NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH NH4Cl TẠI CÁC THIẾT BỊ Ở PHÂN XƯỞNG CCR NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT: TÁC HẠI VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC. LUẬN VĂN THẠC SĨ

Từ đó, luận văn đã đưa ra bộ 04 giải pháp, trong đó đã áp dụng thành công hai giải pháp là điều chỉnh thông số vận hành của tháp Debutanizer; rửa muối NH 4 Cl trực tuyến bằng nước giúp k

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

VƯƠNG NGỌC TRAI

TẠI CÁC THIẾT BỊ Ở PHÂN XƯỞNG CCR

NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT: TÁC HẠI VÀ

TÓM TẮT NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH MUỐI NH 4 Cl TẠI CÁC THIẾT BỊ Ở

PHÂN XƯỞNG CCR NMLD DUNG QUẤT: TÁC HẠI VÀ GIẢI PHÁP

KHẮC PHỤC

Học viên: Vương Ngọc Trai Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học

Mã số: 8520301 Khóa: K35.KHH.QNg Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – NMLD Dung Quất được thiết kế chế biến 100% dầu thô ngọt trong nước hoặc dầu thô

hỗn hợp gồm 85% dầu thô ngọt trong nước + 15% dầu thô chua nước ngoài Tuy nhiên, với việc phải chế biến các loại dầu thô thay thế nhập khẩu từ nước ngoài có hàm lượng tạp chất lưu huỳnh, nitơ, clo cao hơn rất nhiều so với thiết kế, trong thời gian qua đã phát sinh vấn đề về đóng cặn muối

NH 4 Cl tại một số phân xưởng công nghệ Trong đó nghiêm trọng nhất là vấn đề đóng cặn muối

NH 4 Cl tại các thiết bị hạ nguồn của phân xưởng CCR như tháp Debutanizer, các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống công nghệ, v.v Làm cho sản phẩm Reformate, khí LPG của phân xưởng này không đạt yêu cầu, gây gián đoạn quá trình sản xuất Vì vậy, luận văn đã nghiên cứu các nguyên nhân và cơ chế hình thành muối NH 4 Cl tại phân xưởng CCR, quá trình ngưng tụ và đóng cặn của muối này bên trong thiết bị Từ đó, luận văn đã đưa ra bộ 04 giải pháp, trong đó đã áp dụng thành công hai giải pháp là điều chỉnh thông số vận hành của tháp Debutanizer; rửa muối NH 4 Cl trực tuyến bằng nước giúp kéo dài thời gian vận hành của phân xưởng; Hai giải pháp nghiên cứu có giá trị khác là sử dụng hóa chất ACF và nâng cấp chủng loại xúc tác tại phân xưởng NHT sẽ được áp dụng sớm vào thực tế trong thời gian đến sẽ giúp ngăn chặn sự hình thành muối NH 4 Cl

Từ khóa – NMLD Dung Quất; Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR); muối NH4 Cl; Tháp Debutanizer; Xử lý đóng cặn NH 4 Cl.

STUDY MECHANISM OF AMMONIUM CHLORIDE SALT FORMING IN EQUIPMENT (EXCHANGERS, TOWER, RELATED PIPING) AT CCR

PLATFORMING UNIT: CONSEQUENCE AND COUNTERMEASURE

Abstract – Dung quat refinery designed to process on two cases of crude oils: Sweet case with

domestic crude oil and a mixed of sweet and sour crude oil Because of processing alternative crude oil from oversea with higher contaminants content of nitrogen, sulfur & chloride than designed, leads to fouling and consequent underdeposit corrosion caused by ammonium chloride salts, has serious impact on the reliability of operation of various process units Especially, the serious issue has been found at CCR unit by ammonium chloride salt fouling on downstream section such as Debutanizer tower, exchangers, and related piping Resulted in the loss of throughput, interrupt production, offspecification products and severe corrosion So that, this thesis had been studied the mechanism of ammonium chloride formation and deposit, evaluated of the impact caused by ammonium salt Base on these analyses, the thesis had proposed four solutions

In which, two of them were successful applied are Debutanizer’s operating condition adjustment and online water wash, that help to mitigate the fouling of NH 4 Cl in the system and prolong unit operation; Others two feasible studies of injecting ACF dispersal chemical and upgrating NHT’s catalyst will be applied in the next coming time to eliminate formation of NH 4 Cl salt

Key words - Dung quat refinery, CCR, Mechanism of ammonium chloride formation, Debutanizer

tower, Solution to migtigate the fouling of NH Cl

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 2

5 Nội dung nghiên cứu của đề tài 2

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

7 Cấu trúc của luận văn 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về NMLD Dung Quất 5

1.1.1 Địa điểm xây dựng NMLD Dung Quất 5

1.1.2 Công suất chế biến của NMLD Dung Quất 5

1.1.3 Cấu hình NMLD Dung Quất 6

1.1.4 Cơ cấu sản phẩm của nhà máy 7

1.2 Giới thiệu phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) 7

1.2.1 Mục đích của phân xưởng Reforming xúc tác 7

1.2.2 Sơ đồ cấu hình phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) 8

1.2.3 Giới thiệu tháp tách Debutanizer tại phân xưởng CCR 9

1.3 Những nghiên cứu đã được thực hiện về vấn đề đóng muối NH4Cl 10

1.4 Quy trình nghiên cứu và xử lý vấn đề đóng muối NH4Cl 12

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÁC TÁC NHÂN/ ĐIỀU KIỆN ĐỂ HÌNH THÀNH MUỐI NH 4 Cl TẠI CÁC THIẾT BỊ Ở PHÂN XƯỞNG CCR 14

2.1 Xác định các tác nhân và điều kiện để hình thành muối NH4Cl tại các thiết bị ở phân xưởng CCR 14

2.1.1 Tạp chất nitơ, lưu huỳnh và clo có trong dầu thô 14

2.1.2 Tác nhân có nguồn gốc từ clo sinh ra ngay tại ở phân xưởng CCR 15

2.1.3 Giới hạn xử lý tạp chất nitơ trong nguyên liệu Naphtha của phân xưởng xử lý bằng hydro NHT 22

2.2 Nghiên cứu cơ chế hình thành muối NH4Cl 23

2.3 Xác định các điều kiện để muối NH4Cl đóng rắn trên các thiết bị ở hạ nguồn của phân xưởng CCR 26

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH CÁC TÁC HẠI GÂY RA DO MUỐI NH 4 Cl ĐÓNG CẶN TẠI CÁC THIẾT BỊ HẠ NGUỒN CỦA PHÂN XƯỞNG CCR 28

3.1 Làm giảm hiệu suất của tháp tách Debutanizer 28

3.1.1 Giới thiệu về tháp tách Debutanizer 28

3.1.2 Tắt nghẽn đĩa và điểm rút sản phẩm 28

3.2 Làm giảm hiệu suất của các thiết bị trao đổi nhiệt 29

3.2.1 Các thiết bị trao đổi nhiệt tại khu vực nguội của phân xưởng CCR 29

3.2.2 Hậu quả của lắng đọng muối NH4Cl đối với các thiết bị trao đổi nhiệt 29

3.3 Gây tắt nghẽn tại đầu hút của máy nén tuần hoàn khí Hydro 30

3.4 Ăn mòn hệ thống đường ống và thiết bị 30

3.4.1 Làm tăng quá trình ăn mòn 30

3.4.2 Cơ chế ăn mòn dưới lớp đóng cặn muối (under deposit pitting corrosion) 31

CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ VẤN ĐỀ HÌNH THÀNH VÀ ĐÓNG CẶN MUỐI NH 4 Cl 33

4.1 Giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng khi NH4Cl đã hình thành trong hệ thống 33

4.1.1 Kiểm soát các tạp chất lưu huỳnh, nitơ, và clo có trong dầu thô 33

4.1.2 Điều chỉnh thông số công nghệ của hệ thống 33

4.1.3 Nghiên cứu giải pháp loại bỏ muối NH4Cl ở tháp Debutanizer và các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống khi đã bị đóng muối 36

4.1.4 Giải pháp loại bỏ muối NH4Cl bằng phương pháp hóa học 44

4.2 Nghiên cứu giải pháp ngăn chặn sự hình thành muối NH4Cl trong hệ thống 50

4.2.1 Giới thiệu chung về phân xưởng xử lý Naphtha bằng hydro (NHT) 51

4.2.2 Nghiên cứu thay thế xúc tác hiện tại S-120 bằng thế hệ xúc tác mới HYT-1119 tại thiết bị phản ứng phân xưởng NHT 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ACF : Ammonium Chloride Free – Hóa chất phân tán muối clo

BPSD : Barrel per Stream Day

CCR : Continuous Catalytic Reforming - Phân xưởng reforming xúc tác tái

sinh liên tục CDU : Crude Distillation Unit – Phân xưởng chưng cất khí quyển

Debutanizer : Tháp tách C4

-DO : Diesel Oil

FO : Fuel Oil

ISOM : Isomerization – Phân xưởng đồng phân hóa

KTU : Kerosene Treating Unit - Phân xưởng xử lý Kerosene

LPG : Liquefied Petroleum Gas - Khí hóa lỏng

Net gas : Khí sinh ra từ phân xưởng CCR, thành phần chủ yếu là Hydro

NHT : Naphtha Hydro Treating – Phân xưởng xử lý Naphtha bằng hydro NMLD : Nhà Máy Lọc Dầu

