BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Bộ môn: Lọc Hóa - Dầu



BÀI TẬP LỚN MÔN
THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Đề tài:
Thiết kế quá trình chưng cất khí quyển của nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn.

Giảng viên giảng dạy: Sinh viên thực hiện
ThS. Phạm Trung Kiên Lê Thị Ngọc Anh
Lê Tuấn Anh
Phạm Tuấn Anh
Lê Xuân Anh
Lê văn Bắc
Nguyên Văn Bình
Trần Danh Bình
Lớp LHD A – K54TH


Hà Nội - 2013




Mục lục
TỔNG QUAN 3
Chương 1: Nghiên cứu và thiết kế sản phẩm cho quá trình thiết kế 5
1.1 Chọn cơ cấu và chất lượng sản phẩm cho nhà máy lọc dầu [1]. 5
1.2 Lựa chọn nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu [1]. 12

1.3 Lựa chọn địa điểm xây dựng. 15
Chương 2: Khởi tạo và phát triển quá trình thiết kế phân xưởng chưng cất 16
2.1 Tính toán phân xưởng chưng cất dầu thô. 16
2.1.1 Hiệu suất thu hồi các phân đoạn theo giá trị điểm cắt phân đoạn 16
2.1.2 Bảng cân bằng vật chất cho phân xưởng chưng cất khí quyển 17
2.1.3 Tính tiêu hao hơi nước 18
2.1.3.1 Lượng hơi nước dùng cho đáy tháp chưng cất. 18
2.1.3.2 Lượng hơi nước dùng để tách các sản phẩm 18
2.2 Đánh giá lựa chọn công nghệ. 18
2.3 Thiết kế dây chuyền công nghệ. 19
2 3.1 Tháp chưng cất chính 19
2.3.2 Các thiết bị phụ trợ trong phân xưởng chưng cất khí quyển. 19
2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ. 21
Chương 3 Xây dựng sơ đồ công nghệ và các chiến lược thiết kế cụ thể. 21
3.1 Quy trình công nghệ. 21
3.2 Sơ đồ khối hệ thống phân xưởng chưng cất trong nhà máy lọc dầu 21
3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống phân xưởng chưng cất. 22
Sơ đồ công nghệ phân xưởng chưng cất khí quyển 23
Chương 4 Thiết kế điều khiển đo 23
4.1 Hệ thống đo và điều khiển quá trình trong phân xưởng chưng cất khí quyển 23
Chương 5: Mô phỏng Hysys 25
5.1 Nguyên liệu dầu thô Kuwait 25
Chương 6 Ước tính cấu hình thiết bị, tối ưu hóa, tính toán kinh tế 29
6.1 Tính toán kinh tế 29
6.1.1 Nhu cầu vê nguyên liệu và năng lượng 30
6.1.1.1 Nhu vầu về nguyên liệu 30
6.1.1.2 Nhu cầu năng lượng 30
6.1.2 Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng 31
6.1.3 Tính khấu hao cho phân xưởng 32
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 2

6.1.4 Chi phí khác cho 1 thùng sản phẩm 32
6.1.5 Hiệu quả kinh tế 33
KẾT LUẬN 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 3

TỔNG QUAN
Dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng trong quá khứ, hiện tại và tương lai của
thế giới. Sản phẩm của chúng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nghành kinh tế thế
giới. Ý nghĩa của dầu và sản phẩm của dầu đặc biệt tăng nhanh vào những năm gần đây,
nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra tại nhiều nước phát triển.

Trữ lượng và tiềm năng dầu khí các bể trầm tích của Việt Nam dự báo là rất đáng
kể (khoảng 4600 triệu tấn quy dầu, khí chiếm khoảng 50%, phân bố chủ yếu ở thềm lục
địa). Trữ lượng dầu khí đã phát hiện vào khoảng trên 1200 triệu tấn quy dầu, trong đó đã
phát triển và đưa vào khai thác 11 mỏ dầu, khí: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông…. Tiềm
năng dầu khí chưa phát hiện ở các diện tích còn lại khá lớn.
Nhưng một điều đáng tiếc của ngành năng lượng nước nhà đó là chúng ta chỉ mới
dừng lại ở giai đoạn khai thác và xuất khẩu dầu thô trong khi đó vẫn phải nhập một lượng
ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ thương phẩm từ nước ngoài gây thất thu một nguồn
lợi ngoại tệ lớn. Trước tình hình như vậy năm 1998 nhà nước ta quyết định xây dựng nhà
máy lọc dầu dầu tiên nhà máy lọc dầu Dung Quất. Nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ tập
trung sản xuất nhiên liệu, quy mô công suất 6.5 triệu tấn dầu thô/năm và đáp ứng 30%
nhu cầu trong nước. Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, đã chọn dầu thô Bạch Hổ làm nguyên
liệu cơ sở, khi thiết kế tính toán cho 2 trường hợp: vận hành với 100% dầu thô Bạch Hổ

và vận hành với dầu hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% Dầu chua Dubai). Tuy nhiên
hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất mắc phải một số lỗi rất nguy hiểm trong thiết kế
quá trình như lựa chọn nguyên liệu, chất lượng sản phẩm. Có thể do điều kiện lịch sử,
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 4

Việt Nam xây dựng nhà máy đầu tiên khi mà dầu thô Bạch Hổ đang được sản xuất trên
10 triệu tấn/năm, do tình hình kinh tế còn khó khăn, cần mức đầu tư càng thấp càng tốt
nên dự án đã chọn nguyên liệu như vậy. (Theo các số liệu đã biết là nhà máy chế biến dầu
ngọt cần vốn đầu tư ban đầu thường thấp hơn 20 – 25% so với chế biến dầu chua nếu
cùng quy mô công suất) [1].
Để đáp ứng yêu cầu phát triển, cũng như đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa –
hiện đại hóa đất nước. Đảng và nhà nước ta quyết định xây dựng nhà máy lọc dầu thứ 2,
nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn. Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn có tổng vốn đầu tư là hơn
9 tỷ USD. Dự án có công suất lọc dầu là 200 nghìn thùng/ngày (tương đương với 10 triệu
tấn/năm); nguyên liệu dầu thô nhập khẩu từ Cô-Oét (KEC). Từ những sai lầm và kinh
nghiệm xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất chúng ta sẽ đúc rút được nhiều bài học
trong việc thiết kế và xây dựng nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn. Từ những điều phân tích
ở trên, em đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế quá trình chưng cất khí quyển của nhà
máy lọc hóa dầu Nghi Sơn”.
Trong nhà máy lọc dầu có rất nhiều phân xưởng, trong đó phân xưởng chưng cất
khí quyển là một phân xưởng quan trọng và luôn hiện diện trong bất kỳ nhà máy lọc dầu
nào, xử lý lượng nguyên liệu lớn nhất so với các phân xưởng khác. Nếu như phân xưởng
Cracking (FCC) là trái tim của nhà máy lọc dầu thì phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp
suất khí quyển (CDU) được xem như cửa vào chính của 1 ngôi nhà. Đây là quá trình xử
lý sơ bộ đầu tiên được thực hiện bằng phương pháp chưng cất với thiết bị chính là tháp
chưng luyện nhằm tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau, các phân đoạn này có
nhiệt độ sôi xấp xỉ khoảng nhiệt độ sôi của các sản phẩm thương phẩm, chỉ một vài phân
đoạn được sử dụng trực tiếp như là sản phẩm thương phẩm hoặc dùng phối liệu tạo sản

