Cracking nguyên liệu dầu lỏng dưới áp suất cao (từ 20 70 atm) Cracking nhiệt cặn dầu ở áp suất thấp (cốc hóa và chưng cất phân hủy) Nhiệt phân nguyên liệu dầu lỏng và khí Vis-Breaking là quá trình cracking các phân tử mạch dài thành các phân tử mạch ngắn hơn nhằm làm giảm nhớt và điểm đông đặc của sản phẩm. Trong quá trình này, nguyên liệu là dầu nhiên liệu có độ nhớt và điểm đông đặt cao vì thế nó không thể vận chuyển và gây khó khăn cho quá trình sử dụng. Quá trình Vis-Breaking thường bẻ rảy các phân tử ở giữa mạch và xảy ra ở khoảng 450oC trong khoảng thời gian rất ngắn. Các phân tử parafin mạch dài sẽ bị bả rảy thành các phân tử có mạch ngắn hơn, phản ứng dealkyl sẽ giúp bẻ rảy các mạch nhánh của các phân tử hydrocacbon thơm.
VBÁO CÁO THUYẾT TRÌNH ĐỀ TÀI: CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT GVHD: TS.Lê Thanh Thanh Danh sách nhóm: Huỳnh Văn Thái Huỳnh Văn Nghĩa Nguyễn Văn Nhân Huỳnh Ngọc Thạnh Nguyễn Thành Nam Nguyễn Quốc Khải Nguyễn Minh Tuấn Lê Quang Kiên Nội dung chính: Sơ đồ công nghệ Điều kiện công nghệ yếu tố ảnh hưởng Tổng quát chế biến nhiệt CHẾ BIẾN NHIỆT Bản chất hóa học Nguyên liệu Sản phẩm 1.TỔNG QUÁT VỀ CHẾ BIẾN NHIỆT 1.1 Khái niệm Quá trình biến đổi nhiệt trình biến đổi nguyên liệu dầu mỏ tác dụng nhiệt độ cao thành sản phẩm rắn, lỏng khí Dầu thô Phân đoạn dầu Chưng cất Khí Chế biến nhiệt Xăng, FO Cốc 1.2 Mục đích Nhằm chuyển hoá phân đoạn nặng thành sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao (xăng, khí, cốc) Nhằm thu hồi xăng từ phần nặng, thu số olefin sử dụng công nghiệp tổng hợp hóa dầu Nhiệt độ, oC Áp suất, kg/cm3 Quá trình Nguyên liệu Sản phẩm Cracking Etan Axetylen 1000 –1400 0,2 – 0,5 Cracking Etan Etylen 800 – 850 0,2n – Cracking Propan – butan Etylen – propan 770 –800 0,2 – Cracking Xăng nhẹ Etylen – propylen 720 –770 0,5 – Cracking Gasoil nhẹ Etylen – propylen 720 -750 0,5 – Cracking nhiệt Gasoil nhẹ Xăng 470 – 540 20 – 70 Cốc hoá Cặn nặng Cốc 480 – 530 – 10 Vibreking Cặn nặng Giảm tốc nhớt 440 - 480 20 - 70 1.3 Phân loại Cracking nguyên liệu dầu lỏng áp suất cao (từ 20 70 atm) Gồm loại Cracking nhiệt cặn dầu áp suất thấp (cốc hóa chưng cất phân hủy) Nhiệt phân nguyên liệu dầu lỏng khí Nhiệt phân Áp suất thấp Áp suất cao Ứng dụng để chế biến dạng nguyên liệu nhẹ thành xăng ôtô Khi dùng nguyên liệu cặn mazut nặng, gudron, seigudron sản phẩm trình dầu đốt lò có độ nhớt thấp nguyên liệu nên trình gọi visbreaking thực áp suất 20 atm Ứng dụng để chuyển nguyên liệu nặng thành cốc rắn nhiên liệu lỏng có nhiệt độ sôi thấp làm nguyên liệu cho phân xưởng chế biến dầu khác nhằm nâng cao hiệu kinh tế phần cặn Là dạng cracking nhiệt khắc nhiệt có nguyên liệu đa dạng Nhiệt độ trình 670 800oC cao hơn, xấp xỉ áp suất khí nhằm điều chế (H,C) khí không no chủ yếu etylen sản