vai tro cua qua trinh xuc tac trong loc hoa dau

HÓA HỌC VÀ SẢN PHẨM DẦU

GS.TS Đinh Thị Ngọ


Chương 2. Vai trò của các quá trình xúc tác trong lọc dầu

2.1.Sự cần thiết phải chế biến dầu
2.2.Mục đích của chế biến dầu
2.3.Các xu hưởng ảnh hưởng tới sự lựa chọn công nghệ
2.4.Định hướng chế biến dầu thô VN
2.5.Các quá trình trong một nhà máy dầu hiện đại
2.6.Yêu cầu thị trường đối với sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên liệu ngày nay
2.7. Sơ đồ chung của một nhà máy lọc dầu
2.8.Sơ đồ thu sản phẩm dầu


2.1.Sự cần thiết phải chế biến dầu

Diễn biến sản lượng dầu toàn cầu dựa trên sản lượng khai thác hiện nay

Như vậy, sau năm 2075, lượng dầu mỏ chỉ đáp ứng được khoảng 35-40 % năng lượng. Đứng trước tình hình đó,
cần phải có giải pháp thay thế nhiên liệu dầu khoáng bằng loại năng lượng khác. phải tiết kiệm năng lượng 
Công nghệ chế biến tốt


2.1.Sự cần thiết phải chế biến dầu

•

Dầu thô không thể sử dụng để chạy bất kể động cơ gì, ngoài việc dùng để đốt tạo năng lượng

•

Muốn sử dụng dầu thô làm nhiên liệu động cơ  Phải chia nhỏ thành các phân đoạn và chế biến

•

Sau chế biến, có thể nhận được sản phẩm có giá trị kinh tế cao, sử dụng cho các động cơ cao cấp như động cơ xăng, động cơ diesel,
động cơ cho máy bay phản lực

•

Chế biến sẽ có cơ hội tạo ra các sản phẩm khác nhau theo nhu cầu sử dụng  Pha chế các thành phần, pha chế phụ gia

•

Hiện nay, dầu mỏ đã giảm dần trữ lượng, chất lượng dầu thô xấu dần, nhưng yêu cầu về chất lượng sản phẩm nhiên liệu lại ngày càng
phải tốt hơn để đáp ứng yêu cầu về môi trường  phải có công nghệ tiên tiến để chế biến dầu

•

Cần phải tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt hơn để tiết kiệm trữ lượng dầu mỏ

•

Sau chế biến, hiệu quả kinh tế sẽ tăng lên, thu lợi nhuận nhiều hơn

•

Công nghiệp chế biến dầu đã tạo ra rất nhiều công việc làm cho lao động trên thế giới, là nguồn đóng góp lợi nhuận nhiều nhất

2.1.Sự cần thiết phải chế biến dầu

•

Hiện nay, dầu mỏ là sản phẩm năng lượng chính, chiểm khoảng 70% tổng số năng lượng được sử dụng trên
toàn thế giới. Trong tương lai lượng này sẽ giảm đi, đến năm 2075 – 2080 thì dầu mỏ chỉ còn chiếm khoảng 35
% tổng số (xem biểu đồ)

•

Phần năng lượng còn lại được lấy từ: Than đá, năng lượng nước, mặt trời, gió

•

Trong số các sản phẩm dầu mỏ, các “Sản phẩm trắng” như xăng, kerosen, diesel chiếm vai trò quyết định tạo ra
năng lượng. Các sản phẩm khí ngày nay rất tiện dụng làm nhiên liệu dân dụng cũng như nhiên liệu công nghiệp


2.1.Sự cần thiết phải chế biến dầu

•

Năng lượng từ dầu khí dễ sử dụng, có nhiệt trị cao, không tạo tro, xỉ  hầu như không gây ô nhiễm môi
trường. Dễ vận chuyển, giá thành rẻ, có thể hiện đại hóa thiết bị, động cơ sử dụng

•

Việc sử dụng năng lượng từ dầu khí đã góp phần làm giảm kích cỡ động cơ, trong khi đó công suất sử dụng

của động cơ lại tăng lên rất nhiều

•

Các ví dụ về hiệu quả của năng lượng đi từ dầu mỏ:

-

Sử dụng khí tự nhiên từ dầu mỏ để sản xuất điện sẽ làm giảm giá thành từ 30 đến 40%. Xây dựng nhà máy
chạy bằng khí đốt, vốn đầu tư sẽ giảm 20% so với nhà máy chạy bằng than.

