Luận văn công nghệ chưng cất dầu đh mỏ hà nội

Luận văn công nghệ chưng cất dầu trình bày phương pháp chưng cất dầu mà tác giả đã nghiên cứu. Đây là một luận văn sâu sắc, đầy đủ kiến thức, có ích lợi vô cùng lớn đối với sinh viên và cả giáo viên trong lĩnh vực chưng cất dầu.

i Lọc hóa dầu K53

LỜI CẢM ƠN

Sau 5 năm học tại trường Đại Học Mỏ_Địa Chất, được trang

bị hành trang là những kiến thức, là tình yêu thương, là sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô trong trường Đó là những kiến thức

cơ bản, những kỹ năng cần thiết nhất phục vụ cho công việc của

em sau này

Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Lọc_Hóa dầu

đã tạo điều kiện cho em đợt thực tập này và một đợt thực tế em cũng thấy rất bổ ích với những gì mà em đã học được tại đây Thông qua bản đồ án tốt nghiệp này, cho em gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo cô giáo trong bộ môn Lọc_Hóa dầu Các thầy cô đã định hướng cho em cách đi đúng đắn, làm cho em có nhận thức một cách thực tế về con đường mình đã lựa chọn Đặc biệt trong thời gian này được sự hướng dẫn của thầy Công Ngọc Thắng đã giúp

em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp của mình

Hà nội, ngày tháng năm 2013

Sinh viên

về công nghệ, nhưng chúng rất cần thiết cho mỗi người Đối với mỗi công nghệ hiện đại tính phức tạp của nó là không thể tránh khỏi, trong mỗi chuỗi công nghệ luôn chứa rất nhiều các thiết bị từ dơn giản đến phức tạp

2 Nội dung chính của đồ án

Với mục đích tìm hiểu về tổng quan nguyên liệu và sản phẩm, nội dung chính của đồ án được chia làm hai phần ở hai chương như sau:

Chương 1 : Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Chương 2 : Công nghệ của quá trình