phẩm thương phẩm. Phần lớn các phân đoạn đều trải qua quá trình chuyển hóa hóa học
hoặc xử lý tiếp theo. Đồng thời đây cũng là cơ hội để chúng ta nhìn lại 1 cách toàn diện
về quá trình lựa chọn nguyên liệu, cơ cấu và chất lượng sản, địa điểm xây dựng….phân
xưởng chưng cất của nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn.









Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 5

Chương 1: Nghiên cứu và thiết kế sản phẩm cho quá trình thiết kế
Các dự án thuộc công nghiệp chế biến dầu khí thường có quy mô dầu tư rất lớn
(hàng tỷ USD), có tầm ảnh hưởng quan trọng đến kinh tế xã hội của quốc gia. Có 3 điều
kiện cần đủ để 1 dự án nói chung đạt được thành công [1].
 Sản phẩm có thị trường tiêu thụ.
 Có đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động suốt đời dự án.
 Có đủ tài lực để thực hiện dự án (vốn và nhân lực).
1.1 Chọn cơ cấu và chất lượng sản phẩm cho nhà máy lọc dầu [1].
Khi nghiên cứu dầu tư dự án việc phải làm trước tiên là: Xác định những sản phẩm
gì, khối lượng và chất lượng như thế nào thì nhà máy hoạt đông? Việc chọn những sản
phẩm cho nhà máy lọc dầu có 2 mục đích:
 Nhằm đáp ứng, thỏa mãn nhu cầu thị trường trong nước, đảm bảo an ninh năng
lượng quốc gia.

 Mục tiêu nhà máy có lợi nhuận cao nhất (sản phẩm có thể xuất khẩu nếu chât
lượng, những ưu điểm của sản phẩm có tính cạnh tranh cao cả trong và ngoài
nước).
Các dự án nhà máy lọc dầu của Việt Nam hiện nay chủ yếu nhằm vào mục tiêu
đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước. Việt Nam vẫn là thị trường tiêu thụ sản phẩm lọc
dầu. Vì vậy mà nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ tập trung sản xuất nhiên liệu. Quy mô
công suất 6.5 triệu tấn dầu thô/năm chỉ mới đáp ứng đủ 30% nhu cầu trong nước do đó
việc xác định cơ cấu sản phẩm cũng không gặp khó khăn gì. Sản phẩm lọc dầu gồm có:
 Khí nhiên liệu
 Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG).
 Nhiên liệu cho động cơ đốt trong (Xăng ôtô, xăng máy bay).
 Nhiên liệu máy bay phản lực J-A1.
 Nhiên liệu cho động cơ Diesel (cho ôtô và các máy công nghiệp).
 Nhiên liệu cho các lò công nghiệp (FO).
Nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ tập trung sản xuất nhiên liệu, không sản xuất dầu
nhờn và nhựa đường. Mặc dù 2 sản phẩm này thị trường Việt Nam đang rất cần vì đặc
trưng của dầu thô Bạch Hổ là có tính parafin rất cao. Việc sản xuất nhựa đường không
thể sản xuất từ loại dầu parafin như dầu thô Bạch Hổ vì tỷ lệ nhựa và asphalten trong dầu
rất thấp nên nếu sản xuất nhựa đường thì thu được hiệu suất rất thấp, chất lượng (độ kéo
dài, độ xuyên kim, độ chảy mềm không tốt). Vì mục tiêu sản xuất nhiên liệu nên toàn bộ
cặn chưng cất khí quyển đã được làm nguyên liệu cho phân xưởng Cracking xúc tác,
không sản xuất dầu nhờn.
Sản phẩm hóa dầu của nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ có 150.000 tấn PP
(Polypropylen) do tận dụng Propylen có trong thành phần sản phẩm của phân xưởng
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 6

Cracking xúc tác. Quy mô công xuất phân xưởng sản xuất PP này quá nhỏ nên hiệu quả
kinh tế thấp.

Chọn tiêu chuẩn chất lượng các sản phẩm cho nhà máy lọc dầu là rất quan trọng,
không chỉ đáp ứng yêu cầu hiện tại mà phải cho cả đời dự án (ít nhất 20 năm). Không chỉ
đáp ứng yêu cầu trong nước mà phải tính đến yêu cầu của thế giới vì nước ta đã là thành
viên của WTO. Để đáp ứng quy định khắt khe đối với chất lượng nhiên liệu, các nhà máy
lọc dầu đang phải đối dầu với những thử thách: phải hướng tới sản xuất nhiên liệu sạch
do đó cần công nghệ hiện đại hơn, kéo theo vốn dầu tư cao hơn.
Tiêu chuẩn chất lượng xăng
Chỉ tiêu
TCVN 2005
Euro II
Euro IV/V
RON 92
Euro IV/V
RON 95
RON, tối thiểu
90/92/95
-
92
95
Hyrdocacbon
thơm, %thể
tích, tối đa
-
-
35
35
Benzen, %thể
tích, tối đa
2.5
5

1
1
Oxy, %thể tích,
tối đa
2.7
-
2.7
2.7
Lưu huỳnh,
Ppm, tối đa
500
500
50/10
50/10
Áp suất hơi
Reid, kPa
43-75
35-100
45-100
45-100
Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu Diesel
Chỉ tiêu
TCVN 2005
Euro II
Euro IV/V
Đa vòng thơm, %tt,
tối đa
-
-
11/6

Lưu huỳnh, Ppm, tối
đa
500/2500
2000
50/10
Chỉ số xetan tối
thiểu
46
49
51

Theo quyết định của nhà nước ta thì bắt dầu từ năm 2016 Việt Nam sẽ áp dụng
tiêu chuẩn nhiên liệu xăng dầu mới, tương đương với tiêu chuẩn Châu Âu Euro III và
Euro IV và sau đó dần tiến lên áp dụng tiêu chuẩn cao hơn tương đương với tiêu chuẩn
Euro V vào năm 2021. Do dự án nghiên cứu lâu, tiêu chuẩn sản phẩm luôn phải phát triển
theo yêu cầu của thế giới, các nhà máy lọc dầu của Việt Nam đã không theo kịp yêu cầu
này. Hiện nay chất lượng của các sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất tương đương
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 7

với tiêu chuẩn Euro II. Vì vậy nhà máy lọc dầu Dung Quất lại phải dầu tư nâng cấp để
theo được yêu cầu này, thật là khó khăn cho nhà máy.
Vì vậy khi chọn cơ cấu và chỉ tiêu chất lượng sản phẩm khi nghiên cứu dự án phải
dựa trên đặc điểm “toàn cầu hóa”, thế giới yêu cầu sản phẩm ngày càng nhẹ hơn, sạch
hơn, có giá trị cao hơn. Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm của nhà máy phải xác định ở cấp
độ cao hơn hiện tại, đảm bảo không phải thay đổi cho cả đồi dự án. Từ những số liệu thu
thập được qua nghiên cứu (luật môi trường, quy định về tiêu chuẩn chất lượng quốc gia
và thế giới ta có thể dự kiến quy mô công suât, cơ cấu và chất lượng của sản phẩm) ta
mới xác định loại và chất lượng sản phẩm của nhà máy. Cần số liệu thống kê từ trước đến

nay và những dự báo những thay đổi về tiêu chuẩn chất lượng cho cả thời gian hoạt động
của nhà máy. Tuy nhiên chỉ tiêu chất lượng sản phẩm của nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn
vẫn dựa trên nền tảng tiêu chuẩn Euro 3, Euro 4.
Sản phẩm thương mại của Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn gồm:
 Các sản phẩm năng lượng như: LPG, xăng, jet A1, diesel, FO.
 Các sản phẩm phi năng lượng như: benzen, para-xylene, poly- propylene, lưu
huỳnh.
Vì giới hạn của bài nên ta chỉ đưa ra các tiêu chuẩn đánh giá sản phẩm của tháp
chưng cất khí quyển.
 LPG
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG được tách ra từ phân đoạn nhẹ khi chưng cất dầu thô,
thành phần gồm propan C
3
và butan C
4
được phối trộn theo tỉ lệ: C
3
/C
4
= 7:3 hay C
3
/C
4
=
5:5 tùy thuộc vào điều kiện sử dụng.

Khi sử dụng LPG làm chất đốt thì tính chất quan
trọng cần phải quan tâm là tỉ lệ giữa C
3
/C

4
, do tỉ lệ C
3
/C
4
ảnh hưởng đến áp suất hơi bão
hòa. Áp suất hơi bão hòa của LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài mà không phụ thuộc
vào lượng LPG chứa bên trong. Nếu nhiệt độ LPG lỏng tăng lên lập tức LPG lỏng sẽ sôi
hóa hơi để cân bằng lại áp suất bão hòa. Do vậy, áp suất hơi bão hòa là một yếu tố quan
trọng để đánh giá tính an toàn khi sử dụng LPG làm chất đốt[3].

Hàm lượng lưu huỳnh trong LPG đòi hỏi ngày càng khắt khe vì yêu cầu về chống
ô nhiễm môi trường ngày càng cao. Một số chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng của LPG
đối với nhà máy được cho trong bảng sau.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng LPG [2]
Tên chỉ tiêu
Áp dụng cho dự án
Phương pháp thử
Khối lượng riêng (15
o
C) (kg/l)
0,5
ASTM D1657
Áp xuất hơi (Reid) ở 37,8
o
C (kPa)
1430
ASTM D1267
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 8

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max
100
ASTM D2784
Mecaptan,ppm,max
20
ASTM D3227
Propan,%vol,max
20-50
ASTM D2163

 Xăng (Gasoline)
Phân đoạn xăng với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180
0
C bao gồm các hydrocacbon từ
C
5
– C
11
. Cả ba loại hydrocacbon parafinic, naphtenic, aromatic đều có mặt trong phân
đoạn xăng, tuy nhiên thành phần, số lượng các hydrocacbon trên rất khác nhau phụ thuộc
vào nguồn gốc dầu thô. Ngoài các hydorocacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp
chất chứa lưu huỳnh, nitơ và oxy. Các hợp chất chứa lưu huỳnh thường ở dạng hợp chất
không bền như mercaptan (RSH). Các hợp chất nitơ chủ yếu ở dạng pyridine [4].
Hiện nay, trên thị trường Việt Nam loại xăng RON95 có thị phần không đáng kể,
tuy nhiên tuy nhiên nhu cầu về loại xăng này có khả năng tăng rất lớn trong thời gian tới
và giai đoạn sau năm 2015 sẽ chiếm phần lớn thị trường xăng. Trong tương lai, nhu cầu
sử dụng xăng RON98 cũng sẽ xuất hiện do số lượng xe hơi cao cấp sẽ tăng dần. Xuất
phát từ nhu cầu như vậy nhà máy được thiết kế sao cho có thể sản xuất được loại xăng

này đáp ứng nhu cầu sử dụng. Dưới đây là bảng chỉ tiêu đánh giá chất lượng xăng không
chì.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng xăng không chì [2]
Tên chỉ tiêu
Xăng không chì
Phương pháp thử
92
95
98
Trị số octan, min.
- Theo phương pháp nghiên cứu
(RON)
- Theo phương pháp môtơ
(MON)


92

82


95

85


98

88

TCVN 2703 : 2002
(ASTMD2699)
ASTM D2700
Hàm lượng chì, g/l, max.
0
TCVN 7143 : 2002
(ASTM D 3237)
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 9

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm,
max.
50
TCVN6701: 2000
ASTMD 5453
Hàm lượng Benzene
1
TCVN 6703 : 2000
ASTMD 4420
Áp xuất hơi (Reid) ở 37,8
o
C,kPa.
43-75
TCVN 7023 : 2002
(ASTMD4953)
Khối lượng riêng (15
o
C), kg/l
0,72-0,76

TCVN 6594 : 2000
(ASTMD1298)
 Nhiên liệu phản lực JET A1
Nhiên liệu cho động cơ phản lực là một loại nhiên liệu được sử dụng cho các động
cơ trên máy bay phản lực, loại động cơ này làm việc trong điều kiện rất đặc biệt (nhiệt độ
và áp suất môi trường thấp, ở độ cao lớn). Vì vậy, nhiên liệu cho nó đòi hỏi một sự khắt
khe nhất trong tất cả các loại phương tiện giao thông. Nhiên liệu dùng trong động cơ
phản lực được phối trộn từ phân đoạn kerosene hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosene
với phân đoạn xăng [5]. Yêu cầu của nhiên liệu phản lực là dễ cháy ở bất kỳ điều kiện áp
suất và nhiệt độ nào, cháy điều hòa, không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn
[3].
Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực khác với nguyên lý làm việc của động
cơ piston, đó là nhờ năng lượng dòng khí để biến đổi thành cơ năng chạy turbin. Không
khí được đưa từ máy nén vào buồng cháy, ở đây nhiên liệu đã được phun và bay hơi, hòa
trộn với không khí tạo thành hỗn hợp cháy. Sau đó, tia lửa điện được bật lên một lần làm
toàn bộ khối nhiên liệu bùng cháy. Vì vậy, thành phần của nhiên liệu cần có nhiều
paraphinic mạch thẳng. Để đảm bảo có nhiệt trị cao, nhiên liệu không được chứa nhiều
thành phần aromatic mà chủ yếu là paraphin và naphten.
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu phản lực JET A1 áp dụng cho dự án [2]
Tên chỉ tiêu
Áp dụng cho dự án
Phương pháp thử
Hàm lượng lưu huỳnh %kl, max
0,1
TCVN 2708 : 2002
(ASTM D1266-98)
Lưu huỳnh mercaptan%kl,max
0,003
ASTM D3227
Khối lượng riêng (ở15

o
C), kg/l
0,775-0,84
TCVN 6594 : 2002
(ASTM D1298)
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 10

Điểm chớp cháy flash point,
0
C
38
TCVN 6608 : 2002
(ASTM D3828)
Điểm đông đặc Freezing Point,
0
C
-47
TCVN 7170 : 2002
(ASTM D2386)

 Nhiên liệu Diesel:
Nhiên liệu diesel là một loại nhiên liệu lỏng được sử dụng cho động cơ diesel,
động cơ diesel là một động cơ nhiệt dùng để biến năng lượng hóa học của nhiên liệu khi
cháy thành năng lượng cơ học dưới dạng chuyển động quay. Quá trình cháy trong động
cơ diesel là khả năng tự bốc cháy. Hỗn hợp nhiên liệu được phun vào xylanh, ở đó không
khí đã được nén trước và đang ở nhiệt độ cao. Với nhiệt độ này nhiên liệu sẽ tự bốc cháy.
Do đó, dầu diesel cần có nhiều cấu tử dễ bắt cháy như parafin hay có trị số cetane (IC)
cao [5], [6].

Nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất
dầu mỏ có khoảng nhiệt độ sôi trong khoảng 250
0
C-350
0
C, với thành phần gồm các
hydrocacbon từ C
16
-C
20
[3]. Các tính chất sử dụng đối với nhiên liệu diesel thương phẩm
cần lưu ý là: chỉ số cetane, thành phần phân đoạn, độ nhớt, điểm chớp cháy, điểm vẩn
đục, điểm chảy, hàm lượng gommer và hàm lượng các hợp chất ăn mòn,
Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu diesel áp dụng cho dự án [2]
Tên chỉ tiêu
Diezen cao
cấp/diezen thường
Phương pháp thử
Hàm lượng lưu
huỳnh, ppm, max
50
350
TCVN 6701: 2000 (ASTM D 2622)
ASTM D 5453
Chỉ số cetane, min.
48
46
ASTM D 976
Nhiệt độ cất,
o

C, 90%
thể tích, max.
360
TCVN 2698 : 2002 (ASTM D 86)
Điểm chớp cháy cốc
kín,
o
C, min.
55
TCVN 6608: 2000 (ASTM D 3828)
ASTM D93
Độ nhớt động học ở
40
o
C, cSt
1,6-5,5
TCVN 3171: 2003 (ASTM D 445)
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 11

Cặn cacbon của 10%
cặn chưng cất, % khối
lượng, max.
0,2
TCVN 6324 : 1997(ASTMD189)
ASTM D 4530
Điểm đông đặc,
o
C,

max.
6
TCVN 3753 : 1995
ASTM D 97
Khối lượng riêng
(ở15
o
C), kg/l
0,82-0,85
TCVN6594 : 2000 (ASTMD1298)
ASTM D 4052

 Nhiên liệu đốt lò FO:
Nhiên liệu đốt lò (Fuel Oils – FO) là sản phẩm chủ yếu của phân đoạn cặn dầu thô
có nhiệt độ sôi tương ứng lớn hơn 350
0
C. Hai tiêu chuẩn quan trọng góp phần vào việc
phân loại FO là độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh.
 Độ nhớt của chất lỏng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội
tại sinh ra ngay trong lòng chất lỏng khi có sự chuyển động tương đối của các phân tử với
nhau. Độ nhớt có thể biễu diễn dưới dạng ba dạng chính như sau: độ nhớt động lực (cP),
độ nhớt động học (cSt) và độ nhớt quy ước.
Độ nhớt nhiên liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của động cơ, khi độ nhớt quá
lớn sẽ làm tăng tổn thất áp suất trong bơm và trong kim phun, làm tăng kích thước của
các hạt sương nhiên liệu sẽ bay xa nên nó có thể va đập vào thành của buồng cháy. Khi
độ nhớt quá thấp sẽ làm tăng lưu lượng thoát ra ở bơm nạp liệu, như vậy sẽ làm giảm lưu
lượng thể tích thực thoát ra ở kim phun [5]. Đối với dầu đốt FO, theo tiêu chuẩn Việt nam
hiện nay có 4 loại dầu đốt khác nhau tương ứng với các giá trị độ nhớt quy định (độ nhớt
động học ở 40
o

C) là 87, 180, 180 và 380 cSt [3]. Đối với dầu FO theo quy định của dự án
có giá trị độ nhớt động học ở 40
o
C là 380 cSt, tương ứng với loại dầu đốt công nghiệp
nặng, sử dụng chủ yếu vào mục đích cung cấp năng lượng cho nhà máy.
 Hàm lượng lưu huỳnh cũng là một tiêu chuẩn quyết định chất lượng dầu đốt FO.
Theo dự án Nghi Sơn, hàm lượng lưu huỳnh trong FO được quy định với hàm lượng <
1% khối lượng để thỏa mãn chỉ tiêu về ô nhiễm môi trường.
Ngoài hai tính chất trên thì dầu đốt FO khi sử dụng cũng cần phải đáp ứng những
tiêu chuẩn quy định khác như: nhiệt độ bắt cháy, điểm đông đặc, cặn cacbon, hàm lượng
tro, nước và tạp chất cơ học,…
Chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu đốt FO áp dụng cho dự án [2]
Tên chỉ tiêu
Áp dụng cho dự án
Phương pháp thử
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 12

Khối lượng riêng (ở15
o
C),kg/l,max
0,991
TCVN 6594:2002
(ASTM D1298)
Hàm lượng lưu huỳnh%kl,max
1
TCVN 6701:2002
(ASTM D2622)
Điểm đông đặc Pour Point

