ภาพรวมเทคโนโลยีการฮาโดรจีเนชันน้ำมันดิบในเตียงลอย

Thread Content

บทสรุปเทคโนโลยีการไฮโดรจีเนชันน้ำมันดิบในเตาแบบลอยตัว 11 กันยายน 2016 ข่าวสารอุตสาหกรรมน้ำมันและปิโตรเคมี http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/V30nKrJZmDSl2LZFy4X313tq*atE1A80zxgNic8icwaqdZV1ibxqqRzDLWNjzrJwnGMlib8jHh2wAPDD0C11pIXEfQ/0?wx_fmt=jpeg เทคโนโลยีการไฮโดรจีเนชันน้ำมันดิบในเตาแบบลอยตัวนั้น มีต้นกำเนิดมาจากเทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นน้ำมันในช่วงทศวรรษ 1940 การแตกตัวด้วยไฮโดรเจนบนเตียงลอยตัว คือกระบวนการที่เกิดการแตกตัวทางความร้อนและการเติมไฮโดรเจนขึ้นภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง โดยมีไฮโดรเจนอยู่ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาและ/หรือสารเติมแต่งที่ถูกผสมให้เข้ากันอย่างดี ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารเติมแต่งที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์แบบตะกอนลอยนั้น มีขนาดอนุภาคเล็กมาก อยู่ในรูปของผง ซึ่งจะช่วยยับยั้งการเกิดคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการให้ไฮโดรเจนแบบบอร์ดลอยไม่มีข้อจำกัดด้านปริมาณสิ่งปนเปื้อนในวัตถุดิบเลย แม้แต่น้ำมันดินและน้ำมันหินก็สามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตได้เช่นกัน เนื่องจากเทคโนโลยีการแปรสภาพน้ำมันดิบด้วยวิธีฮาโดรครักกิ้งในระบบสะสมตัวของสาร สามารถแก้ไขข้อจำกัดเรื่องอัตราการแปรสภาพน้ำมันดิบได้ ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การใช้เทคโนโลยีนี้ในการแปรสภาพน้ำมันดิบจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญและได้รับความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมัน ปัจจุบันมีเทคโนโลยีการแตกตัวของน้ำมันดิบด้วยวิธีการใช้เตียงลอยสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมอยู่ 5 แบบ ได้แก่ ① เทคโนโลยี EST ของบริษัท Eni ในประเทศอิตาลี ； ②เทคโนโลยี BPVCC ของบริษัทบริติชปีทรอลิอัม (BP) ； ③เทคโนโลยี HDHPLUS ของบริษัทน้ำมันของเวเนซุเอลา (PDVSA) ； ④เทคโนโลยี Uniflex ของบริษัท UOP ในสหรัฐอเมริกา ； ⑤เทคโนโลยี VRSH ของบริษัท Chevron ในสหรัฐอเมริกา เงื่อนไขการใช้เทคโนโลยีการไฮโดรจีเนชันของน้ำมันดิบชนิดสเปรย์เบดในต่างประเทศมีดังนี้: เงื่อนไขการใช้เทคโนโลยีการไฮโดรครักกิ้งของน้ำมันดิบชนิดสเปรย์เบดในต่างประเทศ บริษัทที่ใช้เทคโนโลยีนี้ ESTBP, VCC, HDHPLUS, Uniflex, VRSH ตัวเร่งปฏิกิริยา ชนิดที่ละลายในน้ำได้, ชนิดผง, ชนิดนาโน, ชนิดเหล็กที่ละลายในน้ำได้, ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโมลิบดีนัม ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบของแข็ง ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบของแข็ง ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบของแข็ง ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโมลิบดีนัม อุณหภูมิการทำปฏิกิริยา/องศาเซลเซียส 400–425, 440–470, 440–470, 435–470, 410–450 ความดันการทำปฏิกิริยา/เมกะปาสคาล 10–20, 18–23, 17–20, 12.7–14.1, 14–21 วัตถุดิบ น้ำมันดิบที่มีกำมะถันสูง โลหะสูง คาร์บอนสูง และอะสฟัลต์สูง ผลิตภัณฑ์ ได้ดีเซลในปริมาณมาก ได้ดีเซลที่มีกำมะถันต่ำมากในปริมาณมาก ได้ดีเซลที่มีกำมะถันต่ำมากในปริมาณมาก ได้ดีเซลในปริมาณมาก ได้ดีเซลในปริมาณมาก อัตราการเปลี่ยนแปลง >97%, 85%–95%, 85%–92%, >90%, เกือบ 100% ปริมาณน้ำมันที่ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง 2.5%–3.8%, <5%, <10%, <10% — ข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีการไฮโดรครักกิ้งของน้ำมันดิบชนิดสเปรย์เบด เทคโนโลยีนี้เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยเพิ่มอัตราการเปลี่ยนแปลงของน้ำมันดิบได้อย่างมาก มีข้อดีดังนี้: ① สามารถใช้กับวัตถุดิบได้หลากหลายชนิด ； ②เครื่องปฏิกรณ์แบบถังว่าง ไม่มีชิ้นส่วนภายในที่ซับซ้อน โครงสร้างเรียบง่าย และมีต้นทุนการลงทุนที่ต่ำ ； ③มีอัตราการเปลี่ยนสภาพของน้ำมันดิบที่สูง (สามารถทำงานได้ที่อัตราการเปลี่ยนสภาพ ≥90%) มีอัตราการได้น้ำมันเบาที่สูง อัตราส่วนของน้ำมันดีเซลต่อน้ำมันเบนซินสูง ใช้ไฮโดรเจนในการแปรรูปน้อย และมีค่าใช้จ่ายในการแปรรูปที่ต่ำ ； ④กระบวนการผลิตง่าย สามารถปรับเปลี่ยนการทำงานได้อย่างยืดหยุ่น สามารถทำงานได้ทั้งในสภาวะที่มีอัตราการเปลี่ยนแปลงสูง และในสภาวะที่มีอัตราการเปลี่ยนแปลงต่ำ ； ⑤ตัวเร่งปฏิกิริยามีโครงสร้างง่าย ราคาถูก และสามารถเติมหรือขจัดออกได้อย่างต่อเนื่อง ； ⑥ไม่มีปัญหาเรื่องการอุดตันของชั้นวัสดุในถัง หรือความดันที่สูงเกินไป และไม่มีปัญหาเรื่องอุณหภูมิสูงเกินไปในเครื่องปฏิกรณ์ด้วย ข้อเสียของเทคโนโลยีการแยกไฮโดรจีเนซิสบนแผ่นรองคือ คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไม่ดี ปริมาณโลหะในน้ำมันที่เหลืออยู่และค่าคาร์บอนที่เหลืออยู่สูง นอกจากนี้ คุณสมบัติในการแปรรูปซ้ำก็ไม่ดีเช่นกัน ในกระบวนการไฮโดรจีไนซ์และฟิชชิ่งบนเตียงลอย หากดำเนินการที่อัตราการเปลี่ยนแปลงสูง จะทำให้มีเศษส่วนที่เหลืออยู่ในปริมาณน้อย ซึ่งยากที่จะนำมาใช้ประโยชน์ได้ นอกจากนี้ เนื่องจากคุณภาพของวัตถุดิบที่ไม่ดี จึงทำให้เกิดการสะสมของคราบตะกอนในเครื่องปฏิกรณ์ ท่อส่ง และอุปกรณ์ปั๊มได้ง่าย การนำเทคโนโลยีการฮาโดรจีเนชันในรูปแบบเตียงลอยมาใช้ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับเรือเคมีและการขยายระบบที่เกี่ยวข้องต่อไป ประการที่สอง ความก้าวหน้าในการวิจัยเทคโนโลยีการแยกไฮโดรเจนจากน้ำมันดิบชนิดสลักเกลียวในต่างประเทศ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทน้ำมันชั้นนำระดับโลกหลายแห่งได้เพิ่มการลงทุนในการวิจัยเทคโนโลยีดังกล่าว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแปรรูปน้ำมันดิบ และได้มีความก้าวหน้าอย่างมาก โดยความก้าวหน้าเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในด้านการปรับปรุงกระบวนการผลิต