độ 10300F+ thực
Arabian nhẹ tại nhiệt độ 10500F+ thiết kế Tỉ trọng, 0API 6.2 5 Lưu huỳnh, wt% 4.8 5.1 Nitơ, wt% 0.35 0.32 Ni+V, ppm 200 130 CCR, wt% 23 24 Độ nhớt tại 2120F, cst 6000 4000 Điểm chảy, 0F 155 110
Nhà cung cấp bản quyền: Chevron Research và Technology Company
2.2.2.1.3 Công nghệ H-OIL [1, trang 55]
+ Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ H-Oil là công nghệ duy nhất, công nghệ xúc tác hydro hóa của cặn và dầu nặng trong việc sử dụng thiết bị phản ứng tầng sôi để sản xuất các sản phẩm dầu mỏ.
Công nghệ H-Oil là công nghệ được phát triển trong Lawreceville, New Jersey Research và Development Laboratory của Hydrocarbon Research, Inc. (HRI)
Công nghệ H-Oil là công nghệ có khả năng chuyển hóa tất cả các loại nguyên liệu khó nhất để tạo ra sản phẩm các phần cất và dầu nhẹ cũng như tách lưu huỳnh, tách kim loại có thể thay thế cho cốc hóa hoặc FCC, thay thế cho dầu đốt có hàm lượng lưu huỳnh thấp hoặc thay thế cho sản xuất asphalt hỗn hợp.
Các nguyên liệu tiêu biểu của công nghệ: Cặn chưng cất khí quyển và chân không, hắc ín đá phiến (shale oil), bitumen đến từ cắt dầu nặng (tar sand), sản phẩm đáy của tách asphaltene, cốc và gasoil FCC, nhựa than đá, coal extract. Tính kinh tế sẽ tăng khi sử dụng nguyên liệu là cặn chân không.
Thiết bị phản ứng dạng tầng sôi hoạt động ở điều kiện gần như đẳng nhiệt. Quá trình khuấy trộn động lực học loại trừ được khả năng tắc nghẽn thiết bị do các hạt rắn trong nguyên liệu hay cốc tạo ra trong quá trình phản ứng.
Xúc tác được lấy ra và thêm liên tục vào trong thiết bị phản ứng đảm bảo sự ổn định trong hiệu suất và chất lượng sản phẩm mà không cần phải ngừng hoạt động để thay thế xúc tác.
Quá trình có thể được sử dụng để khử lưu huỳnh hay hydrocracking nguyên liệu và đạt được đến độ chuyển hóa 90% cặn chân không trong quá trình hồi lưu.
Công nghệ rất linh hoạt có thể xử lý nhiều loại nguyên liệu và không bị giới hạn và hàm lượng lưu huỳnh, nitơ, kim loại trong các hạt rắn nguyên liệu.
+ Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ (hình 2.39)
Sơ đồ quy trình công nghệ với chế độ vận hành hồi lưu sản phẩm đáy của cụm chưng cất chân không với độ chuyển hóa từ 55÷90%. Công nghệ H-Oil sử dụng ba thiết bị phản ứng dạng tầng sôi 1, 2, 3 và cho tiếp xúc ngược chiều.
Hình 2.39: Sơ đồ quy trình công nghệ H-Oil [4]
Nguyên liệu (cặn chưng cất chân không) được gia nhiệt trước khi đưa đến trộn lẫn với dòng hydro sạch. Hỗn hợp nguyên liệu và hydro được đưa vào đáy của thiết bị phản ứng 1, còn xúc tác được đưa từ trên đỉnh của thiết bị phản ứng sẽ được tiếp xúc ngược chiều, sản phẩm tạo đưa đi lên đỉnh còn sản phẩm đi xuống đáy và tách ra. Sản phẩm của thiết bị phản ứng 1 được đưa đến vào đáy của thiết bị 2 cùng với dòng hydro được hồi lưu, quá trình lại diễn ra như vậy với cả thiết bị phản ứng 3. Sản phẩm sau khi ra khỏi đỉnh của thiết bị phản ứng 3 được đưa đến thiết bị tách pha thẳng đứng, phần pha nhẹ đi ra trên thiết bị tách được đưa đến lần lượt hai thiết bị tách nằm ngang để tách lượng hydro, hydro được hồi lưu trở lại và được đưa vào các thiết bị phản ứng, trước khi hydro được hồi lưu trở về thiết bị phản ứng 1 người ta có thêm một lượng hydro để bù cho lượng hydro đưa đến hai thiết bị phản ứng 2,3.
