Công ngệ chưng cất chân không để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu thô

Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol

mở đầu

Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vấn là chất bôi trơn chủ yếu trong các
ngành công nghiệp và dân dụng. Với vai trò quan trọng của mình, dầu nhờn
đã trở thành một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu. Cũng với sự phát
triển của xã hội các loại máy móc, thiết bị, Công cụ đợc đa vào ứng dụng
trong công nghiệp và dân dụng ngày càng nhiều dẫn đến mức tiêu thụ dầu
mỡ bôi trơn tăng lên không ngừng trong những năm qua. Theo thống kê, mức
tiêu thụ dầu mỡ bôi trơn trên thế giới hiện nay khoảng 40 triệu tấn mối năm
và ở nớc ta tuy mức tiêu thụ dầu mỡ bôi trơn thấp hơn rất nhiều so với các n-
ớc phát triển nhng cũng đặt ở mức khoảng 100.000 tấn mỗi năm đối với mức
tăng trởng 4 8 % / năm. Đây quả là một con số không nhỏ. Toàn bộ lợng
dầu nhờn này hầu nh là nhập từ nớc ngoài dới dạng thành phần hoặc dới
dạng dầu gốc cùng với các loại phụ gia rồi tự pha chế.
Khoa học kỷ thuật ngày càng phát triển thì nhiều công cụ máy móc
mới càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn
ngày càng tốt chỉ số độ nhờn cao và chỉ số độ nhờn phải ít thay đổi theo
nhiệt độ nhất là phải đáp ứng đợc yêu cầu: Chống mài mòn bảo vệ kim loại,
chống oxy hoá .

ở
nớc ta theo đánh giã của các chuyên gia dầu khí, thiệt hại gio ma sát
mài mòn và các chi phí bảo dỡng hàng năm khoảng vài triệu đô la. Tổn thất
gio ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, nhng gio thiếu dầu bôi trơn và
sử dụng dầu bôi trơn vớ độ nhờn và phẩm cấp không phù hợp chiếm 30 %.
Vì vậy sử dụng đầu bôi trơn có chất lợng phù hợp với quy định của chế tạo
máy thiết bị , kỷ thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm
việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động
cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu

nhờn đảm bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn
trong sản xuất dầu nhờn đợc thc hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép
sản xuất dầu gốc có chất lơng cao.
Qua đây ta thấy rằng công ngệ chng cất chân không để sản xuất dầu
nhờn gốc từ dầu thô gồm các phân đoan chủ yếu sau:
- Chng cất chân không từ nguyên liệu cặn mazut.
- Chiết tách , trích ly bằng dung môi
- Tách hydrocacbon rắn
- Làm sạch cuối cùng bằng hydro
Quá trình trích ly dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc là một quá trìch sử
dụng một dung môi để hoà tan cấu tử cần tách khỏi dầu nhờn mà những chất
này làm cho chất lợng dầu nhờn kém đi. Đồng thời qua đó ta tách ra những
cấu tử có lợi cho dầu nhờn . Trích ly là một phơng pháp làm sạch rất phổ
biến hiện nay nhất là trích ly bằng dung môi chọn lọc để tạo ra loại dầu nhờn
tốt cho công nghiệp.

Phần I : Tổng quan lý thuyết

Chơng I .
Thành phần tính chất và công dụng của dầu nhờn
I.1. Mục đích và ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn .
Dầu nhờn có tầm quan trọng rất lớn trong việc bôi trơn các chi tiết chuyển
động, giảm ma sát, giảm mài mòn và ăn mòn các chi tiết máy, tẩy sạch bề mặt
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

1
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
tránh tạo thành các lớp cặn bùn, tản nhiệt làm mát và làm khít các bộ phận cần
làm khít
Trong đời sống hàng ngày , chúng ta luôn đối mặt với lực ma sát chúng

xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc của tất cả mọi vật và chống lại sự chuyển
động của vật này sang vật khác .Mặt khác đối với sự hoạt động của các máy
móc , thiết bị , lực ma sát gây ra cản trở lớn . Trên thế giới hiện nay xu thế
của xã hội sử dụng máy móc càng đòi hỏi máy móc phải bền nhng nguyên
nhân gây ra hao mòn các chi tiết máy móc vẫn là sự mài mòn .Không chỉ ở
các nớc phát triển , tổn thất do ma sát và mài mòn gây ra chiếm tới vài phần
trăm tổng thu nhập quốc dân .ở cộng Hoà Liên Bang Đức thiệt hại do ma
sát mài mòn các chi tiết máy hàng năm từ 30 đến 40 tỷ , trong đó ngành công
nghiệp là 8,3 đến 9,4 tỷ , ngành năng lợng là 2,67 đến 3,2 tỷ . Ngành giao
thông vận tải là 17 đến 23 tỷ. ở Canađa tổn thất loại này hàng năm lên tới 5 tỷ
đô la Canađa. Chi phí sữa chữa bảo dỡng thiết bị tăng nhanh chiếm 60% chi
phí đầu t ban đầu. ở nớc ta theo ớc tính của chuyên gia cơ khí, thiệt hại do
ma sát, mai mòn và chi phí bảo dỡng hàng năm tới vài triệu USD chính vì
vậy việc làm giảm tốc độ ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản
xuất ra các loại máy móc thiết bị,cũng nh những ngời sử dụng chúng .Để thực
hiện điều này ngời ta sử dụng chủ yếu dầu hoặc mỡ bôi trơn. Dầu nhờn hoặc
mỡ bôi trơn làm giam ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly.Các
bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc trức tiếp giữa hai bề mặt kim loại khi dầu
nhờn đợc đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc nên tạo ra một màng dầu rất mỏng đủ
sức tách riêng ra hai bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với nhau. Khi hai bề
mặt này chuyển động, chỉ có các lớp phân tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt
tiếp xúc trợt lên nhau tạo nên một lực ma sát chống lại lực tác dụng gọi là ma
sát nội tại của dầu nhờn, lực ma sát này nhỏ và không đáng kể so với lực ma
sát sinh ra khi hai bề mặt tiếp xúc khô với nhau .Nếu hai bề mặt này đợc cách
ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu phù hợp thì hệ số ma sát giảm đi đến 100
đến 1000 lần so với khi cha có lớp dầu ngăn cách. Dầu nhờn cho động cơ là
loại dầu quan trọng nhất trong các loại dầu bôi trơn ,tính trung bình chúng
chiếm khoảng 40% tổng các loại dầu bôi trơn sản xuất trên thế giới .ở Việt
Nam dầu nhờn động cơ chiếm 60% dầu nhờn bôi trơn. S đa dạng của kích cỡ
động cơ và đối tợng sử dụng dẫn đến các yêu cầu bôi trơn khác nhau. Cùng

với việc làm giảm ma sát trong chuyển động, dầu nhờn còn có một số chức
năng khác góp phần cải thiện nhiên liệu , nhợc điểm của máy móc, thiết bị
chức năng của dầu nhờn đợc trình bày nh sau:
- Bôi trơn để làm giảm lực ma sát và cờng độ mài mòn, ăn mòn các bề
mặt tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt động êm ,qua đó đảm bảo cho máy
móc có công suất làm việc tối đa và tuổi thọ động cơ đợc kéo dài.
- Làm sạch , bảo vệ động cơ và các thiết bị bôi trơn, chống lại sự mài
mòn, đảm bảo cho máy móc hoat động tốt hơn .
- Làm mát động cơ, chống lại sự quá nhiệt của chi tiết.
- Làm khít động cơ do dầu nhờn có thể lấp kín đợc những chỗ hở không
thể nào khắc phục đựơc trong qua trình chế tạo và gia công máy móc .
- Giảm mức tiêu thụ năng lợng của thiết bị, giảm chi phí bảo dỡng, sửa
chữa cũng nh thời gian chết do hỏng hóc thiết bị.
I.2. Thành phần hoá học của dầu nhờn.
Dầu mỏ là thành phần chính để sản xuất dầu nhờn,thành phần chính
của nó là hydrocacbon và phi hydrocacbon. Nguyên liệu chủ yếu để sản
xuất dầu nhờn là phần cất ở nhiệt độ sôi trên 350
0
c từ dầu mỏ (Phân đoạn
gazoil chân không ). Vì vậy hầu hết các hợp chất có mặt trong phân đoạn
này đều có mặt trong thành phần của dầu nhờn . Trong phân đoạn này,
ngoài thành phần chủ yếu là hỗn hợp của nhóm hydrocacbon chữa các
nguyên tử ôxy , lu huỳnh, niken và kim loại (niken, vanadi) những hợp
chất nói trên có những tính chất khác nhau.Có những phần có lợi cho dầu
nhờn, song cũng có những thành phần có hại cần phải loại bỏ.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

2
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
I.2.1. Các hợp chất hydrocacbon naphten và paraphin.