0
C,max
24
TCVN 3753:1995
(ASTM D97)
Độ nhớt động học ở 50
o
C, cSt,max
380
TCVN 3171:2003
(ASTM D445)
Điểm chớp cháy flash point
0
C
66
TCVN 6608:2000
(ASTM D3828)
1.2 Lựa chọn nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu [1].
Từ cơ cấu, chất lượng sản phẩm đã được xác định ta phải lự chọn nguyên liệu (dầu
thô) nào sẽ được sử dụng cho nhà máy lọc dầu trong suốt cả đời dự án. Đây là vấn đề
quan trọng hàng đầu mà khi nghiên cứu dự án cần được xác định để qua đó ta mới có thể
lựa chọn được công nghệ thích hợp cho nhà máy.
Khi lựa chọn nguyên liệu dầu thô làm cơ sở để thiết kế nhà máy cần quan tâm các
vấn đề sau:
 Nguồn dầu có khả năng được cung cấp cho nhà máy hoạt động trong cả đời dự án.
 Loại dầu cơ sở thiết kế có tính đại diện cao, đảm bảo tính linh động của nhà máy,
có thể đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm và dễ thích ứng
với nhiều loại dầu thô khác.
 Nguồn dầu cung cấp từ gần nhà máy.
Để đảm bảo an toàn trong việc cung cấp nguyên liệu cho nhà máy, khi nghiên cứu,

thiết kế nhà máy cần phải lựa chọn loại dầu cơ sở mang tính đại diện cao dễ mua, không
có những tính chất cá biệt. Tối kỵ là những loại dầu cá biệt không có nhiều trên thị
trường thế giới như dầu cực nhẹ, cực nặng, cực chua hay cực ngọt. Như nhà máy lọc dầu
Dung Quất đã chọn dầu thô Bạch Hổ làm nguyên liệu cơ sở, khi thiết kế tính toán cho 2
trường hợp: vận hành với 100% dầu thô Bạch Hổ và vận hành với dầu hỗn hợp (85% dầu
thô Bạch Hổ và 15% Dầu chua Dubai). Nhưng dầu thô Bạch Hổ,nguyên liệu cho NMLD
Dung Quất, đang có sản lượng khai thác giảm dần hàng năm.
Năm: - 2009: 5.4 triệu tấn/năm
- 2010: 4.82 triệu tấn/năm
- 2011: 4.26 triệu tấn/năm
- 2012: 3.81 triệu tấn/năm
Dự kiến: - 2013: 3.43 triệu tấn/năm
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 13

- 2014: 3.11 triệu tấn/năm
- 2015: 2.78 triệu tấn/năm.
Vì vậy trong tương lai không xa, nguồn dầu thô Bạch Hổ không thể đáp ứng đủ
nhu cầu nguyên liệu của nhà máy. Do đó, việc tìm kiếm và lựa chọn dầu thay thế dầu thô
Bạch Hổ có ý nghĩa quan trọng đối với hoạt động của nhà máy trong tương lai. Tuy nhiên
dầu thô Bạch hổ là dầu thô thuộc loại cá biệt (là loại dầu siêu ngọt chỉ có hàm lượng lưu
huỳnh là 0.3%), nếu theo bảng xếp hạng thì dứng hạng 2/9. Coi như loại tốt hàng đầu vì
loại số 1 có trong phân loại xếp hạng nhưng ít có trên thị trường thế giới. Chính do tính
cá biệt (siêu ngọt) này của dầu thô Bạch hổ mà việc lựa chọn dầu thô thay thế nó đối với
nhà máy Lọc dầu Dung Quất hiện nay là rất khó khăn. Kết quả nghiên cứu của PVPro
(Viện dầu khí Việt Nam) nhằm tìm kiếm nguồn dầu thô thay thế dầu thô Bạch Hổ làm
nguyên liệu cho nhà máy Lọc dầu Dung Quất đã cho thấy:
 Chỉ có 7 mẫu dầu (trong số 3068 mẫu dầu trên thế giới có thông tin về chất lượng)
và dầu thô Việt Nam như dầu thô thuộc mỏ Cá Ngừ Vàng, Sư Tử Vàng có đủ điều kiện

làm nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Theo thống kê trên, thế giới loại dầu chua chiếm 70%, dầu ngọt chiếm 30%.
Nguồn dầu thô tiềm năng nhất, chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng lượng dầu thô sản xuất
của toàn thế giới là từ khu vực Trung Đông và Nam Mỹ đều là loại dầu chua. Ở khu vực
Trung Đông có nhiều loại dầu chua nhẹ và trung bình, là nguồn cung cấp nguyên liệu cho
phần lớn cho các nhà máy lọc dầu trên thế giới hiện nay. Như vậy, khi chọn dầu thô cơ sở
làm nguyên liệu để thiết kế cho nhà máy lọc dầu thì dầu chua Trung Đông vẫn là lựa
chọn dễ đáp ứng các yêu cầu của dự án lọc dầu đối với nước ta. Nhà máy liên hiệp lọc
hóa dầu Nghi sơn đã chọn dầu chua Trung Đông làm nguyên liệu (cơ bản là dầu thô
Kuwait). Bởi vì:
 Dầu thô Kuwait thuộc khu vưc Trung Đông chiếm tỷ trọng lớn trên thị trường.
 Có tính đại diện cao.
 Ít loại có tính cá biệt.
Nên nhà máy dễ thích ứng với nhiều loại dầu khác khi thay thế. Vì những ưu điểm
trên mà nhà máy liên hiệp lọc hóa dầu Nghi sơn đã chọn dầu chua Trung Đông làm
nguyên liệu. Các phương án pha trộn dầu thô Kuwait, Dubai và Sư Tử Đen đã được
nghiên cứu và cho ta thấy rằng phương án 100% dầu Kuwait là cho lợi nhuận thô lớn
nhất là 1041 triệu USD/năm[1]. Chính vì vậy, dầu thô Kuwait được lựa chọn làm nguồn
nguyên liệu chính cho liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn.

Nhưng bên cạnh đó ta cần chú ý dầu thô Kuwait thuộc loại dầu trung bình (d =
0,8760 và
o
API =29,9) và là dầu chua do có chứa hàm lượng lưu huỳnh cao (khoảng
2,65%) . Vì vậy, khi chế biến loại dầu thô này cần xử lý lưu huỳnh sâu để sản phẩm đạt
tiêu chuẩn chất lượng. Dầu Kuwait có chứa hàm lượng kim loại nặng tương đối cao như
hàm lượng Ni là 10,1ppm, Vanadi 31,1ppm và Iron 0,7ppm. Với hàm lượng các kim loại
cao như vậy thì sẽ có hại cho quá trình chế biến vì sự có mặt của các kim loại này sẽ gây
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 14

ngộ độc xúc tác, phá hủy thiết bị và làm giảm chất lượng thành phẩm. Hàm lượng Nitơ
trong dầu Kuwait, cao khoảng 372 ppm, do vậy dễ gây ngộ độc xúc tác và làm cho dầu
có tính ổn định không cao khi tồn chứa.
Một số tính chất đặc trưng của dầu thô Kuwait được cho trong bảng sau.
Tóm tắt một số tính chất đặc trưng của dầu thô Kuwait [2]