Lượng sản phẩm ở đáy các thiết bị tách được đưa đến tháp tách để tách các sản phẩm ra, lượng căn ở đáy tháp tách được đưa đi đốt hoặc một phần được hồi lưu trở lại cùng hòa với lượng nguyên liệu ban đầu.
Sơ đồ cấu tạo của thiết bị phản ứng trong công nghệ H-Oil (hình 2.40)
Cấu tạo thiết bị phản ứng tầng sôi với hỗn hợp ba pha giữa dòng khí hydro, dòng lỏng nguyên liệu và xúc tác rắn. Ưu điểm của thiết bị phản ứng là khống chế nhiệt độ dễ dàng và áp suất duy trì ở mức thấp trong thời gian vận hành tương đối dài. Xúc tác sử dụng có đường kính ngoài 0.8 mm, của kim loại hoạt động Ni-Mo hoặc Co- Mo. Xúc tác được giữ ở trạng thái tầng sôi nhờ sự nâng lên của dòng lỏng (nguyên liệu và lượng hồi lưu) và dòng khí (hydro nguyên liệu và hồi lưu) đi vào thiết bị phản ứng qua bộ phân phối và tấm lưới kim loại, phân bố lên lớp đệm.
Hình 2.40: Sơ đồ cấu tạo thiết bị phản ứng trong công nghệ H-Oil.
Chiều cao của tầng xúc tác được điều khiển bằng chỉ số lỏng hồi lưu. Chỉ số này được điều chỉnh bởi sự biến thiên vận tốc của bơm do sự thay đổi dòng lỏng thu được từ sự phân tách lỏng hơi trong thiết bị phản ứng. Trong quá trình vận hành duy trì áp suất thấp và hỗn hợp gần như đẳng nhiệt.
Một điều rất quan trọng là xúc tác mới liên tục đưa vào để thay thế lượng xúc tác đã sử dụng để duy trì mức xúc tác hoạt động trong thiết bị phản ứng. Lượng xúc tác thêm vào là đặc trưng của thiết bị phản ứng tầng sôi và chất lượng sản phẩm không đổi trong suốt quá trình.
Vì vậy, thời gian hoạt động của quy trình không phụ thuộc vào chức năng của xúc tác hoạt động như đệm cố định (được kiểm tra định kỳ thường là 24 đến 36 tháng trong nhà máy). Với các nguồn nguyên liệu khác nhau, điều kiện tiến hành và loại xúc tác sử dụng có thể được thay đổi trong quá trình vận hành.
Bảng 2.24: Tính chất nguyên liệu và năng suất của sản phẩm trong H-oil process
Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3
Độ chuyển hóa 5650C, V% 90 65 55 Nguyên liệu Lưu huỳnh, wt% 5.33 5.33 5.33 Nitơ, wt% 0.44 0.44 0.44 CCR, wt% 24.6 24.6 24.6 Sản phẩm
H2S, NH3, wt% 4.5 5.3 5.2 C1-C3, wt% 6.7 3.2 1.9 C4, wt% 3.1 2.1 1.5 C5- 2210C, vol% 28.2 15.5 9.7 221-3710C, vol% 34.2 22.1 19.6 371-5650C, vol% 33.1 34.1 33.8 5650C, vol% 9.2 32.2 41.4 Hydro sử dụng, M3/Bbl 52 37 32
Nhà cung cấp bản quyền: HRI Inc và Texaco Development Corporation.
