Khái quát chung về quá trình chưng cất dầu thô ở áp suất thường và áp suất chân không

Khái quát chung về quá trình chưng cất dầu thô ở áp suất thường và áp suất chân không

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC CÁC BẢNG 04

DANH MỤC CÁC HÌNH 05

DANH TỪ KÝ HIỆU 06

LỜI CẢM ƠN 07

LỜI MỞ ĐẦU 08

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 09

I.1 VAI TRÒ, MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 09

I.1.1.Vai trò 09

I.1.2.Mục đích 09

I.1.3.Ý nghĩa 10

I.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 10

I.2.1 Sự sôi của dung dịch 10

I.2.2 Nguyên lý của quá trình chưng cất 11

I.3.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯNG CẤT DẦU 12

I.3.1 Chưng đơn giản 12

I.3.2.Chưng phức tạp 14

I.3.3 Đĩa chưng cất (tray) 16

I.3.4 Sự Stripping 16

I.3.5 Sự hồi lưu (Relux) 17

CHƯƠNG II: CHƯNG CẤT DẦU THÔ Ở ÁP SUẤT THƯỜNG 18

II.1 LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 18

II.2 THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH 18

II.2.1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện 18

II.2.2 Áp suất của tháp chưng: 20

II.2.3 Lựa chọn công nghệ chưng cất 20

II.3 NGUYÊN LÝ CHƯNG CẤT, CÁC LOẠI THÁP CHƯNG CẤT 21

II.3.1 Nguyên lý chưng cất 21

II.3.2 Các loại tháp chưng cất 22

II.3.2.1 Phân loại theo phương thức hoạt động của tháp 22

II.3.2.2 Phân loại theo kết cấu tiếp xúc 25

II.3.3 Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất dầu thô ở áp suât thường 29

II.3.4 Chế độ công nghệ 32

II.4 SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT: 33

II.4.1 Khí hydrocacbon 33

II.4.2 Phân đoạn xăng 33

II.4.3 Phân đoạn kerosen 34

II.4.4 Phân đoạn Diesel 36

II.4.5 Phân đoạn mazut 37

CHƯƠNG III: CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 38

III.1 NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 38

III.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 38

III.2.1 Chân không và kĩ thuật chân không 38

III.2.1.1 Chân không 38

III.2.1.2 Kĩ thuật chân không 38

III.2.2 Chưng cất dầu thô ở áp suất chân không 39

III.2.3 Đặc điểm chưng cất trong tháp chân không 40

III.2.4 Thiết bị chưng cất chân không 43

III.2.4.1 Thiết bị tạo chân không 43

III.2.4.2 Thiết bị chưng cất chân không trong phòng thí nghiệm 48

III.3 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CUM CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 49

III.3.1 Sơ đồ công nghệ 49

III.3.2 Thông số quá trình làm việc trong cụm chưng cất chân không 52

III.4 CÁC SẢN PHẨM THU ĐƯỢC KHI CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 52

III.4.1 Khái quát sản phẩm và quá trình thu sản phẩm 52

III.4.2 Các sản phẩm chính và ứng dụng 55

III.4.2.1 Gasoil chân không 55

III.4.2.2 Các phân đoạn dầu nhờn 55

III.4.2.3 Cặn Gudron 55

III.5 VẬN HÀNH CỤM CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 57

III.5.1 Kiểm tra thiết bị chân không 57

III.5.1.1 Tháp chưng cất chân không 57

III.5.1.2 Đặc điểm làm việc của bơm phun 58

III.5.2 Vận hành cụm chưng cất chân không 58

III.5.2.1 Tuần hoàn lạnh 59

III.5.2.2 Tuần hoàn nóng và tạo chế độ chuẩn cho cụm chân không 59

CHƯƠNG IV: SO SÁNH CHƯNG CẤT ÁP SUẤT THƯỜNG VÀ ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG 61

IV.1 SO SÁNH GIỮA HAI QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Ở ÁP SUẤT THƯỜNG VÀ ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG 61

IV.2 CỤM CHƯNG CẤT KẾT HỢP 62

IV.3 CÁC THIẾT BỊ CỤM CHƯNG CẤT KẾT HỢP AVD 63

IV.4 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN 64

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ sôi của butan 11

Bảng 2.1 Hiệu suất sản phẩm của quá trình chưng cất 18

Bảng 2.2 Chế độ công nghệ đặc trưng của cụm chưng cất áp suất thường 32

Bảng 3.1 Thông số của quá trình chưng cất chân không 52

Bảng 4.1 So sánh hai quá trình chưng cất 61

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Nguyên lý của quá trình chưng cất 12

Hình 1.2 Chưng cất bay hơi một lần 13

Hình 1.3 Chưng cất bay hơi nhiều lần 14

Hình 1.4 Sơ đồ tiếp xúc giữa dong lỏng và hơi trong tháp chưng cất 15

Hình 1.5 Sơ đồ sự Stripping bằng nhiệt ( phân đoạn Kerosel ) 17

Hình 2.1 Sơ đồ chưng cất theo chu kỳ 23

Hình 2.2 Sơ đồ chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử 24

Hình 2.3 Sơ đồ tháp đệm 26

Hình 2.4 Cấu trúc đĩa mũ 27

Hình 2.5 Kết cấu đĩa sàng 28

Hình 2.6 Các vùng đĩa lưới dạng sụt 28

Hình 2.7 Đĩa dạng gợn sóng 29

Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất áp suất thường 31

Hình 3.1 Sơ đồ trích Distillat từ tháp chân không 42

Hình 3.2 Sơ đồ chưng cất Mazut trong hai tháp chân không nối tiếp 43

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ tạo chân không bằng hệ thiết bị khí áp - bơm phun 47

Hình 3.4 Sơ đồ tạo chân không sâu 48

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất chân không 50

Hình 3.6 Sơ đồ nghuên tắc chưng cất chân không hai tháp 54

Hình 4.1 Sơ đồ chưng cất kết hợp AVD 63

DANH TỪ KÝ HIỆU

AD - Chưng cất dầu ở áp suất khí quyển(Atmospheric Distillasion)