Các nhóm hydro cacbon này đợc gọi chung là các nhóm hydrocacbon
Naphten-paraphin. đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu gốc, từ dầu
mỏ. Hàm lợng của nhóm này tuỳ thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng
nhiệt độ sôi chiếm từ 41 đến 86 %. Nhóm hydro cacbon này có cấu trúc chủ
yếu là hydro cacbon vòng naphten (vòng 5-6 cạnh), có kết hợp các nhánh
ankyl hoặc izo ankyl và số nguyên tử cacbon trong phân tử có thể từ 20 đến 70
cấu trúc vòng có thể ở hai dạng : cấu trúc không ngng tụ ( phân tử có thể chứa
từ 1-6 vòng). Cấu trúc ngng tụ ( phân tử có thể chứa từ 2-6 vòng ngng tụ).
Cấu trúc nhánh của các vòng Naphten này cũng rất đa dạng chúng khác nhau
bởi một số mạch nhánh ,chiều dài của mạch , mức độ phân nhánh của mạch và
vị trí thế của mạch trong vòng. Thông thờng ngời ta nhận thấy rằng:
-Phân đoạn nhờn nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclo
hexan, xyclo pentan.
-Phân đoạn nhờn trung bình chủ yếu các vòng naphten có các mạch
nhánh ankyl,izo ankyl với số vòng từ 2-4 vòng .
-Phân đoạn nhờn cao phát hiện thấy các hợp chất các vòng ngng tụ từ 2-4
vòng .
Ngoài hydro cacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các
hydrocacbon dạng n-paraphin và iso paraphin. Hàm lợng của chúng không
nhiều và mạch cacbon thờng chứa không quá 20 nguyên tử cacbon và nếu số
nguyên tử cacbon lớn hơn 20 thì paraphin sẽ ở dạng rắn và đợc tách ra trong
qua trình sản xuất dầu nhờn.
I.2.2. Nhóm hydro cacbon thơm và hydro cacbon naphten-thơm.
Loại này phổ biến ở trong dầu chúng thờng nằm ở phân đoạn có nhiệt
độ sôi cao. Thành phần cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan
trọng đối với dầu gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn nh tính ổn
định chống oxy hoá, tính nhờn nhiệt, tính chống bào mòn, tính hấp thụ phụ
gia phụ thuộc vào tính chất và hàm lợng của nhóm hydro cacbon này. Tuy
nhiên hàm lợng và cấu trúc của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và
nhiệt độ sôi của các phân đoạn.

-Phân đoạn nhờn nhẹ (350-400
0
C) có mặt chủ yếu các hợp chất các dãy
đồng đẳng benzen và naphtalen .
- Phân đoạn nhờn nặng hơn (400-450
0
C) phát hiện thấy hydro cacbon
thơm 3 vòng dạng đơn hoăc kép .
- Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứa các chất thuộc dãy
đồng đẳng naphtalen, phenatren, antraxen và một số lợng đáng kể loại hydro
cacbon đa vòng .
Các hydro cacbon thơm ngoài khác nhau về số lợng vòng thơm, còn khác
nhau bởi số nguyên tử cacbon ở mạch nhánh và vị trí của nhánh trong nhóm
này còn phát hiện sự có mặt của vòng thơm ngng tụ đa vòng. Một phần của
chúng tồn tại ngay trong dầu gốc với tỷ lệ tuỳ theo nguồn gốc của dầu mỏ còn
một phần đợc hình thành trong quá trình chng cất do phản ứng trùng ngng ,
trùng hợp dới tác dụng của nhiệt. Một thành phần nữa trong nhóm
hydrocacbon thơm là một hydro cacbon hỗn hợp naphten aromat. Loại
hydrocacbon này làm giảm phẩm chất của dầu nhờn thơng phẩm vì chúng có
tính nhớt nhiệt kém và rất dễ bị oxy hoá tạo ra các chất keo nhựa trong qua
trình làm việc của động cơ và máy móc.
I.2.3. Nhóm hydrocacbon rắn .
Các hydrocacbon rắn có trong nguyên liệu sản xuất dầu đôi khi lên tới 40
%50ữ
tuỳ thuộc bản chất của dầu thô. Phần lớn các hợp chất này đợc loại
khỏi dầu bôi trơn nhờ quy trình lọc tách parafin rắn . Tuỳ theo kĩ thuật lọc mà
nhóm hydrocacbon rắn đợc tách triệt để hay không , nhng dù sao chúng vẫn
còn tồn tại trong dầu với hàm lợng rất nhỏ. Sự có mặt của nhóm hydrocacbon
này trong dầu nhờn làm tăng nhiệt độ đông đặc, giảm khả năng sử dụng dầu ở
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

3
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
nhiệt độ thấp nhng lại làm tăng tính ổn định của độ nhớt theo nhiệt độ và tính
ổn định oxy hoá.
Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là parafin rắn (có thành phần chủ
yếu là các ankal có mạch lớn hơn 20) và xerezin (là hỗn hợp của các
hydrocacbon naphten có mạch nhánh ankyl dạng thẳng hoặc dạng nhánh và
một lợng không đáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và alkyl).
Ngoài những thành phần chủ yếu nói trên , trong dầu bôi trơn còn có
hợp chất hữu cơ nh : lu huỳnh, Nitơ, oxy, tồn tại ở dạng các hợp chất nhựa
,asphanten. Nhìn chung đây là những hợp chất có nhiều thành phần làm giảm
chất lợng của dầu bôi trơn , chúng có màu sẫm , dễ bị biến chất , tạo cặn
trong dầu khi làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao , chúng đợc loại khỏi dầu nhờ
quá trình tách lọc và làm sạch .
I.3. Các tính chất cơ bản của dầu nhờn .
I.3.1 Khối lợng riêng và tỷ trọng .
Khối lợng riêng là khối lợng của một đơn vị thể tích của một chất ở
nhiệt độ tiêu chuẩn , đo bằng gam/cm
3
hay Kg/m
3
. Tỷ trọng là một tỷ số giữa
khối lợng riêng của một chất đã cho ở nhiệt độ qui định và khối lợng riêng của
nớc ở nhiệt độ qui định đó. Do vậy tỷ trọng có giá trị đúng bằng khối lợng
riêng khi coi trọng lợng của nớc ở 4
0
c bằng 1. Trong thế giới tồn tại các hệ
thống đo tỷ trọng nh sau :
20

4
d
,
15
4
d
,
6,15
6,15
d
. Trong đó các chỉ số trên d là nhiệt
độ của dầu hay sản phẩm dầu trong lúc thí nghiệm, còn chỉ số dới là nhiệt độ
của nớc khi thử nghiệm. Ngoài ra trên thị trờng dầu thế giới còn sử dụng độ
API
0
thay cho tỷ trọng và
API
0
đợc tính nh sau :

API
0
=
6,15
6,15
5,141
d
-131,5
Khối lợng riêng là một tính chất cơ bản và cùng với những tính chất vật lý
khác nó có đặc trng cho từng loại phân đoạn dầu mỏ cũng nh dùng để đánh

giá phần nào chất lợng của dầu thô . Đối với dầu bôi trơn ,khối lợng riêng ít
có ý nghĩa để đánh giá chất lợng . Khối lợng riêng của dầu đã qua sử dụng
không khác nhau là mấy so với dầu cha qua sử dụng. Tuy nhiên một giá trị bất
thờng nào đó của khối lợng riêng cũng có thể giúp ta phán đoán về sự có mặt
trong dầu một phần nhiên liệu. Sử dụng chủ yếu của khối lợng riêng là dùng
để chuyển đổi sang thể tích và ngợc lại trong lúc pha trộn, vận chuyển, tồn
chứa, cung cấp họăc mua bán dầu nhờn.
I.3.2.Độ nhớt của dầu nhờn.
Độ nhớt của một số phân đoạn dầu nhờn là một đại lợng vật lý đặc trng
cho trở lực do ma sát nội tại của nó sinh ra khi chuyển động. Do vậy độ nhớt
có liên quan đến khả năng bôi trơn của dầu nhờn.
Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn, dầu nhờn có độ nhớt phù hợp, bám chắc
lên bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài có nghĩa là ma sát nội tại nhỏ.
Khi độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm công xuất máy do tiêu hao nhiều công để
thắng trở lực của dầu, khó khởi động máy, nhất là vào mùa đông nhiệt độ môi
trờng thấp, giảm khả năng làm mát máy, làm sạch máy do dầu lu thông kém.
Khi độ nhớt nhỏ, dầu sẽ không tạo đợc lớp màng bền vững bảo vệ bề mặt
các chi tiết máy nên làm tăng sự ma sát, đa đến ma sát nửa lỏng nửa khô gây
h hại máy, giảm công xuất, tác dụng làm kín kém, lợng dầu hao hụt nhiều
trong quá trình sử dụng.
Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học. Các
hydrocacbon parafin có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác. Chiều dài và độ
phân nhánh của mạch hydrocacbon càng lớn độ nhớt sẻ tăng lên. Các
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

4
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
hydrocacbon thơm và Naphten có độ nhớt cao.Đặc biệt số vòng càng nhiều thì
độ nhớt càng lớn. Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và Naphten có độ nhớt
cao nhất.