Off gas : Khí metan và etan

PP : Polypropylene Plant – Nhà máy nhựa

Reformate : Xăng từ phân xưởng CCR

RONC : Research Octane Number Clear

RFCC : Residue Fluidized Catalytic Cracking - Phân xưởng cracking xúc tác

cặn UOP : Universal Oil Products

2.5 Nồng độ khí acid HCl trong dòng khí hydro tuần hoàn thực tế 19 4.1 Thông số vận hành của tháp Debutanizer 35 4.2 Lựa chọn chất lượng nước cho quá trình rửa muối NH4Cl 37 4.3 Điều kiện vận hành của tháp Debutanizer trong quá trình rửa

4.8 Thành phần nguyên liệu cho phân xưởng NHT khi áp dụng loại

4.9 Mô tả đặc tính của xúc tác thế hệ mới HYT-1119 và HYT-9119 56

4.10 So sánh điều kiện vận hành giữa 02 loại xúc tác HYT-1119 và

S-120 tại các công suất khác nhau 58 4.11 Chất lương của sản phẩm naptha khi sử dụng xúc tác mới HYT-

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.3 - Độ chuyển hóa của nguyên liệu Naphtha thành Reformate có chỉ số

1.4 - Sơ đồ thể hiện toàn bộ các dòng công nghệ liên quan của phân xưởng

1.5 - Sơ đồ cấu hình phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) 91.6 - Sơ đồ công nghệ tháp Debutanizer thuộc phân xưởng CCR 101.7 - Mô tả mối quan hệ giữa nồng độ các chất HCl-H2S-NH3 có trong hỗn

1.8 - Sơ đồ tổng thể của quá trình nghiên cứu về đóng muối NH4Cl 132.1 - Mô tả trạng thái cân bằng hoạt tính xúc tác của phân xưởng CCR 162.2 - Mô tả cơ chế hấp phụ clo trên xúc tác của phân xưởng CCR 182.3 - Sơ đồ chu trình phun hợp chất clo tại tháp tái sinh nhằm duy trì hoạt

2.10 - Giản đồ mối liên hệ giữa nhiệt độ và hệ số áp xuất riêng phần của

NH3 và HCl đến sự ngưng tụ và đóng rắn muối NH4Cl 26

2.11 - Biểu đồ mô tả quá trình tích tụ muối NH4Cl 273.1 - Báo cáo kết chụp gamma scan vùng tháp Debutanizer bị ngập lụt 293.2 - Ảnh chụp sự đóng cặn của muối NH4Cl trên thiết bị trao đổi nhiệt 30

3.3 - Ảnh chụp sự đóng cặn của muối NH4Cl tại bộ lọc ở đầu hút của máy

3.4 - Ảnh chụp sự ăn mòn đối với đĩa tháp và thiết bị trao đổi nhiệt 31

3.5 - Mô tả cơ chế ăn mòn điểm do đóng cặn muối NH4Cl 32

Số hiệu

4.1 - Giãn đồ tính toán xác định khu vực muối NH4Cl ngưng tụ 34 4.2 - Giản đồ bay hơi nước tại các điều kiện nhiệt độ và áp suất tương ứng 394.3 - Giản đồ tổng quát quá trình điều chỉnh công nghệ trước khi tiến hành

4.4 - Sơ đồ vị trí điểm phun nước tại đường nguyên liệu đi vào tháp

4.17 - Khả năng xử lý tạp chất lưu huỳnh của 02 loại xúc tác S-120 và

HYT-1119 57

4.18 - So sánh khả năng xử lý tạp chất nitơ của 02 loại xúc tác S-120 và

4.19 - Giản đồ và phương pháp nạp xúc tác mới HYT-1119 vào thiết bị

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp tại Việt Nam thì nhu cầu về sản phẩm xăng dầu trong nước ngày càng tăng mạnh Để đáp ứng được nhu cầu này, đòi hỏi các NMLD trên thế giới, trong đó có NMLD Dung Quất tại Việt Nam phải tìm các giải pháp để nâng cao hiệu quả kinh tế, như tăng công suất chế biến, đa dạng hóa và nâng cao chất lượng sản phẩm, tìm kiếm các giải pháp tối ưu để tiết giảm chi phí trong bối cảnh thị trường xăng dầu đang cạnh tranh rất khốc liệt Vì vậy, mục tiêu hàng đầu của Công ty Lọc Hóa Dầu Bình Sơn vẫn là duy trì tuyệt đối ổn định và

an toàn vận hành của nhà máy, chế biến ra các sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu của thị trường Tuy nhiên, với cấu hình của NMLD Dung Quất được thiết kế để chế biến các loại dầu thô tương đối ngọt và ít cặn bẩn, hàm lượng các tạp chất như lưu huỳnh, nitơ, clo rất thấp, … nên đã dẫn đến nhiều hạn chế trong việc chế biến các chủng loại dầu thô khác nhau có thành phần tạp chất cao hơn Đặc biệt trong bối cảnh trữ lượng khai thác dầu thô trong nước đang giảm mạnh và các mỏ dầu đang trong giai đoạn cuối của quá trình khai thác nên chứa rất nhiều tạp chất lẫn theo Điều này buộc nhà máy phải tìm một số loại dầu thô tương đương từ nước ngoài để thay thế (Dầu thô Azeri light, Ruby, Espo, WTI, …) để đảm bảo công suất chế biến của nhà máy

Với việc NMLD Dung Quất phải chế biến các loại dầu thô trong nước tại các

mỏ ở giai đoạn cuối của quá trình khai thác, cũng như lựa chọn các loại dầu thô thay thế có nguồn gốc từ nước ngoài với hàm lượng tạp chất cao hơn so với thiết kế ban đầu đã gây ra một số ảnh hưởng khá lớn đối với các phân xưởng công nghệ như CCR, RFCC

Trong thời gian vừa qua phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) đã phải đối mặt với vấn đề đóng cặn muối NH4Cl tại các thiết bị ở khu vực hạ nguồn như tháp tách Debutanizer, các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống đầu vào máy nén, v.v Hậu quả là các sản phẩm như Reformate, khí LPG của phân xưởng này không đạt yêu cầu, công suất chế biến bị giảm, làm gián đoạn vận hành Vấn đề này đã gây ra tổn thất rất lớn về kinh tế đối với công ty Ngoài ra với việc hình thành và đóng cặn muối đã làm tăng chênh lệch áp qua các thiết bị, gây ra hiện tượng tắt nghẽn đường ống, làm giảm hiệu suất truyền nhiệt và gia tăng nguy cơ ăn mòn đối với hệ thống đường ống và thiết bị Điều này dẫn đến nhiều rủi ro về rò rỉ gây cháy nổ cũng như tính toàn vẹn của thiết bị

Với những lý do được nêu ở trên, thì việc “Nghiên cứu sự hình thành NH 4 Cl tại các thiết bị ở phân xưởng CCR Nhà máy lọc dầu Dung Quất: Tác hại và giải pháp khắc phục” là nhiệm vụ thật sự cấp bách và cần thiết hiện nay tại NMLD Dung

Quất, để từ đó đưa ra các giải pháp xử lý phù hợp giúp duy trì an toàn và ổn định vận hành các cụm phân xưởng của nhà máy trong bối cảnh phải chế biến các loại dầu thô thay thế chứa nhiều thành phần tạp chất hơn so với các loại dầu thô thiết kế ban đầu

2 Mục đích nghiên cứu

 Nghiên cứu xác định chính xác các nguyên nhân hình thành muối NH4Cl tại các thiết bị thuộc phân xưởng CCR;

 Xác định các tác hại do hiện tượng đóng muối NH4Cl này gây ra;

 Đề xuất bộ giải pháp để xử lý trong từng trường hợp cụ thể

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Xác định nguồn gốc của nitơ, clo, HCl tham gia vào phản ứng tạo ra NH4Cl

 Đánh giá sự hình thành muối NH4Cl tại các thiết bị khu vực hạ nguồn của phân xưởng CCR như tháp tách Debutanizer (T-1301), thiết bị trao đổi nhiệt (E-1305A/B, E-1306A/B/C/D, E-1307, E-1310), quạt làm mát (E-1308, E-1309) và tại đầu hút máy nén khí tuần hoàn hydro (C-1301)

 Phân tích cơ chế gây ăn mòn của NH4Cl đối với thiết bị tại phân xưởng CCR

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

 Dùng phương pháp thống kê dữ liệu các kết quả phân tích mẫu dầu thô; phân tích tình trạng già hóa của xúc tác CCR để từ đó xác định thành phần các tạp chất

 Nghiên cứu nguyên nhân và cơ chế hình thành muối NH4Cl tại các thiết bị thuộc phân xưởng CCR NMLD Dung Quất

 Tìm hiểu các bài báo quốc tế về các vấn đề đã gặp về hiện tượng đóng muối, các giải pháp đã được nghiên cứu áp dụng đối với hiện tượng hình thành muối NH4Cl trong các thiết bị của nhà máy lọc dầu Từ đó bổ sung vào đề tài nghiên cứu để áp dụng tại NMLD Dung Quất trong thời gian đến

5 Nội dung nghiên cứu của đề tài

 Xác định nguyên nhân hình thành muối NH 4 Cl

- Nguyên nhân từ nguồn nguyên liệu dầu thô: Các tạp chất như nitơ, lưu huỳnh, clo có trong dầu thô tăng cao hơn so với giá trị thiết kế

