Quá trình alkyl hoá là quá trình đưa các nhóm alkyl vàophân tử các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ.Công nghệ alkyl hóa trong các nhà máy chế biến dầu là quá trìnhalkyl hóa isoparafin (chủ yếu là isobutane ) bằng các olefin nhẹ(C3C5) để tạo ra isoparafin mạch dài với xúc tác thường là HF,H2SO4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MƠN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ CƠNG NGHỆ LỌC DẦU ALKYLATION & ALKYLATE FUELS NHÓM: GVHD: PGS Tiến sĩ LƯU CẨM LỘC TPHCM, 13/3/2018 ALKYLATION & ALKYLATE FUELS NHÓM : Họ tên MSSV Nguyễn Phúc Anh 1510070 Nguyễn Tùng Dương 1510605 Lý Tấn Đại 1510640 Trần Thị Trà My 1512039 Võ Thị Thục Nhi 1512329 Nguyễn Phú Quý 1512746 Nguyễn Thị Vân 1514005 ALKYLATION & ALKYLATE FUELS PHẦN ALKYL HOÁ (ALKYLATION) ALKYLATION & ALKYLATE FUELS • ALKYL HỐ TRONG CÔNG NGHỆ LỌC CHẾ BIẾN DẦU Trong chế phẩm dầu mỏ dùng cho vận chuyển, xăng chiếm ưu bên cạnh Diesel Nâng cao chất lượng xăng : Cracking xúc tác, Reforming xúc tác, Isomer hoá Alkyl hố Trong đó, Alkyl hố phương pháp sản xuất cần trọng với định hướng bền vững ALKYL HỐ TRONG CƠNG NGHỆ LỌC CHẾ BIẾN DẦU Q trình alkyl hố q trình đưa nhóm alkyl vào phân tử hợp chất hữu vơ Cơng nghệ alkyl hóa nhà máy chế biến dầu q trình alkyl hóa iso-parafin (chủ yếu iso-butane ) olefin nhẹ (C3-C5) để tạo iso-parafin mạch dài với xúc tác thường HF, H2SO4 Nguyên liệu: iso-parafin olefin ALKYL HỐ TRONG CƠNG NGHỆ LỌC CHẾ BIẾN DẦU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Q TRÌNH ALKYL HỐ 1932 01 1939 02 UOP bắt đầu nghiên Thương mại hố với cứu phân xưởng 03 Thời kì phát triển ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 1/2016 04 Sản xuất triệu thùng/ngày CÁC YẾU TỐ HOÁ HỌC CỦA Q TRÌNH Tác chất Xúc tác cho q trình alkyl hoá Một số yếu tố động học ảnh hưởng tới q trình CÁC YẾU TỐ HỐ HỌC CỦA Q TRÌNH 2.1 TÁC CHẤT Ngun liệu q trình alkyl hố paraffin để tổng hợp hợp chất có số Octane cao: Iso-butane olefin mạch thẳng phân đoạn C3-C5 CÁC YẾU TỐ HOÁ HỌC CỦA Q TRÌNH 2.2.XÚC TÁC CHO Q TRÌNH ALKYL HỐ Aluminum Chloride (AlCl3) Hoạt tính thấp Có nhiều phản ứng phụ (polymer hóa alkyl hóa phân hủy) Xúc tác AlCl3 không sử dụng rộng rãi Xúc tác SPA Sản phẩm Alkylate đạt chất lượng cao Chi phí đầu tư chi phí vận hành thấp Khơng có xúc tác acid pha lỏng Vận hành linh hoạt Cung cấp lộ trình xử lý olefin mạch thẳng mạch nhánh dư CÁC YẾU TỐ HỐ HỌC CỦA Q TRÌNH Xúc tác H2SO4 Olefin + H2SO4 Ester Sulfate Ester sulfate + i-Parafin Alkylate + H2SO4 Ưu điểm • • • Acid xử lý dễ dàng Ít độc hại ăn mòn so với HF Khơng tạo Aerosols Sản phẩm sau phản ứng khơng cần qua nhiều cơng đoạn xử lý • Sản phẩm tạo thành có số Octan cao Nhược điểm Chi phí vận hành vốn đầu tư cao: • Nhiệt độ phản ứng thấp 50 0F (10 0C) • Yêu cầu phối trộn cao • u cầu cần có hệ thống làm lạnh • Lượng xúc tác sử dụng lớn (13-42 lb/bbl product) • Thường đòi hỏi tái sinh ngoại vi Lượng chi phí tiêu thụ cao PHẦN ALKYLATE FUELS ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 21 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU ALKYLATE Yêu cầu chung xăng thương mại : trị số octane cao, phân bố đồng khoảng nhiệt độ sôi, áp suất bão hồ thấp … Xăng alkyl hóa thu từ phương pháp báo cáo đáp ứng tốt với yêu cầu Do vậy, alkylate thành phần pha xăng thương mại đáng giá ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 22 ĐÁNH GIÁ CỤ THỂ ALKYLATE Thành phần xăng alkylate So sánh xăng thương mại xăng alkylate Đánh giá, nhận xét ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 23 Olefin Thành phần, %kl C3H6 i - C4H8 C4H8 – C4H8 – C5, isopentane 1.0 0.5 0.3 1.0 C6’s Dimethylbutanes 0.3 0.8 0.7 0.8 Methylpentanes - 0.2 0.2 0.3 C7’s 2,3 – Dimethylpentane 29.5 2.0 1.5 1.2 2,4 – Dimethylpentane 14.3 Methylhexanes C8’s 2,2,4 – Trimethylpetane 36.3 66.2 48.6 38.5 2,2,3 – Trimethylpetane - - 1.9 0.9 2,3,4 – Trimethylpetane 7.5 12.8 22.2 19.1 2,3,3 – Trimethylpetane 7.1 12.9 9.7 Dimethylhexanes 3.2 3.4 6.9 22.1 C9 + products 3.7 5.3 4.1 5.7 ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 24 ĐÁNH GIÁ CỤ THỂ ALKYLATE SO SÁNH XĂNG THƯƠNG MẠI VÀ XĂNG