Độ nhớt của dầu nhờn thờng đợc tính bằng Paozơ (P) hay centipaozơ(cP).
Đối với độ nhớt động lực đợc tính bằng stốc (st) hoặc centi stốc (cS t).
I.3.3. Chỉ số độ nhớt.
Một đặc tính cơ bản nữa của dầu nhờn đó là sự thay đổi của độ nhớt theo
nhiệt độ. Thông thờng khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm. Dầu nhờn đợc coi là
dầu bôi trơn tốt khi độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ, ta nói rằng dầu đó
có chỉ số độ nhớt cao. Ngựơc lại nếu độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ, có
nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp. Chỉ số độ nhớt (VI) là trị số chuyên dùng
để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Quy ớc dầu
gốc parafin độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ , VI=100.
Họ dầu gốc naphten có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI =0. nh vậy
chỉ số độ nhớt có tính quy ớc .
chỉ số độ nhớt VI đợc tính nh sau:
VI =
HL
UL



ì
100
Trong đó :
U:là độ nhớt động học ở 40
0
C của dầu có chỉ số độ nhớt cần phải tính,
mm
2
/s.
L: là độ nhớt động học ở 40
0

C của một dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0
và cùng với độ nhớt động học ở 100
0
c với dầu cần tính chỉ số độ nhớt ,mm
2
/s.
H:là độ nhớt động học đo ở 40
0
C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt
bằng 100và cùng với độ nhớt động học ở 100
0
C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ
nhớt, mm
2
/s.
Ta thấy rằng:
Nếu U-L >0 thì VI sẽ là số âm, dầu này có tính nhiệt kém.
Nếu L>U>H thì VI trong khoảng 0 đến100.
Nếu H-U>0 thì VI>100, dầu này có tính nhiệt rất tốt.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

5
VI của dầu =
L-H
U
H(VI=10)
L- U
Độ nhớt động học
40
100

Nhiệt độ
0
C
VI của dầu =
L-H
U
H(VI=10)
L- U
Độ nhớt động học
40
100
Nhiệt độ
0
C
L (VI=0)
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Hình1: Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về
trị số độ nhớt (VI)
Bảng 1: Những giá trị L-H ứng với độ nhớt động học ở 100
0
C
Nếu độ nhờn động học ở 100
0
C lớn hơn 70 mm
2
/s thì giá trị L-H đợc tính nh
sau:
L=0,8353Y
2
+14,57Y-216

H=0,1684Y
2
+11,85Y-97
Trong đó :
Y: là độ nhớt động học ở 100
0
c của dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm
2
/s.
Dựa vào chỉ số độ nhớt , ngời ta phân dầu nhờn gốc thành các
loại nh sau:
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt cao HVI.
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt trung bình MVI
- Dầu gốc có chỉ số độ nhớt thấp LVI.
Hiện nay cũng cha có quy định rõ ràng về chỉ số độ nhớt của các loại
dầu gốc nói trên. Trong thực tế chấp nhận là chỉ số độ nhớt (VI ) của dầu nhờn
cao hơn 85 thì đợc gọi là dầu có chỉ số độ nhớt cao. Nếu chỉ số độ nhớt thấp
hơn 30 thì dầu đó xếp vào loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp, còn dầu (MVI) nằm
giữa hai giữa hai giới hạn đó thì có chỉ số độ nhớt trung bình. Nhng trong chế
biến dầu, từ công nghệ hydro cracking có thể tạo ra dầu gốc có chỉ số độ nhớt
cao (>140). Các loại dầu này đợc xếp vào loại có chỉ số độ nhớt cao (VHVI)
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

Độ nhớt động học ở 100
o
C mm
2
/s Giá trị L Giá trị H
2,0 7,994 6,394
2,1 8,64 6,894

5,0 40,23 28,49
5,1 41,99 29,49
15,0 296,5 149,7
15,1 300,0 151,2
20,0 493,2 229,5
20,2 501,5 233
70,0 490,5 1,558
6
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
hay siêu cao(XHVI). Dầu (LVI) đợc sản xuất từ họ dầu mỏ Naphten. Nó đợc
7ing khi mà chỉ số ổn định oxy hoá không phảI là chỉ tiêu chính đợc chú trọng
nhiều. Dỗu gốc (MVI) đợc sản xuất từ dầu chng cất Naphten Parafin, nhng
không cần tách chiết sâu. còn dầu gốc (HVI) thờng đợc sản xuất từ họ dầu
Parafin qua tách chiết sâu bằng dung môI chọn lọc và tách sáp.
I.3.4. Điểm đông đặc, màu sắc.
Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn không giữ đợc
tính linh động và bị đông đặc, ở nhiệt độ nhất định nào đó sẽ đông lại và làm
cho động cơ khó khởi động. Khi sản phẩm đem làm lạnh trong những điều
kiện nhiệt độ nhất định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh.
Màu sắc là một tính chất có ý nghĩa đối với dầu nhờn. Dầu có thể có
nhiều màu sắc khác nhau nh : vàng nhạt, vàng thẫm, đỏ.
Trong một số trờng hợp màu sắc đợc coi là dấu hiệu để nhận biết sự
nhiễm bẩn hoặc oxy hóa sản phẩm, nếu bảo quản dầu không tốt gây ra sự
chuyển màu sắc nâu, đen và nó biểu thị chất lợng đã giảm sút.
Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số lợng sáp không tan và khi dầu đợc
làm lạnh, những sáp này bắt đầu tách ra ở dạng tinh thể đan sen với nhau tạo
thành cấu trúc cứng, giữ dầu ở trong các túi rất nhỏ của các cấu trúc đó, khi
cấu trúc tinh thể của sáp này tạo thành đầy đủ thì dầu không luân chuyển đợc
nữa. Để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu ngời ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ
đông đặc.

Yêu cầu dầu nhờn có nhiệt độ đông đặc và điểm đục không thấp hơn giới hạn
cho phép, chỉ tiêu và chất lợng này đặc biệt quan trọng đối với loại dầu sử
dụng ở vùng giá rét. ở nớc ta yêu cầu nhiệt độ đông đặc của dầu không quá -
9
0
C.
I.3.5. Nhiệt độ chớp cháy của dầu nhờn .
Đặc trng cho khả năng an toàn cháy nổ của dầu nhờn là nhiệt độ bắt
cháy và chớp cháy .
Nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dầu thoát ra trên bề
mặt dầu, khi có mồi lửa lại gần thì bắt cháy .
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó lợng hơi thoát ra trên
bề mặt dầu có thể bắt cháy, khi mồi lửa lại gần và cháy ít nhất trong thời gian
5 giây.
Nhiệt độ bắt cháy và chớp cháy của một số loại dầu bôi trơn thờng khác
nhau từ 5
ữ
60
0
c ,tuỳ thuộc độ nhớt của dầu , độ nhớt càng cao thì độ cách biệt
càng lớn .
Việc nghiên cứu và hiểu biết về nhiệt độ chớp cháyvà bắt lửa có ý nghĩa
quan trọng việc đánh giá phẩm chất dầu nhờn .Nhiệt độ chớp cháy và bắt cháy
thấp là đặc trng cho tính an toàn của dầu nhờn.
I.3.6. Trị số axit ,trị số kiềm ,axit-kiềm tan trong nớc.
Trị số axit chính là trị số trung hoà và đợc dùng để xác định độ axit và
độ kiềm của dầu bôi trơn .
Trị số trung hoà là tên gọi chung cho trị số axit tổng ( TAN )và trị số
kiềm tổng ( TBN) .
Trong dầu nhờn gốc đã qua chế biến vẫn chứa một lợng nhỏ axit nh axit

naphtenic , axit oxy cacbonxilic sau một thời gian dài sử dụng , hàm lợng
các hợp chất này tăng lên do tác dụng oxy hoá của không khí đối với các hợp
chất dễ phản ứng trong dầu . Ngoài ra cũng có thể có một lợng nhỏ axit hữu cơ
nhiễm vào dầu nhờn từ các hợp chất chứa lu huỳnh, tổng nhiên liệu điezen
hoặc phụ gia chứa clo pha vào xăng. Tính axit còn do một số loại phụ gia
mang tính axit pha vào dầu .
Trị số axít tổng (TAN) là chỉ tiêu đánh giá tính axit của dầu , đặc trng bởi
số mg KOH cần thiết để trung hoà toàn bộ lợng axit có trong một (g) dầu .
Trị số tan trong nớc biểu hiện sự có mặt của axit vô cơ, đợc phát hiện định
tính theo sự đổi màu của chất chỉ thị đối với lớp nớc tách khỏi dầu nhờn khi
làm kiểm nghiệm. Quy đinh tuyệt đối không đợc có axit vô cơ trong dầu.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

7
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Trị số kiềm tổng (TBN) là lợng axit tính chuyển số mg KOH tơng ứng, cần
thiết để trung hoà lợng kiềm có 1 g mẫu. Tính kiềm trong dầu tạo ra bởi các
phụ gia có tính tẩy rửa, phụ gia phân tán , đó là những hợp chất cơ kim nh
phenollat, sunfonat Tính kiềm là chỉ tiêu cần thiết để tiên đoán chất lợng dầu
mỏ, nhằm bảo đảm trung hoà các hợp chất axit tạo thành trong quá trình sử
dụng ,chống hiện tợng gỉ sét trên bề mặt các chi tiết kim loại . ngoài ra trị số
kiềm tổng còn dùng để đánh gía khả năng tẩy rửa của dầu ,giữ cho bề mặt kim
loại không bị cặn bẩn ,tránh mài mòn.
I.3.7. Hàm lợng tro và tro sun fat trong dầu bôi trơn.
Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy đợc tính bằng (%)khối lợng các
thành phần không thể cháy đợc nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại,từ chất
bẩn và mạt kim loại bị mài mòn .
Hàm lợng tro có thể định nghĩa là lợng cặn không cháy hay các khoáng
chất còn lại sau khi đốt cháy dầu .
Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu ,sau đó phần cặn đợc

