đồ án công nghệ lọc dầu

Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT
1. Lời mở dầu
Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng
biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt độ.
Chưng cất là phương pháp phân tách cơ bản nhất, đôi khi gần như là phương pháp duy
nhất được sử dụng trong một nhà máy để phân chia dầu mỏ và khí tự nhiên cũng như các
phân đoạn của chúng thành các phân đoạn và tiểu phân đoạn. Người ta cần chưng cất
không những dầu thô, khí đồng hành, khí tự nhiên mà cả sản phẩm ra khỏi các lò phản
ứng hóa học dùng trong các quá trình chế biến sâu dầu mỏ cũng như trong lĩnh vực hóa
dầu. Sự chưng cất được tiến hành trong các thiết bị chưng cất gồm tháp chưng cất và các
thiết bị phụ trợ khác như lò gia nhiệt, thiết bị làm lạnh… Hầu hết các tháp chưng cất
dùng trong công nghệ lọc dầu và chế biến khí tự nhiên là tháp đĩa. Trong một tháp chưng
cất luôn có nhiều đĩa. Các thông số về tháp chưng cất (đặc biệt là về đĩa) phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khác. Đĩa là phần quan trọng nhất của tháp chưng cất, vì vậy việc tính toán
các thông số kĩ thuật của đĩa có ý nghĩa hàng đầu trong việc thiết kế, lựa chọn hoặc xác
định chế độ làm việc của tháp chưng cất. Nó là một công việc rất cần thiết đối với người
kĩ sư công nghệ, đặc biệt là kĩ sư công nghệ lọc dầu. Ngoài ra, nó còn đòi hỏi người kĩ sư
công nghệ lọc dầu phải có kiến thức chuyên môn vững vàng và kinh nghiệm thực tế,
chính vì vậy mà đồ án em chỉ xin đề cập đến việc tính toán một số các thông số cơ bản
trong tháp chưng cất ở vị trí lấy sản phẩm mà đề bài yêu cầu.
2. Các loại chưng cất
2.1 Chưng đơn giản
Chưng đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách bay hơi dần dần, một
lần hay nhiều lần, một hỗn hợp chất lỏng cần chưng.
a. Chưng bay hơi dần dần:
Thiết bị (2) đốt nóng liên tục hỗn hợp chất lỏng trong bìng chưng (1) từ nhiệt độ
thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm và ngưng tụ hơi bay ra trong thiết
bị ngưng tụ (3) và thu được sản phẩm lỏng trong bể chứa (4).Phương pháp này thường áp
dụng trong phòng thí nghiệm.
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 1 SVTH: Hồ Công Đại

Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
b. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần:
Phương pháp này còn được gọi là bay hơi cân bằng.
Hình 1: Sơ đồ chưng cất bay hơi một lần
Hỗn hợp chất lỏng được cho liên tục vào thiết bị đun sôi (2), ở đây hỗn hợp được đun
nóng đến nhiệt độ xác định và áp suất P cho trước. Pha lỏng – hơi được tạo thành và đạt
đến trạng thái cân bằng, ở điều kiện đó lại được cho vào thiết bị phân chia một lần trong
thiết bị đoạn nhiệt (1). Pha hơi qua thiết bị ngưng tụ (3) rồi vào bể chứa (4), từ đó ta nhận
được phần cất. Phía dưới thiết bị (1) là pha lỏng được tách ra liên tục và ta nhận được
phần cặn.
Tỷ lệ giữa lượng hơi được tạo thành khi bay hơi một lần với lượng chất lỏng
nguyên liệu chưng ban đầu được gọi là phần chưng cất.
Chưng cất một lần như vậy sẽ cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với
bay hơi dần dần ở cùng một điều kiện về nhiệt độ và áp suất.
Ưu điểm: Quá trình chưng cất này cho phép áp dụng trong thực tế để chưng cất dầu. Tuy
với nhiệt độ chưng bị giới hạn, nhưng vẫn cho phép nhận được một lượng phần cất lớn
hơn.
c. Chưng cất bay hơi nhiều lần:
Là quá trình gồm nhiều quá trình bay hơi một lần nối tiếp nhau ở nhiệt độ tăng cao
dần (hay ở áp suất thấp hơn) đối với phần cặn.
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 2 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Hình 2: Sơ đồ chưng cất bay hơi nhiều lần
Chú thích:
1. Tháp chưng nhiệt độ thấp
2. Tháp chưng nhiệt độ cao
3. Thiết bị gia nhiệt
4. Thiết bị ngưng tụ
5. Bình chứa sản phẩm
I. Nhiên liệu

