quá trình pha trộn tạo sản phẩm hóa dầu

Làm tăng một số tính chất của sản phẩm cuối: Pbh , trị số octan, tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số độ nhớt… Đáp ứng tiêu chuẩn về chỉ tiêu kĩ thuật và chất lượng sản phẩm Làm tăng sự linh hoạt của hệ thống lợi nhuận thu được từ nhà máy lọc dầu: nhà máy lọc dầu sản xuất sản phẩm trung gian trộn các sản phẩm này sẽ tạo các sản phẩm cuối có tính chất khác nhau sử dụng những thành phần có sẵn để tạo sản phẩm với chi phí tối thiểu và lơi nhuận tối đa

Trang 1

HÓA HỌC VÀ SẢN PHẨM

DẦU

GS.TS Đinh Thị Ngọ

Trang 2

trộn tạo sản phẩm

Trang 3

PHA TRỘN TẠO XĂNG

Trang 4

Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH

Làm tăng một số tính chất của sản phẩm cuối: Pbh , trị số octan, tỷ trọng, độ nhớt, chỉ

số độ nhớt… Đáp ứng tiêu chuẩn về chỉ tiêu kĩ thuật và chất lượng sản phẩm

Làm tăng sự linh hoạt của hệ thống lợi nhuận thu được từ nhà máy lọc dầu: nhà máy lọc

dầu sản xuất sản phẩm trung gian trộn các sản phẩm này sẽ tạo các sản phẩm cuối có trộn các sản phẩm này sẽ tạo các sản phẩm cuối có tính chất khác nhau sử dụng những thành phần có sẵn để tạo sản phẩm với chi phí tối thiểu và lơi nhuận tối đa

PHA TRỘN ĐỂ LÀM GÌ?

Trang 5

Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH

Do trong nhà máy lọc dầu quá trình pha trộn được điều khiển tự động bằng máy tính

pha chế tuyến tính tối ưu hóa điều kiện pha trộn để sản xuất ra các sản phẩm với thể tích theo yêu cầu với chi phí thấp nhất

Tạo ra các sản phẩm pha trộn dùng phổ biến : xăng, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu

diesel, dầu tải nhiệt, dầu nhờn Tuy nhiên phổ biến nhất là xăng và dầu nhờn

Trang 6

PHA TRỘN TẠO XĂNG

1 Pha trộn để tăng trị số octan

Để tăng trị số octan thường trộn vào thành phần cao octan:

alkylat, izomerat, polymerat, butan, các hydrocacbon thơm riêng lẻ…hoặc thêm phụ gia: MTBE, MTBA…

Công thức pha chế: Bt(ON)t = Σ Bi(ON)t i = 1,n

Bt - tổng hàm lượng xăng pha trộn

Bi - hàm lượng cấu tử

(ON)t ,(ON)i - trị số octan yêu cầu và của cấu tử i

Trang 7

2 Pha trộn để điều chỉnh áp suất hơi bão hòa

* Xăng thu được từ quá trình lọc dầu là xăng nặng, có Pbh nhỏ (vd xăng reforming xúc tác) thêm phần nhẹ vào xăng để tăng áp suất hơi, để đảm bảo chỉ tiêu về phần cất phân đoạn để có thể khởi động động cơ ở điều kiện nguội Thường dùng condensat đã izome hóa, izomerat từ naphta nhẹ để pha trộn

*Ngoài ra, trộn thêm n-butan với phân đoạn sôi 193 o C để tạo xăng có áp xuất hơi bão hòa (RVP) đạt yêu cầu.

Trang 8

Lượng n-butan tính theo:

Mt (RVP)t = Σ Mi (RVP) (RVP) t i=1,2,…,n

Mt - tổng lượng mol pha trộn; (RVP)

(RVP)t - áp suất hơi bão hòa Ried của sản phẩm, Psi

Mi - số mol của cấu tử i

(RVP)i - áp suất hơi bão hòa của cấu tử i

vd: RVP yêu cầu: 10 Psi ;