การขยายขนาดโรงงาน และการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา (1) ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันดิบด้วยการเติมไฮโดรเจนนั้น มีจุดสำคัญอยู่ที่การควบคุมระดับการเปลี่ยนแปลงให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม โดยการเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น อะสฟัลต์ ที่มีแนวโน้มจะรวมตัวกันได้ง่าย ให้เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ภายใต้สภาวะที่ระบบคอลลอยด์ยังคงมีความเสถียร เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิด “ของเหลวชนิดที่สอง” ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดคาร์บอนได้ จะสามารถเปลี่ยนน้ำมันหนักให้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้อย่างต่อเนื่อง ก็ต่อเมื่อสามารถควบคุมปฏิกิริยาให้อยู่ก่อนจุดขีดจำกัดการเปลี่ยนแปลง เพื่อรักษาสมดุลของระบบปฏิกิริยาไว้ได้ ในกระบวนการ EST จะมีการใช้ระบบควบคุมที่ทันสมัยในระหว่างการทำปฏิกิริยา และยังมีการปรับแต่งระดับความเข้มงวดของกระบวนการตามคุณภาพของน้ำมันดิบ เพื่อให้น้ำมันที่เหลืออยู่อยู่ในสภาวะที่มั่นคง และทำให้การทำปฏิกิริยาหยุดลงก่อนที่สารตั้งต้นจะถึงจุดสุดท้ายของการเปลี่ยนแปลง ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการตกตะกอนของสารอะสไฟติกและการสะสมตัวของคราบสกปรกในอุปกรณ์ ทำให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน กระบวนการ EST ใช้แนวทางการหมุนเวียนน้ำมันที่ยังไม่ได้รับการแปรรูป โดยน้ำมันดิบที่ยังไม่ได้รับการแปรรูปซึ่งไหลออกมาจากอุปกรณ์กำจัดอะสไตรก์ จะถูกนำมาผสมกับน้ำมันดิบที่มีคุณสมบัติเป็นสารอะโรมาติกสูง ซึ่งจะช่วยให้น้ำมันที่หมุนเวียนอยู่มีความเสถียรมากขึ้น เมื่อมีการหมุนเวียนหลายครั้ง ระบบก็จะเข้าสู่สภาวะสมดุล ทำให้สามารถแปรรูปสารอะสไตรก์ใหม่ได้ และช่วยหลีกเลี่ยงการเกิดตะกอนในระหว่างกระบวนการ ปฏิกิริยา ได้อีกด้วย ในกระบวนการ EST เพื่อจำกัดปริมาณโลหะ (นิกเกิลและแวนาเดียม) ที่สะสมอยู่ในน้ำมันดิบ จึงจำเป็นต้องกำจัดน้ำมันที่ยังไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงออกไปในปริมาณที่น้อย (น้อยกว่า 3%) กระบวนการ BPVCC เป็นกระบวนการที่ผสมผสานระหว่างระบบปฏิกิริยาด้วยเตาแบบลอยตัวกับระบบการฮาโดรจีเนชันแบบเตาหยด โดยทั้งสองระบบจะทำงานภายใต้อุณหภูมิและความดันเดียวกัน ส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างทั้งสองระบบก็คือตัวแยกความร้อน ซึ่งมีหน้าที่ช่วยให้สามารถแยกผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงออกจากน้ำมันที่ยังไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่นๆ ข้อดีของกระบวนการผสานรวมนี้คือ มีต้นทุนการลงทุนที่ต่ำ คุณภาพของผลิตภัณฑ์สูง และมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานที่ดี ระบบการเกิดปฏิกิริยาของเทคโนโลยี BPVCC ใช้เครื่องปฏิกรณ์หลายเครื่องต่อเนื่องกัน เพื่อช่วยลดผลเสียจากการปนเปื้อนของสารต่างๆ เมื่อไม่นานมานี้ Intevep (ศูนย์วิจัยและให้ความช่วยเหลือทางเทคนิคด้านน้ำมันของ PDVSA) ร่วมมือกับบริษัท IFP ในการพัฒนากระบวนการผลิตแบบปรับปรุงใหม่ชื่อ HDHPLUS กระบวนการใหม่นี้เหมาะสำหรับการประมวลผลน้ำมันหนัก/น้ำมันที่มีสิ่งปนเปื้อนสูง โดยสามารถกำจัดโลหะทั้งหมดออกจากวัตถุดิบได้ เมื่อเทียบกับกระบวนการเดิม กระบวนการใหม่นี้ให้อัตราการผลิตน้ำมันที่สูงขึ้น และลดปริมาณของเศษส่วนที่เหลืออยู่ได้อย่างมาก หัวใจสำคัญของกระบวนการ Uniflex คือเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลขึ้นด้านบน โดยมีการจัดสรรส่วนผสมของวัตถุดิบเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ร่วมกับการปรับแต่งพารามิเตอร์ของกระบวนการต่างๆ ทำให้เกิดการปฏิกิริยาภายใต้สภาวะที่แทบไม่มีการถ่ายเทความร้อน ซึ่งช่วยให้สารที่มีน้ำหนักมากอยู่ในวัตถุดิบสามารถอยู่บนตัวเร่งปฏิกิริยาได้นานขึ้น และลดการเกิดปฏิกิริยาแตกตัวครั้งที่สองลงด้วย กระบวนการ Uniflex จะทำการให้น้ำมันดิบและไฮโดรเจนที่ใช้ในการหมุนเวียนมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการเกิดปฏิกิริยา ； ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาจะถูกหยุดการทำปฏิกิริยาโดยการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วที่ทางออกของเค ； น้ำมันก๊าซที่ผ่านการลดความดันบางส่วนจะถูกนำกลับไปใช้ในเตาปฏิกิริยาแบบพัดลม เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม กระบวนการ Uniflex นำเศษวัสดุที่ยังไม่ได้รับการแปรรูปมาใช้เป็นน้ำมันเชื้อเพลิงให้กับโรงงานผลิตซีเมนต์ในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากน้ำมันหนักได้อย่างครบถ้วน กระบวนการ VRSH ใช้รูปแบบเครื่องปฏิกรณ์หลายตัวที่เชื่อมต่อกัน โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงน้ำมันดิบให้สมบูรณ์ ผ่านขั้นตอนการปฏิกรณ์/การแยกส่วนประกอบต่างๆ หลายขั้นตอน ทำให้สามารถแยกส่วนประกอบของน้ำมันดิบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกันออกจากกันได้ ซึ่งช่วยลดความรุนแรงของปฏิกิริยาลง และยังช่วยให้สามารถดำเนินการฮายดรอไลซิสได้อย่างต่อเนื่อง โดยสามารถควบคุมไม่ให้เกิดการสร้างคาร์บอนได้ นอกจากนี้ ยังมีการนำ VGO เข้ามาใช้บางส่วนระหว่างเครื่องปฏิกรณ์ที่ 1 และเครื่องปฏิกรณ์ที่ 2 เพื่อเพิ่มความเสถียรของสารตั้งต้นในรูปแบบโคลอยด์ และช่วยป้องกันไม่ให้สารตั้งต้นเกิดการจับตัวเป็นก้อน วิธีนี้สอดคล้องกับหลักการทางทฤษฎีของกระบวนการ EST แม้ว่าวิธีการจะแตกต่างกัน แต่ก็ให้ผลลัพธ์เหมือนกัน (2) ความก้าวหน้าในด้านงานก่อสร้าง: บริษัท ENI เตรียมจะสร้างโรงงานขนาดใหญ่จำนวนสองแห่ง โรงงานชุดแรกสร้างขึ้นที่โรงงานแปรรูปน้ำมัน Sannazzaro ในประเทศอิตาลี มีกำลังการผลิต 1.15 ล้านตันต่อปี เริ่มดำเนินการผลิตในปี 2013 โรงงานนี้ถือเป็นโรงงานที่ใช้เทคโนโลยีการแปรรูปน้ำมันดิบด้วยวิธี Hydrocracking ที่ใกล้จะนำมาใช้ในเชิงอุตสาหกรรมมากที่สุดในปัจจุบัน โรงงานชุดที่สองตั้งอยู่ที่โรงกลั่นน้ำมันในเมืองทารันโต