Bài giảng Công nghệ lọc hóa dầu

1 MỤC LỤC Đề mục Trang MỤC LỤC .............................................................................................................................. 1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN ...................................................................................................... 6 Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun ................................................................................................. 6 Mục tiêu của mô đun.............................................................................................................. 6 Mục tiêu thực hiện của mô đun .............................................................................................. 6 Nội dung chính/các bài của mô đun ....................................................................................... 6 CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN ........................................................ 7 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN ............................................................... 8 BÀI 1 . GIỚI THIỆU CHUNG Mã bài: HD C1 ................................................................... 10 Giới thiệu ............................................................................................................................. 10 Mục tiêu thực hiện ............................................................................................................... 10 Nội dung chính..................................................................................................................... 10 Các hình thức học tập .......................................................................................................... 10 1. Mục tiêu của lọc dầu ........................................................................................................ 10 2. Nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu ........................................................................................ 12 3. Các quá trình trong nhà máy lọc dầu .............................................................................. 13 3.1. Quá trình cất phân đoạn dầu .............................................................................. 13 3.2. Các quá trình chế biến thứ cấp ............................................................................ 15 4. Vai trò của quá trình chế biến dầu ................................................................................... 18 CÂU HỎI .............................................................................................................................. 20 BÀI 2. PHÂN LOẠI DẦU THÔ Mã bài: HD C2 ................................................................ 21 Giới thiệu ............................................................................................................................. 21 Mục tiêu thực hiện ............................................................................................................... 21 Nội dung chính..................................................................................................................... 21 Các hình thức học tập .......................................................................................................... 21 1. Phân loại dầu thô theo phương pháp hóa học và vật lý ................................................... 21 1.1.Phân loại dầu theo phương pháp hóa học ............................................................ 21 1.2.Phân loại dầu theo phương pháp vật lý ................................................................ 25 2. Thành phần hóa học của dầu thô, thành phần hydrocacbon ............................................ 25 2.1. Hydrocacbon parafin ............................................................................................ 26 2.2. Hydrocacbon không no ........................................................................................ 26 2.3. Hydrocacbon naphten .......................................................................................... 26 2.4. Hydrocacbon thơm .............................................................................................. 27 3. Thành phần phi hydrocacbon trong dầu ........................................................................... 27 3.1. Hợp chất lưu huỳnh ............................................................................................. 28 3.2. Nitơ và hợp chất nitơ ........................................................................................... 28 2 3.3. Hợp chất chứa oxy .............................................................................................. 29 4. Các phân đoạn sản phẩm của dầu thô ............................................................................. 30 4.1. Thành phần phân đoạn của xăng ......................................................................... 32 4.2. Thành phần phân đoạn của nhiên liệu diesel ....................................................... 32 5. Cách nhận dạng dầu thô .................................................................................................. 35 5.1. Theo tỉ trọng......................................................................................................... 35 5.2. Nhiệt độ đông đặc và hàm lượng parafin trong dầu ............................................. 36 5.3. Nhiệt độ bắt cháy ................................................................................................. 36 5.4. Độ nhớt ................................................................................................................ 36 6. Phân tích một số tính chất dầu thô ................................................................................... 37 6.1. Xác định thành phần phân đoạn .......................................................................... 37 6.2. Xác định tỉ trọng dầu thô ..................................................................................... 43 6.3. Phương pháp xác định hàm lượng nhựa và asphaten ........................................ 48 6.4. Xác định hàm lượng Parafin ................................................................................ 50 CÂU HỎI .............................................................................................................................. 50 BÀI 3. PHÂN TÁCH DẦU THÔ Mã bài: HD C3 ................................................................. 51 Giới thiệu ............................................................................................................................. 