- Nồng độ khí acid HCl trong dòng khí Hydro tuần hoàn tại phân xưởng CCR tăng cao: Nguyên nhân chính là do xúc tác sử dụng đang ở giai đoạn cuối chu kỳ vận hành nên khả năng hấp phụ clo trên bề mặt xúc tác giảm, dẫn đến nồng độ HCl trong dòng Hydro tuần hoàn tăng cao

- Khả năng xử lý các tạp chất của phân xưởng xử lý naphtha (NHT): Xúc tác hiện đang sử dụng tại phân xưởng NHT được thiết kế chủ yếu để loại bỏ tạp chất lưu huỳnh Đối với tạp chất chứa nitơ, xúc tác này có hiệu suất xử lý không cao Vì vậy

hàm lượng tạp chất nitơ vẫn còn tồn tại trong dòng sản phẩm naphtha nặng làm nguyên liệu đầu vào của phân xưởng CCR

 Xác định các tác hại do hiện tượng đóng muối NH 4 Cl gây ra

- Giảm hiệu suất của tháp tách Debutanizer do muối đọng trên các đĩa, dẫn đến các sản phẩm Reformate và khí hóa lỏng LPG không đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu

- Làm giảm hệ số truyền nhiệt tại các thiết trao đổi nhiệt do hiện tượng đóng cặn muối trên các bề mặt của đường ống

- Gây ăn mòn đường ống và thiết bị, làm giảm tuổi thọ, nghiệm trọng hơn có thể gây ra rò rỉ hydro cacbon và gây cháy nổ làm gián đoạn vận hành của nhà máy

 Các giải pháp xử lý vấn đề muối Ammonium chloride NH 4 Cl

- Hạn chế các ảnh hưởng đối với hệ thống thiết bị khi muối NH4Cl đã hình

thành bên trong hệ thống bằng các giải pháp như sau:

 Điều chỉnh thông số công nghệ của hệ thống tháp tách với mục đích di chuyển quá trình chuyển pha muối NH4Cl từ hơi sang pha rắn ra khỏi vùng đĩa ở đỉnh tháp Debutanizer nhằm kéo dài quá trình vận hành cho tháp;

 Nghiên cứu áp dụng giải pháp rửa nước trực tuyến cho tháp Debutanizer và các thiết bị trao đổi nhiệt khi bị đóng muối;

 Nghiên cứu giải pháp sử dụng phụ gia hóa chất để phân tán muối NH4Cl

- Ngăn chặn sự hình thành muối NH4Cl bằng cách loại bỏ một trong những tác

nhân tham gia vào phản ứng này được kiểm soát bằng các giải pháp:

 Kiểm soát các tạp chất lưu huỳnh, clo có trong nguyên liệu bằng cách chọn

và phối trộn dầu thô phù hợp; kiểm soát nồng độ HCl trong dòng khí CCR hydro tuần hoàn;

 Nghiên cứu thay thế chủng loại xúc tác tại phân xưởng xử lý Naphtha (NHT)

để tăng khả năng loại bỏ các tạp chất chứa nitơ

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Xử lý được các vấn đề tạo muối NH4Cl gây đóng cặn, ăn mòn tại các thiết bị thuộc phân xưởng CCR, tăng độ ổn định và tính toàn vẹn cho thiết bị của cụm phân xưởng CCR tại NMLD Dung Quất;

 Giúp phân xưởng CCR tại NMLD Dung Quất luôn vận hành ổn định;

 Giúp nhà máy có thể chế biến được nhiều chủng loại dầu thô khác nhau;

 Có thể dùng làm tài liệu tham khảo bổ ích cho công tác đào tạo, cũng như

chia sẽ nghiên cứu cho một số NMLD khác

7 Cấu trúc của luận văn

 Chương 1 – Giới thiệu tổng quan

 Chương 2 - Xác định các tác nhân/ điều kiện để hình thành muối NH4Cl tại

các thiết bị ở phân xưởng CCR

 Chương 3 – Xác định các tác hại gây ra do muối NH4Cl đóng cặn tại các thiết

bị hạ nguồn của phân xưởng CCR

 Chương 4 – Các giải pháp xử lý vấn đề hình thành và đóng cặn muối NH4Cl

 KẾT LUẬN và KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về NMLD Dung Quất

1.1.1 Địa điểm xây dựng NMLD Dung Quất

NMLD Dung Quất thuộc địa bàn các xã Bình Trị và Bình Thuận, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi, nằm trong Khu kinh tế Dung Quất Hình 1.1 dưới đây mô tả sơ

đồ vị trí của nhà máy

Hình 1.1 - Mô tả sơ đồ vị trí của NMLD Dung Quất [1]

1.1.2 Công suất chế biến của NMLD Dung Quất

NMLD Dung Quất được thiết kế với công suất chế biến 6,5 triệu tấn dầu thô/năm, tương đương 148.000 thùng/ngày Dự kiến sau khi đầu tư mở rộng, công suất chế biến sẽ tăng lên 8,5 triệu tấn/năm

1.1.3 Cấu hình NMLD Dung Quất

 Gồm 14 phân xưởng công nghệ chính: CDU, NHT, CCR, KTU, RFCC, LTU, NTU, SWS, ARU, CNU, PRU, SRU, ISOM, LCO-HDT và nhà máy PP

 Và 10 phân xưởng phụ trợ như Nhà máy điện, các phân xưởng cung cấp khí nén

và khí điều khiển, hóa chất, nước làm mát, nước cứu hỏa và nước sinh hoạt, khí nhiên liệu, dầu nhiên liệu, phân xưởng xử lý nước thải v.v để đảm bảo quá trình hoạt động của các phân xưởng công nghệ và các hạng mục liên quan khác

Sơ đồ vị trí các phân xưởng của nhà máy được trình bày trên hình 1.2, trong đó chủ yếu mô tả các phân xưởng công nghệ chính của quá trình chế biến dầu thô, hệ thống bồn bể phối trộn và các sản phẩm của nhà máy

Hình 1.2 - Sơ đồ tổng quan về NMLD Dung Quất [2]

1.1.4 Cơ cấu sản phẩm của nhà máy

Bảng 1.1 - Mô tả cơ cấu sản phẩm của NMLD Dung Quất [2]

Số thứ

tự Tên sản phẩm

Sản lượng (nghìn tấn/ năm)

1 Khí hóa lỏng LPG 294 - 340

3 Xăng Mogas 92/95 2000 - 2800

4 Xăng máy bay (Jet A1)/Dầu hỏa 220 - 410

5 Dầu Diesel ô tô (DO) 2500 - 3000

6 Dầu nhiên liệu (FO) 40 - 80

1.2 Giới thiệu phân xưởng Reforming xúc tác (CCR)

1.2.1 Mục đích của phân xưởng Reforming xúc tác

Phân xưởng Reforming xúc tác được thiết kế nhằm chuyển hóa phân đoạn naphtha nặng đã được xử lý bằng hydro thành các cấu tử có chỉ số octane cao để phối trộn xăng thương phẩm có chỉ số RON 92/95 Công suất chế biến của phân xưởng CCR là 21.100 BPSD tương đương 103.496 kg/h

Chỉ số RONC yêu cầu của sản phẩm Reformate là 102 Khí hóa lỏng LPG là một sản phẩm có giá trị của nhà máy, nên cũng được thu hồi tối đa Khí giàu hydro (net gas) là một sản phẩm khác của các phản ứng reforming xúc tác, được sử dụng cho việc vận hành các phân xưởng công nghệ khác như phân xưởng NHT, ISOM, PP, v.v

Do đó, CCR là một phân xưởng mang tính quyết định trong nhà máy Hình 1.3 trình bày ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu naphtha nặng lên hiệu suất thu hồi sản phẩm trong cùng các điều kiện vận hành của phân xưởng CCR

Hình 1.3 - Độ chuyển hóa của nguyên liệu Naphtha thành Reformate có chỉ số octane

cao tại cùng các điều kiện vận hành [14]

Dựa vào sơ đồ trên cho thấy, nếu nguyên liệu Naphtha chứa nhiều thành phần Paraffin và ít Naphthenes (thường gọi là Lean Naphtha) thì thu được sản phẩm lỏng Reformate ít hơn và lượng thất thoát nhiều hơn so với nguyên liệu Naphtha chứa nhiều thành phần Naphthene và ít Paraffin Phần thất thoát ở đây là do phản ứng bẽ gãy mạch hydro cacbon (phản ứng cracking) sinh ra các sản phẩm khí như khí hóa lỏng LPG, off gas (metan và etan) và tạo nhiều coke trên bề mặt xúc tác

1.2.2 Sơ đồ cấu hình phân xưởng Reforming xúc tác (CCR)

 Sơ đồ khối của phân xưởng Reforming xúc tác (CCR)

Hình 1.4 - Sơ đồ thể hiện toàn bộ các dòng công nghệ liên quan của phân xưởng CCR

đến các phân xưởng khác [17]

 Để mô tả rõ hơn về cấu hình của phân xưởng CCR tại NMLD Dung Quất, hình 1.5 sau sẽ cung cấp chi tiết đường đi của các dòng công nghệ cũng như các thiết bị chính

Hình 1.5 - Sơ đồ cấu hình phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) [17]

