Tổng quan về quá trình cốc hóa

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CỐC HÓA GVHD: Th.s Vy Thị Hồng Giang Nhóm thực hiện : Đỗ Văn Chung Phan Trung Kiên Hoàng Văn Xuân Ngô Thế Linh Nguyễn Sỹ Đường Trương Quốc Việt Nguyễn Ngọc Đồng Ngô Trí Huy BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠ SỞ NGHỆ AN Nội dung chính Giới thiệu về quá trình cốc hóa Đặc điểm của quá trình cốc hóa Các phản ứng Nguyên liệu và sản phẩm Các yếu tố ảnh hưởng Các công nghệ cốc hóa Tài liệu tham khảo Tập bài giảng trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh. Công nghệ chế biến dầu mỏ - Lê Văn Hiếu Các trang wed: I-Giới thiệu về quá trình cốc hóa Quá trình cốc hóa là 1 dạng của quá trình chế biến nhiệt. Quá trình cốc hóa nhằm sản xuất cốc dầu mỏ từ các nguyên liệu cặn nặng như cặn gudron, cặn của cracking nhiệt hay cặn của quá trình cracking xúc tác. Trong nhà máy lọc dầu nó như một phân đọan “đáy” II-Đặc điểm của quá trình cốc hóa Sự tạo thành cốc là do các phản ứng ngưng tụ các hydrocacbon tạo thành các hợp chất cao phân tử có độ ngưng tụ vòng thơm cao. Nếu nguyên liệu có chứa nhiều vòng không no, nhiều vòng thơm ngưng tụ có mạch bên dài,là cấu tử dễ tham gia phản ứng ngưng tụ, sẽ cho hiệu suất và chất lượng cốc tốt nhất. Khả năng tạo cốc và hiệu suất cốc được đánh giá thông qua đại lượng gọi là độ cốc hóa( Conradson).Độ cốc hóa của nguyên liệu càng cao càng cho phép nhận nhiều cốc hơn. III-Các phản ứng Phản ứng chính của quá trình tạo cốc là phản ứng ngưng tụ các hydrocacbon có trong nguyên liệu để tạo thành các hợp chất đa vòng có khối lượng lớn hơn. Ví dụ: Cộng đóng vòng Diels Alder → dehydro hoá → poly Aromatic. Phản ứng phụ tạo C1 - C2: sinh ra do phản ứng cracking nhiệt IV-Nguyên liệu và sản phẩm Nguyên liệu Bao gồm các cặn nặng: Cặn gudron (phân đoạn VD-chưng cất chân không) Cặn của quá trình cracking nhiệt Cặn của quá trình cracking xúc tác IV-Nguyên liệu và sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm chính là cốc: có %S<1.5 gọi là cốc tốt được sử dụng làm điện cực cho các ngành công nghiệp khác như điện tử, viễn thông. cốc có %S từ 1.5 – 4 gọi là cốc xấu được dùng làm nguyên liệu đốt lò. Ngoài ra còn thu được một số sản phẩm khác như khí, xăng, gasoil… V-Các yếu tố ảnh hưởng Nhiệt độ: Quá trình tiến hành ở nhiệt độ cao: 400-450oC (có tài liệu ghi 400-520oC) Nhưng không được quá cao vì sẽ làm cho xuất hiện nhiều sản phẩm phân hủy (khí và lỏng) vì sản phẩm chính của chúng ta là sản phẩm đa tụ (cốc). V-Các yếu tố ảnh hưởng Áp suất Áp suất thì lớn hơn hoặc bằng với áp suât khí quyển. Không được tiến hành ở áp suất quá cao vì sẽ xuất hiện nhiều khí làm thể tích tăng lên chống lại quá trình của chúng ta là ngưng tụ-giảm thể tích. Đây là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình cốc hóa. VI- Các công nghệ cốc hóa Trong thực tế, các dây chuyền công nghệ được phân thành: Cốc hóa gián đoạn. Cốc hóa chậm (hay còn gọi là cốc hóa bán liên tục). Cốc hóa tầng sôi( hay còn gọi là cốc hóa liên tục trong lớp sôi). 1.Cốc hóa gián đoạn Cốc hóa gián đoạn là loại cổ điển và đơn giản nhất Dây chuyền gồm 1 thiết bị chính là nồi cốc hóa, hình trụ được đặt nằm ngang, đường kính từ 2-4m và chiều dài 10-12m. Nguyên liệu được cho vào nồi rồi được đốt trực tiếp nhằm nâng nhiệt độ, tách phần nhẹ và tạo cốc.Khi đạt tới 450-460oC,sau đó giảm nhiệt độ để tách phần nhẹ. Sau đó tiếp tục gia nhiệt để đạt 700-750oC. Khi thấy nhiệt độ giảm thì ngừng gia nhiệt và duy trì thêm thời gian nữa để hoàn thành tạo cốc. Sau đó được làm lạnh đến 250oC và tháo cốc. Chu kỳ làm việc khoảng 25-35h. Năng suất tối đa khoảng 5 tấn. 2.Cốc hóa chậm Đây là công nghệ khá phổ biến và rộng rãi trên thế giới. Loại công nghệ này phải có ít nhất 2 buồng phản ứng(buồng cốc hóa), một buồng làm nhiêm vụ phản ứng còn buồng kia trong thời gian tháo dỡ cốc, sau đó lại thay thế cho nhau. 2.Cốc hóa chậm Nguyên liệu được đốt nóng liên tục trong lò ống đến nhiệt độ 480-520oC; áp suất đạt 2kg/cm2 rồi được nạp vào buồng cốc hóa. Nguyên liệu được giữ trong buồng cốc hóa với thời gian đủ để tách hơi hydrocacbon nhẹ và tạo cốc. Khi buồng này nạp đủ thì chuyển sang buồng khác. Sơ đồ hoạt động theo kiểu bán liên tục.