Cracking dầu mỏ là gì? Vì sao cần phải cracking?

Cracking dầu mỏ là một bước quan trọng trong quá trình chế biến dầu thô. Vậy cracking dầu mỏ là gì và tại sao cần phải thực hiện quá trình cracking? Cùng tìm hiểu câu trả lời trong bài viết này của NSRP.

1. Cracking dầu mỏ là gì?

Trong lần chưng cất đầu tiên của dầu thô, các sản phẩm nhẹ như xăng chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ do dầu thô tự nhiên chứa nhiều hydrocacbon nặng với chuỗi phân tử dài và phức tạp (chiếm khoảng 40%-60% dầu thô). Những hydrocarbon này có điểm sôi cao, khó bay hơi, và không phù hợp để làm nhiên liệu phổ biến như xăng hoặc diesel, do đó có giá trị thấp.

Tuy nhiên, nhu cầu đối với các sản phẩm nhẹ như xăng, diesel và nhiên liệu máy bay lại rất cao vì chúng là nguồn năng lượng chính cho các phương tiện giao thông, máy bay, và các hệ thống sản xuất. Để đáp ứng nhu cầu này, người ta phải tìm cách chuyển đổi các hydrocacbon nặng ít giá trị này thành các hydrocacbon nhẹ có giá trị cao hơn. Đây chính là lý do phương pháp cracking ra đời.

Cracking dầu mỏ là một quá trình hóa học được thực hiện trong các nhà máy lọc dầu để bẻ gãy mạch các phân tử hydrocarbon lớn, phức tạp và nặng thành các phân tử nhỏ hơn, nhẹ hơn và có giá trị cao hơn. Quá trình này không chỉ giúp sản xuất ra nhiều xăng, diesel thu được từ dầu thô mà còn tận dụng tối đa tài nguyên, giảm thiểu lãng phí các phần dầu nặng vốn ít được sử dụng. Nhờ cracking, các nhà máy lọc dầu có thể chuyển hóa phần lớn dầu thô thành các sản phẩm có giá trị, phù hợp với nhu cầu thực tế của thị trường.

Cracking dầu mỏ là một quá trình hóa học quan trọng trong chế biến dầu thô

2. Quá trình cracking dầu mỏ diễn ra như thế nào?

Có ba phương pháp chính được áp dụng trong quá trình cracking:

PP1. Cracking nhiệt (Thermal Cracking)

Phương pháp này được William Merriam Burton phát minh vào năm 1913 cho Công ty Standard Oil (Indiana). Cracking nhiệt là một phương pháp tinh chế sử dụng nhiệt độ rất cao để phá vỡ các liên kết trong chuỗi phân tử hydrocarbon dài, tạo ra các phân tử mạch ngắn hơn, nhẹ hơn.

Đặc điểm:

• Áp dụng nhiệt độ cao (450–750°C).
• Sản xuất xăng có chỉ số octan thấp
• Nhiều sản phẩm khí nhẹ và cốc

PP2. Cracking xúc tác (Catalytic Cracking)

Phương pháp này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhờ hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng hơn so với cracking nhiệt. Cracking xúc tác sử dụng chất xúc tác, thường là silica-alumina có tính axit, để giảm nhiệt độ và áp suất cần thiết trong quá trình.

Đặc điểm:

• Giảm chi phí năng lượng nhờ hoạt động ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp hơn.
• Tăng hiệu quả suất sản xuất và chất lượng sản phẩm (chỉ số octane của xăng cao hơn)
• Sản xuất chủ yếu diesel, xăng và các sản phẩm nhẹ có giá trị cao.

PP3. Cracking hydro (Hydrocracking)

Đây là phương pháp kết hợp giữa áp suất cao, khí hydro và chất xúc tác để phá vỡ các phân tử hydrocarbon. Ngoài việc phân tách các phân tử, quá trình này còn bão hòa chúng bằng hydro, loại bỏ các tạp chất như lưu huỳnh và cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Đặc điểm:

• Sản phẩm cuối có độ tinh khiết cao hơn.
• Loại bỏ được các tạp chất như lưu huỳnh, giúp giảm khí thải ô nhiễm khi sử dụng.

3. Vì sao cần phải cracking dầu mỏ?

Cracking dầu mỏ là một quá trình không thể thiếu trong ngành công nghiệp lọc hóa dầu, giúp tăng khả năng sản xuất nhiên liệu có giá trị và đảm bảo sự cân bằng giữa cung và cầu trên thị trường năng lượng. Trong đó, cung là lượng sản phẩm được các nhà máy lọc dầu xử lý và sản xuất ra, và cầu là khối lượng sản phẩm mà người tiêu dùng sẵn sàng mua với mức giá nhất định.

Trong quá trình chưng cất phân đoạn dầu thô, các hydrocacbon lớn (phân tử nặng) chiếm tỷ lệ nhiều hơn so với các hydrocacbon nhỏ (phân tử nhẹ) có giá trị cao như xăng và diesel. Điều này tạo ra sự chênh lệch lớn giữa cung và cầu, do nhu cầu đối với các hydrocacbon nhẹ (xăng, diesel) luôn cao hơn.

Vì vậy, quá trình cracking giúp tận dụng tối đa dầu thô (cụ thể là phân tử nặng ít có giá trị) để tạo ra các sản phẩm cần thiết và có giá trị kinh tế cao thay vì lãng phí các phân tử nặng ít được sử dụng.

Bên cạnh đó, ngoài xăng thì cracking dầu mỏ còn sản xuất ra nhiều sản phẩm phụ khác có giá trị cao như:

• Dầu diesel
• Nhiên liệu máy bay (jet fuel)
• Khí hóa lỏng (LPG)
• Propylene

Nhờ quy trình cracking, dầu thô được tận dụng để tạo ra các sản phẩm cần thiết và có giá trị kinh tế cao

Cracking dầu mỏ không chỉ là một quy trình kỹ thuật quan trọng trong ngành công nghiệp lọc hóa dầu mà còn có vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa tài nguyên dầu mỏ mà còn đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng của nền kinh tế toàn cầu. Hy vọng bài viết này của của NSRP đã mang đến những thông tin hữu ích.