VD - Chưng cất chân không(Vacuum Distillasion)

CDU - Crude oil Distillation Unit

Redue - cặn chưng cất

Mazut – cặn chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển

Gudron - cặn chưng cất dầu thô ở áp suất chân không

Condensat – phần ngưng tụ

Distilat – phần cất

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và làm đề tài “Khái quát chung về quá trình chưng cất dầu thô ở áp suất thường và áp suất chân không” em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo: Nguyễn Thị Hồng Thắm và các thầy cô khác trong chuyên ngành hóa, cùng các bạn sinh viên và những tài liệu trong thư viện của trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh

Cô đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và chỉnh sửa bài viết của em được hoàn thiện hơn Mặc dù trong suốt thời gian làm em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành bài

đồ án này nhưng không tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm Em mong nhận được nhiều ý kiến của các thầy cô giáo để bài đồ án em hoàn thiện hơn Và qua lần làm

đồ án này em đã hiểu nhiều về hóa hơn, hiểu về chuyên nghành nhiều hơn

Và cuối cùng em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Hồng Thắm và các quý thầy cô trong chuyên ngành hóa cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nhóm 1

LỜI MỞ ĐẦU

Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ XVIII, dầu mỏ được

sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân

Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới Khoảng 65 ÷ 70% năng lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ có 20 ÷ 22% năng lượng đi từ than, 5 ÷ 6% từ năng lượng nước và 8 ÷ 12% từ năng lượng hạt nhân

Bên cạnh đó hướng sử dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu mỏ là làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân bón, thậm chí cả protêin

Ngoài các sản phẩm nhiên liệu và sản phẩm hoá học của dầu mỏ, các sản phẩm phi nhiên liệu như dầu mỡ bôi trơn, nhựa đường, hắc ín cũng là một phần quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp Nếu không có dầu mỡ bôi trơn thì không thể có công nghiệp động cơ, máy móc, là nền tảng của kinh tế xã hội

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới, dầu khí Việt Nam cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu trữ lượng tương đối lớn như mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; các mỏ khí như Tiền Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ…

Đây là nguồn tài nguyên quý để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí Nhà máy lọc dầu số 1 Bình Sơn có công suất 6 triệu tấn/năm đã hoàn thành và đang xây dựng tiếp nhà máy số 2 Nghi Sơn Do vậy hiểu biết và áp dụng các khoa học, công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực hóa dầu là một đòi hỏa cấp bách cho

sự phát triển

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN

PHẨMI.1 VAI TRÒ, MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT I.1.1.Vai trò

Quá trình chưng cất có vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu thô thành phần các phân đoạn sản phẩm là một phần hết sức quan trọng trong đời sống kinh tế và vật chất của con người, các sản phẩm dầu mỏ có ý nghĩa rất lớn trong nền kinh tế thế giới Hầu hết các cường quốc trên thế giới lớn mạnh là do nền kinh tế phát triển dựa vào dầu mỏ hoặc có nền công nghiệp dầu mỏ phát triển hiện đại chính vì vậy chưng cất là một quá trình quan trọng trong chế biến dầu mỏ

I.1.2.Mục đích

Mục đích của việc chưng cất dầu thô là để tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau như: Hydrocacbon nhẹ C1-C4, xăng, dầu hỏa (kerosene), diesel và cặn chưng cất khí quyển Một số phân đoạn có thể đưa trực tiếp ra thị trường, một số khác cần được chế biến tiếp ở các phân xưởng theo sau nhà máy trước khi đua ra thị trường

Bước chế biến dầu thô đầu tiên, sau quá trình khử muối, là quá trình tách dầu thô thành các phan đoạn khác nhau băng chưng cất Quá trình này được thực hiện ở áp suất hơi cao, hơi áp suất khí quyển

Quá trình chưng cất ở áp suất thường hay chưng cất ở áp suất khí quyển với mục đích thu nhận các phân đoạn nhiên liệu như xăng (light naphtha và heavy naphtha), kerosene (dầu hỏa dân dụng) và nhiên liệu phản lực (jetfuel), diesel (light diesel và heavy diesel) và cặn khí quyển (hay gọi là phân đoạn mazut)

Hiệu suất của các phân đoạn sản phẩm khi chưng cất dầu mỏ phụ thuộc vào bản chất dầu thô, nhiệt độ cất phân đoạn và mức độ đòi hỏi chất lượng sản phẩm thu được Kiểm soát quá trình vận hành cột chưng cất là rất quan trọng bởi vì nó liên quan tới sản phẩm thu được Sau đây là một số chỉ tiêu chính dùng để kiểm soát chất lượng của các phân đoạn

Phân đoạn xăng điểm cất cuối (nhiệt độ sôi cuối)

Phân đoạn kerosene điểm cất cuối và điểm chớp cháy

Phân đoạn gasoil điểm sương và điểm chớp cháy

Khi áp dụng loại hình công nghệ chưng cất ở áp suất khí quyển AD chúng ta chỉ chưng cất dầu thô với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng); phân đoạn kerosen; phân đoạn diezel (nhẹ, nặng) và phần cặn còn lại sau chưng cất Khi muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận các phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn,người ta dùng chưng cất chân không VD Phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu cho quá trình chế biến để nhận thêm xăng bằng quá trình Cracking Phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm dầu mở bôi trơn.Còn phần cặn của chưng cất.

