TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN: LỌC HÓA DẦU BÀI THU HOẠCH GIẢNG VIÊN : PHẠM XUÂN NÚI HỌ VÀ TÊN : TRẦN DANH BÌNH MSSV : 0964040008 LỚP : K12A-ĐH LỌC HÓA DẦU ĐỀ TÀI TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ FCC Thanh hóa, ngày 05 tháng 8 năm 2012 1 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU Mục lục Chương I Các thông số hóa lý kỹ thuật của dầu mỏ 1. Thành phần cất 7 2. Điểm anilin 10 3. Nhiệt độ sôi trung bình (T50) 11 4. Áp suất hơi bão hòa 13 5. Tỷ trọng 15 6. Độ nhớt 17 7. Nhiệt độ chớp cháy 22 8. Nhiệt độ đông đặc 25 9. Điểm vẩn đục 26 10.Các tính chất nhiệt 27 11.Cặn Cacbon 34 12.Tro 35 13.Nước trong dầu mỏ 36 14.Những đại lượng liên quan đến tính ăn mòn và môi trường 37 CHƯƠNG II Quá trình cracking xúc tác FCC 1.Mục đích 42 2.Nguyên liệu 43 3.Sản phẩm 46 4. Sơ đồ công nghệ 54 5. Đặc điểm 56 6.Cơ chế vận hành 59 2 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU GIỚI THIỆU CHUNG THÀNH PHẦN DẦU MỎ Dầu mỏ là là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục,là sản phẩm của quá trình phân hủy chậm nhiều xác động thực vật bị vùi sâu dưới đất,thấm và tích tụ trong đất xốp tạo thành túi dầu Gồm 3 lớp: -Lớp khí mỏ dầu ở trên -Lớp dầu lỏng ở giữa -Lớp nước mặn ở cuối cùng. Dầu mỏ là những nguồn hydrocacbon phong phú nhất có trong thiên nhiên. Dầu mỏ cũng như khí, ngày càng phát hiện được nhiều và hầu như ở đâu cũng thấy dầu mỏ và khí không nhiều thì ít. Qua phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ khác nhau người ta nhận thấy không có loại dầu mỏ nào trên thế giới lại có thành phần giống nhau hoàn toàn cả, mà chúng rất khác nhau và thay đổi theo trong phạm vi rất rộng. Sự khác nhau rất nhiều về thành phần dầu mỏ đã là một vấn đề khoa học rất lớn. Có nhiều cách giải thích khác nhau nhưng nói chung, muốn làm sáng tỏ vấn đề này cần phải trở về cuội nguồn của nó, nghĩa là phải xem xét quá trình hình thành và biến đổi của dầu và khí trong lòng đất. 3 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU Tuy nhiên, cho đến nay cũng chưa có những ý kiến nhận định nhất trí về nguồn gốc và sự biến đổi tạo thành dầu khí, thậm chí có nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực này còn cho rằng, cho đến khi con người sử dụng đến giọt dầu cuối cùng trên hành tinh này thì vấn đề nguồn gốc của dầu khí có thể vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn. Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ con người đã chế tạo được nhiều công cụ hiện đại phục vụ cho công cuộc nghiên cứu như việc ứng dụng các phương pháp phân tích vật lý hiện đại (sắc ký phổ khối, phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân ) kết hợp với các phương pháp vật lý cổ truyền (chưng cất thường, chưng cất phân tử, chưng cất đẳng phí, chưng trích ly, kết tinh, trích ly, khuyếch tán nhiệt ) đã góp phần đáng kể vào việc hiểu biết thêm nguồn gốc các vật liệu hữu cơ ban đầu tạo thành dầu khí và quá trình biến đổi chúng. Nhờ kết quả của các công trình nghiên cứu này mà những nhận định về nguồn gốc tạo thành dầu khí dần dần được sáng tỏ, việc nghiên cứu và giải thích sự khác nhau về thành phần của các loại dầu trên thế giới càng được thuận tiện và rõ ràng hơn. Nước ta là một trong các Quốc gia có tiềm năng về dầu khí. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế biến dầu khí thế giới, nước ta đang có những bước tiến mạnh mẽ trong ngành 4 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU công nghiệp này. Mặc dù dầu khí mới được phát hiện ở Nước ta từ những năm 1970 nhưng đến nay chúng ta đã tìm được các mỏ dầu như mỏ Đại Hùng, Bạch Hổ và hiện đã có các nhà máy chế biến dầu như nhà máy lọc dầu Dung Quất và hiện đang xây dựng nhà máy lọc hoá dầu Nghi Sơn dự tính năm 2014 sẽ hoàn thành. Dầu mỏ là nguồn nguyên liệu có hạn chính vì vậy để sử dụng dầu mỏ một cách có hiệu quả thì đi đầu phải đòi hỏi kỉ thuật chế biến dầu sau đó mới đến chính sách và ý thức của con người.