ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI TẬP NHỎ - CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ PHỤC VỤ CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP KHÁC Đề tài: FLUID COKING LỚP L01 --- NHÓM 6 --- HK222 Giảng viên: TS. MAI CAO LÂN Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên 1. Huỳnh Mai Trà 2014808 2. Nguyễn Lan Anh 2012602 3. Nguyễn Ngọc Loan Anh 2012604 4. Trần Lê Khánh Chương 2012747 5. Nguyễn Hữu Hậu 2013122 Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 Điểm số MỤC LỤC 1. Fluid Coking ................................................................................................ 3 1.1 Giới thiệu về Fluid Coking ....................................................................3 1.2 Mô tả quy trình làm việc ........................................................................3 1.3 Giải thích sơ đồ làm việc của quá trình Fluid Coking ........................... 4 1.4 Sơ đồ phân phối sản phẩm của Fluid Coking ........................................4 1.5 Đặc điểm, lợi thế của Fluid Coking .......................................................5 1.6 Các thuộc tính, thông số ảnh hưởng đến Fluid Coking .........................6 2. So sánh Fluid Coking và Delayed Coking...................................................7 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................9 1. Fluid Coking 1.1 Giới thiệu về Fluid Coking Fluid Coking là quá trình xử lý tiếp tục sử dụng công nghệ tầng sôi ( Fluidized Bed Technology) để chuyển đổi những hydrocacbon nặng như vacuum resid, atmospheric resid, oil sands bitumen, heavy whole crudes, deasphalter bottoms, FCC bottoms thành những sản phẩm nhẹ hơn. Fluid Coking gần đây được sử dụng về thương mại trong các nhà máy lọc dầu để chuyển đổi sâu (deep conversion) và là nguồn lực để nâng cấp dầu nặng/bitumens. Trong quá trình Fluid Coking, một phần coke sinh ra được sử dụng làm chất gia nhiệt cho quá trình. Phản ứng cracking xảy ra bên trong thiết bị gia nhiệt và bình phản ứng. Một phần coke được hình thành trong thiết bị gia nhiệt, với nhiệt độ cao nó được tuần hoàn lại bình phản ứng và cung cấp nhiệt cho phản ứng cracking. Quá trình phản ứng diễn ra ở khoảng nhiệt độ 520oC và sản phẩm coke được hình thành. Sản phẩm coke tạo thành đáp ứng được các yêu cầu của thị trường về coke dầu mỏ. 1.2 Mô tả quy trình làm việc Fluid coking sử dụng 1 bình phản ứng và 1 thiết bị gia nhiệt. Cả bình phản ứng và thiết bị gia nhiệt đều chứa tầng sôi (fluidized beds) với các hạt than cốc (coke) tuần hoàn giữa 2 bình bằng kỹ thuật fluidized solids. Nguyên liệu đầu vào (Feed) được gia nhiệt ở điều kiện chân không lên đến 565oC trước khi đưa vào bộ phận Scrubber để tích hợp, tiếp xúc, trao đổi nhiệt trực tiếp với những chất thải khí bên trên bình phản ứng . Scrubber sẽ ngưng tụ những hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao hơn 525oC trong bình phản ứng và tái chế chúng, sau đó chúng tiếp tục đi vào lò phản ứng. Những khí nhẹ hơn được sẽ gửi đến fractionation (tháp tách chiết). Trong lò phản ứng, feed (đầu vào) được crack nhiệt thành nhiều sản phẩm nhẹ hơn và than cốc (coke). Than cốc (coke) thu được ở phần đáy lò phản ứng Trữ lượng than cốc (Coke) được khai thác bằng cách di chuyển tầng coke từ bình phản ứng (Reactor) sang thiết bị gia nhiệt (burner) thông qua dây chuyền vận chuyển coke. Phụ thuộc vào đầu vào (feed), mà 15%-25% coke được đốt trong không khí để đáp ứng/thỏa mãn yêu cầu của quy