phẩm phụ (H,C) thơm benzen, toluen, naphaten Cracking nhiệt Cracking nhiệt trình phân hủy tác dụng nhiệt độ cao Quá trình cracking nhiệt thực T=470-540oC P=20-70at Visbreaking Vis-Breaking trình cracking phân tử mạch dài thành phân tử mạch ngắn nhằm làm giảm nhớt điểm đông đặc sản phẩm Trong trình này, nguyên liệu dầu nhiên liệu có độ nhớt điểm đông đặt cao vận chuyển gây khó khăn cho trình sử dụng Quá trình Vis-Breaking thường bẻ rảy phân tử mạch xảy khoảng 450oC khoảng thời gian ngắn Các phân tử parafin mạch dài bị bả rảy thành phân tử có mạch ngắn hơn, phản ứng dealkyl giúp bẻ rảy mạch nhánh phân tử hydrocacbon thơm Những ưu điểm của trình là: - Cắt giảm hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu -Tăng giá trị phân đoạn trung bình sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel -Giá thành thấp Coil cracking: Sự chuyển hóa đạt cracking nhiệt độ cao thời gian tương đối ngắn xác định trước thiết bị gia nhiệt (heater) Soaker cracking: Là trình thực nhiệt độ thấp với thời gian lưu lớn, phần lớn chuyển hóa xảy bình phản ứng (reaction vessel) trống (soaker drum) mà hai dòng lưu thể hai pha làm việc nhiệt độ thấp thời gian lưu dài Phun nước vào ống cấp nhiệt: Phun nước vào ống cấp nhiệt để cải thiện truyền nhiệt ống Quá trình làm giảm độ chuyển hoá, để bù trừ độ chuyển hoá bị giảm tăng nhiệt độ lò Lưu lượng nguyên liệu Khi tăng lưu lượng nguyên liệu làm giảm thời gian lưu thiết bị phản ứng đồng thời làm biến đổi chế độ chảy ống truyền nhiệt buồng làm nguội Khi lưu lượng tăng lên 10%, muốn giữ nguyên độ chuyển hoá tăng nhiệt độ sau khỏi lò (ts) lên 3°C để bù trừ hiệu ứng tăng lưu lượng Sơ đồ công nghệ trình chế biến nhiệt: Cracking nhiệt: •Công suất cracking nhiệt từ 600 ngàn tấn/năm đến 1.800 ngàn tấn/năm, vibreking 800 ngàn tấn/năm đến 2.000 ngàn tấn/năm Thiết bị trình: Lò ống •Lò ống bậc: xạ - đối lưu loại buồng •Buồng xạ: buồng, nguyên liệu nhận nhiệt nhờ xạ Ở phía pha-ken lửa có 26 ống với đường kính 127 10 mm, phía lửa khoảng 30 ống •Buồng đối lưu: buồng, có khoảng 84 ống, nhận nhiệt khí khói chủ yếu truyền nhiệt đối lưu •18 vòi đốt bố trí dọc theo chiều dài buồng xạ, nạp nhiên liệu khí hay lỏng Cột tinh cất •Phía chế tạo từ thép cacbon, phía lót thép mềm •Phần phía đĩa “điếc” làm nhiệm vụ chưng luyện •Phần phía chưng tách cấu tử nhẹ chứa cặn nặng •Vỏ có lớp cách nhiệt cửa để kiểm tra làm việc tháp, để làm vệ sinh, lắp ráp thay đĩa (0,8 – 1,0 MPa) Quá trình cracking nhiệt 1,2-Lò đốt, 3-Buồng phản ứng, 4-thiết bị bay áp suất cao, 6thiết bị phân tách, 8-tháp tinh cất, 9-thiết bị bay áp suất thấp, 10,13,18,19-bơm, 11-trao đổi nhiệt,12-van Chế độ công nghệ dây chuyền cracking nhiệt lò đốt Quá trình cốc hóa Cốc hóa gián đoạn: Cấu tạo nồi cốc hóa: D = – 4m L = 10 - 12m Hoạt động: + Chu kỳ làm việc 25 – 35h + Năng suất tối đa cốc + Nguyên liệu cho vào nồi cốc đốt trực tiếp để nâng dần nhiệt độ nhằm tách khí tạo cốc + 450 – 460, 700 – 750oC + Làm lạnh đến 250oC tiến hành tháo cốc Quá trình cốc hóa chậm 1, – lò đốt; – cột tinh cất; 4, 5, 6, – buồng cốc hóa; 8, 15 – thiết bị làm lạnh; – bể tách khí; 10 – bể chứa; 11 – cột tách hơi; 12 – thiết bị phân tách khí; 13 – cột ổn định; 14 – thiết bị trao đổi nhiệt; 16 – thiết bị lắng lọc Chế độ công nghệ sơ đồ cốc hóa chậm • Tn.liệu = 400oC • Tn.liệu trước vào = 510oC • Tgas-oil nặng trước trộn nguyên liệu = 510 – 520oC • P tb = 0,6 MPa • Khi cốc đầy đến mức cho phép, nước đưa vào buồng để tách sản phẩm lỏng khỏi cốc • Khi nhiệt độ cốc khoảng 400 – 405oC, dòng đưa sang srubber • Cốc tiếp tục làm lạnh nước đến 200oC sau làm lạnh nước Quá trình cốc hóa tiếp xúc – bunke; - ống dẫn; – thiết bị trao đổi nhiệt; – thiết bị phân loại cốc; – lò đốt cốc; – thiết bị làm nguội cốc; – lò đốt; 10 – thiết bị trao đổi nhiệt; 16, 17, 18 – tháp bay Quá trình cốc hóa lớp tầng sôi Cốc tách khỏi hydrocacbon nhờ phận rửa xyclon Tcốc lò đốt = 600 – 620oC Lò đốt lượng cốc 15 – 20% cốc I.Nguyên liệu II.Xăng khí III.Gasoil nhẹ IV.Gasoil nặng SO SÁNH GIỮA CỐC HOÁ LIÊN TỤC VÀ CỐC HOÁ CHẬM Cốc hóa liên tục Cốc hóa chậm Hiệu suất sản phẩm lỏng cao Chất lượng sản phẩm lỏng tốt Thực liên tục Theo chu trình Cốc sử dụng chủ yếu làm nhiên Cốc có chất lượng tốt, dùng làm liệu điện cực Chi phí : 3100$/thùng nguyên liệu 3400$ ngày Không gây ảnh hưởng đến môi trường Gây ảnh hưởng đến môi trường nhiều Công suất lớn với sơ đồ công nghệ Chỉ với nhiều sơ đồ công nghệ Quá trình Visbreaking Trong trình vận hành theo kiểu lò đốt, nguyên liệu nạp vào thiết bị gia nhiệt thiết bị giảm nhớt (visbreaker heater), nguyên liệu gia nhiệt đến nhiệt độ cao, gây hóa phần cracking nhẹ Dòng thiết bị làm lạnh với dòng gas oil những sản phẩm đáy thiết bị phân đoạn để làm ngưng lại phản ứng cracking Hỗn hợp lỏng vào thiết bị phân đoạn để phân tách thành khí, xăng, gas oil cặn giảm nhớt (tar) sản phẩm đáy sau trộn với nguyên liệu nhẹ (cutter stock) để đáp ứng tiêu chuẩn nhiên liệu lò đốt Gas oil từ thiết bị thường sử dụng làm cutter stock để phối trộn với cặn giảm nhớt Sơ đồ công nghệ Coil cracking Sơ đồ công nghệ Soaker cracking NHÓM [...]... khí quyển vận hành ở chế độ sản xuất tối đa xăng và gazole nhưng đảm bảo về độ nhớt và độ ổn định của cặn 3 Cặn của quá trình chưng cất chân không vận hành với mục đích giảm đến tối đa độ nhớt để sản xuất dầu nhớt công nghiệp 3.SẢN PHẨM: LPG Xăng Khí hydrocacbon Kerosen – gasoil Cặn cracking Cracking nhiệt Thành phần của một số loại xăng (% trọng lượng) Visbreaking: -Phân đoạn khí (C4-) chứa các khí. .. từ 2 – 3% lưu huỳnh (0,4 – 0,8 lần hàm lượng S trong nguyên liệu) Màu của nó (xác định theo