2.2.2.1.4 Công nghệ HFC (Hydrocracking with Fine Catalyst Process)
[1, trang 53] + Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ khá linh hoạt có thể xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau như: Dầu nặng, cặn chưng cất khí quyển và chân không, bitumen, cặn SDA và có thể xử lý nguyên liệu có hàm lượng kim loại, asphaltene cao mà không làm tắc nghẽn thiết bị phản ứng.
Sản phẩm có hiệu suất distillate trung bình cao và tối thiểu được sự cốc hóa, khí. Có thể sử dụng nhiều loại xúc tác khác nhau, các loại xúc tác dùng cho HDS cũng có thể được sử dụng ở đây.
+ Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ (hình 2.41)
Nguyên liệu được trộn với xúc tác, sau đó được trộn với hydro rồi được gia nhiệt tại lò đốt trước khi đi vào đáy của thiết bị phản ứng. Công nghệ này sử dụng 2 thiết bị phản ứng liên tiếp, sản phẩm đi ra ở đỉnh của thiết bị phản ứng 1 được đưa vào đáy của thiết bị phản ứng 2, sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng 2 được đưa đến thiết bị tách nóng để tách lượng xúc tác, xúc tác còn hoạt tính được hồi lưu trở lại còn xúc tác mất hoạt tính được đưa đến thiết bị tái sinh để tái sinh xúc tác.
Hình 2.41: Sơ đồ quy trình công nghệ HFC.
Sản phẩm ở thiết bị tách nóng được đưa đến thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ sau đó được đưa đến thiết bị tách lạnh để tách hydro, sản phẩm khí tách ra được hồi lưu trở lại quá trình, còn sản phẩm ở đáy thiết bị tách được đưa đến thiết bị tách để tách các sản phẩm ra.
Bảng 2.25: Tính chất của nguyên liệu và dầu sản phẩm
Nguyên liệu Dầu sản phẩm
Sp.Gr. 15/40C 0.994 0.891 Độ nhớt tại 500C, cst 1.049 13.7 CCR, wt% 13.7 2.30 Nitơ, wt% 0.60 0.20 Lưu huỳnh, wt% 4.42 0.68 Vanadi, ppm 162 5 Nikel, ppm 64 3 Phần cất, wt% C1-C4 _ 4.9 C5- 3400C 170 531 3400-5000C 25.8 31.5 5000C 56.9 6.9 Cốc _ 0.5
Nhà cung cấp bản quyền: National Research Institute for Pollution Resources and Niigata Engineering Co., Ltd
2.2.2.1.5 Công nghệ HYVAHL F (for HDM, HDS, Residue Conversion)
[1, trang 59] + Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ IFP/TOTAL/ELF Hyvahl F là một công nghệ có khả năng tách các tạp chất bằng hydro của nguyên liệu cặn khí quyển và cặn chân không trong việc tách asphaltene, kim loại, nitơ, hợp chất lưu huỳnh và chuyển hóa một phần hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao thành các naphtha và phần cất nhẹ có giá trị.
Với các kim loại, lưu huỳnh tách ra được và dòng cặn từ công nghệ có thể được mang làm nhiên liệu đốt. Công nghệ có thể xử lý nguyên liệu có hàm lượng tạp chất cao như: Kim loại (Ni+V) có hàm lượng 300ppm, asphaltene chiếm 20%, Cặn cacbon conradson chiếm 30%.
Sử dụng hệ xúc tác kép: Xúc tác thứ nhất để khử kim loại và thực hiện phản ứng chuyển hóa, xúc tác này có tác dụng ngăn chặn quá trình tích tụ cốc trong thiết bị trách làm tắc nghẽn thiết bị và bảo vệ lớp xúc tác thứ hai. Xúc tác thứ hai để khử lưu huỳnh và thực hiện các phản ứng sâu hơn.
Thiết kế hai thiết bị phản ứng luân phiên nhau, sử dụng hai thiết bị như là thiết bị bảo vệ phản ứng, một thiết bị có thể ngưng hoạt động để tạo trạng thái cho xúc tác và ở chế độ chờ, trong khi thiết bị phản ứng kia vẫn hoạt động.
