ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU

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








ĐỒ ÁN
MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LỌC DẦU





Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn
Lê Văn Bắc TS. Nguyễn Anh Dũng
Lớp: LHD K54TH
MSSV: 0964040006








Hà Nội - 2013
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 2 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Mục Lục
Mục Lục 2
Phần 1: Tổng quan 4
1.1 Nhà máy lọc dầu. 5
1.1.1 Mục đích nhà máy lọc dầu. 5
1.2 Các thông số đặc trưng hóa lý của dầu thô. 7
1.2.1 Tỷ trọng. 7
1.2.2 Đường cong điểm sôi thực. 7
1.2.3 Khối lượng phân tử. 8
1.2.4 Độ nhớt. 8
1.2.5 Chỉ số khúc xạ: 8
1.3 Những công nghệ chế biến hóa học cơ bản: 9
1.3.1 Chưng cất dầu thô (CDU). 10
1.3.1.1.Hoạt động của phân xưởng chưng cất( CDU). 10
1.3.1.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm. 10
1.3.1.1.2 Tháp chưng cất dầu thô. 10
1.3.1.1.3 Cân bằng vật liệu 11
1.3.2 Phân xưởng hydrotreating. 12
1.3.2.1 Hoạt động của phân xưởng hydrotreating. 12
1.3.2.1.1. Nguyên liệu và sản phẩm. 12
1.3.2.1.2. Xúc tác cho quá trình hydrotreating. 13
1.3.2.1.3 Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu. 13
1.3.2.1.3.1 Naphtha hydrotreating. 13
1.3.2.1.3.1 Distillate hydrotreating 14
1.3.2.1.3.3 Gas Oil Hydrotreating. 14
1.3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating. 15
1.3.2.2 Cân bằng vật chất cho công nghệ hydrotreating. 15

1.3.2.3 Xác định lượng H
2
cần thiết cho quá trình desunfua hóa: 15
1.3.3 Công nghệ cracking xúc tác. 16
1.3.3.1 Hoạt động của phân xưởng FCC 16
1.3.3.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm. 16
1.3.3.1.2. Xúc tác cho quá trình cracking xúc tác. 17
1.3.3.1.3 Công nghệ cracking xúc tác. 17
1.3.3.1.4 .Các yếu tố ảnh hướng đến quá trình. 19
1.3.3.2 Độ chuyển hóa. 19
1.3.3.3. Cân bằng vật chất cho công nghệ FCC. 20
1.3.4 Công nghệ reforming 20
1.3.4.1 .Hoạt động của phân xưởng reforming. 20
1.3.4.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm. 20
1.3.4.1.2. Xúc tác sử dụng cho quá trình Reforming. 21
1.3.4.1.3. Công nghệ tiêu biểu của reforming. 21
1.3.4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình reforming 22
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 3 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.4.2. Cân bằng vật chất cho công nghệ reforming. 23
Phần 2. Tính toán 23
2.1 Phân đoạn có nhiệt độ sôi 190 – 380
0
F. 27
2.1.1 xác định khối lượng và độ API của phân đoạn. 27
2.1.2 Xác định lượng lưu huỳnh trong phân đoạn: 27
2.2 Nguyên liệu cho phân xưởng hydrotreating. 28
2.2.1 Lượng hydro cần thiết cho quá trình desunfua hóa: 28

2.2.2 Độ API sản phẩm: 29
2.3 Phân xưởng reformer. 29
2.4 Phân đoạn 580- 650
0
F. 30
2.4.1 Xác định khối lượng và độ API phân đoạn: 30
2.4.2 Xác định lượng lưu huỳnh trong phân đoạn: 31
2.5 Xét phân xưởng hydrotreating gas oil. 32
2.5.1 Lượng H
2
cần thiết cho phân đoạn: 32
2.6 Tính cân bằng vật liệu cho phân xưởng FCC: 32
Phần 3:Tổng kết 34
3.1 Kết luận 34
3.2 Đề xuất 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 4 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

