TRƯƠNG ĐAI HOC BACH KHOA TPHCM

KHOA KY THUÂT HOA HOC

Bô môn chê biên dâu khi

BAI TIÊU LUÂN VÊ CÔNG NGHÊ CHÊ BIÊN DÂU THÔ NĂNG

GVHD: PGS.TS Nguyên Vinh Khanh

SVTH:

Trân Quang Thăng 60902557

Nguyên Chinh Đai 60900503

Mai Hoai Dương 60900470

Trân Kim Chung 60900264

Ta Tiên Thinh 60902627

Uk Challana 6090

Huon Thai

NÔI DUNG

Giơi thiêu chung vê dâu thô

Cac công nghê chê biên dâu thô năng

I.Giới thiệu chung vê dầu nặng

a. Dâu năng la gì?

Dâu năng la dâu có chỉ số API thấp (10-20) va có khối lượng riêng lơn (0.94-1 g/cm3)

Nó có thanh phân cac chất thơm, naphthenes paraffin cao va ham lượng NSO cao (nitơ, lưu huỳnh, oxi, kim loai năng ) nên có đô nhơt cao

Ngoai ra còn có chỉ số H/C thấp

Nhân xet :

Từ trên đi xuống (đi từ Gasoline đên vacuum residuum) có thê thấy đô nhơt, ham lượng nito va khối lượng phân tư đêu tăng. Chỉ số H/C giảm. Dâu năng có tỉ lê H/C kha thấp trong khoảng 1,2-1,5, khối lượng phân tư từ 500-1000…

b. Cac loai dâu năng

Dâu năng gồm 2 loai Chứa ham lượng S, hydrocacon thơm va asphaltense cao hơn 1% chủ

yêu ở Canada, Mỹ, Mexico, Venezuela..

Chứa ham lượng S, carbon thơm va asphaltense thấp hơn 1% chủ yêu ở Angola, Mardagasta…

Dâu năng phân bố chủ yêu ở Venezuela, Canada, Rusia va môt phân ở băc Mỹ.

Biêu đồ thê hiên trữ lượng phân bố dâu trên thê giơi

Biêu đồ tỉ lê cac loai dâu mo trên thê giơi

Bảng biêu thi tinh chất dâu năng ở Venezuela

Biêu đồ thê hiên thanh phân dâu năng ở Canada

Dâu thô năng ở Venezuela va ở Canada la loai dâu thô năng điên hình:

Hiêu suất phân đoan căn kha cao (>50%)

Ham lượng asphalt kha cao do có chứa những hợp chất đa vòng thơm (acromatic >58%)

Hiêu suất phân đoan nhe rất thấp ( phân đoan LPG ~ 0%V, phân đoan naphta khoảng 1.5%V..)

Ham lượng nito, lưu huỳnh đêu kha cao (nito >0.5%kl, lưu huỳnh >4%kl..)

Chỉ số API rất thấp chỉ từ 8-9

Đô nhơt rất cao, gây khó khăn cho qua trình vân chuyên

II.Cac công nghệ chê biên dầu thô nặng

Chê biên dâu thô năng la qua trình biên đôi dâu thô năng thanh dâu thô tông hợp (synthetic crude oil) băng cach tăng tỉ số H/C, tach loa lưu huỳnh, nito, kim loai…

Cac công nghê dung trong chê biên dâu thô năng:

Loai bo carbon (carbon rejection)

Thêm hydro (hydrogen addition)

Separation process: distillation, deasphalting va extraction

Trong thưc tê đê hiêu suất qua trình chê biên, nâng cao chất lượng sản phâm thì thương kêt hợp cac công nghê trên lai vơi nhau

1. SƠ LƯỢC VÊ CÔNG NGHÊ THÊM HYDRO (HYDROGEN ADDITION PROCESSES)

Gồm cac công nghê hydrocracking, hydrotreating. Ưu điểm: Sản phâm có chất lượng cao, ôn đinh, hiêu suất dâu

nâng cấp cao. Nhược điểm: Đô linh hoat kem, vơi nguyên liêu dâu năng có tỉ

trong cao, ham lượn tap chất nhiêu thì dê gây ngô đôc xúc tac

2. MỤC TIÊU CỦA QUÁ TRÌNH:

Cracking căn đi kèm vơi:

Khư lưu huỳnh (Hydrodesulfurization HDS) Loai bo kim loai (Hydrodemetallization HDM) Khư Nitơ (Hydrodenitrogenation HDN) Chuyên hóa Asphaltene

3. CÔNG NGHÊ THÊM HYDRO Có rất nhiêu công nghê thêm hydro đê chê biên dâu năng va căn

năng như: Asphaltenic Bottom Cracking (ABC) Process, CANMET Hydrocracking Process, H-Oil Process, Hydrovisbreaking (HYCAR) Process, Hyvahl Process, IFP Hydrocracking Process, Isocracking Process, LC-Fining Process, MAKfining Process, MicrocatRC Process, Mild Hydrocracking Process, MRH Process, RCD Unibon (BOC) Process, Residfining Process, Residue Hydroconversion (RHC) Process, TervahlH Process, Unicracking Process, Veba Combi Cracking Process…

Sau đây ta chỉ xet 1 công nghê tiêu biêu đó la công nghê HYVAHL.