Chân không VD gọi là phân đoạn cặn Gudron, được dùng để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên liệu cho quá trình cốc hóa sản xuất cốc dầu mỏ Như vậy tùy theo thành phần của dầu mỏ, nguyên liệu và mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình công nghệ chưng cất thích hợp

I.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

I.2.1 Sự sôi của dung dịch

Sự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hoà của nó bằng áp suất môi trường đè lên mặt thoáng Ví dụ như nước sẽ sôi ở

1000C tại P = 1 atm (760mmHg)

Bảng 1.1: Nhiệt độ sôi của butan

Nhiệt độ sôi của Butan

Áp suất, atm Nhiệt độ,oC

Định luật Konovalov: Khi sôi một dung dịch lỏng cho ra một pha hơi giàu chất

dễ sôi hơn so với dung dịch lỏng

I.2.2 Nguyên lý của quá trình chưng cất

Chưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi nó, rồi ngưng tụ hơi bay ra để được 2 phần: Phần nhẹ là distillat có nhiệt độ sôi thấp, chứa nhiều chất dễ sôi, còn phần nặng còn lại là cặn chưng cất (redue)

Hình 1.1: Nguyên lý của quá trình chưng cất

Như vậy, phép chưng cất có thể thu được Distillat có thành phần mong muốn bằng cách chưng cất nhiều lần

Nhưng chưng cất nhiều lần như vậy rất phiền phức, tốn thời gian mà không kinh

tế Để khắc phục nhược điểm này ta dùng hệ thống chưng cất có cột chưng cất Cột chưng cất có số đĩa lý thuyết càng lớn, thì có khả năng cho một distillat có thành phần khác càng nhiều so với dung dịch trong bình đun, tức là distillat rất giàu chất dễ bay hơi

Dùng cột chưng cất có nhiều đĩa lý thuyết có thể thu được distillat là chất dễ bay hơi gần như tinh khiết

I.3.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯNG CẤT DẦU

I.3.1 Chưng đơn giản

Chưng cất đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách bay hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp lỏng cần chưng

Nhằm phân tách dầu thô thành các phân đoạn thích hợp dựa vào nhịêt độ sôi

a/ Chưng cất bay hơi dần dần

Chưng cất bay hơi dần dần: Chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm để xác định đường cong chưng cất Engler

b/ Chưng cất bay hơi một lần

Phương pháp này còn gọi là bay hơi cân bằng

Chưng cất bay hơi một lần cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi dần dần ở cùng một điều kiện nhiệt độ và áp suất

Ưu điểm của quá trình chưng cất này là cho phép áp dụng trong điều kiện thực

tế chưng cất dầu

Cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi một lần

Hình 1.2:Chưng cất bay hơi một lần

c/ Chưng cất bay hơi nhiều lần

Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp nhau Phần cặn của nguồn chưng thứ nhất sẽ làm nguyeenlieeuj cho lần chưng thứ 2

- Quá trình chưng bằng bay hơi một lần hay nhiều lần có ý nghĩa lớn Bay hơi một lần áp dụng cho đốt nóng dầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt, lò ống, tiếp quá trình tách pha

- Chưng cất dơn giản không đạt được độ phân chia cao, để nâng cao khả năng phân chia, người ta tiến hành chưng cất có hồi lưu và tinh luyện.

Cho phép quá trình tách các phân đoạn theo mong muốn

Hình 1.3 Chưng cất bay hơi nhiều lần

I.3.2.Chưng phức tạp

a/ Chưng cất có hồi lưu

Là quá trình chưng khi lấy một phần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra, cho quay lại tưới vào dòng hơi bay lên Nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa dòng lỏng và dòng hơi mà cấu tử nhẹ được làm giàu thêm khi tchs khỏi hệ thống, do đó

độ phân chia cao hơn

Để nâng cao khả năng phân chia hỗn hợp lỏng, người ta tiến hành cho hồi lưu một phần sản phẩm đỉnh Nhờ sự tiếp xúc thêm mộy lần giữa pha lỏng (hồi lưu) và pha hơi trong tháp được làm giàu thêm cấu tử nhẹ nhờ đó mà độ phân chia cao hơn.b/ Chưng cất có tinh luyện

Giúp cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu Cơ sở của quá trình này

là tăng cường sự trao đổi chất nhiều lần giữa hai pha lỏng và khí

- Tháp chưng cất sẽ được trang bị các đĩa hay đệm để giúp sự tiếp xúc

pha hoàn thiện hơn

- Độ phân chia của một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số

lần tiếp xúc, lượng hồi lưu ở đĩa và đỉnh tháp

Dựa vào quá trình trao đổi chất nhiều lần giữa pha lỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơn nếu kết hợp với hồi lưu

Hình 1.4:Sơ đồ tiếp xúc giữa dòng lỏng và hơi trong tháp chưng cất

Chưng cất chân không & chưng cất với hơi nước: Độ bền nhiệt các cấu tử trong dầu phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian lưu Đối với các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ chúng (giảm độ nhớt, độ bền oxy hoá…) bằng cách hạn chế nhiệt độ (320o- 420oC) chưng cất Nếu nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ phân huỷ chúng ta dùng chưng cất chân không hay chưng cất hơi nước Hơi nước làm giảm

áp suất hơi riêng phần làm chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn

I.3.3 Đĩa chưng cất (tray)

Trong công nghệ dầu khí, để chưng cất những lượng khổng lồ (hàng triệu tấn/năm) Người ta dùng những thiết bị chưng cất khổng lồ, hoạt động liên tục

Hơi nguyên liệu sẽ bay lên đỉnh tháp và phần lỏng sẽ chảy xuống phần dưới tháp Sự tiếp xúc giữa hai dòng này được thực hiện một cách đặc biệt nhờ các đĩa

Tại các đĩa xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và dòng lỏng Đồng thời tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi chất, phần nhẹ trong pha lỏng bay hơi theo pha hơi, phần nặng trong pha hơi ngưng tụ theo dòng lỏng

Như vậy, khi dòng hơi lên đến đỉnh thì rất giàu cấu tử nhẹ, còn dòng lỏng đi xuống đáy lại giàu cấu tử nặng hơn

Có rất nhiều dạng đĩa khác nhau được sử dụng tuỳ vào loại nguyên liệu Nhưng mục đích chung nhằm đảm bảo sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha hơi phải lớn để quá trình phân tách hiệu quả

Hiện nay, sử dụng chủ yếu các dạng đĩa sau:

− Đĩa nhiều lỗ (Sieve Trays)

− Đĩa chụp (Bubble–Cap Trays)

− Đĩa ống khói (Chimmey Trays)