51 Mục tiêu thực hiện ............................................................................................................... 51 Nội dung chính..................................................................................................................... 51 Các hình thức học tập .......................................................................................................... 51 1. Mở đầu ............................................................................................................................ 51 2. Khử muối - nước............................................................................................................. 53 3. Các công nghệ khử muối-nước điển hình ....................................................................... 55 3.1. Các phương pháp loại nước ................................................................................ 55 3.2. Sơ đồ công nghệ loại nước-muối ........................................................................ 58 4. Chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển ........................................................................... 61 4.1. Sơ đồ nguyên tắc .......................................................................................................... 62 4.2. Chưng cất dầu có tác nhân bay hơi ..................................................................... 63 4.3. Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất khí quyển ......................................................... 63 5. Chưng cất dầu thô ở áp suất chân không ........................................................................ 68 5.1. Hệ thiết bị ngưng tụ khí áp - bơm phun. ............................................................... 68 5.2. Hệ bơm phun - thiết bị ngưng tụ khí áp. ............................................................... 69 5.3. Đặc điểm chưng cất trong tháp chân không ......................................................... 70 5.4. Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất chân không ...................................................... 71 6. Vận hành các cụm chưng cất dầu thô .............................................................................. 73 6.1. Khởi động cụm chưng cất khí quyển (sơ đồ hình 3.7) ......................................... 73 6.2. Khởi động cụm chưng cất chân không (sơ đồ hình 3.10) ..................................... 78 CÂU HỎI .............................................................................................................................. 80 BÀI 4. QUÁ TRÌNH CRACKING .......................................................................................... 81 1. Cracking nhiệt ................................................................................................................. 81 2. Cracking xúc tác ............................................................................................................. 83 3. Mục đích của cracking xúc tác ........................................................................................ 84 3 4. Cơ chế phản ứng ............................................................................................................ 85 5. Xúc tác sử dụng .............................................................................................................. 88 5.1.Xúc tác alumino-silicat vô định hình ...................................................................... 91 5.2. Xúc tác alumino-silicat tinh thể (xúc tác chứa zeolit) ............................................ 92 5.3. So sánh xúc tác alumino-silicat vô định hình và tinh thể ...................................... 93 5.4. Xúc tác với phụ gia mangan ................................................................................ 94 6. Nguyên liệu ..................................................................................................................... 95 7. Sản phẩm thu ................................................................................................................. 97 7.1. Khí béo ................................................................................................................ 97 7.2. Xăng không ổn định ............................................................................................. 98 7.3. Gasoil nhẹ ......................................................................................................... 100 7.4. Gasoil nặng ....................................................................................................... 100 8. Công nghệ FCC ............................................................................................................ 101 8.1. Phân loại các quá trình công nghiệp .................................................................. 101 8.2. Sơ đồ cracking với lớp xúc tác tĩnh .................................................................... 102 8.3. Sơ đồ cracking với xúc tác viên cầu tuần hoàn ................................................. 104 8.4. Sơ đồ cracking với xúc tác tầng sôi .................................................................. 106 CÂU HỎI ............................................................................................................................ 109 BÀI 5. QUÁ TRÌNH REFORMING Mã bài: HD C5 ......................................................... 110 1. Mục đích của quá trình ................................................................................................. 111 2. Nguyên liệu ................................................................................................................... 112 3. Cơ chế phản ứng .......................................................................................................... 118 3.1. Dehydro hóa naphten ........................................................................................ 118 3.2. Dehydro hóa đóng vòng parafin ......................................................................... 119 3.3. Phản ứng đồng phân hóa parafin ...................................................................... 121 3.4. Phản ứng của hydrocacbon thơm ...................................................................... 121 3.5. Hydrocracking parafin phân tử lượng cao .......................................................... 122 4. Xúc tác sử dụng ............................................................................................................ 123 4.1. Đặc điểm và tính chất của xúc tác ..................................................................... 123 4.2. Hoàn nguyên xúc tác ......................................................................................... 