phản ứng đuợc đưa đến tháp tách nóng nhiệt độ thấp nhiệt độ lò phản ứng Tiếp tục đuợc dẫn vào tháp chưng chân không Nhiệt độ cao, áp suất cao với yêu cầu cung cấp Hydro vấn đề lớn kinh tế Với trình , dòng nguyên liệu nặng đuợc tạo huyền phù với luợng nhỏ phụ gia dạng bột với hydro khí hồi lưu truớc đuợc gia nhiệt Phản ứng đựoc điều chỉnh chế dộ upflow Trong suốt trình phản ứng, độ chuyển hóa đạt > 95% Nhiệt độ phản ứng đuọc điều chỉnh dòng khí hồi lưu Dòng từ tháp phản ứng đuợc đưa đến tháp tcáh nóng, khí lỏng đuợc tách tháp chưng chân không đuợc sử dụng để tách nốt dòng đáy tháp tách nóng Phần đỉnh tháp tách nóng, với phần hồi lưu tháp chưng cất,đi vào lò phản ứng hydro khí, nhiệt độ phần đuợc điều chỉnh phần phản ứng hydro lỏng, chứa lớp xúc tác thuơng mại cho trình hydrotreating Nhiệt độ phần khỏang 340-420 độ C Qúa trình không phù hợp với số luợng lớn nguyên liệu nặng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 31 Tiểu luận môn chế biến dầu Tài liệu tham khảo 1: Lê Văn Hiếu, Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ, Hà Nội, 2006 2: James Speight, Heavy and Extra-heavy Oil, 2013 Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 32 [...]... và tuổi thọ xúc tác giảm Trong trường hợp chế biến nguyên liệu nặng sự hiên hiện của asphanten và kim loại trong hợp chất hữu cơ có ảnh hương xấu đến hoạt độ xúc tác Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 19 Tiểu luận môn chế biến dầu Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 20 Tiểu luận môn chế biến dầu Chương 3: Công nghệ Hydrocracking Một số... nguyên liệu lên nhiệt độ cần thiết Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 23 Tiểu luận môn chế biến dầu Hình 3: Quá trình H-oil Thông số dòng nguyên liệu sử dụng với quá trình Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 24 Tiểu luận môn chế biến dầu Bảng 6: Thành phần nguyên liệu của H-Oil Process 3.3: Quá trình hydrovisbreaking Bằng cách thu hồi ,... – KSTN – HD – K54 18 Tiểu luận môn chế biến dầu Thông thường, đối với chế độ hoạt động nhẹ thì nhiệt độ của quá trình dao động từ 650oF đến 750oF, còn chế độ hoạt động khắc khe thì đòi hỏi ở khoảng nhiệt độ từ 750oF đến 850oF 2.7.2: Ảnh hưởng của áp suất và lượng hydro sử dụng Lượng hydro sử dụng trong quá trình vừa tham gia phản ứng và vừa có tác dụng bảo vệ bề mặt xúc tác, hạn chế quá trình tạo cốc... Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 28 Tiểu luận môn chế biến dầu Bảng 8: Thành phần và nguyên liệu của quá trình LC-Fining 3.7: Uniflex Process Quá trình Uniflex (trước đây là quá trình hydrocracking CANMET) phù hợp để chuyển đổi dầu nặng, dầu siêu trọng, nhựa đường , nguyên liệu nặng chưng khí quyển, và nguyên liệu nặng chân không , sử dụng chất phụ gia để ức chế sự hình thành than cốc, đạt được chuyển... phần này khỏang 340-420 độ C Qúa trình này không phù hợp với 1 số luợng lớn nguyên liệu nặng Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 31 Tiểu luận môn chế biến dầu Tài liệu tham khảo 1: Lê Văn Hiếu, Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ, Hà Nội, 2006 2: James Speight, Heavy and Extra-heavy Oil, 2013 Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 32 ... sau đó được đặt ở chế độ chờ Từ các lò phản ứng , các nguyên liệu chảy qua một loạt các lò phản ứng HDM và loại bỏ hoàn toàn các kim loại và bắt đầu chuyển đổi nguyên liệu Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 26 Tiểu luận môn chế biến dầu Giai đoạn xử lý tiếp theo, HDS, là nơi mà hầu hết lưu huỳnh, một số nitơ, và kim loại được loại bỏ Một số lượng hạn chế của chuyển đổi... trình hydrocracking Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 21 Tiểu luận môn chế biến dầu Qui trình một giai đoạn có thể được sử dụng để sản xuất xăng nhưng thường được sử dụng để sản xuất sản phẩm chưng cất Quá trình hai giai đoạn được phát triển chủ yếu để sản xuất sản lượng xăng cao từ dầu khí và giai đoạn đầu tiên có thể thực sự là một bước làm sạch để loại bỏ có chứa lưu... sản phẩm chưng cất (Bảng 5), HDM, bẻ gãy asphaltene, và và HDS vừa phải, cũng như hạn chế khả năng tạo than cốc và lắng đọng kim loại sử dụng nguyên liệu với chất xúc tác cố định Bảng 5: Thành phần nguyên liệu cho ABC Process Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 22 Tiểu luận môn chế biến dầu Trong quá trình này, nguyên liệu được bơm lên đến áp suất phản ứng và kết hợp với... Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 29 Tiểu luận môn chế biến dầu Trung tâm của quá trình là lò phản ứng hoạt động ở nhiệt độ 815-880 F, áp suất 2000 psi Quá trình Uniflex sử dụng một độc quyền, kích thước nano xúc tác rắn được pha trộn với thức ăn để tối đa hóa chuyển đổi của các thành phần nặng và ức chế sự hình thành than cốc Yêu cầu chất xúc tác cụ thể phụ thuộc vào... khi bẻ gãy trong khi cũng hạn chế sự bão hòa của vòng thơm Hình 8: Uniflex Process 3.8: Veba- Combi-Cracking Proces Qúa trình Veba-Combi Cracking là một quá trình hydrỏcacking nhiệt quá trình hydro hóa để chuyển đổi nguyên liệu nặng Qúa trình dựa trên nền tảng của công nghệ Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 30 Tiểu luận môn chế biến dầu BErgiusPier, sử dụng cho hydro ... 23 Tiểu luận môn chế biến dầu Hình 3: Quá trình H-oil Thông số dòng nguyên liệu sử dụng với trình Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 24 Tiểu luận môn chế biến dầu. .. KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 31 Tiểu luận môn chế biến dầu Tài liệu tham khảo 1: Lê Văn Hiếu, Công Nghệ Chế Biến Dầu Mỏ, Hà Nội, 2006 2: James Speight, Heavy and Extra-heavy... nguyên liệu để naphtha dầu diesel dầu sản xuất độ nhớt thấp nhiên liệu sót lại Phạm Minh Đức – KSTN – HD – K54 Trịnh Quang Thanh – KSTN – HD – K54 25 Tiểu luận môn chế biến dầu Tóm lại, hydrovisbreakingprocess