Báo cáo xúc tác trong lọc hóa dầu

Báo cáo xúc tác trong lọc hóa dầu
Quá trình xử lý cặn bằng Hydro: sự phát triển mới của
xúc tác trong quá trình tách kim loại bằng Hydro
Danh sách nhóm:
1. Vũ Kim Oanh
2. Đỗ Thị Mỹ Châu
3. Lưu Hoàng Long
4. Trương Nguyễn Thuận An
5. Nguyễn Công Nam
Nội Dung
1.Tóm tắt
2.Giới thiệu
3.Phát triển xúc tác tách kim loại trong cặn bằng hydro
4.Phương pháp thử nghiệm
5. Kết quả và bàn luận
6.Hiệu suất của RM - 430 với chất xúc tác HDS trong xúc tác liên hợp
7.Kết luận
1.Tóm tắt
Xúc tác
RM - 430
Tăng tối đa quá trình tách kim
loại mà không làm khử hoạt
tính quá mức
Kết hợp một cách tối ưu của
đường kính lỗ xốp xúc tác và
cấu trúc xúc tác
Xúc tác này kết hợp giữa một
kim loại có hoạt tính tách cao
với thể tích lớn để kim loại
lắng đọng
2.Giới thiệu

Xúc tác
RM-430
Tách kim loại trong cặn bằng hydro
(HDM) có tầm quan trọng ngày càng
tăng với sự xuất hiện của phần cặn
cracking xúc tác (RCC)
Xu hướng chung trong ngành công
nghiệp dầu khí trong hai thập kỷ qua
hướng tới việc sử dụng dầu thô nặng
với hàm lượng kim loại cao và mức độ
tạp chất cao.
Chất xúc tác này đã được phát triển để
cung cấp chất xúc tác có hoạt tính
tách kim loại cao xử lý phần cặn bằng
quá trình xúc tác cố định
3. Phát triển xúc tác tách kim loại trong cặn
bằng hydro
 Chất xúc tác HDM được thiết kế với mục tiêu tối đa hóa tách kim loại và có
khả năng để kim loại lắng đọng vào bên trong lỗ xốp chất xúc tác.
 Các phân tử kim loại nên được lắng đọng đều bên trong lỗ xốp chất xúc
tác. Tuy nhiên, do khuếch tán hạn chế và bề mặt hoạt động bên trong, kim
loại có thể lắng đọng đậm đặc hơn tại phần đầu của lỗ xốp chất xúc tác, do
đó giảm tuổi thọ chất xúc tác.
 Tăng đường kính lỗ xốp chất xúc tác sẽ làm giảm khả năng chống lại
khuếch tán và làm tăng độ thấm của kim loại vào lỗ xốp chất xúc tác.
 Như vậy, có một đường kính lỗ xốp tối ưu,với đường kính tối ưu hoạt tính
chất xúc tác HDM được cân bằng với các hoạt tính khác và độ bền vật lý
chất xúc tác.
 Bên cạnh đó sự giảm và bít lỗ xốp do kim loại bám lên, xúc tác
hydroprocessing cũng mất hoạt tính do kết tủa tạo cốc. Một chất xúc tác

HDM lý tưởng phải làm giảm tạo cốc, tối ưu hóa khả năng lắng đọng kim
loại, và duy trì hoạt tính trong thời gian dài.
3. Phát triển xúc tác tách kim loại trong cặn
bằng hydro
4. Phương pháp thử nghiệm
4.1 Nguyên liệu:
 Chứa kim loại và một số chất gây ngộ độc ở mức độ khác nhau

4.2 Thử nghiệm lò phản ứng vi mô
Thử nghiệm chất xúc tác được tiến hành trong lò phản ứng vi
mô cùng với khí hydro đi qua. Trong một số trường hợp để đánh giá sự
hoạt động lâu dài của chất xúc tác thì thử nghiệm cho phép kéo dài
được 1 năm. Vào cuối mỗi chu kỳ xúc tác, chất xúc tác đã qua sử dụng
được loại bỏ. Sau đó các mẫu chất xúc tác được rửa sạch, sấy khô
được phân tích kim loại, cốc và sự lắng đọng kim loại.
4.3 Các điểm đặc trưng của xúc tác
 Chất xúc tác RM-430 được sử dụng để lắng đọng và loại bỏ sự hoạt động
của kim loại và được làm từ kim loại nhóm IV.
 Chất xúc tác RM-430 có kích thước lỗ xốp lớn và số lượng lỗ xốp nhiều.

4.4 Đánh giá kim loại bám trên xúc tác lão hoá
 Kiểm tra mẫu xúc tác lão hoá từ pilot plant.
 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) gắn với bộ phân tích tán xạ tia X (EXD).
 Phân tích sự xâm nhập kim loại vào bên trong chất xúc tác.
 Chất xúc tác có cấu trúc lỗ xốp tối đa hoá khả năng lắng đọng của kim
loại.
5. Kết quả và bàn luận
5.1 Thử nghiệm động học
Nguyên liệu: cặn nặng khí quyển của Ả Rập và Kuwait được sử dụng để
đánh giá các thông số động học, nhiệt độ phản ứng, và mô tả sơ lược sự

lắng đọng kim loại cho chất xúc tác RM-430.
Các nhiệt độ phản ứng của chất xúc tác RM-430 được thể hiện trong hình
Hình 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt động của chất xúc tác RM-430
Hình 2. Đường quét điển hình Vanadi và Niken trên chất xúc tác RM-430.
Hình 2 cho thấy mô tả sơ lược việc quét hiển vi điện tử điển hình
của Vanadi và Niken gửi trên viên xúc tác đã sử dụng nhiều từ một thử
nghiệm chạy với nguồn nguyên liệu cặn nặng không khí ở Ả Rập.
Từ phân tích này chúng ta suy luận ra chất xúc tác RM-430 có
hiệu quả cho việc loại bỏ vanadi và niken hơn 90%, khả năng chứa sự lắng
đọng tổng kim loại, dựa trên trọng lượng xúc tác mới hơn 100% khối
lượng.
Hình 3: Hình chụp SEC/ICP-MS của những nguyên liệu khác nhau
Cặn nặng khí quyển của Ả Rập
Hình 3: Hình chụp SEC/ICP-MS của những nguyên liệu khác nhau
Cặn khí quyển của Kuwait
Hình 3: Hình chụp SEC/ICP-MS của những nguyên liệu khác nhau
Bitumen của Canada
5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Điều kiện thí nghiệm
Điều kiện 1:
Nhiệt độ được giữ không đổi lúc đầu tại
điều kiện nhiệt độ chạy đặc trưng của
cặn ( SOR) trong gần 3,5 tháng và sau
đó tăng điều kiện nhiệt độ đặc trưng
lên khoảng giữa ( MOR ) và duy trì tại
mức đó trong thời gian dài tương với
SOR.
Điều kiện 2:
Nhiệt độ SOR được duy trì trong gần 2
tháng và sau đó nhiệt độ được tăng lên

đến điều kiện nhiệt độ đặc trưng cuối
cùng ( EOR ), và được giữ lại tại mức
đó trong 5 tháng
SOR: Start Of Run
MOR: Midle Of Run
EOR: End Of Run
Thí nghiệm HDM
được vận hành với
nguyên liệu cặn
chưng cất khí
quyển của Kuwait
tại điều kiện vận
hành được chọn
để mô phỏng lò
phản ứng trong
quá trình xử lý cặn
đặc trưng
RM – 430 sẽ phụ thuộc vào mục đích vận hành của nhà máy lọc dầu
khi họ vận hành các quá trình xử lý Hydro lớp cố định tại nhiệt độ cao và
đạt được những cải tiến trong quá trình chuyển hóa nhựa ( CCR, HDN và
sản phẩm cất),
Vận hành ở nhiệt độ thấp và tối ưu hóa thời gian vận hành bằng cách
tăng nhiệt độ một cách nghiêm ngặt đối với quá trình vận hành.
Nhà máy lọc dầu có thể đặt được những ưu điểm trong việc lựa chọn tăng
hoạt tính cho tất cả các chức năng phân tách
Tuy nhiên thơi gian chạy tối ưu phụ thuộc vào loại nguyên liệu đã
được xử lý, mức kim loại của nguyên liệu và điều kiện xử lý.
6. Hiệu suất của RM-430 với chất xúc tác HDS trong
xúc tác liên hợp

 Thử nghiệm trong 7 tháng.
 Xúc tác cố định chứa RM-430 và xúc tác HDS
 1/3 thiết bị phản ứng là RM-430 (đầu thiết bị)
 Xúc tác HDM / HDS: RN-410 và RN-400 + RM-430
 Mục tiêu: quá trình xúc tác RM-430 với nguyên liệu có hàm
lượng kim loại cao.
 nguyên liệu Bitum Canada
 Điều kiện: áp suất tổng hydro ở 2.000 PSI

6. Hiệu suất của RM - 430 với chất xúc tác HDS trong
xúc tác liên hợp
Phân tích của chất xúc tác RM - 430 lão hóa
Ngày cuối cuộc thử nghiệm:
 Khoảng 60% các kim loại bám trên chất xúc tác RM-430
 Mức độ của cốc là tương đối thấp với dự kiến
 Mất < 50% diện tích bề mặt (SA)
 < 40% đường kính lỗ xốp trung bình (MPD)
 thể tích của chất xúc tác đủ lớn cho kim loại tích tụ

Khả năng phản ứng tuỳ theo các nguồn nguyên liệu
Quá trình xử lý cặn bằng hydro một số nguyên liệu
 Nguyên liệu: cặn khí quyển Kuwait, phần nặng Ả Rập, Bitum
Canada
 Điều kiện: giảm dần áp suất hydro
 Xúc tác RM-430
Khả năng phản ứng tuỳ theo các nguồn nguyên liệu
Thí nghiệm:
Phép phân tích SEC/ICP-MS đối với các mẫu nguyên liệu và sản phẩm:
 Hàm lượng Vanadi tương đối nhỏ hơn Niken của Bitum Canada.

 Nguyên liệu Trung Đông có chứa những dạng phân tử tương đối lớn hơn
 Nguyên liệu Kuwait, các dạng có kích thước lớn hơn  không ổn định
nhiệt, dễ bị phá vỡ.
 Khả năng phản ứng liên quan đến tính vật lý và hóa học của nguyên liệu
và điều kiện quá trình.
 Dự đoán phản ứng
Khả năng phản ứng tuỳ theo các nguồn nguyên liệu
 Khả năng phản ứng của các phân tử Vanadi cho dầu thô Trung Đông
là tương đối cao hơn so với các dạng có chứa Niken.
 Các hợp chất có chứa vanadi dưới dạng metalloporphyrins phong
phú hơn hợp chất Niken  khác biệt phản ứng.
 Việc loại bỏ Niken  phụ thuộc nhiều vào hoạt tính hydro của chất
xúc tác.
 Các công cụ phân tích (chụp SEM, sắc ký đồ, phổ khối lượng)  cái
nhìn tổng quan hoạt động xúc tác HDM  xử lý tốt và hiệu quả (quá
trình xúc tác).