II. Phần cất nhẹ
III. Cặn chưng cất ở nhiệt độ thấp
IV. Phần cất nặng
V. Cặn chưng cất ở nhiệt độ cao
Nhiên liệu (I) được cho qua thiết bị gia nhiệt (3) và được làm nóng đến nhiệt độ
cần thiết, sau đó cho vào tháp chưng đoạn nhiệt (1).
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 3 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Ở đây phần nhẹ được bay hơi trên đỉnh và qua thiết bị làm lạnh (4). Sau đó vào bể
chứa (5). Phần nặng ở đáy tháp (1) được gia nhiệt ở (3) và dẫn vào tháp chưng đoạn nhiệt
(2). Tháp chưng này có áp suất thấp hơn so vơi áp suất tháp chưng (1) và phần nhẹ bay
hơi lên đỉnh, qua thiết bị ngưng tụ (4) và sau đó vào bể (5). Ta thu được phần sản phẩm
nặng (IV). Ở đáy tháp (2) ta thu được phần cặn của quá trình chưng (V).
Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi một lần và bay hơi nhiều lần có ý nghĩa
rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biến dầu ở các dây chuyền hoạt động liên tục. Quá
trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốt nóng dầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt,
trong lò ống và tiếp theo quá trình tách pha hơi khỏi pha lỏng ở bộ phận cung cấp, phân
phối của tháp tinh luyện.
Chưng đơn giản, nhất là với loại bay hơi một lần, không đạt được độ phân tách
cao khi cần phân tách rõ ràng các cầu tử của hỗn hợp chất lỏng.
2.2. Chưng cất phức tạp
Để nâng cao khả năng phân chia một hỗn hợp chất lỏng phải tiến hành chưng cất
có hồi lưu hay chưng cất có tinh luyện – đó là chưng cất phức tạp.
Chưng cất có hồi lưu:
Chưng cất có hồi lưu là quá trình chưng khi lấy một phần chất lỏng ngưng tụ từ
hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng hơi bay lên. Nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm
một lần nữa giữa pha lỏng và pha hơi mà pha hơi khi tách ra khỏi hệ thống lại được làm
giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sôi thấp hơn) so với khi không có hồi lưu, nhờ vậy mà
có độ phân chia cao hơn. Việc hồi lưu lại chất lỏng được khống chế bằng bộ phận đặc
biệt và được bố trí phía trên thiết bị chưng cất.

Nguyên liệu (I) qua thiết bị đun nóng (2) rồi đưa vào tháp chưng (1) phần hơi đi lên đỉnh
tháp sau đó qua thiết bị làm lạnh và thu được sản phẩm (II). Phần đáy được tháo ra là cặn
(III) một phần được gia nhiệt hồi lưu trở lại đáy tháp thực hiện tiếp quá trình chưng cất
thu được sản phẩm.
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 4 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Hình 3: Sơ đồ chưng cất phức tạp có hồi lưu
2.3. Chưng cất trong chân không và chưng cất bằng hơi nước.
Hỗn hợp các cấu trúc trong dầu thô thường không bền, dễ bị phân huỷ khi tăng
nhiệt độ. Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là các hợp chất chứa lưu
huỳnh, các chất cao phân tử như nhựa… Các hợp chất paraffinic kém bền nhiệt hơn các
hợp chất naphtenic và các naphtenic lại kém bền nhiệt hơn các hợp chất thơm. Độ bền
của các cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào
thời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó. Trong thực tế chưng cất, đối với các phân đoạn có nhiệt
độ cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt của chúng khi đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu
thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 400 ÷ 420oC với dầu không có hay có chứa rất
ít lưu huỳnh và không quá 320 ÷ 340oC với dầu có nhiều lưu huỳnh [1].
Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi các tính chất làm việc của sản phẩm, như
làm giảm độ nhớt và nhiệt độ bắt cháy cốc kín của chúng, giảm độ bền oxy hóa. Nhưng
quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưng cất vì chúng tạo ra các hợp
chất ăn mòn và làm tăng áp suất tháp.
Để giảm mức độ phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần
phải hạn chế. Ví dụ trong thực tế chưng cất thời gian lưu của nguyên liệu dầu (phân đoạn
cặn chưng cất khí quyển) ở đáy của tháp AD không lớn hơn 5 phút và phân đoạn gudron
khi chưng chân không VD chỉ khoảng 2 đến 5 phút.
Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt
của chúng, người ta phải dùng chưng trong chân không VD hay chưng cất với hơi nước
để tránh sự phân huỷ nhiệt. Chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác
dụng tương tự như dùng chân không: giảm áp suất riêng phần của cấu tử hỗn hợp làm
cho chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn. Hơi nước được dùng ngay cả trong chưng cất khí

Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 5 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
quyển. Khi tinh luyện, nó được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn
chứa trong mazut hay gudron, trong nhiên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân không và
hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo hiệu quả tách sâu hơn phân đoạn
dầu nhờn (có thể đến 550 ÷ 600oC).
Công nghệ chưng cất dầu với hơi nước có nhiều ưu điểm. Ngoài việc giảm áp suất
riêng phần của dầu, nó còn tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tích nhiệt cục bộ, tăng
diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành những tia và các bong bóng hơi. Người ta cũng
dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chưng cất trong chân
không. Khi đó đạt được mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh và ngăn ngừa tạo
cốc trong các lò đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này khoảng 0,3 ÷ 0,5% so
với nguyên liệu.
Trong một vài trường hợp chẳng hạn như khi nâng cao nhiệt độ bắt cháy của nhiên
liệu phản lực hay diesel, người ta không dùng chưng cất với hơi nước mà dùng quá trình
bay hơi một lần để tránh tạo thành nhũ tương nước bền trong nhiên liệu.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất:
Các yếu tố công nghiệp có ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và chất lượng của quá
trình chưng cất là nhiệt độ, áp suất và phương pháp chưng cất.
Chế độ công nghệ chưng cất phụ thuộc nhiều vào chất lượng dầu thô ban đầu, vào
mục đích và yêu cầu của quá trình, vào chủng loại và sản phẩm cần thu và phải có dây
chuyền công nghệ hợp lý.
Vì vậy khi thiết kế quá trình chưng cất, ta phải xét kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các
yếu tố để quá trình chưng cất đạt hiệu quả cao nhất. Các yếu tố công nghệ chưng cất dầu
chính là các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của tháp chưng cất.
3.1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện.
Nhiệt độ là thông số quan trọng nhất của tháp chưng cất. Bằng cách thay đổi nhiệt
độ của tháp sẽ điều chỉnh được nhiệt độ và hiệu suất của sản phẩm. Chế độ nhiệt của tháp
gồm nhiệt độ của nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ đỉnh tháp, nhiệt độ trong tháp và nhiệt
độ đáy tháp.

Nhiệt độ của nguyên liệu (dầu thô) vào tháp chưng phụ thuộc vào bản chất của
loại dầu thô, mức độ phân tách của sản phẩm, áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa
vào đáy tháp, nhưng chủ yếu phải tránh sự phân huỷ nhiệt ở nhiệt độ cao. Nếu dầu thô
thuộc loại dầu nặng mức độ phân chia lấy sản phẩm ít thì nhiệt độ vào tháp chưng luyện
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 6 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
sẽ không cần cao. Trong thực tế sản phẩm khi chưng cất ở áp suất khí quyển, nhiệt độ
nguyên liệu vào tháp chưng luyện thường trong giới hạn 320 ÷ 3600C còn nhiệt độ
nguyên liệu mazut vào tháp chưng ở áp suất chân không thường khoảng 400 ÷ 4400C.
Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi và hồi lưu
đáy. Nếu bay hơi phần hồi lưu đáy bằng thiết bị đốt nóng riêng biệt thì nhiệt độ đáy tháp
sẽ ứng với nhiệt độ bốc hơi cân bằng ở áp suất tại đáy tháp, nếu bốc hơi bằng cách dung
hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ thấp hơn vùng nạp liệu.
Nhiệt độ đáy tháp phải chọn tối ưu, tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng, nhưng lại
phải đủ để tách hết hơi nhẹ khỏi phần nặng.
Nhiệt độ đỉnh tháp được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi.
Nhiệt độ đỉnh tháp chưng luyện ở áp suất thường để tách xăng ra khỏi dầu thô
thường là 110 ÷ 1300C, còn đối với tháp chưng chân không, khi áp suất chưng la 10 ÷ 70
mmHg thường nhiệt độ không quá 1200C. Với mục đích để giảm bớt mất mát Gasoil
chân không hay mất mát các cấu tử trong phân đoạn dầu nhờn.
Để bảm bảo chế độ nhiệt của tháp, cũng như đã phân tích ở trên là để phân chia
các quá trình hoàn thiện thì phải có hồi lưu.
Các dạng hồi lưu: Ở đỉnh tháp có hai dạng hồi lưu: Hồi lưu nóng và hồi lưu lạnh.
Hồi lưu nóng: Quá trình hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách ngưng tụ một
phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó. Khi tưới trở lại tháp, chúng chỉ cần thu
nhiệt để bốc hơi.
Hồi lưu nguội: Được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ sản phẩm đỉnh
rồi tưới trở lại tháp chưng. Khi đó lượng hồi lưu cần thu lại một lượng nhiệt cần thiết để
đun nóng nó đến nhiệt độ sôi cần thiết để đun nóng nó đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ cần để
hoá hơi. Hồi lưu nguội sử dụng rộng rãi vì lượng hồi lưu thường ít, làm tăng rõ ràng chất