LỜI MỞ ĐẦU

Để phục vụ cho công nghiệp hoá - hiện đại hoá của đất nước nhằm thúc đẩy
nền kinh tế phát triển theo hướng chuyển dần cơ cấu kinh tế từ nông nghiệp là chính
sang công nghiệp và dịch vụ thì ngành năng lượng đóng một vai trò quan trọng và
phải đảm bảo được một nguồn năng lượng ổn định và ngày càng tăng nhanh cả về
lượng lẫn chất. Hiện nay bên cạnh các nguồn cung cấp năng lượng chính từ than đá,
thuỷ điện, nhiệt điện thì chúng ta còn có một nguồn tài nguyên vô cùng quí giá được
xem như là “vàng đen” của tổ quốc đó là dầu mỏ. Nguồn tài nguyên này bước đầu
được phát hiện tại các mỏ có trữ lượng lớn như: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông và
cũng được xem là chưa đánh giá hết tiền năng của nguồn dầu mỏ tại vùng biển Đông
rộng lớn của đất nước ta. 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. Theo các chuyên gia về hóa dầu
Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử
dụng của dầu mỏ lên 5 lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý giá này
Để chế biến thì nhiệm vụ của một kỹ sư lọc hoá dầu là không chỉ nắm được các
kiến thức cơ bản, quan trọng về tính chất hoá học, tính chất vật lý của dầu mỏ, cũng
như các phân đoạn dầu mỏ, các quá trình chế biến, các quá trình thuỷ lực, cân bằng
vật chất, truyền nhiệt, chuyển khối… mà còn phải áp dụng các kiến thức này vào tính
toán, thiết kế, điều khiển các quá trình công nghệ sao cho chúng hoạt động hiệu quả
và an toàn.
Do đó mục đích của đồ án này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn chung về những
công nghệ chế biến hóa học cơ bản trong nhà máy lọc dầu và quan trọng là đi sâu về

phần tính toán trong chưng cất dầu thô, từ đó nâng cao kiến thức chuyên môn phục vụ
cho công việc học tập, làm việc và nghiên cứu sau này.
Để thực hiện được đồ án này, em xin được cảm ơn sự giảng dạy và hướng dẫn
nhiệt tình của thầy giáo TS.Nguyễn Anh Dũng công tác tại Bộ môn Lọc Hoá Dầu -
Khoa Dầu Khí - Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội trong suốt quá trình em thực hiện đồ án.

Sv: Lê Văn Bắc
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 5 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Phần 1: Tổng quan
1.1 Nhà máy lọc dầu.
1.1.1 Mục đích nhà máy lọc dầu.
Lọc dầu là lĩnh vực công nghiệp chế biến dầu mỏ thành những sản phẩm mà
các chất hóa học cơ bản tạo ra chúng đã có sẵn trong dầu mỏ hoặc tương tự những
chất trong dầu mỏ. xăng, DO, FO, nhiên liệu phản lực, dầu bôi trơn, dung môi là
những sản phẩm chủ yếu của công nghệ lọc dầu. Công nghiệp lọc dầu còn tạo ra các
sản phẩm khác như: nhựa đường, sáp, khí đốt, dầu thắp…và ở một mức độ nào đấy thì
than cốc dầu mỏ, muội than cũng được coi là sản phẩm lọc dầu.

Ngoài ra, công nghệ lọc dầu cũng liên quan đến công nghiệp hóa dầu vì các
phân đoạn khí thu đươc ở nhà máy lọc dầu có thể được sử dụng để sản xuất những
chất đầu cho công nghiệp hóa dầu để sản xuất ra các sản phẩm như: dung môi, sợi
nhân tạo, nhựa, hóa chất cơ bản, phân bón
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 6 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Tùy vào nguyên liệu dầu thô và mục đích của nhà máy lọc dầu mà qui trình

công nghệ chế biến rất khác nhau. Đây là hình ảnh tổng quan về nhà máy lọc dầu trên
thế giới.

Việt nam hiện nay có nhà máy Lọc Dầu Dung Quất, sử dụng nguyên liệu là dầu
thô bạch hổ. Với đặc thù của dầu bạch hổ là dầu siêu sạch, siêu ngọt nên sơ đồ nhà
máy lọc dầu dung quất có nhiều sự thay đổi.

Nhưng trong giới hạn bài đồ án này em chỉ giới thiệu một số phân xưởng của
nhà máy lọc dầu liên quan đến tính toán theo yêu cầu của bài như: Phân xưởng chưng
cất, phân xưởng Hydrotreating, phân xưởng Reforming, phân xưởng FCC.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 7 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng


1.2 Các thông số đặc trưng hóa lý của dầu thô.
1.2.1 Tỷ trọng.
Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thể ước lượng
được sơ bộ hiệu suất thu các sản phẩm trắng của loại dầu mỏ đó.
Tỷ trọng của dầu mỏ được xác định theo công thức.

water
oil
oil
SG



(3.1)
Trong đó:

oil

là khối lượng riêng của dầu thô.

water

là khối lượng riêng của nước.
Ngoài ra tỷ trọng của dầu thô còn được xác định theo công thức.

