Mô phỏng phân xưởng chưng cất dầu thô Bạch Hổ bằng phần mềm Hysys với năng suất 10 triệu tấn/năm

MỤC LỤCMỞ ĐẦU2Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT4I.Dầu thô41. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô42. Thành phần hoá học93. Phân loại dầu mỏ12II. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất141. Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu15III. Các phương pháp chưng cất181. Chưng đơn giản222. Chưng phức tạp23IV. Các yếu tố ảnh hưởng271. Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện272. Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện293. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất30V. Sản phẩm của quá trình chưng cất301. Phân đoạn khí hydrocacbon312. Phân đoạn xăng313. Phân đoạn kerosen324. Phân đoạn diezen325. Phân đoạn mazut326. Phân đoạn dầu nhờn337. Phân đoạn gudron33Chương 2: CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH34I. Phân loại sơ đồ công nghệ34II. Dây chuyền công nghệ361. Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ362. Chọn sơ đồ công nghệ363. Thuyết minh sơ đồ chưng cất dầu loại hai tháp394. Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp39III. thiết bị chính trong dây chuyền401. Tháp chưng cất402. Các loại tháp chưng luyện41IV. thiết bị đun nóng461. Thiết bị đun nóng lò ống46V. thiết bị trao đổi nhiệt461. Loại vỏ bọc472. Loại ống47Chương 3: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS51I.Đặc tính của nguyên liệu511.Thành phần cấu tử nhẹ512.Thành phần các phân đoạn của dầu thô513.Thành phần phân đoạn sau khi tách các cấu tử nhẹ524.Đường cong chưng cất của dầu thô Bạch Hổ535.Tiềm lượng sản phẩm54II.Tiến hành mô phỏng551.Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết552.Các bước mô phỏng583.Tận dụng nhiệt dòng sản phẩm682.Phân tích – biện luận743.Đánh giá75KẾT LUẬN77TÀI LIỆU THAM KHẢO78

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4

I Dầu thô 4

1 Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô 4

2 Thành phần hoá học 9

3 Phân loại dầu mỏ 12

II Xử lý dầu thô trước khi chưng cất 14

1 Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu 15

III Các phương pháp chưng cất 18

1 Chưng đơn giản 22

2 Chưng phức tạp 23

IV Các yếu tố ảnh hưởng 27

1 Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện 27

2 Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện 29

3 Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất 30

V Sản phẩm của quá trình chưng cất 30

1 Phân đoạn khí hydrocacbon 31

2 Phân đoạn xăng 31

3 Phân đoạn kerosen 32

4 Phân đoạn diezen 32

5 Phân đoạn mazut 32

6 Phân đoạn dầu nhờn 33

7 Phân đoạn gudron 33

Chương 2: CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH 34

I Phân loại sơ đồ công nghệ 34

II Dây chuyền công nghệ 36

1 Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ 36

3 Thuyết minh sơ đồ chưng cất dầu loại hai tháp 39

4 Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp 39

III thiết bị chính trong dây chuyền 40

1 Tháp chưng cất 40

2 Các loại tháp chưng luyện 41

IV thiết bị đun nóng 46

1 Thiết bị đun nóng lò ống 46

V thiết bị trao đổi nhiệt 46

1 Loại vỏ bọc 47

2 Loại ống 47

Chương 3: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS 51

I Đặc tính của nguyên liệu 51

1 Thành phần cấu tử nhẹ 51

2 Thành phần các phân đoạn của dầu thô 51

3 Thành phần phân đoạn sau khi tách các cấu tử nhẹ 52

4 Đường cong chưng cất của dầu thô Bạch Hổ 53

5 Tiềm lượng sản phẩm 54

II Tiến hành mô phỏng 55

1 Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết 55

2 Các bước mô phỏng 58

3 Tận dụng nhiệt dòng sản phẩm 68

2 Phân tích – biện luận 74

3 Đánh giá 75

KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

MỞ ĐẦU

Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ 18, dầu mỏđược sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang thế kỷ19, dầuđược coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông vàcho nền kinh tế quốc dân

Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất củamọi 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 cảprotêin

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

Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quýriêng của nguyên liệu dầu mỏ và nguyên liệu từ than hoặc các khoáng chấtkhác không thể có, đó là giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự độnghoá, dễ khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn,sản phẩm thu được có chất lượng cao, ít tạp chất và dễ tinh chế, dễ tạo ranhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các ngành kinh tếquốc dân

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 đốilớn như mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; các mỏ khínhư Tiền Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ Đây là nguồn tài nguyên quí

để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí.Nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm đã đi vàohoạt động cung cấp 30% năng lượng cho toàn quốc và đang trong quá trình

số 2 Nghi Sơn đang được xây dựng dự kiến sẽ cho ra dòng sản phẩm đầutiên vào năm 2017 và một loạt các dự án lọc hóa dầu khác đang được xemxét Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vàothời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệphoá và hiện đại hoá.

Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của các quá trìnhchế biến Theo các chuyên gia về hoá dầu ở châu Âu, việc đưa dầu mỏ quacác quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý hiếm này

Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khídầu mỏ và các hợp chất khác như CO2, N2, H2S, N2, He, Ar Dầu mỏ muốn

sử dụng được thì phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn nhỏ Sựphân chia đó dựa vào phương pháp chưng cất ở các khoảng nhiệt độ sôikhác nhau Quá trình chưng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầuthô thành các thành phần gọi là các phân đoạn Quá trình này được thựchiện bằng các biện pháp khác nhau nhằm để tách các cấu tử có trong dầuthô theo từng khoảng nhiệt độ sôi khác nhau mà không làm phân huỷchúng Tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phân chia quátrình chưng cất thành chưng đơn giản, chưng phức tạp, chưng cất nhờ cấu

tử bay hơi hay chưng cất trong chân không Trong các nhà máy lọc dầu,phân xưởng chưng cất dầu thô cho phép ta thu được các phân đoạn dầu mỏ

để chế biến tiếp theo

Trong đồ án này sẽ tiến hành đề cập tới các vấn đề lý thuyết có liênquan Trên cơ sở đó thiết kế và lựa chọn dây chuyền chưng cất dầu thônhiều phần nhẹ

Đề tài của em là "Mô phỏng phân xưởng chưng cất dầu thô Bạch Hổ

bằng phần mềm Hysys với năng suất 10 triệu tấn/năm" và trên cơ sở trình bày

các vấn đề lý thuyết có liên quan

Thành phần hoá học của dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, gồm rấtnhiều 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 mỏnguyên khai không có hydrocacbon họ olephinic và sự phân bố của cáchydrocacbon kể trên trong dầu mỏ quyết định công nghệ chế biến, hiệu suất

600F/600F)- 131,5), trong đó chỉ số bên trên là nhiệt độ của dầu trong lúcthử nghiệm còn chỉ số bên dưới là nhiệt độ của nước khi thử nghiệm Tỷtrọng 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 cũngnhư đặc tính phân bố các phân đoạn trong dầu thô.

Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầuparaphinic, đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít Ngược lại, dầu càngnặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặcnaphantenic, các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ như vậy vì tỷtrọng hydrocacbon parafinic bao giờ cũng thấp hơn so với naphtenic vàaromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon trong phân tử Mặtkhác 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 trungtrong 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 tạicủa dầu Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển vàchế 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 thuộcvào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm Có 2 loại độ nhớt :

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 cácsản phẩm chưng cất theo nhiệt độ sôi Những điều kiện chưng cất khácnhau sẽ cho các đường cong chưng cất khác nhau.

Đường cong chưng cất là đường cong biểu diễn tương quan giữathành phần cất và nhiệt độ sôi

Để đặc trưng cho từng loại dầu thô thường xác định bằng 2 đườngcong chưng cất sau :

* Đường cong chưng cất Engler

Hay còn gọi là đường cong chưng cất đơn giản, hay là đường congchưng cất Engler Các đặc tính bốc hơi của dầu mỏ được xác định bằngcách chưng đơn giản trong thiết bị chưng kiêủ Engler (chưng cất dầu trongmột bình cầu đơn giản, không có tinh luyện và hồi lưu) ở đó sự phân chiarất yếu thường tương ứng từ 12 đĩa lý thuyết

Đường cong thu được qua quan hệ % thể tích chưng cất được vànhiệt độ chưng cất Đường cong này cho biết sơ bộ và nhanh sự phân bốcác hợp chất có nhiệt độ sôi khác nhau trong dầu thô

Hình 1 : Đường cong chưng cất Engler

* Đường cong điểm sôi thực :

Đường cong này còn gọi là đường cong chưng cất có tinh luyện.Đường cong chưng cất nhận được khi chưng cất dầu thô trong thiết bị

Đường cong Engler của hỗn hợp 3 cấu tử

Đường cong Engler của hỗn hợp phức tạp

100%Vchưng cất

tương ứng với số đĩa lý thuyết trên 10 với tỷ số hồi lưu sản phẩm khoảng 5.

Về lý thuyết trong chưng cất điểm sôi thực đã sử dụng hệ chưng cất có khảnăng phân chia rất triệt để nhằm làm các cấu tử có mặt trong hỗn hợp sẽđược phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của từng cấu tử và với sốlượng đúng bằng số lượng có trong hỗn hợp Đường cong này phản ánhchính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó trongdầu thô

Hình 2: Đường cong điểm sôi thực của hỗn hợp 2 cấu tử A và B

1 Đường cong điểm sôi thực lý thuyết

2 Đường cong điểm sôi thực thực tế

Trên hình (2) trình bày đường cong diểm sôi thực của hỗn hợp haicấu tử với thành phần 30% cấu tử A và 70% cấu tử B Cấu tử A sôi ở nhiệt

độ tA và cấu tử B sôi ở nhiệt độ tB dưới áp suất chung của hệ khi chưngcất

Đường biểu diễn bậc thang chính là đường cong điểm sôi thực lýthuyết, có nghĩa là sự phân chia thành 2 cấu tử ở đây đã thực hiện mộtcách hoàn hảo Còn đường cong đứt khúc chính là đường cong điểm sôithực trong thực tế Vì sự phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra không thểnào hoàn toàn cả Vì thông thường chỉ sử dụng dụng cụ chưng cất với sốđĩa lý thuyết từ 10-20 đĩa

30

tB

Đây là đường cong rất quan trọng được sử dụng để đặc trưng chotừng loại dầu thô Trên thực tế, không có loại dầu thô nào có đường congchưng cất điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả.

Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhưng thườngphân chia 3 phân đoạn chính như sau: phân đoạn nhẹ, phân đoạn trung bình

và phân đoạn nặng

Phân đoạn nhẹ: là phân đoạn bao gồm các hợp chất có khoảng sôi

nằm trong nhiệt độ thường đến 2000C, còn gọi là phân đoạn xăng thô haynaphta Phân đoạn này bao gồm những hydrocacbon chứa từ 5 đến 10nguyên tử cacbon

ở phân đoạn này không có những hydrocacbon có cấu trúc bị lai hoá,

mà chỉ có các hydrocacbon thuần chủng mang đặc tính paraphinic,naphtenic hoặc aromatic một cách rõ rệt Phân đoạn này được sử dụng chủyếu để chế tạo xăng cho động cơ, chế tạo các dung môi nhẹ, cũng như làmnguyên liệu hoá dầu để sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoádầu nhờ vào các quá trình nhiệt phân, reforming, đồng phân hoá, oxy hoá

bộ phận

Phân đoạn trung bình: là phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 2003500C ởđoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon từ 10-20 nguyên tử cacbon,với cấu trúc không còn thuần chủng, bị lai hoá bộ phận Phân đoạn nàyđược sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diezel,cũng như làm nguyên liệu để sản xuất nhờ vào quá trình biến đổi hoá học(cracking)

Phân đoạn nặng: có nhiệt độ sôi trên 3500C là phân đoạn bao gồmcác hợp chất hydrocacbon có từ 20-50 nguyên tử các bon với cấu trúc bị laihoá rất phức tạp, được sử dụng để chế tạo các loại nhiên liệu nặng như dầu

FO (Fuel Oil), chế tạo nhớt (dầu nhờn) cho máy móc cơ khí và động cơ,chế tạo nhựa đường (bium) hoặc làm nguyên liệu cho quá trình cracking

Về cấu trúc chúng có nhiều dạng đồng phân với mức độ phân nhánhkhác nhau Trong dầu mỏ có 2 loại parafin: n-parafin và izo-parafin trong

đó n-parafin chiếm đa số (25  30% thể tích), chúng có số nguyên tửcacbon từ C1  C45 Một điểm cần chú ý là các n-parafin có số cacbon  18,