trình nhiệt, loại bỏ nhu cầu cung cấp nhiệt từ bên ngoài. Một phần coke nóng từ thiết bị gia nhiệt (burner) được tuần hoàn trở lại bình phản ứng (reactor) thông qua coke transfer line, cung cấp nhiệt cần thiết để duy trì nhiệt độ bình phản ứng (reactor) và duy trì phản ứng cracking nhiệt. Phần dư của coke được withdrawn (chọn) và chất rắn tạo thành là sản phẩm. Thiết bị gia nhiệt (burner) cũng tạo ra những fuel gas (khí thải) có giá trị gia nhiệt thấp, nó được chuyển đến CO boiler (nồi hơi) để thu hồi năng lượng thêm nữa thông qua sản xuất hơi nước. 1.3 Giải thích sơ đồ làm việc của quá trình Fluid Coking 3.Nguyên liệu được crack thành hơi và các khí nhẹ hơn đi qua scrubber đến các distillation column(tháp chưng cất). Thiết bị gia nhiệt cũng tạo ra những khí thải có giá trị gia nhiệt thấp, nó được chuyển đến CO boiler để thu hồi năng lượng thêm 1.Feed được gia nhiệt lên đến 565oC trước khi bơm vào Sản phẩm 2.Hydrocacbon nặng trong Feed được tái chế tiếp tục đi vào reactor 4.Coke được sản xuất trong reactor(bình phản ứng) được đặt xuống đáy của bình. Hơi nước được đưa vào ở dưới cùng của reactor, ở đây scrubber cũng được thêm vào để lọc bất cứ hydrocarbons nặng nào khỏi bề mặt coke. 5.Vận chuyển theo đường transfer coke line Một phần coke nóng được chuyển về reactor để gia nhiệt cho quá trình cracking 1.4 Sơ đồ phân phối sản phẩm của Fluid Coking Fluid Coking tạo ra đầy đủ các loại sản phẩm, từ dòng khí của C4-reactor qua đầy đủ các sản phẩm lỏng cho đến dòng sản phẩm coke. Hình bên dưới mô phỏng việc phân phối sản phẩm điển hình. Dòng khí từ bình bình phản ứng thường được gửi đến nhà máy sản xuất các khí hydrocacbon và chất lỏng nhẹ để sản xuất C2-fuel gas, C3 cho nguyên liệu ankyl hóa, nguyên liệu hóa học hoặc LPG, và C4 để pha trộn xăng thương mại (mogas). Các sản phẩm lỏng thường được chia thành ba phần. Naphtha coker được gửi đến thiết bị xử lí bằng hydro và sau đó được sử dụng làm nguyên liệu cho thiết bị chuyển hóa hoặc để pha trộn mogas. Coke dầu mỏ nhẹ và nặng được sử dụng làm nguyên liệu cho FCC, hydrocracker hoặc hóa dầu. Sản phẩm fluid coke, có dạng hình cầu với kích thước hạt trung bình là 100150 m, là chất rắn không kết tinh, chất rắn free-flowing, có thể được vận chuyển nhờ khí nén trong một hệ thống kín. Fluid coke có thể được bán dưới dạng solid fuel với việc định giá sản phẩm dựa trên hàm lượng sulfur và kim loại cũng như đặc điểm độ cứng. Các đầu ra hiện tại bao gồm lò nung xi măng, nơi xi măng hấp thụ các sản phẩm đốt cháy có chứa sulfur từ coke, hoặc nồi hơi để phát điện và hơi nước. Fluid bed boilers để sản xuất điện là một đầu ra hấp dẫn cho fluid coke vì loại coke này không yêu cầu nghiền hoặc các bước chuẩn bị khác như delayed coke. 1.5 Đặc điểm, lợi thế của Fluid Coking - Các hạt coke tuần hoàn lại từ lò đốt giữ hai chức năng: cung cấp nhiệt cho quá trình và đóng vai trò là các tâm hoạt động cho phản ứng. - Trong quy trình này, những sản phẩm than cốc (coke) được đốt cháy để cung cấp nhiệt cho quy trình, tránh nhu cầu mua nhiên liệu hoặc khí tự nhiên như trong Delayed coking. - Linh hoạt xử lí nhiều nguồn đầu vào, đặc biệt là những nguồn có chứa hàm lượng kim loại cao, sulfur, Conradson Carbon Residue(CCR) - Về labor-intensive, xử lí đơn giản và sạch hơn nhiều so với việc xử lí delayed coking tốn nhiều công sức. - Nhiệt sinh ra từ lò nung coke có thể dùng để sản xuất hơi nước - Sản phẩm gas oil có thể dùng làm nhiên liệu trực tiếp cho quá trình cracking, hydro cracking hay