Để nâng cao chất lượng của dầu mỏ trong quá trình sản xuất người ta đã sử dụng các công nghệ khác nhau đối với những mục đích khác nhau như công nghệ reforming, công nghệ ankyl hoá, công nghệ cracking, công nghệ isome hoá… Xăng thu thu được bằng reforming và các phương pháp khác không đủ đáp ứng nhu cầu. Một trong những biện pháp quan trọng nhất để tăng lượng xăng là biến phân đoạn rất nặng VGO, VR, thành xăng, vì các phân đoạn đó có giá trị kinh tế thấp. Chính vì vậy trong nhà máy lọc dầu không thể thiếu công nghệ cracking. Phân đoạn VGO, đặc biệt là phân đoạn VR, gồm từ những hydrocacbon và những hợp chất hữu cơ rất lớn, sôi ở nhiệt độ rất cao ở khoảng 350 ° C, do đó không thể sử dụng trực tiếp cho động cơ xăng. Muốn biến chúng thành xăng phải phá vở các phân tử lớn 5 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU đó thành các phân tử C 5 – C 10 tức là phải tiến hành phản ứng cracking: C + 20 (trong VGO, VR ) → C 5 – C 10 Có hai phương pháp cracking : Cracking nhiệt và cracking xúc tác.Cracking nhiệt hiện nay ít được sử dụng vì cho hiệu suất thấp, cho nhiều sản phẩm phụ không mong muốn đặc biệt là các khí hydrocacbon C - 4 . Nhược điểm nữa là tạo ra xăng có chỉ số octan thấp. Ngày nay cracking xúc tác thực hiện theo công nghệ tầng giả sôi với thời gian tiếp xúc rất ngắn giữa hơi nhiên liệu và bột chất xúc tác. Cracking xúc tác tạo ra hơn 1/3 lượng xăng trên thế giới. Xăng thu được gọi là xăng cracking hay Crackat. Crackat có trị số octan khá cao vào khoảng 90 – 95% .Sở dĩ trị số octan của xăng crckat cao là bởi vì sự có mặt của chất xúc tác đã tạo ra những hydrocacbon họ iso parafin C 5 – C 10 với trị số octan cao.Hiệu suất cracking xúc tác tạo xăng cao vào khoảng 50% . Ngày nay người ta cũng đã dùng cracking xúc tác để sản suất cả dầu diesel. 6 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU CHƯƠNG I Các thông số hóa lý kỹ thuật của dầu mỏ. 1. Thành phần cất Dầu mỏ hay phân đoạn của chúng đều chứa 1 lượng lớn các cấu tử có nhiệt độ sôi trong khoảng rộng. Vậy thành phần cất là khái niệm dùng để biểu diễn phần trăm của chất bay hơi trong điều kiện phòng thí nghiệm theo nhiệt độ hoặc ngược lại nhiệt độ theo phần trăm. Vì vậy, đặc trưng cho tính chất bay hơi và sôi của 1 phân đoạn dầu mỏ, thường đánh giá bằng nhiệt độ bắt đầu sôi (t s,d ) và nhiệt độ kết thúc sôi (t s,c ) và nhiệt độ tương ứng với các phần trăm sản phẩm ngưng tụ khi chưng cất trong dụng cụ chưng cất tiêu chuẩn. Nhiệt độ sôi đầu: Là nhiệt độ đọc được trên nhiệt kế vào lúc giọt chất lỏng ngưng tụ đầu tiên chảy ra từ cuối ống ngưng tụ. Nhiệt độ sôi cuối là nhiệt độ cao nhất đạt được trong quá trình chưng cất. 7 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU Nhiệt độ sôi (t10%), t50%, t90%, t95%, Là nhiệt độ đọc trên nhiệt kế tương ứng khi thu được 10%, 50%, 90%, 95% chất lỏng ngưng tụ trong ống thu. Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa phần cất thu được và nhiệt độ được gọi là đường cong chưng cất. Tuỳ theo thiết bị sử dụng khi tiến hành chưng cất mà ta có nhiều loại đường cong khác nhau như: + đường cong Flash. + đường cong ASTM. + đường cong điểm sôi thực. a.