5.131
5.141

SG
API

Dầu thô nặng có API thấp và dầu thô nhẹ API cao.
1.2.2 Đường cong điểm sôi thực.
Phép chưng cất được thực hiện trong thiết bị chưng cất có nhiều đĩa lý thuyết.
Số đĩa lý thuyết khoảng 15-18 đĩa với độ hồi lưu là 5 đường cong thu được có độ
phân chia lớn nên đây là đường cong điểm sôi thực.
Đường cong điểm sôi thực cho phép đánh giá được thành phần của các phân
đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau. Vì vây đường cong điểm sôi thực là một đường cong
quan trọng nhất của dầu mỏ.
Việc chuyển đổi từ đường cong ASTM sang TBP được xác định:
TBP=a.(ASTM D86)
b
(3.3)
Trong đó: a và b là các hằng số thay đổi theo phần trăm của chất lỏng cất như đã cho
trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Hằng số a và b cho phương trình (3.3)

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 8 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

% V chưng cất
A
B
0
0,9167
1,0019
10
0,5277
1,09
30
0,7429
1,0425
50
0,892
1,0176
70
0,8705
1,0226
90
0,949
1,011
95
0,8008
1,0355
1.2.3 Khối lượng phân tử.

Một số tính toán cân bằng vật chất và năng lượng đều yêu cầu xác định khối
lượng phân tử của phân đoạn dầu. Khối lượng phân tử trung bình có thể xác định bằng
nhiều phương pháp như giảm nhiệt độ đông đặc, hoặc gel thấm sắc kí. Hầu hết phân
đoạn dầu có khối lượng phân tử khoảng 100-700. Phương pháp phù hợp nhất cho việc
xác định khối lượng phân tử trong khoảng cơ sở giảm nhiệt độ đông đặc.
Khối lượng phân tử được tính bởi công thức:
M=42,965[exp (2,097.10
-4
T
b
-7,78712SG + 2,08476.10
-3
T
b
SG)]T
b
1,26007
SG
4,98308

(3.11)
Trong đó:
- M là khối lượng phân tử của phân đoạn
- T
b
điểm sôi trung bình của phân đoạn, K
- SG tỷ khối
1.2.4 Độ nhớt.
Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra
giữa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau.

KAPI
APIAPIK
APIKAPIAPI
6296,2786,26
2
)(197680,0)(24899,1
2
100325,8
)(
3
1048995,8
2
)(
4
1013447,5)(166532.0463634,0
210
log










(3.12)
78231,43642,50
)(860218,0

2
)(
2
1050663,9)(9943,10
2
17161,0
)(
2
1018246,1
2
)(
4
102629,3
2
127690,094733,139371,4
100
log









API
APIKAPIAPIK
APIKAPIKK


(3.13)
1.2.5 Chỉ số khúc xạ:
Là tỷ lệ giữa vận tốc của ánh sang trong chân không so với vận tốc của ánh
sang trong dầu, ký hiệu là n được xác định theo công thức

2/1
1
21











I
I
n
(3.14)
Với I là tham số đặc tính Huang đo tại 20
0
C được xác định theo công thức sau:

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 9 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

f
SG
e
b
TSG
b
dTcSG
b
bTaI )exp( 
(3.15)
Trong đó các hệ số a,b,c,d,e,f được xác định theo bảng sau:

1.3 Những công nghệ chế biến hóa học cơ bản:
Nhìn chung, quá trình chế biến tổng thể của nhà máy lọc dầu có thể mô tả sau:

Dầu thô sau khi được loại muối, loại nước và loại các tạp chất, được gia nhiệt
và sẽ được đưa vào phân xưởng chưng cất (CDU) để phân tách thành các phân đoạn
khác nhau.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 10 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.1 Chưng cất dầu thô (CDU).
Nếu như phân xưởng Cracking được ví như trái tim của nhà máy lọc dầu thì
phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất được xem như cửa vào chính của ngôi nhà.
Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là
quá trình CDU, còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất
AD, trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chưng cất. Tùy theo bản chất của nguyên liệu
và mục đích của quá trình mà chúng ta sẽ áp dung chưng cất AD, VD hay kết hợp cả 2

AD - VD ( gọi tắt là A-V-D ). Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại hình công
nghệ A – V – D.
Hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất của nước ta đang sử dụng dầu thô Bạch
Hổ, dầu thô Bạch Hổ là dầu nhẹ trung bình, siêu ngọt và siêu sạch nên nhà máy lọc
dầu Dung Quất không sử dụng tháp chưng cất chân không
1.3.1.1.Hoạt động của phân xưởng chưng cất( CDU).
1.3.1.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm.
 Nguyên liệu. Dầu thô đã được loại muối, nước và tạp chất.
 Sản phẩm.
- Khí - Diezen nhẹ (LGO)
- Xăng nhẹ - Diezen nặng (HGO)
- Xăng nặng - Cặn chưng cất
- Kerosene
1.3.1.1.2 Tháp chưng cất dầu thô.
Nguyên tắc của quá trình chưng cất dầu thô là dựa vào nhiệt độ sôi của các
phân đoạn. Các chất có nhiệt độ sôi gần nhau sẽ nằm trong một phân đoạn.
Tháp chưng cất là thiết bị chủ yếu của một phân xưởng chưng cất. Hầu hết các
tháp chưng cất được sử dụng đều là tháp đĩa. Bên trong tháp pha hơi bay lên và pha
lỏng đi xuống tiếp xúc với nhau một cách tốt và đủ lâu để diễn ra sự trao đổi chất giữa
2 pha một cách tốt nhất.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 11 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng


1.3.1.1.3 Cân bằng vật liệu.
Cân bằng vật liệu trong tháp chưng cất dầu thô nhằm xác định lưu lượng, tính
chất dòng sản phẩm tại các phân đoạn khác nhau, làm nguyên liệu cho các quá trình
tiếp theo.

Ta có phương trình cân bằng vật liệu: giả sử không có sự mất mát .
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 12 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Q
in
= Q
out
 Q
Feed
+ Q
Steam
= Q
Gas
+ Q
xăng
+ Q
Kerosen
+ Q
Go
+ Q
Residue
Trong đó:
- Q
Feed
là lượng nguyên liệu - Q
Steam
là lượng hơi nước steam
- Q

Gas
là lượng sản phẩm khí - Q
xăng
là lượng sản phẩm xăng
- Q
Kerosen
là lượng sản phẩm Kerosen - Q
GO
là lượng sản phẩm GO
- Q
Residue
là lượng cặn
Từ phương trình trên ta có thể xác định được lưu lượng các dòng sản phẩm các
phân đoạn, đồng thời xác định được tính chất của các dòng.
Trong chưng cất dầu thô, dù nguyên liệu đã đi qua tháp tiền chưng cất nhưng
hàm lượng lưu huỳnh vẫn chiếm tỷ trọng khá lớn. Có thể xác định được hàm lượng
lưu huỳnh dựa vào các công thức sau.
 Nếu M < 200.
SGm
i
RSwt 054.42258.0946.170448.177% 
(4.6)
 Nếu M > 200.

SGm
i
RSwt 4.22023.0463.3802.58% 
(4.7)
Trong đó : M là khối lượng phân tử trung bình phân đoạn
SG là tỷ khối của phân đoạn

R
i
là điểm khúc xạ

2
d
n
i
R 
(4.8)
m là tham số

)475.1(  nMm
(4.9)
Với n là chỉ số khúc xạ
d là tỷ khối
1.3.2 Phân xưởng hydrotreating.
Công nghệ Hydrotreating có ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các nhà máy lọc
dầu. Hydrotreating không những để loại bỏ các hợp chất dị nguyên tố mà còn nhằm
bền hóa các hydrocacbon, hoàn thiện chất lượng sản phẩm sau chế biến.
1.3.2.1 Hoạt động của phân xưởng hydrotreating.
1.3.2.1.1. Nguyên liệu và sản phẩm.
 Nguyên liệu.
Dầu mỏ, các phân đoạn, các bán thành phẩm của nó có chứa những hợp chất dị
nguyên tố của S, N, O, kim loại.
 Sản phẩm.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 13 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

- Xăng nhẹ chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp được làm nguyên liệu cho quá trình đồng
phân hóa.
- Xăng nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh ≤ 0.5ppm được sử dụng làm nguyên liệu cho
quá trinh reforming.
- Nhiên liệu phản lực: 0,002 ÷ 0,005 %
- Nhiên liệu diesel: 0,02 ÷ 0,2%
1.3.2.1.2. Xúc tác cho quá trình hydrotreating.
Chất xúc tác sử dụng cho quá trình hydrotreating chủ yếu là xúc tác kim loại,
tùy theo nguyên liệu mà chúng ta chọn loại xúc tác thích hợp.
− Nguyên liệu có chưa các hợp chất của Lưu huỳnh người ta dùng hệ xúc tác Co-
Mo/Al
2
O
3

− Nguyên liệu có chưa các hợp chất của Nitơ người ta dùng hệ xúc tác Ni-
Mo/Al
2
O
3
.
− Nguyên liệu có chứa các hợp chất của Lưu huỳnh-Nitơ dùng hệ xúc tác Co-Ni-
Mo/Al
2
O
3

Chất xúc tác cho quá trình Hydrotreating là loại xúc tác bền. Thực tế chúng giữ
được hoạt tính sau hàng tháng làm việc, ngay cả khi hàm lượng lưu huỳnh bám trên
chất xúc tác đạt tới 1%.Chất xúc tác hoạt động theo cơ chế bán dẫn.