ở nhiệt độ thường chúng đã là chất rắn Chúng có thể hoà tan trong dầuhoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu Nếu hàm lượng của cácparafin rắn này cao, dầu có thể bị đông đặc lại gây khó khăn cho vấn đềvận chuyển Do vậy, các chất parafin rắn có liên quan đến độ linh động củadầu mỏ Hàm lượng chúng càng cao, nhiệt độ đông đặc của dầu càng lớn.Tuy nhiên, các parafin rắn tách từ dầu thô lại là nguyên liệu quý để tổnghợp hoá học, như để điều chế: chất tẩy rửa hỗn hợp, tơ sợi, phânbón, chấtdẻo

Các izo-parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôitrung bình của dầu Chúng thường có cấu trúc đơn giản: mạch chính dài,nhánh phụ ít và ngắn, nhánh phụ thường là nhóm metyl Các izo-parafin có

số cacbon từ C5  C10 là các cấu tử rất quý trong phần nhẹ của dầu mỏ.Chúng làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng So với n-parafin thì izo-parafin có độ linh động cao hơn

Thành phần và cấu trúc của các hydrocacbon họ parafinic này trongcác phân đoạn của dầu mỏ quyết định rất nhiều đến hiệu suất và chất lượngcủa các sản phẩm thu được Những hydrocacbon họ parafinic từ C17 trở lên

có cấu trúc thẳng n-parafin, trong dầu mỏ là những hydro-cacbon rắn,chúng thường nằm dưới dạng các tinh thể lẫn lộn với các hợp chất kháctrong dầu mỏ Các parafin này có cấu trúc tinh thể dạng tấm hoặc dạng dài

có nhiệt độ nóng chảy từ 40  700C chúng thường có trong các phân đoạndầu nhờn Sự có mặt của các hydrocacbon parafinic loại này trong dầu mỏtuỳ theo mức độ nhiều ít mà sẽ có ảnh hưởng lớn nhỏ đến tính chất lưubiến của dầu mỏ nguyên khai.

Các hydrocacbon parafinic trong dầu mỏ (dạng khí và lỏng) còn là mộtnguyên liệu ban đầu rất quí để tổng hợp hoá học, vì vậy thường sử dụnghoặc cả phân đoạn (phân đoạn khí và xăng hay còn gọi là naphta hoặc tách

ra khỏi phân đoạn dưới dạng các hydrocacbon riêng lẻ bằng cách chưng

cất, hấp thụ qua rây phân tử, kết tinh ở nhiệt độ thấp Những parafin rắn

thường được tách ra sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy, nến, giấycách điện

b Hydrocacbon họ naphtenic

Hydrocacbon họ naphtenic trong dầu mỏ là những hydrocacbon vòng

no (xyclo parafin), thường ở dạng vòng 5, 6 cạnh có thể ở dạng ngưng tụ 2

 3 vòng, với số vòng từ 1  4 là chủ yếu Naphtenic là một trong sốhydrocacbon phổ biến và quan trọng trong dầu mỏ Hàm lượng của chúng

có thể thay đổi từ 30  60% trọng lượng

Hydrocacbon naphtenic là các thành phần rất quan trọng của nhiênliệu mô tơ và dầu nhờn Các naphtenic một vòng làm cho xăng có chấtlượng cao, những hydrocacbon naphtenic một vòng có mạch nhánh dài làthành phần rất tốt của dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độ nhớt ít thayđổi theo nhiệt độ Đặc biệt, chúng là các cấu tử rất quý cho nhiên liệu phảnlực, vì chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời giữ được tính linh động ở nhiệt

độ thấp, điều này rất phù hợp khi động cơ phải làm việc ở nhiệt độ âm.Ngoài ra, những naphtenic nằm trong dầu mỏ còn là nguyên liệu quý để từ

đó điều chế được các hydrocacbon thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), làcác chất khởi đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo

Hydrocacbon họ naphtenic là một thành phần quan trọng, hàm lượng,cấu trúc và sự phân bố của chúng trong các phân đoạn có ảnh hưởng rất lớnđến hiệu suất và chất lượng sản phẩm thu được

Mặt khác trong quá trình chế biến dầu mỏ để sản xuất nguyên liệu cơ

sở cho tổng hợp hoá dầu thì các hydrocacbon naphtenic trong các phânđoạn nhẹ (phân đoạn xăng) có ý nghĩa quan trọng, quyết định hiệu suất các

hydrocacbon thơm nhận được qua phản ứng khử hydro naphten của quátrình reforming xúc tác.

c Các hydrocacbon họ aromatic (hydrocacbon thơm)

Hydrocacbon họ aromatic trong dầu mỏ thường chiếm lỷ lệ ít hơn hailoại trên khoảng 5  30%, chúng thường là những loại vòng thơm ảnhhưởng của hydrocacbon loại này trong thành phần các sản phẩm dầu mỏthay đổi khác nhau Loại hydrocacbon aromatic thường gặp là loại mộtvòng và đồng đẳng của chúng (BTX ) Các chất này thường nằm trongphần nhẹ và là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng Các chấtngưng tụ 2, 3 hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ sôi trungbình và cao của dầu mỏ; hàm lượng các chất loại này thường ít hơn

Trong thành phần cặn các loại dầu mỏ đều tập trung hydrocacbon loạithơm ngưng tụ cao song ở đây cấu trúc đã bị lai hợp với các mức độ khácnhau giữa ba loại thơm  naphten  parafin

Ngoài thành phần các hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ bao giờ cũngchứa các hợp chất khác không phải hydrocacbon, ngoài hydro và cacbontrong phân tử của chúng có chứa các nguyên tố O, N, S và các kim loại

Đó là các hợp chất phi hydrocacbon trong đó đáng kể nhất là các hợp chấtchứa S và nhựa asphanten

d Các hợp chất chứa lưu huỳnh

Các hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ có thể ở dạng khí hoà tantrong dầu (H2S) hoặc ở dạng lỏng phân bố hầu hết trong các phân đoạn dầu

mỏ Phân đoạn càng nặng các hợp chất chứa lưu huỳnh càng nhiều so vớicác phân đoạn nhẹ Các chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh là loại hợp chất phổbiến nhất, làm xấu đi chất lượng của dầu thô