Trang 9

BDP 1b/hr MW mol/hr

n-butan 1,64 13,92 58 240

Tổng 10 Psi RVP của xăng = 21 + 1,64 = 22,64

*Tính toán theo lý thuyết,

Theo lý thuyết, để pha trộn sản phẩm có RVP đạt yêu cầu cần biết KLPT trung bình của các thành phần Tính KLPT trung bình bằng phương pháp thực nghiệm của công ty Chevron là thuận tiện hơn cả Chỉ số áp suất hơi pha trộn (VPBI) phụ thuộc vào dòng nguyên liệu pha trộn Phương trình:

RVPhh pha trộn = ∑Vi (VPBI)i

Trang 10

Trong TH thể tích butan pha trộn để đạt RVP thỏa mãn yêu cầu đinh trước sẽ được sẽ xác định theo PT sau:

A(VPBI)a + B(VPBI)b  W(VPBI)w = (Y+W)(VPBI)m

A – lượng cấu tử a; W – lượng n-butan

Y= A + B + C +  lượng các cấu tử còn lại, trừ n-butan

(VPBI)m là VPBI tương ứng với RVP yêu cầu

Trang 11

W = 1,660 bbl yêu cầu

Tổng lượng xăng có RVP 10Psi là 22,66 BPCD

*Mặc dù có sai số so với kết quả trên (22,64) nhưng vẫn chấp nhận được trong điều kiện hoạt động bình thường của động cơ

Trang 12

Trang 13

STT Thành phần RVP, Psi MON RON 0 API

Trang 14

3 Nguyên liệu để pha trộn

*Nguyên liệu để pha chế xăng gồm phân đoạn xăng gốc nào đó và các thành phần pha trộn có phụ gia

*Các chất trong thành phần pha chế thường là reformat, xăng FCC , hydrocrackat, polymerat, izomerat, alkylat Ngoài ra còn có n-butan, các phụ gia oxygen như etanol, DME, MTBE…

*Ngoài ra, n – butan cho vào ngoài tác dụng điều chỉnh áp suất hơi bão hòa, nó còn đóng góp đáng kể vào việc tăng trị số octan của xăng thu được.

Trang 15

PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU

PHẢN LỰC VÀ DIESEL

1.Mục đích

*Phân đoạn kerosen và phân đoạn gasoil chưng cất từ dầu thô thường đã đáp ứng nhu cầu về chiều cao ngọn lửa không khói và trị số xetan để sản xuất nhiên liệu phản lực, dầu hỏa dân dụng và nhiên liệu diesel Tuy nhiên, để có sản phẩm thương phẩm, còn có nhiều các chỉ tiêu khác cần điều chỉnh như thành phần cất phân đoạn, tỷ trọng, độ nhớt, khả năng chống oxy hóa, khả năng chống tích điện…

*Đối với nhiên liệu diesel, việc pha trộn còn nhằm đáp ứng tiêu chuẩn về lưu huỳnh của nhiên liệu.

 Vì vậy việc pha trộn là rất cần thiết.

Trang 16

2.Nguyên liệu

a) Nhiên liệu phản lực

-Nhiên liệu phản lực được pha chế từ các nguồn nguyên liệu sau:

- Phân đoạn kerosen thu từ tháp chưng cất khí quyển đã xử lý hydro;

- Phân đoạn naphta nặng ( 350 – 400F) từ tháp chưng cất khí quyển;

- Các phân đoạn nhiên liệu phản lực (400 – 525F) từ

quá trình hydrocracking

 Các loại phụ gia khác nhau, trong đó có phụ gia chống tích điện, chống tác động của vi sinh vật.

Trang 17

5 Lưu huỳnh tổng (ASTM D 1266) ≤ 0,30%

6 Lưu huỳnh mercaptan (ASTM D 3227) ≤ 0,002%

7 Doctor test (ASTM D 235) Không

8 Đường chưng cất (ASTM D 86) T10 ≤204 độ C;