1.3.2.1.3 Một số quá trình hydroprocessing tiêu biểu.
Một số quá trình hydrotreating tiêu biểu trong nhà máy lọc dầu bao gồm:
1.3.2.1.3.1 Naphtha hydrotreating.

Điều kiện thực hiện phản ứng hydrotreating naphta là khoảng 700
0
F và
200psig, điều kiện này có thể thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính của chất xúc tác và tính
nghiêm ngặt của quá trình xử lý. Lượng hydro tuần hoàn khoảng 2000scf/bbl. Quá
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 14 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

trình stripping có tác dụng tách và tuần hoàn hydro, ngoài ra nó còn giúp loại trừ
H
2
S.
1.3.2.1.3.1 Distillate hydrotreating.
Hầu hết các phân đoạn distillate đếu chứa lưu huỳnh, vì thế cấn phải loại chúng
ra để đảm bảo yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Ngoài ra quá trình này còn giúp ổn
định các hợp chất olefin để nâng cao chỉ số cetan của diesel.

Điều kiện thực hiện các phản ứng này khoảng 600-800
0
F, 300 psig hoặc cao
hơn. Lượng hydro tuần hoàn khoảng 2000 scf/bbl và tiêu thụ khoảng 100- 400 scf/bbl.
Điều kiện phản ứng phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của nhập liệu và tính nghiêm
ngặt của công nghệ.
1.3.2.1.3.3 Gas Oil Hydrotreating.
Nhập liệu cho quá trình cracking xúc tác (gas oil khí quyển, gas oil nhẹ chân

không, gas oil thu từ quá trình deasphalt) thì yêu cầu phải xử lý rất nghiêm ngặt nhằm
mục đích loại lưu huỳnh, mở vòng thơm, tách các kim loại.

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 15 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Bình phản ứng thường có hai lớp, do trong quá trình phản ứng các phản ứng
hydro hóa tỏa nhiệt rất lớn và cần phải được bổ sung hydro và làm nguội trung gian.
Bình tách áp suất cao có nhiệm vụ tách và tuần hoàn hydro, còn bình tách áp suất
thầp có nhiệm vụ phân tách phần nhẹ. Nhiệt độ lúc ban đầu khoảng 650
0
F, ở nhiệt độ
này áp suất hydro riêng phần sẽ giúp ổn định và thực hiện quá trình tách lưu huỳnh ra
khỏi các hợp chất dưới dạng H
2
S.
1.3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating.
 Nhiệt độ và áp suất
Nếu nhiệt độ của phản ứng tăng thì cũng làm tăng phản ứng hydro hóa nhưng
đồng thời làm giảm số tâm hoạt động của chất xúc tác, do đó việc điều khiển nhiệt độ
phản ứng dựa vào sự bù đắp lại sự giảm hoạt tính của chất xúc tác. Nhiệt độ phản ứng
thích hợp là 320 ÷ 400
0
C.
Còn khi tăng áp suất riêng phần của hydro thì đồng nghĩa với việc tăng tính
nghiêm ngặt của quá trình hydro hóa. Áp suất thích hợp là 30 ÷ 40 atm
 Lượng hydro tuần hoàn
Lượng hydro nhập liệu phải nhiều hơn lượng hydro nhu cầu cho phản ứng, vì
thế phải tuần hoàn hydro sau cho đảm bảo được áp suất hydro tại đầu ra của bình

phản ứng đủ khả năng ngăn chặn quá trình cốc hóa và đầu độc xúc tác. Lượng hydro
tuần hòan này có ý nghĩa quan trọng đối với các nguyên liệu distillat nặng chứa nhiều
resin và asphalten.
Làm sạch hydro cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình, vì nó giúp duy trì nồng
độ cao của hydro bằng cách tách loại các khí nhẹ.
1.3.2.2 Cân bằng vật chất cho công nghệ hydrotreating.
Bằng việc thiết lập được cân bằng vật liệu cho phân xưởng hydrotreating , ta có
thể xác định được lượng H
2
cần thiết bổ sung vào , từ đó tính được đặc trưng dòng
sản phẩm.
Phương trình cân bằng vật liệu như sau:
Q
H2 make- up
= Q
H2 Feed
– Q
H2 requirement chemical
–Q
H2 purged
– Q
H2 dissolved

Trong đó:
Q
H2 make-up
là

lượng H
2

bổ sung
Q
H2 Feed
là lượng H
2
cần thiết cho quá trình
Q
H2 requirement chemical
là lượng H
2
cần thiết theo phản ứng
Q
H2 purged
là lượng H
2
mất mát
Q
H2 dissolved
là lượng H
2
hòa tan vào sản phẩm.
1.3.2.3 Xác định lượng H
2
cần thiết cho quá trình desunfua hóa:
 Với phân đoạn nhẹ Naphtha hoặc Gas oil.
Lượng H
2
cần thiết để loại bỏ lưu huỳnh trong 1 thùng nguyên liệu
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 16 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

SCFB H
2
= 191.S
f
– 30,7
Trong đó S
f
là phần trăm S trong nguyên liệu, %wt
Độ API của nguyên liệu được xác định theo công thức 7.22 Fundamentals of
Petroleum Refining.