− Đĩa Van (Valve Trays)

I.3.4 Sự Stripping

Đối với chưng cất dầu thô, dòng trích ngang luôn có lẫn sản phẩm đỉnh

Để loại bỏ các cấu tử nhẹ này, người ta thực hiện quá trình tái hoá hơi riêng phần các phần nhẹ Quá trình này gọi là quá trình stripping

Quá trình này được thực hiện trong những cột nhỏ từ 4-10 đĩa, đặt bên cạnh tháp chưng cất khí quyển và thường dùng hơi nước trực tiếp

Ngoài ra có thể stripping bằng nhiệt (phân đoạn Kerozen)

Hình 1.5:Sơ đồ sự Stripping bằng nhiệt(Phân đoạn Krozen)

I.3.5 Sự hồi lưu (Relux)

Nhằm tạo ra dòng lỏng có nhiệt độ thấp đi từ đỉnh tháp xuống đáy tháp để trao đổi nhiệt với dòng hơi Từ đó làm cho quá trình trao đổi chất tách phân đoạn được triệt

để và thu được chất lượng distillat mong muốn

Tỉ lệ dòng hoàn lưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố kinh tế là bài toán quyết định

Khi tỉ lệ hoàn lưu tăng, số mâm giảm nhưng đường kính tháp tăng lên Chủ yếu

có 3 dạng sau:

− Hồi lưu nóng: Sử dụng dòng hồi lưu ở trạng thái lỏng - sôi

− Hồi lưu lạnh: Nhiệt độ dòng hồi lưu ở dưới điểm lỏng - sôi

− Hồi lưu vòng: Lấy các sản phẩm ở các mâm dưới hồi lưu lên các mâm trên sau khi

đã làm lạnh

Chưng cất dầu và sản phẩm dầu với mục đích tách dầu thô thành các phân đoạn, được thực hiện bằng phương pháp sôi dần hoặc sôi nhiều lần Chưng cất bay hơi nhiều lần gồm hai hay nhiều quá trình bay hơi một lần

CHƯƠNG II: CHƯNG CẤT DẦU THÔ Ở ÁP SUẤT

THƯỜNGII.1 LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU

Dầu thô chưng cất trong phân xưởng là loại dầu thô ít phần nhẹ, chứa lượng khí hòa tan thấp (0,5 ÷ 1,2%), trữ lượng xăng thấp (phân đoạn có nhiệt độ sôi đến 180oC chiếm 12 ÷ 15%) và hiệu suất các phân đoạn cho tới 350oC không lớn hơn 45%

Nguyên liệu dầu thô nặng Basrah được lựa chọn là phù hợp với các yêu cầu trên Hiệu suất sản phẩm của quá trình chưng cất loại dầu thô này được trình bày ở bảng sau

Bảng 2.1: Hiệu suất sản phẩm của quá trình chưng cất.

Phân đoạn Nhiệt độ sôi (oC) Hiệu suất (%kl)

II.2 THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH

II.2.1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện

Nhiệt độ là thông số quan trọng nhất của tháp chưng cất Bằng cách thay đổi nhiệt độ của tháp sẽ điều chỉnh được nhiệt độ và hiệu suất của sản phẩm Chế độ nhiệt của tháp gồm nhiệt độ của nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ đỉnh tháp, nhiệt độ trong tháp

và nhiệt độ đáy tháp

Nhiệt độ của nguyên liệu (dầu thô) vào tháp chưng phụ thuộc vào bản chất của loại dầu thô, mức độ phân tách của sản phẩm, áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp, nhưng chủ yếu phải tránh sự phân huỷ nhiệt ở nhiệt độ cao Nếu dầu thô thuộc loại dầu nặng mực độ phân chia lấy sản phẩm ít thì nhiệt độ vào tháp chưng luyện sẽ không cần cao Trong thực tế sản phẩm khi chưng cất ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nguyên liệu vào tháp chưng luyện thường trong giới hạn 320 ÷ 3650C.

Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi và hồi lưu đáy Nếu bay hơi phần hồi lưu đáy bằng thiết bị đốt nóng riêng biệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ ứng với nhiệt độ bốc hơi cân bằng ở áp suất tại đáy tháp, nếu bốc hơi bằng cách dung hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ thấp hơn vùng nạp liệu Nhiệt độ đáy tháp phải chọn tối ưu, tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng, nhưng lại phải đủ để tách hết hơi nhẹ khỏi phần nặng

Nhiệt độ đỉnh tháp được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi

Nhiệt độ đỉnh tháp chưng luyện ở áp suất thường để tách xăng ra khỏi dầu thô thường là 110 ÷ 1300C

Để bảm bảo chế độ nhiệt của tháp, cũng như đã phân tích ở trên là để phân chia các quá trình hoàn thiện thì phải có hồi lưu

Các dạng hồi lưu: Ở đỉnh tháp có hai dạng hồi lưu: Hồi lưu nóng và hồi lưu nguội

- Hồi lưu nóng: Quá trình hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó Khi tưới trở lại tháp, chúng chỉ cần thu nhiệt

để bốc hơi Tác nhân lạnh có thể dùng là nước hay chính sản phẩm lạnh

Do thiết bị hồi lưu nóng khó lắp ráp và khó cho việc vệ sinh, đặc biệt khi công suất của tháp lớn, nên ít phổ biến và bị hạn chế

- Hồi lưu nguội: Được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ sản phẩm đỉnh rồi tưới trở lại tháp chưng Khi đó lượng hồi lưu cần thu lại một lượng nhiệt cần thiết để đun nóng nó đến nhiệt độ sôi cần thiết để đun nóng nó đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ cần

trở lại tháp, khi đó chất lỏng hồi lưu cần thu một lượng nhiệt để đun nóng từ nhiệt độ

t0÷t2

Hồi lưu trung gian có nhiều ưu điểm như: Giảm lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp, tận dụng được một lượng nhiệt thừa rất lớn của tháp chưng để đun nóng nguyên liệu ban đầu, tăng công suất làm việc của tháp

Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phép điều chỉnh chính xác nhiệt độ chưng dẫn đến đảm bảo được hiệu suất và chất lượng sản phẩm của quá trình

II.2.2 Áp suất của tháp chưng:

Khi chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường thì áp suất trong toàn tháp và ở một tiết diện cũng có khác nhau

Áp suất trong tháp có thể cao hơn một ít hay thấp hơn một ít so với áp suất khí quyển, tương ứng với việc tăng hay giảm nhiệt độ sản phẩm lấy ra khỏi tháp

Áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ thuộc vào trở lực thuỷ tĩnh khi hơi qua các đĩa, nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa, lưu lượng riêng của chất lỏng và hơi Thông thường từ đĩa này sang đĩa khác, áp suất giảm từ 5 ÷ 10 mmHg

từ dưới lên khi chưng cất

Áp suất làm việc của tháp phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của nguyên liệu và

áp suất riêng phần của từng cấu tử trong tháp Nếu tháp chưng luyện mà dùng hơi nước trực tiếp cho vào đáy tháp thì hơi nước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm đầu, cho phép chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn Lượng hơi nước tiêu hao phụ thuộc vào áp suất chung của tháp và áp suất riêng phần của các sản phẩm đầu

Lượng hơi nước tiêu hao cho tháp ở áp suất khí quyển khoảng 1,2 ÷ 3,5% trọng lượng

II.2.3 Lựa chọn công nghệ chưng cất.

Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu và mục đích của quá trình chế biến

a/ Dầu có chứa lượng khí hòa tan thấp ( 0.5 ÷ 1,2 %), trữ lượng xăng thấp ( 12 ÷ 15 % phân đoạn có nhiệt độ sôi đến 1800C) và hiệu suất các phân đoạn tới 3500C không lớn hơn 45% thì nên chon sơ đồ chưng cất AD với bay hơi 1 lần và tháp tinh cất ( sơ đồ loại 1 tháp)

b/ Dần thô chứ nhiều phân nhẹ, tiềm lượng các sản phẩm trắng cao (50 ÷ 60 % ), chứa nhiều khí hòa tan ( > 1,2 % ), chứa nhiều phân đoạn xăng ( 20 ÷ 30 % ) thì nên chọn sơ

đồ chưng cất AD với bay hơi 2 lần:

Lần 1: Bay hơi sơ bộ phân phần và tinh cất

Lần 2: Tiến hành chưng cất phần dầu còn lại (sơ đồ loại 2 tháp)

Nhờ chưng cất 2 lần mà giảm được áp suất trong tháp 2 đến 0,14 ÷ 0,16 Mpa

II.3 NGUYÊN LÝ CHƯNG CẤT, CÁC LOẠI THÁP CHƯNG CẤT.

II.3.1 Nguyên lý chưng cất.

Chưng cất dầu với các sản phẩm dầuvới mục đích tách dầu thô thành các phân đoạn, được thực hiện bằng phương pháp sôi dần hoặc sôi nhiều lần Chưng cất bay hơi nhiều lần gồm hai hay nhiều quá trìnhbay hơi một lần Trong mỗi quá trình bay hơi một lần hơi tạo thành được tách khỏi cặn lỏng, còn phần lỏng tiếp tục được nung nóng và hơi tạo thành lại được tách ra khỏi phần lỏng; nghĩa là nó được nung nóng một số lần Nếu trong mỗi lần bay hơi dầu có sự thay đổi pha rất nhỏ( nghĩa là hơi tạo thành được tách ra lien tục), còn sồ phần bay hơi một lần là rất lớn, thì quá trình như vậy được gọi

là bay hơi dần dần

Trong chưng cất hơi tạo thànhthoát ra khỏi thiết bị chưng cất ngay lập tức, ngưngtụ trong thiết bị làm lạnh – ngưng tụ và được thu hồi dưới dạng distillat Ngược lại, hơi tạo thành trong quá trình nung nóng không thoát ra khỏi thiết bị chưng cất cho đến khi đạt nhệt độ nào đó, khi đó một lương pha hơi tách ra khỏi chất lỏng, thì gọi là sôi một lần Nhưng cả hai phương pháp này đều không thể phân tách dầu và các sản phẩm dầu thành các phân đoạn hẹp vì có một lượng thành phần có nhiệt độ sôi cao rơi vào phần cất( distillat ) và một phần phân đoạn nhiệt độ sôi thấp ở lại trong pha lỏng

Do đó phải tiến hành hồi lưu hoặc tinh cất Với quá trình này, dầu và các sản phẩm dầu được nung nóng trong bình cầu Hơi tạo thành khi chưng cất hầu như không chứa thành phần sôi cao, được làm lạnh trong thiết bị ngưng tụ hồi lưu và chuyển sang thể lỏng – phần hồi lưu Chất hồi lưu chảy xuống dưới, lại gặp hơi tạo thành Nhờ trao đổi nhiệt thành phần có nhiệt độ sôi thấp của phần hồi lưu hóa hơi, còn phần có nhiệt độ sôi cao trong hơi sẽ ngưng tụ Trong quá trình tiếp xúc này sự phân tách sẽ tốt hơn

Tinh cất là sự tiếp xúc giữa dòng hơi bay lên và dòng lỏng chảy xuống – phần hồi lưu Đẻ tinh cất tốt phải tạo điều kiện tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng Sự tiếp xúc

này thực hiện được nhờ vào thiết bị tiếp xúc đặt trong tháp( đệm, đĩa…) Mức phân tách của các thành phần phụ thuộc nhiều vào số bậc tiếp xúc và lượng hồi lưu chảy xuống gặp hơi.

Trong phân tích kỹ thuật dầu thô, nhiên liệu đông cơ và khí hydrocacbon phương pháp chính để phân đoạn là phân tách theo nhiệt độ sôi, nghĩa là chưng cất và tinh cất, do đó khái niệm về thành phần phân đoạn của dầu thô và sản phẩm dầu là hiệu suất( theo thể tích và khối lượng ) của các phần chưng cất khác nhau – là phân đoạn nhiệt độ sôi trong vùng nhiệt độ xác địnhhoặc sôi đến nhiệt độ nào đó

II.3.2 Các loại tháp chưng cất.