xử lý bằng H
2
SO
4
và

nung nóng đến khối lợng không đổi .
Độ tro của dầu gốc nói lên mức độ sạch của dầu ,thông thờng trong dầu
gốc không tro. Đối với dầu thơng phẩm không phụ gia hoặc có phụ gia không
tro , một lợng nhỏ tro đợc xác định thấy sẽ phải xem xét lại chất lợng dầu .
I.3.8. Hàm lợng cặn cacbon của dầu nhờn.
Cặn cacbon là lợng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân dầu
nhờn trong những điều kiện nhất định cặn không chỉ chứa hoàn toàn cacbon
của dầu .
Cặn cacbon của dầu bôi trơn là lợng cặn còn lại, đợc tính bằng phần trăm
trọng lợng sau khi dầu trải qua quá trình bay hơi, crackinh và cốc hoá trong
những điều kiện nhất định .
Các loại dầu khoáng thu đợc từ bất kì loại dầu thô nào đều có lợng cặn
tăng theo độ nhớt cuả chúng. Các loại dầu cất luôn có lợng cặn các bon nhỏ
hơn các loại dầu cặn có cùng độ nhớt. Các loại dầu parafin thờng có hàm lợng
cặn cacbon thấp hơn các loại dầu naphten .
Có thể coi trong một chừng mực nào đó , cặn cacbon đặc trng cho xu h-
ớng tạo muội của dầu nhờn trong động cơ đốt trong .
I.3.9. Độ ổn định oxyhoá của dầu bôi trơn .
Độ ổn định của dầu bôi trơn biểu hiện khả năng cảu dầu chống lại những
tác động bên ngoài làm thay đổi chất lợng của dầu. Dầu có ổn định cao khi
thành phần hoá học và tính chất của nó ít thay đổi. Thực tế nếu nhiệt độ không
vợt quá 30-40
0
C thì có thể bảo quản dầu từ 5-10 năm mà chất lợng của dầu

khôg thay đổi. Sự thay đổi xảy ra trong điều kiện sử dụng ở động cơ. Dới tác
động của không khí, ở nhiệt độ cao 200-300
0
C

có tác dụng xúc tác kim loại,
những thành phần kém ổn định của dầu sẽ tơng tác với oxy tạo nên những sản
phẩm khác nhau và tích luỹ trong dầu, làm giảm chất lợng của dầu nh tăng trị
số axit tổng (TAN) làm tăng hàm lợng nhựa, tạo nhiều chất nhựa bám ở buồng
cháy. S thay đổi thành phần sẽ làm thay đổi độ nhớt và làm giảm chỉ số độ
nhớt của dầu.
I.4. Công dụng của dầu bôi trơn.
I.4.1. Công dụng làm giảm ma sát.
Mục đích cơ bản của dầu nhờn là bôi trơn các bề mặt tiếp xúc của các chi
tiết chuyền động nhằm giảm ma sát .Máy móc sẽ mòn ngay nếu không có dầu
bôi trơn. Nếu chọn đúng dầu bôi trơn thì hệ số ma sát sẽ giảm từ 100-1000 lần
so với ma sát khô . Khi cho dầu vào máy với một lớp dầu đủ dày, dầu sẽ xen
kẽ giữa hai bề mặt, khi chuyển động, chỉ có các phần tử dầu nhờn trợt lên
nhau. Do đó máy móc làm việc nhẹ nhàng, ít bị mài mòn, giảm đợc công tiêu
hao vô ích .
I.4.2. Công dụng làm mát.
Khi có ma sát thì bề mạt kim loại nóng lên , nh vậy một lợng nhiệt đã sinh
ra trong quá trình làm việc, lợng nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ số ma
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

8
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
sát , tải trọng ,tốc độ. Tốc độ càng lớn thì lợng nhiệt sinh ra càng nhiều , kim
loại sẽ bị nóng làm cho máy móc dễ bị hỏng trong khi làm việc. Nhờ trạng
thái lỏng, dầu chảy qua các bề mặt ma sát đem theo một phần nhiệt truyền ra

ngoài làm cho máy móc làm việc tốt.
I.4.3. Công dụng làm sạch.
Khi làm việc, bề mặt ma sát sinh ra hạt kim loại mịn, những hạt rắn này sẽ
làm cho bề mặt bị xớc, hang. Ngoài ra ,có thể có cát, bụi tạp chất ở ngoài rơi
vào bề mặt ma sát, nhờ dầu nhờn lu chuyển tuần hoàn qua bề mặt ma sát,cuốn
theo các tạp chất đa về cacte dầu và đợc lắng lọc .
I.4.4.Công dụng làm kín.
Trong các động cơ , có nhiều chi tiết truyền động cần phải kín và chính
xác nh pittông - xi lanh , nhờ khả năng bám dính tạo màng dầu nhờn có thể
góp phần làm kín các khe hở , không cho hơi bị rò rỉ, bảo đảm cho máy móc
làm việc bình thờng .
I.4.5. Bảo vệ kim loại.
Bề mặt máy móc , động cơ khi làm việc thờng tiếp xúc với không khí, hơi
nớc bị thải làm cho kim loại bị ăn mòn có thể làm thành màng mỏng phủ kín
bề mặt kim loại nên ngăn cách đợc với các yếu tố trên ,vì vậy kim loại đợc bảo
vệ .
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

9
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Chơng II.
Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc
II.1.Thành phần và tính chất của nguyên liệu để sản xuất dầu
gốc.
Nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn trong nền công nghiệp chế biến dầu
mỏ và khí, trớc đây ngời ta thờng dùng cặn mazut qua chng cất chân không ta
thu đợc các phân đoạn dầu nhờn rồi qua các bớc làm sạch tiếp theo mới thu đ-
ợc dầu nhờn gốc. Về sau này ngành chế tạo máy phát triển ,và công nghiệp
nặng phát triển đòi hỏi chủng loại dầu nhờn ngày càng phong phú và đòi hỏi
số lợng cũng nh chất lợng ngày càng cao, nên các nhà công nghệ đã nghiên

cứu và tận dụng phần cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất phân đoạn dầu
nhờn cặn có độ nhớt cao. Nh vậy nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu nhờn là
cặn mazut và cặn gudron.
Các hợp chất có mặt trong nguyên liệu gồm các loại sau:
- Parafin mạch thẳng và mạch nhánh.
- Pydrocacbon naphten đơn vòng hay đa vòng có hoặc không chứa mạch
nhánh ankyl.
-Hydrocacbon thơm đơn vòng hay đa vòng có hoặc không chứa mạch
nhánh ankyl.
- Các hợp chất lai hợp mà chủ yếu là loại lai hợp giữa naphten và
parafin,giữa naphten và hydrocacbon thơm .
-Các hợp chất dị nguyên tố chứa oxy nitơ,lu huỳnh.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

10
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
II.2. Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc.
II.2.1 Sơ đồ công nghệ truyền thống sản xuất dầu nhờn .
Việc tách các thành phần không mong muốn trong sản xuất dầu gốc đợc
thực hiện nhờ các quá trình lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lợng
cao, ngay cả với phân đoạn dầu nhờn của dầu thô cha thích hợp cho sản xuất
dầu nhờn ,sơ đồ công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ bao gồm các
công đoạn sau:
- Chng chân không nguyên liệu ma zut
- Chiết tách, trích li bằng dung môi
- Tách hydrocacbon rắn( sáp hay prolactrum)
- Làm sạch lần cuối bằng hydro hoá
II.2.2. Chng cất chân không nguyên liệu cặn mazut .
Để nhận các phân đoạn dầu cất , các quá trình đầu tiên nhằm sản xuất dầu
nhờn là quá trình chng chân không ma zut để nhận các phân đoạn dầu nhờn

cất và cặn gudron. Mục đích của quá trình là nhằm làm phân chia hoàn thiện
các phân đoạn dầu nhờn có giới hạn sôi và tách triệt để các chất nhựa và
asphanten ra khỏi phần dầu nhờn cất.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

Mazut Ch ng chân không
Dầucất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Cặn gudron
Chiết bằng
Dung môi
Tách asphanten
bằng propan
Dầu cất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Dầu cặn
Tách sáp
Làn sạch bằng hydro
Dầu gốc
Asphan
Sáp
Phần
chiết
Hình 2 : Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu gốc .
11
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
II.2.3. Các quá trình trích ly , chiết tách bằng dung môi.
Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong
muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà bằng chng cất không thể loại bỏ
đợc. Các cấu tử này thờng làm cho dầu nhờn sau một thời gian bảo quản hay
sử dụng bị biến đổi màu sắc tăng độ nhớt ,xuất hiện các hợp chất có tính axit
không tan trong dầu, tạo thành cặn nhựa và cặn bùn trong dầu.
Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi và dựa vào tách các chất
hoà tan chọn lọc của dung môi đợc sử dụng, khi trộn dung môi với điều kiện