Tính chất
Đơn vị
Giá trị
1
Tỷ trọng ở 60/60
o
F
-
0,8765
0
API
-
29,9
Khối lượng riêng ở 15
0
C
kg/dm
3
0,8760
2
Hàm lượng lưu huỳnh tổng
% khối lượng

2,65
3
Hàm lượng nước
%Vol
0,00
4
Áp suất hơi Ried
kPa
26,2
5
Hàm lượng H
2
S
Ppm
<1
6
Hệ số K
UOP

-
11,84
7
Asphaltenes
% khối lượng
2,5
8
Sodium
Ppm
3,3
9

Hàm lượng Iron
Ppm
0,7
10
Hàm lượng Vanadium
Ppm
31,1
11
Hàm lượng Nickel
Ppm
10,1
12
Hàm lượng nitrogen
Ppm
372,0
13
Cặn carbon condradson
%khối lượng
6,11
14
Chỉ số axit tổng
mgKOH/g
0,045
15
Độ nhớt ở 20
0
C
cSt
22,73
Độ nhớt ở 50

0
C
cSt
8,88
16
Hàm lượng sáp
% khối lượng
3,8
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 15

1.3 Lựa chọn địa điểm xây dựng.
Vì nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn đã và đang đi vào quá trình thi công và xây
dựng. Nên chúng ta chỉ đánh giá lại vì sao nhà máy lọc hóa dầu Nghi sơn lại được đặt ở
khu kinh tế Nghi Sơn tỉnh Thanh Hóa.
 Khu kinh tế Nghi Sơn nằm ở phía Nam của tỉnh Thanh Hóa, cách Hà Nội 200 km,
có đường bộ và đường sắt Quốc gia chạy qua. Có cảng biển nước sâu cho tàu có tải trọng
đến 30.000 DWT (Dead Weight Tonnage) cập bến.
 Khu kinh tế Nghi Sơn được đánh giá là trọng điểm phát triển phía Nam của Vùng
kinh tế Bắc Bộ, đồng thời là cầu nối giữa vùng Bắc Bộ với Trung Bộ, thị trường Nam
Lào và Đông Bắc Thái Lan.
Khu kinh tế Nghi Sơn đóng vai trò và ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với sự phát
triển kinh tế xã hội của tỉnh Thanh Hoá và cả nước. Chính phủ đã xác định mục tiêu xây
dựng và phát triển khu kinh tế Nghi Sơn thành một khu kinh tế tổng hợp đa ngành, đa
lĩnh vực với trọng tâm là công nghiệp nặng và công nghiệp cơ bản như: công nghiệp lọc
hóa dầu, công nghiệp luyện cán thép cao cấp, cơ khí chế tạo, sửa chữa và đóng mới tàu
biển, công nghiệp điện, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất hàng tiêu dùng,
chế biến xuất khẩu,… gắn với việc xây dựng và khai thác có hiệu quả cảng biển Nghi
Sơn, hình thành các sản phẩm mũi nhọn, có chất lượng và khả năng cạnh tranh cao, các

loại hình dịch vụ cao cấp đẩy mạnh xuất khẩu mở rộng ra thị trường khu vực và thế giới.
Sơ đồ tổng thể khu liên hiệp lọc hóa dầu Nghi Sơn

Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 16


Chương 2: Khởi tạo và phát triển quá trình thiết kế phân xưởng chưng cất

Phân xưởng chưng cất khí quyển là một phân xưởng quan trọng và luôn hiện diện
trong bất kỳ nhà máy lọc dầu nào, xử lý lượng nguyên liệu lớn nhất so với các phân
xưởng khác. Đây là quá trình xử lý sơ bộ đầu tiên được thực hiện bằng phương pháp
chưng cất với thiết bị chính là tháp chưng luyện nhằm tách dầu thô thành các phân đoạn
khác nhau, các phân đoạn này có nhiệt độ sôi xấp xỉ khoảng nhiệt độ sôi của các sản
phẩm thương phẩm, chỉ một vài phân đoạn được sử dụng trực tiếp như là sản phẩm
thương phẩm hoặc dùng phối liệu tạo sản phẩm thương phẩm. Phần lớn các phân đoạn
đều trải qua quá trình chuyển hóa hóa học hoặc xử lý tiếp theo.
Đa số thiết bị trong phân xưởng chưng cất đều được chế tạo từ thép carbon
thường, ngoại trừ các vùng bị đốt nóng ở nhiệt độ cao phải chế tạo bằng hợp kim. Một
phần của tháp thông thường được phủ lớp thép có 12% crom. Trong các vùng chịu ăn
mòn ở trạng thái lạnh như đỉnh tháp, thiết bị hồi lưu phải chế tạo bằng vật liệu quý hoặc
phải phủ các hợp kim đặc biệt.
2.1 Tính toán phân xưởng chưng cất dầu thô.
2.1.1 Hiệu suất thu hồi các phân đoạn theo giá trị điểm cắt phân đoạn
Điểm cắt là nhiệt độ mà tại đó mà một hỗn hợp được chia thành hai phân đoạn
tương ứng với hai khoảng nhiệt độ sôi khác nhau:
Các giá trị của điểm cắt:
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 17

Phân đoạn
Gas
Gasoline
Kerosen
LGO
HGO
AGO
RA
Nhiệt đội sôi,
o
C
< 70
70 ÷ 180
180 ÷ 240
240÷290
290÷340
340÷370
>370

Từ giá trị các điểm cắt ta có hiệu suất thu hồi của các phân đoạn sẽ là:
Phân đoạn
Gas
Gasoline
Kerosen
LGO
HGO
AGO
RA

%thể tích
1.9
21.8
9.3
7.8
7.8
4.6
46.7
N.s bbl/day
3800
43600
18400
15600
15600
9200
93400


Đồ thị biểu diễn % thể tích phân đoạn thu được theo điểm cắt
2.1.2 Bảng cân bằng vật chất cho phân xưởng chưng cất khí quyển
Từ số liệu đường cong chưng cất, điểm cắt của từng phân đoạn của dầu thô
Kuwait và tỷ trọng tính được ở trên ta có bảng số liệu như sau:




Gas
Gasoline
Kerosene
LGO

HGO
AGO
Residue
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 18

Cân bằng vật chất cho phân xưởng chưng cất khí quyển

Chất vào (bbl/day)
Chất ra (bbl/day)
Phân đoạn
Nhiệt độ sôi,
0
C
%V
N.s bbl/day



Nguyên liệu



200000
Gas
< 70
1.9
3800
Gasoline

70 ÷ 180
21.8
43600
Kerosen
180 ÷ 240
9.3
18600
LGO
240 ÷ 290
7.8
15200
HGO
290 ÷ 340
7.8
15200
AGO
340 ÷ 370
4.6
9200
RA
>370
46.7
93400
Tổng
200000