-

Khi đốt bằng than, nhiệt lượng thấp, khí thải nhiều CO, H 2S, bụi rắn, tro xỉ

-

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy LPG rất lớn (khoảng 10.900 đến 13.000 kcal/kg), tương đương với nhiệt lượng
của 1,5 đến 2 kg than củi, 1,3 lít dầu hoả hay 1,5 lít xăng


2.2.Mục đích của chế biến dầu

•

Chưng cất dầu thô để thu được các sản phẩm từ nhẹ đến nặng

•

Chế biến các phân đoạn sản phẩm thô để đạt chất lượng sản phẩm thương phẩm:

-Chế biến phân đoạn xăng: Phân đoạn naphta chưng cất trực tiếp thường có trị số octan rất thấp (30-60), mà yêu cầu về
xăng thương phẩm phải só octan trên 80  phải qua reforming xúc tác
-Ngày nay chất lượng dầu thô ngày càng xấu, nhiều cặn nặng, S, N, O, nhưng sản phẩm vẫn phải đạt chất lượng cao 
phải có công nghệ cracking tiên tiến để thu nhiên liệu từ cặn dầu

•

Làm sạch dầu thô và sản phẩm dầu để thu sản phẩm có chất lượng tốt, đảm bảo môi trường

•

Pha trộn tạo sản phẩm dầu mỏ đáp ứng cho các nhu cầu sử dụng khác nhau: Nhiên liệu, hóa phẩm, dung môi

•

Tạo ra nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác


2.3.Các xu hưởng ảnh hưởng tới sự lựa chọn công nghệ

•

Ngày nay, ngành công nghệ lọc hoá dầu đang chịu rất nhiều các yếu tố tác
động đến xu hướng phát triển của công nghệ. Sự lựa chọn phương pháp
chế biến nào đó phải tính toán một cách toàn diện các yếu tố ảnh hưởng
thì mới có hiệu quả cao. Có rất nhiều tác động, ở đây chỉ đưa ra các một
số tác động chủ yếu:

•

Tiêu chuẩn về môi trường trên thế giới ngày càng khắt khe

-Yêu cầu xăng có trị số octan cao, không sử dụng phụ gia chì, thành phần
benzen phải nhỏ hơn 1%.
- Nhiên liệu diesel phải có hàm lượng lưu huỳnh thấp, nhỏ hơn 0,05% ; trị số
xetan lớn hơn 45.


2.3.Các xu hưởng ảnh hưởng tới sự lựa chọn công nghệ

* Sự thay đổi cơ cấu về sản phẩm lọc dầu
- Nhu cầu sản phẩm nhẹ tăng lên (LPG, xăng, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diesel).
- Nhu cầu về nhiên liệu đốt lò (FO) giảm do dư thừa, do nguồn khí thiên nhiên ngày càng nhiều có thể thay thế nhiên liệu
này.
- Các sản phẩm hoá dầu cũng ngày càng cần nhiều về số lượng và chất lượng.
* Sự biến đổi về thị trường
- Thị trường dầu mỏ ngày càng mở rộng do sự cạnh tranh, do vậy sự chênh lệch giá giữa các nơi sẽ giảm đi.
- Các nhà máy chế biến dầu lạc hậu mất dần, thay vào đó là các nhà máy hiện đại, hiệu quả chế biến sẽ tăng lên.