lượng mà không giảm nhiều năng suất của tháp chưng.
Hồi lưu vòng: Quá trình hồi lưu trung gian thực hiện bằng cách lấy một phần sản
phẩm lỏng nằm trên các đĩa có nhiệt độ là t1, đưa ra ngoài làm lạnh đến t0 rồi tưới trở lại
tháp, khi đó chất lỏng hồi lưu cần thu một lượng nhiệt để đun nóng từ nhiệt độ t0÷t2.
Hồi lưu vòng có nhiều ưu điểm như: Giảm lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp, tận dụng
được một lượng nhiệt thừa rất lớn của tháp chưng để đun nóng nguyên liệu ban đầu, tăng
công suất làm việc của tháp.
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 7 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phép điều chỉnh
chính xác nhiệt độ chưng dẫn đến đảm bảo được hiệu suất và chất lượng sản phẩm của
quá trình.
3.2. Áp suất của tháp chưng:
Khi chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường thì áp suất trong toàn tháp và ở một tiết
diện cũng có khác nhau.
Áp suất trong tháp có thể cao hơn một ít hay thấp hơn một ít so với áp suất khí
quyển, tương ứng với việc tăng hay giảm nhiệt độ sản phẩm lấy ra khỏi tháp.
Khi tháp chưng cất mazut trong tháp chưng chân không thì thường tiến hành áp
suất từ 10 ÷ 70 mmHg.
Áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ thuộc vào trở lực thuỷ tĩnh
khi hơi qua các đĩa, nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa, lưu lượng riêng của
chất lỏng và hơi. Thông thường từ đĩa này sang đĩa khác, áp suất giảm từ 5 ÷ 10 mmHg
từ dưới lên khi chưng cất, ở áp suất chân không qua mỗi đĩa áp suất giảm từ 1 ÷ 3 mmHg.
Áp suất làm việc của tháp phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất của nguyên liệu và áp
suất riêng phần của từng cấu tử trong tháp. Nếu tháp chưng luyện mà dùng hơi nước trực
tiếp cho vào đáy tháp thì hơi nước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm đầu,
cho phép chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn. Lượng hơi nước tiêu hao phụ thuộc vào
áp suất chung của tháp và áp suất riêng phần của các sản phẩm đầu.
Lượng hơi nước tiêu hao cho tháp ở áp suất khí quyển khoảng 1,2 ÷3,5% trọng
lượng, đối với tháp chưng ở áp suất chân không khoảng 5 ÷ 8% trọng lượng so với

nguyên liệu.
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 8 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
PHẦN II: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ TẠI VỊ TRÍ LẤY KEROSEN
TRONG THÁP CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN
Các dữ liệu cho trước [ I – 58 ]
Tháp chưng cất:
• Công suất của tháp: 120m
3
dầu thô/h
• Số đĩa trong tháp: 24 đĩa
• Vị trí đĩa nạp liệu: phía dưới đĩa 24
• Áp suất tại đỉnh tháp: 1,5atm
• Áp suất gây ra tại mỗi đĩa: 8mmHg
Dầu thô:
• Tỉ khối: d = 0,840
• K
UOP
: K
w
= 12,3
Đặc trưng của dầu thô, bao gồm đường cong chưng cất TBP và tỉ khối tức thời được cho
trong bảng sau:
Bảng 1
Phần chưng
cất
[%V]
Nhiệt độ
[°C]
Tỉ khối

tức thời
Phần chưng cất
[%V]
Nhiệt độ
[°C]
Tỉ khối
tức thời
3 61 0.682 40 272 0.821
5 79 0.706 45 296 0.836
10 120 0.729 50 322 0.849
15 139 0.752 55 349 0.861
20 168 0.767 60 375 0.869
25 196 0.781 65 401 0.877
30 222 0.793 70 427 0.885
35 252 0.807 75 461 0.891
Ngoài ra ta còn sử dụng số liệu đã tính ở vị trí lấy Gas oil trong [ I – 67 ] để tính các
thông số cơ bản ở vị trí lấy Kerosen
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 9 SVTH: Hồ Công Đại
Vùng nạp liệu
Vùng đáy tháp
Dầu thô
AR
Hơi nước
Kerosen
Xăng nặng
Gas Oil
Nước
Xăng nhẹ
PĐ khí
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng

Hình 4: Sơ đồ chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển
Theo yêu cầu của đề bài ta sẽ tính nhiệt độ, lưu lượng tại vùng lấy sản phẩm Kerosen
trong tháp chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển.
1. Xây dựng đường đặc chưng của dầu thô
1.1Đường cong chưng cất TBP của dầu thô
Từ dữ liệu trong bảng 1 ta xây dựng được đường cong chưng cất TBP của dầu thô
như hình sau:
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 10 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Hình 5: Đường cong chưng cất TBP của dầu thô
Dựa vào đường TBP ta có thể chia dầu thô thành 6 phân đoạn sau bằng tháp chưng
cất khí quyển:
• Phân đoạn khí 1% thể tích
• Phân đoạn xăng nhẹ 12% thể tích
• Phân đoạn xăng nặng 16% thể tích
• Phân đoạn Kerosen 6% thể tích
• Phân đoạn Gas oil 16% thể tích
• Phân đoạn cặn khí quyển AR 49% thể tích.
1.2Đường Flash của dầu thô ở 1atm
Dựa vào hình 3.11 [ II – 71 ] và đường TBP [ hình 5 ] ta suy ra đường DRL và FRL
và tìm được đường Flash
Hình 6 : Đường Flash của dầu thô
1.3Đường tỉ khối tức thời
Dựa vào số liệu trong [Bảng 1] ta xây dựng được đường tỉ khối tức thời của dầu thô
trong quá trình chưng cất [ Hình – 7]
Hình 7: Đường tỉ khối tức thời
1.4Đường phân tử M tức thời
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 11 SVTH: Hồ Công Đại
W0
W1

Đĩa lấy Kerosen
T1 = 252 oC
V2
R2
R2
W2
S2
L2
W2
L2’ = 16 m3/h
V1
R1
Wo R1
L1
S1
W1
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Dựa vào Hình 3.13 [I – 61] và dữ liệu đề bài cho ta tìm được đường phân
tử lượng trung bình của dầu thô trong quá trình chưng cất [ Hình – 8] Hình
8: Đường phân tử M tức thời
1.5Bảng đặc chưng của các phân đoạn
Dựa vào Hinh 5, Hình 7 và Hình 8 ta tìm được bảng đặc chưng của các phân đoạn trong
tháp chưng cất dầu thô ( coi số tỉ khối bằng số đo khối lượng riêng)
Bảng 2: Đặc chưng của các phân đoạn
Phân đoạn %V Thể tích
[m
3
/h]
Tỉ khối Khối lượng
[tấn/h]

Phân tử
lượng
Số kmol/h
Khí + mất 1 1.2 0.667 0.800 64 12.50
Xăng nhẹ 12 14.4 0.722 10.397 99 105.05
Xăng nặng 16 19.2 0.775 14.880 140 106.29
Kerosen 6 7.2 0.806 5.803 183 61.69
GO 16 19.2 0.837 16.070 220 73.05
∑ 51 61.2 0.783 47.950 146 328.58
AR 49 58.8 0.900 52.850 430 122.91
Dầu thô 100 120.0 0.840 100.800 223 451.49
2. Tính toán điều kiện vùng lấy sản phẩm Kerosen
2.1Sơ đồ dòng vùng lấy sản phẩm Kerosen
Dựa vào các đặc tính khác nhau của các dòng đi vào và đi ra vùng lấy sản phẩm
Kerosen như nhiệt độ, tỉ khối, thể tích, khối lượng và Entalpy ta xây dựng được sơ đồ
các dòng đơn giản sau:
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 12 SVTH: Hồ Công Đại
Tháp
striping
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Hình 9: Sờ đồ dòng vùng lấy Kerosen
Trong đó:
• V
1
là dòng hơi vào từ vùng lấy Gas oil
• R
1
là dòng hơi, lỏng hồi lưu vào từ vùng lấy Gas oil
• W
0

