Thread Content
Sebagai produk yang dihasilkan daripada penapisan minyak, diesel memainkan peranan penting dalam struktur bahan bakar di pelbagai negara. Ia telah menjadi bahan bakar yang sangat penting untuk tujuan pengangkutan. Dengan perkembangan ekonomi dunia yang semakin pesat serta peningkatan jumlah kenderaan yang menggunakan diesel sebagai bahan bakar, permintaan terhadap diesel di masa depan dijangka akan terus meningkat. Namun, gas buang yang dihasilkan akibat pembakaran diesel juga memberi kesan buruk kepada alam sekitar. Oleh sebab itu, negara-negara industri maju di seluruh dunia semakin menetapkan standard yang ketat terhadap kualiti diesel. Arah perkembangan kualiti diesel pada masa depan ialah dengan mengurangkan kandungan sulfur hingga ke tahap sifar, seterusnya mengurangkan kandungan aromatik dan poliaromatik, serta kepadatan diesel. Pada masa yang sama, nilai oktan diesel juga perlu ditingkatkan. Cara utama untuk meningkatkan kualiti diesel ialah dengan mengurangkan kandungan sulfur di dalamnya. Teknik-teknik yang digunakan untuk mengurangkan kandungan sulfur termasuklah hidrogenasi desulfurisasi, ekstraksi oksidatif, desulfurisasi biologi, dan penyerapan desulfurisasi. Di antara teknik-teknik ini, hidrogenasi desulfurisasi masih merupakan kaedah yang paling efektif untuk menghasilkan diesel dengan kandungan sulfur yang sangat rendah pada masa kini. Syarikat-syarikat minyak terkemuka di dunia, termasuk ExxonMobil, Standard Oil, Topsoe, Axens, Advanced Refining Technologies, serta Sinopec, semuanya giat mengembangkan teknologi hidrogenasi untuk fraksi diesel, agar dapat menghasilkan diesel yang memenuhi standard pelepasan Euro IV dan seterusnya. Antara teknologi yang digunakan ialah teknologi penguraian sulfur pada diesel oleh ExxonMobil, teknologi hidrogenasi yang lebih canggih oleh Albemarle, teknologi SMDH oleh Shell untuk minyak sampingan, serta teknologi Prime-D oleh IFP untuk penguraian sulfur pada diesel secara mendalam. Selain itu, terdapat juga teknologi penguraian sulfur pada diesel menggunakan logam berharga, yang dibangunkan oleh syarikat-syarikat seperti Topsoe, IFP, Criterion, UOP, ExxonMobil, Chevron, dan Albemarle. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dari segi penghapusan sulfur secara mendalam dalam diesel, Institut Penyelidikan Petrokimia Fushun milik China Petrochemical Corporation (dikenali sebagai FRIPP) serta Institut Penyelidikan Sains Petrokimia (dikenali sebagai RIPP) telah membangunkan beberapa teknologi proses yang baru. Sebahagian daripada teknologi tersebut sudah pun digunakan dalam industri. Proses penguraian sulfur dan aromatik menggunakan hidrogen secara terbalik dalam FCSH. Proses FCSH boleh dilaksanakan dengan kaedah operasi aliran terbalik secara tunggal, atau melalui kaedah berurutan iaitu aliran serentak pada peringkat pertama dan aliran terbalik pada peringkat kedua. Ciri khas proses ini ialah hidrogen segar atau hidrogen yang berasal daripada menara penguraian sulfur akan masuk ke dalam reaktor dari bahagian bawah, manakala minyak mentah pula masuk dari bahagian atas reaktor. Minyak dan gas bersentuhan secara terbalik untuk membolehkan reaksi berlaku. Aliran gas ke arah atas membantu mengeluarkan gas berbahaya seperti H2S dan NH3 yang dihasilkan semasa proses reaksi, sekaligus memastikan bahan-bahan yang sukar untuk bereaksi dapat berreaksi dalam keadaan yang lebih bersih. Dengan cara ini, **ketepatan proses penguraian sulfur dan aromatik dapat ditingkatkan**. Pada masa yang sama, dalam proses aliran gas dan cecair secara serentak yang biasa digunakan, tindak balas hidrogenasi menghasilkan haba. Oleh itu, semakin dekat ke pintu keluar reaktor, suhu aliran reaktan akan semakin tinggi. Keadaan ini tidak menguntungkan untuk proses pembebasan aromatik daripada diesel. Sebaliknya, dalam reaktor aliran terbalik, hidrogen sejuk masuk ke dalam reaktor, sehingga suhu reaktor menurun dari atas ke bawah sepanjang paksi reaktor. Cara ini dapat mengatasi