Công nghệ xử lý kim loại nặng trong dầu nặng: Đánh giá và lựa chọn
MỤC LỤC
CÁC PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ
Phương pháp chiết dung môi được tiến hành ở nhiệt độ 27-93oC; quá trình tái sinh được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn 52oC nhỏ hơn giai đoạn chiết, phù hợp với gasoil chân không, cặn chân không, và thích hợp hơn cho cặn FCC. Tác giả Kutowy [35] đã giới thiệu một phương pháp lọc để loại các tạp chất có khối lượng phân tử lớn và các hợp chất vô cơ từ chất lỏng hydrocarbon aliphatic bằng cách đưa qua một hệ thống màng ở phía áp suất cao có lớp bên ngoài của một màng lọc kích thước lỗ cỡ micro đối với một hợp chất polysulfone, hydrocarbon aliphatic.
XỬ LÝ BẰNG HYDRO-XÚC TÁC
Phương pháp sử dụng xúc tác được báo cáo bởi tác giả Wieckowska [40] về quá trình khử kim loại khỏi dầu mỏ, các sản phẩm dầu mỏ và các cặn chưng cất bao gồm tiếp xúc nguyên liệu với các chất hất thụ như: SiO2, Al2O3, hoặc Silicagel có kích thước mao quản 100 – 1000 Angstrom được hoạt hóa bằng axit H2SO4 bằng sau đó tiếp xúc nguyên liệu với một chất xúc tác có hợp phần sắt trong đó ở nhiệt độ 249 – 397oC với dòng H2 đưa vào đồng thời ở tốc độ dòng bằng với tốc độ nạp liệu. Dầu mỏ không thể được xử lý, vận chuyển một cách kinh tế hay dễ dàng khi sử dụng các cơ sở chế biến thông thường, với hàm lượng cặn vi carbon theo ASTM D 4530 > 0,1% khối lượng, chỉ số axit tổng > 0,1 với nguyên liêu lớn hơn 10% khối lượng sôi trong khoảng VGO theo ASTM D 5307 được hydro hóa và khử kim loại có mặt xúc tác kim loại thuộc nhóm VIB đặc biệt là Mo-W/Al2O3 với đường kính mao quản trung bình lớn hơn 180 Angstrom.
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI TRONG DẦU MỎ
Giới thiệu
Quá trình chuẩn bị mẫu
Việc sử dụng axit sulfuric trong phương pháp tiêu hủy ướt đối với việc xác định vết kim loại trong dầu đã được đề xuất trong tài liệu đã được tái xác nhận là các phương pháp tiêu chuẩn cho việc xác định Ni, V, Fe trong các loại dầu mỏ và nhiên liệu căn (theo các phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn, 2005). Tác giả Bethinelli và Tillarelli, 1994 [85] đã xác nhận một phương pháp để xác định Ni, V trong nhiều loại dầu nhiên liệu dựa vào sự pha loãng với xylene và xác định hàm lượng bằng những tiêu chuẩn cơ kim cố định, sử dụng dầu gốc đối chọi với độ nhớt của dầu nhiêu liệu với hàm lượng kim loại đã được biết đến.
PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ PHÂN TỬ
Phương pháp chiết dành cho chất phân tích từ nhiên liệu có thể được dùng cho quá trình chuẩn bị mẫu, trong đó kết hợp những ưu điểm của việc phân tách chất phân tích khỏi hỗn hợp, chuyển nó vào pha nước và có lẽ cũng dẫn đến việc tạo tiền nồng độ. Tác giả Puri và Irgolic, 1989 đã xác định hàm lượng As trong dầu thô sau quá trình chiết As trong dung dịch axit nitric sôi, tiếp theo bằng quá trình khoáng hóa của phần chiết bằng axit HNO3 và H2SO4 đặc và khử asenate thành arsin trong.
Quang phổ phát xạ quang-plasma cặp quy nạp (ICP-OES)
Tác giả Wilhelm và Bloom, 2000 [58] đã xem xét thủy ngân trong dầu khí và đã mô tả việc sử dụng AAS hơi lạnh để phát hiện rất nhạy thủy ngân.
Phương pháp phổ khối plasma cặp quy nạp
Việc định tính bằng kỹ thuật thêm tiêu chuẩn dùng các nguyên tố cơ kim hòa tan dầu. Tác giả Akinlua, 2008 [134] đã xác định các nguyên tố đất hiếm trong dầu mỏ ở vùng đất liền và vùng nước nông ngoài khơi ở đồng bằng Niger bằng ICP-MS.
Phương pháp sắc ký
Tác giả Khuhawar và Lanjwani, 1996 [137] đã mô tả HPLC xác định đồng thời Cu, Fe, Ni, V trong dầu mỏ dựa vào quá trình tạo phức trước cột sắc ký của các chất phân tích bằng bis(acetylpivalylmethane)ethylenediimine, tiếp theo chiết bằng dung môi và phân tách HPLC trên cột C-18 đảo pha với phát hiện UV trong bước sóng 260nm. Các cấu tử kim loại trong các phần SEC đã được báo cáo là đủ ổn định để được thu thập và xử lý trước để cho phép sự phát triển một sắc ký hai chiều SEC-NP-HPLC -ICP-MS để thăm dò về sự phân bố kim loại trong các loại dầu thô về khối lượng phân tử và khả năng phân cực.
Các kỹ thuật khác
Tác giả Zang và Uden, 1994 [143] sử dụng GC nhiệt độ cao kết hợp với phát xạ nguyên tử plasma gây sóng ngắn để xác định V, Ni và Fe - Porphyrin trong dầu thô. Việc khai thỏc và tinh chế được theo dừi bằng quang phổ tử ngoại-khả kiến và tổng petroporphyrins được phân tích bằng cách sử dụng phương pháp ion hóa giải hấp bằng laze kết hợp với thời gian của khối phổ bay.