1.2.3 Giới thiệu tháp tách Debutanizer tại phân xưởng CCR

Tháp Debutanizer được xem là thiết bị chính nằm ở khu vực hạ nguồn của phân xưởng CCR, tháp được thiết kế nhằm mục đích tách loại các cấu từ nhẹ từ khí C1(metan) đến khí C4 (butan) ra khỏi dòng sản phẩm lỏng Reformate đi ra từ thiết bị phản ứng, nhằm mục đích chính là điều chỉnh áp suất hơi bảo hòa Reid (RVP) của dòng sản phẩm lỏng Reformate rút ra tại đáy tháp trước đi đưa đến các bồn chứa sản phẩm trung gian và điều chỉnh để giảm thiểu các thành phần cấu tử hydrocacbon nặng bay hơi lên đỉnh tháp và đi ra cùng với dòng khí hóa lỏng LPG Tháp Debutanizer được thiết kế gồm có 30 đĩa loại đĩa van cố định

Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của tháp tách Debutanizer Sơ đồ hình 1.6 bên dưới sẽ giới thiệu về mô hình điều khiển vận hành đối với tháp Debutanizer và các vị trí có nguy cơ lắng đọng muối Dựa vào sơ đồ này có thể thấy rằng, các điều kiện vận hành của tháp Debutanizer được điều khiển thông qua hai thông số chính là

áp suất tại đỉnh tháp và biến thiên nhiệt độ của toàn bộ tháp Trong đó nhiệt độ tại đáy tháp được điều khiển bởi thiết bị đun sôi lại sử dụng hơi nước cao áp để gia nhiệt và nhiệt độ tại đĩa nhạy cảm được điều khiển qua dòng hồi lưu đỉnh là các biến quan

trọng nhất quyết định đến chất lượng sản phẩm

Hình 1.6 - Sơ đồ công nghệ tháp Debutanizer thuộc phân xưởng CCR [17]

1.3 Những nghiên cứu đã được thực hiện về vấn đề đóng muối NH 4 Cl

Cho đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về sự hình thành, đóng cặn và ăn mòn

do muối NH4Cl tại các hệ thống đường ống cũng như thiết bị ở khu vực nhiệt độ thấp của các phân xưởng công nghệ trong ngành công nghệ lọc hóa dầu được thực hiện và đưa vào áp dụng Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của muối này thường gặp ở các thiết bị thuộc phân xưởng CCR Nguyên nhân chính của vấn đề này đều đến từ các tạp chất nitơ, lưu huỳnh, clo có trong thành phần dầu thô và có thể một phần nhỏ nitơ cuốn theo từ các loại hóa chất ức chế ăn mòn

có gốc amin, mà đã không được xử lý triệt để tại phân xưởng xử lý bằng hydro (NHT), ngoài ra xúc tác sử dụng ở phân xưởng CCR cũng có thể làm tăng nồng độ khí acid HCl trong môi trường làm việc Các tạp chất này sẽ tiếp tục theo dòng nguyên liệu đi vào phân xưởng CCR, tại đây với sự có mặt của dòng khí hydro sẽ xảy ra một số phản ứng để hình thành NH3, H2S, HCl Đây là các thành phần chính để sinh ra muối

NH4Cl Dưới đây là một số nghiên cứu về ảnh hưởng của việc đóng cặn muối NH4Cl đối với hệ thống thiết bị

 Vào năm 2001: Các nhà khoa học Philip R Petersen, Ph.D., Arthur de Jong,

Salt deposition

Salt

deposition

Salt deposition

Salt deposition

Salt deposition

Salt deposition : Khu vực lắng đọng muối NH 4 Cl

William F Minyard, và John L Sigmon tại tập đoàn năng lượng và hóa chất Nalco/Exxon: đã ngiên cứu các ảnh hưởng của việc đóng cặn muối NH4Cl đối với quá trình vận hành NMLD Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra mức độ nghiêm trọng của vấn đề như: Đóng cặn muối trên các đĩa tháp dẫn đến phải giảm công suất, gây ăn mòn đĩa; Sự đóng cặn trên các thiết bị trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất và gây ăn mòn thiết bị Nhóm tác giả cũng đề cập đến các phương án xử lý để ngăn chặn và giảm thiểu các hiện tượng đóng cặn [27]

 Vào năm 1961: E.B BACKENSTO và A.N YURICK đã có nghiên cứu về vấn đề

ăn mòn xảy ra tại các thiết bị vận hành ở nhiệt độ thấp của phân xưởng xử lý naphtha có liên quan đến hỗn hợp HCl-H2S-NH3 như sơ đồ tam giác được trình bày trên hình 1.7 dưới đây

Hình 1.7 - Mô tả mối quan hệ giữa nồng độ các chất HCl-H 2 S-NH 3 có trong hỗn hợp

với độ pH và khả năng ăn mòn [9]

 Năm 1988, Robert R Williamson UOP Inc đã xuất bản cuốn sách mô tả về mức độ nguy hiểm của vấn đề ăn mòn và đóng cặn đối với đường ống, thiết bị bởi muối

NH4Cl [30]

 Năm 2012: Công ty tư vấn Shell đã phát hành các sự cố về hệ thống thiết bị liên quan đến việc ăn mòn do muối NH4Cl gây ra, đồng thời đề xuất bộ giải pháp để khắc phục tình trạng này [31]

Bên cạnh một số nghiên cứu được liệt kê ở trên, vấn đề ngưng tụ và đóng cặn muối

NH4Cl trên các thiết bị cũng được các nhà khoa học đề cập đến và đã đưa ra các giải pháp được ứng dụng vào thực tế [13], [19] Tuy nhiên, các mối nguy về đóng cặn muối

NH4Cl tại các phân xưởng công nghệ vẫn còn tiếp tục xảy ra tại một số NMLD trên thế giới, trong đó có NMLD Dung Quất và vấn đề này đã xảy ra lặp lại vào các năm

2016, 2017, 2019 nhưng chỉ được xử lý tạm thời bằng phương pháp rửa nước trực tuyến để loại bỏ muối NH4Cl khỏi hệ thống [28]

Vì vậy, với yêu cầu đặt ra là ngăn chặn và xử lý triệt để mối nguy về đóng cặn và

ăn mòn của muối NH4Cl tại các thiết bị hạ nguồn của phân xưởng CCR Luận văn này

sẽ tập trung nghiên cứu vào 02 bộ giải pháp sau:

 Giải pháp 1: Hạn chế các ảnh hưởng đối với hệ thống thiết bị khi muối NH4Cl đã hình thành bên trong hệ thống;

 Giải pháp 2: Ngăn chặn sự hình thành muối NH4Cl bằng cách loại bỏ một trong những tác nhân tham gia vào phản ứng tạo thành NH4Cl

Trên cơ sở đó, tác giả đã xây dựng qui trình nghiên cứu và xử lý vấn đề đóng muối NH4Cl và được mô tả ở phần tiếp theo

1.4 Quy trình nghiên cứu và xử lý vấn đề đóng muối NH 4 Cl

Từ các phân tích trên tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý vấn đề như sau

Sơ đồ tổng thể của quá trình nghiên cứu về đóng muối NH 4 Cl

Hình 1.8 - Sơ đồ tổng thể của quá trình nghiên cứu về đóng muối NH 4 Cl

Giới hạn xử lý tạp chất Nitơ trong nguyên liệu Naphtha

từ phân xưởng NHT

Xác định các tác nhân tạo muối NH 4 Cl

Sự hình thành muối NH 4 Cl tại các thiết bị

ở phân xưởng CCR NMLD Dung Quất

Xác định cơ chế phản ứng tạo muối NH 4 Cl

Nghiên Cứu và Lựa Chọn Các Giải Pháp

Sản phẩm Refomate & LPG không

đạt tiêu chuẩn do hiệu suất phân

tách của tháp Debitanizer bị giảm

Mối nguy về ăn mòn thiết bị đường ống

do bị đóng muối Ảnh hưởng đến tuổi thọ cũng như tính toàn vẹn của thiết bị

số công nghệ của phân xưởng NHT/ CCR

Nghiên cứu giải pháp rửa nước cho các thiết bị tại cụm tháp tách Debutanizer

Nghiên cứu sử dụng chủng loại xúc tác mới có khả năng xử

lý tạp chất Nitơ cao hơn tại phân xưởng NHT (xúc tác HYT-1119)

Nghiên cứu giải pháp sử dụng hóa chất

để phân tán/

loại bỏ tạo muối NH4Cl

Các giải pháp nhằm hạn chế

lắng đọng muối NH 4 Cl

Các giải pháp nhằm ngăn chặn hình thành muối NH 4 Cl

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÁC TÁC NHÂN/ ĐIỀU KIỆN ĐỂ HÌNH THÀNH MUỐI

NH4Cl TẠI CÁC THIẾT BỊ Ở PHÂN XƯỞNG CCR

2.1 Xác định các tác nhân và điều kiện để hình thành muối NH 4 Cl tại các thiết bị ở phân xưởng CCR

2.1.1 Tạp chất nitơ, lưu huỳnh và clo có trong dầu thô

Như đã đề cập tại chương trước, trong thành phần dầu thô khai thác tại các mỏ dầu luôn luôn tồn tại các tạp chất như nitơ, lưu huỳnh, clo với hàm lượng cũng khác nhau Đối với các chủng loại dầu thô trong nước hàm lượng các tạp chất này tương đối thấp và NMLD Dung Quất được thiết kế để chế biến các loại dầu thô này, giới hạn của thành phần các tạp chất được mô tả ở bảng 2.1 bên dưới

