- Xúc tác được tận thu tốt hơn so với FBR
- Khả năng tiếp xúc giữa hydrocacbon và xúc tác tốt hơn do đó năng suất tốt hơn so với FBR.
+ Nhược điểm:
- Điều kiện vận hành khó khăn.
- Chi phí lắp đặt, chi phí vận hành cao hơn so với FBR. • Thiết bị phản ứng tầng sôi (Ebullated-Bed Reactor)
Cũng giống như MBR, trong EBR thì xúc tác và hydrocacbon có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều nhưng chủ yếu sử dụng thiết bị loại tiếp xúc ngược chiều. Nghĩa là hydrocacbon và hydro đi từ dưới đáy thiết bị đi lên còn xúc tác đi từ trên đỉnh đi xuống tiếp xúc với nhau, xúc tác được lấy ra ở đáy còn dầu lấy ra ở đỉnh. Đây là thiết bị phổ biến thường được sử dụng cho nguyên liệu có tạp chất cao.
Hình 2.35: Thiết bị phản ứng tầng sôi của hai công nghệ phổ biến hiện nay.
+ Ưu điểm:
- Có thể xử lý nguyên liệu có hàm lượng tạp chất cao.
- Quá trình xảy ra liên tục, nhiệt độ ổn định do đó phản ứng xảy ra nhanh tránh sự tạo cốc trong quá trình.
- Quá trình vận hành có thể hoạt động ở độ chuyển hóa cao hoặc thấp - Sản phẩm ra có thể ổn định theo thời gian.
+ Nhược điểm:
- Xúc tác tiêu thụ nhiều hơn so với cố định và di động - Kích thước thiết bị lớn hơn so với FBR và MBR
- Vận hành phức tạp hơn so với 2 thiết bị trên do đó việc nâng cấp thiết bị sẽ gặp nhiều khó khăn.
• Thiết bị phản ứng pha huyền phù (Slurry Phase Reactor)
Hình 2.36: Thiết bị phản ứng pha huyền phù (SPR).
Thiết bị phản ứng pha huyền phù (SPR) có thể sử dụng các nguyên liệu có hàm lượng kim loại cao, thiết bị phản ứng dạng thùng rỗng, sử dụng các hạt mịn có thể là xúc tác hoặc chất phụ gia. Công nghệ có thiết bị phản ứng pha huyền phù có thể được kết hợp các công nghệ tách loại cacbon.
+ Ưu điểm:
- Xúc tác sử dụng rẻ tiền và không gây ô nhiễm môi trường - Có thể xử lý nguyên liệu có hàm lượng kim loại cao
- Diện tích tiếp xúc lớn do thiết bị phản ứng dạng thùng rỗng - Độ chuyển hóa cao hơn các thiết bị khác (90%)
+ Nhược điểm:
- Chất lượng sản phẩm thấp
- Mặc dù sử dụng xúc tác rẻ tiền nhưng nó có hoạt tính kém.
Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ: [2] + Áp suất tổng và áp suất riêng phần của hydro + Nhiệt phản ứng
+ Tỉ số H2/dầu và tốc độ khí hồi lưu
+ Không gian và vận tốc, Tốc độ dòng nguyên liệu sạch.
2.2.2.1 Công nghệ hydrotreating và công nghệ hydroconversion
• Mục đích: [13]
+ Chuẩn bị các nguyên liệu cho các phân xưởng chuyển hóa. + Cải thiện tính chất sản phẩm và bảo đảm tiêu chuẩn môi trường + Xử lý hydro cải thiện một số tính chất đặc biệt
+ Quá trình chuyển hóa bằng hydro: Hydrocracking + Hydro hóa các sản phẩm từ quá trình cracking + Hydro hóa bezène thành cyclohexane
• Phản ứng xảy ra Hiệu ứng nhiệt (kJ/mol) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2-Propathiol + H2 → Propane + H2S -543 R-S-R + 2H2 → 2RH + H2S -117 R-S-S-R + 3H2 → 2RH + 2H2S -209 Cyc.hexathiol + H2 → n-butane + H2S -112.8 Thiophenne + 4H2 → n-butane + H2S -284.2 Dibezeothiphene + 2 H2 → Biphényle + H2S -46 R-NH2 + H2 → RH + NH3 -79.4 Dioléfine + H2 → Olefine - Oléfine + H2 → Parafine - Benzène + 3H2 → Cyclohexane -209 • Xúc tác
Pha hoạt tính: CoMo, NiMo, NiW, kim loại quý CoMo: Rẻ, sử dụng phù hợp ở áp suất thấp
NiMo: Thuận lợi cho quá trình hydro hóa nếu ppH2 khá cao NiW: Đắt, sử dụng hiệu quả ở áp suất cao, khó sulfua hóa
Kim loại quý: Chỉ sử dụng khi nguyên liệu có hàm lượng S thấp
2.2.2.1.1 Công nghệ HDH [1, trang 51]
+ Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ HDH là công nghệ xúc tác chuyển hóa sâu các nguyên liệu là cặn của chưng cất chân không và khí quyển. Là một công nghệ rất linh hoạt trong nguyên liệu, nó không có hạn chế kim loại, cặn cacbon conradson hoặc asphaltene trong nguyên liệu. Công nghệ có những đặc điểm quan trong sau:
- Có độ chuyển hóa cao: Công nghệ có thể đạt độ chuyển hóa từ 90÷92%(ở áp suất riêng phần hydro nhỏ hơn 130 bar) với quá trình không có hồi lưu và có thể đạt đến 97% đối với quá trình có hồi lưu.