128 4.3. Xúc platin - alumina mới .................................................................................... 129 5. Các sơ đồ công nghệ ..................................................................................................... 131 5.1. Phân loại các quá trình công nghiệp .................................................................. 131 5.2. Hydroreforming .................................................................................................. 132 5.3. Platforming ........................................................................................................ 136 5.4. Ultraforming ....................................................................................................... 140 5.5. Hydroreforming với xúc tác alumo - molibden lớp tĩnh ....................................... 141 6. Sản phẩm thu: xăng có trị số octan cao ........................................................................ 143 7. Các tiến bộ về reforming xúc tác trong lọc dầu ............................................................. 146 CÂU HỎI ............................................................................................................................ 150 BÀI 6. CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÁC ....................................................................... 151 1. Quá trình hydrocracking ................................................................................................. 152 2. Mục đích của quá trình .................................................................................................. 152 4 2.1.Hydrocracking để thu được nhiên liệu................................................................. 153 2.2. Hydrocracking phân đoạn xăng để thu được khí hóa lỏng và isoparafin ............ 156 2.3. Ứng dụng Hydrocracking trong sản xuất dầu bôi trơn chất lượng cao ............... 157 2.4. Một số sơ đồ công nghệ cracking xúc tác .......................................................... 161 3. Xúc tác và cơ chế phản ứng ......................................................................................... 166 3.1. Cơ chế phản ứng ............................................................................................... 166 3.2. Xúc tác hydrocracking ........................................................................................ 171 3. Sản phẩm xăng hydrocracking ....................................................................................... 173 3.1. Khí béo .............................................................................................................. 173 3.2. Xăng không ổn định ........................................................................................... 175 3.3. Gasoil nhẹ ......................................................................................................... 177 3.4. Gasoil nặng ....................................................................................................... 178 4. Hydrodesulfur hóa (HDS) ............................................................................................... 178 5. Vai trò trong nhà máy lọc dầu ........................................................................................ 180 6. Xúc tác và cơ chế phản ứng các quá trình hydro hóa .................................................... 182 6.1. Xúc tác ............................................................................................................... 182 6.2. Cơ chế phản ứng ............................................................................................... 185 7. Hydrodenitơ hóa (HDN) ................................................................................................. 187 CÂU HỎI. ........................................................................................................................... 187 BÀI 7. TỔNG HỢP CÁC CẤU TỬ CHO XĂNG GỐC ......................................................... 189 1. Quá trình isomer hóa (đồng phân hóa) .......................................................................... 190 1.1. Mục đích của quá trình isomer hóa .................................................................... 190 1.2. Cơ chế isomer hóa ............................................................................................ 191 1.3. Xúc tác isomer hóa ............................................................................................ 193 2. Alkyl hóa ........................................................................................................................ 196 2.1. Mục đích của quá trình Alkyl hóa ....................................................................... 196 2.2. Cơ chế Alkyl hóa................................................................................................ 197 2.3. Nguyên liệu và sản phẩm Alkyl hóa ................................................................... 203 2.4. Xúc tác Alkyl hóa ............................................................................................... 205 3. Oligomer hóa ................................................................................................................. 208 3.1. Mục đích của quá trình oligomer hóa ................................................................. 208 3.2. Cơ chế oligomer hóa ......................................................................................... 208 3.3. Đặc điểm của polymer hóa trong chế biến dầu, sản xuất xăng polymer ............. 211 3.4. Xúc tác polymer hóa .......................................................................................... 213 4. Vai trò của các quá trình trên trong nhà máy lọc dầu ..................................................... 215 CÂU HỎI ............................................................................................................................ 216 BÀI 8. LÀM SẠCH CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ ................................................................... 217 1. Xử lý bằng amin ............................................................................................................. 218 2. Làm sạch bằng axit ........................................................................................................ 221 3. Làm sạch bằng NaOH .................................................................................................. 226 4. Tách các hợp chất chứa lưu huỳnh ............................................................................... 230 5. Tách hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ để sản xuất dầu gốc ...................................