iii Lọc hóa dầu K53

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỞ ĐẦU ii

1 Tính cấp thiết của đồ án ii

2 Nội dung chính của đồ án ii

CHƯƠNG I 1

TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1

I Dầu thô 1

1.Sản phẩn dầu mỏ 1

2 Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô 5

2 Thành phần hoá học 7

II Xử lý dầu thô trước khi chưng cất 8

1 Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu 8

III Các phương pháp chưng cất [1] 8

1 Chưng đơn giản 12

2 Chưng phức tạp 13

IV Các yếu tố ảnh hưởng 18

1 Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện 18

2 Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện 21

3 Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất 21

V Sản phẩm của quá trình chưng cất [1] 22

1 Phân đoạn khí hydrocacbon 23

2 Phân đoạn xăng 23

3 Phân đoạn kerosen 24

4 Phân đoạn diezen 24

5 Phân đoạn mazut 24

6 Phân đoạn dầu nhờn 25

7 Phân đoạn gudron 25

CHƯƠNG II 26

CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH 26

I Phân loại sơ đồ công nghệ 26

II Dây chuyền công nghệ 28

1 Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ 28

iv Lọc hóa dầu K53

2 Chọn sơ đồ công nghệ 29

4 Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp 32

III thiết bị chính trong dây chuyền 32

1 Tháp chưng cất [1] 32

2 Các loại tháp chưng luyện [9] 34

IV Hồi lưu đáy 34

V Sản phẩm đáy 34

1- Tấm khay chứa chụp 35

2- ống chảy truyền 35

3- Chụp 35

4- ống nhánh 35

5- Lỗ chụp cho hơi qua 35

6- Không gian biên 35

7- Tấm chắn để giữ mức chất lỏng trên đĩa 35

8- Thành thép 35

IV thiết bị đun nóng 38

1 Thiết bị đun nóng lò ống 38

CHƯƠNG III 39

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 39

I Tính cân bằng vật chất 39

1 Tại tháp tách sơ bộ 40

2 Tại tháp tách phân đoạn 40

3.Tổng kết cân bằng vật chất: 42

II Thiết lập đường cân bằng (VE) cho các sản phẩm 42

1 Đường cân bằng (VE) sản phẩm xăng 42

Hình 23 Đường cân bằng VE của xăng 44

2 Đường cân bằng của sản phẩm kerosen 44

3 Đường cân bằng của gazoil 45

III Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm 46

1 Tỷ trọng trung bình 46

2 Xác định nhiệt độ sôi trung bình 47

3 Tính phân tử lượng trung bình của các sản phẩm 48

IV Tính tiêu hao hơi nước 48

1 Tính tiêu hao hơi cho tháp phân đoạn 48

v Lọc hóa dầu K53

2 Tính tiêu hao nước cho các tháp tách 48

V Tính chế độ của tháp chưng cất 50

1 Tính áp suất của tháp 50

2 Tính nhiệt độ của tháp 50

3 Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp 59

VI Tính kích thước của tháp chưng cất 59

1 Tính đường kính tháp 59

2 Tính chiều cao của tháp 61

3 Tính số chóp và đường kính chóp 62

CHƯƠNG IV 63

XÂY DỰNG 63

I Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 63

1.Những cơ sở xác định địa điểm xây dựng 63

2.Đặc điểm của địa điểm xây dựng 63

II Các yêu cầu khi thiết kế xây dựng 64

III Giải pháp thiết kế xây dựng 66

1.Sơ đồ khối biễu diễn dây chuyền trong phân xưởng 66

2 Đặc điểm của phân xưởng sản xuất : 66

3 Bố trí mặt bằng phân xưởng : 67

4.Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản 68

CHƯƠNG V 71

TÍNH TOÁN KINH TẾ 71

I Chế độ công tác của phân xưởng 71

II Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 73

1 Nguyên liệu 73

2 Nhu cầu về năng lượng 74

IV Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng 74

V Tính khấu hao cho phân xưởng 76

VII Xác định hiệu quả kinh tế 77

CHƯƠNG VI 79

AN TOÀN 79

I An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển 79

1 Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy : 79

2 Trang bị phòng hộ lao động : 81

vi Lọc hóa dầu K53

3 Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường 82

II Tự động hoá : 83

III một số dụng cụ tự động hóa 87

1 Bộ cảm biến áp suất 87

2 Bộ cảm ứng nhiệt độ : 88

KẾT LUẬN 89

Tài liệu tham khảo 90

1 Lọc hóa dầu K53

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

I Dầu thô

Dầu mỏ là một nguyên liệu hydrocacbon có trong thiên nhiên, có thành phần hóa học rất phức tạp, có những đặc tính vật lý thay đổi trong giới hạn rất rộng như độ nhớt, màu sắc và tỷ trọng Màu sắc của dầu mỏ nguyên khai có thể màu sáng cho đến nâu đen Tỷ trọng có thể thay đổi từ 0,7  1, độ nhớt cũng thay đổi trong giới hạn từ 1  50 cst ở

200C

Thành phần hoá học của dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, gồm rất nhiều hydrocacbon Các hydrocacbon thường thuộc vào 3 họ: họ para-finic, họ naphtenic, họ aromatic hay còn gọi là hydrocacbon thơm

Với mức độ phức tạp khác nhau, trong cấu trúc dầu mỏ đồng thời cũng có mặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp của cả 3 loại trên Trong dầu mỏ nguyên khai không có hydrocacbon họ olephinic và sự phân bố của các hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ quyết định công nghệ chế biến, hiệu suất và chất lượng sản phẩm

1.Sản phẩn dầu mỏ

A Dầu bạch hổ

Là loại dầu nhẹ với độ API là 39,2 à hàm lượng lưu huỳnh là 0,03 Là loại dầu parafin( hệ số đặc trưng K = 12,3), dầu bạch hổ cho sản lượng Naphtha trung bình và sản lượng những phần cất ở giữa và vaccum gas oil cao

Dầu Bạch Hổ là loại dầu thô chất lượng cao, hàm lượng độc tố thấp thih hợp cho những nhà máy lọc dầu và quá trình cracking

a Đường cong chưng cất và tỉ trọng

% cất (wt tích lũy)

Tỷ trọng (kg/l)

B Dầu Dubai

Là loại dầu chua với độ API là 31,2 và hàm lượng lưu huỳnh tổng là 2,1% khối lượng, là loại dầu trung bình (co hệ số đặc trưng K= 11,78)

a Đường cong chưng cất và tỉ trọng

Bảng 1.1: Đường cong chưng cất và tỷ trọng của dầu Dubai

b Hàm lượng cấu tử nhẹ của dầu DuBai

bảng 1.1.1: Hàm lượng cấu tử nhẹ của dầu DuBai

c Hàm lượng lưu huỳnh

Hàm lượng lưu huỳnh tổng trong dầu DUBAI là 2,1%, với hàm lượng hợp chất của lưu huỳnh thấp hơn 0.0001% khối lượng

bảng 1.1.2: Đường cong chưng cất hàm lượng của dầu DuBai

ăn mòn thiết bị Ở đáy là 347ºC các điểm cắt ở cá phân đoạn sườn cũng thấp hơn từ 11ºC ở phân đoạn Kerosen và LGO, 7ºC ở phân đoạn HGO để sản phẩm lấy ra đủ tiêu chuẩn

2 Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô

a- Tỷ trọng :

Khối lượng riêng của dầu là khối lượng của 1 lít dầu tính bằng kilôgam Tỷ trọng của dầu là khối lượng của dầu so với khối lượng của nước ở cùng một thể tích và ở nhiệt độ xác định Do vậy tỷ trọng sẽ có giá trị đúng bằng khối lượng riêng khi coi khối lượng riêng của nước ở

4oC bằng 1.Trong thực tế, tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng sau : d4

20,

6 Lọc hóa dầu K53

khi thử nghiệm Tỷ trọng của dầu dao động trong khoảng rộng, tuỳ thuộc vào loại dầu và có trị số từ 0,8 đến 0,99 Tỷ trọng của dầu rất quan trọng khi đánh giá chất lượng dầu thô Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng

có liên quan đến bản chất hoá học cũng như đặc tính phân bố các phân đoạn trong dầu thô

Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầu paraphinic, đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít Ngược lại, dầu càng nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặc naphantenic, các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng hydrocacbon parafinic bao giờ cũng thấp hơn so với naphtenic và aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon trong phân tử Mặt khác những phần không phải là hydrocacbon như các chất nhựa, asphaten, các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa Nitơ,chứa kim loại lại thường tập trung trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao

vì vậy dầu thô có tỷ trọng cao, chất lượng càng giảm

b- Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu :

Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại của dầu Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển và chế biến dầu

Quan trọng hơn, độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi trơn, tạo mù sương nhiên liệu khi phun vào động cơ, lò đốt Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm Có 2 loại độ nhớt : + Độ nhớt động học (St hay cSt)

+ Độ nhớt quy ước (độ nhớt biểu kiến) còn gọi là độ nhớt Engler (0

E)

c - Thành phần phân đoạn :

Vì dầu mỏ là thành phần hỗn hợp của nhiều hydrocacbon, có nhiệt độ sôi khác nhau, nên dầu mỏ không có một nhiệt độ sôi cố định