T100 ≤ 300 độ C

9 Nhiệt độ chớp lửa (ASTM D 3828) ≥ 38 độ C

10 Khối lượng riêng ở 15 độ C (ASTM

D1298) 0,775 – 0,840 g/ml

Một số yêu cầu phẩm chất và các đại lượng kỹ thuật cần

có của nhiên liệu phản lực

Trang 18

STT Đại lượng (phương pháp xác định) Giá trị

11 Nhiệt độ chảy (ASTM D 2386) ≤ -47 độ C

12 Độ nhớt ở -20 độ C (ASTM D 445) ≤ 8cSt

13 Nhiệt cháy dưới (ASTM D 2382) ≤ 42,8kJ/g

14 Điểm khói (ASTM D 1322) ≥ 25mm

15 Trị số phát sáng (ASTM D 1740) ≥ 45

16 Độ ăn mòn tấm đồng (ASTM D 130) 2 giờ ở 100 độ C, ≤ 1

17 Độ bền oxy hoá nhiệt (ASTM D 3214) ∆P ≤ 25,0mmHg

Trang 19

PHA TRỘN TẠO NHIÊN

LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL

b- Nhiên liệu diesel

- Phân đoạn gasoil nhẹ từ tháp chưng cất khí quyển đã xử lý lưu huỳnh bằng hydro;

- Phân đoạn diesel từ quá trình hydrocracking;

- Phân đoạn gasoil nhẹ, sản phẩm phụ từ quá trình cracking xúc tác;

- Phân đoạn diesel thứ cấp thu được từ nhiệt phân dầu nhờn thải;

- Phân loại phụ gia, trong đó có phụ gia tăng trị số xetan, phụ gia giảm khói thải đen, phụ gia chống tạo cặn trong động cơ, phụ gia phân tán…

Trang 20

Các tiêu chuẩn kĩ thuật của nhiên liệu diesel tham khảo trong bang sau:

Trang 21

Trang 22

Trang 23

PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ xi lanh thẳng hàng, có trục cam lắp ở thân máy

Trang 27

Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ kiểu chữ V

Trang 28

2 Các chỉ tiêu chất lượng của dầu nhờn cần đạt

*Để pha chế tạo dầu nhờn thương phẩm, cần phải dựa vào

các chỉ tiêu cần có của nó để tính toán lượng các thành

phần pha chế

*Thông thường là các chỉ tiêu chính cần phải đạt là: độ nhớt,

khả năng chống oxy hóa, điểm chảy, điểm chớp cháy,

nhiệt độ sôi axit v.v…

*Các chỉ tiêu đó cần được kiểm tra trực tuyến để điều chỉnh

kịp thời lượng chất pha chế.

Một tháp chưng cất dầu thô

tại nhà máy lọc dầu Richmond Refinery, California, Mỹ

Trang 29

Trang 30

-Dầu được xử đặc biệt và chứa phụ gia có thể có chỉ số độ nhớt 130 và cao hơn Phụ gia như polyizobutylen

và polymetacrylic thường được trộn lẫn với nguyên liệu là dầu nhờn gốc để tăng chỉ số độ nhớt cho dầu nhờn

-Dầu nhờn động cơ phải tạo thành lớp đủ mỏng ở nhiệt độ thấp để khởi động và đủ nhớt để động cơ làm việc

ở nhiệt độ cao (80 ÷ 120 o C)

Trang 31

c Điểm chảy mềm

-Nhiệt độ thấp nhất (có thể tăng thêm 3 o C) tại đó quan sát được dầu chảy mềm trong điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn Đối với dầu động cơ, nhiệt độ chảy mềm thấp rất quan trọng để khởi động dễ dàng và để dầu có đủ độ nhớt cần thiết trong những ngày trời lạnh

-Người ta chia ra hai loại điểm chảy mềm: điểm chảy mềm nhớt và điểm chảy sáp Điểm chảy nhớt đạt được từ từ khi nhiệt độ hạ thấp hơn và độ nhớt của dầu tăng đến khi nó không chảy được trong điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn.

- Điểm chảy sáp xuất hiện đột ngột khi những tinh thể sáp của parafin kết tủa từ dung dịch và đặc lại Phụ gia tác động tới tính chất của tinh thể sáp có thể được sử dụng để hạ thấp điểm chảy của dầu parafinic.

