bài giảng công nghệ chế biến dầu mỏ chương 10 hydro treating (hydroprocessing)

HYDROPROCESSING
Nguyễn Hữu Sơn

1. Mục đích của quá trình
•
xử lý nguyên liệu
•
hoàn thiện chất lượng các sản phẩm
sau chế biến
Nó là quá trình loại trừ tạp chất nhờ tác
động của tác nhân hydro

1. Mục đích của quá trình
Các quá trình hydrotreating có thể kể đến
như:
•
Quá trình loại Lưu huỳnh (Hydrodesunfua).
•
Quá trình loại Nitơ (Hydrodenitro).
•
Quá trình loại Oxi (Hydrodeoxygen).
•
Quá trình ổn định các hydrocacbon.

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.1 Nguồn hydro từ Reforming
•
Quá trình liên tục có thể cung cấp 90%V
lượng hydro cho nhà máy
•

Quá trình bán liên tục có thể cung cấp
80%V

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.2 Nguồn hydro khí offgas của FCCU

•
Nguồn khí offgas từ quá trình FCCU chứa
khoảng 5% là hydro
•
Một số phương pháp được sử dụng để thu hồi
nguồn hydro
•
Ngưng tụ nhiệt độ thấp
•
Sử dụng chất hấp phụ
•
Dùng màng lọc phân tách

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.3 Từ quá trình Steam reforming Metan
•
Quá trình reforming sẽ chuyển hóa các khí
nguyên liệu (metan, etan và các thành phần
nặng hơn) thành hydro, CO
2

•
Sản phẩm hydro thu được từ quá trình này có
độ tinh khiết khoảng 90 đến 95%

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.3 Từ quá trình Steam reforming Metan

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.4 Nguồn hydro từ khí tổng hợp
•
là quá trình oxi hóa riêng phần các phân đoạn
nặng như asphalt, resid, và các phân đoạn lỏng
nặng khác
•
Sản phẩm thu được từ quá trình này chủ yếu là
CO và H
2
, ngoài ra nó còn chứa khoảng 5% CO
2

và một lượng nhỏ các khí khác như metan,
nitơ, nước và lưu huỳnh

2. Nguồn cung cấp Hydro
2.4 Nguồn hydro từ khí tổng hợp
•
hydro sẽ được thu hồi từ khí tổng hợp bằng các
phương pháp như sử dụng chất hấp phụ, dùng
màng lọc phân tách,…
•
hydro thu hồi từ quá trình này đắt hơn quá
trình reforming

3. Hóa học của Hydroprocessing
•
Sử dụng lượng hydro để bẻ rảy liên kết và
tách các chất ra khỏi sản phẩm
•
Phản ứng chủ yếu là phản ứng hydro hóa
•
là phản ứng tỏa nhiệt nên cần phải lưu tâm
đến vấn đề an toàn

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.1 Quá trình tách Lưu huỳnh (Hydrodesunfua)
•
hydrodesulfur vẫn được ứng dụng chủ yếu cho
xử lý cặn dầu
•
quá trình Hydrodesunfua, lưu huỳnh có trong
nguyên liệu được chuyển hóa thành H
2
S

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.1 Quá trình tách Lưu huỳnh (Hydrodesunfua)

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.2 Quá trình tách Nitơ (Hydrodenitro)
•
hàm lượng nhỏ hơn lưu huỳnh 5 –20 lần
•
Nitơ được loại trừ ra khỏi nguyên liệu bằng

cách chuyển nó thành dạng NH
3
dưới tác dụng
của hydro

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.2 Quá trình tách Nitơ (Hydrodenitro)
•
Nitơ ở các dạng như Pyridin hay Pyrrol

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.3 Quá trình tách Oxy (Hydrodeoxygen)

•
là quá trình tách loại oxy ra khỏi nguyên liệu
dưới dạng H
2
O.
•
Oxy hiện diện trong nguyên liệu dưới dạng các
hợp chất như phenol và peoxit

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.3 Quá trình tách Oxy (Hydrodeoxygen)

•
Để thực hiện quá trình tách loại oxy thì phải
thực hiện quá trình hydro hóa các aromatic
trước.
•

Lượng hydro cần cho quá trình hydrodeoxygen
gấp khoảng hai lần so với quá trình
hydrodesunfua

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.4 Quá trình ổn định các Hydrocacbon (Saturation)
•
hydro hóa các olefin nhằm nâng cao tính ổn định của
sản phẩm
•
Các olefin thường có nhiều trong các sản phẩm của các
quá trình có xảy ra phản ứng cracking quá trình
visbreaking, cracking xúc tác

3. Hóa học của Hydroprocessing
3.5 Xu hướng phát triển của quá trình Hyroprocessing
•
lượng hydro thường thiếu hụt ngày càng tăng
•
xu hướng phát triển của các quá trình sử dụng hydro chịu
sự chi phối của các tác nhân như:
•
Dầu thô ngày càng nặng và chứa nhiều lưu huỳnh hơn
•
Nhu cầu về các sản phẩm F.O nặng giảm.
•
Quá trình Hydrodesunfua tăng mạnh do yêu cầu về hàm lượng lưu
huỳnh trong F.O ngày càng thấp.
•
Lượng hydro tiêu tốn nhiều hơn cho việc bảo vệ chất xúc tác.

•
Do nhu cầu về các sản phẩm coke phải có chất lượng cao.

4. Xúc tác
Là xúc tác kim loại, có hai dạng thường được như
sau:
•
Xúc tác Co-Mo là loại xúc tác rất tốt cho quá trình
Hydrodesunfua và ổn định định các olefin, nó có ưu
điểm là hoạt động ở chế độ rất “mềm” và ít tiêu tốn
hydro.
•
Loại xúc tác thứ hai là Ni-Mo, có hoạt tính rất cao đối
với các phản ứng Hydrodenitro và ổn định các hợp hất
aromatic.

5. Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu
Một số quá trình hydrotreating tiêu biểu
trong nhà máy lọc dầu bao gồm:
•
Naphtha hydrotreating.
•
Distillate (light and heavy) hydrotreating.
•
Gas oil hydrotreating.

5. Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu

5. Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu
5.1 Naphta Hydrotreating

5. Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu
5.2 Distillate Hydrotreating
Nâng cao chất lượng, ổn định các hợp chất olefin để nâng cao chỉ số
cetan của diesel

5. Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu
5.3 Gas Oil Hydrotreating
nhằm mục đích loại lưu huỳnh, mở vòng thơm, tách các kim loại