ALKYLATE • • • • • Xăng thương mại Khoảng 500 loại hydrocarbon khác Hơn 50% có hại Khoảng 35% hydrocarbon thơm Lưu trữ ổn định năm RON ~ 95 • • • • • Xăng alkylate Chứa khoảng 10 hydrocarbon có hại ( iso-paraffins) < 1.0% hydrocarbon thơm, olefins Áp suất thấp, làm giảm lượng khói xăng thải Lưu trữ ổn định năm RON ~ 92 – 96 Do đó, xăng alkylate cần trọng phát triển tương lai ALKYLATION & ALKYLATE FUELS PHẦN ADVANCED TECHNOLOGY ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 26 UOP Indirect Alkylation (InAlk TM ) Process Advanced Alkylation Technology PHẢN ỨNG 01 02 XÚC TÁC 05 HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH 06 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM 07 THƯƠNG MẠI HOÁ 08 GIẢN ĐỒ PFD Solid Phosphoric Acid (SPA) Resin 03 04 YÊU CẦU NHẬP LIỆU QUÁ TRÌNH XÚC TÁC UOP Indirect Alkylation (InAlk Phản ứng Xúc tác • TM ) Process Advanced Alkylation Technology Solid Phosphoric Acid (SPA) Resin Q trình xúc tác • Dựa sở xúc tác SPA trình bày trước ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 28 UOP Indirect Alkylation (InAlk • • • • TM ) Process Advanced Alkylation Technology Yêu cầu nhập liệu: Hiệu trình : Nguồn Hydrocarbon: từ steam cracking từ FCC Độ chuyển hóa vượt trội: lớn 95% tính i-C4= linh hoạt từ 30-60% tính n-C4= H2S: max 1wt ppm Có isomer hóa Buten-1 Buten-2 dẫn tới phân nhánh cao alkylate, tăng số octane sản phẩm Lưu huỳnh hữu : max 20wt ppm Tuổi thọ xúc tác cao, thường từ 15 tháng trở lên Oxy hữu cơ: max 200 mol ppm max Độ mạnh xúc tác linh hoạt thay đổi nhờ hiệu chỉnh lượng ẩm xúc tác, từ dễ khống chế trình Nitơ hữu cơ: 0.2 wt ppm Nguồn Hydro: từ steam reforming Độ tinh khiết: 80% mol Lượng tổng CO + CO2: max 20 mol ppm • Thương mại hóa: Valero (Mỹ), Sabina (Mỹ), Kasima Oil (Nhật), Sohar (Oman) ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 29 UOP Indirect Alkylation (InAlk • TM ) Process Advanced Alkylation Technology Ưu điểm: Hạn chế sản phẩm phụ ( giai đoạn, khơng có Transalkylation!) • • Sản phẩm đạt chất lượng octane cao vượt trội RON~ 98 • • Nhược điểm: Yêu cầu khắt khe chất lượng nguồn nhập liệu Lượng lớn nhập liệu Olefin sử dụng trở ngại lớn xa nguồn cấp Chi phí đầu tư vận hành quy trình cạnh tranh với quy trình HF H2SO4 • • Vận hành linh hoạt nhờ dễ khống chế hoạt độ xúc tác Tính an tồn cao nhờ xúc tác không độc ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 30 UOP Indirect Alkylation (InAlk TM ) Process Advanced Alkylation Technology ALKYLATION & ALKYLATE FUELS Nguồn: UOP Indirect Alkylation Process, Refining Processes Handbook, 42, 2011 Giản đồ PFD …………………………………… 31 PHẦN KẾT LUẬN ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 32 ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN ALKYL HOÁ Tạo thành phần pha xăng chất lượng cao , tương hợp với xăng sở xu hướng phát triển bền vững Đến thời điểm trình chiếm ưu so với phương pháp khác Bên cạnh ưu điểm, vấn đề xúc tác, chi phí, an tồn, cần trọng vấn đề phát triển quy trình Các quy trình phát triển InAlk ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 33 ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN ALKYLATE FUELS Những ưu điểm nhiên liệu tạo cạnh tranh cao so với nguồn nhiên liệu khác => Xăng alkylate cần trọng phát triển tương lai ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 34 CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE ! ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 35 ... Vân 1514005 ALKYLATION & ALKYLATE FUELS PHẦN ALKYL HOÁ (ALKYLATION) ALKYLATION & ALKYLATE FUELS • ALKYL HỐ TRONG CÔNG NGHỆ LỌC CHẾ BIẾN DẦU Trong chế phẩm dầu mỏ dùng cho vận chuyển, xăng chiếm... so với HF→ an toàn cho sản xuất ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 20 PHẦN ALKYLATE FUELS ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 21 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU ALKYLATE Yêu cầu chung xăng thương mại : trị số octane... hồ thấp … Xăng alkyl hóa thu từ phương pháp báo cáo đáp ứng tốt với yêu cầu Do vậy, alkylate thành phần pha xăng thương mại đáng giá ALKYLATION & ALKYLATE FUELS 22 ĐÁNH GIÁ CỤ THỂ ALKYLATE