100
200000

2.1.3 Tính tiêu hao hơi nước
2.1.3.1 Lượng hơi nước dùng cho đáy tháp chưng cất.
Trong công nghệ chế biến dầu mỏ, lượng hơi nước đưa vào đáy tháp thường được
chọn khoảng 5% trọng lượng cặn thoát ra.
Vậy lượng hơi nước cho vào đáy tháp
0.05 × 93400 = 4670 bbl/day
2.1.3.2 Lượng hơi nước dùng để tách các sản phẩm
Lượng hơi nước này thường được chọn bằng 2.5% trọng lượng so với lưu lượng
các sản phẩm.
Lượng hơi nước dùng để tách sản phẩm Diesel là
0.025×30400 = 760 bbl/day
Lượng hơi nước dùng để tách sản phẩm AGO là:
0.025×9200 = 230 bbl/day
Vậy tổng lượng hơi nước dùng cho quá trình là
4670 + 760 + 230 = 5660 bbl/day
2.2 Đánh giá lựa chọn công nghệ.
Hiện nay ở nước ta ngành công nghiệp dầu khí còn khá non trẻ vì vậy mà việc
thiết kế quá trình cũng như lựa chọn dây chuyền công nghệ lọc dầu đều phải thuê các
công ty nước ngoài thực hiện. Vì vậy mà việc lựa chọn dây chuyền công nghệ nào phù
hợp với yêu cầu nguyên liệu, cũng như đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật là điều rất
quan trọng.
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 19

Với đề tài thiết kế quá trình chưng cất của phân xưởng chưng cất khí quyển nhà
máy lọc hóa dầu Nghi Sơn, dựa vào tổng quan về các công nghệ chưng cất hiện nay trên
thế giới thì ta chọn công nghệ chưng cất với hệ thống 2 tháp chưng cất [5]. Tháp thứ nhất
là gọi là tháp tiền chưng cất có tác dụng tách phần nhẹ tạo điều kiện hoạt động dễ dàng
cho các lò đốt. Tháp thứ 2 là tháp chưng cất chính có tác dụng chưng cất dầu mỏ thành

các phân đoạn Gasoline, kerosene, diesel….
2.3 Thiết kế dây chuyền công nghệ.
2 3.1 Tháp chưng cất chính
Là thiết bị phân tách dòng dầu thô thành các phân đoạn sản phẩm từ pha khí cho
đến pha lỏng bao gồm: khí đốt, LPG, phân đoạn xăng (naphta), phân đoạn kerosen, phân
đoạn diesel (nhẹ, nặng) và phân đoạn cặn với khoảng nhiệt độ sôi trên 350
o
C.
Phân xưởng chưng cất khí quyển được thiết kế sao cho nó có khả năng xử lý được
nhiều loại dầu thô có tính chất gần nhau như:
+ Nguồn nguyên liệu dầu thô thường xuyên của nhà máy.
+ Nguồn dầu nhẹ hơn chút ít, mà vì nó người ta phải tính đến việc thiết kế vùng
đỉnh tháp và lò cấp nhiệt có kích thước lớn hơn do lượng hơi nhiều hơn.
+ Nguồn dầu nặng hơn, mà nhờ nó ta sẽ tính thiết kế đáy tháp và bộ phận trao đổi
nhiệt có kích thước lớn hơn vì lượng hơi ít.
Trong cả 3 trường hợp, năng suất xử lý chế biến thực tế cho mỗi trường hợp sẽ
không như nhau nhằm giảm thiểu thiết kế dư (nâng cao hiệu năng của tháp). Cùng một
loại lò, năng suất xử lý đối với dầu nặng sẽ lớn hơn và dầu nhẹ sẽ nhỏ hơn.
Công đoạn chưng cất khí quyển cần được thiết kế sao cho trong trường hợp cần
thiết vẫn có thể hoạt động một cách hoàn hảo ở năng suất bằng khoảng 60% năng suất
thiết kế danh nghĩa.
2.3.2 Các thiết bị phụ trợ trong phân xưởng chưng cất khí quyển.
* Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị này được sử dụng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh, nhằm thu sản phẩm đỉnh và
đảm bảo hồi lưu cho tháp. Thiết bị ngưng tụ thường sử dụng tác nhân làm lạnh là nước,
không khí, chất làm lạnh (propane, amoniac). Thiết bị hồi lưu phải chế tạo bằng vật liệu
quý hoặc phải phủ các hợp kim đặc biệt để tránh ăn mòn.
* Thiết bị tái đun.
Đây là một thiết bị trao đổi nhiệt được sử dụng để tạo hơi ở đáy tháp. Thiết bị này
sử dụng nguồn nóng như chất tải nhiệt, dòng nóng của các sản phẩm đi ra từ tháp chưng

cất.
Thiết bị đun sôi lại có hai loại chính:
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 20

+ Loại hoạt động với dòng lưu thể chảy tự nhiên.
+ Loại hoạt động với dòng lưu thể chảy cưỡng bức, loại này chỉ sử dụng khi chất lỏng
cần bay hơi dễ bị phân hủy và trùng hợp.
* Bình hồi lưu
Bình hồi lưu dùng để chứa sản phẩm được ngưng tụ từ thiết bị ngưng tụ ở đỉnh
tháp, dùng để phân ly pha lỏng – hơi khi ngưng tụ một phần, tạo nguồn lỏng để đảm bảo
lưu lượng hồi lưu ổn định cho tháp và một phần sản phẩm đỉnh được trích ra.
* Tháp Stripping
Dùng trong trường hợp chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử phức tạp có dòng sản
phẩm trích ngang. Nguyên tắc làm việc của tháp này giống tháp chưng cất thu hai sản
phẩm đỉnh và đáy với mục đích tách sản phẩm nhẹ kéo theo sản phẩm trích ngang. Sản
phẩm đỉnh thường được đưa lại vào tháp và sản phẩm đáy được lấy ra. Tháp Stripping
thường có 3 – 7 đĩa.
 Tháp chưng cất tiền bốc hơi (Preflash).
Thiết bị tiền phân tách có tác dụng loại bớt phần nhẹ ( nhiệt độ sôi nhỏ hơn 350
0
C) trong hỗn hợp dầu thô tạo điều kiện hoạt động dễ dàng cho lò gia nhiệt, nhờ tránh
được dòng hơi quá lớn vì khối lượng dầu đã giảm khoảng 10% khi qua tháp PreFlash.
 Lò đốt (Furnace)
Lò đốt dùng để đun nóng cho dòng nguyên liệu tới nhiệt độ nạp liệu
 Thiết bị góp dòng (Mixer).
Sau khi các dòng lỏng được gia nhiệt đạt tới trạng thái lỏng - hơi thì chúng được
góp lại để đưa vào tháo chưng cất chính.
 Thiết bị gia nhiệt (E100).

