Tiểu luận: Quá trình Hydrodesunfur hóa

Lưu huỳnh là nguyên tố phổ biến nhất trong dầu thô và và than đá, hàm lượng lưu huỳnh là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu thô. Hầu hết các phân đoạn dầu mỏ sau khi chưng cất không thể sử dụng được ngay vì chúng lẫn rất nhiều tạp chất và các hợp chất gây ngộ độc với xúc tác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiểu luận: Quá trình Hydrodesunfur hóa MỞ ĐẦU Lưu huỳnh (S) là nguyên tố phổ biến nhất trong dầu thô và và thanđá, hàm lượng lưu huỳnh là một chỉ tiêu đánh giá ch ất l ượng d ầu thô . Hầuhết các phân đoạn dầu mỏ sau khi chưng cất không thể sử dụng được ngayvì chúng lẫn rất nhiều tạp chất và các hợp chất gây ngộ độc với xúc tác,giảm độ bền và làm xấu đi chất lượng sản phẩm, giảm hiệu quả của quátrình chế biến, gây thiệt hại về kinh tế. Vì vậy loại bỏ lưu huỳnh trong cácsản phẩm dầu mỏ là một nhiệm vụ cấp bách hiện nay. Chính vì vậy màquá trình hydrodesunfur hóa (HDS) ra đời nhằm loại bỏ lưu huỳnh ra kh ỏidẩu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ. HDS là một quá trình có ý nghĩa quan trọng đặc biệt trong chế biếndầu khí. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa ch ất-dầukhí, ngày nay việc xử lý lưu huỳnh trở nên phổ biến và dễ dàng hơn rấtnhiều. Với thành quả của nghiên cứu động học và xúc tác của quá trìnhHDS, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các chất xúc tác thúc đẩy quá trình nàytrong công nghiệp, cùng với đó là sự tìm ra ngày một nhiều hướng đi mớitrong xúc tác HDS nhằm tối ưu hóa, giảm giá thành và nâng cao hiệu quảchất lượng quá trình. Với mong muốn hiểu sâu hơn, có cái nhìn tổng quan về quá t rìnhHydrodesulfur hóa và các xúc tác trong quá trình, chúng em đã th ực hiệntiểu luận: “Tìm hiểu quá trình Hydrodesulfur hóa”. Do hạn chế về mặt thời gian cũng như kiến thức, nên bài tiểu luậnkhông tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong nhận được sự góp ý củacô để bài tiểu luận thêm hoàn chỉnh. Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS. Vương Thanh Huyền đã tậntình hướng dẫn và giúp đỡ để chúng em có thể hoàn thành bài tiểu luậnnày! CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUR HÓA1.1. Giới thiệu chung về quá trình hydrodesunfur hóa (HDS) Quá trình Hydrodesulfure hóa là một quá trình xúc tác hóa học đượcsử dụng rộng rãi để loại bỏ lưu huỳnh (S) ra khỏi khí tự nhiên, các s ảnphẩm dầu mỏ được tinh chế như xăng, nhiên liệu phản lực, dầu hỏa, nhiênliệu diesel, dầu nhiên liệu. Trong quá trình hydrodesunfur hóa, một hỗn hợp của các nguyên liệudầu và khí hydro được đun nóng đến 300-400 ° C và đ ược b ơm d ưới ápsuất lên đến 130atm vào một lò phản ứng hydrodesulfurization . Ở đây ,hỗn hợp đi qua chất xúc tác phá vỡ các liên kết lưu huỳnh - carbon (C-S) ,cho phép lưu huỳnh phản ứng với hydro để tạo thành hydro su nfit H2S. H2Sra khỏi lò phản ứng, cùng với hydro dư, được đưa sang thiết bị loại bỏH2S, tách H2 ra, cho phép H2 được tuần hoàn trở lại. Quá trình này bao gồm các phản ứng như:+Với hợp chất mercaptan: R-SH + H2 RH + H2S+Với hợp chất thiophen: + H2 C=C-C=C +H2S + H2 +H2S+ Lưu huỳnh dạng tự do (S) cũng có phản ứng tương tự: S + H2 H2S Sau quá trình hydrodesunfur hóa, S được tách ra khỏi các cấu tử chứaS làm giảm hàm lượng S có trong sản phẩm đến hàm lượng cho phép.1.2. Vai trò của quá trình hydrodesunfur hóa: Quá trình hydrodesunfur hóa đóng vai trò vô cùng quan trọng trongquá trình sản xuất các sản phẩm dầu mỏ. Rất nhiều quá trình s ản xu ất cácsản phẩm dầu mỏ có sử dụng xúc tác. L ưu huỳnh trong nguyên liệu dầumỏ có thể làm giảm hiệu quả của các chất xúc tác được sử dụng đểchuyển đổi nguyên liệu dầu mỏ thành các sản phẩm khác. Nó tạo các h ợpchất bền với pha hoạt tính làm mất hoạt tính chất xúc tác gọi là ngộ độcxúc tác. Do đó quá trình HDS có vai trò nhằm tạo ra sản phẩm nhiên liệuhoặc nguyên liệu có chất lượng tốt hơn, hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn,tránh hiện tượng ngộ độc xúc tác, giảm độ bền và làm xấu đi chất lượngsản phẩm, giảm hiệu quả của quá trình chế biến, gây thiệt hại về kinh tế. Quá trình hydrodesunfur hóa cũng đóng vai trò góp phần giảm thiểu ônhiễm môi trường, với mục đích chính là việc loại bỏ lưu huỳnh (S) làgiảm lượng lưu huỳnh đi-ô-xít (SO2) - khí thải gây ra các vấn đề hô hấp vàlà tác nhân gây ra mưa axit. SO2 là khí thải của kết quả từ những việc sửdụng nguyên liệu trong xe ô tô, máy bay, đầu máy xe l ửa đ ường s ắt, tàu ga,hoặc các nhà máy điện đốt dầu, các khu công nghiệp, và các hình th ức kháccủa việc đốt cháy nhiên liệu.1.3. Ứng dụng của quá trình hydrodesulfure hóa: Sản xuất axit sunfuric H2SO4 từ lưu huỳnh và các sản phẩm phụđược lấy từ các nhà máy lọc dầu. Lưu huỳnh sau khi được loại bỏ khỏinaphta được kết hợp với hydro để tạo khí hydrogen sulfide (H 2S).Trong cácnhà máy lọc dầu, khí hydrogen sulfide sau khi được tạo thành thì đượcchuyển thành các sản phẩm phụ của lưu huỳnh hoặc axit sunfuric H 2SO4.Thực tế, phần lớn 64 triệu tấn lưu huỳnh được sản xuất trên toàn th ế giớinăm 2005 được sản xuất từ lưu huỳnh và sản phẩm phụ của các nhà máylọc dầu. Ứng dụng HDS để sản xuất nhiên liệu động cơ. Trong quá trìnhHDS distilat dầu liên kết C-S b ị phá huỷ hoàn toàn, liên kết C-C hầu nhưkhông bị bẻ gãy tức là không có quá trình phá huỷ nguyên liệu. Đi ều nàyđược chứng minh bởi hiệu suất hydro hoá đạt 95%-99% còn độ chuyển hoádesunfur đạt 90%- 99.5%. Ứng dụng HDS cho phân đoạn xăng cất trực tiếp và cả xăng từ cácquá trình thứ cấp, được sử dụng cho quá trình reforming. Sau khi HDS sâuxăng từ các quá trình thứ cấp, chúng thích hợp làm nguyên liệu cho quátrình reforming xúc tác để thu được thành phần xăng có trị số octan 82-85(MON) và 92-95(RON) với hiệu suất sản phẩm là 80%. HDS phân đoạn kerosene chưng cất trực tiếp nh ận được nhiên li ệuphản lực chất lượng cao bên cạnh đó cũng nhận được dầu hoả. HDS không sâu dầu bôi trơn để làm sáng màu sản ph ẩm, gi ảm đ ộcốc, độ axit và tạo nhũ tương và giảm hàm lương lưu huỳnh. HDS distilat làm nguyên liệu cho quá trinh cracking xúc tác và thuđược nhiên liệu đốt lò ít lưu huỳnh. Một số hợp chất lưu huỳnh có nhiều vòng thơm ngưng tụ nhưdibenzo – thiophen (DBTP), dimetylbiphenyl(DMBP),dimetylxyclehe ...