CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.2. Các phương pháp xử lý hợp chất chứa lưu huỳnh trong nhiên liệu
Hiện nay, trên thế giới các phương pháp loại bỏ SCOC trong nhiên liệu bao gồm tách chiết, hấp phụ, kết tủa, sinh học, hydrodesulfurization (HDS) [44].
Trong đó thì phương pháp tách chiết có ưu điểm là thiết bị phản ứng vận hành ở điều kiện thường (ở nhiệt độ, áp suất thấp), cấu trúc hóa học của các cấu tử trong nhiên liệu không bị thay đổi trong q trình thực hiện. Tuy nhiên, dung mơi phải đáp ứng nhiều yêu cầu, điều kiện nghiêm ngặt như:
7
- Dung mơi có khả năng hồ tan tốt SCOC và ít hịa tan các cấu tử hydrocarbon
khác;
- Dung mơi dễ kiếm và có giá thành hợp lý;
- Nhiệt độ sôi của dung môi để hịa tan SCOC phải khác nhiệt độ sơi của các
SCOC.
Hiệu suất tách loại lưu huỳnh của phương pháp chiết có thể đạt từ 50–90% phụ
thuộc rất nhiều vào số lần chiết tách [45].
Phương pháp kết tủa để tách loại SCOC trong nhiên liệu. Phương pháp kết tủa
là hình thành các phức chất kết tủa của SCOC sau đó tách kết tủa đó bằng phương
pháp lọc. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp kết tủa là có độ chọn lọc thấp. Có sự cạnh tranh trong quá trình tạo phức của các SCOC với các hợp chất chứa nitrogen hoặc với các hợp chất thơm không chứa lưu huỳnh [46].
Phương pháp sinh học (BDS): Để loại SCOC sử dụng chất xúc tác sinh học. Sản phẩm cuối cùng là các hợp chất sulfate tan trong nước và tách ra khỏi nhiên liệu [47].
Nhưng phương pháp sinh học đòi hỏi thời gian và điều kiện tiến hành khó khăn phức
tạp, tuy có thể loại DBT.
Phương pháp hấp phụ (ADS) cũng đã được quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây. Ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thường, phương pháp hấp phụ có thể loại bỏ chọn lọc các SCOC trong nhiên liệu. Khi tiếp xúc với chất hấp phụ rắn thì các SCOC trong nhiên liệu sẽ hấp phụ chọn lọc. Do đó các đặc điểm của chất hấp phụ như: khả năng hấp phụ, khả năng tái sinh, độ chọn lọc SCOC, diện tích bề mặt của chất hấp phụ rắn ảnh hưởng đến hiệu quả của ADS. Trong một số nhà máy lọc hóa dầu hiện
nay, sau quá trình xử lý HDS để tách loại lưu huỳnh trong nhiên liệu thì sử dụng quá
trình hấp phụ [24,45]. Ưu điểm của phương pháp ADS là có thể tiến hành ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường. Nhược điểm của ADS: là hiệu suất hấp phụ phụ thuộc nhiều vào đặc tính chất hấp phụ (như khả năng hấp phụ, tái sinh chất hấp phụ, độ chọn lọc của chất hấp phụ đối với SCOC).
Việc nghiên cứu các chất hấp phụ mới có tác dụng hấp phụ các hợp chất thiophene trong nhiên liệu ngày càng có nhiều thành tựu. Các vật liệu hấp phụ phổ
8
sulfur kim loại và silicagel đã được nghiên cứu, ứng dụng làm chất hấp phụ các SCOC trong nhiên liệu lỏng [48].
Hiện nay, phương pháp hydrogen hóa loại lưu huỳnh (hydrodesulfurization - HDS) được sử dụng phổ biến trong hầu hết các nhà máy lọc dầu trên thế giới. Tuy nhiên, điều kiện thực hiện của phương pháp HDS ở nhiệt độ và áp suất cao (300–340 oC, 20–100 atm) [49]. Quá trình xử lý này làm giảm chỉ số SCF một cách hiệu quả,
song không đáp ứng được nhu cầu loại sâu lưu huỳnh (chỉ số SCF <10ppm). Điều này đã được giải thích là do benzothiophene (BT), dibenzothiophene (DBT) và các
dẫn xuất của chúng bền vững với quá trình hydrodesulfurization, vì vậy để thực hiện được phản ứng thì sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng và lượng hydrogen hơn.
Gần đây, quá trình loại lưu huỳnh bằng phương phương pháp oxy hóa PTC (PODS) [1,15] là một cơng nghệ xanh trong xử lý nhiên liệu với điều kiện phản ứng
mềm như: không cần sử dụng H2, nhiệt độ, áp suất thực hiện phản ứng thấp và có độ chọn lọc SCOC trong nhiên liệu cao Hơn nữa, các hợp chất chứa dị nguyên tố lưu huỳnh khó tách như benzothiophene, dibenzothiophene, 4,6-dimethyl dibenzothiophene có thể tách loại bằng phương pháp này, mà các phương pháp thông
thường khác như HDS, hấp phụ, sinh học,… không xử lý được [50].