7 Lọc hóa dầu K53

đặc trưng như mọi đơn chất khác Ở nhiệt độ nào cũng có những hợp chất có nhiệt độ sôi tương ứng thoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu thô chính là sự khác nhau về lượng chất thoát ra ở các nhiệt độ tương ứng khi chưng cất Vì thế, để đặc trưng cho từng loại dầu thô, thường đánh giá bằng đường cong chưng cất, nghĩa là các đường cong biểu diễn sự phân bố lượng các sản phẩm chưng cất theo nhiệt độ sôi Những điều kiện chưng cất khác nhau sẽ cho các đường cong chưng cất khác nhau

2 Thành phần hoá học

Dầu mỏ có thành phần cấu tạo rất phức tạp nhưng chủ yếu được tạo thành bởi các thành phần chính cần quan tâm là hydrocacbon họ farafinic, naphtenic, aromatic và các hợp chất chứa lưu huỳnh, các hợp chất chứa nhựa và asphanten

Họ farafinic thường tồn tại trong dầu mỏ ở dạng từ C1 dến C4 hoặc cao hơn Có hai dạng đồng phân chính là iso-farafinic và n-farafinic Thành phần của các hidrocacbon họ farafinic trong dầu mỏ có ảnh hưởng đến sản phẩm và chất lượng dầu mỏ thu được

Naphtenic trong dầu mỏ là những hydrocacbon có cấu trúc dạng vòng no những naphtenic có cấu trúc một vòng cho xăng có chất lượng tốt cong nếu có cấu trúc một vòng cho xăng có chất lượng tốt còn nếu

có cấu trúc một vòng với mạch nhánh dài thì rất tốt cho dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và ít thay đổi theo nhiệt độ Họ Aromantic có thành phần thấp nhất trong dầu mỏ chúng là những vòng thơm thường gạp loại một vòng và đồng đẳng của chúng, các thành phần này làm tăng khả năng chống cháy kích nổ của xăng

Ngoài ra trong thành phần dầu mỏ còn chúa các thành phần hợp chất chứa lưu huỳnh, chúng làm xấu chất lượng của xăng, nhựa và asphanten là thành phần chính của cặn, chúng quyết định dây truyền công nghệ sản suất

8 Lọc hóa dầu K53

Dầu mỏ có tính chất rất phức tạp nên hiên nay có rất nhiều cách phân loại chúng, phổ biến hiện nay là phân loại theo thành phần HC

II Xử lý dầu thô trước khi chưng cất

1 Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu

Nước lẫn trong dầu ở dưới mỏ chỉ ở dạng tự do không có dạng nhũ tương Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nước cùng với dầu và các tạp chất tạo thành ở dạng nhũ tương

Nước nằm dưới dạng nhũ tương thì rất bền vững và rất khó tách

Có 2 dạng nhũ tương:

+ Dạng nhũ tương nước ở trong dầu

+ Dạng nhũ tương dầu ở trong nước

Lượng nước ở trong dầu nhiều hay ít trong nhũ tương dầu ở mỏ khai thác bằng cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm người ta kiểm tra thấy nếu dầu chứa 10% nước thì màu cũng tương tự dầu không chứa nước Nếu nhũ tương dầu chứa 15  20% nước, có màu ghi đến vàng,

nhũ tương chứa 25% nước có màu vàng

Dầu mỏ có lẫn nước ở dạng nhũ tương đưa đi chế biến thì không

thể được mà phải khử chúng ra khỏi dầu Khử nước và muối ra khỏi dầu đến giới hạn cho phép, cần tiến hành khử ngay ở nơi khai thác là tốt nhất

Tiến hành tách nước ở dạng nhũ tương có 3 phương pháp:

 Phương pháp cơ học (lắng  lọc  ly tâm)

III Các phương pháp chưng cất [1]

ý nghĩa của quá trình chưng cất: Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã qua xử lý như: tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưa vào chưng cất, các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD và chưng cất chân không VD thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý

Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là CDU Còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của

áp dụng một trong các loại hình công nghệ chưng cất (hình 3: a, b, c, d)

 Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất

Quá trình chưng cất dầu thô là một quá trình phân đoạn Quá trình này được thực hiện bằng các biện pháp khác nhau nhằm tách các phần dầu theo nhiệt độ sôi của các cấu tử trong dầu mà không xảy ra sự phân huỷ Hơi nhẹ bay lên và ngưng tụ thành phần lỏng tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phân chia quá trình chưng cất thành chưng đơn giản, chưng phức tạp, chưng nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất trong chân không

3

3 III

II

6

4

1 3

IV 1

VI

VII

VIII

3 1

3 1

V

V V

V 1 3

IX 5

V V V

11 Lọc hóa dầu K53

Hình 3.d)

Chú thích: 1 Thiết bị trao đổi nhiệt; 2 Lò đốt; 3 Làm lạnh; 4

Tháp chưng cất; 5 Tháp tái sinh hơi; 6 Bể chứa; 7 Tháp chưng cất chân không; I Dầu thô; II.Xăng; III Khí; IV Xăng nặng; V Hơi nước;

Dầu nhờn (các loại dầu nhờn)

XIII 1

1 1

3 3

3

3 V

V V

V

V V V V 3 1

X

VIII

XIV

XV XII

1

IX

5 6

Dầu thô

Dầu thô

Sản phẩm chưng phần cất được3

12 Lọc hóa dầu K53

Hình 4 Sơ đồ chưng cất dầu thô

1 Thùng; 2 Lò đốt nóng; 3 Thiết bị làm lạnh

1 Chƣng đơn giản

Chưng đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách

bay hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp chất lỏng cần chưng được mô tả trên hình 4 (a, b, c)

a) Chưng cất bay hơi dần dần

Sơ đồ chưng cất bay hơi dần dần được trình bày trên (hình 4a) gồm thiết bị đốt nóng liên tục, một hỗn hợp chất lỏng trong bình chưng