dùng làm nhiên liệu vì có hàm lượng lưu huỳnh thấp(<0.3% kl) - Sản phẩm naphtha sau khi xử lý dùng làm nguyên liệu cho quá trình reforming, phân đoạn nhẹ dùng làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa - Nhiệt sinh ra từ thiết bị gia nhiệt có thể dùng để sản xuất hơi nước. 1.6 Các thuộc tính, thông số ảnh hưởng đến Fluid Coking - Các thuộc tính + Hàm lượng sulfur cao + Tốc độ chậm, nghèo cấu trúc tinh thể, chỉ số grindability thấp - Các thông số ảnh hưởng Hàm lượng của sản phẩm được xác định bởi các thuộc tính của nguyên liệu đầu vào (Feed), nhiệt độ của fluid bed và thời gian lưu lại của chất lỏng trong tầng. Nếu quá trình chuyển đổi thành coke và các hydrocacbon nhẹ quá chậm thì một phần coke sẽ tích tụ trong bình phản ứng, đây được biết đến là bogging. Tổng sản phẩm coke có liên quan trực tiếp đến dư lượng Conradson carbon residue. Chất lượng coke và chất lượng gas cũng rất quan trọng. Trong hầu hết các trường hợp, cần phải có sản lượng chất lỏng cao, năng suất coke và gas tối thiểu và về lý thuyết, hai tốc độ cracking nên được xem xét. Đầu tiên là tốc độ mà chất lỏng bị crack và bốc hơi sau khi nằm xuống các hạt coke sẽ xác định khả năng giữ reactor. Thứ hai là quá trình cracking pha hơi xác định sự phân bố các sản phẩm giữ gas, naptha và gas oil. Thời gian lưu hơi có thể được xác định từ thể tích reactor và lưu lượng thể tích của hơi hydrocarbon và hơi nước, và có thể được chia thành thời gian trong fluid bed và thời gian trong disperse phase ( pha phân tán). Một chức năng của của tốc độ giữ coke hoặc vận tốc không gian trọng lượng (WIH/W) thường được biểu thị bằng giờ tương ứng. Để có sản lượng chất lỏng tối đa, thời gian cracking thứ cấp phải được giữ ở mức tối thiểu và do đó, thông thường mong muốn thiết kế thiết bị cho W/H/W có thể hoạt động tối đa. Nhiệt độ bình phản ứng thường ở mức 510°C–540°C (950°F–1000°F). Nhiệt độ thấp thúc đẩy sản lượng/năng suất liquid cao và giảm sự không bão hòa của gas nhưng làm tăng nhu cầu holdup(giữ/ứ đọng) của bình phản ứng. Nhiệt độ của thiết bị gia nhiệt thường ở trên nhiệt độ của bình phản ứng khoảng 55°C–110°C (100°F–200°F) điều chỉnh lượng coke gửi đến bình phản ứng từ bộ điều khiển thiết bị gia nhiệt nhiệt độ bình phản ứng 2. So sánh Fluid Coking và Delayed Coking Delayed Coking: Purpose: to reduce maximum yields of distillate products Moderate (480oC-515oC; 900oF-960oF) heating at pressure of 90psi Reactions allowed to proceed to completion Completion conversion of the feedstock Soak drums (845oF-900oF) used in pairs (one onstream and one offsteeam being decoked) Coked until drum solid Coke removed hydraulically from offstream drum Coke yield: 20%-40% by weight (dependent upon feedstock) Yield of distillate boiling below 220oC(430oF): ca.30%(but feedstock dependent) Fluid Coking Purpose: to reduce maximum yields of distillate products Severe(480oC-565oC;900oF-1050oF) heating at pressure of 10psi Reaction allowed to proceed to completion Complete conversion of the feedstock Oil contacts refractory coke Bed fluidized with steam; heat dissipated throughout the fluid bed Higher yields of light end (<C5) than delayed coking Less coke make than delayed coking (for one particular feedstock) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Speight___2017___Handbook_of_Petroleum_Refining.pdf 2. https://www.yumpu.com/en/document/read/19632069/fluid-cokingconversion-technology-exxonmobil 3. https://www.slideshare.net/translateds/fluid-coking