Công nghệ Hyvahl F rất thích hợp để đặt trước quá trình FCC, chẳng hạn như đặt trước R2R, lúc đó nhà máy lọc dầu có thể xử lý bất kỳ nguồn nguyên liệu nào.
+ Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ (hình 2.42)
Nguyên liệu được gia nhiệt tại một nhiệt độ thích hợp để bảo vệ cho thiết bị phản ứng khi tỉ lệ của kim loại Nikel và Vanadi lớn và độ chuyển hóa bằng hydro của các phân tử nặng là lớn nhất.
Hình 2.42: Sơ đồ quy trình công nghệ Hyvahl F.
Hai thiết bị phản ứng 1a và 1b được sử dụng luân phiên nhau, thiết bị này hoạt động thì thiết bị là thiết bị dự phòng vừa có chức năng tạo trạng thái cho xúc tác. Sản phẩm sau khi đi ra khỏi hai thiết bị phản ứng được đưa đến một nhóm thiết bị phản ứng HDM, tại đây kim loại được tách ra và chuyển hóa dầu nặng.
Sau đó được đưa đến nhóm HDS, nó dùng để tách lưu huỳnh, một ít nitơ, kim loại trong cặn sẽ được lấy ra. Sản phẩm đi ra được đưa đến thiết bị tách để tách khí ra. Lượng sản phẩm còn lại được đưa đến tháp tách để tách các sản phẩm như: Naphtha, phân cất trung bình và các dòng sản phẩm nặng.
Bảng 2.26: So sánh năng suất thiết bị phản ứng khi sử dụng nguyên liệu là dầu nặng Iran của công nghệ Hyvahl F và công nghệ Hyvahl F kết hợp với R2R
Năng suất thiết bị phản ứng Hyvahl F, wt%(1) Hyvahl F + R2R, wt%(2)
H2S + NH3 2.7 2.7 C1 + C2 1.2 3.3 C3+C4 1.4 16.0 C5 ÷ 1500C (1); C5÷2200C (2) 4.0 48.1 150÷3700C (1); 220÷3700C (2) 24.5 17.5 3700C 67.5 8.4 Cốc _ 6.4 %Vsản phẩm lỏng/%Vnguyên liệu lỏng 105.4 117.5 Lượng H2 đã sử dụng, wt% 1.3
Nhận xét: Khi sử dụng công nghệ kết hợp giữa Hyvahl F và R2R thì cho năng suất lỏng cao hơn rất nhiều so với khi chỉ sử dụng công nghệ Hyvahl F.
Nhà cung cấp bản quyền: Institut Franςais du Pétrole (IFP)
2.2.2.1.6 Công nghệ LC-FINING [1, trang 61]
+ Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ LC-Fining là một công nghệ hydro hóa có khả năng tách lưu huỳnh, tách kim loại và hydro nâng cấp rộng của hydrocacbon nặng. Phần chính của công nghệ là buồng phản ứng mở rộng (expanded bed reactor). Dầu và hydro được đưa vào trong đệm xúc tác, đây là thiết bị mở rộng chiều cao được nâng lên một ít.
- Vận hành công nghệ với thiết bị phản ứng mở rộng có thể xử lý nguyên liệu nặng như cặn chưng cất chân không, cặn chưng cất khí quyển, tổng lượng lỏng và bitumen không bị tích tụ cặn.
- Xúc tác trong thiết bị ở trạng thái lưu chất giúp cho việc tháo và bổ sung liên tục mà không cần phải ngưng thiết bị.
- Điều kiện vận hành thiết bị gần như đẳng nhiệt, nhiệt sinh ra trong thiết bị phản ứng được hấp phụ ngay lập tức bởi dòng nguyên liệu đưa vào.
- Hệ thống các thiết bị xử lý khí rất có hiệu quả về kinh tế. + Quy trình công nghệ
Sơ đồ quy trình công nghệ (hình 2.43)
Nguyên liệu kết hợp với dòng sản phẩm đáy hồi lưu của tháp tách được gia nhiệt sơ bộ bởi dòng khí đi ra từ hai thiết bị tách, sau đó đưa đến thiết bị gia gia nhiệt và cùng với hydro đã được gia nhiệt đi vào đáy của thiết bị phản ứng. Dưới ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, áp suất của hydro và xúc tác xảy ra phản ứng cracking và hydro hóa các sản phẩm nhẹ có chất lượng tốt hơn.