1 Từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm

và ngưng tụ hơi bay lên trong thiết bị ngưng tụ 3 và thu sản phẩm lỏng trong bể chứa 4 Phương pháp này thường được áp dụng trong phòng

thí nghiệm

b) Chưng cất bằng cách bay hơi một lần

Sơ đồ chưng cất bằng cách bay hơi một lần được trình bày trên (hình 4b), phương pháp này còn gọi là phương pháp bay hơi cân bằng Phương pháp này người ta tiến hành ở nhiệt độ nhất định cho trước và

áp suất cố định

Dầu thô

31

2

Lò đốtThùng bay hơi nhiều lần

c)

Sản phẩm lỏng

Lò đốt

Sản phẩm lỏng3

2

Cặn đáy

13 Lọc hóa dầu K53

 Ưu điểm của quá trình chưng cất cho phép áp dụng trong điều

kiện thực tế chưng cất đầu, tuy với nhiệt độ chưng bị giới hạn nhưng

vẫn cho phép nhận được một lượng phần cất lớn hơn

c) Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần

Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp nhau ở nhiệt độ tăng dần hay ở áp suất thấp hơn đối với phần cặn (hình 4c) trình bày sơ đồ chưng lần 2 Phần cặn của chưng lần một là nguyên liệu cho chưng lần hai, sau khi được đốt nóng đến nhiệt độ cao hơn từ đỉnh của thiết bị chưng lần một ta nhận được sản phẩm đỉnh còn đáy chưng lần 2 ta nhận được sản phẩm cặn

Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi một lần và bay hơi nhiều lần có ý nghĩa rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biến dầu, ở đây các dây chuyền hoạt động liên tục Quá trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốt nóng dầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt, trong lò ống và quá trình tách rời pha hơi khỏi pha lỏng ở bộ phận cung cấp, phân phối của tháp tinh luyện

Chưng đơn giản nhất là với loại bay hơi một lần, không đạt được

bộ phận phân chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần của hỗn hợp chất lỏng người ta phải tiến hành chưng cất có tinh luyện

đó là chưng phức tạp

2 Chƣng phức tạp

a) Chưng cất có hồi lưu

Quá trình chưng cất có hồi lưu là một quá trình chưng khi lấy một phần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng bay hơi lên nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa pha lỏng

và pha hơi mà pha hơi khi tách ra khỏi hệ thống lại được làm giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sôi thấp hơn) so với khi không có hồi lưu, nhờ vậy có sự phân chia cao hơn Việc hồi lưu lại chất lỏng được khống chế bằng bộ phận phân chia đặc biệt và được bố trí ở phía trên thiết bị chưng

14 Lọc hóa dầu K53

b) Chưng cất có tinh luyện

Chưng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần

về cả 2 phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau Quá trình này được thực hiện trong tháp linh luyện Để đảm bảo sự tiếp xúc hoàn thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong tháp được trang bị các đĩa hay đệm Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa và hồi lưu ở đỉnh tháp

Công nghệ hiện đại chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng cất một lần và nhiều lần có tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân loại trong tháp có bố trí các đĩa

15 Lọc hóa dầu K53

Sơ đồ nguyên lý làm việc của tháp chƣng cất

Hình 5 Nguyên lý làm việc của các tầng đĩa trong tháp tinh luyện

Pha hơi Vn bay lên từ đĩa thứ n lên đĩa thứ n1 được liếp xúc với pha lỏng Ln-1 chảy từ đĩa n1 xuống, còn pha lỏng Ln từ đĩa n, chảy

Tới tháp bay hơi phụ

Vn+1

Ln 1

Vn

Ln

16 Lọc hóa dầu K53

Nhờ quá trình tiếp xúc như vậy mà quá trình trao đổi chất xảy ra tốt hơn Pha hơi bay lên ngày càng được làm giàu thêm cấu tử nhẹ, còn pha lỏng chảy xuống phía dưới ngày càng chứa nhiều cấu tử nặng Số lần tiếp xúc càng nhiều, sự trao đổi chất càng tăng và sự phân chia càng tốt, hay nói cách khác, tháp có độ phân chia càng cao Đĩa trên cùng có hồi lưu đỉnh, còn đĩa dưới cùng có hồi lưu đáy Nhờ có hồi lưu đỉnh và đáy làm cho tháp hoạt động liên tục, ổn định và có khả năng phân tách cao Ngoài đỉnh và đáy người ta còn thiết kế hồi lưu trung gian bằng cách lấy sản phẩm lỏng ở cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp, còn khi lấy sản phẩm cạnh sườn của tháp người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnh sườn của tháp

Như vậy theo chiều cao của tháp tinh luyện ta sẽ nhận được các phân đoạn có giới hạn sôi khác nhau tùy thuộc vào chế độ công nghệ chưng cất dầu thô, nguyên liệu ban đầu

c) Chưng cất chân không và chưng cất hơi nước

Gồm hỗn hợp các cấu tử có trong dầu thô thường không bền, dễ bị phân huỷ khi tăng nhiệt độ Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là các hợp chất chứa lưu huỳnh và các hợp chất cao phân tử như nhựa Các hợp chất parafin kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphten,

và các naphten lại kém bền nhiệt hơn các hợp chất thơm Độ bền nhiệt của cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào thời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó Trong thực tế chưng cất, đối với các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt khi chúng đốt nóng Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 4200C với dầu không có hay chứa rất ít lưu

Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi các tính chất của sản phẩm, như làm giảm độ nhớt và nhiệt độ bốc cháy cốc kín của chúng, giảm độ bền oxy hoá

17 Lọc hóa dầu K53

Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưng cất vì chúng tạo các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất của tháp Để giảm sự phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần phải hạn chế Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt của chúng, người ta phải dùng chưng cất chân không VD, hay chưng cất với nước để tránh sự phân huỷ nhiệt, chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác dụng làm giảm nhiệt độ sôi, giảm áp suất riêng phần của cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn Hơi nước được dùng ngay cả trong chưng cất khí quyển Khi tinh luyện, hơi nước được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa trong mazut hay trong gudron, trong nguyên liệu và dầu nhờn Kết hợp dùng chân không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn

Tuy nhiên tác dụng của hơi nước làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế vì nhiệt độ bay hơi khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng Vì thế nếu tăng lượng hơi nước thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảm xuống và sự tách hơi cũng giảm theo Do vậy, lượng hơi nước có hiệu quả tốt nhất chỉ trong khoảng từ 2  3% so với nguyên liệu đem chưng cất khi mà số cấp tiếp xúc là 3 hoặc 4 Trong điều kiện như vậy

Khi chưng cất với hơi nước số lượng phân đoạn tách ra được có thể tính theo phương trình sau:

PP

P18

M G

G và Z: số lượng hơi dầu tách được và lượng hơi nước

Mf: phân tử lượng của hơi dầu 18: phân tử lượng của nước P: áp suất tổng cộng của hệ

Pf: áp suất riêng phần của dầu ở nhiệt độ chưng

Nhiệt độ hơi nước cần phải không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu

18 Lọc hóa dầu K53

để tránh sản phẩm dầu ngậm nước Do vậy, người ta thường dùng hơi nước có nhiệt độ 380  4500C, áp suất hơi từ 0,2  0,5 MPa Hơi nước dùng trong công nghệ chưng cất dầu có rất nhiều ưu điểm: làm giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tích điện cục bộ, tăng diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành các tia và bong bóng hơi Người ta cũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chưng cất chân không Khi đó đạt mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh sự tạo cốc trong các lò ống đốt nóng Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này vào khoảng 0,3  0,5% so với nguyên liệu

IV Các yếu tố ảnh hưởng

 Các thông số công nghệ ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và chất lượng quá trình chưng cất như nhiệt độ, áp suất, phương pháp chưng cất

 Chế độ công nghệ chưng cất phụ thuộc vào chất lượng dầu thô ban đầu, vào mục đích và yêu cầu của quá trình, chủng loại sản phẩm cần thu và phải có dây chuyền công nghệ hợp lý Vì vậy khi thiết kế quá trình chưng cất chúng ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các yếu tố

để quá trình chưng cất đạt hiệu quả kinh tế cao Sơ đồ nguyên lý của tháp chưng cất được trình bày trên hình 6 Các yếu tố ảnh hưởng tới công nghệ chưng cất dầu chính là yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của tháp chưng cất

1 Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện

- Nhiệt độ là một thông số quan trọng nhất của tháp chưng, bằng cách thay đổi nhiệt của tháp sẽ điều chỉnh được chất lượng 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 và đáy tháp

- Nhiệt độ của nguyên liệu dầu thô vào tháp chưng được khống chế tuỳ theo bản chất của loại dầu thô, mức độ cần phân chia sản phẩm, áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp nhưng phải tránh

áp suất tại đáy tháp Nếu bốc hơi bằng cách dùng hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ thấp hơn nhiệt độ vùng nạp liệu Nhiệt độ đáy tháp phải chọn tối ưu tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng nhưng phải đủ để tách hết hơi nhẹ khỏi phần cặn đáy

 Nhiệt độ đỉnh tháp phải được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi hoàn toàn sản phẩm đỉnh mà không gây ra sự cuốn theo các phần nặng Muốn vậy người ta phải dùng hồi lưu đỉnh tháp để tách xăng khỏi các phân đoạn khác Nhiệt độ đỉnh tháp chưng khi chưng cất ở áp suất

hết phần gazoil nhẹ còn lẫn trong nguyên liệu

Dùng hồi lưu sẽ tạo điều kiện phân chia tốt Hồi lưu đỉnh tháp thường có 2 dạng:

+ Hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó cho tưới trở lại đỉnh tháp Như vậy chỉ cần cấp một lượng nhiệt đủ để bốc hơi Tác nhân làm lạnh có thể dùng nước hay chính sản phẩm lạnh, công thức của lượng nhiệt hồi lưu nóng

L

Q

Trong đó: Rn là lượng hồi lưu nóng (kg/h)

Q là lượng nhiệt hồi lưu cần lấy để bốc hơi (kcal/h)

L là lượng nhiệt ngưng tụ của sản phẩm lỏng (kcal/h)

Do thiết bị lồi lưu nóng khó lắp ráp và có nhiều khó khăn cho việc

vệ sinh, đặc biệt hiệu quả phân chia thấp nên ngày càng ít dùng

20 Lọc hóa dầu K53

+ Hồi lưu nguội

Là loại được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ toàn bộ sản phẩm đỉnh rồi tưới trở lại đỉnh tháp Khi đó lượng nhiệt cần thiết để cấp cho phần lồi lưu bao gồm nhiệt cần để đun nóng nó đến nhiệt độ sôi

và lượng nhiệt cần để hoá hơi, do vậy hồi lưu nguội tính bằng công thức:

C)t(ti

Q

qq

Q R

1 2

l t

h t

ng

2 1

Trong đó: Rng là lượng hồi lưu nguội

Q là lượng nhiệt mà hồi lưu cần

i là lượng nhiệt phần hơi cần

C là nhiệt dung của sản phẩm hồi lưu

t2, t1 là nhiệt độ của hơi và của lỏng tương ứng

Hồi lưu nguội được sử dụng tương đối rộng rãi vì lượng hồi lưu thường ít, làm tăng rõ ràng chất lượng mà không làm giảm nhiều năng suất của tháp chưng Ngoài hồi lưu đỉnh, đáy người ta còn sử dụng hồi lưu trung gian để tăng chất lượng của các sản phẩm cạnh sườn và điều

chỉnh nhiệt độ trong tháp

+ Hồi lưu trung gian: Quá trình hồi lưu trung gian thực hiện bằng

ngoài làm nhiệt độ t0 rồi tưới hồi lưu trở lại tháp Khi đó chất lỏng hồi lưu cần thu một lượng nhiệt để đun nóng từ nhiệt độ t0 đến tl