Bảng 2.1 - Chỉ tiêu thành phần các tạp chất trong nguyên liệu trước khi đưa vào chế

biến tại phân xưởng chưng cất dầu thô CDU [8]

Tên

mẫu

Tên chỉ tiêu phân tích

Tối thiểu

Tối

đa

Giá trị tiêu biểu

Phương pháp thử

Hàm lượng kim loại Fe, mg/kg - - ≤ 4,0 ASTM D5708 Hàm lượng kim loại Ca, mg/kg - - ≤ 4,0 ASTM D5708 Hàm lượng kim loại Na, mg/kg - - ≤ 9,0 ASTM D5708 Hàm lượng nước và cặn, % vol - 0,5 0,05 ASTM D4007 Hàm lượng muối, mg/kg - 350 10÷40 ASTM D3230 Hàm lượng clo hữu cơ trong dầu thô,

Axit tổng, mgKOH/g - - ≤ 0,2 ASTM D664

Tuy nhiên khi đến giai đoạn cuối của quá trình khai thác của các mỏ dầu thì hàm lượng các tạp chất này tăng cao so với giá trị cơ sở ban đầu Bên cạnh đó đối với hầu hết các chủng loại dầu thô nhập khẩu hiện nay đang được chế biến tại nhà máy, hàm lượng các tạp chất này luôn cao hơn so với giá trị thiết kế Cụ thể các giá trị này được mô tả ở bảng 2.2 như sau:

Bảng 2.2 - Thành phần các tạp chất có trong nguyên liệu dầu thô thực tế đang được

chế biến tại NMLD Dung Quất [6]

Dầu thô Bach

Ho

Thang Long Azeri ESPO WTI Ruby

Giá trị thiết kế

từ bảng 2.1 Nitơ (ppm, wt) 700 2.130 1.100 2.500 1.100 1.400 520 Lưu huỳnh (%,

wt) 0,04 0,128 0,15 0,54 0,263 0,07 ≤ 0,14Clo hữu cơ

(ppm, wt)

0,04 9,6* 0,05 0,075 0,17 0,19 0,06 ≤ 0,15

*: Giai đoạn các mỏ dầu/ giếng dầu thực hiện công tác bảo dưỡng đường ống, thiết bị có sử dụng một số hóa chất để tẩy rửa và làm sạch bề mặt, dẫn đến nồng độ clo hữu cơ tăng đột biến

Với các dữ liệu trong bảng 2.1 và bảng 2.2 cho thấy giá trị thực tế của các thành phần tạp chất có trong dầu thô được nhập về chế biến tại NMLD Dung Quất đặc biệt là hàm lượng nitơ luôn cao hơn so với giá trị thiết kế ban đầu Kết quả là phân đoạn naphtha đi ra từ phân xưởng chưng cất dầu thô dùng làm nguyên liệu cho phân xưởng NHT chứa hàm lượng tạp chất cao, dẫn đến phân xưởng NHT không thể xử lý được hoàn toàn các loại tạp chất này và hậu quả là trong sản phẩm đầu ra Naphtha nặng (nguyên liệu cho phân xưởng CCR) vẫn còn chứa các tạp chất nitơ và clo, đây là các cấu tử chính để tạo ra muối NH4Cl tại phân xưởng CCR

Ngoài ra, trong giai đoạn gần đây, nhà máy đã nhập một số lô dầu thô trong nước có chứa nồng độ clo hữu cơ rất cao, đây cũng là một trong những yếu tố góp phần vào việc hình thành muối NH4Cl tại phân xưởng CCR và gây nên hiện tượng đóng cặn tại các thiết bị ở khu vực hạ nguồn của phân xưởng

2.1.2 Tác nhân có nguồn gốc từ clo sinh ra ngay tại ở phân xưởng CCR

2.1.1.1 Giới thiệu về xúc tác được sử dụng tại phân xưởng CCR

Xúc tác sử dụng tại phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) có tên thương mại là R-234, đây là loại xúc tác Pt/ Al2O3 hoạt hóa clo có hai chức năng là kim loại và acid Trong đó chức kim loại là platin và chức acid là clo trên chất mang Al2O3, đây là thế

hệ xúc tác chứa Pt thấp khoảng 0,29%wt Bảng 2.3 bên dưới mô tả các đặc tính của

xúc tác hiện đang sử dụng tại phân xưởng CCR

Bảng 2.3 - Mô tả đặc tính của xúc tác sử dụng tại phân xưởng CCR [14]

Tên xúc

tác

Đường kính (mm)

Tỷ trọng (kg/m3)

Thành phần Platin (%wt)

Hàm lượng Clo (%wt)

Trạng thái xúc tác

Vì đây là xúc tác hai chức năng nên việc duy trì trạng thái cân bằng của hai chức này là rất quan trọng để duy trì hoạt tính của xúc tác nhằm đạt được các phản ứng mong muốn của quá trình chuyển hóa Hình 2.1 bên dưới mô tả trạng thái cân bằng hoạt tính xúc tác của phân xưởng CCR

Hình 2.1 - Mô tả trạng thái cân bằng hoạt tính xúc tác của phân xưởng CCR [14]

Dựa vào hình này có thể nhận thấy rằng trạng thái tối ưu nhất của xúc tác là cân bằng giữa chức kim loại và chức acid, trạng thái cân bằng này sẽ thúc đẩy các phản ứng mong muốn gồm:

 Phản ứng tách hydro của naphthene, tách hydro vòng hóa các paraffin tạo thành các hợp chất hydro cacbon thơm (Aromatic) có chỉ số octane cao, đây là các phản ứng chính, xảy ra nhanh và có hiệu suất cao;

 Phản ứng đồng phân hóa các paraffin mạch thẳng tạo ra các parafine mạch nhánh

có chỉ số octane cao Tuy nhiện sự chuyển hóa này là nhỏ;

 Các hợp chất Aromatic có trong nguyên liệu thì hầu như không chuyển hóa khi đi qua phân xưởng CCR

Nếu chức aicd cao sẽ thúc đẩy phản ứng không mong muốn là bẽ gãy mạch hydrocacbon (cracking) hoặc nếu chức kim loại cao sẽ thúc đẩy phản ứng tạo ra khí metan (demethylation) và tạo ra các sản phẩm khí có giá trị kinh tế thấp

Để tối ưu tính năng của xúc tác cần phải duy trì mối cân bằng của hai chức này,

trong quá trình vận hành hoạt tính của xúc tác luôn thay đổi, đặc biệt trong giai đoạn tái sinh xúc tác sẽ có ảnh hưởng lớn đến cân bằng giữa hai chức kim loại và acid Do vậy, nhằm duy trì cân bằng của xúc tác thì mỗi một bước trong quá trình tái sinh xúc tác phải được thực hiện cẩn thận để đảm bảo duy trì mối quan hệ cân bằng này, giúp tối ưu vận hành và kéo dài tuổi thọ của xúc tác

Tuy nhiên, theo thời gian hoạt động thì xúc tác ngày càng bị lão hóa, dẫn đến cân bằng của hai chức của xúc tác rất khó duy trì, đặc biệt là tính chất acid Trong phần

tiếp theo tác giả sẽ trình bày chi tiết hơn về vấn đề này

2.1.1.2 Nồng độ khí acid HCl trong dòng khí Hydro tuần hoàn tại phân xưởng CCR theo thiết kế [12]

Theo thiết kế, để đảm bảo chức năng acid cho xúc tác phân xưởng CCR, thì nồng độ khí acid HCl có trong dòng khí hydro tuần hoàn phải được duy trì trong khoảng từ 1,5 ÷ 2,0 ppm mol theo số liệu ở bảng 2.4 dưới đây, nhằm mục đích đảm bảo đủ nồng độ clo trên bề mặt xúc tác ở 1,0 ÷ 1,1 % wt [số liệu bảng 2.3]

Bảng 2.4 - Hàm lượng khí acid HCl trong dòng khí hydro tuần hoàn theo thiết kế [8]

Tên mẫu Tên chỉ tiêu phân tích Giá trị tiêu biểu Phương pháp thử

Khí Hydro tuần

hoàn tại phân

xưởng CCR

Hydro, %mol 84 ÷ 90 UOP 539

H2S, mol ppm 1,5 ÷ 2,0 Draeger tube HCl, mol ppm 1,5 ÷ 2,0 Draeger tube

Để duy trì được nồng độ khí acid HCl như trình bày ở bảng 2.4 thì trong vận hành bình thường, hợp chất clo (C2Cl4) sẽ được phun vào tháp tái sinh xúc tác để thực hiện quá trình Clo oxy hóa theo cơ chế mô tả ở hình 2.2, nhằm mục đích điều chỉnh hàm lượng clo, quá trình oxy hóa và phân tán lại kim loại platin trên bề mặt xúc tác Các phản ứng xảy ra trong bước này như sau:

C2Cl4 + O2 HCl + CO2 + H2O (1) HCl + O2 Cl2 + H2O (2) Base-OH + HCl Base-Cl + H2O (3) Clo trên bề mặt xúc tác sẽ làm tăng tính acid của xúc tác theo sơ đồ được biểu diễn hình 2.2 như sau

Hình 2.2 - Mô tả cơ chế hấp phụ clo trên xúc tác của phân xưởng CCR [14]