thích hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽ đợc phân thành hai nhóm:
Nhóm các cấu tử hoà tan tốt vào dung môi tạo thành pha riêng với tên gọi
là pha chiết ( estrak), còn phần không hoà tan hay hoà tan rất ít vào dung môi
gọi là rafinat. Sản phẩm có ích nằm trong pha chiết (estrak) hay pha rafinat
tuỳ theo dung môi sử dụng. Nhng trong thực thế ngời ta quen gọi pha chứa sản
phẩm là pha rafinat còn pha cần phải loại là pha là pha (estrack). Dựa vào bản
chất của dung môi mà ngời ta chia thành dung môi có cực và dung môi không
có cực hay dung môi hỗn hợp, nhng dù là loại nào, dung môi đợc chọn phải
thoả mãn các yêu cầu sau:
Phải có tính hoà tan chọn lọc, tức là phải có khả năng phân tách thành hai
nhóm cấu tử là nhóm có lợi và nhóm không có lợi cho dầu gốc. Tính chất này
đợc gọi là độ chọn lọc của dung môi ,thêm nữa dung môi phải bền về hoá
học,không phản ứng với cấu tử của nguyên liệu ,không gây ăn mòn và dễ sử
dụng , có giá thành rẻ và dễ kiếm.
Có nhiệt độ sôi khác xa so với các cấu tử cần tách, để dễ dàng thu hồi
dung môi, tiết kiệm đợc năng lợng.
Ba loại dung môi có cực để tách phần hydrocacbon thơm và cặn nhựa ra
khỏi các phân đoạn dầu nhờn cất hiện nay đang sử dụng phổ biến đó là
phenon, furfurol và, N-metylpirolydon. Còn để tách các hợp chấn nhựa asphan
trong phân đoạn gudron phổ biến là dùng prophan lỏng.
II.2.3.1. Quá trình khử asphan trong phần cặn gudron .
1.Mục đích và ý nghĩa của quá trình:
Trong gudron có thể chứa các cấu tử không có lợi cho dầu gốc nếu đa trực
tiếp vào trích ly sẽ không cho đạt chất lợng hiệu qủa mong muốn, chính vì thế
ngời ta thờng tiến hành khử asphan trớc. Trong quá trình sản xuất dầu nhờn,
phổ biến là dùng propan lỏng để khử chất nhựa asphan trong phân đoạn
gudron .
Mục đích của quá trình này là ngoài việc tách các hợp chất nhựa asphan
còn cho phép tách các hợp chất thơm đa vòng để làm giảm độ nhớt, chỉ số
khúc xạ, độ cốc hoá và nhận đợng dầu nhờn nặng có độ nhờn cao cho dầu

gốc .
2.Cơ sở lý thuyết của quá trình.
Cơ sở lí thuyết của của quá trình là các hợp chất nhựa, asphan chiếm
phần chủ yếu trong cặn gudron, chúng là các hợp chất có khả năng hoà tan
kém trong dung môi không cực. Nhờ tính chất này, ngời ta chọn dung môi
parafin để tách chúng.Dung môi tạo điều kiện cho quá trình đông tụ các chất
nhựa asphan và hoà tan chọn lọc hydrocacbon . Trong dung môi
pharafinic,khả năng hoà tan các hợp chất hydrocacbon có thể sắp xếp theo thứ
tự giảm dần sau:
Naphaten > parafin>Hydrocacbon thơm một vòng > Hydrocacbon thơm
đa vòng.
Do vậy, trong quá trình khử asphan, đồng thời xảy ra hai quá trình là
đông tụ, lắng các chất nhựa asphan và trích ly các hợp chất Hydrocacbon. Nếu
tăng dần trọng lợng phân tử của dung môi không cực sẽ làm tăng khả năng
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

12
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
hoà tan của dung môi và nh vậy sẽ làm giảm độ chọn lọc. Chính vì thế mà
trong thực tế, prophan lỏng là dung môi thích hợp của quá trình này.
II.2.3.2. Các quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc.
a. Công dụng
Các quá trình này có nhiệm vụ tách các hydrocacbon thơm đa vòng,
các chất nhựa asphan bằng các dung môi có cực nhằm cải thiện thành phần
hoá học của dầu nhờn. Các quá trình này đợc xem nh là các quá trình làm
sạch chọn lọc của dầu nhờn.
b. Cơ sở lý thuyết.
Các hợp chất nhựa và hydrocacbon thơm đa vòng là các hợp chất có
hại, không mong muốn có trong dầu nhờn. Sự có mặt cuả chúng không những
làm cho chất lợng dầu kém đi, chỉ số độ nhớt thấp mà chúng còn làm cho màu

dầu rất xấu. Các hợp chất này bằng phơng pháp chng cất không thể loại bỏ đ-
ợc. Làm sạch dựa vào tính chất hoà tan chọn lọc của dung môi có cực, cho
phép sản xuất ra dầu gốc chất lợng cao từ bất cứ dầu thô nào. Vai trò quan
trọng trong quá trình làm sạch chọn lọc là độ chọn lọc và khả năng hoà tan
của dung môi.
Độ chọn lọc là khả năng phân tách rõ ràng các cấu tử nguyên liệu vào
rafinat bao gồm các hợp chất có ích izo parafin, naphten lai hợp parafin
naphten và các hợp chất thơm một vòng, còn phần trích ly chỉ có các cấu tử có
hại nh là các hợp chất đa vòng, nhựa asphan và một lợng rất nhỏ các hợp chất
có lợi.
Khả năng hoà tan của dung môi là đại lợng đợc thể hiện bằng lợng
dung môi cần thiết để hoà tan một lợng xác định các cấu tử của nguyên liệu,
hay nói cách khác là trong điều kiện để nhận rafinat có chất lợng xác định, l-
ợng dung môi cần thiết càng ít để nhận đợc cùng một lợng rafinat chất lợng t-
ơng đơng thì khả năng hoà tan của dung môi càng lớn. Về nguyên lý độ chọn
lọc và khả năng hoà tan là hai đại lợng ngợc nhau, tăng chỉ tiêu này sẽ dẫn tới
giảm chỉ tiêu kia.
Độ hoà tan của hydrocacbon trong dung môi có cực không chỉ phụ thuộc
vào các cấu trúc hydrocacbon mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và thờng tuân
theo quy luật sau:
- Khi tăng số vòng trong phân tử hydrocacbon thì độ hoà tan tăng.
- Khi răng chiều dài mạch ankyl độ hoà tan giảm xuống.
- Độ hoà tan giảm khi tăng số nguyên tử cacbon trong nguyên tử naphten.
- Độ hoà tan của hydrocacbon thơm sẽ lớn hơn naphten khi có cùng số
nguyên tử cacbon trong vòng.
-Hydrocacbon farafin có độ hoà tan nhỏ nhất.
Các u điểm khi làm sạch dầu nhờn bằng dung môi chọn lọc .
+ Không tác dụng hoá học với nguyên liệu, tránh đợc mất mát các cấu tử
cần thiết.
+ Dung môi có khả năng tái sinh lại đợc nên chi phí dung môi ít hơn, dẫn

đến làm tăng hiệu quả kinh tế của quá trình.
+ Quá trình đợc tiến hành trên thiết bị một cách liên tục, nên công suất
lớn.
Bảng 2: Một số tính chất của các dung môi .

Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

chỉ tiêu Phenol FuRfurol NMP
Khối lợng riêng ở 20
0
c 1060 1159 1033
Nhiệt độ sôi
0
c 181 162 254
Nhiệt độ nóng chảy
0
C +41 -39 -24
Nhiệt độ tới hạn
0
C 419 396
Nhiệt độ cốc hở
0
C 79 59
áp suất tới hạn Mpa 6,07 5,3 1,04
Độ nhớt động học ở 50
0
C, Pa .s 32,4 11,5 10,4
Nhiệt độ bay hơi KJ/Kg 445,9 450 493,1
Nhiệt độ nóng chảy KJ/Kg 121,4
Nhiệt dung KJ/Kg

0
K 2039 1,59 1,67
13
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
II.2.4. Quá trình tách sáp.
Sáp là hỗn hợp chủ yếu là các parafin phân tử lợng lớn và một lợng nhỏ
các hydrocacbon khác có nhiệt độ nóng chảy cao ( chúng dễ kết tinh ở nhiệt
độ thấp) và kém hoà tan vào dầu nhờn ở nhiệt độ thấp. Vì thế chúng cần phải
tách ra khỏi dầu.
II.2.4.1. Quá trình tách sáp bằng phơng pháp kết tinh.
Khi tiến hành làm lạnh phân đoạn dầu nhờn , sáp đợc tách ra do chúng bị
kết tinh. Nh vậy bằng cách kết tinh có thể xử lý dầu nhờn chứa sáp. Quá trình
này dựa vào nguyên lý kết tinh parafin rắn bằng cách làm lạnh. Sau đó tách
chúng khỏi dầu nhờn lọc. Trong các dây chuyền sản xuất trớc đấy, dầu đợc
làm lạnh ở các dàn lạnh, sau đó hỗn hợp đặc chứa dầu và sáp đợc chuyển qua
bộ phận lọc ép áp suất. Tại đây những tinh thể sáp đợc giữ lại, còn dầu nhờn
đợc chảy qua. Khi lớp sáp đã đủ dày, xả áp và tháo các bánh sáp ra. Phơng
pháp này có các nhợc điểm sau :
- làm việc gián đoạn và nhiều khâu phải dùng tới áp suất.
- Độ nhớt của dầu tách sáp lớn gây trở ngại cho quá trình lọc, đặc biệt là
các loại dầu có độ nhớt cao.
- Không áp dụng cho nguyên liệu là dầu cặn vì tách sáp không triệt để,
do các vi tinh thể parafin đợc tạo ra trong quá trình không thể tách ra
bằng lọc.
II.2.4.2 Tách bằng dung môi chọn lọc.
Để khắc phục các nhợc điểm trên ngời ta sử dụng dung môi để tăng độ
linh động của dầu nhờn. Do sáp cũng có thể hoà tan vào dung môi , nên phải
tiến hành ở nhiệt độ thấp và phải chọn dung môi thích hợp. Với dung môi có
độ chọn lọc cao, có thể thu đợc phần lọc ở nhiệt độ thấp, ngay ở nhiệt độ kết
tinh sáp. Nhờ vậy có thể kết tinh đợc mọi thể loại sáp và dễ tách ra bằng lọc.