Sự hình thành ion kim loại
Tác giả Ackley et al, 2005 [152] đã nghiên cứu hiện tượng chuyển động điện mao dẫn cho quá trình tách metalloporphyrins, tuy nhiên quá trình tách được giới hạn với metalloporphyrins có thể ion hóa (với nhóm chức COOH). Tóm lại, việc cải tiến đáng kể trong các thiết bị đo đạc phân tích đã được nghiên cứu trong suốt thập kỷ qua cho phép cải thiện độ nhạy và độ chọn lọc các cách xác định kim loại.
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG CẶN DẦU MỎ
Giới thiệu
Miêu tả quá trình
Dòng đi lên của cặn qua lò phản ứng OCR mở rộng một chút lớp chất xúc tác.Việc mở rộng một chút này giúp tăng cường sự tiếp xúc giữa cặn/chất xúc tác, giảm thiểu tối đa hiện tượng tắc nghẽn trong lò phản ứng, và tạo ra một tổn thấp áp suât hợp lý, do đó cung cấp cho các mô hình dòng chảy tối ưu thông qua các lò phản ứng. Việc phân tách những vấn đề về vật chất dạng hạt và các kim loại có hoạt tinh cho phép các nhà máy lọc dầu tận dụng việc phân loại xúc tác để loại bỏ vật chất dạng hạt trong thiết bị phản ứng lớp xúc tác cố định downstream.
Tích hợp công nghệ OCR
Biểu đồ so sánh lượng xúc tác tiêu hủy giữa RDS với OCR/RDS Nói tóm lại,OCR là một công nghệ có giá trị đối với các nhà máy lọc đang nỗ lực để đáp ứng các nguyên tắc về môi trường nghiêm ngặt trong khoảng thời gian ràng buộc về ngân sách eo hẹp. - Không có sự gián đoạn trong hoạt động để loại bỏ chất xúc tác đã qua sử dụng hoặc thêm chất xúc tác mới vào lò phản ứng OCR.
Giới thiệu công nghệ
Việc cải thiện quá trình chiết bằng dung môi tới hạn hoặc chưa tới hạn của các loại dầu này đang làm gia tăng khả năng tồn tại của các loại nguyên liệu có tính carbon của các nguồn hydrocarbon. Ngoài ra còn để cải thiện hiệu suất của quá trình vận hành chiết bằng dung môi để thu được năng suất sản phẩm có chất lượng dầu chiết có thể chấp nhận được cao hơn trong khi vẫn duy trì tính kinh tế của việc sử dụng các loại dung môi.
Miêu tả quá trình
Những nguyên liệu khác có thể được dùng có thể được sản xuất từ cặn dầu Maya, dầu nặng Californian, dầu nặng Canadian hoặc bất cứ loại dầu nặng nào bằng quá trình chưng cất chân không, chưng cất khí quyển, cracking nhiệt và những kỹ thuật chưng cất khác. Hỗn hợp sản phẩm chiết dung môi ở đỉnh được giảm áp và đưa vào tháp tách sơ bộ ở đây tổn thất áp suất là để thực hiện một quá trình phân tách bởi sự giảm dần khả năng hòa tan dầu của dung môi và sản phẩm chiết có chứa một lượng nhỏ dung môi.
Trộn trước hỗn hợp và dòng ngược chiều
Nhìn chung, áp suất và nhiệt độ cao thích hợp hơn cho tháp stripper asphalt so với tháp stripper sơ bộ bỏi độ nhớt của các sản phẩm asphalt giảm đi và mong muốn đưa nguyên liệu này đến những phân xưởng xử lý sản phẩm mà không cần dùng bơm. Việc dùng dòng dung môi ngược chiều thì dung môi mới và nguyên liệu đi vào ở các vị trị khác nhau, dòng dung môi ngược chiều luôn đi vào bên dưới vị trí của dầu nguyên liệu để tạo ra chênh lệch gradients nồng độ ngược chiều, việc vận hành nhiều giai đoạn dẫn đến sự khác biệt lớn về nồng độ làm một lực dẫn động trong tháp chiết.
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu
Một phương pháp cơ bản để nghiên cứu độ chọn lọc của quá trình chiết là so sánh số lần sản phẩm năng suất của quá trình khử kim loại đối với các tỉ lệ dung môi/nguyên liệu khác nhau. Đối với cặn dầu Maya, sự phá vỡ độ chọn lọc không nhiều nhưng về căn bản nó xảy ra dưới tỉ lệ dung môi/dầu là 2,5/1 theo khối lượng.
Bản chất của tháp chiết tối ưu và thời gian lưu
Mặc dù vậy, thật ngạc nhiên khi năng suât của sản phẩm chiết chỉ dao động khoảng 3% khối lượng đối với tháp đĩa bán vách ngăn với thời gian lưu trong tháp từ 10-40 phút trong khi đối với tháp mở và tháp đệm, năng suất sản phẩm chiết dao động rất rộng tương ứng với 15,5 và 11% theo khối lượng đối với 2 loại tháp khác nhau này. Cụ thể, 70-80% dòng dung môi ngược chiều, tỉ lệ dung môi/dầu từ 2,5 – 4,5 theo khối lượng và tháp tách vách ngăn bên trong cung cấp năng suất và quá trình khử kim loại lớn hơn, tính kinh tế hơn trong việc dùng dung môi và tính kinh tế trong toàn bộ quá trình chiết.