ASTM) thay đổi rất nhanh do sự oxy hóa bằng không khí Hàm lượng oléfin trong gazole này rất cao (chỉ số Brôm khoảng 25) Khi hàm lượng S của gazole này thấp thì nó có thể được sử dụng như là chất pha loãng cho dầu nặng để làm giảm độ nhớt -Cặn (350°C +) là một loại dầu đốt có độ nhớt đã được cải thiện so với nguyên... trình chuyển hóa nguyên liệu và các hydrocacbon từ C1 đến C4 Hàm lượng S trong phân đoạn này cao hơn trong nguyên liệu từ 2-5 lần -Xăng (C5 – 165°C) là loại nhiên liệu có chất lượng thấp : chỉ số octane thấp, hàm lượng oléfin cao (~ 45%), hàm lượng S lớn (0,2 – 0,5 lần hàm lượng S trong nguyên liệu), nó có chứa các hợp chất của nitơ Trong xăng này cũng có chứa các dioléfin (thông qua chỉ số anhydride maléique,... Xăng (C5 – 165°C) Gazole (165 – 350°C) Cặn 350°C + Độ chuyển hoá (%) (*) Giảm nhớt và cracking nhiệt DSV Cốc hóa Phân đoạn khí : được đưa đến phân xưởng tách khí để sản xuất các sản phẩm sau - Khí đốt C2 - Các hydrocacbon C3 : làm nguyên liệu cho phân xưởng alkyl hóa, nguyên liệu hóa dầu - Phân đoạn C4 : phối trộn xăng Các sản phẩm lỏng : được chia làm 3 phân đoạn - Naphta : đưa đi xử lý HDS rồi được sử... hydrocracking và hóa dầu Cốc tạo thành : phần lớn bị khí hóa (gasification), chuyển hóa cốc thành khí 4.BẢN CHẤT HÓA HỌC: 4.1 Cracking nhiệt Cơ chế hóa học: Theo Rice nó xảy ra theo cơ chế gốc tự do Sự biến đổi parafin: CnH2n+2 → CmH2m + CpH2p+2 Khi n ≤ 4 thì liên kết C – C bền hơn C – H Ở điều kiện nhiệt độ cao (từ 600oC trở lên) và áp suất thấp, vị trí đứt mạch là ở 2 đầu mạch → tạo khí Ngược lại,... xảy ra trong quá trình : - Phản ứng sơ cấp : Bẻ gãy liên kết C-C của các HC mạch thẳng trong các paraffine (tạo thành oléfine) và trong các alkylaromatique (phản ứng đề alkyl hoá) - Oligome hoá và vòng hoá tạo thành các naphtène từ các hợp chất oléfine tạo thành từ phản ứng sơ cấp - Ngưng tụ các phân tử mạch vòng tạo thành polyaromatique Ngoài ra còn có các phản ứng xảy ra với các dị nguyên tố trong. .. Là loại công nghệ được dùng phổ biến và rộng rãi trên thế giới Loại này phải có ít nhất hai buồng phản ứng, một buồng làm nhiệm vụ phản ứng còn buồng kia trong thời gian tháo dỡ cốc sau đó lại thay thế cho nhau Nguyên liệu được đốt nóng liên tục trong lò ống đến nhiệt độ 480-520 oC, áp suất 2kg/cm2 rồi nạp vào buồng cốc hóa 2.NGUYÊN LIỆU: Cracking nhiệt Phân đoạn mazut của Chưng cất chân không Cặn... nhớt đã được cải thiện so với nguyên liệu Tuy nhiên để đạt đến tiêu chuẩn của sản phẩm thương phẩm cần phải bổ sung một lượng gazole pha loãng Để làm được điều này cần phải hiểu rõ quy tắc phối trộn giữa dầu đốt và chất pha loãng * Hiệu suất và độ chuyển hóa : Chế độ vận hành Một giai đoạn, không Hai giai đoạn (*), có hồi lưu, không làm hồi lưu, không làm nguội Loại nguyên liệu nguội Résidu court Résidu