69,2)(036,0)
2
(01,0)( 
f
APISCFBH
P
API

Phần trăm hợp phần các sản phẩm:
4,52193,894
2
4,38%
7,99936,1776
2
5,78%
13305,259
2

8,12%



f
K
f
KAromaticsVol
f
K
f
KNaphtheneVol
f
K
f
KParaffinsVol

 Với phân đoạn trung bình
Lượng H
2
cần thiết xác định theo công thức:
0,659%)(2,10)(8,110/
2
 HSD
f
SbblSCFH

Độ API được xác định:
54190,5)(11205,0)/
2

(00297,0)( 
f
APIbblSCFH
P
API

1.3.3 Công nghệ cracking xúc tác.
Phân xưởng cracking xúc tác trong một nhà máy lọc dầu được ví như là trái tim
của nhà máy bởi vai trò quan trong không thể thiếu của nó.
1.3.3.1 Hoạt động của phân xưởng FCC.


1.3.3.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm.
 Nguyên liệu
Là các hydrocacbon có khoảng nhiệt độ sôi từ 300-500
0
C, có thể từ các nguồn
như sau:

− Phân đọan cất chưng cất khí quyển của dầu thô, khỏang sôi: 380- 410
0
C
− Phân đọan cất chưng cất chân không của dầu thô, khỏang sôi:380-550
0
C

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 17 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

− Phần cất từ quá trình Coking của dầu thô
− DAO (cặn chân không deasphaltene) (550
0
C)

− Cặn chưng cất khí quyển ( > 380
0
C) của vài loại dầu thô
 Sản phẩm
- Sản phẩm khí (LPG, H
2
S…), các phân đoạn xăng, dầu hỏa, các phân đoạn gasoil
nhẹ và nặng, phân đọan cặn dùng làm nhiên liệu đốt lò
1.3.3.1.2. Xúc tác cho quá trình cracking xúc tác.
Ngày nay chất xúc tác chủ yếu sử dụng là zeolite Y, tồn tại ở dạng REY, USY,
REUSY, có thành phần khá phức tạp như sau:
Xúc tác FCC bao gồm 3 thành phần chính:
1. Zeolit: là thành phần quan trọng nhất trong xúc tác cracking
2. Chất nền:
+ Chứa các mao quản trung bình và lớn, các tâm axit yếu nên có thể cracking sơ bộ
các hydrocacbon phân tử lớn
+ “Bắt giữ từ xa” các tác nhân ngộ độc zeolit (V,Ni, các hợp chất nitơ …)
+ Liên kết giữa các hợp phần xúc tác tạo độ bền cơ học cho chất xúc tác
3. Chất phụ trợ: Là những hợp chất phụ trợ để làm cho chất xúc tác FCC đạt được
những mục tiêu cụ thể nào đó của nhà máy lọc hoá dầu (Pt, ZSM-5, ZSM-11).

1.3.3.1.3 Công nghệ cracking xúc tác.
Công nghệ Cracking xúc tác phổ biến nhất hiện nay là công nghệ Cracking lớp
xúc tác sôi.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 18 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng



Quá trình cracking có lớp xúc tác chuyển động là quá trình phản ứng xúc tác và
tái sinh xúc tác được thực hiện ở các thiết bị riêng biệt: thiết bị phản ứng (lò phản
ứng) và thiết bị tái sinh xúc tác (lò tái sinh).
Hiện nay nhà máy Lọc Dầu Dung Quất của nước ta đang sử dụng công nghệ
RFCC của hãng IFP.


Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 19 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.3.1.4 .Các yếu tố ảnh hướng đến quá trình.
 Áp suất: 2,5 – 3,5 atm.
 Nhiệt độ cracking xúc tác 470 – 550
0
C thường < 500
0
C.
 Tốc độ nạp.
Là tỷ số giữa lượng nguyên liệu được nạp trong một đơn vị thời gian trên lượng
xúc tác trong lò phản ứng.và được ký hiệu bằng M/H/M. Khi tăng tốc độ nạp liệu sẽ
làm giảm độ chuyển hoá và ngược lại vì tốc độ nạp liệu là đại lượng ngược với thời
gian phản ứng.
 Tỷ lệ xúc tác và nguyên liệu.
Khi thay đổi tỷ lệ X/RH sẽ làm thay đổi thời gian lưu của xúc tác trong lò phản

ứng và lò tái sinh và thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác. Ở chế độ ổn định tỷ lệ
X/RH tăng sẽ làm tăng độ chuyển hóa và giảm hàm lượng cốc bám trên xúc tác, khi
đó thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu giảm nhưng họat tính trung bình của
xúc tác lại tăng lên.
1.3.3.2 Độ chuyển hóa.
Độ chuyển hóa được xác định bằng phần trăm của nguyên liệu dầu thô bẻ gãy
thành các phân đoạn nhẹ hơn xăng và sản phẩm nhẹ.