Được mô tả chi tiết trong sơ đồ sau: Nguyên liệu được chia làm 2 dòng, nhờ bơm bơm qua các thiết bị trao đổi nhiệt đưa vào lò ống 1 rồi từ đó đưa vào cột tinh cất. Tại đây nguyên liệu được tiếp xúc với sản phẩm hơi khí từ buồng cốc hóa sang với nhiệt độ khoảng 425oC, nguyên liệu được đốt nóng tới 400oC. Sản phẩm nặng và phần tuần hoàn được trộn cùng với nguyên liệu mới tạo thành nguyên liệu cho vào buồng cốc hóa. Từ đáy cột 3, nguyên liệu được bơm qua lò ống 2 để nâng nhiệt độ lên 510oC và tiếp tục được nạp vào buồng cốc hóa 4 đang sẵn sàng làm việc (trong chu kì nạp liệu). Các buồn khác đang tháo cốc hoặc đang tháo dỡ cốc. Gasoil nặng từ đáy của cột tách được bơm qua lò đốt 1, ở đây nó được đốt đến nhiệt độ 510 – 520oC, qua van trộn với nguyên liệu cốc hóa và được nạp vào buồng cốc hóa. Tại đỉnh cột 3, khí và hơi xăng cùng với hơi nước được cho qua thiết bị làm lạnh bằng không khí, tiếp theo làm lạnh bằng nước ở thiết bị 8 tới 40oC sau đó đưa tới thiết bị tách khí 9. Nước từ đáy thiết bị tách khí được cho vào bể 10, từ đó bơm qua các thiết bị trao đổi nhiệt đến 150oC rồi vào lò 1 và 2. Gasoil nhẹ từ cột tách hơi 11 được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó qua thiết bị làm lạnh rồi ra khỏi dây chuyền thành sản phẩm. Phần gasoil nặng từ đáy cột 11 được bơm qua thiết bj trao đổi nhiệt, vào thiết bị đun nóng để cấp nhiệt cho đáy tháp ổn định rồi cũng được cho qua thiết bị đốt để sản xuất hơi nước với áp suất từ 1 – 1.4 MPa, sau đó được làm lạnh trong thiết bị ngưng tụ rồi đưa ra khỏi dây chuyền. Khí béo(C3 – C4) từ thiết bị phân tách khí 12 cũng được đưa ra ngoài làm sản phẩm. Xăng chưa ổn đinh được bơm phần lớn, đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt sau đó cho vào cột ổn định 13. Dưới áp suất 0.6 MPa, quá trình khử butan được thực hiện. Hơi từ thiết bị 13 được đưa qua thiết bị làm lạnh, sau đó được đưa đi phân tách khí 17 để nhận C1,C2 . Xăng đã ổn định ở thiết bị 13 được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị làm lạnh rồi đưa vào bể chứa. Khi tháo dỡ cốc, thiết bị được làm lạnh bằng hơi nước đến 400oC. Hơi tách ra được dưa vào tháp tách 3, sau đó làm lạnh bằng không khí và bằng nước rồi đưa vào bể chứa 16 để tách hydrocacbon nặng. Cốc trong buồng được tháo bằng phương pháp thủy lực, nước tách ra được đưa vào thiết bị lắng lọc 16 và được đưa trở lại chu trình. Chế độ cốc hóa chậm ở Nga và Mỹ 3.Cốc hóa tầng sôi Cốc hóa tầng sôi có nhiều ưu điểm so với cốc hóa chậm hay cốc hóa gián đoạn do với trạng thái tầng sôi tránh được hiện tượng qua nhiệt cục bộ. Sơ đồ thiết bị: Nguyên liệu đi vào đựoc chia làm 2 phần, một phần vào thiết bị phản ứng, một phần vào tháp rữa, cốc ở trạng thái tầng sôi có nhiệt độ cao từ lò đốt sang. Trong thiết bị phản ứng xảy ra các phản ứng cracking nhiệt và cốc hóa. Hỗn hợp khí, xăng, gasoil từ thiết bị phản ứng vào cyclon để tách những hạt mịn và hỗn hợp hơi đi lên tháp rữa để rữa các hạt bụi chưa tách được ở cyclon (tháp rữa ngược chiều để tăng hiệu suất chuyển hóa). Sau đó hỗn hợp hơi được đưa vào tháp chưng cất. Ở đỉnh tháp chưng cất thu được xăng và khí; ở đáy thu được gasoil nặng và ở giữa thu được gasoil nhẹ. Cốc từ thiết bị phản ứng được đưa qua lò đốt (ở trạng thái tầng sôi) để nâng lên nhiệt độ 600 – 620oC. Cốc hạt lớn được cho qua thiết bị tách, làm nguội và đưa ra ngoài. Cốc mịn bay lên theo gặp O2 từ máy nén khí để cung cấp nhiệt độ cao cho thiết bị phản ứng. Nhiệt khói ở lò đốt cao tận dụng nhiệt để sinh công. 3.Cốc hóa tầng sôi 3.Cốc hóa tầng sôi Ở trên là một số thông số của quá trình cốc hóa tầng sôi. Sau đây ta có thể xem một đoạn video clip về quá trình cốc hóa(cocking process). Hình ảnh minh họa THE END! THANK VERY MUCH!