là dòng hơi nước vào từ đáy tháp
• V
2
là dòng hơi lên vùng lấy xăng nặng
• R
2
là dòng hơi, lỏng tạo ra từ dòng lỏng từ vùng xăng nặng đi
xuống
• W
1
là dòng hơi nước vào từ vùng lấy Gas oil
• W
2
là dòng hơi nước vào từ vùng lấy Kerosen
• L
2
là dòng lỏng lấy ra từ vùng lấy Kerosen
• S
2
là dòng hơi bị stipping từ dòng L
2
• L
`
2
là dòng sản phẩm Kerosen thu được
2.2Tính các dòng vào và ra trong vùng lấy Kerosen
a. Dòng hơi nước vào từ tháp stripping W
2
Ta quyết định stripping 5% hơi nước so với lượng Kerosen lấy ra từ tháp stripping.
Theo hình 3.15 [ I – 63 ], cần dùng 38kg hơi nước cho 1m

3
Kerosen, nên tổng lượng hơi
nước W
2
cần dùng là :

2
,
2
38 38 7,2 274
W
M L
= × = × =
kg/h = 15,2 kmol/h
Trong đó
,
2
L
là thể tích dòng sản phẩm Kerosen thu được từ tháp stripping,
,
2
L
= 7,2
km
3
/h [ Bảng – 2 ]
b. Dòng hơi đi vào từ tháp Stripping S
2
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 13 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng

Do dòng hơi S
2
được striping từ dòng L
2
và hồi lưu lên vùng lấy xăng nặng nên ta
xem tỉ khối của dòng S
2
bằng tỉ khối của xăng nặng như trong [ Bảng – 2 ] d = 0,775
Mặt khác ta stripping 5% hơi nước nên lượng hơi S
2
phải stripping là:

2
5 7,2
95
V
S
×
=
= 0,83 m
3
/h

c. Dòng hồi lưu R
2
từ vùng lấy xăng nặng đi xuống
Do dòng lấy sản phẩm L
2
được lấy từ dòng lỏng R
2

nên khối lượng riêng của dòng R
2
bằng với khối lượng riêng của dòng L
2
. Dựa vào cân bằng của tháp stripping ta có:

,
2 2
2
S
L L
= +


⇒

,
,
2 2
2
2 2
2
S
L L
S
L L
V V V
ρ ρ ρ
× = × + ×

Ta xem như khối lượng riêng bằng tỉ khối nên:
( 7,2 + 0,38)
2
L
ρ
= 7,2
×
0,806 + 0,38
×
0,775

⇒

2
L
ρ
= 0,804 tấn/m
3
Vậy tỉ khối của dòng R
2
là 0,804
d. Dòng hơi lên vùng lấy xăng nặng V
2
Do V
2
là tổng các phân đoạn hơi của xăng nặng, xăng nhẹ, khí + mất đi qua đĩa lấy
Kerosen nên theo [ Bảng – 2 ] ta có thể tích của dòng V
2
là:

2
V
V
= 1,2 + 14,4 + 19,2 + 7,2 = 42 m
3
/h
Dựa theo [ Bảng – 2 ] ta còn biết được khối lượng của dòng V
2
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 14 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng

2
V
M
= 0,800 + 10,397 + 14,880 + 5,803 = 31,88 tấn/h
Suy ra khối lượng riêng của dòng V
2
là:

2
V
ρ
= 31,88/42 = 0,759 tấn/m
3
Vậy tỉ khối của dòng V
2
là d = 0,759
e. Các dòng khác qua vùng lấy Kerosen
Dựa vào Bảng 3/4 : Số liệu liên quan đến vùng Gas oil [ I – 68 ] ta biết được các
dòng ra từ vùng Gas oil sẽ là các dòng vào của vùng lấy Kerosen.