ảnh hưởng của các hợp chất chứa lưu huỳnh chủ yếu gây ăn mòn thiết

bị công nghệ khi chế biến, ăn mòn động cơ khi sử dụng, các sản phẩm chứa

nhiều S gây ô nhiễm môi trường Vì vậy dầu mỏ chứa nhiều các hợp chất

chứa lưu huỳnh phải sử dụng nhiều quá trình công nghệ phụ thêm để làmsạch các sản phẩm cũng như sử dụng các thiết bị công nghệ với các vật liệuchịu ăn mòn (tháp chưng sở khởi) do đó giá thành hạ các sản phẩm khi chếbiến dầu mỏ nhiều S, rất nhiều sản phẩm cũng không đạt chất lượng mongmuốn

e Các hợp chất nhựa  asphanten

Các hợp chất nhựa  asphanten thường nằm trong phần cặn của dầu

mỏ ở nhiệt độ sôi 3500C Đó là những hợp chất hữu cơ có trọng lượngphân tử lớn, trong cấu trúc có cả vòng thơm, vòng asphanten, các mạchthẳng đính chung quanh đồng thời còn chứa các nguyên tố C, H, O, S, Ndưới dạng dị vòng hay dạng cầu nối Hàm lượng và thành phần hoá họccác chất này trong dầu mỏ quyết định đến việc chọn lựa các phương pháp,đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm

Ngoài ra trong nhóm chất phi hydrocacbon của dầu mỏ cần phải kể

đến các hợp chất chứa nitơ, oxy, các hợp chất cơ kim chứa kim loại như Ni,

Fe, Cu

Tất cả các hợp chất này đều gây cản trở cho việc chế biến dầu mỏ

3 Phân loại dầu mỏ

Như ta đã biết các loại dầu mỏ trên thế giới đều khác nhau về thànhphần hoá học và đặc tính Do đó để phân loại chúng thành từng nhóm cótính chất giống nhau rất khó Trong dầu mỏ phần chủ yếu và quan trọngnhất quyết định các đặc tính cơ bản của dầu mỏ chính là phần các hợp chấthydrocacbon chứa trong đó Cho nên dầu mỏ thông thường được chia theonhiều loại Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon còn có những thành phầnkhông phải hydrocacbon, tuy ít nhưng chúng không kém phần quan trọng

Do đó chưa có một sự phân loại bao trùm các tính chất khác nhau và vì vậycho đến nay cũng chưa có cách phân loại nào được hoàn hảo

* Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon

Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phương pháp phân loạithông dụng nhất Theo cách phân loại này dầu mỏ nói chung sẽ mang đặctính của loại hydrocacbon nào chiếm ưu thế trong đó nhất Như vậy trongdầu mỏ có 3 loại hydrocacbon chính: parafin, naphten và hydrocacbonthơm, có nghĩa là sẽ có 3 loại dầu mỏ tương ứng là dầu mỏ parafinic, dầu

mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic, nếu một trong từng loại trên lần lượtchiếm ưu thế về số lượng trong dầu mỏ

Dầu mỏ parafinic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng củacác hydrocacbon họ parafinic, tương tự dầu mỏ naphtenic sẽ mang tínhchất hoá học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ naphtenic Dầu mỏ

aromatic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họthơm.

Tuy nhiên trong phần nặng trên 3500C các hydrocacbon thường khôngcòn nằm ở dạng thuần chủng nữa mà bị hỗn hợp lẫn nhau, lai hoá lẫn nhau

Do đó để phân loại thường phải xét sự phân bố từng họ hydrocacbon chỉtrong các phân đoạn chưng cất Trong thực tế những họ dầu thuần chủng rất

ít gặp đặc biệt là họ dầu aromatic hầu như trên thế giới không có Vì vậynhững trường hợp mà hydrocacbon trong đó chiếm tỷ lệ không chênh lệchnhau nhiều, dầu mỏ sẽ mang đặc tính hỗn hợp trung gian giữa những loạihydrocacbon đó

Như vậy 3 họ dầu chính sẽ gặp những họ dầu hỗn hợp trung gian giữaparafinic  naphtenic  aromatic

Bằng cách như vậy rõ ràng dầu mỏ có thể phân thành các họ sau:

Họ parafino  aromato  naphtenic

Họ aromato  parafino  naphtenic

Họ naphteno  parafino  aromatic

Họ parafino  naphteno  aromatic

Họ naphteno  aromato  parafinic

Họ aromato  naphteno  parafinic

Trong thực tế, dầu họ aromatic, dầu họ aromato  parafinic, parafino aromatic hầu như không có, còn những họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ cũng rất

ít Chủ yếu là các họ dầu trung gian

Để có thể phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon như trên có thể sửdụng phương pháp phân tích xác định thành phần hoá học nhằm khảo sát sựphân bố hydrocacbon các loại khác nhau trong dầu mỏ

Tuy nhiên, cách làm như vậy rất phức tạp Ngày nay để đơn giản hoáviệc phân loại, thường sử dụng các thông số vật lý như đo tỷ trọng, nhiệt

độ sôi v.v

* Phân loại đầu mỏ theo hydrocacbon bằng cách đo tỷ trọng một

số phân đoạn chọn lựa.

Phương pháp này thực hiện bằng cách đo tỷ trọng của 2 phân đoạn dầu

mỏ tách ra trong giới hạn sau:

 Phân đoạn 1: Bằng cách chưng cất dầu mỏ áp suất thường lấy ra

phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250  2700C

 Phân đoạn 2: Bằng cách chưng cất phần còn lại trong chân không (ở

40 mmHg) lấy ra phân đoạn sôi ở 275  3000C ở áp suất chân không (tươngứng 390  4150C ở áp suất thường)

Căn cứ vào giá trị tỷ trọng đo của 2 phân đoạn và đối chiếu vào giớihạn quy định cho từng loại dầu trong bảng dưới đây mà xếp dầu thuộc họnào

Họ dầu mỏ Phân đoạn 1 Phân đoạn 2

Họ parafinic

Họ parafino  trung gian

Họ trung gian  parafinic

Họ trung gian

Họ trung gian  naphtenic

Họ naphteno  trung gian

Họ naphtenic

 0,8251

 0,82510,8256  0,8597

0,8256  0,85970,8265  0,8597

 0,9304

II Xử lý dầu thô trước khi chưng cất

Dầu thô được khai thác từ các mỏ dầu và chuyển vào các nhà máy chếbiến Trước khi chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu vì trong dầu còn

chứa các khí hoà tan như khí đồng hành và các khí phi hydrocacbon Khidầu phun ra khỏi giếng khoan thì áp suất giảm, nhưng dù sao vẫn còn lạimột lượng nhất định lẫn vào trong dầu và phải tách tiếp trước khi chế biếnmục đích là hạ thấp áp suất hơi khi chưng cất dầu thô và nhận thêm nguồnnguyên liệu cho chế biến dầu Vì trong các khí hydrocacbon nhẹ từ Cl  C4

là nguồn nguyên liệu quý cho quá trình nhận olefin Xử lý dầu thực chất làchưng tách bớt phần nhẹ nhưng để tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất làtiến hành chưng cất ở áp suất cao khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C4 bayhơi, còn phần từ C5 trở lên vẫn còn lại trong dầu

Muốn xử lý dầu thô trước khi đưa vào chưng cất chúng ta phải trải quanhững bước tách cơ bản

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 nhũtương Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nướccùng 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 2dạng 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 khaithác bằng cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm người ta kiểm tra thấy nếudầu chứa 10% nước thì màu cũng tương tự dầu không chứa nước Nếu nhũtương 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 đếngiới 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)

 Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học

 Tách bằng phương pháp dùng điện trường

a Tách bằng phương pháp cơ học (lắng  lọc  ly tâm)

Khi dầu và nước trong dầu chưa bị khuấy trộn mạnh và nước lẫn trong

dầu ở dạng tự do với hàm lượng lớn có thể gần 50% và cao hơn.

* Phương pháp lắng: phương pháp này dùng khi dầu mới khai thác ở

giếng khoan lên, dầu và nước chưa bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tương mớitạo ít và nhũ tương chưa bền vững, nước ở dạng tự do còn tương đối lớn.Dầu mỏ này người ta đưa đi lắng, nhờ có tỷ trọng nước nặng hơn dầu nước

sẽ được lắng sơ bộ và tháo ra ngoài

Tốc độ lắng của các hạt nước tính theo công thức Stockes nếu kíchthước hạt lớn hơn 0,5 m

(1)Trong đó:

Từ công thức (1) ta thấy kích thước hạt của pha phân tán càng nhỏ và

tỷ trọng của nước và dầu khác nhau càng ít Độ nhớt của môi trường cànglớn thì sự phân lớp và lắng càng xảy ra chậm

Việc tách nước và tạp chất thực hiện ở nơi khai thác thường lắng vàgia nhiệt ở thiết bị đốt nóng

ở các nhà máy chế biến dầu tách nước thường gia nhiệt để lắng, khốngchế nhiệt độ 120  1600C và p = 8  15at để cho nước không bay hơi Quátrình lắng thường xảy ra trong thời gian 2  3 giờ

* Phương pháp ly tâm: phương pháp ly lâm tách nước ra khỏi dầu nhờ

tác dụng của lực ly tâm để tách riêng các chất lỏng có tỷ trọng khác nhau.Giá trị lực ly tâm xác định theo phương trình sau:

f = K.m.r.n2

Trong đó:

m: khối lượng hạt nước (g)r: bán kính quay (cm)n: số lượng vòng quay của máy ly tâm (phút)

Lực ly tâm và tốc độ tách nước thay đổi tỷ lệ thuận với bán kính quay

dùng máy ly tâm có số vòng quay từ 3500  5000 vòng trong một phút Sốvòng quay càng lớn thì khả năng chế tạo thiết bị càng khó khăn và khôngthể chế tạo thiết bị với công suất lớn.

Nhược điểm của phương pháp này là công suất máy bé, khả năng phânchia không cao, vốn chi tiêu lớn vì vậy phương pháp này không phổ biếntrong công nghệ tách nước và tạp chất

* Phương pháp lọc: là tách nước ra khỏi dầu sử dụng khi mà hỗn hợp

nhũ tương dầu, nước đã bị phá vỡ nhưng nước vẫn ở dạng lơ lửng trongdầu mà chưa được lắng xuống đáy Dùng phương pháp này là nhờ lợi dụngtính chất thấm ướt chọn lọc của các chất lỏng khác nhau lên các chất lọc.Phương pháp lọc đạt hiệu quả rất cao và có thể tách đồng thời cả nước lẫnmuối

b Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học

Bản chất của phương pháp hoá học là cho thêm một chất hoạt động bềmặt để phá nhũ tương

Khi các điều kiện thao tác như nhiệt độ, áp suất được chọn ở chế độthích hợp thì hiệu quả của phương pháp cũng rất cao nhưng khó khăn nhất

là phải chọn được chất hoạt động bề mặt thích hợp không gây hậu quả khókhăn cho chế biến sau này cũng như không phân huỷ hay tạo môi trường ănmòn thiết bị

c Tách bằng phương pháp dùng điện trường

Phương pháp dùng điện trường để phá nhũ, tách muối khỏi dầu là mộtphương pháp hiện đại công suất lớn, quy mô công nghiệp và dễ

tự động hoá nên các nhà máy chế biến dầu lớn đều áp dụng phương pháp này

Vì bản thân các tạp chất đã là các hạt dễ nhiễm điện tích nếu ta dùnglực điện trường mạnh sẽ làm thay đổi điện tích, tạo điều kiện cho các hạtđông tụ hay phát triển làm cho kích thước lớn lên do vậy chúng dễ tách rakhỏi dầu

Sự tương tác giữa điện trường và các hạt làm cho các hạt tích điệnlắng xuống Nguyên tắc này được áp dụng để tách muối nước ra khỏi dầuthô Dầu thô được đốt nóng trong các thiết bị trao đổi nhiệt rồi trộn với mộtlượng nước sạch để tạo thành nhũ tương chứa muối Lực hút giữa các hạttích điện làm chúng lớn lên ngưng tụ thành hạt có kích thước lớn, chúng dễtách thành lớp nước nằm dưới dầu

Trên thực tế người ta pha thêm nước vào dầu một lượng từ 3  8% so vớidầu thô và có thể pha thêm hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ tương sau khiqua thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt độ từ 130  l500C muối trong dầu thôđược chuyển vào nhũ tương Khi dẫn vào khoảng cách giữa hai điện cực cóhiệu điện thế từ 20.000 vôn trở lên chúng tích điện vào nhau tăng dần kíchthước cuối cùng tách thành lớp nước nằm ở dưới dầu Tránh sự bay hơi dầu

do tiếp xúc ở nhiệt độ cao, áp suất ở trong thiết bị tách muối được giữ ở ápsuất 9  12 kG/cm2, bộ phận an toàn được bố trí ngay trong thiết bị Khitách một bậc người ta có thể tách 90  95% muối, còn tách 2 bậc hiệu suấttách muối lên lới 99%

III Các phương pháp chưng cất

ý nghĩa của quá trình chưng cất: Trong công nghiệp chế biến dầu, dầuthô sau khi đã qua xử lý như: tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưavào chưng cất, các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD vàchưng 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 khicòn gọi là CDU Còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trìnhchưng cất AD Trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chưng cất Tùy theo bảnchất của nguyên liệu và mục đích của quá trình chúng ta áp dụng chưng cất

AD, VD hay kết hợp cả hai AD và VD Các nhà máy hiện đại ngày nayluôn dùng loại hình công nghệ AVD Khi áp dụng loại hình công nghệ ADchúng ta chỉ chưng cất dầu thô để nhận các phân đoạn: xăng (naphata nhẹ,naphta nặng), phân đoạn kerosen, phân đoạn diezen và phần cặn còn lại saukhi chưng cất Như vậy tuỳ thuộc vào thành phần dầu mỏ nguyên liệu vàmục đích chế biến mà người ta áp dụng một trong các loại hình công nghệchưng 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 nàyđược thực hiện bằng các biện pháp khác nhau nhằm tách các phần dầu theonhiệt độ sôi của các cấu tử trong dầu mà không xảy ra sự phân huỷ Hơinhẹ bay lên và ngưng tụ thành phần lỏng tuỳ theo biện pháp tiến hànhchưng 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

VIII

IX

VV

Hình 3.c)

3 6 II

VIII

V V

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; VI Kerosen;VII Gazoil nẹ; VIII Gazoil nặng; IX Cặn AD; X  XV Dầu nhờn (cácloại dầu nhờn)

Hình 4 Sơ đồ chưng cất dầu thô

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

31

2

Lò đốtThùng bay hơi nhiều lần

c)

Sản phẩmlỏng

Lò đốt

Sản phẩm lỏng3

Lò đốt

Thùng bay hơi một lần

b)

Sản phẩm chưng(lỏng)

Dầu thô

Sản phẩm chưngphần cất được3

1

2Sản phẩm đáy Lò đốt nóng

Thùng bay hơi dần dần

a)Dầu thô

Dầu thô

1 Chưng 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) gồmthiết bị đốt nóng liên tục, một hỗn hợp chất lỏng trong bình chưng 1 Từnhiệt 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 (hình4b), phương pháp này còn gọi là phương pháp bay hơi cân bằng Phươngpháp này người ta tiến hành ở nhiệt độ nhất định cho trước và áp suất cốđịnh

 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

 Nhược điểm của phương pháp là độ phân chia chưa cao

c Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần

Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếpnhau 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 liệucho chưng lần hai, sau khi được đốt nóng đến nhiệt độ cao hơn từ đỉnh củathiết bị chưng lần một ta nhận được sản phẩm đỉnh còn đáy chưng lần 2 tanhận 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 dâychuyền hoạt động liên tục Quá trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốtnóng dầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt, trong lò ống và quá trình tách rờipha 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 bộphận 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 làchưng phức tạp.

2 Chưng phức tạp

a Chưng cất có hồi lưu

Quá trình chưng cất có hồi lưu là một quá trình chưng khi lấy mộtphần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng bay hơilên nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa pha lỏng và phahơi 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 phânchia cao hơn Việc hồi lưu lại chất lỏng được khống chế bằng bộ phận phânchia đặc biệt và được bố trí ở phía trên thiết bị chưng

b Chưng cất có tinh luyện

Chưng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp vớihồi lưu Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả 2phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau Quá trìnhnày được thực hiện trong tháp linh luyện Để đảm bảo sự tiếp xúc hoànthiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong tháp được trang bị các đĩa hayđệm Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lầntiếp 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 chưngcất một lần và nhiều lần có tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân loạitrong tháp có bố trí các đĩa

Sơ đồ nguyên lý làm việc của tháp chưng 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 phalỏng Ln-1 chảy từ đĩa n1 xuống, còn pha lỏng Ln từ đĩa n, chảy xuống đĩaphía dưới n+1 lại tiếp xúc với pha hơi Vn+1 bay từ dưới lên Nhờ quá trình

Chất lỏng

Thân thápMáng chảy chuyền

ngày càng được làm giàu thêm cấu tử nhẹ, còn pha lỏng chảy xuống phíadưới ngày càng chứa nhiều cấu tử nặng Số lần tiếp xúc càng nhiều, sự traođổi chất càng tăng và sự phân chia càng tốt, hay nói cách khác, tháp có độphân chia càng cao Đĩa trên cùng có hồi lưu đỉnh, còn đĩa dưới cùng cóhồi 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 choqua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp, còn khi lấy sản phẩmcạnh sườn của tháp người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnhsườn của tháp

Như vậy theo chiều cao của tháp tinh luyện ta sẽ nhận được các phânđoạn có giới hạn sôi khác nhau tùy thuộc vào chế độ công nghệ chưng cấtdầu 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 bịphân huỷ khi tăng nhiệt độ Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệtnhất là các hợp chất chứa lưu huỳnh và các hợp chất cao phân tử nhưnhựa Các hợp chất parafin kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphten, vàcác 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 vàothời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó Trong thực tế chưng cất, đối với các phânđoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt khi chúngđốt nóng Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá

4200C với dầu không có hay chứa rất ít lưu huỳnh, và không quá 320 

3400C với dầu có và nhiều lưu huỳnh

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 bềnoxy hoá

Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưngcất vì chúng tạo các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất của tháp Đểgiảm sự phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cầnphải hạn chế Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơnnhiệt 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 khônglàm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác dụng làm giảm nhiệt độsôi, 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 Khitinh luyện, hơi nước được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôithấp còn chứa trong mazut hay trong gudron, trong nguyên liệu và dầunhờn Kết hợp dùng chân không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ chophép 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 nếutăng lượng hơi nước thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảmxuống và sự tách hơi cũng giảm theo Do vậy, lượng hơi nước có hiệu quảtốt 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 lượng hơi dầu tách

ra từ phân đoạn mazut đạt tới 14  23%

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

Trong đó:

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

Mf: phân tử lượng của hơi dầu18: phân tử lượng của nướcP: 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 đểtránh sản phẩm dầu ngậm nước Do vậy, người ta thường dùng hơi nước cónhiệt độ 380  4500C, áp suất hơi từ 0,2  0,5 MPa Hơi nước dùng trongcông nghệ chưng cất dầu có rất nhiều ưu điểm: làm giảm áp suất hơi riêngphần của dầu, tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tích điện cục bộ, tăngdiện tích bề mặt bay hơi do tạo thành các tia và bong bóng hơi Người tacũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khichưng 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 trườnghợp 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 chấtlượng 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 banđầu, 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 trìnhchưng cất chúng ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các yếu tố để quátrình chưng cất đạt hiệu quả kinh tế cao Sơ đồ nguyên lý của tháp chưngcất được trình bày trên hình 6 Các yếu tố ảnh hưởng tới công nghệ chưngcất dầu chính là yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của tháp chưngcất

1 Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện

- Nhiệt độ là một thông số quan trọng nhất của tháp chưng, bằng cáchthay đổi nhiệt của tháp sẽ điều chỉnh được chất lượng và hiệu suất của sảnphẩm, 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 chếtuỳ theo bản chất của loại dầu thô, mức độ cần phân chia sản phẩm, ápsuất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp nhưng phải tránh được

sự phân huỷ nhiệt của nguyên liệu ở nhiệt độ cao, do vậy nhiệt độ lò ốngđốt nóng phải được khống chế chặt chẽ

 Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi

và phần hồi lưu đáy Nếu bay hơi hồi lưu đáy bằng một thiết bị đốt nóngriêng thì nhiệt độ đáy tháp sẽ ứng với nhiệt độ bốc hơi cân bằng ở áp suấttại đáy tháp Nếu bốc hơi bằng cách dùng hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độđáy tháp sẽ thấp hơn nhiệt độ vùng nạp liệu Nhiệt độ đáy tháp phải chọntối ưu tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng nhưng phải đủ để tách hết hơi nhẹkhỏi phần cặn đáy

 Nhiệt độ đỉnh tháp phải được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơihoàn 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 phânđoạn khác Nhiệt độ đỉnh tháp chưng khi chưng cất ở áp suất khí quyển cần

giữ trong khoảng 100  1200C Còn với tháp chưng chân không khi Pchưng từ 10  70 mmHg thường không quá 1200C để tách hết phần gazoilnhẹ 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 hơisản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó cho tưới trở lại đỉnh tháp Nhưvậy chỉ cần cấp một lượng nhiệt đủ để bốc hơi Tác nhân làm lạnh có thểdùng nước hay chính sản phẩm lạnh, công thức của lượng nhiệt hồi lưunóng

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

+ 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 lượngnhiệt cần thiết để cấp cho phần lồi lưu bao gồm nhiệt cần để đun nóng nóđến nhiệt độ sôi và lượng nhiệt cần để hoá hơi, do vậy hồi lưu nguội tínhbằng công thức:

Trong đó: Rng là lượng hồi lưu nguội

Q là lượng nhiệt mà hồi lưu cần

là hàm nhiệt của hơi

là lượng nhiệt của lỏng hồi lưu

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 lưuthường ít, làm tăng rõ ràng chất lượng mà không làm giảm nhiều năng suấtcủa tháp chưng Ngoài hồi lưu đỉnh, đáy người ta còn sử dụng hồi lưu trunggian để tăng chất lượng của các sản phẩm cạnh sườn và điều chỉnh nhiệt độ

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

cách lấy một phần sản phẩm lỏng nằm trên các đĩa có nhiệt độ t1 đưa rangoài làm nhiệt độ t0 rồi tưới hồi lưu trở lại tháp Khi đó chất lỏng hồi lưucần thu một lượng nhiệt để đun nóng từ nhiệt độ t0 đến tl

Xác định lượng hồi lưu trung gian theo công thức:

Trong đó: gtr: lượng nhiệt hồi lưu lấy đi (kcal/h)

, : hàm lượng nhiệt của hồi lưu ở pha lỏng ứng với nhiệt độ t1

và t0 (kcal/kg)

Ưu điểm: giảm lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp, tận dụng được một lượngnhiệt thừa rất lớn của tháp chưng để đun nóng nguyên liệu ban đầu tăngcông suất làm việc của tháp

Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phépđiều 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 chưng 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 chưngluyện phụ thuộc vào lực thuỷ tĩnh khi hơi nước đi qua các đĩa nghĩa là phụthuộc 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 đi 5  10 mmHg từdưới 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 nguyênliệu 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 hơinước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm dầu mỏ, cho phần chấtlỏng 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 10

 70 mmHg Độ chân không càng sâu càng cho phép chưng sâu hơn, nhưngnếu 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 chưng cất

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

+ Điều chỉnh áp suất trong tháp làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng + áp suất tăng lên thì chất lỏng sôi ở nhiệt độ cao hơn Nếu áp suất

tăng quá cao, lượng chất lỏng trong tháp sẽ nhiều dẫn đến hiện tượng sặclàm giảm hiệu quả phân chia

+ 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 tănglên

+ 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 phậnchưng 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 sảnphẩm 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 ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm

V Sản phẩm của quá trình chưng cất

Khi tiến hành chưng cất sơ bộ dầu mỏ chúng ta nhận được nhiềuphân đoạn và sản phẩm dầu mỏ Chúng được phân biệt với nhau bởi giớihạn nhiệt độ sôi hay nhiệt độ chưng bởi thành phần hydrocacbon, độnhớt, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ động đặc và nhiều tính chất khác cóliên quan đến việc sử dụng Từ chưng cất ta nhận được các sản phẩm sau:

 Phân đoạn khí hydrocacbon

 Phân đoạn xăng còn có thể chia làm 2 phân đoạn: Xăng nhẹ chứacác 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 kerosen có nhiệt độ sôi từ 180  2500C Bao gồm các cấu

 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

Khí hydrocacbon chủ yếu là C3  C4 tuỳ thuộc vào công nghệ chưngcất phân đoạn C3  C4 nhận được là ở thể khí Phân đoạn này thường đượcdùng làm nguyên liệu cho quá trình chia khí để nhận các khí riêng biệt chocông nghệ chế biến tiếp theo thành những hoá chất cơ bản hay được dùnglàm nhiên liệu dân dụng

2 Phân đoạn xăng

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

 Sản xuất nhiên liệu cho động cơ xăng

 Sản xuất nguyên liêu cho công nghiệp hoá dầu

 Sản xuất dung môi cho công nghiệp hoá học

Trong thành phần nhiên liệu xăng nói chung đều có nhiềuhydrocacbon, 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 thườngkhông đáp ứng được yêu cầu về khả năng chống kích nổ khi ứng dụng làmnhiên liệu cho động cơ xăng, chúng có trị số octan rất thấp từ 30  60 trongkhi yêu cầu trị số octan cho động cơ xăng phải trên 90 Vì vậy để có thể sửdụng 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

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 Dođặc 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 cáchydrocacbon naphten và parafin thích hợp với những đặc điểm của quátrình cháy trong động cơ phản lực nhất Vì vậy phân đoạn kersen và phânđoạn xăng của dầu mỏ họ naphteno  parafin hoặc parafino  naphten lànguyên liệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực nếu hàmlượng lưu huỳnh hoạt động lớn, người ta phải tiến hành làm sạch nhờ xử lýhydro

Phân đoạn kerosen của dầu mỏ họ parafinic được sử dụng để sản xuấtdầu hoả dân dụng mà không đòi hỏi quá trình biến đổi thành phần bằng cácphương 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 dùnglàm nguyên liệu diezen, khi nhận nguyên liệu này từ dầu mỏ có rất nhiềulưu huỳnh cho nên người ta phải khử các hợp chất lưu huỳnh bằng hydrohoá làm sạch

Phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 200  3000C, cao nhất là 3400C Phânđoạn này từ dầu mỏ chứa rất nhiều hydrocacbon parafin cần phải tiến hànhtách 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 làmnhiên liệu đốt lò cho các lò công nghiệp, lò phản ứng Nó hay được sửdụng cho các quá trình chưng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờnhay nhận nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác, cracking nhiệt vàhydrocacking

6 Phân đoạn dầu nhờn

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

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 xuấtdầu nhờn bôi trơn

7 Phân đoạn gudron

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

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

Do vậy trong dầu mỏ loại nào có trữ lượng các sản phẩm trắng cao thì đó làloại 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 nhữngchỉ tiêu đánh giá chất lượng của dầu thô

Chương 2:

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:

 Sơ đồ bốc hơi một lần và tinh luyện một lần trong cùng một thápchưng luyện

Hình 6

Phân đoạn 2Phân đoạn 3Phân đoạn 1Xăng

Dầu thô

Mazut

Loại sơ đồ này có ưu điểm là sự bốc hơi đồng thời các phân đoạn sẽgiảm được nhiệt độ bốc hơi và nhiệt lượng đun nóng dầu trong lò Thiết bịđơn giản gọn gàng, nhưng lại có nhược điểm: đối với dầu chứa nhiều khíhoà tan cũng như chứa nhiều phân đoạn nhẹ, nhiều tạp chất lưu huỳnh thìgặp nhiều khó khăn trong quá trình chưng cất, do áp suất trong các thiết bịtrong sơ đồ đều lớn, nên thiết bị phải có độ bền lớn làm bằng vật liệu đắttiền, đôi khi còn có hiện tượng nổ, hỏng thiết bị do áp suất trong tháp tăngđột ngột.

 Sơ đồ bốc hơi 2 lần và tinh luyện 2 lần trong 2 tháp nối tiếp nhau.Loại này có 2 sơ đồ: sơ đồ 1 (hình 7), sơ đồ 2 (hình 8)

Hình 7

Phân đoạn 2Phân đoạn 1

XăngDầu nóng

MazutXăng nhẹ

Phân đoạn 2Phân đoạn 1

XăngDầu nóng

Phân đoạn 3

Hình 8

Thiết bị chưng cất theo sơ đồ 1 gồm hai tháp nối tiếp nhau, quá trìnhbốc hơi hai lần và tinh luyện hai lần trong hai tháp nối tiếp nhau Loại nàythường áp dụng để chế biến những loại dầu có chứa nhiều phân đoạn nhẹ,những hợp chất chứa lưu huỳnh và nước

Nhờ các cấu tử nhẹ, nước được tách ra sơ bộ ở tháp thứ nhất, nêntrong các ống xoắn của lò và tháp thứ hai không có hiện tượng tăng áp suấtđột 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 thápchưng 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 đundầu làm việc với hệ số trao đổi nhiệt lớn, giảm đáng kể công suất cần thiếtcủa lò đun dầu chính Nhờ loại này loại bỏ được nước ngay ở tháp thứ nhấtnên 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 độcao hơn 5  100C so với sơ đồ trên Có thể hạn chế hay khắc phục hiệntượng 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 lầntrong tháp chưng luyện Sơ đồ loại này ít phổ biến, ở sơ đồ này có sự tinhluyện phần nhẹ và phần nặng xảy ra đồng thời trong cùng mọt tháp chínhthứ 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 mụcđích của quá trình chế biến

Với dầu mỏ chứa lượng khí hoà tan bé từ 0,5  1,2%, trữ lượng xăngthấp từ (12  15% phân đoạn có nhiệt độ sôi đến 1800C) và hiệu suất cácphân đoạn cho tới 3500C không lớn hơn 45% thì thuận tiện nhất và cũng

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

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 (20 30%) thì nên chọn sơ đồ chưng cất AD với bay hơi hai lần Lần 1 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 cónhiệt độ sôi thấp ra khỏi dầu Để ngưng tụ hoàn toàn bay hơi lên người tatiến hành chưng cất ở áp suất cao hơn khoảng P = 0,35  1 MPa Nhờ ápdụng 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 trắngnhiều 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 cấtphân đoạn Các hydrocacbon nhẹ được tách ra ở cột cất sơ bộ nên cho phépđun 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 nêntháp chính thứ hai làm việc hoàn toàn an toàn Mặt khác những hợp chấtlưu huỳnh gây ăn mòn thiết bị đã được tách ra ở đỉnh tháp sơ bộ nên trongtháp chưng thứ hai không dùng vật liệu đắt tiền, có thể dùng bằng thépthường Ngoài ra nó còn có ưu điểm riêng biệt có thể dùng cho một số mụcđích đặc biệt

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

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 cấtloại hai tháp

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

1 Bơm 12 Hơi nước vào tháp

Thiết bị khử muối và nước

Thiết bị trao đổi nhiệt

3 Thuyết minh sơ đồ chưng 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 bị khửnước và muối (3)

Sau khi tách nước và muối, dầu thô lại chuyển qua các thiết bị trao đổinhiệt (4) để nâng nhiệt độ đến 200  2200C rồi được nạp vào tháp chưngluyện (7), nhiệt độ đỉnh tháp là 800C1120cvà nhiệt độ đáy tháp là từ 200 

2200C, áp suất từ 3  5 at

Với chế độ công nghệ như vậy ở tháp chưng này chỉ nhằm tách phầnkhí hoà tan và một phần xăng nhẹ khỏi dầu thô, phần còn lại gọi là (sảnphẩm đáy) được đưa qua lò đốt (8) nâng nhiệt độ lên 320  3600C rồi đượcnạp vào tháp chưng cất chính (9)

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