177 BÀI 4. THIẾT BỊ XỬ LÝ LÀM SẠCH SẢN PHẨM Mã bài: HD I4 Giới thiệu Trong dầu thô thƣờng chứa một lƣợng các chất độc hại với môi trƣờng, sức khoẻ con ngƣời và máy móc, thiết bị nhƣ các hợp chất Lƣu huỳnh, hợp chất Ni-tơ, hợp chất Ô-xy, Benzen và một số kim loại nặng. Một số tạp chất không chỉ ảnh hƣởng đến môi trƣờng mà còn ảnh hƣởng đến các quá trình công nghệ. Ảnh hƣởng lớn nhất của các tạp chất độc hại với các quá trình công nghệ là gây ra hiện tƣợng ngộ độc xúc tác. Chính vì vậy mà vấn đề làm sạch các sản phẩm (bao gồm cả sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng) là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong các nhà máy chế biến dầu khí. Ngày nay, do những yêu cầu về bảo vệ môi trƣờng ngày càng khắt khe, các tiêu chuẩn về chất lƣợng các sản phẩm dầu mỏ cũng ngày càng quy định khắt khe về hàm lƣợng các tạp chất độc hại đối với môi trƣờng và con ngƣời thì vai trò của các thiết bị xử lý càng đƣợc quan tâm nghiên cứu, phát triển. Mục tiêu thực hiện Học xong bài này học viên có năng lực: - Mô tả đƣợc mục đích ý nghĩa của việc là sạch sản phẩm. - Mô tả đƣợc các công nghệ là sạch sản phẩm và ứng dụng của các phƣơng pháp. - Mô tả và vẽ đƣợc sơ đồ nguyên lý hoạt động, cấu tạo của một số thiết bị làm sạch: Thiết bị làm sạch khí hoá lỏng (LPG), thiết bị làm sạch Kerosene (KTU), thiết bị làm sạch RFCC Naphtha (NTU), - Thực hiện các bƣớc vận hành một số hệ thống thiết bị thí nghiệm. Nội dung chính - Mục đích, ý nghĩa của của quá trình làm sạch sản phẩm và các công nghệ xử lý. - Tổng quan về các phƣơng pháp làm sạch; - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý Kerosne (KTU) bằng phƣơng pháp ngọt hoá (sweetening). - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý RFCC Naphtha (NTU) bằng phƣơng pháp ngọt hoá (sweetening). - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị xử lý LPG (LTU) bằng phƣơng pháp ngọt hoá (sweetening). - Thực tập và làm thí nghiệm. http://www.ebook.edu.vn 178 4.1. MỤC ĐÍCH QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH 4.1.1. Mục đích Mục đích quá trình làm sạch các sản phẩm trung trung gian và sản phẩm cuối cùng trong công nghệ chế biến dầu khí là để loại các chất gây độc hại đối với sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng ra khỏi các sản phẩm dầu khí. Ngoài ra, quá trình làm sạch còn là buớc chuẩn bị nguyên liệu cho một số quá trình công nghệ mà sự có mặt của một số tạp chất sẽ ảnh hƣởng đến hiệu suất, chất lƣợng sản phẩm quá trình và tuổi thọ của xúc tác, thiết bị. Với một số quá trình, sự có mặt của một số tạp chất (hợp chất chứa lƣu huỳnh, ni-tơ, kim loại nặng, ) sẽ làm ngộ độc xúc tác, vì vậy, nguyên liệu trƣớc khi đƣa vào các lò phản ứng phải đƣợc xử lý để loại bỏ tạp chất này. Một số quá trình làm sạch (xử lý bằng hydro) còn có tác dụng giúp cho các sản phẩm đƣợc ổn định trong quá trình tàng trữ, vận chuyển do các thành phần olefins trong sản phẩm này đƣợc no hoá và các hợp chất chứa ô-xy đƣợc loại bỏ. Việc loại bỏ tạp