công nghệ Visbreaking

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.82 MB, 21 trang )

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU VÀ KHÍ
NHÓM 7:
CÔNG NGHỆ VISBREAKING
GVHD ThS. Phan Thị Tố Nga

SV MSSV
1. Trần Hoài Nam 20149508
2. Nguyễn Thị Kim Ngân 20149511
3. Phan Thị Quỳnh Trang 20149512
4. Lê Phương Thảo 20109786
5. Lê Thanh Tùng 20149507

NỘI DUNG

Phần 1: Tổng quan về quá trình Visbreaking

Phần 2: Bản chất của quá trình Visbreaking

Phần 3: Các quá trình Visbreaking

Phần 4: Các công nghệ Visbreaking
PHẦN 1: TỔNG QUAN

Visbreaking là quá trình sử dụng nhiệt để bẻ gãy các hợp chất cao phân tử (cặn của quá
trình chưng cất) trong dầu thành các hydrocacbon có phân tử lượng và nhiệt độ sôi thấp
hơn.

Lịch sử phát triển

Visbreaking là một trong những công nghệ nâng cấp xử lý cặn có từ lâu đời nhất, công
nghệ này bắt đầu từ năm 1939, và hiện nay đã được lắp đặtvà vận hành rất nhiều trên

khắp các nhà máy lọc hóa dầu trên thế giới.

Visbreaking là một trong những quá trình phát triển sớm trong ngành chế biến dầu khi mà
các quá trình chế biến nhiệt còn phổ biến hơn so với các quá trình sử dụng xúc tác.
PHẦN 1: TỔNG QUAN
Các quá trình xử lý cặn đã sử dụng trên thế giới
PHẦN 1: TỔNG QUAN

Mục đích

Giảm độ nhớt của dòng nguyên liệu: cặn chưng cất khí quyển, chưng cất
chân không, và một số loại dầu có độ nhớt lớn…

Giảm hàm lượng dầu nhiên liệu (FO): dầu nhiên liệu là sản phẩm có giá trị
thấp, quá trình sẽ chuyển hóa để thu được những sản phẩm có giá trị cao
hơn.

Tăng tỷ trọng sản phẩm chưng cất trong sản lượng nhà máy lọc dầu.
PHẦN 1: TỔNG QUAN

Một số quá trình thường sử dụng

Quá trình Soaker visbreaking (Shell và Foster Wheeler)

Quá trình Aquaconversion

Quá trình Tervahl-T

Quá trình kết hợp Visbreaking và chưng chân không


Quá trình kết hợp Visbreaking và Cracking nhiệt
PHẦN 1: TỔNG QUAN

Nguyên liệu
Quá trình visbreaking lấy nguyên liệu chủ yếu từ cặn chưng ở áp suất thường, cặn chưng
ở áp suất chân không và phân đoạn gasoil nặng của quá trình cracking xúc tác.
Thành phần nguyên liệu bao gồm:

Asphanten : phân tử đa vòng lớn được treo lơ lửng trong dầu trong một hình thức coloida.

Nhựa : cũng đa vòng nhưng với trọng lượng phân tử thấp hơn asphanten.

Hydrocacbon thơm : các dẫn xuất của benzen, toluen và xylen.

Hydrocacbon parafinic : ankan.

Sản phẩm
Sản phẩm của quá trình thường là gasoil, gasline, xăng.
PHẦN 2: BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH

Sự biến đổi của các hydrocacbon parafin
Các hydrocacbon parafin là loại no, trong phân tử chỉ có hai loại liên kết đó là liên kết
C-C và liên kết C-H. Liên kết C-C kém bền nhiệt hơn liên kết C-H nên dưới tác dụng của
nhiệt nó dễ bị bẻ gãy hơn. Khi đó nó tạo thành các hydrocacbon có mạch ngắn hơn:
CnH2n+2CmH2m + CPH2p+2
Khi số nguyên tử cacbon trong mạch nhỏ hơn 4 thì lúc này liên kết C-H sẽ bị bẻ gãy:
CqH2q+2 CqH2q + H2
Quá trình xảy ra theo cơ chế gốc tự do.
PHẦN 2: BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH


Sự biến đổi của hợp chất olefin
– Trong phần cặn của quá trình chưng cất chân không, dưới tác dụng của nhiệt độ cao
tạo ra hợp chất olefin. Chúng có khả năng phản ứng cao hơn parafin.
– Cơ chế phản ứng phân hủy olefin cũng giống như phản ứng phân hủy parafin nhưng
phản ứng thuận lợi đứt mạch liên kết C-C ở vị trí beta so với nối đôi.
– Hợp chất olefin biến đổi đa dạng và chúng phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, các phân
tử olefin có lượng phân tử thấp dễ bị trùng hợp.
– Ngoài phản ứng trùng hợp, phân hủy, các olefin còn tham gia phản ứng ngưng tụ,
alkyl hóa với các hydrocacbon naphten hay hydrocacbon thơm tạo ra hợp chất cao phân
tử cuối cùng là tạo thành nhựa và cốc.
PHẦN 2: BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH

Sự biến đổi hydrocacbon naphten
Các naphten khi tham gia phản ứng phân hủy nhiệt, sản phẩm tạo thành có đặc trưng “no”
hơn so với parafin, và xu hướng tạo thành phân tử lượng trung bình, nghĩa là cho phép tạo
nhiều sản phẩm lỏng hơn so với nguyên liệu parafin.
Các biến đổi đặc trưng của hydrocacbon naphten ở nhiệt độ cao thường là ưu tiên theo thứ
tự sau:
– Khử nhóm alkyl.
– Khử hydro tạo olefin vòng sau đó tiếp tục tạo thành hydrocacbon thơm.
– Phân hủy vòng các naphten đa vòng thành naphten vòng đơn.
– Khử naphten đơn vòng thành parafin, olefin hoặc diolefin.
PHẦN 2: BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH

Sự biến đổi hydrocacbon thơm
Ở nhiệt độ cao hydrocacbon thơm biến đổi theo quy luật sau:
– Khử nhánh alkyl.
– Các gốc thơm ngưng tụ với nhau, khử hydro tự do thành gốc mới có phân tử lượng lớn
hơn và nhiều vòng thơm hơn cuối cùng tạo thành cốc.
– Cốc tạo ra thường lắng đọng, bám vào thành ống phản ứng hay thiết bị trao đổi nhiệt

làm giảm tốc độ truyền nhiệt cũng như làm giảm năng suất của bơm, tăng chi phí vận hành
=> Vậy quá trình của chúng ta không nhằm mục đích tạo cốc thì sự có mặt của hydrocacbon
thơm hoàn toàn không có lợi.
PHẦN 2: BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH

Phản ứng xảy ra trong quá trình Visbreaking
– Cracking các mạch bên tạo vòng no và vòng thơm. Có thể đóng hoặc mở
vòng để tạo nhóm metyl hoặc etyl.
– Cracking nhựa để thu hydrocacbon nhẹ và các hợp chất sau đó chuyển
thành asphanten.
– Ở nhiệt độ trên 480oC, xảy ra cracking bẻ vòng naphten.
PHẦN 3: QUÁ TRÌNH VISBREAKING

Điều kiện công nghệ
– Nhiệt độ: 455-510oC (859-950oF)
– Áp suất: 50-300 psi
– Thời gian lưu: tùy loại công nghệ
Có 2 công nghệ visbreaking chính:
– Coil visbreaking: tiến hành ở 473-500oC, thời gian phản ứng từ 1-3 phút
– Soaker visbreaking: tiến hành ở 427-443oC, thời gian phản ứng dài hơn
PHẦN 3: QUÁ TRÌNH VISBREAKING

Quá trình Soaker visbreaking
PHẦN 3: QUÁ TRÌNH VISBREAKING

Quá trình Aquaconversion
PHẦN 3: QUÁ TRÌNH VISBREAKING

Quá trình Tervahl – T
PHẦN 4: CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKING


Công nghệ Shell soaker visbreaking
PHẦN 4: CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKING

Công nghệ Foster Wheeler/UOP
PHẦN 4: CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKING

Công nghệ kết hợp visbreaking và chưng chân không
PHẦN 4: CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKING

Công nghệ kết hợp visbreaking và cracking nhiệt
khắp những xí nghiệp sản xuất lọc hóa dầu trên quốc tế. Visbreaking là một trong những quy trình tăng trưởng sớm trong ngành chế biến dầu khi màcác quy trình chế biến nhiệt còn phổ cập hơn so với những quy trình sử dụng xúc tác. PHẦN 1 : TỔNG QUANCác quy trình giải quyết và xử lý cặn đã sử dụng trên thế giớiPHẦN 1 : TỔNG QUANMục đíchGiảm độ nhớt của dòng nguyên vật liệu : cặn chưng cất khí quyển, chưng cấtchân không, và một số ít loại dầu có độ nhớt lớn … Giảm hàm lượng dầu nguyên vật liệu ( FO ) : dầu nguyên vật liệu là loại sản phẩm có giá trịthấp, quy trình sẽ chuyển hóa để thu được những loại sản phẩm có giá trị caohơn. Tăng tỷ trọng mẫu sản phẩm chưng cất trong sản lượng xí nghiệp sản xuất lọc dầu. PHẦN 1 : TỔNG QUANMột số quy trình thường sử dụngQuá trình Soaker visbreaking ( Shell và Foster Wheeler ) Quá trình AquaconversionQuá trình Tervahl-TQuá trình tích hợp Visbreaking và chưng chân khôngQuá trình phối hợp Visbreaking và Cracking nhiệtPHẦN 1 : TỔNG QUANNguyên liệuQuá trình visbreaking lấy nguyên vật liệu hầu hết từ cặn chưng ở áp suất thường, cặn chưngở áp suất chân không và phân đoạn gasoil nặng của quy trình cracking xúc tác. Thành phần nguyên vật liệu gồm có : Asphanten : phân tử đa vòng lớn được treo lơ lửng trong dầu trong một hình thức coloida. Nhựa : cũng đa vòng nhưng với khối lượng phân tử thấp hơn asphanten. Hydrocacbon thơm : những dẫn xuất của benzen, toluen và xylen. Hydrocacbon parafinic : ankan. Sản phẩmSản phẩm của quy trình thường là gasoil, gasline, xăng. PHẦN 2 : BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNHSự đổi khác của những hydrocacbon parafinCác hydrocacbon parafin là loại no, trong phân tử chỉ có hai loại link đó là liên kếtC-C và link C-H. Liên kết C-C kém bền nhiệt hơn link C-H nên dưới công dụng củanhiệt nó dễ bị bẻ gãy hơn. Khi đó nó tạo thành những hydrocacbon có mạch ngắn hơn : CnH2n + 2  CmH2m + CPH2p + 2K hi số nguyên tử cacbon trong mạch nhỏ hơn 4 thì lúc này link C-H sẽ bị bẻ gãy : CqH2q + 2  CqH2q + H2Quá trình xảy ra theo chính sách gốc tự do. PHẦN 2 : BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNHSự biến hóa của hợp chất olefin – Trong phần cặn của quy trình chưng cất chân không, dưới công dụng của nhiệt độ caotạo ra hợp chất olefin. Chúng có năng lực phản ứng cao hơn parafin. – Cơ chế phản ứng phân hủy olefin cũng giống như phản ứng phân hủy parafin nhưngphản ứng thuận tiện đứt mạch link C-C ở vị trí beta so với nối đôi. – Hợp chất olefin biến hóa phong phú và chúng phụ thuộc vào vào nhiệt độ, áp suất, những phântử olefin có lượng phân tử thấp dễ bị trùng hợp. – Ngoài phản ứng trùng hợp, phân hủy, những olefin còn tham gia phản ứng ngưng tụ, alkyl hóa với những hydrocacbon naphten hay hydrocacbon thơm tạo ra hợp chất cao phântử ở đầu cuối là tạo thành nhựa và cốc. PHẦN 2 : BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNHSự đổi khác hydrocacbon naphtenCác naphten khi tham gia phản ứng phân hủy nhiệt, loại sản phẩm tạo thành có đặc trưng “ no ” hơn so với parafin, và xu thế tạo thành phân tử lượng trung bình, nghĩa là được cho phép tạonhiều loại sản phẩm lỏng hơn so với nguyên vật liệu parafin. Các biến hóa đặc trưng của hydrocacbon naphten ở nhiệt độ cao thường là ưu tiên theo thứtự sau : – Khử nhóm alkyl. – Khử hydro tạo olefin vòng sau đó liên tục tạo thành hydrocacbon thơm. – Phân hủy vòng những naphten đa vòng thành naphten vòng đơn. – Khử naphten đơn vòng thành parafin, olefin hoặc diolefin. PHẦN 2 : BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNHSự đổi khác hydrocacbon thơmỞ nhiệt độ cao hydrocacbon thơm biến hóa theo quy luật sau : – Khử nhánh alkyl. – Các gốc thơm ngưng tụ với nhau, khử hydro tự do thành gốc mới có phân tử lượng lớnhơn và nhiều vòng thơm hơn sau cuối tạo thành cốc. – Cốc tạo ra thường và lắng đọng, bám vào thành ống phản ứng hay thiết bị trao đổi nhiệtlàm giảm vận tốc truyền nhiệt cũng như làm giảm hiệu suất của bơm, tăng ngân sách quản lý và vận hành => Vậy quy trình của tất cả chúng ta không nhằm mục đích mục tiêu tạo cốc thì sự xuất hiện của hydrocacbonthơm trọn vẹn không có lợi. PHẦN 2 : BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNHPhản ứng xảy ra trong quy trình Visbreaking – Cracking những mạch bên tạo vòng no và vòng thơm. Có thể đóng hoặc mởvòng để tạo nhóm metyl hoặc etyl. – Cracking nhựa để thu hydrocacbon nhẹ và những hợp chất sau đó chuyểnthành asphanten. – Ở nhiệt độ trên 480 oC, xảy ra cracking bẻ vòng naphten. PHẦN 3 : QUÁ TRÌNH VISBREAKINGĐiều kiện công nghệ tiên tiến – Nhiệt độ : 455 – 510 oC ( 859 – 950 oF ) – Áp suất : 50-300 psi – Thời gian lưu : tùy loại công nghệCó 2 công nghệ tiên tiến visbreaking chính : – Coil visbreaking : thực thi ở 473 – 500 oC, thời hạn phản ứng từ 1-3 phút – Soaker visbreaking : thực thi ở 427 – 443 oC, thời hạn phản ứng dài hơnPHẦN 3 : QUÁ TRÌNH VISBREAKINGQuá trình Soaker visbreakingPHẦN 3 : QUÁ TRÌNH VISBREAKINGQuá trình AquaconversionPHẦN 3 : QUÁ TRÌNH VISBREAKINGQuá trình Tervahl – TPHẦN 4 : CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKINGCông nghệ Shell soaker visbreakingPHẦN 4 : CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKINGCông nghệ Foster Wheeler / UOPPHẦN 4 : CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKINGCông nghệ phối hợp visbreaking và chưng chân khôngPHẦN 4 : CÁC CÔNG NGHỆ VISBREAKINGCông nghệ phối hợp visbreaking và cracking nhiệt

Source: https://swing.com.vn
Category: Wiki