Độ nhớt của hỗn hợp thấp còn cho phép thay quá trình lọc gián đoạn bằng quá
trình lọc chân không liên tục có hiệu quả kinh tế cao. Một dung môi tách sáp
tốt phải thoả mãn các yêu cầu sau :
- ít hay không hoà tan sáp .
- - Hoà tan tốt dầu nhờn ở nhiệt độ kết tinh sáp .
- Sáp ở dạng tinh thể lớn để dễ tách bằng lọc.
- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ tách khỏi dầu, tiết kiệm năng lợng.
- Dung môi phải dễ kiếm, rẻ không độc hại và không gây ăn mòn.
- Tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu dầu thấp để giảm chi phí vận hành.
II.2.4.3. Quá trình làm sạch bằng hydro:
Quá trình tinh chế sản phẩm dầu đã tách sáp là quá trình cần thiết nhằm
loại bỏ các chất hoạt động về mặt hoá học, có ảnh hởng đến độ màu của dầu
gốc. Ví dụ, các hợp chất nitơ có ảnh hởng rất mạnh đến màu sắc cũng nh độ
bền màu của dầu gốc, vì thế phải loại bỏ chúng và đó chính là yêu cầu của quá
trình tinh chế bằng hydro.
Tính chất của dầu nhờn sau khi hydro hoá làm sạch đợc thay đổi nh sau
- Làm giảm độ nhớt 0 - 2
- Làm tăng chỉ số nhớt 0 2
- Hạ thấp nhiệt độ đông đặc,
0
C 0 - 2
- Tăng sáng màu (độ) 1 - 2
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

14
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
II.2.5.Quá trình tách asphan bằng prophan.
Thông thờng để sản xuất dầu gốc có thể đa thẳng thẳng các phân đoạn
đầu cất nhẹ sang các thiết bị chiết tách bằng dung môi, nh các phân đoạn dầu
cặn ở tháp chng cất chân không đòi hỏi phải tách asphan để loại trừ các loại

nhựa đến khi qua khâu tách chiết. Nh vậy các nguyên liệu này phải đa qua quá
trình tinh chế loại asphan để tách các hợp chất nhựa, asphan là một
hydrocacbon thơm đa vòng. Nhờ quá trình này mà dầu thu đợc có độ nhờn
thấp và giảm xu hớng tạo cặn dạng gốc.
Propan có một tính chất đặc biệt là từ 40-60
o
C nó hoà tan parafinr rất tốt,
nh khả năng này giảm khi nhiệt độ tăng cho đến khi đặt đến nhiệt độ tới hạn
của propan (96,8
o
C), tất cả các hydrocacbon trở nên không tan. Trong khoảng
40 đến 96,8
o
C các hợp chất nhựa và asphan có phần tử lợng cao hầu nh không
tan trong propan. Propan thờng đợc dùng làm dung môi cho quá trình tách
asphan nhng cũng có thể dùng etan và butan.
Quá trình tách bằng các phân đoạn chủ yếu dựa vào trọng lợng phân tử,
còn chiết tách bằng dung môi thì dựa vào chủng loại phân tử. Quá trình tách
asphan nằm ở vị trí trung gian hai quá trình này, vì tách asphan phụ thuộc vào
cả trọng lợng phân tử và chủng loại cấu trúc phân tử. Sơ đồ đơn giản của quá
trình tách asphan bằng prophan dợc trình bày ở hình 11
Nguyên liệu tiếp xúc với prophan lỏng lớn gấp 5 - 8 lần theo thể tích ở
nhiệt độ thích hợp. Rafinat gồm dung môi chứa 15 - 20 % (trọng lợng) dầu.
Dầu càng nặng thì prophan dùng càng phải lớn. Pha chiết chứa từ 30 - 40 %
prophan (theo thể tích). Đó không hẳn là dung dịch mà là một dạng nhũ tơng
của các hợp chất asphan trong propan ở hình 11 cho thấy propan đợc đa vào
tháp chiết, còn nguyên liệu (phần cặn chng cất chân không) đợc đa vào đỉnh
tháp. Vì propan chuyển động ngợc lên đỉnh tháp, nó hoà tan dầu từ nguyên
liệu và mang chúng theo lên đỉnh. Các loại chất nhựa asphan đi ra từ đáy tháp,
còn hốn hợp dầu propan đi ra từ đỉnh là phần rafinat. Propan sau khi thu hồi

lại đa vào chu trình sử dung tiếp.
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

15
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Chơng III.
Công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc
dùng phơng pháp trích ly bằng furfurol
III.1. Mục đích và ý nghĩa của quá trình trích ly bằng dung môi
furfurol.
Mục đích của quá trình trích ly là chiết tách các cấu tử không mong
muốn chứa trong các phân đoạn dầu nhờn mà chng cất không thể loại
ra đợc. Các cấu tử này thờng là các chất nhựa, phi hydrocacbon, các
hydrocacbon thơm mạch bên ngắn ngng tụ cao thờng làm cho dầu
nhờn sau một thời gian bảo quản hay sử dụng lại biến đổi màu sắc,
tăng độ nhớt, xuất hiện các hợp chất có tính axit không tan trong dầu,
tạo cặn nhựa và cặn bùn trong dầu.
Nguyên lý của quá trình tách bằng dung môi chọn lọc là dựa vào tính
chất hoà tan có chọn lọc của dung môi đợc sử dụng. Khi trộn dung
môi vào nguyên liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử của nguyên liệu
sẽ phân thành hai nhóm: nhóm hoà tan tốt trong dung môi tạo thành
pha riêng gọi là pha trích (extrack); còn phần không hoà tan hay hoà
tan rất ít trong dung môi gọi là rafinat. Sản phẩm có ích có thể nằm
trong pha trích hay rafinat tuỳ thuộc vào loại dung môi sử dụng. Với
dung môi furfurol thì sản phẩm có ích không hoà tan vào dung môi
này, nên chủ yếu trong pha trích là những cấu tử có hại đối với dầu
nhờn.
Do đó quá trình trích ly bằng dung môi chọn lọc đặc biệt có ý nghĩa
trong việc sản xuất dầu nhờn. Quá trình này làm tăng độ ổn định,
chống oxy hoá cho dầu nhờn, tăng chỉ số độ nhớt, giảm tỷ trọng, giảm

độ nhớt, giảm độ cốc hoá, làm sáng màu cho dầu nhờn. Tuy nhiên,
nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn lại tăng lên.
III.2. Dung môi furfurol .
Dung môi furfurol có công thức phân tử là :C
4
H
3
CHO, furfurol là một
hợp chất tinh khiết, là một chất lỏng không màu hoà tan rất tốt trong dung
môi hữu cơ ít tan trong nớc dung môi này là dung môi rất quan trọng ,dùng để
sản xuất nhựa, tinh chế dầu nhờn
Ngày nay ngời ta đang sử dụng phổ biến 3 loại dung môi có cực để tách
các hợp chất nhựa và thơm đa vòng ra khỏi nguyên liệu dầu nhờn là phenol,
furfurol và N metylphirolidon (NMP).
Các nhà máy ở Liên Bang Nga, dung môi chủ yếu dùng cho quá trình làm
sạch chọn lọc là phenol. Phenol có khả năng hoà tan cao, tạo điều kiện thuận
lợi cho làm sạch nguyên liệu dầu nhờn, nhất là loài có chứa nhiều cặn và có
độ nhờn cao, đồng thời dung môi này cũng rẻ tiền và dễ kiếm.
Nhng ở các nhà máy khác trên thế giới lại hay dùng quá trình làm sạch
bằng dung môi chon lọc furfurol do ít độc hại hơn so với phenol. Và tuy có
khả năng hoà tan kém hơn phenol, nhng dung môi này có độ chon lọc cao
hơn. Điều này sẽ cho hiệu quả lớn hơn khi dùng furfurol để làm sạch phần cất
chứa nhiều hidrocacbon thơm.Tính ôxy hoá mạnh và dễ tạo nhựa khi có mặt
không khí và nớc là nhợc điểm chính của dung môi furfurol. Để tránh quá
trình oxy hoá, trong công nghiệp ngời ta hay dùng các biện pháp sau:
Bảo quản furfurol trong môi trờng khí trơ. Kiểm tra chặt chẽ nhiệt độ
trong hệ thông đun nóng và tái sinh dung môi hay khử khí sơ bộ của nguyên
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

16

Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
liệu trớc khi tiến hành trích ly, hoặc có thể thêm các chất chống oxy hoá đặc
biệt vào furfurol.
Do khả năng hoà tan các chất nhựa của furfurol kém nên các dung môi
này chỉ áp dụng đối với nguyên liệu dầu nhơn có chất lợng cao, nghĩ là
nguyên liệu chứa ít nhựa và các hợp chất đa vòng. Nhng ngày nay ngời ta có
thể thay thế băng dung môi NMP có khả năng hoà tan tốt hơn, có độ chọn lọc
cao hơn và nhất là có độ độc hại nhỏ hơn.
III.3. Lựa chon sơ đồ công nghệ và chế độ của quá trình.
III.3.1. Lựa chọn sơ đồ công nghệ .
Furfurol có tính chọn lọc nên tách triệt để các cấu tử dầu nhờn ra khỏi
phần thải vì vậy làm tăng hiệu suất sản phẩm rafinat có khả năng giữ chênh
lệch nhiệt độ cao theo chiều cao của tháp trích ly , nhờ vậy, mà làm tăng nhiệt
độ hoà tan tới hạn của nguyên liệu .
Furfurol sử dụng có hiệu quả cao đối với nguyên liệu là các phân đoạn
dầu nhờn thu đợc từ dầu mỏ lu huỳnh.
Khi dùng làm sạch nguyên liệu dầu nhờn cặn nặng thu đợc từ quá trình
khử asphan trong gudron bằng furfurol và phenol (với tỷ lệ nh nhau ) thì ta
thấy hiệu suất sản phâm rafinat khi dùng dung môi furfurol cao hơn phenol
.Từ đó ta thấy rằng việc lựa chọn sơ đồ công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc bằng
dung môi chọn lọc furfurol và chọn các nguyên liệu từ phân đoạn dầu nhờn
cất của quá trình chng cất từ mazut .
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