CÔNG NGHÊ HYVAHL a. Mục đích

Cải tao căn năng đê lam nguyên liêu phục vụ cho cac qua trình cracking xúc tac (FCC, RFCC)

b. Đặc điểm

Đăc trưng của công nghê nay la môt hê thống xúc tac kep cung vơi hê thống thiêt bi phản ứng chinh la thiêt bi phản ứng dao đông (Swing reactor) hoat đông tâng cố đinh.

Qua trình cho phep xư lý căn năng có ham lượng kim loai 200 250 ppm, ham lượng asphalt khoảng 10% khối lượng như hỗn hợp nguyên liêu trươc khi đưa vao thư hiên Coking, Deasphalt. Nhưng HYVAHL chỉ la qua trình xư lý sơ bô nên đô chuyên hóa nguyên liêu năng sang nguyên liêu nhe la không cao.

Tuy theo loai nguyên liêu va mục đich chê biên, ma hê thống bảo vê xúc tac (Permutable Reactor System PRS) được thiêt kê sư dụng thiêt bi tâng cố đinh, tâng sôi hay tâng di đông.

Chất xúc tac sư dụng trong PRS giống như xúc tac trong thiêt bi phản ứng HDM (Hydrodemetallization), nhăm mục đich tach môt lượng kim loai đang kê ra khoi nguyên liêu, tăng cương hiêu quả cho qua trình HDM.

Khi thiêt kê hê thống cân tinh toan đên thê tich thiêt bi, nhiêt đô phản ứng đê qua trình xư lý HDM tốt nhất.

Hê thống phải có van ap suất đê đảm bảo an toan, chinh xac va nhanh chóng khi thưc hiên chê đô bypass khi có thiêt bi shutdown.

Gia tri đâu tư cho hê thống bảo vê xúc tac tương đối thấ, va mang lai hiêu quả kinh tê cao.

c. Nguyên liệu và sản phẩm

Trong dâu năng, căn chân không, căn khi quyên có cac thanh phân không mong muốn như lưu huỳnh, nitơ, kim loai, asphaltene cac hợp chất cơ hoc, căn carbon, chúng cản trở qua trình xư lý băng hydro (Hydrotreating HDT), nên cân xư lý cac thanh phân nay trươc khi đưa chúng vao thiêt bi phản ứng HDT, vơi cach chê biên như vây qua trình HYVAHL xư lý căn chân không có thê đat hiêu suất rất cao, măt khac còn duy trì được tuôi tho của xúc tac trong thiêt bi phản ứng tâng cố đinh.

Bảng tính chất của nguyên liệu và sản phẩm của công nghệ HYVAHL

d. Sơ đồ quy trình công nghệ

Dòng nguyên liêu sẽ được trôn vơi khi hydro, hỗn hợp nay sẽ được bơm qua thiêt bi trao đôi nhiêt số 1 đê tân dụng nhiêt từ dòng đi ra khoi

thiêt bi phản ứng HDS số 7. Sau đó dòng nguyên liêu nay được bơm vao thiêt bi gia nhiêt số 2. Sau khi được gia nhiêt hỗn hợp nay tiêp tục được đưa vao hê thống thiêt bi Swing reactor, hê thống nay có 2 thiêt bi phản ứng (thiêt bi phản ứng 3a va 3b), 2 thiêt bi nay có thê hoat đông đồng thơi hoăc luân phiên nhau hoat đông. Tai hê thống thiêt bi Swing reactor môt lượng lơn kim loai bi giữ lai (lượng kim loai bi giữ lai có thê đat 50% khối lượng). Từ cac thiêt bi phản ứng Swing reactor hỗn hợp sau phản ứng được đưa vao cac thiêt bi phản ứng HDM số 4 va số 5 đê tiêp tục loai bo kim loai.

Giai đoan tiêp theo hỗn hợp được di chuyên qua cac thiêt bi phản ứng HDS số 6 va 7, đây la nơi hâu hêt lưu huỳnh, nitơ va lượng kim loai còn lai sẽ được loai bo.Ở giai đoan nay qua trình Hydroconversion xảy ra rất han chê.