Gia nhiệt cho dòng dầu thô để vào tháp tách muối và nước.
 Thiết bị tách muối.
Tách muối trong dầu thô là một quá trình chủ yếu trong nhà máy lọc dầu, bởi vì nó
tạo điều kiện tốt để vận hành các phân xưởng hạ nguồn. Thực vậy, quá trình tách muối
không đảm bảo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành của tháp chưng cất khí
quyển:
 Gây ăn mòn thiết bị trao đổi nhiệt và lò gia nhiệt.
 Ăn mòn các đường ống dẫn sản phẩm đỉnh.
 Căn chưng cất khí quyển khi có lẫn muối sẽ gây ra các hiên tượng:
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 21

o Tăng nhanh vận tốc đóng cặn trong lò gia nhiệt của tháp chưng cất chân
không.
o Giảm thời gian vận hành của các thiết bị giảm nhớt.
o Gây ngộ độc xúc tác của quá trình FCC, đặc biệt đối với các quá trình xử
lý nguyên liệu nặng.
o Gây ra các quá trình đóng cặn và ăn mòn trong lò nung và lò hơi.
Tách muối và nước nhằm tránh ăn mòn thiết bị, gây ảnh hưởng đến quá trình
chưng cất cũng như gây ngộ độc xúc tác ở các quá trình chế biến tiếp theo. Phương pháp
tách muối phổ biến nhất hiện nay là phương pháp trường điện từ. Phương pháp này tách
muối dựa vào trường điện từ gây ra bởi các cực điện từ. Trường điện từ sẽ gây nhủ hóa
muối trong dầu và muối được tách ra nhờ quá trình rửa và lắng gạn.
 Thiết bị gia nhiệt (E101)
Gia nhiệt cho dòng dầu đã được loại muối và nước để đi vào tháp tiền chưng cất.
2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.
Dầu thô qua thiết bị trao gia nhiệt thứ nhất rồi vào thiết bị tách muối và nước.
Thiết bị tách muối và nước thực hiện theo phương pháp điện trường ở áp suất 9 ÷ 12
kg/cm2, nhiệt độ khoảng 110 ÷ 150oC,ở đây muối và nước được tách ra. Còn dòng dầu

sau đó tiếp tục được đi qua thiết bị gia nhiệt rồi đi thứ hai vào tháp tiền chưng cất
Preflash. Ở đây dòng hơi và dòng lỏng được tách ra tạo điều kiện hoạt động dễ dàng cho
lò đốt. Dòng lỏng từ đáy tháp tiền chưng cất đi vào lò đốt. Ở đây dòng dầu được đun
nóng đến nhiệt độ cho phép (dầu chưa bị phân huỷ) tầm khoảng 350 ÷ 360
0
C. Sau khi
đạt được nhiệt độ cần thiết, dầu thô được đưa vào thiết bị góp rùi mới được đưa vào tháp
chưng cất chính, trong tháp chưng cất hỗn hợp lỏng – hơi của dầu thô được nạp vào ở đĩa
nạp liệu. Bên trong tháp chưng phần hơi sẽ di chuyển lên phía trên, phần lỏng chảy xuống
dưới đáy tháp. Trong tháp có các tầng đĩa, tại đó xảy ra quá trình phân tách và ở một số
đĩa. Các phân đoạn được lấy ra ở cạnh sườn rồi qua thiết bị Stripping, ở đây ta thu được
các phân đoạn như kerosen (180 ÷ 240
0
C), phân đoạn gasoil nhẹ(LGO) (240 ÷ 290
0
C),
phân đoạn gasoil nặng (HGO) (290 ÷ 340
0
C). Hỗn hợp hơi của khí nhẹ, LPG và xăng đi
lên đỉnh tháp. Hơi nước được bổ sung vào đáy tháp trong quá trình chưng cất để làm
giảm nhiệt độ bốc hơi của sản phẩm đáy, tránh sự phân hủy của phần cặn.

Chương 3 Xây dựng sơ đồ công nghệ và các chiến lược thiết kế cụ thể.
3.1 Quy trình công nghệ.
3.2 Sơ đồ khối hệ thống phân xưởng chưng cất trong nhà máy lọc dầu
Từ việc mô tả quy trình hoạt động của phân xưởng chưng cất ta có sơ đồ khối của
phân xưởng chưng cất khí quyển:
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 22

3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống phân xưởng chưng cất.


Sơ đồ khối công nghệ phân xưởng chưng cất khí quyển

Preflash
Crude oil

Tháp
chưng
cât
Sản
phẩm
sườn
Light gas
Sản phẩm
đáy
Furnace
Mixer
Gia
nhiệt 1
Tách muối,
nước
Gia
nhiệt 2
Muối,
nước
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 23

Sơ đồ công nghệ phân xưởng chưng cất khí quyển
Chương 4 Thiết kế điều khiển đo

4.1 Hệ thống đo và điều khiển quá trình trong phân xưởng chưng cất khí quyển
Trong phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất thường thì các thiết bị như: thiết bị
tách, tháp chưng cất. Các tháp đều hoạt động ở nhiệt độ cao và áp suất lớn nên dễ gây
hiện tượng cháy nổ. Ngoài ra các hơi sản phẩm của quá trình là các hydrocacbon, và các
khí lẫn bay ra rất độc hại cho sức khoẻ công nhân lao động. Do đó đòi hỏi yêu cầu cần
phải nghiêm ngặt về việc an toàn công nghệ cũng như các yêu cầu sức khoẻ cho công
nhân. Để đảm bảo các yêu cầu trên thì việc sử dụng hệ thống tự động đo lường và các
biện pháp tự động hoá trong sản xuất không chỉ là một vấn đề cần thiết mà còn có tính
bắt buộc đối với công nghệ này. Nó không chỉ tăng năng suất của công nghệ, công suất
của thiết bị mà là cơ sở đểvận hành công nghệ một cách tối ưu nhất, tăng hiệu quả thu hồi
sản phẩm đồng thời giảm đáng kể các chi phí khác, đảm bảo an toàn cho nhà máy sản
xuất, nhờ có tự động hoá mà những nơi có thể xảy ra các hiện tượng cháy nổ hay rò rỉ hơi
sản phẩm độc hại ra ngoài được điều khiển tự động, tự động kiển tra tránh được việc sử
dụng của công nhân

Preflash
FRC
FR
FR
FRC
FR
FRC
PC
TRC
CrudeDuty
Furnace
Atmfeed
Kuwait
crude oil
PreflashVap
PreflashLiq
TR
Desalter
Muối
TRC
TRC
TR
Bài tập lớn GVGD: Phạm Trung Kiên

LHD A-K54TH Page 24

CDU
FIC
TIC
TIC
FIC
TIC
FIC
condens
er
water
reflux
naphtha
Offgas
FRC
TRC
LIC
FR
CondDuty

stripper
LC
reboiler
Kerosene
LIC
FR

stripper
LC
FIC
Steam
FRC
diesel
FIC
Steam
FRC
FR
LIC
Residue
AGO
LC
FIC
Atmfeed
Steam
FIC