17
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
III.3.2.Sơ đồ trích li bằng dung môi furfurol .
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

18

3
VI
I
XI
2
1
I
I
5
I
6
IV+II
V
31
8
30
4
29
910
VI
II
III
II
III +
II
III+II
II
7
11
II

III +
II
12
13
VI
I+I
I
I
X
IV +
II
IV +
II
14
15
II + VII
17
16
2
1
IV +
II
2
8
18
IV +
II
II
II
VI +

II
IV
+
II
II
II
1920
V
I
IV
21
V
I
VII
VIII + II
VII + II
25
22 23
24
26
VII+
II
I
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
III.3.3.Thuyết minh sơ đồ.
Nguyên liệu (dầu nhờm cất hay cặn). Bơm (1) bơm vào thiết bị trao đổi
nhiệt (2) ở đây nó đợc đốt nóng đến nhiệt độ 130 đến 140
0
C rồi đi vào phần
trên của tháp tách không khí (3) . Thiết bị này là hình trụ thẳng đứng có bố trí

các đĩa bên trong . Thiết bị tách không khí (3) làm việc ở áp suất chân không
(áp suất d khoảng 9,5 10 KPa) . Nhiệt độ khử khí là 120-130
0
C . Không khí
đợc tách cùng với hơi nớc đi ra khỏi đỉnh tháp . Sau đó nguyên liệu đã khử khí
song đợc bơm (4) bơm vào thiết bị gia nhiệt (5) đợc đốt nóng rồi đi vào phần
dới của tháp trích ly (6) tại đây dung môi đầu và dung môi hồi lu đi từ trên
xuống từ phía trên của tháp trích ly . Vào thiết bị trích , khi đó ở trong tháp
trích ly phân ra hai lớp là một lớp là estrack và lớp kia là rafinat . Phần rafinat
sau khi trích ly ra đỉnh tháp dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt (1) đợc lấy nhiệt độ
ở đây rồi đi vào lò ống (8) hỗn hợp đợc đun nóng đến nhiệt độ 260-290
0
C rồi
sau đó đợc dấn ra khỏi lò đốt rồi đi vào phần giữa của tháp bay hơi (4) ở tháp
này phần lớn furfurol tách ra ở dạng hơi . Hơi đi ra ở đỉnh tháp đợc làm lạnh
nhờ thiết bị làm lanh (14) rồi dẫn qua bể lắng (9) sau đó dung môi làm lạnh.
Cuối cùng hồi lu trở lại. còn phần rafinat có lẫn ít estreack đi ra ở đáy
tháp (4) rồi đi vào phần trên của tháp (5) phần giả rafinat đợc đi vào phần dới
của tháp (5) . Tháp có nhiệm vụ tách nốt phần estrach còn lại trong rafinat .
Sau khi tách xong phần rafinat ra ở đáy tháp dấn qua thiết bị trao đổi nhiệt (1)
rồi đi vào bể chứa sản phẩn (19) . Còn phần estrack và ít nớc ra ở phần trên
của tháp (5) đợc đa sang thiết bị làm lạnh (14) chảy vào bể lắng (9) tiếp tục
lắng rồi chuyển vào thiết bị phân ly (10) .
Còn ở phần đáy của tháp trích ly estrack ra ở đáy tháp đi vào thiết bị làm
lạnh (14) sản phẩn sau khi làm lạnh tiếp tục đợc đa vào thiết bị lắng (9) tại đây
phần giả rafinat đựơc hồi lu trở lại tháp trích ly . Còn ít estrack đợc vào bể
chứa của sản phẩn trung gian (18) nhờ bơm (17) bơm qua thiết bị trao đổi
nhiệt đợc lấy nhiệt độ tại đây hai lần rồi đi qua thiết bị đun nóng (6) tại đây
nhiệt độ đun nóng đến 250- 280
0

C sau đó hợp chất này đi vào tháp chng (7) .
Sau khi chng song estrack ra ở đỉnh tháp đi qua thiết bị trao đổi nhiệt độ (1)
để hạ nhiệt độ xuống rồi đi vào phần giữa của tháp chng tiếp theo tại đây
dung môi lắng ở đây và đi ra, đợc hồi lu trở lại tháp trich. Còn phần đáy của
tháp (7) dấn qua lò đốt (6) tại đây nhiệt độ đợc đun nóng đến 250-280
0
C sau
khi đợc đun nóng song đợc đa qua thiết bị chng tiếp .Tại đây dung môi ra ở
đỉnh dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt (1) .
Kết hơp với phần dung môi ra ở đáy tháp chng thứ hai rồi dẫn qua thiết bị
trao đổi nhiệt (1) tiếp tục đợc làm lạnh và hồi lu trở lại tháp trích . Còn phần
estrack ra ở đáy tháp chng thứ ba dẫn vào phần trên của tháp bay hơi (11) tách
dung môi ở đây dung môi ra ở đỉnh tháp ở dạng hơi, kết hợp với dung môi ra ở
(4) rồi đợc tuần hoàn trở lại tháp trích ly. Còn phần sản phẩm đáy ra ở thiết bị
(11) rồi đi vào phần trên của tháp (12) phần trích lắng ở đáy tháp này đợc tháo
chảy vào bể chứa (20) còn estrack còn lại ra ở phần trên của thiết bị (12) kết
hợp với phần estrack ra ở (5) để đi sử lý tiếp . Còn phần estrack ra ở đỉnh của
tháp chng thứ (2) đợc đa vào thiết bị làm lạnh (14) rồi chảy vào thiết bị phân
ly (10) tại đây hỗn hợp trộn đợc dẫn vào bể chứa (13) sản phẩm sau khi chng
phần trích đợc dẫn vào thiết bị chng cuối sản phẩm trích ra ở đáy tháp này .
Rồi dẫn qua bể chứa (23) còn estrack ra ở tháp chng cuối kết hợp với estrack
ra ở đỉnh tháp (7) tiếp tục quá trình cho đến khi đặt đợc yêu cầu sử dụng và an
toàn cho môi trờng

Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

19
§å ¸n m«n häc : ThiÕt kÕ th¸p trÝch ly dÇu nhên b»ng dung m«i furfurol

Sv : Bïi Thµnh Tµi Líp : Ho¸ dÇu 1_K49

20
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Phần II
Chơng I
Tính toán thiết kế
I.1.Các số liệu ban đầu.
Năng suất yêu cầu:400.000 tấn/năm.
Thời gian làm việc của dây chuyền trong một năm là 8.000 giờ.
Tỉ lệ giữa dung môi furfurol trên nguyên liệu là:2:1
Chi phí furfurol-nớc % khối lợng so với furfurol là:3%
Hiệu suất rafinat % khối lợng so với nguyên liệu là :75%
Tỷ trọng của nguyên liệu là:d
4
20
=920(kg/m
3
)
Tỷ trọng của rafinat là d
4
20
=902(kg/m
3
)
Lợng dầu làm sạch trong phần rafinat là:80%
Nhiệt độ đỉnh tháp là t
1
=110
0
C

Nhiệt độ đáy tháp là t
2
=60
0
C.
I.2.Tính cân bằng vật chất cho tháp trích ly.
Để đánh giá lựa chọn dây chuyền sản xuất, ngời ta dựa vào nhiều chỉ
tiêu nh các thông số kinh tế, kỹ thuật, năng lợng và độ linh hoạt của công
nghệ.
Công nghệ trích ly dầu nhờn với nguyên liệu từ mazut thì cho ta các
phân đoạn dầu nhờn có độ linh động và và chỉ số độ nhờn cao. Nhng ngày
nay với công nghệ phát triển hiện đại thì dùng nguyên liệu gudron để sản xuất
dầu nhờn có độ nhờn cao.Vì loại tháp đĩa quay này có cánh khuâý loại đĩa phụ
thuộc vào số vòng quay của cánh khuấy quan hệ giữa chúng và quan hệ giữa
hai lu thể.
Tháp trích ly là một thiết bị chính của quá trình trích ly bằng dung môi
chọn lọc. Do đó trong quá trình thiết kế ngời ta có thể chọn nhiều loại tháp đĩa
khác nhau thì cho ta hiệu quả dầu nhờn khác nhau, để đơn giản cho tính toán
cũng nh công nghệ sản xuất ngời ta chọn tháp đĩa quay loại này năng suất t-
ơng đối cao ngoài ra còn có cánh khuấy tua bin. Loại tháp đĩa này có đờng
kính 2,4m - 2,8m hoặc 3,4m-3,6m chiều cao của tháp 13m-13,4m đờng kính
stato hình xuyến là 1,6m, đờng kính đĩa quay là 1,2m. Tần số của roto từ 10
đến 160 vòng/ phút. Tổng tốc độ thể tích của nguyên liệu và dung môi vào
tháp làm tăng hiệu quả làm sạch các phân đoạn dầu nhờn , giảm chi phí dung
môi và tăng đợc hiệu suất của sản phẩm từ 3-5% làm cho dầu nhờn tốt hơn.
I.2.1.Dòng vào.
Nhiệt độ trung bình làm việc trong tháp
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

21

Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
t
tb
=
2
60110 +
=85
0
C
Tỷ trọng của nguyên liệu tai nhiệt độ 85
0
C


85
=1030 (kg/m
3
)
Thời gian làm việc thực tết của phân xởng trong một năm là.
365 30 = 335 (ngày )
Năng suất làm việc của tháp là 400.000 tấn/năm. Với năng suất làm việc
của phân xởng trong 1h là:

0008
000000400
.