2.4.Định hướng chế biến
dầu thôVN

-Từ các tác động trên, dẫn đến quan điềm và phương pháp chế biến dầu thô
của nước ta cũng thay đổi. Dầu thô Bạch hổ và Đại hùng thuộc loại dầu
ngọt nhẹ, rất sạch, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp, loại hiếm trên thế
giới, hàm lượng nhựa và asphanten thấp, kim loại nặng như V, Ni rất
thấp.
-Tuy nhiên là loại dầu nhiều parafin rắn (sáp), có nhiệt độ đông đặc cao nên

khó khăn trong vấn đề bốc rót vận chuyển, làm ảnh hưởng đến một số
chỉ tiêu của sản phẩm, nhất là nhiên liệu diesel và nhiên liệu phản lực
như chỉ tiêu về điểm đông đặc.

Hoạt động dầu khí của malayxia


2.4.Định hướng chế biến dầu thôVN

-Với các đặc điềm như trên, dầu thô Việt Nam nếu chế biến nông, gọi là hydroskiming (là quá trình chỉ bao gồm chưng
cất khí quyển, phân đoạn naphta được xử lý bằng hydro sau đó qua quá trình reforming xúc tác để sản xuất xăng
ôtô), lượng cặn còn lại đến 51,78% KL. Còn nếu thực hiện quá trình chế biến sâu (là quá trình sau chưng cất bao
gồm công nghệ cracking xúc tác hiện đại (FCC), cốc hoá, hydrocracking, cracking xúc tác cặn trực tiếp RFCC) thì
cặn còn lại chỉ đến 6,44% KL).
-Có thể so sánh kết quả của các quá trình chế biến ở bảng sau:


2.4.Định hướng chế biến dầu thôVN

So sánh phương pháp chế biến dầu thô VN


2.4.Định hướng chế biến dầu thôVN

•

Phương pháp chế biến dầu thô VN

-Từ sự so sánh trên cho thấy, dầu thô Việt Nam nên thực hiện quá
trình chế biến sâu. Mặt khác, để phát huy ưu điểm của dầu ngọt

nhẹ, nhiều parafin của nước ta thì trong tương lai, có thể pha trộn
dầu Bạch Hổ và Đại Hùng với dầu chua. Hỗn hợp dầu chua-ngọt
làm giảm chi phí đầu vào sẽ tăng hiệu quả khi chế biến, vì dầu
chua có giá thành rẻ hơn dầu ngọt nhẹ.
-Khi pha trộn, sẽ dung hoà được các yếu tố mà vẫn đảm bảo chất
lượng sản phẩm yêu cầu, lại có nguyên liệu để sản xuất bitum
nhựa đường.


2.5.Các quá trình trong một nhà máy dầu hiện đại

Tùy theo nhiệm vụ của từng nhà máy, từng nước mà có thể thiết kế tất cả các phân xưởng trên hoặc một số trong đó. Sự thiết lập
các phân xưởng trong nhà máy lọc dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng như yêu cầu về thị trường, về cơ cấu sản
phẩm, về nhiệm vụ xuất nhập khẩu, về tính chất của nguyên liệu đầu vào...


2.6.Yêu cầu thị trường đối với sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên
liệu

•
•
•
•
•

Sản phẩm sạch (không có S, N, O, kim loại…).
Nhiều xăng hơn với trị số octan cao hơn.
Nhiều diesel với trị số xetan cao.
Các nguyên liệu đặc trưng để tổng hợp hoá dầu: Thơm,olefin
Cặn còn lại là ít nhất.

Tổng kho xăng dầu Nhà bè Petrolimex, cảnh quan đẹp như mơ, sẵn sàng hội nhập và vươn xa ra thế giới


2.6.Yêu cầu thị trường đối với sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên liệu ngày
nay

-Để đạt được điều đó, cần phải nâng cao hiệu quả tất cả các công đoạn trong lọc dầu.
-Chưng cất sao cho đạt hiệu quả cao.
-Phân tách tốt các phân đoạn.
- Chuyển hoá xúc tác đạt độ chọn lọc cao nhất, tái sử dụng xúc tác tốt nhất.
- Khử asphaten trong cặn gudron để sử dụng tốt phần cặn nặng này.
- Lựa chọn các quá trình chế biến sao cho có hiệu quả nhất: Ví dụ, đối với cặn chưng cất khí quyển của dầu
ngọt nhẹ, nên chọn phương pháp chế biến cracking xúc tác cặn RFCC; đối với phần cặn nặng của quá
trình chưng cất chân không, nên chọn phương pháp chế biến hydrocracking hoặc cốc hoá chậm...