Xác định lượng hồi lưu trung gian theo công thức:

l t

l t

tr

0

1 qq

Q g

21 Lọc hóa dầu K53

Ưu điểm: 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 đỉnh tháp chưng dẫn đến đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm của quá trình

2 Yếu tố áp suất của tháp chƣng luyện

Khi chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường, áp suất trong toàn tháp

và ở mỗi tiết điện cũng khác nhau áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ thuộc vào lực thuỷ tĩnh khi hơi nước đi qua các đĩa nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa, lưu lượng riêng của chất

10 mmHg từ dưới lên, ở áp suất thấp qua mỗi đĩa giảm đi từ 1  3 mmHg

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

áp suất hơi nước đưa vào cũng ảnh hưởng đến áp suất chưng của tháp Nếu tháp chưng luyện dùng hơi nước trực tiếp cho vào đáy tháp thì hơi nước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm dầu mỏ, cho phần chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn Lượng hơi nước tiêu hao phụ thuộc vào áp suất chưng của tháp và áp suất riêng phần của các sản phẩm dầu mỏ

Lượng hơi nước dùng cho tháp chưng ở áp suất khí quyển khoảng 1,2  3,5% trọng lượng

Khi chưng cất ở áp suất chân không thì thường tiến hành áp suất từ

nhưng nếu áp suất quá thấp sẽ khó chế tạo thiết bị với năng suất lớn

3 Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chƣng cất

Để có sự làm việc ổn định của tháp chưng cất chúng ta phải thực hiện các nguyên tắc sau:

+ Nếu các điều kiện khác trong tháp là cố định thì sản phẩm đỉnh,

sản phẩm sườn và sản phẩm đáy sẽ trở nên nhẹ hơn nếu áp suất trong

tháp tăng lên

+ Nếu nhiệt độ cấp liệu vào tháp quá thấp, lượng hơi trên các khay

đĩa sẽ nhỏ cho nên phần lỏng nhiều và chảy xuống phía dưới vào bộ phận chưng sẽ càng nhiều

+ Nếu nhiệt độ của Repoiler quá thấp sẽ không tách hết phần nhẹ

trong cặn và làm tăng lượng cặn

+ Nếu nhiệt độ đỉnh tháp quá cao, sản phẩm đỉnh nặng và có nhiều

sản phẩm hơn so với thiết kế và ngược lại nếu nhiệt độ đỉnh quá thấp thì sản phẩm đỉnh sẽ quá nhẹ và có ít sản phẩm

+ Nhiệt độ cần thiết tách phân đoạn dầu thô sẽ cao hơn với dầu thô

loại nhẹ

+ Chú ý nhất là nhiệt độ đỉnh tháp, tránh nhiệt độ quá cao mà

nguyên nhân có thể do làm lạnh không đủ dẫn đến chế độ thay đổi hồi lưu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

V Sản phẩm của quá trình chƣng cất [1]

Khi tiến hành chưng cất sơ bộ dầu mỏ chúng ta nhận được nhiều phân đoạn và sản phẩm dầu mỏ Chúng được phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ sôi hay nhiệt độ chưng bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ động đặc và nhiều tính chất khác có liên quan đến việc sử dụng Từ chưng cất ta

nhận được các sản phẩm sau:

cấu tử từ C5  C7 có nhiệt độ sôi dưới 1100C Xăng nặng chứa các cấu

tử từ C7  C10 với nhiệt độ sôi 110  1800C

 Phân đoạn cặn goudron có nhiệt độ sôi > 5000C bao gồm các cấu tử

từ C41 trở lên và có thể lên tới C50, C60

1 Phân đoạn khí hydrocacbon

dùng làm nguyên liệu cho quá trình chia khí để nhận các khí riêng biệt cho công nghệ chế biến tiếp theo thành những hoá chất cơ bản hay được dùng làm nhiên liệu dân dụng

2 Phân đoạn xăng

Phân đoạn xăng thường được sử dụng vào 3 mục đích chủ yếu sau:

Trong thành phần nhiên liệu xăng nói chung đều có nhiều hydrocacbon, parafin và aromat chiếm ít hơn nghĩa là hàm lượng các cấu tử có trị số octan cao Vì vậy phân đoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ thường không đáp ứng được yêu cầu về khả năng chống kích nổ khi ứng dụng làm

trong khi yêu cầu trị số octan cho động cơ xăng phải trên 90 Vì vậy để

có thể sử dụng được phải áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng (nâng cao trị số octan) lấy trực tiếp từ dầu

mỏ

Phân đoạn xăng còn được sử dụng vào mục đích sản xuất nguyên liệu

cho hoá dầu, chủ yếu dùng để sản xuất các hydrocacbon thơm (BTX) và

24 Lọc hóa dầu K53

dùng để sản xuất các hydrocacbon olefin nhẹ (etylen, propylen, butadien)

3 Phân đoạn kerosen

Nhiêu liệu dùng cho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn

kerosen hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosen với phân đoạn xăng

Do đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực là làm sao có tốc độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều hoà không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổn định Để đáp ứng yêu cầu trên người ta thấy trong thành phần các hydrocacbon của phân đoạn kerosen thì các hydrocacbon naphten và parafin thích hợp với những đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ phản lực nhất Vì vậy

hoặc parafino  naphten là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực nếu hàm lượng lưu huỳnh hoạt động lớn, người ta

phải tiến hành làm sạch nhờ xử lý hydro

Phân đoạn kerosen của dầu mỏ họ parafinic được sử dụng để sản xuất dầu hoả dân dụng mà không đòi hỏi quá trình biến đổi thành phần bằng các phương pháp hoá học phức tạp vì nó đáp ứng được yêu cầu