=50.000 (kg/h )
Vì hiệu suất dầu thu đợc là : 75% trên tổng lợng nguyên liệu vào nên ta
tính đợc lợng nguyên liệu vào tháp trích ly là:

G
1
= 50.000 .
75
100
= 66.666,66667 (kg/h)
Lợng dung môi đa vào tháp trích ly là:
G
2
= 2. G
1
=

2. 66666,66667 = 133.333,3333 (kg/h)

Chi phí furfurol nớc đa vào tháp trích ly:
G
3
= 3%. G
2
= 0,03. 133.333,3333 = 4.000 (kg/h)
Vậy tổng lợng vật chất đa vào tháp trích ly là :
G
vào
= G
1
+ G
2
+ G

3
= 66.666,66667 + 133.333,333 + 4.000
= 204.000 (kg/h)
I.2.2.Dòng ra.
Lợng rafinat thu đợc sau trích ly là:
G
raf
= 50.000 (kg/h)
Lợng extract thu đợc sau trích ly là
G
ex
= G
1
- G
raf
= 66.666,66667 50.000
= 16.666,66667 (kg/h)
Vì nồng độ trọng lợng của rafinat trong phần làm sạch là 80% nên lợng
dung dịch của rafinat thu đợc là
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

22
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
4
100
50.000. 62.500
80
G = =
(kg/h)
Lợng dung môi furfurol trong dung dịch rafinat là:

( )
4
62.500 50.000 12.500 /
raf
p raf
G G G kg h= = =
Lợng dung môi trong dung dịch extract:
5 2 3
133.333,3333 4.000 12.500
raf
p
G G G G= + = +
= 124.833,3333 (kg/h)
Trong đó lợng nớc tạo hỗn hợp đăng phí furfurol nớc là
G
nớc
= 91%. G
3
= 0,91 . 4.000 = 3.640 (kg/h)
Lợng dung dịch extract là
G
6
= G
ex
+ G
5
= 16.666,66667 + 124833,3333
= 141.500 (kg/h)
Lợng dung môi furfurol trong dung dịch extract là
6

ex
p
G=G
- G
nớc
G
ex
= 141.500 3640 16.666,66667
= 121.193,3333 (kg/h)
Tổng lợng dòng vật chất ra khỏi thiết bị:
G
ra
= G
raf
+
raf
p
G
+ G
ex
+
ex
p
G
+ G
nớc
= 50.000 + 12.500 + 16.666,66667 + 121.193,3333 + 3640
= 204.000 (kg/h)
Lợng vào Lựơng ra
Tên

nguyên
liệu
Khối lợng
(kg/h)
Phần
trăm%
Tên sản
phẩm
Phối lợng
(kg/h)
Phần
trăm%
Nguyên
liệu vào
66.666,66667 32,68% Dầu 50.000 24,51%
Dung môi
furfurol
vào
133.333,3333 65,36% Furfurol
ra
12.500 6,13%
Chi phí
nớc
furfurol
4.000 1,96% Dầu lấn 16.666,66667 8,17%
Nớc 3.640 1,78%
Furfurol 121.193,3333 59,41%
Tổng
cộng
204.000 100 Tổng

cộng
204.000 100
I.3. Cân bằng nhiệt lợng .
I.3.1.Tính cân bằng nhiệt lợng cho thiết bị trích ly .
Gọi : Q
1
: Nhiệt lợng do nguyên liệu mang vào (Kcal/h)
Q
2
: Nhiệt lựơng do dung môi furfurol mang vào (Kcal/h)
Q
3
: Nhiệt lợng do nớc mang vào là (Kcal/h)
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

23
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol
Q
4
: nhiệt lợng do sản phẩm mang ra là (Kcal/h)
Q
5
: nhiệt lợng do pha chiết mang ra là(Kcal/h)
Q
6
: Nhiệt lợng tổn thất ra môi trờng là : (Kcal/h)
1.3.2. Nhiệt lợng do nguyên liệu mang vào là .

Q
1

=G
1
.t
1
.C
Trong đó :
G
1
: Lợng nguyên liệu đã vào tháp trích ly trong thời gian một giờ
t
1
:nhiệt độ tại đỉnh tháp là t
1
=110
0
C
C: Nhiệt dung riêng
áp dụng công thức để tính nhiệt dung riêng của một số chất lỏng
C=
( )
( )
5,0
32.5/9886,11625
t
t
d
t ++
Trong đó:
d
t

:khối lợng riêng tơng đối của chất lỏng ở 15,6
0
C
t: nhiệt độ của chất lỏng .
Giới hạn áp dụng đợc phơng trình này O
0
C<t<205
o
C .
Nhiệt dung riêng của một số chất lỏng là :
C
furfurol
=0,5606(kcal/kg )
Cnớc=1,01 (Kcal/Kg độ)
Cdầu khoáng =0,0295 (Kcal/Kg độ)
Cdầugốc =0,0281(KCAL/Kg độ)
Vậy nhiệt lợng mang vào là :
Q
1
=66.666,66667 x 110 x 0,0295=216333,3333(kcal/h)
1.3.3.Nhiệt lợng của furfurol mang vào.
Q
2
=G
2
x C
furfurol
x t
1
C:la lợng của dung môi furfurol đa vào tháp trích li

t
1
: Nhiệt độ làm việc của tháp tại t
1
=60
0
C
C
furfurol
:nhiệt dung riêng furfurol là C
furfurol
= 0,5606 kcal/kg độ
Vậy nhiệt lợng dung môi furfurol mang vào là
Q
2
= 133.333,3333 x 60 x0,5606 =4484800 kcal/h
I.3.4. Nhiệt lợng của nớc mang vào là.
Q
3
=G
3
x C
nc
x t
1

G
3
:lu lợng chi phí furfurol mang vào tháp trích li
C

nc
: nhiết dung riêng của nớc là C
nc
= 1,01 kcal/kg độ .
Vậy nhiệt lợng của nớc mang vào là
Q
3
= 4.000 x60 x1,01 = 242400 kcal/h
Nhiệt lợng do nguyên liệu mang vào là Q
1
= 216333,3333 kcal/h
Nhiệt lợng do dung môI furfurol nớc mang vào Q
2
= 4484800 kcal/h
Nhiệt lợng do nớc mang vào là Q
3
= 242400 kcal/h
I.3.5. Nhiệt lợng do sản phẩm mang ra là.
Q
1

= G
1

x C x t
1
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

24
Đồ án môn học : Thiết kế tháp trích ly dầu nhờn bằng dung môi furfurol

G
1

là : lu lợng thu đợc trong tháp trích ly
T
1
nhiết độ làm việc tại đáy tháp t
1
= 110
0
C
Q
1

= 62.500 x 110 x 0,0298 = 204875( kcal/h)
I.3.6.Nhiệt lợng do dầu lẫn mang ra.
Q
2

= G
5
x t
2
x C
G
5
: la lợng dầu lẫn trong pha chiết
t
2
:Nhiệt độ làm việc của tháp tại nhiệt độ t

2
=60
0
C
C: Nhiệt dung riêng của pha chiết C = 0,0281 (kcal/kg độ)
Q
2

= 166.666,66667 x60 x 0,0281 = 28100 (kcal/h)
I.3.7.Nhiệt lợng do nớc mang ra
Q
3

= G
nc
x t
2
x C
G
nc
: lu lợng hỗn hợp đẳng phí furfurol nớc
C: Nhiệt dung riêng của nớc C = 1,01(kcal/kg độ)
t
2
: Nhiệt độ làm việc tại đáy tháp t
2
= 60
0
C
Q

3
= 3640 x 60 x 1,01 = 220584( kcal/h)
I.3.8. Nhiệt lợng do furfurol mang ra ở pha chiết .
Q
4

= G
8

ì
t
2

ì
C
G
8
: lu lợng dung môi furfurol lẫn trong pha chiết
C: Nhiệt dung riêng của furfurol C = 0,5605 (kcal/kg độ)
t
2
: Nhiệt độ làm việc của tháp tại t
2
= 60
0
C
Q
4

=
5606,06058000 ìì
=
1950888
(kcal/h)
I.3.9.Nhiệt lợng furfurol mang ra ở pha rafinat.
Q
5

=G
raf
Ct ìì
1
G
raf
: Lu lợng furfurol trong dung dịch rafinat
C: Nhiệt dung riêng của furfurol C= 0,5606(Kcal/kgđộ)
t
1
: Nhiệt độ làm việc của tháp tại nhiệt độ t
1
=110
0
C
Vậy nhiệt lợng do furfurol mang ra là
)/(8125,2890075606,01105,4687
/
5
hKcalQ =ìì=
Vậy nhiệt lợng do sản phẩm mang ra là : 289007,8125(Kcal/h)

1.3.10 : Nhiệt mất mát ra môi trờng xung quanh
654321
QQQQQQ ++=++
101406,25+ 2102250+ 112500=234468,75+2066322,375+Q
6
Nhiệt lợng do sản phẩm mang ra là Q
4
=234468,75(Kcal/h)
Nhiệt lợng do pha chiết mang ra là Q
5
=2066322,375(Kcal/h)
Sv : Bùi Thành Tài Lớp : Hoá dầu 1_K49

25