2.7. Sơ đồ chung của
một nhà máy lọc dầu

•

Dầu thô khai thác từ mỏ  Ổn định (tách khí hòa tan)
 Tách muối và nước  Chưng cất khí quyển để thu

Bạch Hổ

sản phẩm trắng cặn khí quyển Chưng cất chân
không để thu dầu nhờn (hoặc cracking xúc tác thu sản
phẩm trắng)  cặn chân không  Hydrocracking thu

sản phẩm nhiên liệu

Rạng Đông

Rồng


Sơ đồ chưng cất chung

•

Dầu thô sau khi chưng cất thu đước các sản phẩm sau:

-Sản phẩm khí: Sản xuất nhiên liệu đốt, nguyên liệu cho hóa dầu

-Naphta (xăng): Sản xuất nhiên liệu động cơ, nguyên liệu cho hóa dầu: sản xuất sơ sợi

-Gasoil nhẹ (dầu diesel): sản xuất nhiên liệu diesel

-Gasoil nặng (dầu nhờn): sản xuất dầu nhờn, mỡ bôi trơn

-Cặn dầu mỏ (cặn gudron): sản xuất bitum, nhựa đường


Sơ đồ chung trong 1 nhà máy lọc dầu

Sản phẩm khí: Sản xuất nhiên liệu đốt, làm nguyên liệu cho hóa dầu,
làm nguyên liệu cho sản xuất các cấu tử gốc cho nhiên liệu

Kho khí hóa lỏng LPG Petro VN

Nhà máy xử lý khí Dinh cố


Sơ đồ chung trong 1 nhà máy lọc dầu

•

Sản phẩm trắng:
Naphta  reforming xúc tác thu xăng, hydrocacbon thơm
Kerosen, diesel  làm sạch, phối trộn thu nhiên liệu phản lực, dầu hỏa dân dụng, dầu diesel

•

Dầu nhờn: Làm sạch, trích lý bằng dung môi  sản xuất dầu mỡ bôi trơn

•

Cặn chưng cất khi quyển  Nguyên liệu cho quá trình cracking cặn RFCC, hoặc sản xuất nhiên liệu FO

•

Cặn chưng cất chân không; Có thể làm nguyên liệu cho quá trình hydrocracking để thu nhiên liệu, hoặc nguyên liệu
để sản xuất bitum, nhựa đường


Sơ đồ chung nhà máy lọc dầu Dung Quất


2.8.Sơ đồ chế biến và thu sản phẩm dầu

Nhiên liệu đốt (LNG, LPG, thay xăng nhiên liệu)

Dầu thô
Nguyên liệu hóa dầu

Khí

R

in
rm
efo

gx

Xăng chất lượng cao

t

BTX cho hóa dầu

Tách khí hòa tan
Naphta
X

ý là
ửl

ms

ạch

Nhiên liệu phản lực
Dầu hỏa dân dụng

Kerosen
Tách muối và nước

Tháp chưng cất p
thường

X

ý là
ửl

ms

ạch

Dầu diesel
Dầu nhờn

Diesel
Xử

Cặn mazut

Tháp chưng cất chân

à
lý l

ạch
ms

Gasoil chân không

không

Cặn chân không

Nguyên liệu cho craking xt
SX nhiên liệu FO

Nguyên liệu cho hydrocraking và cốc hóa


Một số hình ảnh về NM lọc dầu Dung Quất

Phân xưởng chưng cất dầu thô

Đê chắn sóng


Tiềm năng khí trên thế giới

Trữ lượng khí xác minh theo khu vực cuối năm 2004 (x10

12

3
m )