Báo cáo môn công nghệ chế biến dầu nặng CỐC DẦU MỎ

Cốc dầu mỏ được phân loại thành 2 nhóm chính: Green Petroleum Coke: Sponge Coke, Shot Coke, Needle Coke, Fluid Coke, Flexicoke Calcined Coke Các công nghệ cốc hóa: Coke hóa chậm (Delayed Coking) Coke hóa tầng sôi (Fluid Coking) Coke hóa linh động (Flexicoking) Những yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng cốc: Lượng dầu thô nguyên liệu vào nhà máy lọc dầu; Chất lượng của dầu thô nguyên liệu, dầu thô ngày càng nặng hơn đòi hỏi công nghệ xử lý sâu hơn; Xu hướng sản xuất các nhiên liệu vận tải (trong đó điển hình là sản phẩm xăng).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

BÁO CÁO MÔN HỌC

PETROLEUM COKE

GVHD: Th.S DƯƠNG THÀNH TRUNG HVTH: PHÙNG THỊ CẨM VÂN

HOÀNG MẠNH HÙNG DƯƠNG KIM NGÂN

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 04/2011

MỤC LỤC

I TỔNG QUAN VỀ CỐC DẦU MỎ (PETROLEUM COKE) 2

I.1 Giới thiệu về Cốc dầu mỏ 2

I.2 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ trên thế giới 3

I.2.1 Sản lượng dầu thô 3

I.2.2 Nhu cầu xăng 5

I.2.3 Chất lượng dầu thô nguyên liệu 5

I.3 Tình hình sản xuất Cốc dầu mỏ trên thế giới 6

I.4 Tình hình tiêu thụ Cốc dầu mỏ trên thế giới 7

II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CốC DẦU MỎ 9

II.1 Công nghệ cốc hoá trễ ( Delayed Coking) 10

II.1.1 Công nghệ cốc hóa chậm – ConocoPhilip 11

II.1.2 Công nghệ cốc hóa chậm – Foster Wheeler 14

II.2 Công nghệ cốc hoá tầng sôi ( Fluid coking) 15

II.3 Công nghệ cốc hoá linh động ( Flexicoking) 17

III TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CỐC DẦU MỎ 20 III.1 Tính chất của một số loại cốc dầu mỏ 20

III.1.1 Green Coke (Cốc thô) 22

 Sponge Coke (Cốc xốp) 22

 Needle Coke (Cốc hình kim) 22

 Shot Coke (Cốc bi) 23

 Fluid Coke 24

 Flexicoke 24

III.1.2 Calcined Coke (Cốc nung) 24

III.2 Ứng dụng 25

 Cốc dầu mỏ được phân loại thành hai loại chính bao gồm:

 Green Petroleum Coke: Sponge Coke, Shot Coke, Needle Coke,

Fluid Coke, Flexicoke

 Calcined Coke

 Các công nghệ cốc hóa để sản xuất cốc dầu mỏ bao gồm:

 Cốc hóa chậm (Delayed Coking)

 Cốc hóa tầng sôi (Fluid Coking)

 Cốc hóa linh động (Flexicoking)

chính ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ trên thế giới

 Sản lượng Cốc dầu mỏ bị chi phối chủ yếu bởi 3 ngành công nghiệp chính

là công nghiệp dầu mỏ, công nghệp thép và công nghiệp nhôm Cácngành công nghiệp thép và nhôm đòi hỏi cốc có độ tinh khiết cao và côngnghiệp sản xuất điện đòi hỏi cốc có hàm lượng lưu huỳnh thấp Tuynhiên, ngành công nghiệp dầu mỏ lại xem quá trình sản xuất Cốc là quátrình để xử lý các chất thải của nguyên liệu do đó cốc chứa nhiều tạp chất

và hàm lượng S cao hơn Các loại Sponge coke và Shot coke có độ tinhkhiết thấp và được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu, và chiếm khoảng ¾sản lượng cốc dầu mỏ toàn thế giới

 Cốc dầu mỏ là một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp lọc dầu, nhữngyếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng cốc sản xuất bao gồm:

 Lượng dầu thô nguyên liệu vào nhà máy lọc dầu;

 Chất lượng của dầu thô nguyên liệu, dầu thô ngày càng nặng hơn đòihỏi công nghệ xử lý sâu hơn;

 Xu hướng sản xuất các nhiên liệu vận tải (trong đó điển hình là sảnphẩm xăng)