Chưng cất các hỗn hợp đơn giản và phức tạp được tiến hành trong các tháp hoạt động theo chu kỳ hoặc liên tục

II.3.2.1 Phân loại theo phương thức hoạt động của tháp.

a/ Tháp hoạt đông theo chu kỳ

Tháp hoạt động theo chu kỳ được ứng dụng trong các cụm thiết bị công suất nhỏ cần thu được nhiều phân đoạn và độ phân tách cao

III

V

VI

VI VIII

VII

VIII IV

1- Nồi chưng; 2- Tháp chưng cất ; 3- Tháp ngưng tụ ; 4- Thùng tích trữ ;

5- Máy lạnh ; 6- Máy bơmI- Nguyên liệu ; II- Hơ i ; III- Hơi sản phẩm đỉnh ; IV- Sản phẩm trên ;V- Dòng hồi lưu ; VI- Cặn chưng ; VII- Nước ; VIII- Hơi nước

Nguyên liệu được rót vào nồi cất đến chiều cao bằng 2/3 đường kính của nó Gia nhiệt băng hơi gián tiếp Trong chu kỳ đầu hoạt động của tháp chưng cất thu được thành phần nhẹ nhất, thí dụ xăng, sau đó là phân đoạn với nhiệt độ sôi cao hơn ( benzene, toluene…) Hỗn hợp sôi cao hơn còn lại trong nồicất, tạo thành cặn cất Khi kết thúc quá trình chưng cất cặn nàyđược làm lạnh và bơm ra Nồi cất lại được nạp nguyên liệu và chưng cất lặp lại Làm việc theo chu kỳ có chi phí nhiệt cao, công suất làm việc thấp, và hiệu suất sử dụng thiết bị thấp

b/ Tháp hoạt động liên tục

Hình 2.2: Sơ đồ chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử.

1- Thiết bị gia nhiệt: 2- Tháp chưng cất : 3- Trao đổi nhiệt ; 4- Máy lạnh – ngưng

tụ 5- Nồi sôiI- Nguyên liệu ; II- isopentan ; III- n-pentanPhụ thuộc vào số sản phẩm được phân tách từ hệ đa cấu tử tháp chưng cất được chia làm loại đơn giản và phức tạp Trong nhóm thứ nhất khi chưng cất thu được hai

III

nhiều sản phẩm Chúng là sự lien kết nối tiếp nhau giữa các tháp đơn giản, trong mỗi tháp phân tách hỗn hợp nguyên liệu thành hai phần.

Trong mỗi tháp đơn giản có vùng chưng và vùng cất Vùng chưng hay vùng bay hơi nằm ở dưới cửa nạp nguyên liệu Mâm trên đó nguyên liệu được nạp vào được gọi

là đĩa nạp liệu Sản phẩm chính của vùng chưng là cặn lỏng Vùng cất hay vùng luyện nằm phía trên đĩa nạp liệu Sản phẩm chính của vùng cất là hơi chưng cất Để tháp chưng cất hoạt động bình thường cần có dòng hồi lưu phía trên vùng cô đặc và nạp nhiệt( qua nồi sôi) hoặc hơi nước trực tiếp vào vùng chưng cất

Phụ thuộc vào cấu trúc tiếp xúc của hơi bay lên và chất lỏng rơi xuống dưới ( phần hồi lưu ), tháp chưng cất được chia làm loại đệm, đĩa,roto… Phụ thuộc vào áp suất chúng được chia thành tháp chưng cất áp suất cao, áp suất khí quyển và chân không Tháp loại thứ nhất được ứng dụng trong quá trình ổn định dầu thô và xăng, phân đoạn khí trong các cụm cracking và hydro hóa Tháp chưng cất khí quyển và chân không được ứng dụng chủ yếu trong chưng cất dầu thô, sản phẩm dầu cặn và phần cất ( distilat)

Trong các tháp chưng cất diễn ra tiếp xúc pha lỏng và hơi trên các kết cấu tiếp xúc đặc biệt-lớp đệm, sang, kết cấu đĩa để phân tách tốt các hợp phần Tháp chưng cất phụ thuộc vào nhiệm vụ của nóđược chia thành:

- Tháp bay hơi trước

có làm vách chắn Ưu điểm của đệm hình khuyên là trọng lượng thấp, bề mặt tiếp xúc lớn, trơ về hóa học, rẻ

Đệm được dặt trên sang có hai loại lỗ: các lỗ nhỏ cho dòng hồi lưu, các lỗ lớn cho dòng hơi Đẻ tháp đệm làm việc chính xác phân bố dòng hồi lưu chảy qua phải đồng đều trong toàn bộ tiết diện tháp Điều này do sự đồng nhất của đệm, tốc độ cho phép tối đa của dòng hơi bay lên và tháp thẳng đứng quyết định Thực tế cho thấy sự phân bố đồng đều ban đầu của phần hồi lưu bị phá vỡ khi nó chảy xuống, vì hơi đẩy chất lỏng về phía vavhs tháp và hơi tập trung ở tâm phần đệm Do đó lớp đệm được chia thành các lớp nhỏ, cao 1 ÷ 1,5 m, cách rời nhau bởi khoảng không như trong hình.

4

Cường độ chưng cất đạt được nhờ vào việc lựa chọn đệm có kích thước thích hợp Vòng đệm càng nhỏ, tiếp xúc giữa hơi và phần đối lưu càng tốt, nhưng lực cản thủy lực trong tháp càng cao Khi tốc độ hơi hoặc chất lỏng cao có thể xuất hiện hiện tượng “ quấn ” vòng đệm và khiến cho dòng chảy của chất lỏng ngưng lại và bắt đầu đẩy nó ra khỏi tháp

Nhược điểm cơ bản của tháp đệm là tạo thành vùng “ chết ” trong vùng đệm, qua đó hơi và phần hồi lưu không đi qua, làm giảm tiếp xúc của các pha trao đổi chất

và giảm hiệu quả phân tách Tháp đệm đường kính không lớn ( 0,5 ÷ 1m ) với vòng đệm nhỏ và tốc độ hơi cao làm việc khá hiệu quả

hơi ; IV- Cửa ra sản phẩm lỏng

Tại các đĩa xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và dòng lỏng Đồng thời tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi chất, phần nhẹ trong pha lỏng bay hơi theo pha hơi, phần nặng trong pha hơi ngưng tụ theo dòng lỏng.

