Nghiên cứu sử dụng xúc tác fcc đã qua sử dụng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN BÁ KHOA NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XÚC TÁC FCC ĐÃ QUA SỬ DỤNG ĐỂ CHUYỂN HÓA DẦU NHIỆT PHÂN NHỰA THẢI THÀNH NHIÊN LIỆU Chuyên nghành : Kỹ thuật hóa dầu Mã số : 605355 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh - Ngày 15 tháng năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TPHCM Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Chế biến Dầu khí Cán hướng dẫn khoa học : TS Đặng Thanh Tùng Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM vào ngày … tháng … năm 20… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN BÁ KHOA Ngày, tháng, năm sinh: 29-08-1979 Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa dầu MSHV: 11400173 Nơi sinh: Hà Nội Mã số: 605355 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XÚC TÁC FCC ĐÃ QUA SỬ DỤNG ĐỂ CHUYỂN HÓA DẦU NHIỆT PHÂN NHỰA THẢI THÀNH NHIÊN LIỆU NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Phân tích thành phần, tính chất dầu nhiệt phân nhựa thải Đánh giá khả phối trộn cặn chân không (vacuum gas oil, VGO) dầu thô với phân đoạn lỏng sau tiền xử lý nhựa phế thải để giảm độ nhớt nguyên liệu; Đánh giá hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác sau tái chế phản ứng cracking nguyên liệu phối trộn thiết bị đánh giá xúc tác Micro Activity Test (MAT); Đánh giá ảnh hưởng tính chất nguyên liệu đến hiệu suất, chất lượng sản phẩm phản ứng cracking NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài): 02/07/2012 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài): 30/11/2012 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐẶNG THANH TÙNG - Trung tâm NC&PTCB Dầu Khí TP.HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Đặng Thanh Tùng TS Nguyễn Hữu Lương quan tâm sâu sắc, tận tình hướng dẫn, chỉnh sửa bổ sung nhiều kiến thức quý báu để đề tài Luận Văn Tốt Nghiệp hoàn thành tốt đẹp Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban lãnh đạo Trung Tâm Nghiên cứu Phát triển Chế biến Dầu khí, đặc biệt anh chị em phòng đáng giá Xúc Tác Phân Tích Thí Nghiệm tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy mơn kỹ thuật hóa học, đặc biệt thầy cô môn công nghệ chế biến dầu khí giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn bạn thực đề tài hết lòng giúp đỡ động viên để đề tài hoàn thành tiến độ Mặc dù nỗ lực việc nghiên cứu, tham khảo tài liệu thực nghiệm, nhiên khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong q thầy cơ, anh chị, bạn bè đóng góp ý kiến q báu để đề tài hồn thiện Cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe, thành công đến tất thầy cô bạn trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh TP Hồ Chí Minh Ngày 15 tháng năm 2013 Sinh viên thực hiên Nguyễn Bá Khoa ABSTRACT Today, along with rapid development of the world economy, especially at emerging markets, energy demand is continuously increasing The demand for fuels, especially for light fractions, is rising fastest Due to the limit of crude oil supplies, catalytic cracking technologies is considered to be the most appropriated way to solve the problem, therefore, catalytic cracking unit (FCC - Fluid catalytic Cracking) has become the heart of petrochemical plants To maintain the operation of FCC unit, there is always a need for a large amount of catalyst with stable activation Used catalysts are put into regeneration, circulation and constantly added, however, the volume of spent catalysts is still significantly large For example, at Dung Quat oil refinery, volume of disposed FCC catalysts is about 20 tons per day Currently, disposed FCC catalysts are processed to treat landfilling, which is an ineffective method, wasting a huge amount of valuable catalysts Because of those reasons, the study of recycling disposed FCC catalysts is very interesting The purpose of thesis “Research on using disposed equilibrium FCC commercial catalyst to convert waste plastic oil to fuels by pyrolysis process” is to try to take advantage of the disposed equilibrium FCC catalysts to convert waste polypropylene plastic oil from Polypropylene Dung Quat plant into fuel with high economic value by pyrolysis For more detail, this thesis includes the following main contents: Part 1: Determination of physicochemical properties of disposed equilibrium FCC commercial catalyst such as surface area, pore volume and pore size distribution, particle size distribution, metal content, as well as component analysis and properties of pyrolysis waste plastic oil With these properties the evaluation of effectiveness of the mixing with residue VGO (vacuum gas oil, VGO) in reducing viscosity and viscosity index of the liquid fraction after pyrolysis will be done Part 2: Conducting activity evaluation and catalytic selectivity on catalyst evaluation equipment Micro Activity Test (MAT), the material is fractional distillation with boiling point higher than 360oC (Wax) of pyrolysis oil waste plastic, vacuum residue and mixture of them, which involves the following steps: + Evaluation the effect of temperature on catalytic cracking reactions; + Evaluation the effect of C/O ratio on catalytic cracking reactions; + Evaluation product ratio and conversion of catalytic cracking process Based on experimental results, conclusion of the optimal conditions of the catalytic cracking process, selectivity, metabolism and ability to mix with the VGO will be helpful for further development and testing experiments on catalytic cracking reaction system on a pilot with capacity of kg per hour Results of this thesis is a part of the thesis "Research on recycling disposed catalytic materials of refineries to handle environmental pollution" of Vietnam Ministry of Industry and Trade, which assigned for PetroVietnam Research & Development Center for Petroleum Processing (PVPro) TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay, với phát triển không ngừng kinh tế giới, đặc biệt kinh tế nổi, nhu cầu lượng khơng ngừng tăng lên, đó, nhu cầu sản phẩm nhiên liệu, đặc biệt phân đoạn nhẹ thu từ trình chế biến dầu khí, đánh giá có xu hướng tăng nhanh nhất.Trong tình hình nguồn cung dầu thơ giới hạn, việc sử dụng công nghệ cracking xúc tác xem phù hợp để giải nhu cầu nay, vậy, phân xưởng cracking xúc tác (FCC – Fluid Catalytic Cracking) ví trái tim nhà máy lọc hóa dầu Để trì hoạt động phân xưởng FCC, người ta ln cần khối lượng xúc tác lớn, có hoạt tính ổn định Xúc tác sau sử dụng xử lý q trình tái sinh, tuần hồn bổ sung liên tục, vậy, khối lượng xúc tác thải lớn Ví dụ nhà máy lọc dầu Dung Quất, lượng xúc tác FCC thải hàng ngày vào khoảng 20 Hiện nay, toàn khối lượng xử lý phương pháp chôn lấp, môt phương pháp mang lại hiệu khơng cao, vừa gây lãng phí lượng lớn xúc tác thực tế cịn có giá trị sử dụng cao Chính lý đó, việc nghiên cứu hướng tận dụng nguồn xúc tác FCC thải quan tâm Với đề tài “Nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC qua sử dụng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu” tơi mong muốn tận dụng nguồn xúc tác FCC thải để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa từ nhà máy Polypropylene Dung Quất thành sản phẩm nhiên liệu có giá trị kinh tế cao Cụ thể luận văn gồm phần sau: Phần 1: Xác định tính chất hóa lý xúc tác thải như: diện tích bề mặt, thể tích phân bố kích thước lỗ xốp, phân bố kích thước hạt, hàm lượng kim loại, đồng thời tiến hành phân tích thành phần, tính chất dầu nhiệt phân nhựa thải Từ tính chất đánh giá hiệu việc phối trộn với cặn chân không (vacuum gas oil, VGO) việc giảm độ nhớt số độ nhớt phân đoạn lỏng sau trình nhiệt phân Phần 2: Tiến hành đánh giá hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác thiết bị đánh giá xúc tác Micro Activity Test (MAT), với nguyên liệu phân đoạn chưng cất có nhiệt độ sơi > 360oC (Wax) dầu nhiệt phân nhựa thải, cặn chân không hỗn hợp phối trộn chúng gồm bước sau: + Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến phản ứng cracking xúc tác + Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ C/O đến phản ứng cracking xúc tác + Đánh giá cấu sản phẩm độ chuyển hóa trình cracking xúc tác Dựa kết thực nghiệm đưa kết luận điều kiện tối ưu trình cracking xúc tác, độ chọn lọc xúc, độ chuyển hóa khả phối trộn với VGO, sở để tiếp tục xây dựng thử nghiệm hệ phản ứng cracking xúc tác dạng pilot công suất kg/h Kết đề tài phần đề tài “Nghiên cứu tái chế vật liệu xúc tác thải bỏ nhà máy lọc dầu để xử lý ô nhiễm môi trường” Bộ Công thương giao Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Chế biến Dầu khí thực LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thân, xuất phát từ nhu cầu thực tế nghành cơng nghiệp lọc hóa dầu đặc biệt từ tình hình xúc tác thải từ phân xưởng RFCC nhà máy lọc dầu Dung Quất nhựa thải nhà máy sản xuất Polypropylen Dung Quất để định hướng nghiên cứu Nội dung luận văn thực sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tính chất xúc tác thải từ phân xưởng RFCC nhà máy lọc dầu Dung Quất khả tận dụng chúng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu có giá trị kinh tế cao, đồng thời giảm ô nhiễm môi trường nhựa thải gây hướng dẫn khoa học TS Đặng Thanh Tùng Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực thực tác giả Một số kết luận văn đánh giá cao chấp nhận cơng bố tạp chí Xúc tác hấp phụ hội nghị 35 năm thành lập viện Dầu Khí Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 08 năm 2013 Tác giả luận văn ... nghiên cứu Để nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC qua sử dụng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu đối tượng nghiên cứu là: - Xúc tác FCC thải từ phân xưởng RFCC nhà máy lọc dầu Dung... cracking xúc tác .33  Nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC qua sử dụng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu   -2- 2.3 Các nghiên cứu việc tận xúc tác FCC thải 34  2.3.1 Nghiên. .. Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Chế biến Dầu khí thực Nghiên cứu sử dụng xúc tác FCC qua sử dụng để chuyển hóa dầu nhiệt phân nhựa thải thành nhiên liệu   - 10 - 1.2 Mục đích nghiên cứu Khảo sát