Đường cong Flash: + Nguyên tắc: Cho biết quan hệ giữa pha hơi và lượng hệ lỏng hơi ở các nhiệt độ trong thiết bị chưng cất kín, đẳng áp có khă năng phân giải tương ứng 1 đĩa lý thuyết. + Cách tiến hành: Để thiết lập đường cong của 1 phân đoạn ta dẫn nó vào 1 bình kín, giữ ở áp suất không đổi, nhiệt độ không đổi trong 1 thời gian đủ lâu, tách pha hơi khỏi pha lỏng, xác định lượng các pha ta được 1 điểm trên đường Flash. Lập lại thí nghiệm ở các nhiệt độ khác ta vẽ được đường cong Flash. b. Đường cong ASTM. 8 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU + Nguyên tắc: Đường cong ATSM thu được khi tiến hành chưng cất trong dụng cụ tiêu chuẩn hóa. Đó là 1 thiết bị rất đơn giản được chế tạo theo 1 kích thước quy định . • Đường cong ASTM cho phép đánh giá 1 phân đoạn, 1 sản phẩm dầu mỏ. + Cách tiến hành: Đưa lượng chất mẫu vào bình chưng cất 125ml, ống sinh hàn phải có nhiệt độ: 0 – 1 0 C, ống đong chứa distillat phải đặt trong môi trường 0 – 4 0 C, thời gian chưng cất cũng được xác định cụ thể. Nhiệt độ cần được tăng lên với tốc độ nhất định.(xem hình phía dưới) 9 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU • Chất lỏng được đun nóng nên bay hơi rồi qua bộ phận làm lạnh để ngưng tụ sau đó chảy vào ống đong và ghi lại nhiệt độ theo phần trăm thu được trong ống đong. c. Đường cong điểm sôi thực (TBP). + Nguyên tắc: Cho phép đánh giá được thành phần của các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau. + Cách tiến hành: Tiến hành trưng cất theo tiêu chuẩn ATSM D2892 thiết bị trưng cất Engler. Trong thiết bị trưng cất này chất lỏng mẫu được đun nóng, hơi bay qua bộ phận làm lạnh rồi ngưng tụ chảy qua ống đong. Đây là quá trình chưng cất với khả năng phân chia không triệt để. Để đảm bảo tốt các quá trình chưng cất người ta sử dụng bộ chưng cất với độ phân chia nghiêm ngặt hơn, thiết bị chưng cất với số đĩa lý thuyết 15 – 18 đĩa, chỉ số hồi lưu 5, đường cong thu được có độ phân chia lớn nên đây là đường cong điểm sôi thực. 2. Điểm anilin + Nguyên tắc: Điểm anilin là nhiệt độ thấp nhất trong điều kiện xác định, anilin và sản phẩm tương ứng hòa tan vào nhau tạo thành một hỗn hợp 10 [...]... theo đường cong chưng cất Đối với phân đoạn dầu mỏ thì nhiệt độ sôi trung bình được xác định từ đường cong chưng cất ATSM Còn dầu thô thì được xác định từ đường cong chưng cất TBP Ở đường cong chưng cất ATSM hay đường chưng cất Engler thì nhiệt độ 11 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU ứng với 50% sản phẩm chưng cất được xem là nhiệt độ sôi trung bình thể tích + Cách tiến hành: • Ở đường cong chưng... thường chưng cất để thu được đường cong chưng cất biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thành phần cất thể tích Giá trị nhiệt độ sôi trung bình khác được xác định từ nhiệt độ trung bình thông qua đồ thị và độ dốc Theo Maxwell ta có: Hoặc , Trên trục tung cho biết hiệu số giữa Tv và T hoặc hiệu số giữa Tm và TN Trên trục hoành là giá trị S phản ánh độ nghiêng của đường cong S= T70 − T10 O = C% t60 4 Áp... trung bình thể tích + Cách tiến hành: • Ở đường cong chưng cất ATSM hay đường chưng cất Engler thì nhiệt độ ứng với 50% sản phẩm chưng cất được xem là nhiệt độ sôi trung bình thể tích Nếu sửdụng đường cong chưng cất Engler với hệ tọa độkhác: nhiệt độsôi-phần trăm trọng lượng hoặc nhiệt độsôiphần trăm mol, thì nhiệt độ ứng với 50% trọng lượng hoặc 50% mol sản phẩm chưng cất, sẽ là nhiệt độ sôi trung . chưng cất mà ta có nhiều loại đường cong khác nhau như: + đường cong Flash. + đường cong ASTM. + đường cong điểm sôi thực. a.Đường cong Flash: + Nguyên tắc: Cho biết quan hệ giữa pha hơi và lượng. đường cong chưng cất. Đối với phân đoạn dầu mỏ thì nhiệt độ sôi trung bình được xác định từ đường cong chưng cất ATSM. Còn dầu thô thì được xác định từ đường cong chưng cất TBP. Ở đường cong. thí nghiệm ở các nhiệt độ khác ta vẽ được đường cong Flash. b. Đường cong ASTM. 8 TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU + Nguyên tắc: Đường cong ATSM thu được khi tiến hành chưng cất trong