chất ra khỏi các sản phẩm dầu khí không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trƣờng mà còn có nghĩa kinh tế chung cho toàn xã hội, một số tạp chất (Lƣu huỳnh, Ni-tơ) có mặt trong nhiên liệu sẽ làm giảm tuổi thọ thiết bị sử dụng do tạo ra chất ăn mòn trong quá trình cháy. 4.1.2. Xu hƣớng phát triển Do tiêu chuẩn về bảo vệ môi trƣờng ngày càng khắt khe, các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng ngày càng đƣợc kiểm soát chặt chẽ, đặc biệt là các nguồn nhiên liệu hoá thạch nhƣ than đá và dầu lửa. Các tiêu chuẩn về chất lƣợng các sản phẩm dầu khí có xu thế ngày càng quy định giảm các chất gây ô nhiễm môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời có trong sản phẩm. Với Khu vực châu Âu thậm chí sẽ tiến tới các nguồn nhiên liệu chính (Xăng, Diesel) không còn chứa hợp chất lƣu huỳnh nữa (Sulfur free). Các chất gây độc hại với con ngƣời nhƣ Benzen, các chất Aromactics cũng ngày càng đƣợc giảm thiểu tới giới hạn cho phép trong sản phẩm. 4.2. TỔNG QUAN CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ Trong công nghiệp chế biến sử dụng nhiều phƣơng pháp làm sạch khác nhau, tuy nhiên, hai phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến nhất là phƣơng pháp xử lý bằng hydro và phƣơng pháp ngọt hoá (có sử dụng kiềm hoặc không sử dụng kiềm). 4.2.1. Xử lý bằng Hydro 4.2.1.1. Giới thiệu http://www.ebook.edu.vn 179 Quá trình xử lý bằng hydro là phƣơng pháp ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến dầu khí mặc dù đầu tƣ thiết bị, xây dựng cho quá trình này tƣơng đối lớn và kéo theo tăng nhu cầu sử dụng khí hydro trong toàn nhà máy. Phƣơng pháp xử lý bằng hydro có nhiều ƣu điểm hơn so với các phƣơng pháp xử lý khác: Chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc sạch hơn, các tạp chất bị xử lý triệt để hơn. Khác với một số phƣơng pháp khác chỉ xử lý đƣợc một số loại tạp chất nhất định (ví dụ chỉ lƣu huỳnh hoặc Ni-tơ), phƣơng pháp xử lý bằng hydro có thể xử lý đƣợc hầu hết các tạp chất và đồng thời cải thiện đƣợc hiệu suất thu hồi sản phẩm. Sản phẩm đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp này hoàn toàn loại bỏ tạp chất khỏi dòng sản phẩm chứ không chỉ chuyển hoá tạp chất từ dạng độc hại cao sang dạng ít độc hại hơn và vẫn tồn tại trong sản phẩm (ví dụ nhƣ với tạp chất lƣu huỳnh, phƣơng pháp ngọt hoá chỉ chuyển lƣu huỳnh từ dạng mercaptan sang dạng disulfite chứ không đƣợc tách hoàn toàn ra khỏi dòng sản phẩm dẫn đến tổng lƣợng lƣu huỳnh trong sản phẩm vẫn không đổi). Nhờ đặc điểm này mà phần lớn các nhà máy lọc dầu ngày nay sử dụng công nghệ xử lý bằng hydro để làm sạch cấu tử pha xăng mới có thể đáp ứng đƣợc chỉ tiêu về tổng lƣợng lƣu huỳnh trong xăng ngày càng ngặt nghèo. Quá trình xử lý hydro còn giúp sản phẩm sau khi đƣợc xử lý có độ ổn định ô-xy hoá, độ ổn định màu cao hơn nhờ loại các tạp chất chứa ô-xy và quá trình no hoá. Tuy nhiên, phƣơng pháp xử lý bằng hydro cũng đôi lúc gây ra một số ảnh hƣởng tiêu cực tới chất lƣợng sản phẩm, ví dụ nhƣ làm giảm trị số Otane của Naphtha cracking. 4.2.1.2. Quá trình công nghệ a. Sơ đồ công nghệ Các quá trình xử lý bằng hydro về nguyên tắc có sơ đồ công nghệ tƣơng tự nhau (sơ đồ công nghệ điển hình đã đƣợc đơn giản hoá nhƣ hình H-4.1). Theo sơ đồ công nghệ này, nguyên liệu trƣớc khi đƣa vào lò phản ứng đƣợc nâng tới nhiệt độ phản ứng thích hợp (tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu cụ thể). Lò phản ứng là dạng thiết bị phản ứng có lớp đệm xúc tác cố định. Các phản ứng làm sạch sẽ xảy ra dƣới tác dụng của xúc tác. Sản phẩm sau phản ứng đƣợc làm nguội rồi đƣa tới thiết bị phân tách cao áp để tách pha lỏng và pha khí. Phần hydrocacbon lỏng đƣợc đƣa tới tháp chƣng cất để tách sản phẩm hydrocacbon nhẹ ra ở đỉnh tháp và sản phẩm ổn định ra ở đáy tháp. http://www.ebook.edu.vn 180 Hình H-4.1-Sơ đồ công nghệ điển hình quá trình xử lý bằng hydro b. Quá trình công nghệ Trong quá trình xử lý bằng hydro dƣới sự có mặt của xúc tác xảy ra nhiều quá trình công nghệ khác nhau: Quá trình khử lƣu huỳnh (Hydrodesulphurization), quá trình khử Ni-tơ (Hydrodenitrification), quá trình no hoá (Hydrogen saturation), quá trình khử các hợp chất ô-xy (Hydrodeoxygenation) và quá trình hydrocracking. Mục đích của quá trình khử lƣu huỳnh và khử ni-tơ là kiểm soát các chất gây ô nhiễm trong sản phẩm dầu khí và loại bỏ những hợp chất gây cản trở cho một số quá trình công nghệ (gây ngộ độc xúc tác) ra khỏi nguyên liệu. Quá trình khử các hợp chất ô-xy và no hóa nhằm ổn định sản phẩm trong quá trình bảo quản. Quá trình hydrocracking là quá trình phụ xảy trong quá trình xử lý bằng hydro, tuy nhiên trong một số trƣờng hợp, quá trình này giúp cải thiện hiệu suất thu hồi sản phẩm. Các phản ứng cụ thể xảy ra trong quá trình xử lý hydro có thể tóm tắt nhƣ sau: Quá trình khử lƣu huỳnh Khử mercaptan: R-SH + H 2 → R-H + H 2 S Khử sulfides: R-S-R‟ + H 2 → R-H-R‟ + H 2 S Khử disulfides: R-S-S-R‟ + 3H 2 → R-H + R‟-H + 2H 2 S Khử Thiophene: Quá trình khử ni-tơ Khử Pyridine: C 5 H 5 N + 5H 2 → C 5 H 12 + NH 3 Quá trình khử hợp chất ô-xy http://www.ebook.edu.vn 181 Khử hợp chất ô-xy (peoxides): C 7 H 13 OOH + 3H 2 → C 7 H 16 + H 2 O Khử Phenol: Quá trình no hóa Bão hoà Olefins: R – CH = CH – R‟ 2 H R – CH 2 – CH 2 – R ‟ Bão hoà Diolefins: R–CH=CH–CH=CH–R‟ 2 2H R–CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –R‟ Quá trình khử các hợp chất Halogen RCl + H 2 RH + HCl Quá trình hydro cracking hydrocacbon nặng theo phản ứng R – R‟ + H 2 R – H + R‟ – H Khác với các phƣơng pháp xử lý khác, phƣơng pháp xử lý bằng hydro các hợp chất lƣu huỳnh đều chuyển về dạng khí H 2 S và đƣợc tách ra khỏi sản phẩm. Khí này sau đó đƣợc thu hồi về phân xƣởng thu hồi xử lý lƣu huỳnh nhằm giải quyết một cách triệt để tổng lƣợng lƣu huỳnh trong sản phẩm. 4.2.2. Xử lý bằng phƣơng pháp ngọt hoá 4.2.2.1. Giới thiệu Phƣơng pháp ngọt hóa là phƣơng pháp sử dụng kiềm (NaOH) hoặc dùng môi trƣờng kiềm nhẹ với sự có mặt của xúc tác để tách hợp chất lƣu huỳnh (dạng H 2 S) ra khỏi sản phẩm hoặc chuyển lƣu huỳnh từ dạng hoạt tính (Mercaptans) sang dạng không hoạt tính (disulfides). Phƣơng pháp này cũng dùng kết hợp để khử một số axit có trong nguyên liệu, sản phẩm. Tuy nhiên, phƣơng pháp ngọt hóa chỉ đƣợc sử dụng chủ yếu để làm giảm hàm lƣợng H 2 S và Mercaptans trong sản phẩm mà ít làm thay đổi tổng lƣợng lƣu huỳnh trong sản phẩm và không xử lý đƣợc các tạp chất khác. Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để khử mùi sản phẩm và đƣợc ứng dụng khi chỉ có nhu cầu giảm hàm lƣợng lƣu huỳnh ở dạng có hại mà không quan tâm nhiều đến tổng lƣợng lƣu huỳnh trong sản phẩm cũng nhƣ các tạp chất khác. Công nghệ này chủ yếu sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chế biến dầu ngọt hoặc khi sản phẩm không yêu cầu quá khắt khe về tổng hàm lƣợng lƣu huỳnh, hàm lƣợng olefins và độ ổn định màu. Xử lý bằng phƣơng pháp ngọt hoá lại đƣợc chia thành hai dạng công nghệ: Công nghệ sử dụng kiềm và công nghệ không sử dụng kiềm. 4.2.2.2. Công nghệ không sử dụng kiềm a. Đặc điểm công nghệ http://www.ebook.edu.vn 182 Phƣơng pháp ngọt hoá không sử dụng kiềm (Caustic-free Technology) dựa trên quá trình ô-xy hoá mercaptans (thiols) có sự tham gia của xúc tác trong môi trƣờng ammonia. Công nghệ này do UOP phát triển và đƣợc ứng dụng tƣơng đối rộng rãi. Phƣơng pháp xử lý này có một số ƣu điểm: – Môi trƣờng làm việc không có tính ăn mòn, nhiệt độ làm việc gần nhiệt độ môi trƣờng , áp suất làm việc thấp, vì vậy, vật liệu chế tạo thiết bị có thể sử dụng thép cacbon cho phép giảm chi phí đầu tƣ; – Vận hành thiết bị dễ dàng, chi phí vận hành thấp; – Hiệu quả xử lý cao; – Giảm đƣợc lƣợng kiềm thải vào môi trƣờng và giảm bớt đƣợc chi phí liên quan đến vấn đề xử lý lƣợng kiềm thải. Hình H-4.2- Sơ đồ công nghệ ngọt hoá không sử dụng xút b. Quá trình công nghệ Sơ đồ công nghệ đã đƣợc đơn giản hoá của quá trình xử lý lƣu huỳnh không sử dụng kiềm (NaOH) đƣợc mô tả trong hình H-4.2. Theo sơ đồ này, nguyên liệu trƣớc khi vào bình phản ứng đƣợc trộn với không khí, dung dịch Ammonia và phụ gia. Hỗn hợp nguyên liệu và không khí đƣợc đƣa vào thiết bị http://www.ebook.edu.vn 183 phản ứng. Thiết bị phản ứng là dạng thiết bị có lớp đệm xúc tác cố định. Dƣới tác dụng của xúc tác, trong điều kiện môi trƣờng kiềm yếu (ammonia) quá trình khử mercaptans xảy ra theo phản ứng: 4 RSH + O 2 2 RSSR + 2 H 2 O Sản phẩm sau khi ngọt hoá bằng phƣơng pháp này có hàm lƣợng mercaptans thấp hơn 5ppm. 4.2.2.3. Công nghệ sử dụng kiềm a. Đặc điểm công nghệ Quá trình ngọt hoá có sử dụng kiềm (NaOH) dựa trên khả năng "trích ly" hợp chất Mercaptans từ các dòng hydrocacbon của dung dịch kiềm và sau đó bị ô-xy hoá để thu hợp chất disulfides. Công nghệ ngọt hoá bằng dung dịch kiềm là công nghệ truyền thống đƣợc nhiều nhà công nghệ nghiên cứu, phát triển thành bản quyền. Tuy nhiên, hiện nay chỉ có Merichem (Hoa kỳ) và UOP (Hoakỳ) là những công ty đang chiếm ƣu thế về cung cấp bản quyền cho các phân xƣởng xử lý với công nghệ này. Công nghệ xử lý không sử dụng kiềm đƣợc áp dụng để tách Mercaptans từ các dòng khí (C3, C4), hỗn hợp LPG và Naphtha. Đối với các hydrocacbon nhẹ nhƣ C3, C4 và LPG thì chỉ cần xử lý bằng phƣơng pháp "trích ly" cũng có thể đạt đƣợc chất lƣợng theo yêu cầu mà không cần có bất kỳ một bƣớc xử lý tiếp theo nào khác nữa.Tuy nhiên, với các nguyên liêu khác nhƣ pentanes, Naphtha nhẹ, Naphtha từ phân xƣởng cracking chứa Mercaptans có khối lƣợng phân tử cao hơn thì có thể cần phối hợp giữa phƣơng pháp " trích ly" bằng kiềm và phƣơng pháp ngọt hoá khác. Phƣơng pháp xử lý này có nhiều ƣu điểm: – Môi trƣờng làm việc không có tính ăn mòn, nhiệt độ làm việc gần nhiệt độ môi trƣờng , áp suất làm việc thấp, vì vậy, vật liệu chế tạo thiết bị có thể sử dụng thép cacbon cho phép giảm chi phí đầu tƣ. – Vận hành thiết bị đơn giản chế độ hoạt động ổn định không mất nhiều nhân lực vận hành thiết bị; chi phí vận hành thấp do chi phí xúc tác, phụ trợ thấp; – Hiệu quả xử lý cao; b. Quá trình công nghệ Sơ đồ công nghệ đã đƣợc đơn giản hoá quá trình xử lý Mercaptans có sử dụng xút (NaOH) đƣợc mô tả trong hình H-4.3. Theo sơ đồ này, nguyên liệu có chứa Mercaptans đƣợc đƣa vào ở phía dƣới của tháp phản ứng, dung dịch kiềm đƣợc đƣa vào từ phía đỉnh của tháp . Khi nguyên liệu và dung dịch kiềm http://www.ebook.edu.vn 184 tiếp xúc với nhau, Mercaptans đƣợc tách ra khỏi nguyên liệu bằng phản ứng sau: RSH + NaOH NaSR + H 2 O Cân bằng phản ứng nghiêng về chiều thuận khi khối lƣợng phân tử Mercaptans và nhiệt độ quá trình thấp. Sản phẩm đã đƣợc xử lý đƣợc tách ra ở đỉnh tháp. Dung dịch kiềm có chứa Mercaptans lấy ra ở đáy tháp phản ứng. Dòng hydrocacbon đƣợc bổ sung thêm xúc tác và trộn với dòng không khí rồi đƣa vào thiết bị ô-xy hoá. Tại thiết bị ô-xy hoá này, Mercaptans bị ôxy hoá thành dạng dissulfide hydrocacbon (dissulfide oi) không hoà tan trong nƣớc theo phản ứng: 4 NaSR + O 2 + 2 H 2 O 2 RSSR + 4 NaOH Hỗn hợp đi ra từ thiết bị ô-xy hoá đƣợc đƣa sang thiết bị phân tách disfulfide, ở đây không khí dƣ đƣợc tách ra và xả vào vị trí an toàn bên ngoài môi trƣờng, còn hỗn hợp hydrocacbon disfulfide và dung dịch kiềm đƣợc phân chia tiếp thành hai pha riêng biệt. Hydrocacbon disfulfide đƣợc đƣa tới thiết bị xử lý tiếp hoặc làm nhiên liệu nội tại trong nhà máy. Dung dịch kiềm dƣ đƣợc bổ sung thêm và quay vòng lại tháp tách Mercaptans. Hình H-4.3- Sơ đồ công nghệ xử lý sử dụng kiềm Chất lƣợng của sản phẩm sau khi xử lý bằng phƣơng pháp trích ly kiềm có thể đảm bào đáp ứng yêu cầu nguyên liệu cho các quá trình Alkyl hoá, Isome hoá cũng nhƣ hàm lƣợng các hợp chất lƣu huỳnh trong xăng. 4.3. CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ĐIỂN HÌNH TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN DẦU KHÍ http://www.ebook.edu.vn 185 4.3.1. Phạm vi nghiên cứu Nhƣ đã trình bày ở các phần trên, quá trình làm sạch sản phẩm trong công nghiệp chế biến dầu khí sử dụng chủ yếu công nghệ xử lý bằng hydro và công nghệ ngọt hoá. Tuy nhiên, đa số các công nghệ xử lý bằng hydro đã