kelemahan tersebut dengan baik. Oleh itu, proses hidrogenasi terbalik kini telah menjadi kaedah yang berkesan untuk menghasilkan diesel dengan kandungan sulfur yang sangat rendah. Ia juga merupakan teknologi pemprosesan minyak baru yang sedang dibangunkan oleh syarikat-syarikat minyak terkemuka di seluruh dunia. Berbanding dengan proses konvensional, proses berturut-turut FCSH menunjukkan kelebihan yang ketara dari segi keberkesanan penghapusan sulfur pada tahap yang sangat tinggi, kemampuan untuk mensaturasikan aromatik, penurunan ketumpatan, serta peningkatan nilai oktan. Kelebihan ini membolehkannya memenuhi keperluan pengeluaran diesel yang mematuhi standard pelepasan Euro V. Proses penghapusan sulfur dan aromatik secara mendalam menggunakan kaedah dua peringkat FDAS – Proses yang dibangunkan oleh FRIPP ini merupakan kaedah baru untuk memproses diesel berasaskan katalis yang mempunyai kepadatan tinggi, kandungan aromatik yang tinggi, dan nilai oktan yang rendah. Tujuan utamanya adalah untuk menghilangkan unsur aromatik, mengurangkan kepadatan, serta meningkatkan nilai oktan. Teknologi FDAS dapat digunakan pada tekanan sederhana. Pada peringkat pertama, katalis biasa digunakan untuk proses hidrogenasi pengayaan. Pada peringkat kedua pula, katalis yang bukan diperbuat daripada logam berharga digunakan untuk proses hidrogenasi yang lebih mendalam, agar dapat mengurangkan kandungan sulfur dan aromatik dalam diesel, sekaligus meningkatkan nilai oktannya, lalu menghasilkan diesel dengan kandungan sulfur dan aromatik yang rendah. Pusat aktiviti penyerapan nitrida yang terbentuk dalam proses penapisan hidrogen adalah sama dengan pusat aktiviti penyerapan aromatik. Selain itu, kekuatan penyerapan nitrida pada pusat aktiviti katalitik jauh lebih tinggi berbanding aromatik. Ini menyebabkan berlakunya persaingan antara nitrida dan aromatik untuk menyerap pada pusat tersebut, sekaligus menghalang berlakunya reaksi pengisi padu aromatik. Dengan menggunakan dua tahap proses, kandungan nitrida organik, ammonia, hidrogen sulfida, dan bahan-bahan serupa dapat dikurangkan dengan ketara, sekali gus memudahkan berlakunya reaksi pengisi padu aromatik. Kesan penguraian sulfur, keupayaan untuk menyetarkan aromatik, serta peningkatan nilai oktan dalam proses penguraian sulfur menggunakan kaedah FDAS dua peringkat ini jauh lebih baik berbanding dengan proses penapisan hidrogen biasa. Keupayaan untuk menyetarkan aromatik dan peningkatan nilai oktan juga lebih tinggi berbanding dengan teknologi MCI yang menggunakan dua bahan kimia untuk meningkatkan nilai oktan. Proses hidrogenasi berulang dalam fasa cecair untuk diesel SRH – Teknologi hidrogenasi berulang dalam fasa cecair untuk diesel jenis SRH yang dibangunkan oleh FRIPP tidak mempunyai sistem pengedaran hidrogen. Sebaliknya, hidrogen yang diperlukan untuk proses hidrogenasi diperoleh daripada hidrogen yang terlarut dalam produk cecair yang beredar secara berulang-ulang ke dalam sistem reaksi. Reaktor yang digunakan mempunyai struktur yang serupa dengan reaktor jenis trickle bed. Kelebihan teknologi hidrogenasi berulang dalam fasa cecair SRH ialah ia dapat menghilangkan kesan faktor penyerapan katalis. Oleh kerana kapasiti haba minyak yang beredar adalah tinggi, ia dapat **mengurangkan kenaikan suhu dalam reaktor, meningkatkan kecekapan penggunaan katalis, serta mengurangkan reaksi sampingan seperti proses kraking.** Peranti ini mempunyai sedikit peralatan bertekanan tinggi, jadi kehilangan haba adalah minimum. Kos pelaburan dan operasinya juga lebih rendah berbanding kaedah penapisan hidrogen konvensional. Ia merupakan salah satu teknik yang dapat meningkatkan kualiti minyak dengan kos yang rendah. Teknologi hidrogenasi berputar dalam fasa cecair secara berterusan yang dibangunkan oleh RIPP mempunyai mekanisme tindak balas dan julat proses yang serupa dengan teknologi hidrogenasi fasa cecair jenis aliran ke atas yang dibangunkan oleh FRIPP. Perbezaan utamanya ialah: 1) penggunaan reaktor jenis aliran ke atas; 2) penambahan alat pemisahan menggunakan wap bertekanan tinggi. (1) Reaktor jenis menaik: Dalam proses hidrogenasi cecair secara berterusan, untuk memastikan reaksi hidrogenasi berjalan dengan lancar serta mengurangkan aliran minyak yang digunakan dalam kitaran tersebut, adalah perlu untuk meningkatkan tahap penghabluran hidrogen dalam fasa cecair reaktor sebanyak mungkin. Oleh itu, sedikit gas hidrogen perlu wujud dalam bentuk gas di keluaran reaktor. Pada masa ini, fasa cecair dalam reaktor merupakan fasa yang berterusan, manakala fasa gas pula merupakan fasa yang terpisah. Untuk mengelakkan gas yang berada dalam fasa terpisah daripada terkumpul di kawasan tertentu dalam reaktor, sehingga mengganggu aliran gas dan cecair secara seragam, reaktor jenis naik ke atas merupakan pilihan yang terbaik. Dalam reaksi jenis aliran ke atas, fasa gas dan cecair dalam aliran reaktan mengalir dari bawah ke atas melalui lapisan katalis. Arah aliran medium ini sepadan dengan arah penyebaran gas, sekali gus mengurangkan kemungkinan pengumpulan gas di kawasan tertentu dalam reaktor. Ini seterusnya membantu memastikan pengagihan hidrogen yang sedikit itu berlaku secara seragam. Pada masa yang sama, berbanding dengan reaktor jenis turun, reaktor jenis naik mempunyai jarak antara lapisan bahan yang lebih kecil. Ia memerlukan komponen dalaman yang lebih sedikit, serta mempunyai kadar pengisian katalis yang lebih tinggi. Kerja-kerja penyelenggaraan dan pemasangan juga menjadi lebih mudah, sekaligus mengurangkan kos pelaburan peralatan dan kos operasi. Selain itu, tekanan dalam reaktor ini juga lebih rendah, sekali gus mengurangkan penggunaan tenaga. (2) Pemisah destilasi tekanan tinggi dan suhu tinggi: Dalam teknologi hidrogenasi fasa cecair berterusan, produk reaksi hidrogenasi akan masuk ke dalam pemisah destilasi tekanan tinggi dan suhu tinggi tanpa melalui proses penyejukan terlebih dahulu. Ini bukan sahaja mengurangkan kehilangan haba semasa proses pertukaran haba, tetapi juga memastikan kelarutan hidrogen yang tinggi pada suhu yang tinggi. Dengan menambah sejumlah kecil pelat khas ke dalam pemisah tekanan tinggi konvensional, dan apabila perlu (seperti semasa memproses minyak mentah yang mengandungi kandungan sulfur yang tinggi untuk menghasilkan diesel dengan kandungan sulfur yang sangat rendah), penggunaan hidrogen panas sebagai bahan untuk proses pengekstrakan juga dapat membantu mengurangkan kandungan H2S dan NH3 dalam minyak yang digunakan dalam proses tersebut. Selain itu, disebabkan oleh ketinggian asas pemisah tekanan tinggi ini, pam yang digunakan untuk mengedarkan produk reaksi di bahagian bawah tidak akan mengalami masalah vakum akibat tekanan udara yang berlebihan. Proses desulfurisasi diesel RTS yang berkesan pada tahap yang sangat tinggi ini merupakan teknologi yang dibangunkan oleh RIPP. Teknologi ini menggunakan satu atau dua katalis pengoksidaan hidrogen yang bukan diperbuat daripada logam berharga. Prosesnya dilakukan dalam dua peringkat, di mana proses desulfurisasi dilaksanakan melalui dua reaktor. Reaktor pertama digunakan untuk proses penghapusan sulfur dan nitrogen pada suhu yang tinggi. Kebanyakan sulfida yang mudah dihilangkan, serta hampir semua nitrida, dapat dihapuskan dalam reaktor pertama ini. Reaktor kedua pula digunakan untuk menghilangkan baki sulfida pada suhu yang lebih rendah. Proses ini juga bertujuan untuk memastikan hidrogenasi lengkap terhadap aromatik yang masih ada, sekaligus memperbaiki warna minyak tersebut. Dengan menggunakan teknologi RTS, dan melalui pengoptimuman proses pengeluaran serta keadaan operasi, bahan mentah yang terdiri daripada diesel yang mengandungi kandungan sulfur yang tinggi dapat diolah untuk menghasilkan produk diesel dengan kandungan sulfur yang sangat rendah, iaitu kurang daripada 50 μg/g, atau bahkan kurang daripada 10 μg/g. Ini dapat dicapai pada kelajuan aliran udara yang 50% lebih tinggi berbanding dengan proses penapisan hidrogen biasa.