Hỗn hợp sau khi ra khoi thiêt bi phản ứng HDS số 7 được đưa trở lai đê trao đôi nhiêt vơi dòng nguyên liêu kê, rồi được đem đi phân tach trong thap phân tach. Dòng long va dòng khi sau khi phân tach sẽ tiêp tục được xư lý ở cac công đoan chê biên khac.

Giai đọan phản ứng HDM

Mục đich la tach kim loai (Ni, V, Fe…) có trong nguyên liêu. Thưc hiên vơi 2 loai xúc tac: Môt loai xúc tac có đô xốp lơn có khả năng giữ lai nhiêu chất bân, xúc tac nay có cấu trúc đăc biêt goi la “chestnut burr”, khi sư dụng có thê đat hiêu suất có thê đat 100% (tinh theo trong lượng của xúc tac mơi); Môt loai xúc tac có tinh acid thấp (như Alumina base) đê chuyên hóa bơt asphaltene va nhưa tao thanh phân nhe hơn.

Phản ứng tach kim loai (HDM) thuân lợi ở nhiêt đô thấp, thich hợp vơi nhiêt đô khi băt đâu phản ứng đê tranh hiên tượng lam giảm hoat tinh xúc tac.Giai đoan nay thich hợp vơi nguyên liêu có ham lượng lưu huỳnh thấp va mục tiêu la duy trì tuôi tho của xúc tac. Trong giai đoan nay xảy ra hai qua trình khac biêt nhau nhưng ô sung cho nhau la HDM va HDS.

Hệ thống bảo vệ xúc tác (Permutable Reactor System PRS)

Trong công nghê HYVAHL nhơ có hê thống nay ma xư lý được nguyên liêu có ham lượng chất bân, kim loai, asphalt cao. Khi dòng nhâp liêu gồm dòng Hydrocarbon long va dong khi hydro đã được gia nhiêt qua hê thống nay thì cac cac chất bân được giữ lai,asphalt được chuyên hóa môt phân.

Hê thống bảo vê xúc tac PRS gồm 2 thiêt bi tâng cố đinh, hai thiêt bi nay có thê lam vieejcc song song hoăc môt thiêt bi hoat đông trong khi thiêt bi kia tam dừng đê thay thê xúc tac hoăc tai sinh xúc tac.

Giai đoạn phản ứng HDS

Dòng hydrocarbon sau khi qua phân đoan HDS ham lượng lưu huỳnh giảm xuống đang kê.

Chất xúc tac sư dụng trong qua trình HDS của công nghê HYVAHL phải có bê măt riêng đăc biêt lơn va cấu trúc lỗ xốp thich hợp cho từng phản ứng HDS. Khi lưa chon chất xúc tac phải chú ý đên kich thươc lỗ xốp trung bình, khi đương kinh lỗ xốp tăng thì khả năng khuêch tan của nhưa, kim loai cũng tăng lam cho phản ứng HDM thuân lợi va lơp kim loai bi tach ra từ HDM sẽ đâu đôc xúc tac của qua trình HDS vì bê măt riêng của xúc tac giảm va khả năng khuêch tan của lưu huỳnh bi giơi han. Bởi vây chất xúc tac được chon phải có kich thươc lỗ xốp sao cho khi sư dụng đat được sư tối ưu vê hoat tinh va giơi han khuêch tan.

Hiên nay công ty IFP đã nghiên cứu thanh công chất xúc tac đap ứng điêu kiên trên (Procatalyse), vơi cac ưu điêm: Hoat tinh manh, thơi gian sư

dụng lâu, cho sản phâm ôn đinh. Đây la bươc tiên quan trong trong hoat đông canh tranh giữa cac công nghê xư lý phân năng.

Thi dụ: Vơi chất xúc tac mơi nay, qua trình xư lý căn chân không theo công nghê HYVAHL cho phep phản ứng HDS hoat đông ở nhiêt đô thấp hơn nhiêt đô băt đâu phản ứng (Start Of Run SOR) la 10 oC, hoăc thấp hơn 35 oC so vơi nhiêt đô giữa phản ứng (Middle Of Run MOR) va thơi gian hoat đông dai hơn xúc tac thương từ 3 4 thang, tao sản phâm có ham lượng lưu huỳnh rất thấp 0.5% khối lượng, va do nhiêt đô phản ứng thấp hơn nhiêt đô yêu câu bình thương nên chất lượng sản phâm được duy trì ôn đinh.

Nhưng chất xúc tac nay chỉ thich hợp vơi qua trình chê biên sư dụng thiêt bi phản ứng tâng cố đinh.

Công nghê HYVAHL được ap dụng kha phô biên trong lĩnh vưc chê biên dâu năng, căn năng. Môt số công ty trên thê giơi sư dụng công nghê nay như:

Công ty IFP, Phap. Công ty Ssang Yong Oil Refining Co., Han Quốc. Công ty TPI/UDS Ardmore, OK, Hoa Kỳ.