Trang 32

d- Khả năng chống oxy hoá d- Khả năng chống oxy hoá

-Nhiệt độ cao trong quá trình vận hành của động cơ đốt trong sẽ làm tăng tốc độ oxy hoá của dầu động cơ Điều này đặc biệt đúng với dầu trong pitston, nơi mà nhiệt độ có thể lên tới

Trang 33

Trang 34

f- Nhiệt độ sôi

-Với một loại dầu tho cho trước thì nhiệt độ sôi càng

cao, khối lượng phân tử của các thành phần trong

phân đoạn đó càng lớn và độ nhớt càng lớn

-Khoảng nhiệt độ sôi và độ nhớt của một phân đoạn là

nhân tố lớn nhất trong việc chọn hỗn hợp nguyên

liệu dầu nhờn trong chưng cất chân không

Tháp chưng cất chân không tại nhà máy Fawley, Hampshire, UK

Trang 35

g- Độ axit

-Sự ăn mòn kim loại phụ thuộc lớn vào sự tấn công của axit vào nó Những axit hữu cơ được hình thành

từ sự oxy hoá hydrocacbon của dầu trong điều kiện vận hành của động cơ và do axit sinh ra trong quá trình cháy

-Dầu nhờn động cơ có chứa các chất đệm (hay phụ gia) để trung hoà các axit gây ăn mòn Thông thường phụ gia phân tán và phụ gia tẩy rửa cũng có chứa những chất kiềm để trung hoà các axit độc hại -Hỗn hợp nguyên liệu dầu nhờn từ dầu thô parafinic có tính ổn định nhiệt và độ bền oxy hoá tốt, độ axit thấo hơn so với dầu nhờn từ dầu thô naphtenic.

- Chỉ số trung tính được sử dụng để đo độ axit hữu cơ trong dầu Chỉ số này càng cao thì độ axit càng lớn.

Trang 36

Công đoạn sản xuất dầu nhờn gốc

-Đây công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất dầu bôi trơn, nó quyết định tính chất sử dụng của dầu nhờn

-Sau khi chưng cất dầu thô ở áp suất thường để thu các sản phẩm trắng, cặn còn lại (gọi là cặn mazut) được chưng tiếp trong chân không (áp suất từ 10 ÷ 40 mm Hg) sẽ thu được các phân đoạn dầu nhờn khác nhau

-Các phân đoạn thu được cần phải xử lý để tách các thành phần không có lợi như nhựa, asphanten, hydrocacbon thơm đa vòng, sáp, lưu huỳnh, nitơ v.v

Trang 37

Công đoạn sản xuất dầu nhờn gốc

Các quá trình xử lý nhằm thay đổi các tính chất sau:

* Giảm xu hướng tạo cặn cacbon  Khử asphaten bằng dung môi

* Tăng cường chỉ số độ nhớt  Chiết bằng dung môi, hydrocracking

* Hạ thấp điểm vẩn đục và điểm chảy mềm  Loại sáp bằng dung môi

* Cải thiện màu sắc và tính kháng oxy hoá: Tách tạp chất của dầu thô bằng hydro, xử lý bằng đất sét

* Hạ thấp độ axit hữu cơ  Xử lý bằng hydro, xử lý bằng đất sét

Trang 38

- Dầu càng nặng thì tỷ lệ propan/dầu càng phải lớn Hỗn hợp này cho vào tháp trích ly ngược dòng Phần nhựa, asphanten không tan trong propan được tách riêng Các cấu tử dầu nhờn sẽ tan vào propan, cho bay hơi propan sẽ thu được dầu nhờn sạch.

Trang 39

b- Trích ly bằng dung môi

-Phương pháp trích ly bằng dung môi thường sử dụng để tách các chất như hydrocacbon thơm

đa vòng, nhựa, asphanten.

-Có ba loại dung môi hay được sử dụng, đó là: Phenol, furfurol,

-Có ba loại dung môi hay được sử dụng, đó là: Phenol, furfurol, n-metylpirolidon (NMP) Mục đích của trích ly là tăng cường chỉ số độ nhớt, giảm khuynh hướng tạo cặn cacbon, cải thiện màu của dầu: làm cho dầu có màu sáng hơn

-Bản chất của phương pháp là dung môi hoà tan các cấu tử cần tách loại, nhưng không hoà tan dầu nhờn

Trang 40

b- Trích ly bằng dung môi

-Dung môi furfurol có độ hoà tan chọn lọc cũng khá cao, đắt tiền, và ít độc hại hơn phenol Thông thường chọn tỷ lệ furfurol/ dầu từ 2,1/1 đến 4,5/1 cho nguyên liệu là dầu nhẹ hay dầu nặng

-Do furfurol dễ bị oxy hoá nên khí trơ thường được sử dụng trong hệ thống để làm giảm quá trình oxy hoá và polyme hoá