- Năng suất lỏng cao: Trong quá trình có sử dụng xúc tác dùng để hạn chế quá trình tạo cốc và khí.
- Công nghệ linh hoạt: Công nghệ linh hoạt trong xử lý nguyên liệu mà không bị giới hạn về hàm lượng kim loại, cặn cacbon conradson hoặc asphaltene.
- Không có sản phẩm phụ: Phần cặn chưa chuyển hóa có thể được làm nhiên liệu, xúc tác sau khi đã sử dụng có thể làm nhiên liệu thô cho quá trình luyện kim.
Mục đích chính của HDH là duy trì thuận lợi dòng hydro ở áp suất vừa phải và đạt chuyển hóa cao, trong khi vẫn đáp ứng được tính linh động để sử dụng nguyên liệu trong khoảng rộng và giảm hoặc loại bỏ sinh ra sản phẩm phụ chất lượng thấp hoặc cặn có giá trị thấp.
Xúc tác có hai mục đích, một là hiệu quả xúc tác khi cung cấp một số kim loại đẩy mạnh quá trình hydro hóa ngăn tạo cốc trong cracking nhiệt, hai là đạt cân bằng trong thiết bị phản ứng bằng tạo ra điều kiện động lực học thích hợp để vận hành ổn định ở áp suất vừa phải. HDH sử dụng oxit sắt làm xúc tác, cùng với quy trình xử lý khá phức tạp để ngăn sản phẩm phụ không mong muốn và đạt tới độ chuyển hóa cao nhất. Kết quả này làm tăng chi phí, nó chỉ phù hợp với đòi hỏi khắt khe về vấn đề môi trường.
+ Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ(hình 2.37)
Hình 2.37: Sơ đồ công nghệ HDH.
Cặn chân không và xúc tác được đưa vào thiết bị phản ứng hỗn hợp đi ra khỏi thiết bị phản ứng được đưa đến thiết bị số 1 là thiết bị tách nóng, sản phẩm từ đáy của thiết bị tách nóng sẽ được đưa đến thiết bị phân tách xúc tác tại đây xúc tác được tách ra. Còn phần sản phẩm trên đỉnh thiết bị tách nóng 1 được đưa đến thiết bị tách nguội số 2, lượng sản phẩm đỉnh được nhập với lượng sản phẩm đỉnh của tháp tách 3. Lượng sản phẩm ở đáy của thiết bị tách nguội 2 sẽ được đưa đến tháp tách 3 tại đây các sản phẩm được tách ra. Hỗn hợp khí của thiết bị 2, thiết bị 3, thiết bị tách xúc tác sẽ được đưa đi làm nhiên liệu đốt.
Nhà cung cấp bản quyền: Intevep S.A., PDVSA
2.2.2.1.2 Công nghệ CHEVRON RDS/VRDS[1, trang 49] + Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ Chevron RDS/VRDS là một bộ phận của Chevron Hydrotreating Process Technology khi tách các tạp chất bằng hydro của VGO, cặn khí quyển hoặc cặn chân không để tách lưu huỳnh, kim loại trong cặn, nhưng trong một số trường hợp có thể tách cặn, asphaltene, cặn cacbon. Để biến đổi nguyên liệu thành các sản phẩm nhẹ hơn. Chevron là tiên phong trong kỷ thuật tách cặn bằng hydro của VGO để được sản phẩm có hàm lượng lưu huỳnh thấp và sau này Chevron trở nên mạnh mẽ hơn khi kết hợp với Gulf Oil Company.
Chevron duy nhất cung cấp bản quyền cho công nghệ VRSD với hai công nghệ được sử dụng ở Nhật Bản và hai công nghệ sử dụng nơi khác.
Sử dụng hệ xúc tác riêng nhằm mục đích độc quyền trong sản xuất và vận hành. Gần đây hệ thống phát triển xúc tác cỡ hạt lớn đặt ở tầng trên của thiết bị để loại bỏ sắt canxi, xúc tác có lỗ hổng lớn được đặt ở tầng kế tiếp nhằm loại bỏ các kim loại nặng, nhờ đó hệ thống xúc tác hoạt động hiệu quả hơn.
Phân phối đồng đều kim loại trong nguyên liệu và toàn bộ khối xúc tác cùng với hệ thống phân tầng xúc tác đã làm tăng độ bền của xúc tác mặc dù hàm lượng kim loại trong nguyên liệu cao.
Linh hoạt trong nguyên liệu, những nguyên liệu có thể xử lý: - Arabian nhẹ, trung bình, nặng
- Califonia
- Alaskan North Slope
- Shengli Heavy (Chinese) - Mid-continent U.S - Maya ( Mexico) + Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ (hình 2.38)
Nguyên liệu được đưa qua màng lọc sơ bộ sau đó trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm sau đó được gia nhiệt trong lò đốt rồi đưa vào thiết bị phản ứng với hydro. Sản phẩm sinh ra được qua hệ thống phân tách nóng và lạnh sau đó đưa qua tháp tách để tách các sản phẩm mong muốn.
Dòng hydro được thu hồi, tái sinh và tuần hoàn trở lại đầu quá trình.
Hình 2.38: Sơ đồ quy trình công nghệ Chevron RDS/VRDS.
Bảng 2.23: Tính chất của nguyên liệu trong công nghệ hydrotreating VRDS (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});