Sản phẩm đi ra lần lượt được đưa qua hai thiết bị tách (thiết bị tách áp suất cao, nhiệt độ cao và thiết bị tách áp suất thấp, nhiệt độ cao). Lượng hơi đi ra từ đỉnh của hai thiết bị tách được đưa qua các hệ thống trao đổi nhiệt (làm tác nhân trao đổi nhiệt cho dòn nguyên liệu nhập vào) sau đó được đưa đến thiết bị làm lạnh bằng không khí có bổ sung một lượng amine để tách H2S. Sản phẩm đi ra tại đây được đưa đến PSA để tách H2 và lượng khí đốt. H2 được hồi lưu quay lại quá trình.
Hình 2.43: Sơ đồ quy trình công nghệ LC-Fining [4]
Lượng sản phẩm đáy của ở thiết bị tách áp suất thấp, nhiệt độ cao được đưa đến tháp tách để tách các sản phẩm ra. Sản phẩm ở đáy tháp tách được hồi lưu nhập vào dòng nguyên liệu.
Bảng 2.27: Năng suất của sản phẩm và độ chuyển hóa của công nghệ
Sản phẩm Wt% Vol% Thông số công nghệ
H2S/NH3 3.03/0.21 Độ chuyển hóa, vol% 90
C1/C2 1.30/1.26 Tách lưu huỳnh 78.6
C5–4000F 17.36 23.83 Tách CCR 80
400÷6500F 27.16 32.69 hydro dùng,SCF/BBL 1740
650÷9750F 41.40 46.23
9750F 7.69 7.14
Tổng 102.54 112.79
Nhà cung cấp công nghệ: ABB Lumus Crest Inc., Amoco Oil Co. Và Cities Service Rerearch và Development Co.
2.2.2.2.1 Công nghệ RCD UNIBON (BOC) – Black Oil Conversion Process
[1. trang 67]
+ Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ RCDUnibon (BOC) là một sự mở rộng của kỷ thuật UOP phát triển trong hai khu vực hydrocracking VGO và tách lưu huỳnh của cặn. Mục đích của công nghệ BOC nâng cấp cặn đáy chưng cất chân không bằng cách làm giảm khối lượng phân tử và tách các phân tử có thể gây ô nhiễm môi trường.
Sử dụng lớp xúc tác cố định được vận hành ở chế độ áp suất cao, nhưng hiệu suất loại lưu huỳnh đạt được 70÷80% và độ chuyển hóa 60÷70% cặn chân không. Sản phẩm cất thu được có thể sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu cho quá trình FCC hay hydrocracking.
+ Quy trình công nghệ Sơ đồ công nghệ (hình 2.44)
Hình 2.44: Sơ đồ quy trình công nghệ RDC Unibon (BOC).
Nguyên liệu và hydro được gia nhiệt độc lập với nhau sau đó được đưa đến trên đỉnh của thiết bị phản ứng. Sản phẩm được đưa đến thiết bị tách nóng (HS) lượng hơi trên đỉnh thiết bị tách nóng được đến thiết bị tách nguội (CS) để tách hydro, hydro được tách ra được đưa hồi lưu trở lại quá trình.
Sản phẩm còn lại ở thiết bị tách nóng được đưa đến thiết bị Hot Flash Drum (HFD) lượng sản phẩm ở đỉnh của HFD được cùng với dòng sản phẩm của thiết bị tách nguội và được đưa đến Cold Flash Drum (CFD) để tách lượng C4- và Cold Flash Liquid.
Bảng 2.28: Năng suất và tính chất sản phẩm của công nghệ BOC
Nhà cung cấp bản quyền: UOP Process Division of UOP Inc.
2.2.2.1.7 Công nghệ RESIFINING [1, trang 69]