Như vậy, khi hàm lượng clo quá nhiều hoặc quá ít sẽ gây ra những tác động không mong muốn trong thiết bị phản ứng của CCR Vì vậy, cần kiểm soát hàm lượng clo trên bề mặt xúc tác bằng cách điều khiển lưu lượng phun hợp chất clo cho phù hợp Trong quá trình vận hành bình thường, hàm lượng clo trên xúc tác đã oxy hóa được duy trì trong khoảng 1,0 ÷ 1,1% wt Đây là khoảng nồng độ tối ưu cho chức acid của xúc tác

Phản ứng oxy hóa và phân tán lại kim loại trên xúc tác như sau:

Kim loại + O2 Oxit kim loại (đã phân tán) Kim loại được phân bố càng đồng đều trên bề mặt xúc tác thì chức kim loại của xúc tác sẽ càng tốt Các điều kiện vận hành thuận lợi để cho quá trình oxy hóa và phân

bố lại kim loại trên bề mặt xúc tác là nồng độ oxy cao, thời gian lưu lớn, nhiệt độ phù hợp và hàm lượng clo chính xác

Hình 2.3 - Sơ đồ chu trình phun hợp chất clo tại tháp tái sinh nhằm duy trì hoạt tính

acid của xúc tác [25]

2.1.1.3 Nồng độ khí acid HCl trong dòng khí hydro tuần hoàn thực tế

Theo số liệu kết quả phân tích được thực hiện bởi phòng thí nghiệm NMLD Dung Quất cho thấy, nồng độ khí acid HCl có trong dòng khí hydro tuần hoàn tại phân xưởng CCR đã tăng lên đáng kể, đặc biệt có những thời điểm giá trị này tăng rất cao đến 4,5 ppm mol Bảng 2.5 sau đây là kết quả số liệu được thống kê từ phòng thí nghiêm đối với mẫu khí hydro tuần hoàn

Bảng 2.5 - Nồng độ khí acid HCl trong dòng khí hydro tuần hoàn thực tế [5]

Tên mẫu Tên chỉ tiêu phân tích Giá trị đo thực tế Phương pháp thử

Khí Hydro tuần

hoàn tại phân

xưởng CCR

Hydro, %mol 86 ÷ 87 UOP 539

H2S, mol ppm 1,5 ÷ 2,0 Draeger tube HCl, mol ppm 2,5 ÷ 4,5 Draeger tube

Từ dữ liệu ở bảng 2.4 và bảng 2.5 ở trên cho thấy, nồng độ khí acid HCl thực tế

có trong dòng khí hydro tuần hoàn luôn cao hơn so với giá trị thiết kế Nguyên nhân chính của sự tăng cao này là do hoạt tính của xúc tác phân xưởng CCR đã bị giảm rất

nhiều theo thời gian hoạt động Theo thống kê, tính đến nay xúc tác phân xưởng CCR

đã hoạt động liên tục được khoảng 10 năm, trong khi đó nhà sản xuất bản quyền xúc tác UOP chỉ bảo hành cho xúc tác này trong 6 năm Vì vậy, tính chất của xúc tác đã có

những thay đổi đáng kể, cụ thể như sau: Hoạt tính xúc tác giảm do hàm lượng coke trên xúc tác tăng cao; Khả năng lưu giữ clo trên bề mặt xúc tác giảm; Cấu trúc pha của chất mang Al2O3 bị thay đổi; xúc tác bị ngộ độc kim loại Trong đó vấn đề giảm khả năng hấp phụ clo trên bề mặt xúc tác là nguyên nhân trực tiếp làm cho nồng độ khí acid HCl trong dòng khí hydro tuần hoàn tăng cao, đây là nguyên nhân chính góp phần vào quá trình tạo muối NH4Cl

2.1.1.4 Một số tính chất của xúc tác CCR sau thời gian dài đưa vào vận hành [33]

 Giảm khả năng khuếch tán Clo trên xúc tác

Thông thường sau một thời gian đưa vào vận hành và tái sinh thì diện tích bề mặt của xúc tác bị giảm đáng kể, điều này đã dẫn đến khả năng khuếch tán clo trên bề mặt xúc tác cũng bị giảm theo Kết quả là chức acid của xúc tác bị giảm Khi diện tích

bề mặt giảm, khả năng khuếch tán clo cũng giảm theo, giản đồ hình 2.4 mô tả mối quan hệ giữa chu kỳ tái sinh xúc tác và độ giảm diện tích bề mặt xúc

Hình 2.4 - Sự giảm diện tích bề mặt xúc tác CCR theo chu kỳ tái sinh [33]

Dựa vào giản đồ hình 2.4 cho thấy, đối với xúc tác mới đưa vào sử dụng thì diện tích bề mặt của xúc tác là khoảng 168 m2/g Sau quá trình đưa vào vận hành và trải qua khoảng 400 chu kỳ tái sinh, thì diện tích bề mặt của xúc tác đã giảm rất đáng

kể và có giá trị trong khoảng 132 m2

/g Vì vậy, cần phải phun lưu lượng hợp chất clo (C2Cl4) nhiều hơn để đảm bảo duy trì được nồng độ clo trên chất xúc tác theo yêu cầu Nhưng vì khả năng khuếch tán clo của xúc tác bị giảm, dẫn đến clo tích lũy càng nhiều trong hệ thống và phản ứng với hydro sẵn có trong dòng khí tuần hoàn và sinh ra nhiều khí acid HCl hơn trong dòng khí hydro tuần hoàn Điều này có thể làm gia tăng tốc độ

ăn mòn đối với hệ thống đường ống và thiết bị Hơn nữa, khí acid HCl sẽ kết hợp với

NH3 có trong hệ thống để để hình thành muối NH4Cl gây đóng cặn trên bề mặt thiết bị

Thêm vào đó, sự phân tán lại kim loại platin trên bề mặt xúc tác cũng trở nên khó khăn hơn khi diện tích bề mặt bị giảm Hình 2.5 bên dưới mô tả sự ảnh hưởng của diện tích

bề mặt xúc tác đến lưu lượng phun hóa chất clo để duy trì nồng độ clo trên bề mặt xúc tác phân xưởng CCR

Hình 2.5 - Ảnh hưởng của diện tích bề mặt xúc tác đến lưu lượng hóa chất clo phun

vào hệ thống [33]

Theo giãn đồ hình 2.5 cho thấy: Đối với xúc tác mới, để đảm bảo duy trì nồng

độ clo trên xúc tác theo yêu cầu, thì lưu lượng hợp chất clo (C2Cl4) cần phải bổ sung vào chỉ khoảng 0,1% wt Tuy nhiên đối với xúc tác đã qua thời gian dài sử dụng (diện tích bề mặt bị giảm) thì lưu lượng hợp chất clo (C2Cl4) cần phải phun vào lên đến 0,3% wt mới đảm bảo duy trì được nồng độ clo như mong muốn trên bề mặt xúc tác

 Sự phá hỏng cấu trúc của chất mang (Al 2 O 3 )

Nếu xúc tác tiếp xúc với nhiệt độ quá cao trong tháp tái sinh thì chất mang xúc tác Al2O3 có thể bị thay đổi cấu trúc pha của nó từ dạng gamma γ- Al2O3 (cấu trúc mong muốn) sang dạng alpha (α-Al2O3) hoặc theta (θ-Al2O3) (cấu trúc không mong muốn) Điều này dẫn đến làm giảm hoạt tính của chất xúc tác và tạo ra rất nhiều bụi do xúc tác bị vỡ [33]

Theo thống kê thì khoảng 6 ~ 7% chất xúc tác bị hỏng cấu trúc pha do tác động của nhiệt, có nghĩa là cấu trúc chất mang chuyển sang dạng theta (θ-Al2O3) thay vì phải duy trì ở dạng gamma γ- Al2O3 Sự chuyển đổi từ cấu trúc γ- Al2O3 sang θ-Al2O3 có thể xảy ra trong môi trường nhiệt độ cao bên trong tháp tái sinh xúc tác và không thể hồi phục lại được Dạng θ-Al2O3 có ít hoạt động hơn và tác động đến hiệu suất xúc tác Sơ

đồ hình 2.6 bên dưới mô tả sự biến đổi cấu trúc chất mang do tác động bởi nhiệt

Hình 2.6 - Sự biến đổi cấu trúc chất mang Al 2 O 3 do nhiệt độ [23]

Theo sơ đồ hình 2.6 ở trên, để cấu trúc chất mang của xúc tác bị phá hỏng và biến đổi sang cấu trúc khác thì xúc tác phải tiếp xúc ở nhiệt độ rất cao, cụ thể ở đây là nhiệt độ phải cao hơn 8500C [29] Trong khi đó, nhiệt độ vận hành của tháp tái sinh tại vùng đốt coke (vùng có nhiệt độ cao nhất) luôn được duy trì thấp hơn 5900C để tránh

hư hỏng kết cấu của thiết bị, cũng như hư hỏng xúc tác Tuy nhiên trong thực tế vẫn có một lượng rất nhỏ xúc tác CCR bị hư hỏng cấu trúc chất mang Al2O do tiếp xúc với nhiệt độ rất cao bởi quá trình đốt cháy cục bộ khi oxy tiếp xúc với một lượng nhỏ xúc tác chứa hàm lượng coke rất cao có thể lên đến 10% wt, trong khi lượng coke bình thường trên bề mặt xúc tác trước khi đi vào tháp tái sinh được duy trì trong khoảng từ 2,5% ÷ 4,5%wt

2.1.3 Giới hạn xử lý tạp chất nitơ trong nguyên liệu Naphtha của phân xưởng xử lý bằng hydro NHT

Mục đích chính của phân xưởng NHT là loại bỏ các tạp chất chứa lưu huỳnh, hợp chất chứa nitơ, hợp chất cơ kim và no hóa các olefin có trong nguyên liệu naphtha