Như vậy, khi dòng hơi lên đến đỉnh thì rất giàu cấu tử nhẹ, còn dòng lỏng đi xuống đáy lại giàu cấu tử nặng hơn

Có rất nhiều dạng đĩa khác nhau được sử dụng tuỳ vào loại nguyên liệu Nhưng mục đích chung nhằm đảm bảo sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha hơi phải lớn để quá trình phân tách hiệu quả

Cũng cần sao cho chất lỏng chảy xuống từ đĩa trên không nằm cân bằng với dòng hơi thoát ra từ đĩa dưới Trong điều kiện đó khi tiếp xúc với chất lỏng có nhiệt độ thấp hơn, hơi sẽ bị làm lạnh và ngưng tụ một phần, tạo ra phần ngưng ( condensate ) giàu các chất có nhiệt độ cao hơn, kết quả là hơi sẽ giàu chất có nhiệt độ sôi thấp, còn chất lỏng giàu chất có nhiệt độ sôi cao

Đĩa, trên đó có cân bằng giữa pha lỏng và pha hơi được gọi là đĩa lý thuyết hay

lý tưởng Trong tháp với đĩa lý thuyết trạng thái cân bằng đạt được trên từng đĩa

1- Lớp chất lỏng trên đĩa ; 2- Llỗ của đĩa ; 3- Ống chảy ; 4- Thành tháp

Nhược điểm của đĩa sàng là tổn áp lớn và lỗ của sàng có thể bị sản phẩm ăn mòn Ngoài ra đĩa sàng đặc biệt nhạy cảm với sự giao động chế độ trong tháp: giảm tốc

độ hơi có thể dẩm tới giảm mực lớp hồi lưu trên đĩa đến làm kiệt nó, do vậy phá vỡ sự tiếp xúc giữa lỏng vơi hơi Ở chế độ tối ưu tháp sàng hoạt động rất hiệu quả Khi khoảng cách giữa các sàng bằng nhau và tốc độ dòng hơi khác nhau lượng giọt chất lỏng bị cuốn theo trong tháp đĩa sàng thấp hơn đĩa mũ Đĩa sàng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Để dòng hơi phân bố đều theo tiết diện tháp mức chất lỏng và đĩa phải nằm ngang Tăng chiều cao vách ngăn tổn áp và hệ số có ích của đĩa tăng lên đôi chút Trong các tháp chân không chiều cao vách ngăn là 13 mm, còn trong tháp khí quyển là 25 mm, cìn trong tháp hoạt động ở áp suất cao là 38 mm Van thủy lực trong tháp có đường kính 3,6 m có chiều cao là 25 mm, còn tháp 7,2 m hoặc lớn hơn là 38 mm

- Tháp với đĩa lưới dạng ovan

1 2

Hình 2 6: Các vùng của đĩa lưới dạng sụt.

1- Tấm thép ; 2- LỗĐĩa lưới nhạy với sự thay đổi của chế độ công nghệ Do đố chúng nên được sử dụng trong các tháp đơn giản và với tải trọng dòng lỏng cố định Để mở rộng khoảng dao động của tải trọng và tăng công suất của đĩ chúng được chê tạo ở dạng gợn sóng ( hình 2.7 ) Chất lỏng trong đĩa dạng này chảy qua lỗ hở có chiều rộng 3-7 mm xuống phần dưới Tổng diện tích lỗ hở trên đĩa là 15-30 % tiết diện tháp Tăng tải trọng chất lỏng chiều cao song tăng từ 18-38 đến 38-64 mm Các sóng trên các đĩa kế nhau được xếp lệch nhau

1- Một tế bào của đĩa ; 2- Thành tháp

II.3.3 Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất dầu thô ở áp suât thường.

Trong sơ đồ chưng cất khí quyển, dầu đã loại nước và loại muối trong cụm EDS được bơm vào mâm số 16 của tháp bay hơi K-1 bằng hai dòng Từ đỉnh tháp K-1 sản phẩm đỉnh trong pha hơi được dẫn vào thiết bị ngưng tụ bằng không khí T-5, sau đó vào thiết bị làm lạnh bằng nước T-5a và được làm lạnh đến 45oC, rồi đi vào bể chứa E-

1 Nước tách từ bể E-1 được dẫn vào kênh thải Xăng từ bể E-1 được bơm vào tháp K-1 bằng máy bơm H-5 làm dòng hồi lưu, xăng còn lại chảy vào bể E-12 Chế độ nhiệt ở

được bơm vào lò nung L-1 bằng 6 dòng nhờ máy bơm H-7 Tất cả các dòng dầu từ lò L-1 nhập lại và được bơm trở lại đáy tháp K-1 bằng 2 dòng.

Sản phẩm đáy của tháp K-1 là dầu loại xăng được lấy ra bằng máy bơm H- 3 và được nung nóng tiếp trong lò L-1 và từ đây được đưa vào tháp chưng cất chính K-2 dưới mâm thứ 38 Để tăng thu hồi sản phẩm sáng từ mazut người ta bơm hơi nước quá nhiệt vào phía dưới tháp K-2

Từ đỉnh tháp K-2 hơi xăng và hơi nước được dẫn vào thiết bị ngưng tụ bằng không khí T-7, trong đó chúng được ngưng tụ và làm lạnh đến 80oC, sau đó đi vào thiết

bị làm lạnh bằng nước T-7a Phần ngưng (nhiệt độ 45oC) được đưa vào bể chứa E-3, trong đó nước được tách ra khỏi xăng (nước thải ra hệ thống thải) Xăng từ bể chứa E-3 được bơm bằng máy bơm H-4 vào trên tháp K-2 để điều chỉnh nhiệt độ trên tháp, phần xăng dư qua van điều chỉnh lưu lượng theo mức chất lỏng trong bể E-3 vào bể chứa E-

12

Để lấy nhiệt trong tháp K2 sử dụng 2 dòng hồi lưu: dòng thứ nhất vào dưới cửa trích phân đoạn 220 ÷ 280oC, dòng thứ hai - vào dưới cửa trích phân đoạn 280 ÷ 350oC Phần hồi lưu thứ nhất được lấy ra từ mâm thứ 12 của tháp

K-2 bằng bơm H-22 và qua thiết bị điều chỉnh lưu lượng rồi bơm vào trao đổi nhiệt

T-2, thiết bị làm lạnh T-19 và với nhiệt độ 65 ÷ 70oC quay trở lại mâm 11 của tháp K-2,

từ mâm thứ 10 phân đoạn 180 ÷ 220oC được bơm lên mâm trên của tháp K-6

Hơi nước quá nhiệt được đưa vào đáy tháp bay hơi K-6 Trong tháp K-6 diễn ra sự bay hơi của phân đoạn xăng, hơi này quay trở lại mâm thứ 9 của tháp K-2 Từ đáy tháp K-6 phân đoạn 180 ÷ 220oC được máy bơm H-18 bơm qua hệ thống trao đổi nhiệt và làm lạnh (T-22, T-22a) vào hệ thống làm sạch

Phân đoạn 220 ÷ 280oC từ đáy tháp bay hơi K-7 nhờ máy bơm H-19 được bơm qua thiết bị làm lạnh bằng không khí T-23, bằng nước T-20, qua bộ điều chỉnh lưu lượng và đi vào ống dẫn của nhiên liệu diesel Từ mâm thứ 30 hoặc 32 của tháp K-2 phân đoạn nhiên liệu diesel (280 ÷ 350oC) được lấy ra và đưa qua tháp bay hơi K-9 Dưới tháp K-9 hơi nước quá nhiệt cũng được đưa vào Phân đoạn bay hơi của tháp K-9 quay lại mâm thứ 24 của tháp K-2

Từ đáy tháp K-9 phân đoạn 280 ÷ 350oC được máy bơm H-20 bơm qua hệ thống trao đổi nhiệt T-11 để nung nóng phân đoạn xăng trước tháp ổn định K- 8 và được đưa

vào ống dẫn chung của nhiên liệu diesel Mazut từ đáy tháp K- 2 được máy bơm H-21 bơm sang cụm chưng cất chân không.

Lớp: CDHD10ATH GVHD: Th.s Nguyễn Thị Hồng Thắm

II.3.4 Chế độ công nghệ.

Bảng 2.2: Chế độ công nghệ đặc trưng của cụm chưng cất áp suất thường:

Ngưỡng cho phép Tháp K-1

Chi phí hơi, m3/h 60Nhiệt độ dưới của các tháp bay hơi, o C

- Tại cửa ra khỏi lò ≤ 800

- Đỉnh tháp theo chất lượng của phân đoạn sôi

đầu - 85oC

- Đáy tháp ≤ 240oC

Áp suất tháp ( trên), atm ≤ 6,0

II.4 SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT:

Lớp: CDHD10ATH GVHD: Th.s Nguyễn Thị Hồng Thắm

Khi tiến hành chưng cất sơ khởi dầu mỏ, chúng ta nhận được nhiều phân đoạn

và sản phẩm dầu Chúng được phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ sôi (hay khoảng nhiệt độ chưng), bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ đông đặc và bởi nhiều tính chất có liên quan đến việc sử dụng chúng Dưới đây sẽ nói đến các sản phẩm của quá trình chưng cất

II.4.1 Khí hydrocacbon

Bao gồm các hydrocacbon C1 ÷ C4 và một lượng ít C5 ÷ C6 Khí thu được chủ yếu là C3, C4 Tuỳ thuộc công nghệ chưng cất, mà phân đoạn C3, C4 nhận được ở thể khí hay đã được nén hoá lỏng

Phân đoạn này thường được dùng làm nguyên liệu trong quá trình phân tách khí

để nhận các khí riêng biệt cho các quá trình chế biến tiếp thành những hoá chất cơ bản: thực hiện phản ứng oxy hoá ghép đôi Metan thu được C2H4 sử dụng cho quá trình polime hoá vật liệu Hoặc từ n-butan điều chế iso-butan, là nguyên liệu quý để sản xuất MTBE, phụ gia pha vào xăng làm tăng trị số octan

Hay được sử dụng làm nhiên liệu dân dụng, như khi được nén thành khí hoá lỏng LPG là sản phẩm năng lượng rất phổ biến phục vụ công nghiệp và cuộc sống con người

Butan còn được thêm vào trong xăng để điều chỉnh áp suất hơi bão hòa của xăng, giúp động cơ dễ khởi động khi thời tiết lạnh Với mục đích này thì n-butan được dùng nhiều hơn do có áp suất hơi bão hòa thấp hơn iso-butan nên không làm tăng quá mức áp suất hơi bão hòa của sản phẩm xăng Áp suất hơi bão hòa Reid của n-butan là

358 kPa, của iso-butan là 490kPa Việc bổ sung butan vào xăng được xem như là một biện pháp tăng trị số octan của xăng Lượng butan thêm vào xăng càng nhiều càng tốt (trong điều kiện cho phép mà không làm tăng quá mức áp suất hơi bão hòa của xăng)

do với cùng một thể tích thì xăng có giá trị cao hơn LPG

II.4.2 Phân đoạn xăng

Phân đoạn xăng có khoảng nhiệt độ sôi dưới 180oC, bao gồm các hydrocacbon

từ C5 đến C10,C11 Cả ba loại hydrocacbon parafinic, naphtenic, atomatic đều có mặt trong phân đoạn Tuy nhiên thành phần, số lượng các hydrocacbon đều khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu Chẳng hạn, từ họ dầu parafinic sẽ thu được xăng