 Sản lượng Cốc dầu mỏ trên toàn thế giới dự kiến sẽ tiếp tục tăng trongtương lai vì một số nguyên nhân chính như:

 Nhu cầu xăng và các loại nhiên liệu vận tải khác tăng;

 Chất lượng dầu thô nguyên liệu giảm (tỷ trọng cao, hàm lượng lưuhuỳnh cao);

 Các yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường, quy định đối với các loạinhiên liệu phải sạch hơn

I.2.1 Sản lượng dầu thô

 Mức sản lượng cốc dầu mỏ phụ thuộc vào sản lượng dầu thô sản xuất trênthế giới Sản lượng sản xuất dầu thô trên thế giới có xu hướng tăng liên

tục và đạt khoảng gần 3,9 tỷ tấn năm 2006 (Hình I.1) Nhiên liệu dầu mỏ

và nhiên liệu hóa thạch khác dự kiến vẫn thống trị ngành công nghiệpnăng lượng toàn cầu trong nhiều thập kỷ tới

Hình I.1: Sản lượng dầu thô trên toàn thế giới giai đoạn 1990-2005 (triệu tấn)

 Trường hợp của các nước OECD, sản lượng dầu thô chế biến đạt đỉnhnăm 1997, sau đó giảm xuống thì sản lượng cốc dầu mỏ vẫn tiếp tục tăng

(Hình I.2).

Hình I.2: Sản lượng chế biến dầu thô và sản lượng cốc sản xuất ở OECD giai đoạn 1990-2005 (triệu tấn)

I.2.2 Nhu cầu xăng

 Nhu cầu xăng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến sản lượng dầu thô,

và do đó ảnh hưởng đến sản lượng cốc dầu mỏ Nhu cầu tiêu thị xăng trênthế giới đạt 20,4 Mbpd năm 2003 và sẽ tiếp tục tăng trong những năm tiếptheo Ở Mỹ, nhu cầu tiêu thụ xăng chiểm khoảng 45% tổng nhu cầu xăngdầu

 Trong những năm gần đay, các công ty lọc dầu phải tăng tiền đầu tư đểsản xuất các loại nhiên liệu xăng sạch hơn như có áp suất hơi thấp, hàmlượng S và olefin thấp nhằm đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn về phát

thải Bên cạnh đó, nguồn dầu thô lại có chất lượng kém hơn (Hình I.3),

nghĩa làm hàm lượng S trong dầu thô nguyên liệu cao hơn Chính hainguyên nhân này làm cho chất lượng cốc dầu mỏ giảm đi vì hàm lượng Schủ yếu tập trung vào phân đoạn cốc, làm giảm giá trị của cốc Các loạicốc giá trị thấp này chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu, không thích hợp

sử dụng sản xuất điện cực

I.2.3 Chất lượng dầu thô nguyên liệu

 Hàm lượng tạp chất như lưu huỳnh, vanadium trong các dầu thô khácnhau thì khác nhau Nhưng nhìn chung, chất lượng dầu thô và hàm lượnglưu huỳnh trong dầu thô có xu hướng xấu đi trong những năm gần đây vàđiều này được minh họa bằng Hình I.3 theo sau

Hình I.3: Độ API và hàm lượng lưu huỳnh của dầu thô được chế biến ở Mỹ giai đoạn 1985-2005

I.3 Tình hình sản xuất Cốc dầu mỏ trên thế giới

 Vào đầu năm 2006, sản lượng cốc dầu mỏ đạt xấp xỉ khoảng 250.000 tpd.Trong đó, khoảng ½ sản lượng cốc này được sản xuất ở Mỹ Sản lượng

sản xuất cốc dầu mỏ của các nước trên thế giới được thể hiện trong Hình I.4 và Hình I.5 theo sau.