2.3Số liệu liên quan đến vùng lấy Kerosen
Ta có:
• Nhiệt độ ở vùng lấy Kerosen đề cho là T
2
= 211°C
• Tỉ khối, thể tích, và khối lượng của các dòng đã được tính ở phần trên
• Etalpi của các dòng được tra ở Hình 3.23 : Entalpi của các phân đoạn dầu mỏ
trong [ II – 83 ] dựa vào nhiệt độ và tỉ khối của các dòng.
Bảng 3 : Số liệu liên quan đến vùng Kerosen
Dòng Nhiệt độ
[°C]
Tỉ khối Thể tích
[m
3
/h]
Khối lượng
[kg/h]
Entalpi
kcal/kg Kcal/h
Vào
V
1
(hơi) 252 0.783 61.2 47920 207 9919440
R
1
(hơi) 252 0.835 36709 202 7415218
S
1
(hơi) 252 0.806 1.22 983 205 201515
R

2
(lỏng) 211 0.804 R
2
119 119R
2
W
0
+ W
1
252 8071 743 5996753
Ra
V
2
(hơi) 211 0.759 42.0 31880 184 5865920
R
1
+L
1
(lỏng) 252 0.835 53760 148 7956480
R
2
(hơi) 211 0.804 R
2
179 179R
2
W
0
+ W
1
211 8071 690 5568990

Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 15 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
Dựa vào cân bằng Entalpi tổng Entalpi vào bằng tổng Entalpi ra cho vùng lấy Kerosen
ta tìm được khối lượng R
2
:
R
2
= 70692,3 kg/h
2.4Áp suất hơi riêng phần của hơi Kerosen
Ta có :
• Lưu lượng mol của dòng hơi R
2
R
2
= 70692,3/183 = 386,3 kmol/h
• Lưu lượng mol của dòng hơi
,
2
L

,
2
L
=
3
7,2 0,806
183
10
× ×

= 31,71 kmol/h
• Lưu lượng mol của dòng hơi W
0
+ W
1
W
0
+ W
1
= 8071/18 = 448,39 kmol/h
• Lưu lượng mol của dòng hơi V
2
V
2
= 12,5 + 105,05 + 106,29 + 31,69 = 255,83 kmol/h
Áp suất hơi riêng phần của hơi Kerosen
,
2
P
được tính theo công thức:

( )
,
,
2 2
2
2
2 0 1
L
P

W W
d k
R
P P
V
R
+
= × +
+ + +

,
2
P
=
( )
386,3 31,71
1,5 760 8 12
386,3 255,83 448,39
+
× × + ×
+ +
= 473 mmHg
Vậy áp suất riêng phần của hơi Kerosen là 473mmHg.
3. Xác định nhiệt độ tại đĩa lấy Kerosen
Ta xem như sự chưng cất là hoàn hoản, nghĩa là nhiệt độ phân cắt nhiệt độ kết thúc
của phân đoạn kerosene là trùng nhau, hay nói cách khác thì là đường chưng cất TBP của
Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 16 SVTH: Hồ Công Đại
Đồ án Công Nghệ Lọc Dầu GVHD: TS.Nguyễn Anh Dũng
phân đoạn Kerosen cũng chính là đoạn đường TBP tương ứng với phân đoạn Kerosen
trong [Hình – 5 ]. Từ đó ta xác định được TBP của phân đoạn Kerosen [ Hình – 10 ].

Từ đường chưng cất TBP của phân đoạn Kerosen ta dễ dàng xác định được đường
Flash của phân đoạn Kerosen ở 1atm [ Hình – 10 ].
Dựa vào Hình 3.12: Quan hệ T
50
đường flash ở các áp suất dưới 760mmHg [ II – 72 ]
và đường Flash của phân đoạn Kerosen ở 1atm ta tìm được đường Flash của phân đoạn
Kerosen ở áp suất 473mmHg [ Hình – 10 ].
Hình – 10: Đường chưng cất của phân đoạn Kerosen.
Nhìn vào đồ thị [ Hình – 10 ] ta thấy T
o
trên đường Flash của Kerosen ở 473mmHg là
211°C. Vậy nhiệt độ đề bài cho T
2
=211°C tại đĩa lấy Kerosen là chấp nhận được.

Lớp: Lọc Hóa Dầu B – K53 17 SVTH: Hồ Công Đại