CONV%= .100% (8.12)

Dưới đây là hiệu suất và tỷ lệ của sản phẩm FCC (Bảng E8.1.2 trang 215
Fundamentals of Petroleum Refining)


Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 20 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.3.3. Cân bằng vật chất cho công nghệ FCC.
Việc xác lập cân bằng vật liệu cho phân xưởng FCC có thể tính riêng cho thiết
bị phản ứng Reactor hay Regenerator hoặc có thể thiết lập cho toàn bộ phân xưởng.
Sau đây sẽ nêu ra phương trình cân bằng vật liệu cho từng thiết bị.
 Cân bằng vật liệu cho thiết bị Reactor.
Q
in
=Q
out
 Q
F
+ Q

Str-in
+Q
cat
= Q
p
+Q
scat
+Q
st-out
Trong đó:
- Q
F
là lượng nguyên liệu vào thiết bị Reactor.
- Q
st-in
là lượng hơi nước vào.
- Q
cat
là lượng xúc tác tái sinh.
- Q
p
là lượng sản phẩm.
- Q
scat
là lượng xúc tác cân bằng.
- Q
st-out
là lượng hơi nước ra.
Sản phẩm cốc xuất hiện trên xúc tác đã dùng là.

catscatcoke
QQQ 

 Cân bằng vật liệu cho thiết bị Regenerator.
Q
in
=Q
out
 Q
air


+ Q
scat
= Q
gas
+Q
cat
Trong đó:
- Q
air
là lượng không khí vào thiết bị.
- Q
scat
là lượng xúc tác cân bằng
- Q
gas
là lượng khí xả.
- Q
cat

là lượng xúc tác tái sinh
1.3.4 Công nghệ reforming
Reforming xúc tác là quá trình lọc dầu nhằm chuyển hóa phân đoạn naphta nặng
được chưng cất trực tiếp từ dầu thô hoặc từ một số quá trình chế biến thứ cấp khác
như FCC, hidrocracking, visbreaking, có chỉ số octan thấp (RON = 30 - 50) thành hợp
phần cơ sở của xăng thương phẩm có chỉ số octan cao (RON =95-104).
1.3.4.1 .Hoạt động của phân xưởng reforming.
1.3.4.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm.
 Nguyên liệu
- Nguồn gốc: xăng từ chưng cất trực tiếp, xăng từ quá trình visbreaking,
hydrocracking, phân đoạn giữa của sản phẩm FCC.
- Thành phần: Hỗn hợp hydrocarbon từ C
7
đến C
11
.
 Sản phẩm
Sản phẩm là hydrocacbon thơm và các parafin mạch nhánh. Chính các sản phẩm
này đóng góp vai trò chính làm cho chỉ số octan của xăng thu được sau quá trình
reforming (còn gọi là reformat) tăng lên rất nhiều so với nguyên liệu naphta ban đầu.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 21 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.4.1.2. Xúc tác sử dụng cho quá trình Reforming.
Xúc tác reforming là xúc tác lưỡng chức năng do trong thành phần của nó
chứa hai pha có thể thực hiện hai chức năng chính sau:
- Chức năng hydro-dehydro hóa được thực hiện bởi các kim loại ở dạng phân
tán.
- Chức năng axit nhằm sắp xếp lại các mạch cacbon (đồng phân hóa, đóng vòng

) được thực hiện bởi oxyt nhôm có bề mặt riêng lớn và được clo hóa để điều
chỉnh lực axit thích hợp.
Chất xúc tác thường dùng hiện nay gồm platin và một ít kim loại khác như reni,
gecmani phân tán trên Al
2
O
3
(250m
2
/g) đã clo hóa đến khoảng 1%.
-
Với công nghệ Reforming xúc tác bán tái sinh người ta dùng hệ xúc tác
Pt.Re/Al
2
O
3
-
Với công nghệ Reforming xúc tác tái sinh liên tục người ta dùng hệ xúc tác
Pt.Sn/Al
2
O
3
1.3.4.1.3. Công nghệ tiêu biểu của reforming.
Hiện nay trên thế giới tồn tại 2 loại công nghệ reforming chủ yếu là công nghệ
bán tái sinh và công nghệ tái sinh liên tục (CCR).
 Công nghệ bán tái sinh.
Một số đặc điểm cơ bản là:
- Xúc tác cố định.
- Hệ thống dòng nguyên liệu được chuyển động từ thiết bị phản ứng này sang
thiết bị phản ứng khác. -