Hình I.4: Sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ của các nước trên thế giới năm 2006

Hình I.5: Các nhà cung cấp công nghệ cốc hóa trên thế giới

thụ Cốc dầu mỏ trên thế giới

 Cốc dầu mỏ được sản xuất và tiêu thụ ở nhiều hình thức khác nhau nhưCatalyst Coke, Green Coke, Calcined Coke Theo số liệu thống kê chi tiết

về tình hình tiêu thụ Cốc dầu mỏ ở các nước OECD (Hình I.6), OECD

tiêu thụ khoảng 69,9 triệu tấn năm 2005, trong đó Cốc xúc tác chiếm 27,8triệu tấn và Cốc thương phẩm chiếm 42 triệu tấn Bắc Mỹ và Châu Âu làhai khu vực tiêu thụ Cốc dầu mỏ lớn nhất với khoảng 90% của nhóm cácnước OECD, tiếp đến là Nhật Bản và Australia chiếm hầu hết lượng tiêuthụ còn lại

Hình I.6: Lượng tiêu thụ Cốc dầu mỏ của nhóm các nước OECD giai đoạn 1992-2005

Bảng I.4: Lượng tiêu thụ Cốc dầu mỏ của nhóm các nước OECD giai đoạn 1992-2005

Nguồn: International Energy Agency, Oil Information 2006 and earlier editions

 Khoảng 75% sản lượng Cốc dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu trongnhà máy lọc dầu, nhà máy điện, và một số ứng dụng công nghiệp khácnhư sản xuất xi măng, sản xuất titanium dioxide Phần còn lại được sửdụng vào các ứng dụng phi năng lượng dùng để sản xuất các điện cực

Bảng I.6 Sản lượng Cốc dầu mỏ sử dụng cho các mục đích khác nhau giai đoạn 2002-2005

Nguồn: International Energy Agency, Oil Information 2006; Roskill estimates.

 Trong quy trình công nghệ xử lý dầu nặng, quá trình cracking nhiệtthường được áp dụng để xử lý phân đoạn cặn chưng cất chân không haykhí quyển, hay phần dầu cặn từ cụm chiết tách asphalt bằng dùng môi(Longlake, Heartland Upgrader), cụm hydrocracking (HuskyLloydminster Upgrader) Quá trình này không cần dùng xúc tác và đây làcông nghệ cổ điển nhất và phổ biến nhất dùng để chuyển hoá phân đoạncặn Mức độ khắc nghiệt của quá trình sẽ xác định độ chuyển hoá và tínhchất của sản phẩm, biến thiên từ mức độ tương đối ôn hoà đến khắcnghiệt Cracking nhiệt ở mức độ ôn hoà ( nhiệt độ vừa phải, thời gian lưutương đối ngắn) chủ yếu nhằm mục đích giảm độ nhớt của nguyên liệu để

dễ dàng trong vận chuyển, trong khi đó với điều kiện cracking khắc nghiệthơn nhằm mục đích chuyển hoá sâu hơn phân đoạn nặng thành các sảnphẩm nhẹ

 Nếu không có phản ứng phụ thì thời gian lưu dài ở điều kiện nhiệt độ thấp

sẽ tương ứng với thời gian lưu ngắn ở điều kiện nhiệt độ cao Tuy nhiên,trong quá trình cracking, rất nhiều phản ứng khác nhau diễn ra nên độchọn lọc sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian lưu và áp suất tiếnhành quá trình

 Các sản phẩm nhẹ thu được từ quá trình cracking nhiệt, sau khi được xử

lý để loại bỏ tạp chất, có thể pha trộn để sản xuất dầu tổng hợp hay làmnguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác, hydrocracking Còn phần cặn

có thể dùng làm nhiên liệu hay nguyên liệu cho quá trình khí hóa

hoá trễ ( Delayed Coking)

 Công nghệ cốc hóa trễ là một trong những công nghệ được sử dụng nhiềunhất Công nghệ cốc hóa chậm

 Nguyên liệu cho quá trình cốc hóa chậm thường là cặn của quá trìnhchưng cất chân không bao gồm nhiều loại cấu tử Những cấu tử nặng nhất

và khó chuyển hóa nhất là asphanten, có khối lượng phân tử lớn và nhiềuhợp chất thơm đa vòng, và hàm lượng kim loại nặng trong phân đoạn nàyrất cao Một loại cấu tử chính trong cặn chân không là nhựa, đây là nhữnghydrocacbon mạch dài thuộc hợp chất thơm trung gian và có khả nănghòa tan asphanten, chứa những hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, nitơ hữu cơ vàkim loại nặng