4 Phân đoạn diezen

Phân đoạn diezen là phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 240  3600C dùng làm nguyên liệu diezen, khi nhận nguyên liệu này từ dầu mỏ có rất nhiều lưu huỳnh cho nên người ta phải khử các hợp chất lưu huỳnh bằng hydro hoá làm sạch

Phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 200  3000C, cao nhất là 3400

C Phân đoạn này từ dầu mỏ chứa rất nhiều hydrocacbon parafin cần phải tiến hành tách n-parafin n-Parafin tách được sẽ dùng để sản xuất parafin lỏng

5 Phân đoạn mazut

Đó là phân đoạn cặn chưng cất khí quyển, phân đoạn này dùng làm nhiên liệu đốt lò cho các lò công nghiệp, lò phản ứng Nó hay được sử

25 Lọc hóa dầu K53

dụng cho các quá trình chưng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác, cracking

nhiệt và hydrocacking

6 Phân đoạn dầu nhờn

Phân đoạn này có nhiệt độ từ 350  5000C, 350  5400C được gọi

là gazoil chân không Đó là nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác hay hydrocacking Còn phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ sôi hẹp hơn từ

320  4000C, 300  4200C, 400  4500C được dùng làm nguyên liệu

cho sản xuất dầu nhờn bôi trơn

7 Phân đoạn gudron

Là sản phẩm cặn của quá trình chưng cất chân không được dùng làm nguyên liệu cho quá trình cốc hoá để sản xuất cốc hoặc dùng để chế tạo bitum các loại khác nhau hoặc để chế tạo thêm phần dầu nhờn nặng

* Trong các phân đoạn trên thì phân đoạn xăng, kerosen, diezen là những phân đoạn quan trọng, chúng được gọi là các sản phẩm trắng, vì chúng chưa bị nhuốm màu Phân đoạn mazut, dầu nhờn, gudron người

ta gọi là sản phẩm đen

Do vậy trong dầu mỏ loại nào có trữ lượng các sản phẩm trắng cao thì

đó là loại dầu rất tốt cho quá trình chế biến thu các sản phẩm về nhiên liệu Chính vì thế mà tiềm lượng sản phẩm trắng được xem là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng của dầu thô

26 Lọc hóa dầu K53

CHƯƠNG II

CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH

I Phân loại sơ đồ công nghệ

Các loại sơ đồ công nghệ chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường gồm:

chưng luyện

Hình 6

Loại sơ đồ này có ưu điểm là sự bốc hơi đồng thời các phân đoạn

sẽ giảm được nhiệt độ bốc hơi và nhiệt lượng đun nóng dầu trong lò Thiết bị đơn giản gọn gàng, nhưng lại có nhược điểm: đối với dầu chứa nhiều khí hoà tan cũng như chứa nhiều phân đoạn nhẹ, nhiều tạp chất lưu huỳnh thì gặp nhiều khó khăn trong quá trình chưng cất, do áp suất trong các thiết bị trong sơ đồ đều lớn, nên thiết bị phải có độ bền lớn làm bằng vật liệu đắt tiền, đôi khi còn có hiện tượng nổ, hỏng thiết bị

do áp suất trong tháp tăng đột ngột

 Sơ đồ bốc hơi 2 lần và tinh luyện 2 lần trong 2 tháp nối tiếp nhau

Phân đoạn 2 Phân đoạn 3 Phân đoạn 1 Xăng

Dầu thô

Mazut

Nhờ các cấu tử nhẹ, nước được tách ra sơ bộ ở tháp thứ nhất, nên trong các ống xoắn của lò và tháp thứ hai không có hiện tượng tăng áp

Phân đoạn 2 Phân đoạn 1

Xăng Dầu nóng

Mazut Xăng nhẹ

Phân đoạn 2 Phân đoạn 1

Xăng Dầu nóng

Mazut Phân đoạn 3

28 Lọc hóa dầu K53

suất đột ngột như trong sơ đồ trên Mặt khác các hợp chất chứa lưu huỳnh gây ăn mòn thiết bị đã được thoát ra ở đỉnh tháp thứ nhất Do vậy trong tháp chưng thứ hai không cần dùng vật liệu đắt tiền, có thể sử dụng thép thường

Những hydrocacbon nhẹ được loại ra ở tháp thứ nhất cho phép đun dầu làm việc với hệ số trao đổi nhiệt lớn, giảm đáng kể công suất cần thiết của lò đun dầu chính Nhờ loại này loại bỏ được nước ngay ở tháp thứ nhất nên tháp chính thứ hai làm việc hoàn toàn an toàn

Nhược điểm của sơ đồ này là phải đun nóng dầu trong lò với nhiệt

hiện tượng này bằng cách cho hơi nước vào những ống cuối cùng của lò

để giảm áp suất riêng phần của các hydrocacbon

Sơ đồ 2 (hình 8) là hệ thống bốc hơi hai lần và tinh luyện một lần trong tháp chưng luyện Sơ đồ loại này ít phổ biến, ở sơ đồ này có sự tinh luyện phần nhẹ và phần nặng xảy ra đồng thời trong cùng mọt tháp chính thứ hai Như vậy có phần nào giảm bớt nhiệt độ đun nóng dầu trong lò

II Dây chuyền công nghệ

1 Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ

Chưng cất hoàn toàn phụ thuộc các đặc tính của nguyên liệu và mục đích của quá trình chế biến