đi ra từ các phân xưởng Sản phẩm naphtha sau khi được xử lý tại phân xưởng NHT sẽ được phân tách thành hai dòng là naphtha nhẹ dùng làm nguyên liệu cho phân xưởng đồng phân hóa (ISOM) và sản phẩm naphtha nặng được dùng làm nguyên liệu cho phân xưởng Reforming xúc tác CCR

Quá trình xử lý Naphtha bằng hydro tại phân xưởng NHT hiện nay đang sử dụng xúc tác S-120 Co-Mo/ Al2O3 nhằm mục đích loại trừ các chất gây ngộ độc xúc tác phân xưởng CCR

 Các hợp chất cơ kim, Arsen và chì là những chất gây ngộ độc vĩnh viễn xúc tác có chứa kim loại Platin Pt/Al2O3 của phân xưởng CCR Việc xử lý hoàn

toàn các chất này sẽ kéo dài tuổi thọ của xúc tác ở phân xưởng CCR

 Lưu huỳnh là chất gây ngộ độc tạm thời đối với xúc tác của xưởng CCR Hoạt tính của xúc tác CCR chính là nguyên nhân làm thay đổi sản phẩm không mong muốn và tăng hàm lượng coke

 Hợp chất nitơ hữu cơ cũng gây ngộ độc tạm thời xúc tác CCR, nó cũng là một thông số quan trọng Tuy nhiên với nồng độ của nitơ tương đối nhỏ trong nguyên liệu sẽ không ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính của xúc tác, nhưng nó là nguyên nhân gây nên việc tích tụ muối Clo trong những khu vực nguội của xưởng Platforming

Với việc sử dụng xúc tác loại Co-Mo/ Al2O3 hiện nay gây nên rất nhiều hạn chế

về khả năng xử lý tạp chất Nitơ có trong dòng nguyên liệu naphtha đầu vào

Tốc độ của các phản ứng xử lý các tạp chất tại thiết bị phản ứng của phân xưởng NHT khi sử dụng xúc tác gốc kim loại Co-Mo/ Al2O3 như sau [18]

Phản ứng khử Lưu huỳnh 100 Phản ứng no hóa Olefin 80 Phản ứng khử Nitơ 20 Với tốc độ các phản ứng xử lý tạp chất xảy ra tại thiết bị phản ứng của phân xưởng NHT như trên, có thể thấy rằng quá trình xử lý nitơ xảy ra rất chậm và tỷ lệ xử

lý chỉ đạt khoảng 20%

2.2 Nghiên cứu cơ chế hình thành muối NH 4 Cl

Muối NH4Cl hình thành và đóng cặn tại các thiết bị thuộc khu vực hạ nguồn của phân xưởng CCR, bao gồm tháp tách Debutanizer (T-1301), các thiết bị trao đổi nhiệt (E-1306A/B/C/D, E-1307, E-1308/9/10), và tại bộ lọc đầu hút máy nén tuần hoàn hydro C-1301 Nguyên nhân của sự hình thành muối NH4Cl là do hàm lượng tạp chất nitơ trong dòng nguyên liệu Naphtha nặng của phân xưởng CCR cao hơn so với giá trị thiết kế, kết hợp với khí hydro (dòng khí tuần hoàn) và sau đó phản ứng với khí HCl (nồng độ HCl luôn duy trì khoảng 2.0 ppm mol trong trong dòng khí hydro tuần hoàn) Phản ứng này xảy ra theo hai giai đoạn chính sau:

 Giai đoạn 1: Phản ứng giữa hợp chất chứa nitơ có trong nguyên liệu với hydro tạo thành NH3 theo phản ứng sau:

N2 (k) + 3H2 (k) NH3 (k) (H = –92 kJ/mol) (4) Đặc điểm của phản ứng này là xảy ra ở nhiệt độ cao 450°C ÷ 500°C, áp suất cao 200 ÷ 300 atm và có mặt của chất xúc tác kim loại Ở điều kiện áp suất cao, cân bằng chuyển dịch sang phía tạo ra nhiều NH3 Nhưng khi ở nhiệt độ cao, cân bằng chuyển dịch theo chiều ngược lại Vì vậy phản ứng này chỉ xảy ra được ở trong khoảng nhiệt độ thích hợp Giản đồ hình 2.7 mô tả mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp

suất đến quá trình hình thành NH3 trong hỗn hợp cân bằng với nitơ và hydro và giản

đồ hình 2.8 mô tả ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ phản ứng hình thành NH3 [16]

Hình 2.7- Biểu thị % NH 3 thực tế trong hỗn hợp với nitơ và hydro theo nhiệt độ và áp

suất [16]

Hình 2.8 - Ảnh hưởng của áp suất lên tốc độ phản ứng giữa nitơ-hydro và hiệu suất

tạo thành NH 3 [16]

Mỗi đường cong trên biểu đồ trên cung cấp cho ta biết giá trị về nồng độ %NH3

hình thành trong hỗn hợp cân bằng sẽ tăng lên khi tăng áp suất của hệ thống ở điều kiện duy trì nhiệt độ không đổi

Mặc dù điều kiện vận hành của thiết bị phản ứng tại phân xưởng reforming xúc tác CCR rất khác so với các điều kiện được mô tả trong biểu đồ hình 2.5 và hình 2.6, đặc biệt là áp suất chỉ vận hành khoảng 5.5 kg/cm2

g và nhiệt độ vận hành vào khoảng

4900C ÷ 5400C Tuy nhiên quá trình phản ứng để hình thành NH3 vẫn có xảy ra do tạp chất nitơ có trong thành phần Naphtha ở dạng hợp chất hữu cơ và có sự hiện diện của chất xúc tác kim loại quý Platin nên sẽ phản ứng với hydro để tạo thành NH3

 Giai đoạn 2: Khí NH3 hình thành ở giai đoạn 1 sẽ phản ứng với khí HCl theo tỷ lệ 1:1 để hình thành muối NH4Cl

NH3(k) + HCl(k) NH4Cl (k) (5) Theo tính toán cứ 1 kg (pound) nitơ có trong nguyên liệu naphtha sẽ phản ứng với hydro và khí acid HCl để tạo thành 2,5 kg (pound) muối NH4Cl Sự hình thành

NH4Cl là một quá trình thuận nghịch và phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Đây là một phản ứng tỏa nhiệt (ΔH0

f = -314,55 kJ / mol), nhiệt độ cao làm thay đổi trạng thái cân bằng đối với các chất phản ứng HCl và NH3 Hình 2.9 bên dưới mô tả mối liên hệ giữa nhiệt độ với nồng độ của NH3 và clo đến việc hình thành và đóng cặn muối NH4Cl bên trong hệ thống

Hình 2.9 - Giản đồ điểm đóng cặn muối NH 4 Cl [32]

Dựa vào biểu đồ biểu thị vùng tạo muối trên hình 2.8, từ đó xác định được chính xác khu vực nào bên trong của tháp Debutanizer và vùng đỉnh của tháp sẽ bị lắng đọng muối cũng như tiềm ẩn mối nguy ăn mòn cao do muối NH4Cl Thông qua việc phân tích dữ liệu và xây dựng được các đường cong điểm muối bằng mô hình LoSALT, đã chỉ ra rằng sự tích tụ muối NH4Cl là nguyên nhân chính gây ra sự ăn mòn bên trong tháp

2.3 Xác định các điều kiện để muối NH 4 Cl đóng rắn trên các thiết bị ở hạ nguồn của phân xưởng CCR

Tại các điều kiện vận hành của phân xưởng reforming xúc tác CCR, với nhiệt

độ vận hành tại thiết bị phản ứng trong khoảng từ 4900C ÷ 5400C, áp suất vận hành duy trì khoảng 5,5kg/cm2g thì sự hình thành và ngưng tụ của muối NH4Cl bên trong hệ thống gần như không xảy ra, vì hầu hết muối được hình thành này luôn ở trạng thái pha hơi (chưa ngưng tụ được), nên không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống thiết bị cũng như ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác Tuy nhiên, khi muối NH4Cl này di chuyển theo dòng sản phẩm đến các khu vực thiết bị hạ nguồn của phân xưởng, nơi nhiệt độ xuống dưới 1000C, thì muối NH4Cl lại bắt đầu ngưng tụ và tồn tại ổn định và bắt đầu tích lũy dần trong hệ thống gồm các đĩa của tháp tách Debutanizer, các đường ống bên trong thiết bị trao đổi nhiệt, đầu hút máy nén và một số máy bơm Giản đồ hình 2.10

mô tả mối quan hệ giữa nhiệt độ và hệ số áp xuất riêng phần của các cấu tử NH3 và HCl đến sự ngưng tụ và đóng rắn muối NH4Cl tại các vị trí thiết bị, đường ống có nhiệt độ vận hành thấp trong khoảng từ 800C đến 2100

C

Hình 2.10 - Giản đồ mối liên hệ giữa nhiệt độ và hệ số áp xuất riêng phần của NH 3 và

HCl đến sự ngưng tụ và đóng rắn muối NH 4 Cl [30]

