Tổng quan các công nghệ xử lý dầu nặng – đề nghị mô hình xử lý dầu SYNCRUDE 16oAPI của nhà máy lọc dầu Long Sơn

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại một quá trình học tập, nghiên cứu và tự
tìm hiểu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các thầy cô. Năm năm học trôi qua,
những gì có được hôm nay không chỉ kiến thức chuyên ngành mà cả những điều ứng
xử trong cuộc sống mà các thầy cô đã truyền đạt, dạy bảo là những hành trang quan
trọng trên những nẻo đường đời.
Con xin cảm ơn cha mẹ người đã nuôi dưỡng con đến ngày hôm nay, người đã
chăm sóc, lo lắng, chấp cánh cho những ước mơ, hoài bảo của con.
Em chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân, người cô đã tận tình giúp
đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn đã dạy dỗ chỉ bảo em trong suốt
5 năm học ở nhà trường.
Sau cùng, em gửi đến thầy cô những lời chúc tốt đẹp nhất.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2009
Sinh viên
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
DANH MỤC HÌNH 5
DANH MỤC BẢNG 6
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 8
LỜI NÓI ĐẦU 9
Hình 1.1: Sự phân bố dầu nặng theo tỉ trọng API và độ nhớt 10
Hình 1.3:Cơ cấu các loại dầu thô năm 2001 và 2004 11
Hình 1.4: Tổng trữ lượng dầu thô của một số nước trên thế giới 12
Chương 2: CÔNG NGHỆ NÂNG CẤP DẦU NẶNG 14
Hình 2.3: Phân bố các sản phẩm dầu mỏ 15
Hình 2.5: Các sản phẩm của quá trình cốc hóa trễ 18
Hình 2.8: Sơ đồ quy trình cốc hóa trễ SYDEC 21

Hình 2.11: Sơ đồ quy trình công nghệ Fluid Coking 22
Bảng 2.6: Năng suất và thông số của công nghệ Fluid Coking 23
Bảng 2.5: Thông số đặc trưng nguyên liệu và năng suất sản phẩm Flexicoking 24
Hình 2.12: Sơ đồ quy trình công nghệ Visbreaking loại coil type 25
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ Visbreaking loại soaker type 25
Bảng 2.7: Năng suất của sản phẩm trong công nghệ Visbreaking 26
Hình 2.14: Sơ đồ quy trình công nghệ ACR 26
Bảng 2.8: Một số thông số của nguyên liệu và sản phẩm của ACR 27
Hình 2.15: Sơ đồ công nghệ ASCOT 28
Bảng 2.9: Thông số đặc trưng nguyên liệu và sản phẩm công nghệ ASCOT 28
Bảng 2.10: So sánh việc sử dụng 3 công nghệ LEDA,SYDEC, và ASCOT 28
Hình 2.16: Sơ đồ công nghệ CHERRY SNG 29
Hình 2.18: Sơ đồ quy trình công nghệ ET-II 30
Bảng 2.12: Các thông số đặc trưng nguyên liệu và năng suất sản phẩm của ET- II
31
Bảng 2.13: Các thông số đặc trưng, năng suất của công nghệ của Eureka 32
Hình 2.20: Sơ đồ quy trình công nghệ FTC 33
Bảng 2.14: Năng suất sản phẩm của công nghệ HSC 34
Hình 2.22: Sơ đồ quy trình công nghệ KK 35
Hình 2.23: Ảnh hưởng của nhiệt độ cracking đến năng suất sản phẩm 35
Hình 2.24: Sơ đồ quy trình công nghệ Tarvahl T 36
Hình 2.25: Sơ đồ quy trình công nghệ Tarvahl H 37
Bảng 2.15: Các tính chất của dầu thô tổng hợp của 2 công nghệ trên 37
Hình 2.26: Sơ đồ quy trình công nghệ ART 39
Bảng 2.16: Tính chất nguyên liệu và năng suất của sản phẩm của ART 40
Hình 2.27: Sơ đồ công nghệ High Metal Catalyst Magnetic Separation System 41
Bảng 2.17: Tính chất nguyên liệu ngọt và năng suất sản phẩm của CMS – RFCC
41
Bảng 2.18: Thành phần và tính chất của xúc tác 42
Hình 2.29: Sơ đồ công nghệ R2R 43

Bảng 2.19: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm của R2R 44
Bảng 2.20: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm của RCC 45
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Bảng 2.21: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm trong công nghệ Shell
FCC 47
Bảng 2.22: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm S&W FCC 48
Hình 2.34: Một thiết bị loại tiếp xúc ngược chiều (thiết bị ORC) 50
Hình 2.38: Sơ đồ quy trình công nghệ Chevron RDS/VRDS 54
Bảng 2.23: Tính chất của nguyên liệu trong công nghệ hydrotreating VRDS 54
Bảng 2.24: Tính chất nguyên liệu và năng suất của sản phẩm trong H-oil process
56
Bảng 2.25: Tính chất của nguyên liệu và dầu sản phẩm 58
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 59
Bảng 2.27: Năng suất của sản phẩm và độ chuyển hóa của công nghệ 60
Hình 2.44: Sơ đồ quy trình công nghệ RDC Unibon (BOC) 61
Bảng 2.28: Năng suất và tính chất sản phẩm của công nghệ BOC 62
Bảng 2.29: Năng suất của thiết bị phản ứng dạng ống 63
Bảng 2.30: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm trong IFP
Hydrocracking 68
Hình 2.49: Sơ đồ quy trình công nghệ hydrocracking hai giai đoạn của Shell 69
Bảng 2.31: Ảnh hưởng của một số loại dung môi đến sản phẩm DAO 71
Bảng 2.32: Tính chất của nguyên liệu, asphalt và năng suất của sản phẩm 72
Bảng 2.33: Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm của công nghệ Demex 73
Bảng 2.34: Tính chất của các phần cặn trong công nghệ ROSE 75
Bảng 2.35: Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm của công nghệ Sovahl 76
Chương 3: Dầu nặng tiêu biểu và sơ đồ nâng cấp dầu nặng 77
Bảng 3.1: Tính chất của dầu Cerro Negro , Venezula 79
Bảng 3.2: Tính chất của bitume Athabasca, Canada 82
Chương 4: Giới thiệu nhà máy lọc dầu (NMLD) ở Việt Nam 86