Với dầu mỏ chứa lượng khí hoà tan bé từ 0,5  1,2%, trữ lượng xăng thấp từ (12  15% phân đoạn có nhiệt độ sôi đến 1800C) và hiệu suất

cũng phù hợp hơn cả là nên chọn sơ đồ chưng cất AD với bay hơi một lần và một tháp chưng cất

29 Lọc hóa dầu K53

Với dầu mỏ chứa nhiều phần nhẹ, tiềm lượng sản phẩm trắng cao (50  65%), chứa nhiều khí hoà tan > 12%, chứa nhiều phân đoạn xăng

bay hơi sơ bộ nhẹ và tinh cất chúng ở tháp sơ bộ Lần 2 là tinh cất phần dầu còn lại Như vậy ở tháp chưng sơ bộ ta tách được phần khí hoà tan

và phân xăng có nhiệt độ sôi thấp ra khỏi dầu Để ngưng tụ hoàn toàn bay hơi lên người ta tiến hành chưng cất ở áp suất cao hơn khoảng P = 0,35  1 MPa Nhờ áp dụng chưng hai lần mà ta có thể giảm được áp suất trong tháp thứ hai đến áp suất P = 0,14  0,16 MPa và nhận được

từ dầu thô lượng sản phẩm trắng nhiều hơn

2 Chọn sơ đồ công nghệ

Ta chọn sơ đồ công nghệ chưng cất AD với bay hơi hai lần

Ưu điểm của loại sơ đồ này có hai cột chính là cột cất sơ bộ và cột cất phân đoạn Các hydrocacbon nhẹ được tách ra ở cột cất sơ bộ nên cho phép đun dầu với hệ số trao đổi nhiệt lớn, giảm đáng kể công suất cần thiết của lò đun dầu chính Nước được loại bỏ trước khi đi vào cột cất phân đoạn nên tháp chính thứ hai làm việc hoàn toàn an toàn Mặt khác những hợp chất lưu huỳnh gây ăn mòn thiết bị đã được tách ra ở đỉnh tháp sơ bộ nên trong tháp chưng thứ hai không dùng vật liệu đắt tiền,

có thể dùng bằng thép thường Ngoài ra nó còn có ưu điểm riêng biệt có thể dùng cho một số mục đích đặc biệt

Bên cạnh đó nó cũng có nhược điểm là phân đoạn nặng, phân đoạn nhẹ bốc hơi riêng rẽ nên phải đun nóng dầu trong lò với nhiệt độ cao hơn khi dùng loại sơ đồ mà các phân đoạn cùng bốc hơi đồng thời Có thể khắc phục bằng cách dùng hơi nước cho vào các ống cuối cùng của

lò đốt

30 Lọc hóa dầu K53

Việc chưng cất dầu bằng áp suất thường ta có hai loại hình chưng cất Mà chưng cất dầu muốn nhận được nhiều phần nhẹ ta chọn sơ đồ chưng cất loại hai tháp

Sơ đồ chưng cất ở áp suất thường loại hai tháp dây chuyền công nghệ bao gồm:

Thiết bị khử muối và nước

Thiết bị trao đổi nhiệt

31 Lọc hóa dầu K53

3 Thuyết minh sơ đồ chƣng cất dầu loại hai tháp

Dầu thô được bơm (1) qua thiết bị tách sơ bộ (2) để tách tạp chất, sau đó được bơm chuyển qua các thiết bị trao đổi nhiệt (4) rồi vào thiết

32 Lọc hóa dầu K53

là (sản phẩm đáy) được đưa qua lò đốt (8) nâng nhiệt độ lên 320 

3600C rồi được nạp vào tháp chưng cất chính (9)

ở tháp chưng cất chính này, trên đỉnh tháp chưng một phần cấu tử nhẹ bay lên qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ (13) rồi vào bể chứa (14) ở đây một phần khí bay lên là khí C1, C2, một phần quay lại hồi lưu đỉnh tháp, phần còn lại được trộn với khí và xăng tách ra ở tháp chưng (7) rồi đi vào tháp khử butan (11), nhờ tháp khử butan (11) chúng ta phân chia được sản phẩm lỏng LPG và xăng nhẹ

Bên cạnh tháp chưng cất chính nhờ thiết bị tái bay hơi (10) Dưới tháp bay hơi người ta cho hơi nước đi vào để trộn lẫn với cấu tử nhẹ trong tháp rồi lưu lại tháp (9), phần đáy tháp (10) tháo ra gọi là các phân đoạn như xăng nặng , kerosen, gazoil nhẹ, gazoil nặng Sản phẩm đáy của tháp chưng cất chính được tháo ra, vì sản phẩm đáy của tháp nhiệt độ còn cao cho nên phải qua các thiết bị làm lạnh để giảm nhiệt

độ xuống trước khi cho cặn vào bể chứa

4 Ƣu điểm của sơ đồ chƣng cất 2 tháp

Ưu điểm: Khí được tách riêng ở phần tháp sơ bộ, không sợ ăn mòn

ở tháp chưng thứ hai và kinh tế hơn

Dùng ít thép mà tháp chưng cất chính đạt hiệu quả cao

Để khắc phục nhược điểm trên, các nhà công nghệ khắc phục bằng cách phun hơi nước vào ống xoắn ở cuối lò đốt nóng tránh hiện tượng phân huỷ

III thiết bị chính trong dây chuyền

Thiết bị góp phần quan trọng nhất trong dây chuyền công nghệ chưng cất dầu mỏ thô bằng áp suất thường là:

34 Lọc hóa dầu K53

2 Các loại tháp chƣng luyện [9]

a) Tháp đệm

1- Thành tháp 2- Bộ phận phân phối chất lỏng hồi lưu 3- Lớp đệm

4- Bộ phận phân phối hơi

5- Vùng đệm có tấm chắn

I Nguyên liệu

II Sản phẩm đỉnh III Hồi lưu đỉnh

IV Hồi lưu đáy