-Quá trình tách được thực hiện trong thiết bị ngược dòng giữa dầu và furfurol Nhiệt độ làm việc của tháp trích ly dao động từ 30 o C đến 60 o C từ đỉnh tới đáy

-Dầu có độ nhớt càng lớn thì nhiệt độ càng phải cao Dung môi furfurol được tái sinh sau mỗi giai đoạn Lượng furfurol mất mát chỉ khoảng ít hơn 0,2% KL

Trang 41

-Dung môi phenol có hoạt tính hoà tan chọn lọc cao, rẻ tiền, nhưng độc hại Do vậy quá trình trích ly phải được thực hiện trong hệ thống tuần hoàn kín Trích ly bằng phenol cũng giống như furfurol, nhưng việc thu hồi phenol dễ hơn furfurol

-Các thông số công nghệ của quá trình trích ly bằng phenol là: Quá trình thực hiện trong tháp trích ly đĩa đệm hoặc lỗ Tỷ lệ phenol/dầu từ 1,1/1 đến 2,5/1 phụ thuộc vào độ nhớt của nguyên liệu dầu gốc Độ

đệm hoặc lỗ Tỷ lệ phenol/dầu từ 1,1/1 đến 2,5/1 phụ thuộc vào độ nhớt của nguyên liệu dầu gốc Độ

nhớt của dầu càng cao thì lượng phenol càng nhiều

-Phenol có đặc điểm là có thể hoà tan một lượng nhỏ parafin, naphten; vì vậy người ta thường thêm nước từ 3 đến 8% để hạn chế sự hoà tan đó Tỷ lệ phenol mất mát khoảng từ 0,02% đến 0,04%

Trang 42

c- Tách sáp

*Tách sáp là quá trình quan trọng và khó khăn trong quá trình sản xuất dầu nhờn

*Có hai phương pháp ngày nay được sử dụng

-Một phương pháp sử dụng quá trình làm lạnh để kết tinh sáp và dung môi hoà tan phần dầu để lọc sáp ra khỏi dầu

-Phương pháp thứ hai là sử dụng quá trình hydrocracking để bẻ gẫy các phân tử sáp thành hydrocacbon nhẹ

Hiện tượng phá nhũ 

Trang 43

*Khoảng 85% dung môi được sử dụng là xeton và 15% được sử dụng là propan.

Trang 44

c- Tách sáp

* Dung môi Propan

- Phổ biến, rẻ và dễ thu hồi hơn.

- Làm lạnh trực tiếp được thực hiện bằng hơi dung môi do đó giảm chi phí đầu tư và bảo dưỡng

bề mặt làm lạnh.

- Tỷ lệ lọc cao có thể đạt được do propan có độ nhớt thấp ở nhiệt độ rất thấp.

- Loại asphaten và resin trong nguyên liệu.

-Chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nhiệt độ lọc và nhiệt độ chảy mềm của dầu thương phẩm (từ

15 o C đến 25 o C).

Trang 45

c- Tách sáp

*Dung môi Propan

-Khác với tách sáp bằng xeton, propan vừa là chất hòa tan vừa là chất làm lạnh trực tiếp

Nó hoà tan pha dầu, vì vậy nó ở trạng thải lỏng và đóng vai trò chất mang trung gian sau khi sáp kết tinh Tốc độ làm lạnh trung bình 1,5 o C mỗi phút (thông thường 4 o C cho những phút đầu và 1 o C cho những phút cuối của quá trình)

-Trong quá trình làm lạnh bằng propan, tốc độ làm lạnh được giới hạn để tránh sốc nhiệt Tỷ

lệ propan/dầu thường trong khoảng 1,5/1 đến 3/1 tuỳ theo dầu nặng hay dầu nhẹ.

Trang 46

* Bằng dung môi Xeton

- Ít chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ lọc và nhiệt độ chảy mềm

của dầu tách sáp (từ 5 o C đến 10 o C).

- Nhiệt độ chảy mềm thấp hơn.

- Thu hồi được phần lớn nhiệt lượng nhờ trao đổi nhiệt.

- Ít cần làm lạnh hơn.

- Yêu cầu làm lạnh nhanh.

- Tỷ lệ lọc tốt nhưng kém hơn propan.

Tháp chưng cất dầu thô (CDU) NMLD Dung Quất

đang vận hành

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	3,26 MB