đƣợc đề cập tƣơng đối kỹ về cả công nghệ và thiết bị trong bài thiết bị phản ứng, vì vậy trong khuôn khổ của bài học này chỉ tập trung giới thiệu chủ yếu về các quá trình xử lý áp dụng công nghệ ngọt hoá. Dƣới đây trình bày các quá trình công nghệ xử lý điển hình đang sử dụng rộng rãi trong thực tế. 4.3.2. Xử lý khí hóa lỏng (LPG) 4.3.2.1. Đặt vấn đề Các khí hóa lỏng C3, C4 hoặc hỗn hợp khí hóa lỏng đƣợc sản sinh ra trong Nhà máy chế biến dầu khí là dạng hydrocacbon nhẹ chứa nhiều hợp chất lƣu huỳnh nhƣ H 2 S, Mercaptans, Carbonyl Sulfide (COS). Các hợp chất lƣu huỳnh chứa trong sản phẩm dầu mỏ gây ra mùi, ăn mòn máy móc thiết bị, gây ô nhiễm trong quá trình cháy. Đặc biệt các tạp chất này gây ra những hiện tƣợng mất hoạt tính xúc tác nếu các hydrocacbon này đƣợc đem chế biến tiếp. Chính vì vậy mà việc loại các tạp chất lƣu huỳnh ra khỏi khí hóa lỏng là một trong yêu cầu khách quan. Để xử lý các hợp chất lƣu huỳnh chứa trong khí hydrocacbon hóa lỏng, trong thực tế thƣờng sử dụng công nghệ xử lý bằng kiềm (NaOH). Hiện nay, Merichem và UOP là các nhà cung cấp bản quyền công nghệ chính cho quá trình này. 4.3.2.2. Quá trình công nghệ a. Sơ đồ công nghệ Sơ đồ công nghệ quá trình xử lý LPG bằng kiềm đƣợc mô tả trong hình H- 4.4. Đây là sơ đồ mô phỏng theo công nghệ xử lý của Merchem (Hoa kỳ). Theo sơ đồ này, LPG chƣa xử lý đƣợc đƣa qua thiết bị lọc rồi đƣa vào đỉnh thiết bị tiếp xúc bậc một, tại đây LPG tiếp xúc với dung dịch kiềm và xúc tác. Trong quá trình tiếp xúc, các hợp chất lƣu huỳnh sẽ tham gia phản ứng với kiềm theo các phản ứng nhƣ mô tả dƣới đây: - Phản ứng hydrogen sulfide (H 2 S) với kiềm: H 2 S + 2NaOH Na 2 S + 2H 2 O - Phản ứng Mercaptans với kiềm: RSH + NaOH RSNa + H 2 O - Phản ứng của Carbonyl Sulfide (COS) với kiềm: COS + 4NaOH Na 2 S + Na 2 CO 3 + 2H 2 O http://www.ebook.edu.vn 186 Quá trình tách Carbonyl Sulfide (COS) ra khỏi LPG phức tạp hơn các tạp chất lƣu huỳnh khác và chia thành hai giai đoạn (xem cơ chế phản ứng ở phần dƣới). Để thúc đẩy quá trình khử COS, xúc tác cần phải đƣợc trộn vào cùng với dung dịch kiềm để phản ứng bậc một giữa COS và NaOH tạo ra H 2 S và CO 2 và sau đó H 2 S và CO 2 lại phản ứng tiếp với NaOH tạo ra Na 2 S, Na 2 CO 3 và tách ra khỏi LPG chuyển vào pha kiềm loãng. Phần LPG đã đƣợc xử lý đƣợc tách khỏi hỗn hợp đi vào thiết bị phân tách bậc một. Tại thiết bị phân tách bậc một, LPG đƣợc phân tách với dung dịch NaOH và đi ra ở phần đỉnh của thiết bị bậc một sang thiết bị tiếp xúc bậc hai. Do các phản ứng tách Mercaptans và Carbonyl Sulfide (COS) xảy ra với tốc độ chậm hơn, vì vậy, để tách các tạp chất này một cách triệt để thì phải bố trí hai bậc phản ứng. LPG sau khi xử lý một phần ở thiết bị xử lý bậc một sẽ đƣợc đƣa sang thiết bị xử lý bậc hai. Tại đây, phần Mercaptans và Carbonyl Sulfide (COS) còn lại trong LPG chƣa phản ứng sẽ tiếp tục tham gia phản ứng và tách ra khỏi LPG. Quá trình công nghệ xảy ra nhƣ sau: Dung dịch kiềm sẽ chảy dọc theo các sợi dây kim loại từ trên xuống nhờ trọng lực và lực kéo ma sát của dòng hydrocacbon rồi đi thẳng vào pha dung dịch kiềm ở đáy bình phân tách pha. Tại mỗi bình phân tách bậc một và bậc hai, dung dịch kiềm này đƣợc đƣa tuần hoàn lại thiết bị tiếp xúc để tái sử dụng. Tuy nhiên, hàm lƣợng kiềm trong dung dịch bị tiêu hao qua mỗi lần tuần hoàn vì vậy cần phải bổ sung dung dịch mới để đảm bảo duy trì điều kiện phản ứng tối ƣu. Xúc tác phản ứng của quá trình cũng bị tiêu hao qua các vòng tuần hoàn vì vậy cũng thƣờng xuyên đƣợc bổ sung. Để hiệu quả tiếp xúc pha giữa dung dịch kiềm và hydrocacbon đƣợc tốt, tất cả các dòng xúc tác, dung dịch kiềm bổ sung đều phải đƣa qua thiết bị lọc để tách các hạt rắn kéo theo trƣớc khi đƣa vào thiết bị tiếp xúc. Nồng độ của dung dịch kiềm và nồng độ của xúc tác bổ sung phải đƣợc tính toán và kiểm soát để đảm bảo rằng sau khi hòa trộn với dòng dung dịch tuần hoàn thì hỗn hợp dung dịch kiềm phải chứa hàm lƣợng kiềm và xúc tác thích hợp cho điều kiện phản ứng loại bỏ các hợp chất lƣu huỳnh trong pha hydrocacbon. Để thực hiện đƣợc nhiệm vụ này, các bơm cung cấp xúc tác và kiềm bổ sung là các bơm định lƣợng có hệ thống điều khiển dòng tự động để đảm bảo đúng tỷ lệ dòng pha trộn. http://www.ebook.edu.vn [...]... các thiết bị chính sau: - Cụm thiết bị tách a-xít Naphthenic; Cụm thiết bị ô-xy hóa Mercaptans; Cụm thiết bị rửa; Thiết bị sấy khô bằng muối; Thiết bị lọc bằng đất sét Cụm thiết bị tách a- xít Naphthenic Cụm thiết bị tách a-xít Naphthenic bao gồm các thiết bị: Thiết bị tiếp xúc, thiết bị phân tách pha và các thiết bị phụ nhƣ bơm, lƣới lọc, Nguyên lý hoạt động, cấu tạo của thiết bị tiếp xúc và thiết bị. .. nhƣ thiết bị tiếp xúc và phân tách pha sử dụng trong quá trình xử lý LPG bằng kiềm (xem hình H -4 . 5 và H -4 . 6A) vì vậy trong phần này không trình bày cấu tạo của các thiết bị này nữa 2 04 http://www.ebook.edu.vn Cụm thiết bị ô-xy hóa Mercaptans Cụm thiết bị ô-xy hóa Mercaptans bao gồm các thiết bị chính: Thiết bị tiếp xúc, thiết bị phân tách, và các thiết bị phụ khác nhƣ thiết bị trộn xúc tác, thiết bị. .. nhiều a-xít Naphthenic thì một thiết bị xử lý Naphthenic sẽ đƣợc lắp đặt để loại bỏ a xít này trƣớc khi đƣa vào hệ thống xử lý b Cấu tạo thiết bị Công nghệ xử lý Kerosene không sử dụng kiềm (NaOH) bao gồm các thiết bị chính sau: - Thiết bị phản ứng ô-xy hóa Mercaptans; - Thiết bị phân tách pha; Thiết bị rửa bằng nƣớc; - Thiết bị sấy bằng muối; - Thiết bị lọc bằng đất sét Ngoại trừ Thiết bị phản ứng ô-xy... 4. 3.3.5 Vận hành thiết bị Vận hành thiết bị xử lý Kerosene đƣợc trình bày dƣới đây áp dụng cho công nghệ xử lý bằng kiềm Công tác khởi động hệ thống thiết bị là công việc khó khăn nhất trong vận hành, vì vậy phần này của giáo trình sẽ chỉ tập trung chủ yếu vào các bƣớc để khởi động thiết bị a Chuẩn bị cho khởi động Công tác chuẩn bị cho khởi động thiết bị xử lý Kerosene bao gồm các công việc sau: -. .. pha loãng do tham gia phản ứng và nƣớc kéo theo trong nguyên liệu) 4. 3.2.3 Thiết bị xử lý LPG Thiết bị chính của quá trình xử lý LPG bằng kiềm tƣơng đối đơn giản, bao gồm các thiết bị sau: - Thiết bị tiếp xúc bậc một; - Thiết bị phân chia bậc một; - Thiết bị tiếp xúc bậc hai; - Thiết bị phân chia bậc hai và thiết bị lọc; - Các thiết bị phụ: Máy bơm xút tuần hoàn, các máy bơm định lƣợng, Việc bố trí... thiết bị tiếp xúc đƣợc nhúng trong thiết bị phân tách để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân tách và tiết kiệm diện tích lắp đặt thiết bị Hình H -4 . 8-Cấu tạo cụm thiết bị ô-xy hóa mercaptans Thiết bị rửa bằng nƣớc Thiết bị rửa Kerosen bằng nƣớc có chức năng tách kiềm kéo theo để đảm bảo không còn vết kiềm chứa trong sản phẩm chính Để thực hiện đƣợc mục đích này thiết bị tiếp xúc dạng sợi và thiết. .. tạo của thiết bị sấy bằng muối đƣợc minh họa trong hình H -4 . 9 Hình H -4 . 9- Cấu tạo thiết bị sấy bằng muối Thiết bị lọc bằng đất sét Hình H -4 . 1 0- Cấu tạo thiết bị lọc bằng đất sét Kerosene sau khi đi qua một loạt các quá trình xử lý, lƣợng tạp chất hóa học và cơ học đã đƣợc giảm tới các giới hạn theo tiêu chuẩn chất lƣợng sản phẩm Tuy nhiên, trong thực tế quá trình hoạt động của hệ thống thiết bị có những... bày ở mục dƣới đây Cấu tạo thiết bị tiếp xúc Thiết bị tiếp xúc (thiết bị trộn) có cấu tạo nhƣ mô tả trong hình H -4 . 5 Thiết bị tiếp xúc có ba phần chính: http://www.ebook.edu.vn 191 - Phần thân thiết bị; - Phần đầu thiết bị; Phần bó sợi dây kim loại Thiết bị tiếp xúc đƣợc lắp vào phía trên của bình phân tách để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân tách Phần đầu của thiết bị tạo khoang phân phối cho... thiết bị trộn khí, các máy bơm, máy nén khí, hệ thống điều khiển, Cấu tạo của các thiết bị chính của cụm thiết bị ô-xy hóa Mercaptans đƣợc mô tả trong hình H4.8 Thiết bị chính bao gồm một thiết bị tiếp xúc kiểu sợi và thiết bị phân tách kiểu thẳng đứng Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị tiếp xúc đã đƣợc trình bày ở các mục trên Thiết bi phân tách có cấu tạo đặc biệt so với dạng thiết bị kiểu nằm... đáy đã đóng, đƣờng ống dẫn - dung dịch kiềm đã thông suốt, các tấm chặn cách ly đã đƣợc tháo hoặc lắp đung quy định; Đuổi khí hệ thống bằng khí trơ, lƣu ý khí sử dụng đuổi khí không đƣợc - sử dụng khí CO2; Đảm bảo hệ thống LPG đƣợc cách ly hoàn toàn với thiết bị (các van nối đƣợc đóng chặt); - Đảm bảo hệ thống cấp dung dịch kiềm và nƣớc khử khoảng đƣợc cách ly với thiết bị; b Nạp dung dịch kiềm vào . định; - Đuổi khí hệ thống bằng khí trơ, lƣu ý khí sử dụng đuổi khí không đƣợc sử dụng khí CO2; - Đảm bảo hệ thống LPG đƣợc cách ly hoàn toàn với thiết bị (các van nối đƣợc đóng chặt); - Đảm. liệu chế tạo thiết bị có thể sử dụng thép cacbon cho phép giảm chi phí đầu tƣ. – Vận hành thiết bị đơn giản chế độ hoạt động ổn định không mất nhiều nhân lực vận hành thiết bị; chi phí vận hành. pháp ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến dầu khí mặc dù đầu tƣ thiết bị, xây dựng cho quá trình này tƣơng đối lớn và kéo theo tăng nhu cầu sử dụng khí hydro trong toàn nhà