 Quá trình cốc hóa bao gồm các phản ứng cracking nhiệt, các phản ứngngưng tụ và trùng hợp xảy ra nối tiếp hoặc đồng thời Lò đốt sẽ cung cấpmột nhiệt lượng cần thiết cho nguyên liệu để thực hiện sự bay hơi nguyênliệu và bẻ gãy một phần nguyên liệu, trong khi các phản ứng trùng hợp vàphản ứng cracking được thực hiện triệt để trong buồng cốc hóa Tại buồngcốc, những gas oil có khối lượng phân tử cao và những phân tử asphanten

bị bẻ gãy thành những hydrocacbon nhẹ hơn, đồng thời cốc được hìnhthành Do nhiệt độ buồng cốc cao cho nên những những sản phẩm khí vàlỏng hóa hơi sẽ đi ra từ đỉnh buồng cốc hóa và được đưa vào tháp chưngcất, chỉ còn lại cốc trong buồng cốc Cấu trúc của cốc phụ thuộc vào tínhchất của nguyên liệu

 Cốc hóa chậm là sự lựa chọn khá phổ biến trong những dây chuyền nângcấp cặn nặng bởi những lợi ích mà quá trình mang lại :

 Tách kim loại nặng ra khỏi dầu đạt gần 100%

 Hiệu suất phân đoạn cất khá rộng, dễ dàng được điều chỉnh trongnhà máy lọc dầu nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu ngàycàng tăng

 Chi phí đầu tư công nghệ không cao, thu hồi vốn nhanh

 Quá trình đã được thương mại hóa trên 70 năm, với nhiều nhà cungcấp bản quyền, thiết bị và tư vấn có uy tín

 Những thiết kế cho quá trình cốc hóa ngày nay có ưu điểm tiết kiệmnăng lượng hơn và giảm thiểu những tác động đến môi trường

 Đặc tính bán liên tục trong quá trình cốc hóa chậm khiến cho sựvận hành dễ dàng hơn so với trình cốc hóa tầng sôi, thiết bị hoạtđộng ổn định

 Chi phí bảo dưỡng và chi phí hoạt động phù hợp

II.1.1 Công nghệ cốc hóa chậm – ConocoPhilip.

 Conocophilip là một trong những nhà cung cấp bản quyền công nghệ cốchóa chậm nhiều nhất trên thế giới Công ty có hơn 50 năm kinh nghiệm vàhiện nay sở hữu và vận hành 17 dây chuyền cốc hóa chậm với công suất

là 650.000 BPSD Hiện nay trên thế giới có 31 dây chuyền cốc hóa chậm

áp dụng công nghệ ThruPlus của Conocophilips, tổng công suất là 1,1triệu BPSD, chủ yếu hoạt động tại Mỹ, Canada, Brazil

Hình II.1: Sơ đồ công nghệ cốc hóa chậm của ConocoPhilip

 Trước khi Conocophilip là nhà cung cấp bản quyền quá trình cốc hóachậm, thì những nghiên cứu quá trình cốc hóa chậm đã được thực hiện vớinhiều loại nguyên liệu cặn có tính chất khác nhau Kết quả thu được từnhững nghiên cứu này được tập hợp để tạo nên một mô hình theo kinhnghiệm để đưa ra hiệu suất cốc, tỉ lệ sản phẩm lỏng hơi và tính chất củasản phẩm.

 Conocophilip đã sử dụng mô hình này để thiết kế những dây chuyền cốchóa chậm có lợi ích kinh tế cao hơn cũng như tối ưu hóa những thiết bịphụ trợ Việc kết hợp tuần hoàn phần cất và những công nghệ không cótuần hoàn tự nhiên tạo ra hiệu suất sản phẩm lỏng vượt trội so với quátrình cốc hóa truyền thống Hiệu suất cốc sẽ giảm 1-3%, tùy thuộc vàotính chất của nguyên liệu, khi vận hành ở chế độ tuần hoàn 20% phần cất.Hiệu suất cốc có thể hạ thấp hơn nữa bằng cách cắt giảm sự tuần hoàn tựnhiên từ 5% đến 0% Gas oil nhẹ được lựa chọn là dòng tuần hoàn khi cấuhình của nhà máy lọc dầu phù hợp cho sản xuất xăng Trong những khuvực, việc sản xuất kerosene và diesel đem lại lợi ích kinh tế cao hơn, thìnên tăng tối đa hiệu suất phần cất và giảm hiệu suất gas oil trong buồngcốc hóa

 Quá trình cốc hóa chậm theo công nghệ Thrusplus được nhóm thành 3cụm chính : lò cấp nhiệt và tháp chưng cất, buồng cốc hóa và hệ thốngvận chuyển cốc

 Dòng nguyên liệu mới được đưa đến dây chuyền cốc hóa theo bể chứahoặc trực tiếp từ dây chuyền xử lý khác Dòng cất tuần hoàn nặng hoặcnhẹ thường được kết hợp với nguyên liệu trước khi được gia nhiệt sơ bộ

và đến lò cấp nhiệt Conocophlip đề xuất dòng tuần hoàn chiếm 15-20%

so với dòng nguyên liệu mới Dòng sản phẩm gas oil, phần cất, naphtha từthiết bị chưng cất của quá trình cốc hóa có thể được sử dụng làm tuầnhoàn, tùy thuộc phân đoạn sản phẩm mong muốn Ví dụ, nếu vận hành ởchế độ tuần hoàn gas oil sẽ làm thay đổi hiệu suất dây chuyền về hướngtạo diesel nhiều hơn so với khi vận hành ở chế độ tuần hoàn dònghydrocacbon có nhiệt độ sôi trong khoảng nhiệt độ sôi của diesel Tínhlinh động trong công nghệ tuần hoàn phần cất cho phép những nhà máylọc dầu đáp ứng được sự dao động nhu cầu tiêu thụ sản phẩm xăng dầutheo mùa vụ

 Hỗn hợp nguyên liệu và dòng tuần hoàn được đưa qua một loạt thiết bịtrao đổi nhiệt sơ bộ nhằm tận dụng tối đa sự thu hồi nhiệt từ những dòngtuần hoàn của tháp chưng cất và dòng sản phẩm gas oil Qua gia nhiệt sơ

bộ, nguyên liệu sẽ có nhiệt độ 530-600oF, đưa vào đáy tháp chưng cất

 Ngày nay, lò nhiệt được thiết kế có cấu hình cabin nằm ngang, đốt lửakép Sự kiểm soát việc đốt nhiên liệu nhằm mục tiêu sao cho nhiệt độ bênngoài ống xoắn trong khoảng 920-945oF Hơi áp suất cao sẽ được bơmvào mỗi ống xoắn của lò nhiệt để duy trì tốc độ tối ưu và thời gian lưuthấp tránh tình trạng cốc tạo thành trong các ống của lò nhiệt Không khíđược gia nhiệt sơ bộ bởi sự trao đổi nhiệt với khí ống khói, sau đó đượcphân phối đến các buồng đốt qua những ống được cách nhiệt Lò cấpnhiệt là một trong những thiết bị quan trọng trong quá trình cốc hóa chậm,Conocophilip đã phát triển một phần mềm để lập mô hình những điềukiện biên của quá trình Phần mềm này sẽ tính một cách chính xác lượnghydrocacbon bị bẻ gãy và bay hơi trong mỗi ống của lò đốt, cộng vớinhững hệ số thiết kế quan trọng khác Chương trình này đã được sử dụngthành công để thiết kế lò đốt, và đánh giá những tác động của nguyên liệucũng nhu điều kiện vận hành đối với quá trình cốc hóa Việc lập mô hìnhcho lò đốt giúp định lượng những lợi ích từ việc tuần hoàn phần cất dựavào hoạt động của lò đốt Dòng cất tuần hoàn thúc đẩy sự bay hơi trongsuốt quá trình cốc hóa Trong lò đốt, sự bay hơi tăng cũng dẫn đến làmtăng tốc độ trong các ống, do vậy sẽ làm giảm thời gian lưu của nguyênliệu có nhiệt độ trên 800oF trong lò đốt nhằm làm giảm thời gian nguyênliệu trong lò đốt tại nhiệt độ này tránh sự bám cốc trên thành ống, như vậylàm tăng chu trình hoạt động của lò đốt Bởi vì theo thời gian, cốc bámvào thành của các ống trong lò đốt thì lò phải tăng cường độ đốt nóng hơnnữa nhằm đảm bảo không thay đổi nhiệt độ dòng ra Sự tích tụ cốc sẽkhiến cho lò đốt xảy ra sự giảm áp suất, đòi hỏi phải giảm tốc độ nạp liệu,hoặc nhiệt độ thành ống phải cao, do đó tiến gần đến giới hạn hoạt động

an toàn của lò đốt Lúc này lò đốt cần phải được tách cốc

 Dòng ra lò đốt chảy đến buồng cốc đang hoạt động, tại đây những điềukiện vận hành bao gồm nhiệt độ, áp suất và thời gian lưu sẽ tác động lêndòng nguyên liệu để chuyển hóa thành cốc và hơi hydrocacbon Nhữngbuồng cốc được thiết kế hiện đại sẽ hoạt động tại áp suất 15-25lb/in2, vànhiệt độ đỉnh buồng cốc trong khoảng 820-845oF Vận hành trong điềukiện áp suất thấp tại đỉnh buồng cốc hóa làm giảm hiệu suất cốc Vậnhành buồng cốc hóa tại nhiệt độ cao làm giảm hơn nữa hiệu suất cốc

 Hơi hydrocacbon thoát từ đỉnh buồng cốc sẽ được giảm nhiệt bởi dònggas oil nặng của quá trình cốc hóa (HCGO) đã được làm lạnh để làmngưng phản ứng và làm chậm sự bám cốc trên đỉnh buồng cốc Nhiệt độcủa hơi hydrocacbon sau khi được hạ nhiệt nằm trong khoảng 790-810oF,

đi vào tháp chưng cất tại vị trí đáy tháp, đồng thời HCGO sẽ được phun ởphía trên khoang xả để làm lạnh và ngưng tụ hydrocacbon nặng đồng thờiloại bỏ những hạt cốc bị cuốn theo khỏi dòng hơi chuyển động lên trên

 Tại vị trí đưa dòng Gas Oil của vùng xả ra khỏi tháp chưng cất được thiết

kế đặc biệt nhằm tách phần nặng nhất của gas oil để ngăn nó chảy xuốngđáy tháp Trong những dây chuyền cốc hóa truyền thống sử dụng dònggas oil để cải tiến hoạt động, tuy nhiên sự tuần hoàn của dòng nặng nàyqua lò đốt làm tăng khả năng tạo cốc và làm giảm hiệu suất sản phẩmlỏng giá trị Với công nghệ tuần hoàn phần cất, việc sử dụng tuần hoàn tựnhiên là không cần thiết đối với hoạt động của lò đốt

 Dòng sản phẩm gas oil của vùng xả có thể làm nguyên liệu cho dâychuyền FCC, và có thể sử dụng như một cấu tử để trộn vào FO Ngoài ra,dòng gas oil này có thể được xử lý trong hệ thống làm sạch củaConocophilip để loại bỏ những hạt cốc Sau khi được làm sạch, dòng gasoil sẽ rất phù hợp để xử lý trong dây chuyền xử lý hydro gas oil, điều nàylàm tăng hiệu suất nhà máy lọc dầu

 Trên vùng xả của tháp chưng cất, hơi được làm lạnh và ngưng tụ tạo rakhí ẩm và 3 sản phẩm lỏng Những tiêu chuẩn kỹ thuật về điểm cắtkhoảng nhiệt độ sôi cho naphtha, phần cất (gas oil nhẹ của quá trình cốchóa), và những sản phẩm gas oil nặng quyết định nhiệt độ đỉnh thápchưng cất và nhiệt độ tại vị trí đưa dòng gas oil ra ngoài Đối hai dòng sảnphẩm nhẹ và nặng của quá trình cốc hóa, các nhà máy lọc dầu sẽ cân nhắcviệc xây dựng những dây chuyền mới với những tháp tách bằng hơi nước.Mục đích trước tiên của tháp tách là để loại bỏ những cấu tử nhẹ nhất rakhỏi gas oil nhằm kiểm soát điểm chớp cháy của sản phẩm, đạt được tiêuchuẩn kỹ thuật về áp suất hơi, đồng thời cải tiến hoạt động của thiết bị xử

lý hydro và những dây chuyền xử lý đoạn tiếp sau

 Tháp chưng cất trong quá trình cốc hóa khác với những tháp chưng cấtkhác của nhà máy lọc dầu ở hai điểm Thứ nhất là không có thiết bị đunsôi đáy tháp Tất cả nhiệt lượng cấp cho tháp chưng cất đến từ buồng cốc,với nguyên liệu cấp vào tháp hoàn toàn ở pha hơi Thứ hai, vì cốc hóachậm là quá trình bán liên tục, tháp chưng cất hoạt động liên tục, nên việccấp nguyên liệu sẽ dao động theo chu kỳ do quá trình xử lý theo lô thôngthường của chu trình buồng cốc.

