Thiết bị tái chế dầu thải thành dầu gốc/diesel

Mô tả hoạt động

1. Chưng cất

Môi trường nguyên liệu thô của dự án là dầu thải, được vận chuyển từ khu vực tiếp liệu nguyên liệu qua thân bơm đến khu vực tiền xử lý. Sau khi tiền xử lý, tạp chất và một phần nước được loại bỏ khỏi nguyên liệu đi vào hệ thống khử nước, qua hệ thống khử nước sẽ thu được toàn bộ nước sạch. Sau đó, vật liệu đi qua thân bơm vào hệ thống nhẹ, tách các thành phần nhẹ trong vật liệu, sau khi hoàn tất khử nước và làm nhẹ, vật liệu được đun nóng và đưa vào hệ thống bốc hơi màng mỏng để loại bỏ thành phần nặng của vật liệu. Phần đáy tái hợp đi vào bồn thu, pha khí ở đỉnh đi vào cột chưng cất và được ngưng tụ, làm giàu trong bồn thu.

2. Phân hủy pha khí

Dầu trung gian sau khi chưng cất đầu tiên đi vào bộ gia nhiệt liệu của cột phân tách, sau đó đi vào cột phân tách pha khí sau khi được đun nóng. Ở đáy cột, lượng chất lỏng khí tái đun sôi được duy trì. Dầu sau khi hóa hơi đi vào chất xúc tác rắn, dầu sau khi qua chất xúc tác được phân tách thành các thành phần dầu diesel. Sau đó, dầu diesel đi vào đoạn chưng cất. Sau khi chưng cất, dầu diesel được ngưng tụ bởi thiết bị ngưng tụ và tích tụ vào bồn chứa để tinh chế. Vật liệu ở đáy cột được tuần hoàn trở lại phần loại bỏ thành phần nặng để chưng cất lại lần nữa. Toàn bộ quá trình vận hành được thực hiện trong điều kiện kín với áp suất chân không và áp suất khí quyển, không có rò rỉ và không gây ô nhiễm. Khí thải từ đầu ra khói là khí đã qua xử lý khử lưu huỳnh và lọc bụi (nếu có yêu cầu khác sẽ được thảo luận thêm), không có mùi và không phát sinh chất thải khác.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình này là gì?

Đây là công nghệ chuyển đổi dầu bôi trơn đã qua sử dụng (ví dụ: dầu nhớt, dầu hộp số, dầu thủy lực) – một dạng chất thải nguy hại – thành nhiên liệu dạng **diesel-like** sử dụng được thông qua quá trình xử lý hóa học tiên tiến, chủ yếu là khử trùng nhiệt (nhiệt phân) sau đó chưng cất và hydro hóa.

2. Đây có phải là biodiesel không?

Không.** Đây là hai thứ hoàn toàn khác nhau. Biodiesel được sản xuất từ chất béo/dầu từ thực vật hoặc động vật (như dầu đậu nành hoặc dầu ăn đã qua sử dụng) thông qua phản ứng hóa học gọi là *triglyceride chuyển đổi (transesterification)*. Trong khi đó, quy trình xử lý dầu bôi trơn đã qua sử dụng (ULOs) bao gồm việc phá vỡ các phân tử hydrocarbon phức tạp dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất (*nhiệt phân*) rồi nâng cấp sản phẩm thu được.

3. Quy trình hoạt động như thế nào? (Đơn giản hóa)

1. Tiền xử lý: Dầu đã qua sử dụng được lọc để loại bỏ các chất rắn (mạt kim loại, bụi bẩn) và tách nước.

2. Phân hủy nhiệt (Pyrolysis): Dầu sạch, khô được đun nóng đến nhiệt độ rất cao (thường là 350-450°C hoặc cao hơn) *trong điều kiện không có oxy*. Quá trình này phá vỡ các chuỗi hydrocarbon dài, phức tạp và các chất phụ gia trong dầu đã qua sử dụng thành các phân tử hydrocarbon nhỏ hơn, tạo thành hơi.

3. Chưng cất: Hơi này được làm lạnh và ngưng tụ. Các phân đoạn khác nhau (như naphta, diesel, dầu khí nhẹ, dầu khí nặng) được tách ra dựa trên điểm sôi của chúng. Mục tiêu là lấy phân đoạn diesel.

4. Xử lý bằng hydro/Nâng cấp (Bước quan trọng): Phân đoạn diesel thô thường chứa các chất tạp (lưu huỳnh, nitơ, clo từ chất phụ gia, các hợp chất không bão hòa) và có thể kém ổn định/chỉ số octane thấp. Quá trình xử lý hydro sử dụng khí hydro và chất xúc tác dưới áp suất/nhiệt độ cao để loại bỏ các chất tạp này (khử lưu huỳnh - HDS, khử nitơ - HDN, khử clo) và bão hòa các phân tử không ổn định. Bước này là thiết yếu để sản xuất nhiên liệu ổn định, đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.