Bảng 4.1: Thông số về nguyên liệu và sản phẩm của NMLD Dung Quất 86
Bảng 4.2: Thông tin về công nghệ của NMLD Dung Quất 89
Hình 4.3: Sơ đồ quy trình công nghệ cụm NHT 90
Bảng 4.3: Thông số của nguyên liệu và sản phẩm trong nhà máy lọc dầu 3 94
Bảng 4.4: Thông tin của công nghệ trong NMLD số 3 94
Bảng 4.5: So sánh tính chất nguyên liệu của hai NMLD số 3 và Dung Quất 98
Bảng 4.6: So sánh sản phẩm của hai NMLD số 3 và Dung Quất 99
Bảng 4.7: Thông tin nguyên liệu, sản phẩm của khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi
Sơn 99
Bảng 4.8: Thông tin về công nghệ của dự án khu liên hợp lọc dầu Nghi Sơn 100
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO 104
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sự phân bố dầu nặng theo tỉ trọng API và độ nhớt 10
Hình 1.3:Cơ cấu các loại dầu thô năm 2001 và 2004 11
Hình 1.4: Tổng trữ lượng dầu thô của một số nước trên thế giới 12
Hình 2.3: Phân bố các sản phẩm dầu mỏ 15
Hình 2.5: Các sản phẩm của quá trình cốc hóa trễ 18
Hình 2.8: Sơ đồ quy trình cốc hóa trễ SYDEC 21
Hình 2.11: Sơ đồ quy trình công nghệ Fluid Coking 22
Hình 2.12: Sơ đồ quy trình công nghệ Visbreaking loại coil type 25
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ Visbreaking loại soaker type 25
Hình 2.14: Sơ đồ quy trình công nghệ ACR 26
Hình 2.15: Sơ đồ công nghệ ASCOT 28
Hình 2.16: Sơ đồ công nghệ CHERRY SNG 29
Hình 2.18: Sơ đồ quy trình công nghệ ET-II 30
Hình 2.20: Sơ đồ quy trình công nghệ FTC 33
Hình 2.22: Sơ đồ quy trình công nghệ KK 35
Hình 2.23: Ảnh hưởng của nhiệt độ cracking đến năng suất sản phẩm 35

Hình 2.24: Sơ đồ quy trình công nghệ Tarvahl T 36
Hình 2.25: Sơ đồ quy trình công nghệ Tarvahl H 37
Hình 2.26: Sơ đồ quy trình công nghệ ART 39
Hình 2.27: Sơ đồ công nghệ High Metal Catalyst Magnetic Separation System 41
Hình 2.29: Sơ đồ công nghệ R2R 43
Hình 2.34: Một thiết bị loại tiếp xúc ngược chiều (thiết bị ORC) 50
Hình 2.38: Sơ đồ quy trình công nghệ Chevron RDS/VRDS 54
Hình 2.44: Sơ đồ quy trình công nghệ RDC Unibon (BOC) 61
Hình 2.49: Sơ đồ quy trình công nghệ hydrocracking hai giai đoạn của Shell 69
Hình 4.3: Sơ đồ quy trình công nghệ cụm NHT 90
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.6: Năng suất và thông số của công nghệ Fluid Coking 23
Bảng 2.5: Thông số đặc trưng nguyên liệu và năng suất sản phẩm Flexicoking 24
Bảng 2.7: Năng suất của sản phẩm trong công nghệ Visbreaking 26
Bảng 2.8: Một số thông số của nguyên liệu và sản phẩm của ACR 27
Bảng 2.9: Thông số đặc trưng nguyên liệu và sản phẩm công nghệ ASCOT 28
Bảng 2.10: So sánh việc sử dụng 3 công nghệ LEDA,SYDEC, và ASCOT 28
Bảng 2.12: Các thông số đặc trưng nguyên liệu và năng suất sản phẩm của ET- II
31
Bảng 2.13: Các thông số đặc trưng, năng suất của công nghệ của Eureka 32
Bảng 2.14: Năng suất sản phẩm của công nghệ HSC 34
Bảng 2.15: Các tính chất của dầu thô tổng hợp của 2 công nghệ trên 37
Bảng 2.16: Tính chất nguyên liệu và năng suất của sản phẩm của ART 40
Bảng 2.17: Tính chất nguyên liệu ngọt và năng suất sản phẩm của CMS – RFCC
41
Bảng 2.18: Thành phần và tính chất của xúc tác 42
Bảng 2.19: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm của R2R 44
Bảng 2.20: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm của RCC 45
Bảng 2.21: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm trong công nghệ Shell

FCC 47
Bảng 2.22: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm S&W FCC 48
Bảng 2.23: Tính chất của nguyên liệu trong công nghệ hydrotreating VRDS 54
Bảng 2.24: Tính chất nguyên liệu và năng suất của sản phẩm trong H-oil process
56
Bảng 2.25: Tính chất của nguyên liệu và dầu sản phẩm 58
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 59
Bảng 2.27: Năng suất của sản phẩm và độ chuyển hóa của công nghệ 60
Bảng 2.28: Năng suất và tính chất sản phẩm của công nghệ BOC 62
Bảng 2.29: Năng suất của thiết bị phản ứng dạng ống 63
Bảng 2.30: Tính chất nguyên liệu và năng suất sản phẩm trong IFP
Hydrocracking 68
Bảng 2.31: Ảnh hưởng của một số loại dung môi đến sản phẩm DAO 71
Bảng 2.32: Tính chất của nguyên liệu, asphalt và năng suất của sản phẩm 72
Bảng 2.33: Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm của công nghệ Demex 73
Bảng 2.34: Tính chất của các phần cặn trong công nghệ ROSE 75
Bảng 2.35: Tính chất của nguyên liệu và sản phẩm của công nghệ Sovahl 76
Bảng 3.1: Tính chất của dầu Cerro Negro , Venezula 79
Bảng 3.2: Tính chất của bitume Athabasca, Canada 82
Bảng 4.1: Thông số về nguyên liệu và sản phẩm của NMLD Dung Quất 86
Bảng 4.2: Thông tin về công nghệ của NMLD Dung Quất 89
Bảng 4.3: Thông số của nguyên liệu và sản phẩm trong nhà máy lọc dầu 3 94
Bảng 4.4: Thông tin của công nghệ trong NMLD số 3 94
Bảng 4.5: So sánh tính chất nguyên liệu của hai NMLD số 3 và Dung Quất 98
Bảng 4.6: So sánh sản phẩm của hai NMLD số 3 và Dung Quất 99
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Bảng 4.7: Thông tin nguyên liệu, sản phẩm của khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi
Sơn 99
Bảng 4.8: Thông tin về công nghệ của dự án khu liên hợp lọc dầu Nghi Sơn 100

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu Tên Ý nghĩa

Br.No Bromine Number Chỉ số Brom
C/H Carbon per Hydrogen Tỉ số cacbon và hydro
CCR Conradson’s carbon residue Cặn cacbon conradson
C
6
insols Hexane Insolubles C
6
không tan
DAO Deasphalted Oil Dầu đã tách asphalt
LV% Liguid Volume percent Phần trăm khối lượng lỏng
Sp.Gr. Specific Gravity Khối lượng riêng tương đối
Wppm Weight parts per million Một triệu phần trăm trọng lượng
Wt% Weight percent Phần trăm khối lượng
MON Motor Octane number Chỉ số MON
RON Reserch Octane number Chỉ số RON
VGO Vacuum Gas Oil Gasoil chân không
STM Steam Hơi nước
PT Point Điểm
Demin Demineralize Khử khoáng chất
DO Diesel Oil Dầu diesel
FO Fuel Oil Nhiên liệu đốt lò
LGO Light Gas Oil Gasoil nhẹ
HGO Heavy Gas Oil Gasoil nặng
HDT Hydrotreating Xử lý bằng hydro
BPSD Bareels per Stream day Thùng/ngày
RFCC Residua Fluid Catalic Cracking Cracking xúc tác cặn tầng sôi

CAF Core Annual Flow Dòng chảy tâm ống
API American Petroleum Institute Viện dầu khí Hoa Kỳ
PDVSA Petroleum de Venezuela S.A Tập đoàn dầu khí Venezuela
NMLD Nhà máy lọc dầu
LPG Liquide Petroleum Gas Khí dầu mỏ hóa lỏng
M.W. Molecular weight Khối lượng trung bình
SDA Solvent Deasphalting Tách asphalt bằng dung môi
HDM Hydrodemetaltization Tách kim loại bằng hydro
Soft. Pt Softening Point Điểm hóa mền
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
LỜI NÓI ĐẦU
Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng
để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải.
Hơn nữa, dầu mỏ cũng được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất
dẻo (plastic) và nhiều sản phẩm khác. Vì thế dầu mỏ thường được ví như là "vàng
đen".
Trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ 1148 tỉ thùng (barrel) (theo BP
Statistical Review 2004) đến 1260 tỉ thùng (theo Oeldorado 2004 của ExxonMobil).
Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ
thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần đây và đạt mức cao nhất vào năm 2003.
Người ta dự đoán rằng trữ lượng dầu mỏ sẽ đủ dùng cho 50 năm nữa [18].
Dầu mỏ vốn là một tài nguyên khai thác không thể tái tạo được. Hiện tại hầu hết
các nhà máy lọc dầu đều sử dụng dầu nhẹ để làm nguyên liệu xử lý. Với tốc độ tiêu
thụ nhanh, công nghệ khai thác và xử lý hiện đại như hiện nay thì nguồn nguyên liệu
nhẹ dễ khai thác và chế biến sẽ cạn kiệt dần, lúc đó nguồn nguyên liệu được sử dụng
sẽ là nguồn dầu nặng được nâng cấp.
Việt nam chúng ta là một quốc gia có ngành công nghệ lọc dầu rất muộn khi mà
trữ lượng dầu nhẹ trên thế giới sắp hết. Nhà máy lọc dầu Dung Quất với nguồn nguyên
liệu là dầu nhẹ Bạch Hổ (có trữ lượng không lớn) đã đi vào hoạt động là một tin vui
cho đất nước chúng ta nói chung và ngành dầu khí nói riêng. Hiện nay chúng ta đang

xây dựng nhà máy lọc dầu Long Sơn với nguồn nguyên liệu là dầu nặng đã nâng cấp
của Venezuela có độ API 16. Do đó việc nghiên cứu công nghệ xử lý dầu nặng có ý
nghĩa hết sức to lớn cho việc cung cấp năng lượng cho một đất nước đang phát triển
như chúng ta.
Đề tài: “Nghiên cứu tổng quan các công nghệ xử lý dầu nặng – Đề nghị mô
hình xử lý dầu Syncrude 16
0
API của nhà máy lọc dầu Long Sơn” là một đề tài rất
thực tế và cần thiết cho nhu cầu hiện nay. Trong quá trình tiếp cận và thực hiện đề tài,
em gặp nhiều khó khăn trong việc tìm, xử lý tài liệu nên đồ án không tránh khỏi những
sai sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng bạn đọc. Em
xin chân thành cám ơn.

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DẦU NẶNG
1.1 Định nghĩa dầu nặng
Dầu nặng có độ nhớt rất lớn, thường chứa hàm lượng lớn các sulfua, kim loại
nặng (Niken, Vanadi, Natri, sắt…) và sáp. Tính chất này gây khó khăn để bơm lên mặt
đất hoặc trong đường ống dẫn dầu, trở ngại cho quá trình lọc dầu và thách thức trong
vấn đề môi trường. Dầu nặng có thể được cracking thành phân tử nhỏ hơn nhưng tiêu
hao năng lượng quá trình lớn. Do đó, dầu nặng được bán với giá rẻ hơn,
Nguồn dầu nặng trên thế giới nhiều gấp hai lần so với dầu nhẹ. Một mặt, chi phí
lọc dầu tăng và hàm lượng lưu huỳnh cao nên giá dầu nặng rẻ hơn dầu nhẹ. Độ nhớt và
tỉ trọng tăng gây khó khăn trong khai thác. Một lượng lớn dầu nặng được tìm thấy ở
châu Mỹ (Canada, Venezuela và Bắc California) là các mỏ dầu nặng có độ sâu vừa
phải nên giảm chi phí khoan dầu.
Để định nghĩa dầu nặng người ta dựa trên độ API, độ nhớt. Tùy thuộc vào độ
nhớt, tỉ trọng API mà người ta chia ra thành: Dầu nặng, dầu rất nặng và bitume…
Phân loại theo 4 nhóm cơ bản dựa vào độ nhớt dưới giếng:[5]
Loại A: Dầu nặng trung bình 25

o
> API >18
o
100 cP > μ >10 cP, linh động tại nguồn.
Loại B: Dầu rất nặng 20
o
> API >7
o
10000 cP > μ > 100 cP, linh động tại nguồn
Loại C: Nhựa đường và bitum 12
o
> API >7
o
μ >10000 cP, không linh động tại nguồn
Loại D: Đá dầu, đá trầm tích hạt mịn có chứa kerogen, khi đốt
nóng lên 660
o
F sẽ sinh ra dầu thô, gọi là đá dầu (một loại đá mẹ chưa trưởng thành).
Chúng ta có thể thấy sự phân bố dầu nặng theo theo độ API và độ nhớt trong
giản đồ dưới đây (hình 1.1):
Hình 1.1: Sự phân bố dầu nặng theo tỉ trọng API và độ nhớt.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Định nghĩa về dầu nặng như sau:
Dầu nặng là một loại dầu thô có độ nhớt lớn và đặc tính chung của nó là tỷ trọng
cao, tỉ số H/C thấp, hàm lượng cặn carbon, hàm lượng asphalten, hàm lượng lưu
huỳnh, hàm lượng kim loại cao.
Hình 1.2: Tỉ lệ H/C của các loại nguyên liệu [4]
1.2 Trữ lượng và tiềm năng của dầu nặng.
1.2.1 Trữ lượng của dầu nặng
Dầu nặng, dầu rất nặng, bitum chiếm đến 65÷70% trữ lượng dầu trên toàn thế

giới, 69% dầu nặng và 82% bitum có thể thu hồi được ở bán cầu tây trái đất và 85%
dầu bình thường có thể thu hồi ở bán cầu đông.
Hình vẽ dưới đây là cơ cấu các loại dầu thô xét trên 2 năm 2001 và 2004.(hình 1.2.1)
Hình 1.3:Cơ cấu các loại dầu thô năm 2001 và 2004.
Dựa vào cơ cấu của dầu thô hai năm 2001 và 2004 ta thấy lượng dầu nhẹ càng
giảm xuống, trong khi lượng dầu nặng lên, điều này có thể giải thích được là dầu nhẹ
trong thời gian qua được khai thác nên giảm xuống, còn dầu nặng thì chưa được khai
thác nhiều và được phát hiện thêm.
Trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ 1.148 tỉ thùng đến 1.260 tỉ thùng.
Theo đó, dầu mỏ nhiều nhất là ở Arap Saudi (262,7 tỉ thùng); Iran (130,7 tỉ thùng);
Iraq (115,0 tỉ thùng); Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất (97, 8 tỉ thùng);
Kuwait (96 tỉ thùng); Nga (69 tỉ thùng); Kazakhstan (26 tỉ thùng); Azerbaijan (589
triệu thùng). Trữ lượng dầu mỏ ở vùng Trung Đông chiếm 3/4 lượng dầu thế giới.
Nhưng với dầu nặng thì các quốc gia ở châu mỹ luôn dẫn đầu, đặc biệt hai quốc gia
Venezuela và Canada.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Các khu vực có trữ lượng dầu đáng kể là: Dầu nặng vùng Orinoco Belt thuộc
quốc gia Venezuela, vùng Alberta thuộc quốc gia Canada, ngoài ra còn có dầu nặng ở
vùng lỏng chảo ngoài khơi Campos và Santos thuộc Barazil, vùng lòng chảo sông
Voga thuộc Nga, vùng Luda thuộc Trung Quốc Trong này thì vùng Orinoco Belt
của Venezuala có trữ lượng dầu rất nặng chiếm 90%, và vùng Alberta, Canada có trữ
lượng bitum chiếm 81% trữ lượng toàn thế giới.
Dưới dây là đồ thị minh họa về các trữ lượng dầu thô của các nước trên thế giới.
Đứng dầu về dầu nặng là hai quốc gia: Venezuela và Canada.(hình 1.2.2)
Hình 1.4: Tổng trữ lượng dầu thô của một số nước trên thế giới.
1.2.2 Tiềm năng của dầu nặng.
Việc nghiên cứu và khai thác dầu nặng hiện nay rất quan trọng, Với xu thế thời
đại trong một tương lai gần, khi nguồn nguyên liệu dầu nhẹ dễ khai thác và chế biến
sắp đi vào cạn kiệt thì việc khai thác dầu nặng dùng để thay thế dầu nhẹ chỉ là chuyện
sớm hay muộn. Mặc dù chi phí khai thác và xử lý cho nguồn dầu nặng là rất cao so với

việc sử dụng nguồn dầu nhẹ hiện nay.
Việt nam chúng ta là một quốc gia có ngành công nghệ lọc dầu rất muộn khi mà
trữ lượng dầu nhẹ trên thế giới sắp hết. Trước thực tế đó việc nghiên cứu công nghệ xử
lý dầu nặng có ý nghĩa hết sức to lớn cho việc cung cấp năng lượng cho một đất nước
đang phát triển như chúng ta.
Nhà máy lọc dầu số 3 ở nước ta đặt tại Bà Rịa – Vũng Tàu với tổng số vốn đầu
tư là 5÷6 tỉ USD, công suất 10 ÷ 12 triệu tấn/năm, dự kiến thực hiện từ năm 2008 đến
năm 2010 để xử lý nguồn dầu nặng Venezuela đã nâng cấp sẽ góp phần tăng nhu cầu
tiêu thụ các sản phẩm dầu mỏ trong nước.
Hiện nay bộ năng lượng và dầu mỏ nước này đã chọn tổng công ty thăm dò khai
thác dầu khí (PVEP) của Việt Nam, cùng Tổng Công ty dầu mỏ Venezuela (CVP)
thành lập liên doanh mang tên Petro Macareo nhằm khai thác và chế biến dầu tại Dải
Orinoco. PetroVietnam góp 40% vốn vào liên doanh khai thác dầu tại Venezuela.[18]
Đó là một động thái rất vui cho ngành dầu mỏ Việt Nam.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
1.3 Các tính chất của dầu nặng
• Trong thành phần của dầu nặng có chứa nhiều aromatic đa vòng ngưng tụ
do đó hàm lượng asphalten cao.
• Độ nhớt rất cao gây khó khăn cho quá trình vận chuyển.
• Hiệu suất phân đoạn gasoil, phân đoạn xăng thấp và hiệu suất phần cặn cao.
• Hàm lượng thành phần nhẹ thấp.
• Hàm lượng cốc cao.
• Điểm chảy cao.
• Hàm lượng các tạp chất (lưu huỳnh, nitơ, kim loại) rất cao.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Chương 2: CÔNG NGHỆ NÂNG CẤP DẦU NẶNG
2.1 Tổng quan về nâng cấp dầu nặng
2.1.1 Tầm quan trọng của việc nâng cấp dầu nặng
Hiện nay các nhà máy lọc dầu đều sử dụng dầu nhẹ để làm nguyên liệu mà việc
sử dụng dầu nặng đòi hỏi một công nghệ cao mà hiện tại trên thế giới chưa có nước

nào sử dụng. Với tình hình dầu mỏ trên thế giới đang có nhiều thay đổi, lượng dầu nhẹ
đang dần cạn kiệt và được dự báo là có thể sẽ hết trong thời gian sắp tới. Lượng dầu
nặng trên thế giới được cho là phong phú và đang rất nhiều thì việc khai thác và nâng
cấp dầu nặng có ý nghĩa vô cùng quan trọng và thiết thực.
Dưới đây là quy trình khai thác, vận chuyển và nâng cấp dầu nặng: (hình 2.1)
Hình 2.1: Quá trình khai thác,vận chuyển, nâng cấp dầu nặng.[11]
Dầu nặng có hàm lượng lớn kim loại nặng, lưu huỳnh, nitơ và có độ nhớt rất lớn
so với dầu thô thường. Trong một số trường hợp, chúng hóa rắn tại nhiệt độ nguồn.
Quá trình nâng cấp nhằm biến đổi dầu nặng thành dầu thô tổng hợp (hay còn gọi là
dầu nhẹ) làm giảm độ nhớt, giảm hàm lượng các kim loại nặng, hàm lượng lưu huỳnh,
nitơ…
Thông thường dầu nặng sau khi khai thác sẽ được pha loãng bằng dung môi và
được vận chuyển đi đến nhà máy nâng cấp. Quá trình nâng cấp dầu nặng làm tăng tỉ lệ
H/C, tách loại lưu huỳnh , nitơ, kim loại nên sẽ cải thiện được độ nhớt giúp vận
chuyển dễ dàng và việc lọc dầu thô cũng dễ dàng hơn. Loại bỏ được một phần các chất
gây hại để đáp ứng nhu cầu của thị trường.
2.1.2 Phân loại mức độ nâng cấp dầu nặng.
Dựa vào tỉ trọng của dầu thô mà có thể chia thành hai mức độ:
+ Nâng cấp dầu nặng thành dầu có chất lượng trung bình và thấp (nâng cấp một
phần). Dầu nặng có tỉ trọng từ 7÷9
0
API sẽ được nâng cấp thành dầu có tỉ trọng từ
14÷22
0
API.
+ Nâng cấp dầu nặng thành dầu có chất lượng cao (nâng cấp tối đa). Dầu có tỉ trọng
từ 7÷9
0
API thành dầu có tỉ trọng > 26
0

API.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Dưới đây là sơ đồ các mức độ nâng cấp dầu nặng: (hình 2.2)
Hình 2.2: Sơ đồ các mức độ nâng cấp dầu nặng.
2.2 Các công nghệ nâng cấp dầu nặng.
Dựa vào tỉ lệ H/C mà ta xây dựng các nhà máy nâng cấp dầu nặng khác nhau,
người ta sẽ tăng tỉ lệ H/C, nghĩa là có thể tăng số nguyên tử H hoặc giảm số nguyên tử
C [11].
Bảng 2.1: Tỉ số H/C và hàm lượng hydro của một số nguyên liệu.
Mẫu (không có
S, N, O…) Than
đá
Cặn chân
không
Dầu thô
Thông
dụng
Naphtha Diesel Methane
Tỉ Số H/C 0.4-0.8 1.5 ≈2 2.3 1.9 4
Hydrogen %m 11.1 ≈14 16 13.6 25
Hiện nay trên thế giới có hai loại nâng cấp dầu chủ yếu đó là:[4]
• Công nghệ loại cacbon
• Công nghệ thêm Hydro.
• Công nghệ tách Asphalt bằng dung môi
Hình 2.3: Phân bố các sản phẩm dầu mỏ.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Dưới đây là bảng so sánh 2 phương pháp khi tăng một lượng tỉ số H/C:[11]
Bảng 2.2: Tỉ số H/C so với hàm lượng của hydro và cacbon.
H/C atom 1.5 1.9
Hydrogen

Cacbon
wt% 11.1
88.9
14.1
88.9
Số hydro thêm 3
Hydrogen
Cacbon
wt% 11.1
88.9
11.1
70.2
Số cacbon giảm -18.7
+ Công nghệ loại cacbon: Gồm các công nghệ chủ yếu như :
- Cracking nhiệt
- Cracking xúc tác
Ưu điểm của công nghệ: Xử lý được nguyên liệu có hàm lượng tạp chất cao.
Nhược điểm: Sản xuất các sản phẩm có chất lượng thấp, không ổn định và hiệu
suất các sản phẩm lỏng thấp.
+ Công nghệ thêm hydro: Gồm các công nghệ:
- Công nghệ Hydrocracking
- Công nghệ Hydrotreating
Ưu điểm: Sản phẩm có chất lượng cao, ổn định và hiệu suất nâng cấp dầu cao.
Nhược điểm: Thành phần các tạp chất cao dễ gây ngộ độc cho xúc tác trong quá trình
lọc dầu.
+ Công nghệ tách asphalt bằng dung môi
Công nghệ tách asphalt bằng dung môi chủ yếu gồm các bộ phận xử lý sau:
• Bộ phận tách asphalt ra khỏi nguyên liệu
• Bộ phận tách dung môi ra khỏi DAO (thu hồi DAO)
• Bộ phận tách dung môi ra khỏi asphalt (thu hồi asphalt)

• Bộ phận thu hồi dung môi
Dưới đây là mô hình nâng cấp dầu nặng (hình 2.4)
Hình 2.4: Mô hình hệ thống nâng cấp dầu nặng.[11]
Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về các công nghệ đã sử dụng:
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
2.2.1 Công nghệ loại cacbon
2.2.1.1 Công nghệ Cracking nhiệt
Quá trình crackking nhiệt là quá trình bẻ gãy mạch C-C dưới tác dụng của nhiệt.
• Mục đích:
+ Làm tăng các sản phẩm rẻ tiền, tạo thành các sản phẩm có nhu cầu cao.
(Ví dụ: chuyển hóa các phân đoạn gasoil nặng thành xăng).
+ Chuyển hóa các phân đoạn dầu nặng thành các phân đoạn khí, xăng và cốc.
+ Sản xuất các oléfine nhẹ cho công nghiệp hóa dầu
+ Cải thiện chất lượng các sản phẩm: Tăng chỉ số octane của xăng và giảm độ nhớt của
dầu nặng.
Các phản ứng xảy ra trong quá trình:
- Phản ứng sơ cấp: Bẻ gãy mạch liên kết C-C của các HC mạch thẳng trong các
paraffine (tạo thành olefine) và trong các alkylaromatique (phản ứng để alkyl hóa)
- Oligome hóa và vòng hóa thành các naphatene từ các hợp chất olefine tạo thành từ
phản ứng sơ cấp.
- Ngưng tụ các phân tử mạch vòng thành các hợp chất đa nhân thơm (polyaromatique)
Ngoài ra còn có các phản ứng xảy ra với các dị nguyên tố trong asphaltene:
- Tạo H
2
S, thiophene, mercaptan
- Tạo phenol
Cơ chế và động học phản ứng: Phản ứng dây chuyền theo cơ chế gốc. [13]
Cracking nhiệt là công nghệ cổ điển và phổ biến nhất trong việc chuyển hóa phân
đoạn cặn, quá trình này không cần đến xúc tác. Tùy thuộc vào độ chuyển hóa và tính
chất của sản phẩm mà mức độ nghiêm ngặt của quá trình khác nhau.

Đối với nhưng nguyên liệu chỉ nhằm mục đích giảm nhớt để dễ dàng trong quá
trình vận chuyển thì cracking nhiệt ở mức độ nhiệt độ vừa phải và thời gian lưu tương
đối ngắn, còn nếu nhằm chuyển hóa sâu hơn phân đoạn nặng thành sản phẩm nhẹ thì
cracking nhiệt ở mức độ khắc nghiệt hơn, nhưng vấn đề cần chú ý đó là các phản ứng
trong cracking nhiệt diễn ra rất phức tạp đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao và thời
gian lưu lâu, do đó độ chọn lọc của sản phẩm phụ thuộc vào điều kiên tiến hành phản
ứng (Áp suất, nhiệt độ, thời gian lưu).
Các sản phẩm nhẹ của quá trình cracking nhiệt có thể được pha trộn để làm dầu
tổng hợp, còn phần cặn được dùng làm nguyên liệu cho quá trình khí hóa. Dưới đây sẽ
trình bày một số công nghệ cracking nhiệt điển hình.
2.2.1.1.1 Công nghệ cốc hóa
Quá trình cốc hóa là quá trình ngưng tụ các hydrocacbon cao phân tử của các cặn
nặng tạo các hydrocacbon có độ ngưng tụ cao và khối lượng phân tử lớn hơn.
Cốc hóa gồm hai quá trình:
+ Cốc hóa trễ - chậm (Delayed Coking)
+ Cốc hóa tầng sôi (Flexicoking và Fluid Coking)
2.2.1.1.1.1 Công nghệ cốc hóa trễ [1, trang 7]
Là một công nghệ rất linh hoạt, nó có thể áp dụng cho nhiều loại nguyên liệu
khác nhau và sản xuất nhiều loại cốc với chất lượng khác nhau phù hợp với nhu cầu.
Công nghệ được sử dụng rộng rãi trong nhà máy lọc dầu.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Ở Mỹ, công nghệ này chiếm một lượng lớn công nghệ được sử dụng và mục đích
chủ yếu của quá trình này là chuyển hóa các loại cặn dầu mỏ thành các sản phẩm
trắng, cốc thu được sử dụng như một chất đốt. Ở châu âu quá trình này được sử dụng
để sản xuất cốc cung cấp cho các nhà máy sản xuất nhôm, sản xuất anode cho ngành
điện phân.
Có nhiều bản quyền công nghệ khác nhau nhưng có hai hãng phát triển nhất đó là hãng
Conocophilip và hãng Foster Wheerler. Mỗi bản quyền công nghệ có nhưng đặc trưng
riêng nhưng chúng có nhưng thiết bị chính như: Lò gia nhiệt, thiết bị phân tách và hai
thiết bị cốc hóa làm việc luân phiên nhau.[12]

Có thể xử lý các loại nguyên liệu cặn như:
- Cặn quá trình chưng cất chân không
- Cặn của quá trình cracking xúc tác
- Cặn của quá trình giảm nhớt hoặc goudron của cracking xúc tác
- Asphalte hay phần trích của dầu nhớt
Hình 2.5: Các sản phẩm của quá trình cốc hóa trễ.
+ Phân đoạn khí: Fuel gas, C3- C4
+ Phân đoạn naphta: Naphta nhẹ, naphta nặng
+ Distillat: Nhẹ, nặng.
+ Cốc: (hình 2.2.4)
* Sponke coke:
- Hàm lượng kim loại thấp (200÷500 ppm), hàm lượng lưu huỳnh thấp (2÷2.5
%m).
- Tính chất: cốc phải chịu được sự nung, tỉ trọng của cốc sau khi nung.
Coke vert là cốc trước khi nung được đặn trưng bởi hàm lượng các tính chất dễ bay
hơi, độ cứng, mà hai tính chất này ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ trọng của cốc sau khi
nung.
* Needle coke: Được sinh ra từ sự cốc hóa của cặn goudron thơm như Decant oil của
FCC, goudron của Cracking nhiệt, cặn của quá trình bay hơi.
- Tính chất: có cấu trúc tinh thể dạng hình kim nhỏ, kích thước hạt 1–6 mm. Tỷ
trọng cao (>78g/100cm
3
), hệ số giản nở nhiệt thấp (<2). Hàm lượng lưu huỳnh thấp
(<0.6wt%).
- Ứng dụng: Sử dụng chết tạo điện cực grafit, dùng làm que hàn hồ quang. Neelde
coke phải chịu được sự nung và các quá trình xử lý khác trước khi sử dụng.
* Shot coke: Là sản phẩm có hàm lượng cao nhất trên thế giới.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
- Tính chất: có hàm lượng lưu huỳnh và kim loại lớn. Cốc có cấu trúc tinh thể dạng
cầu có đường kính từ 0.5÷25 cm. Có độ cứng thấp để thuận lợi cho quá trình đốt.

- Ứng dụng: sử dụng làm nhiên liệu cho các nhà máy như nhà máy xi măng, nhà
máy nhiệt… Shot coke không được sử dụng thay cho nhôm làm anode.[13]
Hình 2.6: Hình ảnh của sponge coke và shot coke [11]
Dưới đây là một số thông số của cốc:
Bảng 2.3: Một số thông số đặc trưng của cốc.
Tính chất Đơn vị Giá trị
Hàm lượng lưu huỳnh wt% 4.5 ÷ 5
Độ cứng Chỉ số độ cứng 45 ÷ 60
Độ bay hơi wt% 8 ÷ 12
Độ tro wt% 0.5
Ni + V ppm 3000
Kích thước hạt inch tpy2’’, max 4’’
Năng lượng lớn nhất Btu/lb 15300
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm gồm có tính chất của
nguyên liệu và điều kiện vận hành.[13]
+ Tính chất của nguyên liệu:
- Hàm lượng cacbon cặn(CCR): Hàm lượng cacbon cặn càng cao, hiệu suất thu
hồi cốc càng cao. Thông thường, mục tiêu là thu cực đại các phân đoạn trung bình và
sản xuất tối thiểu cốc, vì thế khi hàm lượng cacbon cặn càng lớn thì mục tiêu này càng
khó đạt được.
Trước đây các giá trị CCR thường nhỏ hơn 10% (nguyên liệu RDA), ngày nay
người ta sử dụng các loại cặn nặng hơn từ các loại dầu thô nặng nên CCR có thể lên
đến 20% thậm chí 30%.
- Hàm lượng lưu huỳnh: Lưu huỳnh trong cặn thường có khuynh hướng tập trung
trong cốc và phần chưng nặng. Nguồn gốc của nguyên liệu có ảnh hưởng đến hàm
lượng lưu huỳnh, và do đó ảnh hưởng đến hàm lượng lưu huỳnh trong cốc.
- Hàm lượng kim loại: Chủ yếu là Ni và V, có khuynh hướng ngày càng cao trong
nguyên liệu. Trong quá trình cốc hóa, lượng kim loại này sẽ nằm lại hầu hết trong cốc,
hàm lượng có thể đến 1000 ppm.
- Điểm phân đoạn TBP: điểm phân đoạn cặn chưng cất chân không là khoảng

500
0
C, nhưng nó có thể thay đổi theo nguồn gốc của dầu thô và chế độ vận hành của
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
phân xưởng chưng cất chân không. Điểm phân đoạn TBP có liên quan đến CCR, hàm
lượng lưu huỳnh và hàm lượng kim loại. Nó ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng
các sản phẩm của phân xưởng cốc hóa. Điểm phân đoạn TBP có liên quan đến CCR,
hàm lượng lưu huỳnh và hàm lượng kim loại. Nó ảnh hưởng đến hiệu suất và chất
lượng các sản phẩm của phân xưởng cốc hóa.
+ Điều kiện vận hành:
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cốc hóa (485÷505
0
C) có tác động trực tiếp đến hàm lượng các
chất dễ cháy trong cốc. Ở nhiệt độ cao, phần lớn nguyên liệu sẽ bị bay hơi tại vùng
tiếp liệu của thiết bị phản ứng và góp phần làm giảm tạo thành cốc. ở áp suất và tỉ số
hồi lưu không đổi, hiệu suất thu cốc giảm khi tăng nhiệt độ. Nhưng, ở nhiệt độ quá
cao, cốc tạo thành sẽ rất cứng và khó tách bằng cắt thủy lực. Ở nhiệt độ quá thấp, cốc
tạo thành sẽ rất mền với hàm lượng chất dễ cháy cao.
- Áp suất: ở nhiệt độ và tỷ số hồi lưu không đổi, khi áp suất tăng sẽ duy trì các
hydrocarbon ở pha lỏng trong thiết bị phản ứng và do đó sẽ làm tăng hiệu suất thu cốc
và khí. Khi mục tiêu chính của phân xương cốc hóa là cải thiện độ chuyển hóa của nhà
máy lọc dầu thì cần giảm đến mức thấp nhất hiệu suất thu cốc và tăng tối đa hiệu suất
thu các sản phẩm trung gian. Trong trường hợp này rõ ràng là phải vận hành quá trình
ở áp suất càng thấp càng tốt.
- Tỷ số hồi lưu: Nó cũng có ảnh hưởng như ảnh hưởng của áp suất đến sự phân bố
các sản phẩm. Tỷ số hồi lưu càng cao, hiệu suất thu hồi cốc càng cao. Trên thực tế thì
tỉ số hồi lưu sẽ khống chế điểm cuối của phần cất nặng, tỷ số này càng cao thì lượng
sản phẩm hồi lưu về thiết bị phản ứng cốc hóa càng nhiều, tại đó nó sẽ bị chuyển hóa
thành cốc và khí. Khi muốn thu hồi tối đa sản phẩm lỏng thì phải giảm tỉ số hồi lưu.
+ Sơ đồ công nghệ của quá trình: (hình 2.7)

Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ cốc hóa trễ [20]
Nguyên liệu được gia nhiệt sơ bộ trước khi được đưa vào đáy của tháp phân
tách. Nhiệt cung cấp cho tháp là dòng hơi từ đỉnh của thiết bị cốc hóa. Đi từ trên
xuống của tháp tách các sản phẩm lấy ra gồm có: Phần trên của đỉnh tháp được cho
qua thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bị tách pha để lấy ra gas, coker naphtha, light gas oil,
heavy gas oil. Sản phẩm ở đáy của tháp phân tách được cho qua lò đốt để nâng nhiệt
độ lên 480÷482
0
C trước khi đi vào tháp tạo cốc.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Tại tháp tạo cốc, hỗn hợp lỏng-hơi được phân tách hoàn toàn thành dòng hơi
đỉnh tháp (trở lại tháp tách) và cốc lưu lại trong tháp. Có hai tháp tạo cốc rộng, thẳng
đứng. Trong quá trình vận hành, một tháp sẽ được thực hiện quá trình cốc hóa còn
tháp kia ngăn không cho dòng đi vào và thực hiện quá trình tách loại cốc bằng hơi
nước ở áp suất cao. Trong quá trình vận hành tách loại cốc, tháp tách loại bị cô lập, sử
dụng hơi nước để loại bỏ cặn, làm lạnh đầy nước, mở và tháo cốc ở bước xử lý thứ hai.
* Đặc điểm công nghệ:
Nhờ thời gian lưu đủ lâu trong buồng tạo cốc nên phản ứng cracking nhiệt và cốc
hóa diễn ra sâu hơn so với các quá trình cracking nhiệt khác.
Sản phẩm distillate từ cụm cốc hóa không ổn định do được sinh ra từ phản ứng
cracking. Chúng thường được nâng cấp tiếp bằng quá trình reforming, hydro hóa hay
cracking xúc tác.
* Thông số vận hành của quá trình cốc hóa trễ:
Bảng 2.4: Thông số vận hành của công nghệ khi sử dụng 2 dầu khác nhau.
Cặn dầu California Cặn dầu trung đông
nguyên
liệu
Tỉ trọng d
15
4

0.986 0.984
Hàm lượng S, %m 1.6 0.38
Hàm lượng CCR 9.6 11.3
Sản
Phẩm
%m
khí 12.0 6.5
naphtha 15.7 16.0
gasoil 50.7 56.5
Cốc 21.6 21.0
Điều
Kiện
Nhiệt độ ra khỏi lò đốt 496 487
Áp suất tạo cốc,kg/cm
2
4.2 2.1
Ngoài quy trình cốc hóa trễ truyền thống thì hiện nay Công ty Foste Wheeler
USA đã cải tiến và thiết kế quy trình cốc hóa trễ SYDEC với năng suất và chất lượng
sản phẩm cao hơn.
Quy trình này cũng tương tự quy trình thiết bị cốc hóa truyền thống khác nhưng
nó cải tiến ở chỗ quy trình này sử dụng hai lò đốt và bốn tháp cốc hóa.
Hình 2.8: Sơ đồ quy trình cốc hóa trễ SYDEC.
Tương tự công ty Conocophilips cũng đã cải tiến quy trình cốc hóa trễ với việc sử
dụng hai lò đốt và bốn tháp cốc hóa. (hình 2.9)
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Hinh 2.9: Công nghệ cốc trễ hóa của Conocophilips [17]
2.2.1.1.1.2 Công nghệ Fluid Coking [1, trang 15]
Công nghệ được hãng Exxon phát triển vào năm 1950.
+ Đặc trưng và ứng dụng:
Công nghệ Fluid Coking là một công nghệ cracking nhiệt dùng để nâng cấp

lượng dầu thô còn sót lại có chứa dầu đốt, naphtha, khí và cốc. Là một công nghệ đa
năng với sự ứng dụng rộng cho nhiều loại nguyên liệu nặng như: Cặn chân không,
polymer từ cracking xúc tác, asphalt, bitumen, cặn của visbreaking hay dầu nặng ….
Chỉ số CCR trong nguyên liệu nên lớn hơn 6%, chi phí cho công nghệ phụ thuộc
nhiều các tạp chất có trong nguyên liệu.
Cốc trong công nghệ có hai mục đích chính, cung cấp nhiệt cho quá trình và làm
tâm hoạt động cho phản ứng. Một lượng lớn sản phẩm lỏng đến từ quá trình cốc hóa
có thể làm nhiên liệu cho quá trình hydrotreating hoặc làm nguyên liệu có hàm lượng
lưu huỳnh thấp hơn 0.3% khối lượng.
Nhiệt sinh ra từ cốc có thể được dùng để sản xuất hơi nước.
+ Sơ đồ quy trình công nghệ (hình 2.11):
Hình 2.11: Sơ đồ quy trình công nghệ Fluid Coking.
Quy trình công nghệ: Cũng giống như công nghệ Flexicoking nhưng công nghệ
Fluid Coking đơn giản hơn nó chỉ là có thiết bị phản ứng cốc hóa tầng sôi không có
thiết bị khí hóa.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
Nguyên liệu và dầu cặn tuần hoàn từ thiết bị lọc (scrubber) được gia nhiệt ở bằng
cách trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm. Sản phẩm thoát ra ở đỉnh được đưa đến tháp
tách để tách và lấy ra các sản phẩm. Hỗn hợp còn lại phun vào thiết bị cốc hóa tầng sôi
từ trên xuống chịu sự tác dụng của hơi nước đi từ dưới lên. Phản ứng cracking nhiệt
xảy ra ở 510÷540
0
C để tạo ra cốc và sản phẩm hơi, nhiệt cung cấp cho phản ứng được
lấy từ cốc tuần hoàn qua lò đốt.
Lượng lỏng được đưa đến tháp tách để tách các sản phẩm.
Cốc sẽ được đưa qua thiết bị tái sinh để đốt cốc, để tránh trường hợp lượng cốc
tích tụ quá lớn thì các hạt cốc lớn sẽ được tách ra làm sản phẩm trong buồng làm lạnh,
các hạt cốc nhỏ được làm sạch và trở về lò đốt.
Bảng 2.6: Năng suất và thông số của công nghệ Fluid Coking.
Nguyên liệu Sản phẩm Năng suất %S sản phẩm

Cặn chân
không
566
0
C Khí TBPU (C
-
4
) 12wt% 18
CCR, wt% 27.8 Naphatha(C
5
÷182
0
C) 12wt%/17%V 2
S, wt% 6.0 Khí cốc(182÷524
0
C) 42wt%/45%V 36
V + Ni, wt% 270 Cốc nung 6wt% 3
Sp.Gr., d
15
4
1.05 Cốc sản phẩm 28wt% 41
Bản quyền cung cấp bởi: Exxon Resereach và Engineering Company.
2.2.1.1.1.3 Công nghệ cốc hóa tầng sôi (Flexicoking) [1, trang 13]
Công nghệ cốc hóa tầng sôi chuyển hóa các phân đoạn cặn nặng thành các phân
đoạn nhẹ có giá trị cao hơn.
Ưu điểm của công nghệ này:[13]
- Quá trình chuyển hóa nhiệt liên tục trong lớp tầng sôi kết hợp với khí hóa cốc để
sản xuất khí đốt sạch.
- Cốc cung cấp nhiệt cho phản ứng cốc hóa và phản ứng khí hóa
- Linh hoạt: Có thể vận hành với nhiều loại nguyên liệu khác nhau, nhất là với các

loại nguyên liệu có hàm lượng kim loại, lưu huỳnh và cacbon conradson lớn.
- Có khả năng cung cấp để vận hành với các loại phân đoạn cặn nặng trong nhà máy
lọc dầu để sản xuất khí đốt.
- Độ tin cậy cao, hiệu suất làm việc trên 90%.
- Chi phí đầu tư thấp.
Các sản phẩm của quá trình:
- Phân đoạn khí: Được đưa đến phân xưởng tách khí để sản xuất các sản phẩm sau:
Phân đoạn C1- C2, các hydrocacbon làm nguyên liệu cho phân xưởng akyl hóa,
nguyên liệu hóa dầu, phân đoạn C4: Phối trộn xăng.
- Các sản phẩm lỏng như: Naphtha đưa đi xử lý HDS rồi được sử dụng làm nguyên
liệu hóa dầu, các phân đoạn GO nhẹ và nặng làm nguyên liệu cho FCC, hydrocracking
và hóa dầu.
- Cốc tạo thành: Phần lớn bị khí hóa, chuyển hóa thành khí.
+ Đặc trưng và ứng dụng của công nghệ:
- Là công nghệ kết hợp giữa công nghệ Fluid Coking và khí hóa cốc.
- Nguyên liệu công nghệ, năng suất và chất lượng của sản phẩm lỏng giống với công
nghệ Fluid Coking.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
- Độ chuyển hóa thành các sản phẩm lỏng, khí là 99%, do đó hiệu suất thu cốc rất
thấp, có chứa nhiều lưu huỳnh và kim loại và có thể thu hồi chúng từ những quá trình
thích hợp.
- Thiết bị khí hóa sử dụng khí có chứa nhiều hydro và CO và có thể sự dụng trong
nhiều lĩnh vực như sản xuất hydro, amoniac, hoặc làm nhiên liệu cho lò đốt, nồi hơi.
Quy trình công nghệ: ( hình 2.10)
Công nghệ Flexicoking gồm ba thiết bị chính đó là: Một thiết bị phản ứng
(reactor), một lò đốt (heater) và một bộ khí hóa (gasifier). Trước tiên nguyên liệu được
làm nóng sơ bộ ở thiết bị lọc (scrubber), lượng hơi được tách ra và được đưa đến thiết
bị tách, phần cặn được đến thiết bị phản ứng dạng tầng sôi thực hiện phản ứng
cracking nhiệt ở nhiệt độ 510
0

C đến 540
0
C, tạo ra hơi và cốc.
Nhiệt để làm nóng sơ bộ, hóa hơi nguyên liệu và cung cấp cho thiết bị phản ứng
tầng sôi được cung cấp bởi dòng cốc nóng được lấy từ lò đốt.
Lượng hơi và cốc tạo ra ở thiết bị phản ứng được đưa qua lò đốt. Tại đây lượng
hơi và cốc được tách ra. Lượng hơi được tách ra ở đỉnh được cho qua cyclone một giai
đoạn để loại bỏ bớt các hạt cốc và sau đó qua một thiết bị lọc và sẽ tạo ra các sản phẩm
khác nhau.
Hình 2.10: Sơ đồ quy trình công nghệ Flexicoking [11]
Dòng cốc được đưa qua lò đốt và nhiệt độ lò đốt là 620
0
C được lấy từ cốc và khí
của thiết bị khí hóa. Dòng cốc tuần hoàn được đưa đến thiết bị khí hóa, ở nhiệt độ
815÷980
0
C hỗn hợp gồm hơi nước và không khí phản ứng với nhau tạo ra các khí H
2
,
CO, N
2
, H
2
O và H
2
S. Hỗn hợp khí và cốc được quay lại lò đốt để cung cấp nhiệt cho
lò. Nhiệt ở thiết bị khí hóa được kiểm soát nhờ việc điều chỉnh tỉ lệ lượng không khí vì
hơi nước đưa vào.
Những đặc trưng của nguyên liệu và sản phẩm:
Bảng 2.5: Thông số đặc trưng nguyên liệu và năng suất sản phẩm Flexicoking

Nguyên liệu Sản phẩm %S sản phẩm
Cặn chân không 556
0
C Khí TBPU(C
-
4
) 12wt% 18
CCR, wt% 27.8 Naphtha (182
0
C) 12wt%/17vol% 2
S, wt% 6.0 Gasoil(182÷524
0
C) 42wt%/45vol% 36
Ni + V, ppm 270 Khí cốc wt% 0.23FOE/ngliệu 43
Tỉ trọng, d
15
4
1.05 Cốc sản phẩm wt% 1.0 wt% 1
Nhà cung cấp bản quyền: Exxon Research và Engineering company.
Đồ án tốt nghiệp Tổng quan các công nghệ nâng cấp dầu nặng
2.2.1.1.2 Công nghệ Visbreaking [1,trang 27]
+ Đặc trưng và ứng dụng
Công nghệ Visbreaking là công nghệ cracking nhiệt tương đối ôn hòa, chủ yếu
dùng để làm giảm độ nhớt và điểm chảy của cặn. Tiện lợi trong việc nâng cấp dầu
nặng, các thiết bị trong công nghệ có giá không cao.
Trong công nghệ, do điều kiện công nghệ tương đối ôn hòa nên lượng sản phẩm
nhẹ được tạo ra là ít.
Công nghệ coil type cốc có thể được tháo ra từ trước ở các ống để tháo cốc do
đó không cần ngưng các thiết bị để tháo cốc. Nhiệt dòng ra ở lò đốt cao hơn nhiệt ở
soaker nên tăng hiệu suất thu hồi sản phẩm gasoil.

Trong công nghệ soaker type, lò gia nhiệt có thể được vận hành liên tục mà
không cần phải tháo cốc ra, nhưng lượng cốc lại phải được tháo ra định kỳ ở buồng
cracking.
+ Quy trình công nghệ
Sơ đồ công nghệ (hình 2.12, hình 2.13)
Công nghệ Visbreaking gồm 2 công nghệ là coil type, soaker type dùng để điều
chỉnh hai thông số khác nhau là nhiệt độ và thời gian lưu. Với hai công nghệ này
người ta có thể đạt được độ chuyển hóa mong muốn thì điểu khiển sao cho nhiệt độ
cao và thời gian lưu ngắn hoặc nhiệt độ thấp thời gian lưu dài.
Hình 2.12: Sơ đồ quy trình công nghệ Visbreaking loại coil type.
Hình 2.13: Sơ đồ công nghệ Visbreaking loại soaker type.
Công nghệ coil type dùng để điều chỉnh nhiệt độ, nguyên liệu được bơm vào lò
đốt để nâng nhiệt độ lên 480
0
C, tại đây phản ứng cracking nhiệt xảy ra, sản phẩm ra