 Buồng cốc trong quá trình cốc hóa có hai vai trò chính: đảm bảo thời gianphản ứng và cho phép những phản ứng cốc hóa diễn ra hoàn toàn và thuhồi cốc thành phẩm Cốc tích tụ trong buồng cốc, tạo ra một lớp cốc đượcnén chặt Tại vị trí đã được xác định trước trên buồng cốc, dòng ra của lòđốt được định hướng qua van chuyển từ buồng đầy đến buồng đã đượclàm ấm trước Trong khi một buồng cốc đang được nạp liệu, thì nhữngbuồng khác được làm lạnh, cắt cốc và chuẩn bị

 Cốc được loại bỏ khỏi buồng bằng phương pháp thủy lực trong đó có sửdụng những bơm phun nước với áp suất cao (2500-4500 lb/in2) và tốc độthể tích trong khoảng 900 – 1300 gal/phút Hầu hết những thiết bị cốc hóangày nay áp dụng phương pháp kết hợp, trước tiên khoan một cái lỗ đểđịnh hướng và sau đó cắt phần còn lại của cốc trong thùng Dòng nước cắt

và cốc chảy ra khỏi đáy buồng cốc được đưa vào khu vực kiểm soát cốc

 Conocophilip đề xuất chế độ vận hành thiết bị cốc hóa tạo anode và nhiênliệu với chu trình 16-18h Giảm thời gian chu trình làm cho tốc độ cấpliệu cao hơn, làm tăng hiệu quả kinh tế của dây chuyền cốc hóa Buồngcốc hóa của ConocoPhilip hiện nay có đường kính 30ft và chiều cao 85-96ft Ngoài công suất, tuổi thọ của buồng cốc cũng hết sức quan trọngtrong việc thiết kế một buồng cốc tối ưu

 Một vài sự bố trí khác cho hệ thống kiểm soát cốc phụ thuộc vào nhữngđặc điểm thiết kế, và những pháp vận chuyển cốc được sử dụng, tàu, xetải hoặc vận chuyển trực tiếp bằng băng tải

II.1.2 Công nghệ cốc hóa chậm – Foster Wheeler

 Foster Wheeler là nhà cung cấp hàng đầu về công nghệ cốc hóa chậm vớiquá trình có hiệu suất chọn lọc, công nghệ có tên là SYDECSM Tính đếnthời điểm năm 2006, có 52 dây chuyền cốc hóa chậm áp dụng công nghệSYNDECSM được lắp đặt khắp nơi trên thế giới, với tổng công suất là2.5 triệu BPSD

 Thiết kế dây chuyền cốc hóa chậm theo công nghệ SYDECSM được dựatrên thiết bị cốc hóa có hiệu suất sản phẩm lỏng cao, làm giảm áp suất củaquá trình và tỉ lệ tuần hoàn, thỏa mãn những ràng buộc về kỹ thuật vàkinh tế, đồng thời tạo ra gas oil nặng có hàm lượng kim loại nặng và chỉ

số Cacbon Conradson thấp

 Hiệu suất các sản phẩm trong quá trình cốc hóa có thể thay đổi nhằm đápứng mục tiêu của nhà máy lọc dầu bằng cách thay đổi thông số công nghệ.Tăng nhiệt độ buồng cốc sẽ làm giảm hiệu suất cốc, làm tăng hiệu suấtsản phẩm cất Tăng áp suất hoặc tăng lượng tuần hoàn dẫn đến tăng hiệusuất cốc, đồng thời hiệu suất sản phẩm cất cũng giảm xuống Nếu vậnhành quá trình cốc hóa chậm không có dòng tuần hoàn, thì hiệu suất cốcthấp hơn và hiệu suất sản phẩm cất cao hơn, tuy nhiên sản phẩm cất sẽ cónhiều tạp chất

Hình II.2: Thiết kế dây chuyền cốc hóa chậm với tỉ lệ tuần hoàn thấp không tuần hoàn

 Bảng dưới đây sẽ cho một sự so sánh về hiệu suất và chất lượng của gasoil nặng của các quá trình cốc hóa truyền thống, SYNDECSM có tỷ lệtuần hoàn thấp và SYNDECSM không có tuần hoàn

Bảng II.1 : So sánh hiệu suất và chất lượng Gas oil nặng của các phương án công nghệ cốc hóa chậm

Gas oil nặng Truyền thống tuần hoàn thấp SYNDECSM,

SYNDECSM, không tuần hoàn