Với khoảng nhiệt độ ngưng tụ và đóng muối rắn NH4Cl như trên giản đồ hình 2.9 này thì hầu hết các thiết bị thuộc khu vực hạ nguồn của phân xưởng CCR gồm thiết bị làm mát bằng quạt, bình tách lỏng, cụm máy nén tuần hoàn, thiết bị trao đổi nhiệt và tháp Debutanizer đều bị đóng muối NH4Cl

Quá trình ngưng tụ và lắng đọng của muối NH4Cl có thể được dự đoán từ quá trình nhiệt động học Nếu năng lượng của hệ thống thấp hơn trong khi muối không ở trong pha khí, muối sẽ hình thành Theo các tính toán nhiệt động lực học thông thường, thì không có dấu hiệu cho thấy phản ứng (quá trình chuyển pha trong trường hợp này) sẽ xảy ra nhanh như thế nào Chỉ có các phương pháp tính toán mới có thể cho thấy khi có đủ thời gian, muối sẽ hình thành Biểu đồ 2.11 bên dưới mô tả quá trình ngưng tụ của muối NH4Cl bên trong hệ thống

Hình 2.11 - Biểu đồ mô tả quá trình tích tụ muối NH 4 Cl [27]

Khi tinh thể muối NH4Cl đầu tiên bắt đầu ngưng tụ khỏi pha hơi, nó sẽ ở dạng các phân tử riêng lẻ có kích thước cực nhỏ và sẽ bị cuốn theo cùng với dòng sản phẩm hơi hydrocarbon Các phân tử muối này có xu hướng kết hợp lại với nhau để hình thành hạt muối có kích thước lớn hơn Cuối cùng các hạt muối này sẽ trở nên đủ lớn

để có thể bám chặt trên bề mặt của vật liệu, gây nên hiện tượng đóng cặn Các hỗn hợp

muối này sẽ trở thành các chất gây ăn mòn khi có sự hiện diện của nước

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH CÁC TÁC HẠI GÂY RA DO MUỐI NH4Cl ĐÓNG CẶN TẠI

CÁC THIẾT BỊ HẠ NGUỒN CỦA PHÂN XƯỞNG CCR

Như đã giới thiệu ở chương 2 thì trong hệ thống thiết bị phản ứng của phân xưởng CCR luôn tồn tại các hợp chất của NH3, khí acid HCl, H2S và kể cả hơi ẩm Vì vậy, khi phản ứng sẽ chuyển hóa thành các muối NH4Cl và NH4HS ở trạng thái hơi Sau đó các muối này sẽ di chuyển cùng dòng sản phẩm hydrocacbon đến các khu vực

có nhiệt độ thấp hơn và sẽ bị ngưng tụ thành các hạt muối dạng rắn có kích thước cực nhỏ Sau đấy các tinh thể muối này sẽ kết hợp lại với nhau và khi kích thước đủ lớn chúng sẽ tích tụ bên trong hệ thống, gây đóng cặn muối NH4Cl tại các thiết bị ở khu vực nhiệt độ thấp như tháp tách Debutanizer, các thiết bị trao đổi nhiệt, đường ống đầu hút máy nén Hậu quả là các sản phẩm Reformate, khí hóa lỏng LPG của phân xưởng này không đạt được chất lượng theo yêu cầu, phân xưởng vận hành bị gián đoạn Ngoài ra với việc đóng cặn muối sẽ làm tăng chênh lệch áp qua các thiết bị, gây nên tắt nghẽn đường ống, giảm hiệu suất truyền nhiệt và nguy cơ gây nên vấn đề ăn mòn rất cao Điều này dẫn đến rất nhiều rủi ro về rò rỉ gây cháy nổ cũng như tính toàn vẹn của thiết bị Trong phần tiếp theo tác giả sẽ mô tả chi tiết các tác hại do quá trình hình thành và đóng muối NH4Cl gây ra

3.1 Làm giảm hiệu suất của tháp tách Debutanizer

3.1.1 Giới thiệu về tháp tách Debutanizer

Như đã mô tả ở chương 1 thì mục đích chính của tháp Debutanizer ở phân xưởng CCR dùng để tách các cấu tử nhẹ C4- có trong dòng sản phẩm sau khi đi ra từ thiết bị phản ứng nhằm điều chỉnh áp suất hơi bảo hòa Reid (RVP) của dòng sản phẩm Reformate đi ra ở đáy tháp, cũng như kiểm soát hàm lượng C5+ trong dòng sản phẩm LPG đi ra ở đỉnh tháp

3.1.2 Tắt nghẽn đĩa và điểm rút sản phẩm

Khi muối NH4Cl bắt đầu ngưng tụ tại khu vực có nhiệt độ thấp bên trong tháp tách (thường là khu vực đỉnh tháp), chúng có thể tích tụ dần làm tắt các lỗ trên đĩa phân tách tại khu vực nguội của tháp Khi các lỗ của đĩa bị tắt, chênh lệch áp suất trong toàn bộ tháp sẽ tăng lên, dẫn đến xảy ra hiện tượng ngập lụt tại các đĩa bị tắt nằm

ở khu vực đỉnh tháp, dấu hiệu có thể nhận biết thông qua sự gia tăng nhanh chóng của giá trị chênh lệch áp Hậu quả là khả năng phân tách lỏng-hơi của tháp bị giảm rất nhiều Hình 3.1 bên dưới mô tả kết quả phân tích (chụp gamma scan) vùng tháp Debutanizer bị ngập lụt

Dựa vào kết quả phân tích được mô tả ở hình 3.1 cho thấy, các đĩa từ số 1 đến

đĩa số 14 ở vùng đỉnh tháp Debutanizer bị ngập lụt bởi toàn bộ hydrocarbon lỏng trên đĩa Nguyên nhân gây ra vấn đề này được xác định là do muối NH4Cl bám trên các đĩa

và làm tắt nghẽn cả ống chảy chuyền nên hydrocarbon lỏng không thể di chuyển xuống các đĩa phía dưới

Hình 3.1 - Báo cáo kết chụp gamma scan vùng tháp Debutanizer bị ngập lụt [20]

3.2 Làm giảm hiệu suất của các thiết bị trao đổi nhiệt

3.2.1 Các thiết bị trao đổi nhiệt tại khu vực nguội của phân xưởng CCR

Thiết bị trao đổi nhiệt tại khu vực nguội của phân xưởng CCR gồm: Thiết bị đun sôi lại bằng hơi nước cao áp E-1307, thiết bị trao đổi nhiệt nguyên liệu đầu vào của tháp E-1306A/B/C/D, thiết bị làm nguội sản phẩm xăng Reformate bằng nước E-1305A/B và thiết bị làm nguội dòng sản phẩm khí hóa lỏng LPG ở đỉnh E-1310

 Làm gia tăng chênh lệch áp suất qua các thiết bị trao đổi nhiêt, tăng trở lực và làm cản trở lưu lượng dòng nguyên liệu Dẫn đến giảm công suất chế biến và tăng tiêu thụ năng lượng cho các động cơ

 Làm giảm hiệu suất truyền nhiệt và nghiêm trọng hơn có thể gây nên tắt nghẽn đường ống, dẫn đến phải dừng phân xưởng để làm sạch

Để rõ hơn về mối nguy đóng cặn của muối NH4Cl đối với thiết bị trao đổi nhiệt,

có thể tham khảo hình 3.2 bên dưới Hình này thể hiện ảnh chụp sự đóng cặn muối bên trong ống làm tắt nghẽn quá trình vận chuyển lưu chất

Hình 3.2 - Ảnh chụp sự đóng cặn của muối NH 4 Cl trên thiết bị trao đổi nhiệt [3]

3.3 Gây tắt nghẽn tại đầu hút của máy nén tuần hoàn khí Hydro

Theo thiết kế, tại đầu hút của máy nén tuần hoàn khí hydro có lắp đặt một bộ lọc với kích thước các lỗ khá nhỏ nhằm mục đích giữ lại các vật thể lạ có khả năng gây

hư hỏng cho các chi tiết bên trong của máy nén Tuy nhiên với thiết kế kích thước lỗ nhỏ như thế lại là cơ hội để muối NH4Cl ngưng tụ và bám vào Hình 3.3 thể hiện ảnh chụp sự đóng cặn muối NH4Cl tại bộ lọc ở đầu hút của máy nén khí Hydro tuần hoàn

Bộ lọc bị đóng muối NH 4 Cl Bộ lọc đã làm sạch

Hình 3.3 - Ảnh chụp sự đóng cặn của muối NH 4 Cl tại bộ lọc ở đầu hút của máy nén

khí Hydro tuần hoàn [3]

Với việc muối NH4Cl tích tụ trên bộ lọc như thế sẽ gây cản trở lưu lượng dòng khí hydro tuần hoàn, làm giảm áp suất tại đầu hút máy nén, có thể gây nên hiện tượng

xâm thực của máy nén và có thể dẫn đến dừng vận hành máy nén

3.4 Ăn mòn hệ thống đường ống và thiết bị

3.4.1 Làm tăng quá trình ăn mòn

Muối NH4Cl có tính hút ẩm rất cao, theo tính toán thì muối này sẽ hấp thụ nước

ở điều kiện nhiệt độ của hệ thống cao hơn nhiệt độ điểm sương nước Vì vậy, việc phun không đủ lưu lượng nước rửa hoặc phân bố không đều lượng nước rửa trong suốt quá trình rửa muối NH4Cl bằng nước có thể để lại một lượng muối ẩm trên bề mặt đường ống và thiết bị trao đổi nhiệt Ngoài ra, trong suốt quá trình rửa nước có thể xảy