Ngưng hoạt động toàn bộ hệ thống để tái sinh chất xúc tác tại chỗ, ngay trong thiết bị
phản ứng, khi lượng cốc trên lớp xúc tác chiếm 15-20% trọng lượng.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 22 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

 Công nghệ tái sinh liên tục (CCR)

Một số đặc điểm cơ bản:
- Lớp xúc tác được chuyển dộng nhẹ nhàng, liên tục trong hệ thống
thiết bị phản ứng với vận tốc vừa phải (trong khoảng 3- 10 ngày).
- Toàn bộ hệ thống được vận hành liên tục.
- Lớp xúc tác sau khi ra khỏi hệ thống phản ứng được đưa ra ngoài để tái sinh
trong một hệ thóng tái sinh riêng. Sau đó được quay trở lại hệ thống phản ứng.

Quá trình Platforming xúc tác chuyển động của UOP
Hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất đang sử dụng công nghệ Platforming xúc
tác chuyển động của hang UOP (Mỹ).
1.3.4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình reforming.
 Nhiệt độ tối ưu là 500
0
C
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 23 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

 Tốc độ nạp liệu: có thể giảm tốc độ thể tích để tăng chỉ số octan không được
phép giảm tốc độ trên nhỏ hơn một nửa so với thiết kế hoặc < 0,75 h
-1
. Vì như

vậy sẽ không kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác.
 Áp suất: 3-10 atm
 Tỉ lệ H
2
/nguyên liệu: sự có mặt của lượng dư H
2
có tác dụng hạn chế phản ứng
tạo cốc nhưng làm giảm khả năng phản ứng reforming. Ngày này tỉ lệ này có
thể nhỏ đến một vài m
3
/m
3
.
1.3.4.2. Cân bằng vật chất cho công nghệ reforming.
Cân bằng vật chất trong reforming sử dụng các mối tương quan trong hiệu suất
của quá trình reforming và các sản phẩm có thể tổng kết trong bảng dưới đây: sản
phẩm chủ yếu của quá trình reforming thường là C
5
+
với chỉ số octan cao:


Nguồn: bảng 5.3 trang 108 Fundamentals of Petroleum Refining
Từ bảng công thức trên ta thấy, với việc xác định được hàm lượng C
5
+
ta có thể
xác định được các sản phẩm còn lại, đặc biệt là lượng iC
4
làm nguyên liệu cho quá

trình ankyl hóa sau này.
Phần 2. Tính toán
Đặc điểm dòng dầu thô
CDU có nguyên liệu F, F = 100,000 BPD, API = 26
Tính chất dòng dầu thô F như bảng.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 24 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng


Sản phẩm naphtha từ CDU là phân đoạn 190-380
0
F được xử lý bằng hydro
(hydrotreating) để loại lưu huỳnh (S) sau đó được đưa vào phân xưởng reforming để
sản xuất xăng có RON = 94. Lượng H2 sinh ra được sử dụng cho phân xưởng xử lý
bằng hydro.
Phân đoạn Gas oil từ CDU (580-650
0
F) được xử lý bằng hydro để loại lưu
huỳnh và sau đó được đưa vào phân xưởng FCC. Tại Phân xưởng này độ chuyển hóa
là 75%, sản phẩm gồm xăng (gasoline), khí, gas oil và cốc.
Tính toán cân bằng vật liệu cho các phân đoạn.

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 25 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Từ bảng số liệu bài ra ta tính toán được thể tích, độ API của các phân đoạn dầu
thô. Từ số liệu đó ta vẽ được đường TBP của các phần cắt theo phần trăm thể tích
(hình 1) và đường API của các phần cắt theo phần trăm thể tích (hình 2) theo số liệu

sau.

TBP
0
F
Vol %
SG
API
86
0


122
0,5
0,6
79,694
167
1,5
0,675
76,13
212
3,3
0,722
64,5
257
6
0,748
57,67
302
9,1

0,765
53,47
347
13
0,778
50,38
392
17,7
0,789
47,84
437
23,4
0,801
45,15
482
31,4
0,814
42,33
527
42,1
0,825
40,02
584
47,1
0,845
35,96
636
57,1
0,854
34,2

689
64,9
0,863
32,5
742
71,9
0,864
32,3
794
78,4
0,889
27,67
….
794
0,931
20,49