ประเทศอิตาลี มีกำลังการผลิต 700,000 ตันต่อปี ส่วนกำหนดเวลาเริ่มดำเนินการนั้นยังไม่ได้ระบุไว้ ขณะนี้มีโรงงานแปรรูปน้ำมันด้วยเทคโนโลยี BPVCC ที่กำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างอยู่ 3 แห่ง โดยแห่งแรกตั้งอยู่ในบริษัท Yanchang Petroleum Group ของประเทศจีน มีกำลังการผลิต 500,000 ตันต่อปี โดยใช้น้ำมันคอร์กเป็นวัตถุดิบ และมีการผลิตน้ำมันดีเซลเป็นหลัก โรงงานนี้เริ่มดำเนินการผลิตในปี 2013 ； โรงงานชุดที่สองก็ตั้งอยู่ในเขตของบริษัท Yanchang Petroleum Group เช่นกัน โดยมีกำลังการผลิตอยู่ที่ 500,000 ตันต่อปี โดยใช้น้ำมันดิบที่ได้จากกระบวนการแยกน้ำมันในโรงกลั่น และถ่านหินป่นเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตน้ำมันดีเซล โรงงานนี้เริ่มดำเนินการผลิตในปี 2014 ； โรงงานอุตสาหกรรมชุดที่สามถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย เพื่อแปรรูปน้ำมันดิบที่มีคุณภาพต่ำ โดยคาดว่าจะเริ่มดำเนินการได้ในปี 2015 ในปี 2006 บริษัทน้ำมันของเวเนซุเอลาได้ประกาศความร่วมมือกับบริษัท Axens ของฝรั่งเศส เพื่อสร้างโรงงานผลิต HDHPLUS จำนวนสองแห่ง โรงงานชุดแรกสร้างขึ้นที่โรงกลั่นน้ำมัน Puerto La Cruz ในประเทศเวเนซุเอลา เพื่อแปรรูปน้ำมันดิบที่มีความดันต่ำ ขณะนี้อยู่ระหว่างการก่อสร้าง และคาดว่าจะเริ่มดำเนินการได้ในปี 2016 ； แผนการที่สองคือการสร้างโรงกลั่นน้ำมันที่ El Palito ในประเทศเวเนซุเอลา บริษัท UOP ได้ปรับปรุงการออกแบบของอุปกรณ์ Uniflex ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการลงทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินการอุปกรณ์นี้ลงได้ โรงงานอุตสาหกรรมชุดแรกที่ใช้เทคโนโลยี Uniflex ถูกสร้างขึ้นที่โรงกลั่นน้ำมันในเมืองการาจี ประเทศปากีสถาน เพื่อแปรรูปน้ำมันดิบที่มีความดันต่ำ โดยมีแผนจะเริ่มดำเนินการในปี 2016 ซึ่งคาดว่าจะสามารถผลิตน้ำมันดีเซลได้ปีละ 2 ล้านตัน และน้ำมันหล่อลื่นได้ปีละ 225,000 ตัน อุปกรณ์สาธิตเชิงอุตสาหกรรมสำหรับเทคโนโลยี VRSH (กำลังการผลิต 175,000 ตัน/ปี) กำลังอยู่ในระหว่างการจัดตั้ง และยังมีระยะทางอีกไกลกว่าที่เทคโนโลยีนี้จะสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างแพร่หลาย ในปัจจุบัน บริษัท COPL ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ China National Offshore Oil Corporation กำลังร่วมมือกับบริษัท Chevron เพื่อผลักดันให้เทคโนโลยีนี้ได้รับการนำไปใช้ในเชิงอุตสาหกรรม และเพื่อนำเสนอเทคโนโลยีนี้ในตลาดระดับโลกด้วย (3) ความก้าวหน้าในด้านตัวเร่งปฏิกิริยา กระบวนการ EST ใช้สารประกอบโมลิบดีนัมที่ละลายในน้ำมันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ในระหว่างกระบวนการปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบจะแตกตัวกลายเป็นอนุภาคของ MoS2 ในระดับนาโน ซึ่งจะแพร่กระจายอย่างสม่ำเสมอในน้ำมันดิบ และเมื่อมีการสัมผัสกับไฮโดรเจนก็จะเกิดปฏิกิริยาขึ้น น้ำมันดิบจะเกิดการแตกของพันธะ C–C ที่อุณหภูมิการเกิดปฏิกิริยา ส่งผลให้เกิดอนุมูลอิสระขึ้น แต่การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณสูงถึงหลายพัน μg/g สามารถช่วยป้องกันไม่ให้อนุมูลอิสระเหล่านี้รวมตัวกันอีกครั้งจนก่อให้เกิดคาร์บอน ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน และลดการเกิดคาร์บอนขึ้นได้ ตามรายงานล่าสุด สารที่ใช้ใน BPVCC เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะ ซึ่งเป็นของเสียจากอุตสาหกรรมการผลิตอลูมิเนียม หรือเป็นเถ้าถ่านหินสีน้ำตาล โดยมีส่วนประกอบของนิกเกิลและเหล็กอยู่ด้วย มีลักษณะเป็นผง โดยปกติแล้วจะใช้ในปริมาณไม่เกิน 2% (เมื่อคำนวณจากน้ำหนัก) และมีต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ใน HDHPLUS คือแร่ธรรมชาติชนิดหนึ่งที่พบได้มากในเวเนซุเอลา โดยแร่นี้มีส่วนผสมของแวนาเดียมอยู่ประมาณ 4%–5% และนิกเกิลอยู่ประมาณ 1% นอกจากจะมีหน้าที่ในการเปลี่ยนสารด้วยไฮโดรเจนแล้ว ยังสามารถยับยั้งการเกิดก๊าซและคอกได้อีกด้วย อีกทั้งยังมีความสามารถในการรองรับโลหะได้ดีอีกด้วย ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้คือ 2% ถึง 5% ต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยา HDHPLUS นั้นค่อนข้างต่ำ แต่จำเป็นต้องลดปริมาณที่ใช้ลง เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อให้เกิดของเสียแข็งในปริมาณมาก บริษัท Intevep อ้างว่า สามารถแยกและนำตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปของของแข็งกลับมาได้ถึง 99% จากน้ำมันที่ยังไม่ได้รับการแปรรูป ในกระบวนการ HDHPLUS มีการศึกษาวิธีการจัดการขยะแข็งสองชนิดในเครื่องจักรสำหรับการทดลองขนาดกลาง โดยวิธีหนึ่งคือการนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วมาใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมโลหะกรรม ； อีกวิธีหนึ่งคือการนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วมาฟื้นฟูให้ใช้งานได้อีก โดยสามารถใช้วิธีทั้งสองร่วมกันได้ เทคโนโลยี Uniflex ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบนาโนที่มีพื้นฐานมาจากเหล็ก ซึ่งมีราคาถูก นอกจากจะมีประสิทธิภาพในการเติมไฮโดรเจนได้ดีแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยานี้ยังมีพื้นที่ผิวต่อหน่วยมวลที่สูงมาก ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้สารตั้งต้นที่ก่อให้เกิดคอกมารวมตัวกัน ลดการเกิดสารชนิดกลาง และช่วยเปลี่ยนสารโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น อะสฟัลต์ ให้กลายเป็นสารโมเลกุลขนาดเล็ก ส่งผลให้ปริมาณคอกที่เกิดขึ้นลดลง ในปัจจุบัน บริษัท UOP กำลังพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยารุ่นที่สอง โดยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้จะช่วยลดปริมาณการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาลงได้ถึง 50% เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาในปัจจุบัน แถมยังคงรักษาประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาไว้ได้อีกด้วย ดังนั้นต้นทุนในการดำเนินการจึงลดลงอีกด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการ VRSH สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ หลังจากการทำปฏิกิริยาการซัลไฟด์ในอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิสูงเป็นลำดับ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จะถูกนำมาผสมกับก๊าซ H2 และ H2S รวมถึงน้ำมันดิบ เพื่อนำเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์แบบสล러รีแอคเตอร์ หลังจากนั้นจะมีการเปลี่ยนน้ำมันให้กลายเป็นไฮโดรเจน และแยกผลิตภัณฑ์ที่ได้ออกมา น้ำมันที่อยู่ด้านล่างของหอกลั่นจะถูกนำกลับมาใช้ในเครื่องปฏิกรณ์อีกครั้งเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อไป ส่วนน้ำมันที่มีความหนาแน่นสูงจะถูกนำไปผ่านกระบวนการกำจัดอะสเฟลต ส่วนของเสียที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาและสารซัลไฟด์ของโลหะต่างๆ เช่น นิกเกิลและแวนาเดียม จะถูกนำไปผ่านกระบวนการออกซิเดชัน ทำให้สารซัลไฟด์เปลี่ยนเป็นออกไซด์ เช่น MoO3, NiO, V2O5 จากนั้นจะมีการลดออกซิเดชันอีกครั้ง ทำให้ V2O5 เปลี่ยนเป็น V2O4 จากนั้นจะมีการละลายด้วยน้ำแอมโมเนีย โดย MoO3 จะละลายได้เมื่อมีปฏิกิริยากับน้ำแอมโมเนีย ส่วน NiO และ V2O4 จะไม่ละลาย วิธีนี้จะช่วยกำจัดโลหะนิกเกิลและแวนาเดียมออกไปได้ หลังจากนั้นจะมีการใช้ความร้อนเพื่อกำจัดแอมโมเนียส่วนเกิน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโมลิบดีนัมก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกครั้ง จากนั้นจะมีการทำปฏิกิริยาการซัลไฟด์ในอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิสูงอีกครั้ง รวมถึงการกำจัดแอมโมเนียออก ทำให้สามารถนำตัวเร่งปฏิกิริยากลับมาใช้ซ้ำได้อีกครั้ง ซึ่งก็คือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาซ้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง สาม แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีการแปรรูปน้ำมันดิบด้วยวิธีไฮโดรจีไนซ์ในเตียงลอย การแปรรูปน้ำมันดิบด้วยวิธีไฮโดรจีไนซ์ในเตียงลอยถือเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพในการนำไปใช้งานได้อย่างดี แต่ยังจำเป็นต้องมีการปรับปรุงและพัฒนาเพิ่มเติมอีก โดยอิงจากความก้าวหน้าในการวิจัยเทคโนโลยีการเติมไฮโดรเจนด้วยเตียงลอยแบบใหม่ แนวโน้มการวิจัยในอนาคตสามารถสรุปได้ดังนี้ (1) ระบบโคลอยด์ของน้ำมันดิบที่เหลือจากการแปรรูป น้ำมันดิบที่เหลือจากการแปรรูปถือเป็นระบบโคลอยด์ที่มีความซับซ้อน ในกระบวนการทำปฏิกิริยา จำเป็นต้องทราบถึงความสอดคล้องกันของปริมาณ คุณสมบัติ และองค์ประกอบของส่วนประกอบต่างๆ ที่เข้าร่วมปฏิกิริยา รวมถึงความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในน้ำมันดิบ ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิการทำปฏิกิริยา ขีดจำกัดการเปลี่ยนแปลงของน้ำมัน และความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิในเตาปฏิกิริยาได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังต้องมีการปรับปรุงกระบวนการผลิตเพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องของเสียและการเกิดคราบตะกอน รวมถึงการผสานรวมกับอุปกรณ์แปรรูปน้ำมันด้วยไฮโดรเจนที่มีอยู่ในปัจจุบันให้มีประสิทธิภาพสูงสุด (2) คุณสมบัติทางพลศาสตร์ของไหลในเครื่องปฏิกรณ์ รวมถึงกระบวนการถ่ายโอนมวลและถ่ายโอนความร้อน การเติมไฮโดรเจนในรูปแบบเตียงลอยนั้นเกี่ยวข้องกับสามสถานะ ได้แก่ ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง การศึกษาพฤติกรรมการไหลของสารที่ใช้ในการปฏิกริยา รวมถึงกลไกการถ่ายโอนมวลและถ่ายโอนความร้อนภายในเตียงลอย จะช่วยให้สามารถออกแบบและพัฒนาเตียงลอยได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงช่วยในการนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมได้อีกด้วย (3) การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาแบบกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพสูง ในปัจจุบัน ส่วนประกอบที่มีบทบาทสำคัญในตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชันในรูปแบบถังลอยน้ำนั้นก็คือโมลิบดีนัม ซึ่งมีต้นทุนสูงมาก ดังนั้น การนำตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มาใช้ซ้ำจึงเป็นสิ่งจำเป็น การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่ การเพิ่มประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจีเนซิสกับสารประเภทแอสฟัลต์และสารอื่นๆ การทำให้กระบวนการเก็บกู้ตัวเร่งปฏิกิริยาง่ายขึ้น การลดปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ และการลดต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยา ก็ถือเป็นแนวทางสำคัญในการวิจัยเกี่ยวกับปฏิกิริยาไฮโดรจีเนซิสแบบบังคับด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน (4) ปัญหาการใช้ประโยชน์จากเศษส่วนที่เหลือและการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ในกระบวนการไฮโดรจีเนชันแบบบอยด์เลดในช่วงแรกๆ จะมีเศษส่วนที่เป็นผงแข็งเกิดขึ้น ส่วนเทคโนโลยีไฮโดรจีเนชันแบบบอยด์เลดในปัจจุบันนั้น แม้จะมุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนน้ำมันหนักให้กลายเป็นพลังงาน แต่ในกระบวนการผลิตจริงก็ยังมีน้ำมันที่เหลืออยู่บ้าง (โดยปกติจะน้อยกว่า 1%) ดังนั้น การหาวิธีจัดการและใช้ประโยชน์จากเศษส่วนและน้ำมันที่เหลือเหล่านี้อย่างเหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม จึงเป็นอีกหนึ่งประเด็นสำคัญที่ต้องมีการศึกษาต่อไป http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/V30nKrJZmDSCynvIbYzzicZN1PAUSEeCjr9fs6PMNGtYEV76HxAD6IR9meGBMgD5ktf9waC334KoThibO58qojbg/0?wx_fmt=jpeg หมายเหตุ: เนื้อหาในบทความนี้ถูกนำมาจากวารสาร “การพัฒนาอุตสาหกรรมเคมี” ผู้เขียนคือ จาง ชิงจุน และคณะ จากสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมปิโตรเคมีฝูซุน