TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ VÀ CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ

Cho đến nay, dầu thô đã được nghiên cứu chế biến thành nhiều phân đoạn phù hợp với mục đích sử dụng của con người, từ các phân đoạn này, người ta có thể sử dụng nó như một nguồn nhiên li

Trang 1

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 6

A TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ VÀ CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ 7

I TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ 7

I.1 Dầu thô 7

I.2.Thành phần hóa lý 7

I.3 Các đặc trưng hóa lý 8

I.3.1 Tỷ trọng 8

I.3.2 Điểm vẩn đục và điểm chảy 8

I.3.3 Độ nhớt 9

I.3.4 Áp suất hơi bão hòa và điểm chớp cháy 9

I.3.5 Thành phần cất 9

II CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ 9

II.1 Sản phẩm năng lượng 9

II.1.1 Khí dầu mỏ hóa lỏng – LPG 9

II.1.2 Xăng 10

II.1.3 Nhiên liệu phản lực 10

II.1.4 Nhiên liệu diesel 11

II.1.5 Dầu đốt công nghiệp - FO 12

II.2 Sản phẩm phi năng lượng 12

II.2.1 Dung môi hydrocarbon 12

II.2.2 Naphtha 13

II.2.3 Dầu nhờn 13

II.2.4 Sáp và paraffin 13

II.2.5 Bitume 13

III CHỨC NĂNG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU 14

IV NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 17

I PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN 18

I.1 Cân bằng vật chất 18

I.1.1 Phần trăm thể tích (%V) và phần trăm khối lượng (%m) 18

I.1.2 Xác định tỷ trọng và độ API 19

Trang 2

I.1.3 Lưu lượng khối lượng và lưu lượng thể tích 22

I.2 Hàm lượng lưu huỳnh (%S) 23

I.3 Chỉ số octane – RON 27

I.4 Nhiệt độ sôi trung bình phân đoạn 27

I.5 Khối lượng phân tử trung bình phân đoạn 28

I.6 Áp suất hơi bão hòa Reid –RVP 29

I.7 Chỉ số cetane 30

I.8 Hằng số Watson 31

I.9 Độ nhớt 31

I.10 Điểm chảy 32

I.10 Điểm chảy 32

I.11 Điểm chớp cháy 33

I.12 Tổng kết cho phân xưởng chưng cất khí quyển 33

I.12.1 Tính chất các phân đoạn dầu mỏ của phân xưởng 33

I.12.2 Cân bằng vật chất trong phân xưởng 34

II Phân xưởng chưng cất chân không 35

II.1 Mục đích 35

II.2 Nguyên liệu và sản phẩm 35

II.3 Cân bằng vật chất 36

II.4 Tính chất các phân đoạn 36

II.4.1 Tỷ trọng 36

II.4.2 Hàm lượng lưu huỳnh 37

II.4.3 Nhiệt độ sôi trung bình phân đoạn VD 37

II.4.4 Độ nhớt 37

II.4.5 Điểm chớp cháy 37

II.4.6 Khối lượng phân tử 38

III Phân xưởng HDS 39

III.1 Tổng quan về phân xưởng HDS 39

III.1.1 Mục đích 39

III.1.2 Các điều kiện tiến hành quá trình 39

III.2 Nguyên liệu 40

III.3 Tính toán lượng H 2 tiêu thụ 41

Trang 3

III.3.1 Lượng H2 để khử S 41

III.3.2 Lượng H2 để no hóa Aromatic 42

III.3.3 Lượng H2 để no hóa olefin 42

III.3.4 Tổng lượng H2 tiêu thụ 42

III.4 Tính toán lượng khí và xăng thu được 43

III.5 Sản phẩm sau quá trình HDS 44

III.6 Cân bằng vật chất – Tính chất các phân đoạn sản phẩm đã khử lưu huỳnh 45

III.6.1 Phân đoạn LGO 45

III.6.3 Phân đoạn HGO 45

III.6.4 Phân đoạn LCO 45

III.6.5 Phân đoạn VD 46

IV Phân xưởng cracking xúc tác - FCC 46

IV.1 Tổng quan về phân xưởng FCC 46

IV.2 Nguyên liệu 47

IV.3 Cân bằng vật chất 48

IV.4 Ổn định áp suất hơi bão hòa của xăng FCC 49

IV.5 Cân bằng vật chất chung cho phân xưởng FCC 50

V Phân xưởng giảm nhớt 50

V.1 Mục đích 50

V.2 Nguyên liệu 50

V.3 Sản phẩm 51

V.4 Cân bằng vật chất cho phân xưởng giảm nhớt 51

V.5 Các đặc điểm của sản phẩm 52

VI Phân xưởng Reforming xúc tác 52

VI.1 Tổng quan về phân xưởng Reforming xúc tác 52

VI.1.1 Mục đích 52

VI.1.2 Nguyên liệu 52

VI.1.3 Sản phẩm 53

VI.1.4 Hiệu suất thu sản phẩm 54

VI.2 Cân bằng vật chất 54

VII Cân bằng vật chất chung trong nhà máy 55

Trang 4

C PHỐI TRỘN SẢN PHẨM 56

I Giới thiệu phương pháp 56

II Mục đích 56

III Phương pháp phối trộn 56

IV Các tính chất đặc trưng cho sản phẩm 56

IV.1 Tỷ trọng 56

IV.2 Hàm lượng lưu huỳnh 56

IV.3 Chỉ số octane 56

IV.4 Áp suất hơi bão hòa 57

IV.5 Chỉ số cetane 57

IV.6 Chỉ số trộn lẫn của điểm chớp cháy 57

IV.7 Chỉ số trộn lẫn của độ nhớt 57

IV.8 Chỉ số trộn lẫn của điểm chảy 58

V Các ràng buộc 58

VI Bước tiến hành 59

VI.1 Nguyên tắc 59

VI.2 Tiến hành 59

VII Phối trộn sản phẩm 60

VII.1 Propane thương phẩm và Butane thương phẩm Error! Bookmark not defined VII.2 Xăng RON 95 62

VII.3 Xăng RON 92 63

VII.4 Nhiên liệu phản lực –Jet A1 64

VII.5 Nguyên liệu hóa dầu 65

VII.6 Dầu Diesel 66

VII.8 Dầu đốt công nghiệp 67

VII.8 Bitume 68

VII.9 Dầu đốt công nghiệp FO2 69

D CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG NHÀ MÁY 70

I Năng lượng tiêu thụ cho các phân xưởng 70

II Năng lượng thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu 71

III Cân bằng phối trộn sản phẩm 72

Trang 5

E KẾT LUẬN 74

F PHỤ LỤC 76

Hình 1: Đồ thị tra Δt mav theo t v và S 76

Hình 2: Độ nhớt động học - hiệu suất thu cặn (%) khối lượng 77

Hình 3: Mass molarie - hiệu suất thu xăng C 5 theo % khối lượng 78

Hình 4: Biểu đồ xác định điểm chảy của cặn 79

Hình 5: Biểu đồ xác định độ nhớt tại các nhiệt độ khác nhau 80

Hình 6: Đồ thị tiên đoán độ nhớt động học theo Kw và API 81

Hình 7: Biểu đồ xác định hiệu suất chuyển hóa theo thể tích nguyên liệu 82

Hình 8: Biểu đồ xác định hiệu suất thu xăng 10RVP và thành phần khí khô 83

Hình 9: Biểu đồ xác định hiệu suất thu các khí và %S trong sản phẩm 84

Hình 10: Biểu đồ xác định hiệu suất thu xăng Reformate 85

Hình 11: Biểu đồ xác định hiệu suất thu khí 86

Hình 12: Biểu đồ xác định hiệu suất chuyển hóa theo VVH 87

Hình 13: Hiệu suất thu phân đoạn C 1 - C 5 88

Hình 14: Hiệu suất thu xăng (80 o C - 150 o C) - %S bị khử 89

Hình 15: Biểu đồ xác định lượng H 2 tiêu thụ cho việc no hóa Aromatic 90

Hình 16: Biểu đồ xác định lượng H 2 để khử 1%S và lượng H 2 để no hóa olefine 91

Hình 17: VISCOSITE DES MELANGES EN VOL - đồ thị xác định chỉ số độ nhớt 92

Hình 18: Đồ thị xác định chỉ số điểm chảy BI PP 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

Trang 6

LỜI MỞ ĐẦU

Kể từ những năm đầu thế kỷ 20, khi dầu mỏ bắt đầu được khám phá cho đến hiện nay nguồn tài nguyên này được xem là “vàng đen”, nó luôn luôn thể hiện được vai trò chủ đạo của nó trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của thế giới, và nó là nguồn tài nguyên có thể được đánh giá là không thể thay thế cả trong một hoặc vài thế kỷ tới Cho đến nay, dầu thô đã được nghiên cứu chế biến thành nhiều phân đoạn phù hợp với mục đích sử dụng của con người, từ các phân đoạn này, người ta có thể sử dụng nó như một nguồn nhiên liệu, chất đốt hay các sản phẩm phi năng lượng khác

Cùng với sự ra đời của động cơ đốt trong, các loại động cơ ô tô, tàu thủy, hàng không, các phân đoạn sản phẩm dầu mỏ trở thành nguồn nhiên liệu tốt, là động lực phát triển nền kinh tế thế giới Hơn nữa, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là hóa học, dầu mỏ trở thành nguồn nguyên liệu phong phú cho ngành công nghiệp hóa dầu, sản xuất các sản phẩm phi năng lượng Hầu như các sản phẩm có mặt trong đời sống hàng ngày đều được làm từ sản phẩm hóa dầu: giày da, túi nhựa, dược phẩm…Các sản phẩm năng lượng cũng như phi năng lượng đang ngày càng đòi hỏi những tiêu chuẩn khắt khe hơn, trong đó chủ yếu là tiêu chuẩn môi trường Do vậy, xu hướng hiện nay là nghiên cứu, khám phá ra các công nghệ phù hợp, tìm tòi các vật liệu xúc tác nhiều ưu điểm hơn để xử lý các nguồn dầu thô chất lượng ngày càng thấp, tỷ trọng càng lớn, thành phần càng chứa nhiều tạp chất sang các sản phẩm chất lượng càng tốt, càng thân thiện với môi trường

Vì vậy, việc hiểu những yêu cầu và kiến thức cơ bản về các quá trình lọc, chế biến dầu thô, xác định nhu cầu các loại sản phẩm, từ đó định hình năng suất các phân đoạn, tính toán năng lượng là rất cần thiết Nhiệm vụ không chỉ là tính toán từ dầu thô đến năng suất các sản phẩm, mà còn tối ưu hóa về mặt năng lượng, chi phí đầu tư thiết bị Trong đồ án này, sinh viên sẽ được củng cố các kiến thức cũng như làm quen với việc tối ưu hóa bài toán kinh tế và kỹ thuật

Đồ án này được hoàn thành là nhờ vào sự giúp đỡ tận tình của cô Lê Thị Như Ý Qua đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật dầu khí, các bạn trong lớp 15H5 và các anh chị khóa trên đã nhiệt tình góp ý và giúp đỡ

Trang 7

A TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ VÀ CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ

I TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ

I.1 Dầu thô

Dầu thô là loại nhiên liệu hóa thạch, được hình thành qua một quá trình biến đổi rất lâu dài, cùng với những hoạt động kiến tạo và biến đổi hóa học dưới lòng đất hay lòng biển Dầu thô có nguồn gốc từ những vật liệu hữu cơ là nguồn các xác sinh vật nổi

và chất mùn qua quá trình lắng đọng trầm tích và tích tụ tạo nên các mỏ dầu.Hiện còn tồn tại hai quan điểm lý giải nguồn gốc hình thành dầu thô: lý thuyết nguồn gốc vô cơ

và nguồn gốc hữu cơ Tuy nhiên, quan điểm lý thuyết hữu cơ được chấp nhận nhiều hơn

cả, vì nó giải thích phù hợp thành phần hóa học của dầu thô và cho thấy rõ ràng sự hình thành dầu thô gắn liền với các quá trình vận động địa chất

Dầu thô là một chất lỏng nhớt có màu thay đổi, từ xanh đến nâu đen, có mùi của H2S, nhựa thông hay đơn giản là mùi của hydrocacbon Các tính chất đặc trưng của dầu thô thay đổi trong giới hạn rất rộng: chúng thay đổi theo từng mỏ và theo các vị trí khác nhau trong cùng một mỏ Dầu thô thường tồn tại ở trạng thái lỏng ở điều kiện thường, gồm một lượng nhỏ các giọt nước lơ lửng ở trạng thái hệ phân tán keo.Một số trường hợp ngoại lệ là dầu thô tồn tại ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thường

Trang 8

tuy chiếm một lượng rất nhỏ nhưng cũng quyết định tính chất và chất lượng của dầu thô Dựa vào thành phần tương đối của các loại hydrocacbon mà người ta có thể phân chia tên các loại dầu thô theo họ hydrocacbon chiếm chủ yếu, chẳng hạn như dầu parafinic, naphtenic, aromatic, hoặc loại lai hợp như napteno-parafinic, parafino-naphtenic…Tuy nhiên, việc phân chia này chỉ cho phép tiên đoán tính chất của dầu thô, và vì tính phức tạp của nó mà người ta ít khi phân loại theo phương pháp này

I.3 Các đặc trưng hóa lý

I.3.1 Tỷ trọng

Tỷ trọng của dầu thô khác nhau trong các mỏ khác nhau, và kể cả giữa vỉa này

và vỉa khác của một mỏ.Tỷ trọng của dầu thô càng nhỏ khi tỷ số H/C càng lớn Tỷ trọng của dầu thô có thể nằm trong khoảng từ 0.7 – 1 Việc hiểu biết tỷ trọng của một loại dầu thô đóng vai trò quan trọng trong mua bán dầu thô, chuyển đổi đơn vị và định hướng công nghệ chế biến, lưu trữ, vận chuyển

Tỷ trọng của dầu thô có thể được thể hiện bằng tỷ trọng d154, tỷ trọng tiêu chuẩn (Specific Gravity) hay độ API (American Petroleum Institute, Viện dầu mỏ Hoa Kỳ)

Tỷ trọng tiêu chuẩn (S) là tỷ số giữa một khối lượng thể tích chất lỏng ở 600F và khối lượng của nước có cùng thể tích và cùng nhiệt độ

Độ API được sử dụng rộng rãi để đo tỷ trọng của dầu thô,tính theo công thức sau:

ο

60 60

141.5

S

I.3.2 Điểm vẩn đục và điểm chảy

Khi dầu thô được đưa về trạng thái lạnh, người ta không quan sát thấy hiện tượng chuyển tiếp rõ nét từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn như một chất lỏng tinh khiết mà xảy ra hiện tượng như sau: đầu tiên xuất hiện sự gia tăng về độ nhớt, sau đó nếu nhiệt

độ tiếp tục hạ xuống thì các tinh thể nhỏ bắt đầu xuất hiện Trong trường hợp dầu trong suốt, ta sẽ quan sát được sự vẩn đục dạng đám mây Nhiệt độ vào thời điểm xuất hiện đám mây đó gọi là nhiệt độ vẩn đục (Cloud Point) của dầu thô Nếu ta vẫn tiếp tục hạ nhiệt độ thì các tinh thể sẽ tiếp tục gia tăng kích thước, dầu trở nên đặc hơn và đến một lúc nào đó không còn khả năng lưu động nữa Nhiệt độ tại thời điểm dầu thô không còn khả năng lưu động gọi là điểm chảy (Pour point) Sự tạo thành các tinh thể trong dầu thô chủ yếu do các hợp chất n-parafine dễ kết tinh khi hạ nhiệt độ xuống thấp

Trang 9

Điểm chảy của dầu thô thường nằm trong khoảng từ -30oC đến 60oC.Việc xác định điểm vẩn đục và điểm chảy sẽ cho phép điều kiện vận hành, tồn chứa, vận chuyển, công suất bơm

I.3.3 Độ nhớt

Việc đo độ nhớt ở những nhiệt độ khác nhau rất quan trọng vì nó cho phép tính toán hao hụt nguyên liệu trong đường ống, hệ thống ống trong nhà máy lọc dầu, tính toán công suất bơm và hệ thống trao đổi nhiệt

Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ của các loại dầu thô không giống nhau Độ nhớt của dầu parafinic sẽ tăng nhanh khi hạ nhiệt độ Độ nhớt động học của dầu thô được xác định bằng phép đo thời gian chảy của dầu trong một ống mao quản có độ dài biết trước nhân với chỉ số nhớt kế, phụ thuộc vào từng loại nhớt kế khác nhau Đơn vị độ nhớt động học là cSt hay mm2/s

I.3.4 Áp suất hơi bão hòa và điểm chớp cháy

Người ta đánh giá áp suất hơi của dầu thô theo phương pháp áp suất hơi Reid (RVP) Dầu thô khi ra khỏi giếng có áp suất hơi có thể đạt tới 20 bar, rất khó khăn cho điều kiện tồn chứa và vận chuyển Do đó, dầu thô phải được đưa qua thiết bị phân ly để tách một phần các cấu tử nhẹ trong dầu thô, giảm áp suất xuống còn 1 bar

Điểm chớp cháy có liên quan chặt chẽ đến áp suất hơi của dầu thô Nó quyết định điều kiện làm việc, tồn trữ, vận chuyển và vận hành thiết bị Điểm chớp cháy càng thấp chứng tỏ hàm lượng hydrocacbon nhẹ trong dầu thô càng lớn

I.3.5 Thành phần cất

Biểu diễn thành phần phân đoạn của dầu thô bằng đường cong chưng cất TBP, đây là đồ thị thể hiện phần trăm chưng cất được theo nhiệt độ Xác định được đường cong TBP sẽ cho phép ta đánh giá hiệu suất thu hồi các phân đoạn sản phẩm, từ đó hoạch định năng suất thu hồi theo từng loại dầu thô

II CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ

II.1 Sản phẩm năng lượng

II.1.1 Khí dầu mỏ hóa lỏng – LPG

Hiện nay, LPG được sử dụng cho 3 mục đích: làm chất đốt, nhiên liệu cho động

cơ và là nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu Trong đó, vai trò chủ yếu của LPG vẫn

Trang 10

là chất đốt, chiếm tới 70% và LPG là một chất đốt có chất lượng tốt, cháy gần như hoàn toàn, ít tạp chất và khí thải ô nhiễm Gần đây, LPG được phát hiện có chỉ số octane cao, nên nó đã, đang và sẽ được nghiên cứu làm nhiên liệu cho động cơ cháy cưỡng bức.Nhược điểm chủ yếu của nhiên liệu LPG là độ hóa hơi quá lớn và nhiệt trị cháy thể tích thấp hơn xăng và diesel

LPG được chia làm 2 loại sản phẩm: propane thương mại và butane thương mại; được lưu trữ ở trạng thái lỏng dưới áp suất 13 bar, nhiệt độ môi trường Hai dạng sản phẩm này khác nhau về thành phần cấu tử và tỷ trọng

Các nguồn sản xuất LPG chủ yếu trong nhà máy lọc dầu: phân đoạn khí đã tách C2- từ phân xưởng chưng cất khí quyển, và phần khí thu được trong phân xưởng FCC giàu các hydrocacbon C3, C4(loại olefin) Ngoài ra, LPG còn thu được từ các quá trình cracking nhiệt, giảm nhớt, HDS,…

II.1.2 Xăng

Người ta phân biệt chủ yếu 2 loại xăng thường và xăng SUPER, tùy thuộc vào trị

số octane của nó, trong đó xăng SUPER có RON lớn hơn nhiều

Xăng động cơ không phải đơn thuần là một sản phẩm của một quá trình, mà nó được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau, được lấy ra từ các quá trình khác nhau Tùy thuộc chất lượng của xăng, yêu cầu và đặc tính của dầu thô mà các nhà máy lọc dầu sẽ thiết kế các quá trình nâng cao chất lượng nguồn phối liệu cơ sở cho xăng Xăng là sản phẩm thường chiếm một lượng lớn trong nhà máy, chủ yếu là xăng thu được từ phân xưởng FCC với chất lượng trung bình, xăng tạo thành từ quá trình reforming với RON lớn, ngoài ra còn có xăng ankylate, isomerate, xăng nhẹ từ phân xưởng chưng cất khí quyển Người ta có thể kết hợp thêm một số phụ gia nhằm mục đích nâng cao chất lượng của xăng hoặc cho quá trình tồn chứa, hoạt động của động cơ như: phụ gia tăng RON (phụ gia oxygene hay phụ gia cơ kim), phụ gia ổn định chống oxy hóa…

II.1.3 Nhiên liệu phản lực

Nhiên liệu phản lực chủ yếu được lấy từ phân đoạn Kerosene của tháp chưng cất khí quyển, có khoảng nhiệt độ sôi từ 180oC – 250oC Phân đoạn Kerosene được trích

ra từ tháp chưng cất khí quyển qua một stripper dùng thiết bị đun sôi lại Yêu cầu quan trọng nhất của loại nhiên liệu này là khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, liên quan đến điểm kết tinh (Freezing point) và hàm lượng nước có trong nhiên liệu

Trang 11

Nói chung, phân đoạn Kerosene đi ra từ tháp chưng cất khí quyển có chất lượng đáp ứng tiêu chuẩn của nhiên liệu Jet A1 Hiệu suất thu hồi phân đoạn này phụ thuộc vào điểm cắt và bản chất của dầu thô, nhưng thường hiệu suất này lớn hơn so với nhu cầu thị trường Ngoài ra, các phân đoạn trung bình thu được từ quá trình Hydrocracking cũng rất thích hợp cho việc phối trộn nhiên liệu phản lực

Để đảm bảo cho quá trình hoạt động tốt của động cơ, người ta còn thêm vào một

số phụ gia như: phụ gia chống oxy hóa, phụ gia tĩnh điện, phụ gia chống ăn mòn, phụ gia chống đông…

II.1.4 Nhiên liệu diesel

Diesel là loại nhiên liệu nặng hơn xăng và nhiên liệu phản lực, dùng cho động cơ cháy kích nổ.Hỗn hợp nhiên liệu và không khí tự bốc cháy khi bị nén dưới áp suất cao Loại động cơ này tương đối phổ biến và đa dạng chủng loại từ các loại xe đặc biệt, xe chuyên dụng đến các loại phương tiện tải trọng lớn nhỏ khác nhau như ô tô, tàu thủy, tàu hỏa…

Một số đặc trưng quan trọng của nhiên liệu diesel như: độ nhớt, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, chỉ số cetane, hàm lượng lưu huỳnh Trong các yêu cầu trên, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp và độ nhớt được chú ý hơn cả Cụ thể hơn, khi phối trộn gasoil cần chú ý đến các tính chất như: điểm vẩn đục, điểm chảy, độ nhớt…

Trong nhà máy lọc dầu, diesel được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau như:

 Phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất khí quyển Hiệu suất thu hồi cũng nhưtính chất của phân đoạn này phụ thuộc vào điểm cắt và bản chất của dầu thô Tùy thuộc vào lượng phối trộn và hàm lượng S đòi hỏi trong diesel mà có thể xử lý lưu huỳnh một phần hay hoàn toàn các phân đoạn gasoil từ tháp chưng cất khí quyển

 Phân đoạn gasoil thu được từ quá trình FCC (LCO – Light Cycle Oil), phân đoạnnày có hạn chế là chỉ số cetane rất thấp (khoảng 20), hàm lượng aromatic và lưu huỳnh lớn Có thể nâng cao chất lượng của phân đoạn này bằng quá trình xử lý hydro, giảm hàm lượng S, aromatic, tăng chỉ số cetane Tuy nhiên, quá trình này không thay đổi lớn chất lượng của LCO, do đó nó được phối trộn hạn chế vào diesel và định hướng phối trộn cho dầu đốt công nghiệp

 Phân đoạn gasoil từ quá trình Hydrocracking có chất lượng rất tốt Tuy nhiên,quá trình này vẫn còn sử dụng hạn chế do chi phí quá lớn

Trang 12

 Ngoài ra có thể phối trộn một lượng nhỏ gasoil từ quá trình giảm nhớt hoặc lượngKerosene còn dư sau khi phối trộn nhiên liệu phản lực

II.1.5 Dầu đốt công nghiệp - FO

Loại nhiên liệu này chủ yếu áp dụng cho các quá trình đốt cháy trong công nghiệp (nhà máy điện, lò đốt…) và một phần có thể cung cấp cho các tàu thủy công suất lớn,

sử dụng động cơ diesel Ứng dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel của dầu đốt công nghiệp ngày càng giảm, trong khi đó nhu cầu áp dụng cho các lĩnh vực như: lò đốt của các nhà máy xi măng, sấy và chế biến thực phẩm vẫn đóng vai trò quan trọng và khó thay thế

Trong nhà máy lọc dầu, dầu đốt công nghiệp được phối trộn từ các nguồn khác nhau như: cặn mazut, cặn giảm nhớt, cặn chưng cất chân không, LCO, HCO, GO thu từ quá trình chưng cất khí quyển…

Các ràng buộc đối với loại nhiên liệu này ngày càng khắc khe hơn, chủ yếu là hàm lượng S và độ nhớt Do vậy, việc lựa chọn các nguồn phối liệu cơ sở đóng vai trò nhất định

II.2 Sản phẩm phi năng lượng

II.2.1 Dung môi hydrocarbon

Các dung môi hydrocacbon là các phân đoạn dầu mỏ tương đối nhẹ, nằm trong khoảng từ C4 đến C14 Người ta sử dụng đặc tính bốc hơi nhanh và phân chia dung môi hydrocacbon theo nhiệt độ sôi

Xăng đặc biệt: phân bố trong khoảng 30oC đến 205oC

White-spirits: 135oC – 205oC, hỗn hợp của aliphatic và alicyclic từ C7 đến C12, sửdụng chủ yếu dùng làm dung môi pha sơn

Các sản phẩm aromatic tinh khiết (BTX): làm dung môi, nguyên liệu sản xuấtthuốc trừ sâu, làm môi trường cho phản ứng polymer hóa…

Các tính chất cần thiết cho dung môi hydrocacbon như:

 Độ bốc hơi: đặc trưng bằng đường cong chưng cất hay áp suất hơi, ảnh hưởngđến thời gian sấy khô sản phẩm và khả năng tái sinh

 Độ hòa tan: dung môi phải có độ hòa tan chọn lọc

Trang 13

 Độ tinh khiết: cần phải kiểm tra nồng độ các chất hòa tan như các hợp chất củalưu huỳnh, olefine, aromatic…

 Mùi: không khó chịu

 An toàn và tính độc: liên quan đến nguy cơ cháy nổ, có thể đánh giá bằng điểmchớp cháy, và hàm lượng benzene có trong dung môi

II.2.2 Naphtha

Naphta là một nhóm đặc biệt của dung môi hydrocacbon, có đặc tính bốc hơi tương tự như White-spirits Đây là sản phẩm cơ bản của công nghiệp hóa dầu, được sử dụng chủ yếu cho quá trình cracking hơi, sản xuất các olefine có giá trị cao như propylene, butene Không có tiêu chuẩn chính thức cho loại sản phẩm này mà chỉ có tiêu chuẩn thương mại được thỏa thuận theo hợp đồng

Có hai yêu cầu cơ bản đối với naphta:

 Thành phần: diễn tả qua đường cong chưng cất, có thể đi kèm với tỷ trọng và ápsuất hơi

 Độ tinh khiết: được xác định thông qua màu sắc hoặc bằng phương pháp testthông dụng như ăn mòn lá đồng, kiểm tra nồng độ rượu, ether, mercaptane…

II.2.3 Dầu nhờn

Người ta phân loại dầu nhờn chủ yếu theo độ nhớt Tất cả các loại dầu nhờn đều được tạo nên từ 2 loại: dầu gốc và phụ gia Dầu gốc có thể là dầu gốc khoáng hay dầu gốc tổng hợp Sự có mặt của phụ gia cho phép điều chỉnh các tính chất của dầu gốc Các loại phụ gia thường dùng: phụ gia tăng chỉ số độ nhớt, giảm điểm chảy, chống mài mòn, chống oxy hóa, chống tạo bọt…

II.2.4 Sáp và paraffin

Trong quá trình sản xuất dầu gốc khoáng, phần n-parafine loại trừ ra được chia thành 2 loại: parafine thu được từ distilate nhẹ, còn cire thu được từ distilate nặng và trung bình

Các sản phẩm này có đặc tính hoàn toàn không chứa hydrocacbon thơm, chúng thường được dùng để sản xuất bao bì thực phẩm, nến, mỹ phẩm, cire…

II.2.5 Bitume

Đây là loại sản phẩm dễ kết dính, gồm các loại sau:

Trang 14

 Bitume nguyên chất thu trực tiếp từ quá trình lọc dầu

 Bitume lỏng: là hỗn hợp bitume với một dung môi, thường là phân đoạn Kerosene

có chất lượng thấp, có tác dụng làm giảm độ nhớt của bitume

 Bitume pha loãng: hỗn hợp với một loại dầu có độ nhớt thấp, thông thường làdầu than đá hay dầu có nguồn gốc dầu mỏ Sản phẩm này thường có độ nhớt cao hơn bitume lỏng

Bitume thường được sử dụng để làm đường giao thông, làm tấm lợp, bọc ống, cách điện, cách âm, chống oxy hóa…

III CHỨC NĂNG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU

Dầu thô khi khai thác lên có giá trị sử dụng rất hạn chế, do đó nó phải trải qua các quá trình chế biến trong nhà máy lọc dầu để tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá trị sử dụng cao hơn Quá trình chế biến này có thể được chia thành 2 loại: các quá trình lọc tách vật lý và quá trình chuyển hóa hóa học

Các quá trình lọc tách vật lý (chưng cất, trích ly, hấp phụ…) và các quá trình chuyển hóa hóa học (các quá trình biến đổi cấu trúc hóa học của hydrocacbon) luôn luôn kết hợp luân phiên trong nhà máy lọc dầu, nhằm biến đổi dầu thô thành các sản phẩm

có chất lượng Các quá trình lọc tách vật lý có vai trò phân tách dầu thô thành các sản phẩm trung gian hoặc phân tách một bán sản phẩm trung gian, làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa.Ngược lại, các quá trình chuyển hóa hóa học có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm chất lượng hoặc tăng hiệu suất chuyển hóa các phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ hơn Trong các quá trình chuyển hóa, quá trình FCC cung cấp một nguồn phối liệu xăng cơ sở chủ yếu; quá trình reforming xúc tác (CR), ankyl hóa, isome hóa, ether hóa tạo ra nguồn phối liệu xăng có chất lượng tốt: trị số octane cao và hàm lượng lưu huỳnh thấp Ngoài ra, các quá trình chuyển hóa như cracking nhiệt, giảm nhớt, cốc hóa làm tăng giá trị sử dụng của các phân đoạn cặn, bẻ gãy các phân tử hydrocacbon mạch dài thành các hydrocacbon mạch ngắn hơn Quá trình Hydrocracking có tác dụng tạo ra phân đoạn trung bình có chất lượng tốt để phối trộn nhiên liệu diesel với chỉ số cetane cao

Đứng trước thách thức về yêu cầu chất lượng và số lượng của các sản phẩm, trong khi chất lượng dầu thô khai thác ngày càng xấu, trữ lượng dầu thô ngày càng hạn chế, các nhà máy lọc dầu không ngừng phát triển về quy mô và công nghệ, áp dụng các công

Trang 15

nghệ chuyển hóa sâu hoặc nâng cấp chất lượng của dầu thô mới khai thác, nhằm chuyển hóa tối đa phân đoạn cặn thành các sản phẩm có giá trị sử dụng cao Xét sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung Quất để hiểu rõ hơn những điểm chung của các quy trình công nghệ trong nhà máy lọc dầu:

Trang 16 Hình 1: Sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung Quất

Trang 17

IV NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Nguồn nguyên liệu là dầu thô Arabe nhẹ Các số liệu ban đầu là Assay dầu thô, chất lượng và yêu cầu của từng loại sản phẩm cùng với nhu cầu thị trường được cho sẵn Nhiệm vụ của đồ án là phân bố lưu lượng từng loại sản phẩm, tính toán phối trộn từng sản phẩm phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng, đồng thời tính toán tối ưu về năng lượng cung cấp cho nhà máy và chi phí đầu tư thiết bị, từ đó rút ra một sơ đồ công nghệ tối ưu cho nhà máy

Các phân xưởng có mặt trong nhà máy:

 Phân xưởng chưng cất khí quyển xử lý nguồn nguyên liệu dầu thô

 Phân xưởng chưng cất chân không xử lý hoàn toàn hay một phần nguyên liệu cặnchưng cất khí quyển, nhằm thu được 2 loại sản phẩm làm nguyên liệu cho phân xưởng tiếp theo: phần cất chân không nhằm làm nguyên liệu cho phân xưởng cracking xúc tác FCC, phần cặn chưng cất chân không làm nguyên liệu cho phân xưởng giảm nhớt

và sản xuất bitume

 Phân xưởng FCC xử lý phần cất chân không

 Phân xưởng reforming xúc tác với nguồn nguyên liệu là xăng nặng chưng cất khíquyển và xăng giảm nhớt

 Phân xưởng giảm nhớt xử lý phần cặn chưng cất chân không, nhằm tạo nguồnphối liệu chủ yếu phối trộn dầu đốt công nghiệp

 Phân xưởng HDS nhằm tách loại lưu huỳnh các nguồn phối liệu cơ sở như gasoilnhẹ, gasoil nặng hoặc khử S cho các bán sản phẩm làm nguyên liệu cho quá trình xử

lý tiếp theo, nhằm đảm bảo tiêu chuẩn về hàm lượng S cho sản phẩm thương phẩm Với các dữ liệu ban đầu về các phân đoạn sản phẩm của từng phân xưởng, chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cũng như nhu cầu thị trường đối với từng loại sản phẩm, nhiệm

vụ của đồ án phải tính được lưu lượng có thể thu được của các loại sản phẩm bằng các giả thiết ban đầu là các phân xưởng hoạt động với năng suất tối đa và giả thiết các phân xưởng có thể tạo ra các sản phẩm chất lượng cao phục vụ cho quá trình phối liệu sản phẩm thương phẩm

Cụ thể hướng giải quyết:

 Tính cân bằng vật liệu cho mỗi phân xưởng và toàn bộ nhà máy

 Tính phối liệu sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trường

 Tính lại CBVC toàn nhà máy theo sơ đồ dây chuyền công nghệ đã chọn

Trang 18

 Tính cân bằng nhiệt lượng của nhà máy

B TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TỪNG PHÂN XƯỞNG

Tính cân bằng vật chất cho toàn mỗi công đoạn, mỗi phân xưởng và cho toàn nhà máy Đồng thời tính toán các tính chất của các phân đoạn sản phẩm

I PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN

Đây là phân xưởng xử lý một lượng nguyên liệu lớn nhất trong nhà máy, là toàn

bộ nguồn dầu thô khai thác lên và đây là quá trình lọc tách sơ bộ đầu tiên nhằm phân tách dầu thô thành các phân đoạn theo nhiệt độ sôi: khí (Gaz), xăng nhẹ (LN), xăng nặng (HN), kerosene (KER), gasoil (GO) và cặn chưng cất khí quyển (AR) Các phân đoạn này có thể được dùng để phối liệu sản phẩm thương phẩm hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình xử lý tiếp theo

Nguồn nguyên liệu là dầu thô trước khi vào tháp chưng cất khí quyển phải trải qua quá trình tiền xử lý để tách muối, nước và các tạp chất cơ học.Ngoài ra còn đi qua các hệ thống thu hồi nhiệt của các dòng sản phẩm ra khỏi tháp và đi vào lò đốt Nhiệt

độ của dầu thô khi vào tháp phải đạt từ 350oC đến 370oC

Phân xưởng chưng cất khí quyển là phân xưởng cơ bản nhất của một nhà máy lọc dầu

I.1 Cân bằng vật chất

I.1.1 Phần trăm thể tích (%V) và phần trăm khối lượng (%m)

Bảng 1: Khoảng nhiệt độ của các phân đoạn sản phẩm lấy ra từ tháp chưng cất khí quyển

Từ điểm sôi đầu và cuối của mỗi phân đoạn trong bảng trên, bằng phương pháp nội suy, ta tính được phần trăm chưng cất (theo phần trăm khối lượng và thể tích được cho trong bảng số liệu kèm theo) tại điểm cắt xác định Sau đó tính phần trăm thể tích

và khối lượng của mỗi phân đoạn

Các giá trị về % thể tích và % khối lượng từng phân đoạn được tính theo công thức:

%V = %VTf - %VTi

%m = % mTf - % mTi

Trong đó:

 %VTf và % mTf là % thể tích và khối lượng ứng với điểm sôi cuối

Ti - Tf(oC) Ti - 25 25 - 85 85 - 180 180 - 245 245 - 315 315 - 370 370+

Trang 19

 %VTi và % mTi là % thể tích và khối lượng ứng với điểm sôi đầu

Các quy tắc nội suy được áp dụng:

thể là nhiệt độ sôi đầu hoặc nhiệt độ sôi cuối của phân đoạn đang khảo sát

Kết quả thu được cho ở bảng sau:

Bảng 2: Phần trăm thể tích và phần trăm khối lượng các phân đoạn

T i - T f ( o C) Ti - 25 25 – 85 85 - 180 180 - 245 245 - 315 315 - 370 370+

I.1.2 Xác định tỷ trọng và độ API

 Tỷ trọng được xác định theo phương pháp cộng tính về thể tích Theo nguyên tắc

bảo toàn khối lượng ta có:

mΣ = m1 + m2 + … + mi

dΣVΣ = d1V1 + d2V2 + … + diVi

Từ đó suy ra:

i i i Σ

 dΣ: tỷ trọng của phân đoạn

 di: tỷ trọng của mỗi phân đoạn nhỏ

 Vi: phần trăm thể tích thu được của mỗi phân đoạn nhỏ

 Tỉ trọng tiêu chuẩn SG: được tính theo công thức: SG = 1.002d15

4

 Độ API: được tính theo công thức đã đưa ra ở mục I.3.1

 Tính chi tiết cho từng phân đoạn ta có:

 Phân đoạn GAS

Bảng 3: Tỷ trọng phân đoạn khí

4 V

 Phân đoạn xăng nhẹ LN

Bảng 4: Tỷ trọng phân đoạn xăng nhẹ

 Phân đoạn xăng nặng HN

Bảng 5: Tỷ trọng phân đoạn xăng nặng

Trang 21

 Phân đoạn kerosene KER

Bảng 6: Tỷ trọng phân đoạn kerosene

 Phân đoạn LGO

Bảng 7: Tỷ trọng phân đoạn LGO

 Phân đoạn HGO

Bảng 8: Tỷ trọng phân đoạn HGO

Trang 22

Lúc đó: d ∑(HGO)= ∑𝐝𝐢.𝐕𝐢

𝐕∑ = 8.5693

9.8 = 0.87441

 Phân đoạn cặn chưng cất khí quyển AR

Bảng 8: Tỷ trọng phân đoạn cặn chưng cất khí quyển

Phân đoạn %V d 15 4 d 15 4 V Phân đoạn %V d 15 4 d 15 4 V

I.1.3 Lưu lượng khối lượng và lưu lượng thể tích

Năng suất của nhà máy: F = 8500(kt/năm)

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 23

Lưu lượng khối lượng mỗi phân đoạn được tính từ phần trăm khối lượng ứng với phân đoạn đó khi đã có năng suất dầu thô cần xử lý theo công thức: mi= %mi.F

Trong đó mi là lưu lượng khối lượng của phân đoạn thứ i (kt/năm)

Từ đó ta tính lưu lượng thể tích của mỗi phân đoạn theo công thức:Vi = mi/di

Bảng 10: Lưu lượng các phân đoạn của DA

I.2 Hàm lượng lưu huỳnh (%S)

Hàm lượng S trong mỗi phân đoạn được tính theo phương pháp cộng tính khối lượng:

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 24

Trong đó:

 SΣ, Si lần lượt là hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn tổng, phân đoạn nhỏ

 mΣ, mi lần lượt là phần trăm khối lượng phân đoạn tổng, phân đoạn nhỏ

Từ đó ta tính với từng phân đoạn:

 Phân đoạn GAZ

Xem như hàm lượng lưu huỳnh trong phân đoạn khí là vô cùng nhỏ

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 25

 Phân đoạn KER

Bảng 13: Hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn kerosene

 Phân đoạn LGO

Bảng 14: Hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn Lighgasoil

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 26

 Phân đoạn HGO

Bảng 15: Hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn Highgasoil

 Phân đoạn cặn chưng cất khí quyển AR

Bảng 16: Hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn AR

Phân đoạn %m %S %m %S Phân đoạn %m %S %m %S

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 27

I.3 Chỉ số octane – RON

Việc tính toán chỉ số octane của xăng ở đây chỉ được tính cho phân đoạn xăng nhẹ, còn phân đoạn xăng nặng không được tính vì toàn bộ lượng xăng nặng này sẽ được

xử lý ở quá trình reforming xúc tác, là quá trình tăng RON của xăng thu được

Với phân đoạn xăng nhẹ LN, ta xác định RON dựa vào giản đồ RON clair (RON không chì) phụ thuộc vào hiệu suất thu phân đoạn này (theo %m), từ hiệu suất thu là 3.08%wt, ta tra được RON clair bằng 65

I.4 Nhiệt độ sôi trung bình phân đoạn

Tính Tmav theo công thức: tmav = tv + Δtmav

Trong đó:

4

250 90

10 t t t

t v   

Δtmav là độ chênh lệch hiệu chỉnh tra theo độ dốc S (Slope) và giá trị tv

Các giá trị t10, t50 và t90 là nhiệt độ tương ứng với 10, 50, 90% chưng cất trên đường ASTM;

T’ = a*Tb [4.104]

T' là nhiệt độ của đường cong chưng cất ASTM D86, K

T là nhiệt độ của đường cong chưng cất TBP, K

a, b là hệ số tra ở bảng 4.16 trang 166 Technip I

Bảng 18: Hệ số chuyển đổi TPB-ASTM theo Riazi

T 0 1.08947 0.9981

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 28

I.5 Khối lượng phân tử trung bình phân đoạn

Khối lượng phân tử được tra từ biểu đồ ‘Masses molaire- hiệu suất thu xăng C5+ theo % khối lượng’

Khối lượng phân tử của xặng nặng và kerosene được xác định theo phương pháp cộng tính về khối lượng

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 29

I.6 Áp suất hơi bão hòa Reid –RVP

Giá trị này được xác định theo giản đồ phụ thuộc giữa hiệu suất thu phân đoạn (%m) và TVR Giá trị áp suất hơi bão hòa thực TVV = R.TVR, với R là hệ số chuyển đổi được cho trong bảng (4.13)[161-2]

 Phân đoạn LN

Hiệu suất thu LN là 3.08% khối lượng, ta tra được TVR bằng 0.82 bar Khi đó:

TVV = R.TVR = 1.06 x 0.82 = 0.869 (bar)

 Phân đoạn HN

Xác định theo phương pháp cộng tính phần mol Với năng suất tổng của LN và

HN là 16.61% khối lượng, ta tra được TVR∑ = 0.290 bar

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 30

Trong đó: ρ là khối lượng riêng ở 15oC (kg/l)

T50 là nhiệt độ ứng với 50% chưng cất trên đường ASTM D86, oC Chuyển đổi TBP sang ASTM theo công thức Riazi (4.104)[164-2]:

T = a x T

Trong đó: T' là nhiệt độ của đường cong chưng cất ASTM D86, K

T là nhiệt độ của đường cong chưng cất TBP, K

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 31

→ ICHGO = 45.37

Bảng 23: Chỉ số Cetane của các phân đoạn

(1.8xT )K

S



Với Tmav là nhiệt độ sôi trung bình thể tích phân đoạn (K)

Bảng 24: Hằng số KW của các phân đoạn

Sử dụng công thức trên, tính toán ta được các kết quả sau:

Bảng 25: Độ nhớt của các phân đoạn

Phân đoạn đoạn K w A

o

100 F μ

(cSt)

o

210 F μ

(cSt)

o

20 C μ

(cSt)

o

50 C μ

(cSt)

o

100 C μ

(cSt)

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 32

Trong đó: các giá trị độ nhớt ở 20oC, 50oC, 100oC được xác định dựa vào biểu

đồ biểu diễn mối quan hệ độ nhớt động học – nhiệt độ theo tiêu chuẩn ASTM

Nếu không sử dụng biểu đồ, có thể xác định độ nhớt theo công thức:

I.10 Điểm chảy

Điểm chảy của phân đoạn KER được tính theo công thức (4.113)[172–2]:

2.971 (0.612-0.474S) (0.31-0.333S)

Với: SG là tỷ trọng tiêu chuẩn

M là khối lượng phân tử trung bình của phân đoạn, g/mol

ν100là độ nhớt ở 100oF, cSt

PP là điểm chảy tính bằng K

I.10 Điểm chảy

Điểm chảy của phân đoạn KER được tính theo công thức (4.113)[172–2]:

2.971 (0.612-0.474S) (0.31-0.333S)

Với: SG là tỷ trọng tiêu chuẩn

M là khối lượng phân tử trung bình của phân đoạn, g/mol

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 33

Ta xác định điểm chảy theo biểu đồ Điểm chảy (oC)-%khối lượng của phân đoạn

ở điểm đầu, % khối lượng của phân đoạn ở điểm cuối

Bảng 26: Điểm chảy các phân đoạn

1

I.11 Điểm chớp cháy

Điểm chớp cháy của các phân đoạn được tính theo công thức (4.102)[162-2]:

F

10 10

1 P

Với T10 là nhiệt độ tương ứng với 10% chưng cất trên đường ASTM, K

Ta sử dụng các hệ số đã cho như trên để chuyển T10 (TBP) sang T10 (ASTM)

Bảng 27: Điểm chớp cháy các phân đoạn

Phân đoạn t 10%ASTM , o C T 10% ,K P F ,K P F , o C KER 200.69 473.84 343.99 70.99

LGO 263.36 536.51 380.22 107.22

HGO 326.77 599.92 407.94 134.94

I.12 Tổng kết cho phân xưởng chưng cất khí quyển

I.12.1 Tính chất các phân đoạn dầu mỏ của phân xưởng

Bảng 28: Tính chất các phân đoạn dầu mỏ

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 34

I.12.2 Cân bằng vật chất trong phân xưởng

Bảng 29: Cân bằng vật chất phân xưởng chưng cất khí quyển

Năng suất phân xưởng chưng cất khí quyển 8500 kt/năm

N.s (103m3/năm)

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 35

Thu tối đa phần phân đoạn Gasoil nặng (tăng tối đa sản phẩm trắng) từ nguyên

liệu dầu thô ban đầu Quá trình làm việc ở điều kiện chân không cho phép giảm nhiệt độ

chưng cất, nhờ đó tránh được sự phân huỷ hay cracking nhiệt khi chưng cất ở nhiệt độ

cao Nhiệt độ cho phép của tháp không vượt quá 400430oC là khoảng giới hạn ổn định

nhiệt của các hydrocacbon

II.2 Nguyên liệu và sản phẩm

Phân xưởng chưng cất chân không tách phần cặn của phân xưởng chưng cất khí

quyển trực tiếp thành nhiều phân đoạn Việc phân tách các phân đoạn này tuỳ thuộc vào

thành phần của AR, khuynh hướng cũng như mục đích sử dụng sau này Các phần cất

và cặn chân không có thể đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng khác nhau tuỳ vào bản

chất nguyên liệu dầu thô, kiểu nhà máy lọc dầu, sự có mặt và công suất của các phân

xưởng phía sau và quan trọng nhất là sản phẩm thương mại và nhu cầu thị trường

Nhu cầu ngày càng tăng của các sản phẩm trắng (xăng, diesel) do các phương

tiện giao thông vận chuyển ngày càng tăng thì đối với một nhà máy lọc dầu, phân xưởng

VD là rất cần thiết Tuy nhiên đối với nhà máy lọc dầu với nguyên liệu là dầu thô nhẹ

thì có thể không cần phân xưởng này.Như nhà máy lọc dầu Dung Quất AR được đưa

qua phân xưởng FCC

Các sản phẩm của phân xưởng chưng cất chân không có những ứng dụng sau:

 Phần cất distillate làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm trắng, qua phân

xưởng FCC (thu xăng) hay phân xưởng HDC (thu Kerosene, Gasoil)

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 36

 Phần VD và dầu DAO (deasphalted oil) trích ly từVR được sử dụng để sản xuất dầu gốc HDB

 VR dùng làm nguyên liệu cho phân xưởng giảm nhớt và để sản xuất Bitume

II.3 Cân bằng vật chất

Tùy thuộc điều kiện vận hành của tháp chưng cất chân không, điểm cắt của phần cất chân không và cặn chưng cất chân không có thể điều chỉnh được Ở đây, ta lấy điểm cắt bằng 545oC

Không qua VD kt/năm

Năng suất xử lý của phân xưởng là 100%

II.4 Tính chất các phân đoạn

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 37

II.4.2 Hàm lượng lưu huỳnh

Hàm lượng lưu huỳnh trong phân đoạn VD được tính theo phương pháp cộng tính khối lượng, dựa vào Assay dầu thô (bảng phụ lục I), ta tính được %SVD = 2.4645%wt

Hàm lượng lưu huỳnh trong AR bằng 3.166% khối lượng

Hàm lượng S trong phân đoạn VR được tính theo phương pháp cộng tính khối lượng là 3.8848%wt

II.4.3 Nhiệt độ sôi trung bình phân đoạn VD

Tương tự như phương pháp tính nhiệt độ sôi trung bình thể tích cho các phân đoạn ở phân xưởng CDU, ta tính tmav của phân đoạn VDtheo 2 bước: chuyển đổi từ TBP dầu thô sang TBP phân đoạn VD, cuối cùng tính Tv theo công thức:

20 50 80 v

t + t + t t

3



Giá trị tmav = tv + Δtmav

Bảng 172: Kết quả tính toán được cho ở bảng sau

mav, oC tmav, K 385.19 401.56 450.94 484.66 506.46 452.99 452.99 726.14

II.4.5 Điểm chớp cháy

Điểm chớp cháy của các phân đoạn được tính theo công thức (4.102)[162–2]:

PF =

10 10

12.84947

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 38

T10 = 1.172 x (385.19 + 273)0.917 = 659.69K

→ Pf(VD) = 159.296oC

II.4.6 Khối lượng phân tử

Với phân đoạn nặng có Tb>600K thì ta sử dụng công thức (2.52)[56-4]

b 7 2

12 2

3

M 12272.6 9486.4SG (8.3741 5.9917SG)T

222.466 10(1 0.77084SG 0.02058SG )(0.7465 )

17.335 10(1 0.80882SG 0.02226SG )(0.3228 )

    

Phân đoạn VD có SG = 0.9179 và Tb = 452.1oC nên có M = 404.610 (g/mol)

Bảng 183: Cân bằng vật chất phân xưởng VD

3m3/ năm)

Bảng 194: Bảng tổng kết tính chất các phân đoạn của phân xưởng chưng cất chân không

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 39

III Phân xưởng HDS

III.1 Tổng quan về phân xưởng HDS

III.1.2 Các điều kiện tiến hành quá trình

Điều kiện tiến hành: thay đổi phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu, phản ứng mong muốn, áp suất thay đổi từ 10200 bar., nhiệt độ 250450 oC

Các phản ứng chính của quá trình xử lý bằng H2: khử S (HDS), khử N (HDN), khử oxy (HDO), ngoài ra còn có các phản ứng khử olefin, khử kim loại Xúc tác của quá trình xử lý bằng H2 được hợp thành từ chất mang oxyt (γAl2O3) và pha hoạt động dưới dạng sunfua Molipđen hay Vonfram(W) được tăng cường bởi Ni, Co

Hàm lượng kim loại: 12-15%, chất tăng cường 3-5% Tùy theo mục đích của từng quá trình mà thành phần của chất xúc tác sẽ khác nhau:

 CoMo: mục đích chính HDS

 NiMo: mục đích chính HDN, HDO, HDAr

 NiW: mục đích chính HDN, HDOx

SVTH: Hà Thọ Phú, Nguyễn Linh Tuấn, Lê Vũ Thảo Vy Trang 40

III.2 Nguyên liệu

Ta sử dụng 4 nguồn nguyên liệu được xử lý HDS là: LGO, HGO, VD và LCO

Đặc điểm về các nguyên liệu trên được cho ở bảng dưới

Trong đó phân đoạn KER được sử dụng chủ yếu làm nguồn phối trộn cho sản

phẩm là JET A1, do các tính chất của KER thỏa mãn các tiêu chuẩn của JETA1, trong

đó có hàm lượng lưu huỳnh, do đó ta không cần xử lý HDS cho phân đoạn KER

Bảng 205: Nguyên liệu phân xưởng HDS

Số liệu cơ bản của nguyên

Lượng nguyên liệu (103m3/

Các số liệu về lưu lượng, tỷ trọng, hàm lượng lưu huỳnh, chỉ số cetane, khối

lượng phân tử được lấy kết quả từ phân xưởng chưng cất khí quyển

Nhiệt độ cuối phân đoạn ASTM được tính theo công thức Riazi – Daubert, với

các hệ số a,b được lấy theo T95, a = 1.2146 và b = 0.9657

TFinal LGO =1.214x(315+273.15)0.9657 -273.15 =303.757 oC

 HGO (315C - 370oC):

Các số liệu về lưu lượng, tỷ trọng, hàm lượng lưu huỳnh, chỉ số cetane, khối

lượng phân tử được lấy kết quả từ phân xưởng chưng cất khí quyển