5. Hoàn thiện: Lọc và ổn định cuối cùng có thể diễn ra. Các phụ gia có thể được pha trộn để đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể.

4. Sản phẩm cuối cùng có tên gọi là gì?

Nhiên liệu nâng cấp đạt tiêu chuẩn diesel thường được gọi là "Dầu nhiên liệu tái chế" (RFO), "Dầu nhiên liệu đã qua xử lý" (PFO), "Dầu nhiệt phân đã qua xử lý hydro", hoặc "Diesel thay thế". Thông thường KHÔNG gọi là "Nhiên liệu diesel sinh học (Biodiesel)" để tránh nhầm lẫn. Sản phẩm này nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu diesel thông thường như ASTM D975 (Hoa Kỳ) hoặc EN 590 (Châu Âu), có thể sử dụng như một thành phần pha trộn.

5. Nhiên liệu này có thể dùng trực tiếp trong động cơ diesel được không?

Chỉ khi nó đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu nghiêm ngặt (như ASTM D975 hoặc EN 590).

Bước xử lý hydro là VÔ CÙNG QUAN TRỌNG đối với điều này. Dầu nhiệt phân chưa xử lý hoặc xử lý kém ("diesel nhiệt phân") nói chung KHÔNG phù hợp để sử dụng trực tiếp trong động cơ diesel hiện đại. Nó có thể gây hư hại nghiêm trọng do:

* Hàm lượng lưu huỳnh cao (làm hỏng hệ thống khí thải - DPF, SCR, chất xúc tác).

* Chỉ số cetane thấp (cháy không hoàn toàn, gây gõ máy).

* Sự hiện diện của axit, clo, kim loại (gây ăn mòn, bít tắc vòi phun).

* Độ ổn định kém (tạo keo và cặn lắng).

* Hàm lượng cao hợp chất thơm/hydrocarbon thơm đa vòng (PAH).

Nhiên liệu đã qua xử lý hydro đạt tiêu chuẩn kỹ thuật có thể sử dụng, thường được pha trộn với dầu diesel truyền thống.

6. Lợi ích chính là gì?

Giảm chất thải & Tái sử dụng nguồn tài nguyên: Chuyển hướng một lượng lớn chất thải nguy hại ra khỏi các bãi chôn lấp hoặc bị xử lý sai cách (đốt, đổ bỏ).

An ninh năng lượng: Tạo ra nhiên liệu lỏng có giá trị từ phế phẩm, giảm sự phụ thuộc vào dầu thô nguyên khai.

Bảo vệ môi trường (tiềm năng): Việc tái chế đúng cách ngăn ngừa ô nhiễm đất và nước do đổ dầu đã qua sử dụng. So với sản xuất dầu diesel nguyên sinh, nhiên liệu này có thể có lượng khí thải carbon thấp hơn toàn bộ, mặc dù phân tích vòng đời là điều phức tạp (phụ thuộc vào hiệu suất quy trình và nguồn năng lượng sử dụng). Giảm nhu cầu khai thác dầu thô.

Cơ hội kinh tế: Tạo ra giá trị từ chất thải, tiết kiệm chi phí tiềm năng cho người sử dụng nhiên liệu (nếu giá cạnh tranh), đồng thời hỗ trợ nền kinh tế tuần hoàn.

7. Những thách thức và lo ngại là gì?

Chi phí vốn cao: Thiết lập các nhà máy hiện đại với các hệ thống tiền xử lý, nhiệt phân, chưng cất và đặc biệt là các đơn vị hydro xử lý rất tốn kém.

Công nghệ & vận hành phức tạp: Yêu cầu kỹ thuật phức tạp và vận hành chuyên nghiệp để đảm bảo chất lượng nhiên liệu ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn phát thải.

Chất lượng & độ ổn định của nguyên liệu đầu vào: Dầu thải đã sử dụng (ULO) có tính biến đổi cao (chất gây nhiễm, phụ gia, nguồn gốc hỗn hợp). Việc tiền xử lý ổn định là rất quan trọng.

Quy định môi trường nghiêm ngặt: Các nhà máy phải tuân thủ các quy định nghiêm ngặt về phát thải không khí (VOCs, NOx, SOx, bụi), nước thải và xử lý chất thải nguy hại (cặn dầu, chất xúc tác đã qua sử dụng). Việc xin giấy phép có thể gặp nhiều khó khăn.

Chất lượng nhiên liệu & Sự chấp nhận của thị trường: Đạt được và duy trì các tiêu chuẩn về diesel đòi hỏi đầu tư đáng kể. Việc giành được sự tin tưởng và chấp nhận từ thị trường đối với sản phẩm nhiên liệu cuối cùng là yếu tố then chốt. Việc pha trộn thường là cần thiết.

Quản lý cặn bã: Quy trình sản xuất tạo ra các chất cặn rắn (coke, chất xúc tác đã qua sử dụng) và có thể là các dòng nước thải cần được xử lý hoặc thải bỏ đúng cách, thường là tốn kém.

8. Quy trình này có thân thiện với môi trường không?

Quy trình này có tiềm năng mang lại lợi ích môi trường đáng kể** bằng cách giảm chất thải nguy hại và thu hồi năng lượng. Tuy nhiên, nó không tự thân là "xanh":

Bản thân quy trình tiêu thụ năng lượng (thường là khí tự nhiên hoặc khí nhiên liệu).

Khí thải từ nhà máy (khí đốt, khí thải từ quá trình sản xuất) phải được kiểm soát chặt chẽ.

Giai đoạn hydrofinishing tiêu thụ khí hydro (thường được sản xuất từ khí tự nhiên).

Cặn bã thải ra cần được xử lý và thải bỏ an toàn.

Dấu chân môi trường tổng thể của nó phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất nhà máy, công nghệ kiểm soát phát thải và nguồn năng lượng sử dụng. Cần có các nghiên cứu Đánh giá Vòng đời Sản phẩm (LCA) đối với các cơ sở cụ thể.

9. Có những quy định nào điều chỉnh vấn đề này?

Xử lý chất thải: Được phân loại là chất thải nguy hại tại nhiều khu vực pháp lý (ví dụ: quy định của EPA tại Mỹ, Chỉ thị Khung về Chất thải của EU). Áp dụng các quy định nghiêm ngặt đối với việc thu gom, vận chuyển, lưu giữ và xử lý.

Chất lượng nhiên liệu: Sản phẩm nhiên liệu cuối cùng phải đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu diesel hiện hành (ví dụ: ASTM D975, EN 590) nếu được bán như vậy hoặc pha trộn.

Vận hành nhà máy: Tuân thủ các quy định kiểm soát ô nhiễm không khí, giấy phép xả thải nước, giấy phép xử lý chất thải nguy hại cho các cặn bã, và các tiêu chuẩn an toàn lao động. Việc cấp phép phức tạp và phụ thuộc vào địa điểm.

10. Công nghệ này được sử dụng ở đâu?

Các nhà máy quy mô thương mại đã tồn tại, chủ yếu ở châu Âu, Bắc Mỹ và một số khu vực của châu Á, mặc dù thị trường vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Sự thành công phụ thuộc rất nhiều vào các quy định hỗ trợ, cơ sở hạ tầng thu gom dầu thải, cũng như điều kiện thị trường đối với nhiên liệu.

11. Tôi có thể thực hiện việc này tại nhà/quy mô nhỏ được không?

Việc này bị khuyến cáo mạnh mẽ và thường là bất hợp pháp. Các đơn vị nhiệt phân quy mô nhỏ không có hệ thống kiểm soát phát thải phù hợp, hệ thống an toàn và khả năng xử lý hydro sẽ sản xuất nhiên liệu chất lượng thấp, không ổn định và gây ô nhiễm nghiêm trọng, không phù hợp với động cơ. Chúng cũng tạo ra chất thải nguy hại (cặn/coke từ nhiệt phân) đòi hỏi phải được xử lý đúng cách. Việc xử lý dầu thải và vận hành thiết bị nhiệt phân đều tiềm ẩn nhiều nguy cơ an toàn lớn (cháy, nổ, khí độc). Đây là một quy trình công nghiệp đòi hỏi cơ sở chuyên nghiệp và giấy phép hoạt động.

12. Nhiên liệu này có rẻ hơn dầu diesel thông thường không?

Giá cả phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chi phí thu gom/xử lý sơ bộ ULO, chi phí vận hành nhà máy (năng lượng, chất xúc tác, bảo trì, nhân công), quy mô hoạt động, giá dầu diesel địa phương và các ưu đãi/thuế của chính phủ. Giá có thể cạnh tranh được, nhưng không phải lúc nào cũng đảm bảo. Chi phí đầu tư ban đầu cao là một yếu tố quan trọng.

13. Các phân đoạn không phải dầu diesel sẽ thế nào?

Phân đoạn nhẹ hơn (tương tự như naphta) có thể được sử dụng làm khí đốt hoặc tiếp tục xử lý. Các phân đoạn nặng hơn có thể được dùng làm dầu nhiên liệu nặng (HFO) cho các lò đốt công nghiệp hoặc được tái chế trở lại lò phản ứng nhiệt phân. Cặn than được loại bỏ và xử lý hoặc có thể được dùng làm nhiên liệu.

14. Quy trình này có loại bỏ hoàn toàn các chất nhiễm bẩn không?

Xử lý sơ bộ loại bỏ chất rắn và nước. Quá trình nhiệt phân phá vỡ nhiều phân tử hữu cơ và phụ gia. Giai đoạn xử lý bằng hydro được thiết kế đặc biệt để loại bỏ các heteroatom như Lưu huỳnh (S), Nitơ (N), Clo (Cl), Oxy (O), và kim loại, đồng thời bão hòa các hợp chất không ổn định. Một thiết bị xử lý bằng hydro được thiết kế và vận hành tốt là yếu tố quan trọng để loại bỏ các chất gây nhiễm nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu.