NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THÁP ỔN ĐỊNH CONDENSAT CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CONDENSAT THỊ VẢI

Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 2









ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THÁP ỔN ĐỊNH
CONDENSAT CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CONDENSAT
THỊ VẢI

Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 3

HƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ
CONDENSAT VÀ XĂNG
1.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG NHÀ MÁY
Trước đây, khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ được dẫn vào bờ bằng
đường ống cung cấp cho nhà máy điện Bà Ròa. Toàn bôï khí bao gồm các
thành phần khí khô (metan, etan), khí lỏng (propan, butan) và các cấu tử
lỏng nặng khác đều được đốt dưới dạng nhiên liệu.
Hiện nay khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ được dẫn vào bờ bằng đường

ống cung cấp cho nhà máy chế biến khí Dinh Cô để tách thành phần khí
lỏng và thành phần lỏng nặng ra khỏi khí. Sản phẩm của nhà máy chế biến
khí Dinh Cô ngoài khí khô cung cấp cho các nhà máy điện, đạm, còn có
các sản phẩm lỏng LPG và condensat. Nhà máy chế biến khí Dinh Cô sẽ
làm tăng giá trò sử dụng và hiệu quả kinh tế của khí đồng hành Bạch Hổ.
Condensat từ nhà máy chế biến khí Dinh Cô là một sản phẩm quý có
thể sử dụng đốt trực tiếp trong nhà máy nhiệt điện và công nghiệp, pha
chế làm xăng ôtô, chế biến thành các loại dung môi và làm nguyên liệu
hoá dầu sau này. Việc chế biến condensat sẽ tiếp tục làm tăng thêm giá trò
sử dụng và nâng cao hiệu quả kinh tế của các sản phẩm khí Bạch Hổ.
Dự án xây dựng nhà máy chế biến condensat Bạch Hổ nhằm nâng
cao giá trò sử dụng của condensat, một sản phẩm của nhà máy chế biến
khí Dinh Cô. Sản phẩm của dự án sẽ là xăng A83 thỏa mãn các chỉ tiêu
chất lượng Việt Nam, trong tương lai dự án còn có thể được phát triển mở
rộng để sản xuất các loại dung môi như dung môi cao su, dung môi đa mục
đích, ete dầu hỏa… phục vụ cho nhu cầu trong nước. Các sản phẩm này đều
có cơ sở tiêu thụ tại vùng thò trường trọng điểm kinh tế thành phố Hồ Chí
Minh.
Dự án chế biến condensat là một mắt xích quan trọng liên quan trực
tiếp đến khâu hạ nguồn, phân phối tiêu thụ sản phẩm khí. Công trình chế
C

Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 4
biến condensat sẽ thực sự góp phần nhanh chóng tăng cường cơ sở vật chất
kỹ thuật của khâu hạ nguồn của ngành dầu khí (kho tàng, bến cảng,
phương tiện vận chuyển, điều hành v.v…) mà hiện nay còn rất thiếu và
mới mẻ.
Công trình chế biến condensat từ khí Bạch Hổ cùng với nhà máy chế
biến khí Dinh Cô là bước đầu giúp cho ngành dầu khí Việt Nam đi vào

phát triển khâu chế biến hạ nguồn của công nghiệp khí nước ta. Nó sẽ
làm đa dạng hóa sản phẩm khí, làm tăng hiệu quả kinh tế sử dụng khí và
góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hoá của đất nước.
Nhà máy chế biến condensat Thò Vải sẽ được xây dựng cho công suất
chế biến 130.000 tấn condensat/năm. Công nghệ áp dụng cho nhà máy là
chưng cất condensat nguyên liệu và sau đó là pha chế với các thành phần
giàu octan như Reformat, MTBE để sản xuất xăng RON 83. Sản lượng
xăng hàng năm của nhà máy là 270.000 tấn xăng RON 83.
Đòa điểm của nhà máy chế biến condensat được chọn là mặt bằng
bên cạnh kho đầu mối LPG và Cảng Thò Vải sử dụng một số cơ sở sẵn có
của kho cảng, diện tích nhà máy là 5,3 ha, có tính đến khả năng mở rộng
của nhà máy sau này.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CONDENSAT
1.2.1. Khái Niệm
Condensat, còn gọi là khí ngưng tụ, là một hỗn hợp Hydrocacbon
(HC) đồng thể ở dạng lỏng trong điều kiện thường (1 atm, 25
0
C). Chúng
thực chất là một dạng trung gian giữa dầu mỏ và khí (là phần đuôi của khí
và phần đầu của dầu mỏ), có nhiệt độ sôi cuối khoảng 200
0
C. Thành phần
của condensat khá phức tạp, ngoài các khí HC nặng (C
3
, C
4
) còn chứa
nhiều HC lỏng (C
5+
) thuộc các loại hợp chất Parafin, Naphten, Aromatic…

nhưng với hàm lượng rất ít. Thông thường, condensat được ký hiệu là C
5
+
.
1.2.2. Ứng Dụng
Condensat là nguồn nguyên liệu để pha chế xăng ô tô, chế biến thành
các loại dung môi và làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu.
a/ Nhiên liệu
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 5
Từ condensat có thể sản xuất xăng A83 bằng các phương pháp sau:
- Pha chế condensat với Reformat, các phụ gia như MTBE,…
- Thực hiện quá trình Reforming xúc tác hoặc Isomer hoá, sau đó
pha thêm các phụ gia để được sản phẩm.
- Thực hiện quá trình chưng cất condensat thu nhận thành phần pha
chế xăng và dầu hoả.
b/ Dung môi
Thực hiện quá trình chưng cất condensat ta thu được các phân đoạn có
thể dùng làm dung môi Hữu Cơ là nguyên liệu phổ biến và quan trọng đối
với các ngành công nghiệp: sản xuất sơn, mực in, chất tẩy rửa, chất kết
dính, chất đánh bóng.
c/ Các sản phẩm hoá dầu
Các loại nguyên liệu dùng trong hoá dầu như các olefin C
2
H
4
, C
3
H
6

.
Butadien là sản phẩm của quá trình cracking hơi condensat. Các hợp chất
thơm: Benzen, Toluen, Xylen cũng có thể thu được qua quá trình
Reforming xúc tác condensat. Các chất này là dung môi và nguyên liệu
quan trọng cho ngành hoá dầu.
1.2.3. Tính Hóa Hoá Lý
Bảng 1/1. Tính chất hoá lý của condensat
p suất hơi bão hoà (psi), max 12
Tỷ trọng D
4
20

0,7352
Tỷ trọng API 59,7
Khối lượng riêng ở 15
0
C (kg/l) 0,7398
Độ nhớt động học ở 20
0
C (Cst) 0,796
Phân tử lượng 107,43
1.3. GIỚI THIỆU VỀ XĂNG
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 6
1.3.1. Giới Thiệu
Xăng động cơ là một trong những sản phẩm quan trọng của ngành
công nghiệp lọc hoá dầu và ngày nay đã trở thành một sản phẩm quan
trọng quen thuộc đối với mọi người. Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều
hydrocacbon có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 215
0

C cùng các phụ gia khác nhằm
bảo đảm các yêu cầu hoạt động của động cơ xăng trong những điều kiện
vận hành khác nhau và trong điều kiện tồn chứa. Thành phần của xăng
không chỉ đơn thuần là các cấu tử từ quá trình chưng cất hay là sản phẩm
của một quá trình chế biến nào khác trong nhà máy lọc dầu, mà là hỗn hợp
của nhiều nguồn phối trộn khác nhau với thành phần phụ thuộc vào yêu
cầu của các loại xăng thành phẩm.
Để đáp ứng được yêu cầu làm việc cũng như tồn chứa và vấn đề thải
ra các chất ô nhiễm môi trường thì xăng động cơ phải đạt được các chỉ tiêu
chất lượng nhất đònh. Các chỉ tiêu này phụ thuộc vào các phương pháp thử
tiêu chuẩn hoá khác nhau và nó phụ thuộc vào từng quốc gia, vùng đòa lý
cũng như chủng loại xăng. Cụ thể, những yêu cầu của xăng thương phẩm
có thể tóm tắt như sau:
- Khởi động tốt ở nhiệt độ thấp
- Động cơ hoạt động không bò kích nổ
- Không kết tủa tạo băng trong bộ chế hoà khí
- Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Dầu bôi trơn bò pha loãng bởi xăng ít nhất
- Trò số octan được phân bố tốt trong khoảng nhiệt độ sôi
- Hệ thống đầu vào của động cơ phải sạch
- Thải ra các chất ô nhiễm nằm trong giới hạn cho phép
- Ngoài ra, những yêu cầu phụ khác là màu sắc mùi vò của nó
1.3.2. Ảnh Hưởng Của Thành Phần Hóa Học Đến Chỉ Số Octan

Xăng là hỗn hợp nhiều cấu tử có nhiệt độ sôi khác nhau. Thành
phần của nó là các hydrocacbon và một phần nhỏ là các hợp chất phi
hydrocacbon. Các hydrocacbon có số nguyên tử từ C
4
÷C
11

tuỳ thuộc vào
thành phần phối liệu mà hàm lượng của nó trong xăng khác nhau, đồng
thời bản chất của dầu thô cũng ảnh hưởng đến thành phần của nó. Thành
phần của xăng có thể chia theo các hợp chất sau.
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 7
1.3.2.1. Hydrocacbon Họ Parafin
Hydrocacbon họ parafin có công thức hoá học chung là C
n
H
2n+2
, nó
tồn tại dưới dạng mạch thẳng (n-parafin) và mạch thẳng có nhánh (iso-
parafin). Sự xuất hiện của nó trong xăng chủ yếu có nguồn gốc từ dầu mỏ,
hydrocacbon mạch thẳng có khả năng chống kích nổ kém và khi mạch
càng dài thì khả năng chống kích nổ càng thấp. Các parafin mạch nhánh
thì khả năng này tăng lên, khi số nhánh càng nhiều thì khả năng này càng
cao. Đối với các iso-parafin, khi nhóm metyl càng chuyển vào giữa mạch
cacbon tức là làm cho cấu trúc phân tử gọn thì khả năng chống kích nổ
tăng lên.
1.3.2.2. Hydrocacbon Họ Olefin
Các hydrocacbon họ olefin có công thức hoá học chung là C
n
H
2n
, nó
được tạo thành từ các quá trình chuyển hoá, đặc biệt quá trình cracking.
Các olefin có tính ổn đònh không tốt do dễ bò oxi hoá dưới tác dụng của các
tác nhân trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Các olefin có khả năng
chống kích nổ nằm trong khoảng giữa n-parafin và iso-parafin, khi tăng

chiều dài mạch cacbon thì khả năng chống kích nổ giảm. Nếu có cùng
chiều dài mạch cacbon thì khả năng tăng lên khi nối đôi càng chuyển vào
giữa mạch. Các olefin mạch nhánh có khả năng chống kích nổ cao hơn các
olefin mạch thẳng.
1.3.2.3. Hydrocacbon Họ Naphten
Hydrocacbon họ naphten là các hydrocacbon có mạch vòng no với
công thức phân tử C
n
H
2n
, các naphten thường có vòng 5 cạnh và 6 cạnh.
Các nhóm phụ gắn vào vòng no chủ yếu là metyl và etyl, naphten có khả
năng chống kích nổ kém hơn so với các olefin mạch thẳng có cùng số
nguyên tử cacbon (chỉ trừ cyclopentan có khả năng chống kích nổ cao hơn
 -olefin C
5
). Khi số vòng tăng lên thì khả năng chống kích nổ kém đi, khả
năng này cũng kém đi khi không có nhánh phụ, với số lượng nhánh phụ
càng nhiều thì khả năng chống kích nổ cao hơn so với ít nhánh phụ cho dù
có cùng số nguyên tử cacbon trong các nhánh phụ. Vò trí các nhánh phụ ít
ảnh hưởng đến khả năng chống kích nổ. Khi nhánh phụ là mạch thẳng có
nhánh thì khả năng chống kích nổ tăng lên.
1.3.2.4. Hydrocacbon Họ Aromatic
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 8
Là các hydrocacbon có vòng thơm trong phân tử, với công thức hoá
học chung là C
n
H
2n-6

. Đây là các cấu tử có trò số octan cao, nhưng sự tồn tại
của chúng trong xăng gây ra ô nhiễm môi trường, đặc biệt là benzen. Ngày
nay, người ta có xu hướng hạn chế hàm lượng của nó. Các hydrocacbon
thơm chủ yếu có một vòng với các nhánh phụ metyl. Còn các loại vòng
ngưng tụ và các nhánh phụ có số nguyên tử cacbon lớn hơn 3 ít gặp.
Các aromatic có khả năng chống kích nổ cao nhất. Khả năng này
càng tăng khi trong mạch của nó có thêm nhánh phụ, số nguyên tử cacbon
không quá 3 và giảm dần khi nhánh phụ dài hơn. Nếu vòng thơm có mạch
nhánh dài thì việc đưa thêm các nhóm thế vào không làm thay đổi khả
năng chống kích nổ. Tuy nhiên, nếu nhánh phụ là mạch nhánh (iso-propyl)
thì việc đưa nhóm thế metyl vào vòng thơm sẽ làm tăng tính chống kích
nổ. Ngoài ra khi khoảng cách giữa các nhánh phụ càng xa thì khả năng
chống kích nổ càng lớn.
Như vậy, khả năng chống kích nổ của các hydrocacbon với cấu trúc
hoá học khác nhau có phạm vi thay đổi lớn và có thể sắp xếp theo thứ tự
giảm dần như sau:
Aromatic > olefin mạch nhánh > parafin mạch nhánh > naphten
mạch nhánh không no > olefin mạch thẳng > naphten > parafin mạch
thẳng.
1.3.3. Các Chỉ Tiêu Chất Lượng Của Xăng
Để đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt thì nhiên liệu phải đáp ứng các
chỉ tiêu chất lượng nhất đònh. Nó có thể thay đổi tuỳ thuộc vào mỗi quốc
gia, mỗi loại động cơ nhưng có thể chia thành 3 nhóm chính sau:
- Các chỉ tiêu về tính chất hóa lý
- Các chỉ tiêu vềâthành phần hoá học
- Các chỉ tiêu về tính chất kỹ thuật
1.3.3.1. Các Chỉ Tiêu Về Tính Chất Hóa Lý
a/ Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của xăng là khối lượng của nó trên một đơn vò thể
tích. Thông thường nó được đo tại 15

0
C với độ chính xác từ 0,0002 đến
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 9
0,0005 phụ thuộc vào dụng cụ đo. Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ,
khi nhiệt độ tăng lên từ 15
0
C đến 25
0
C thì khối lượng riêng giảm 1%. Tuy
sự thay đổi này rất nhỏ nhưng cần phải tính đến trong quá trình vận chuyển
và tồn chứa.
Thông thường xăng có khối lượng riêng càng lớn thì hỗn hợp cháy
nghèo dẫn đến động cơ làm việc không ổn đònh. Tuy nhiên, khi khối lượng
riêng giảm thì hỗn hợp cháy giàu do đó sinh ra các chất ô nhiễm môi
trường do quá trình cháy không hoàn toàn nhiên liệu. Những nhược điểm
này có thể được hạn chế nhờ sử dụng hệ thống điều chỉnh độ giàu và gắn
bộ xả xúc tác vào động cơ.
Đối với người sử dụng thì xăng có khối lượng riêng càng lớn càng tốt
vì nó có nhiệt trò cháy thể tích cao hơn (PCI
V
) và lượng tiêu thụ riêng thấp
hơn (lít/100Km). Người ta dự đoán rằng khối lượng riêng tăng lên từ 4÷5%
thì lượng tiêu thụ riêng giảm 3÷5%.
Bảng 1/2. Khối lượng riêng của xăng theo TCVN
Petrolimex Thường Cao cấp Đặc biệt
Khối lượng
riêng ở 15
0
C

(kg/l)
0,70 – 0,74 0,70 – 0,74 0,70 – 0,74 0,70 – 0,74
b/ Tính hoá hơi và áp suất hơi bão hòa
Tính hoá hơi
Là khả năng nhiên liệu chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi.
Trước khi cháy, nhiên liệu phải chuyển sang trạng thái hơi, do đó tính hoá
hơi có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình cháy trong động cơ. Muốn cho
nhiên liệu cháy hết và cháy nhanh thì nó phải bốc hơi hoàn toàn. Tính hoá
hơi của nhiên liệu kém (nhiệt độ sôi cao) hoặc bay hơi quá dễ (nhiệt độ sôi
thấp) đều ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng và tồn chứa.
Khi nhiên liệu hoá hơi kém thì máy khó khởi động do không đủ lượng
hơi cần thiết để đốt cháy khi khởi động. Còn lúc tăng tốc, mặc dù tăng
lượng nhiên liệu nạp vào nhưng do bay hơi kém nên cháy không cung cấp
đủ nhiệt lượng làm cho máy yếu. Lượng nhiên liệu không cháy hết sẽ bò
phân hủy tạo thành khói đen làm hao phí nhiên liệu và làm cho máy bẩn,
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 10
một phần được xả ra ngoài, phần còn lại biến thành muội than bám trên
thành xilanh vì vậy làm bẩn dầu bôi trơn.
Khi nhiên liệu bốc hơi quá dễ thì nó sẽ hóa hơi ngay trên đường ống
nạp nhiên liệu gây nên hiện tượng tạo nút hơi làm hỗn hợp nhiên liệu
không đủ cung cấp cho quá trình cháy, làm cho máy chạy không ổn đònh
và dễ tắt. Còn trong quá trình tồn chứa thì gây nên hao hụt lớn làm giảm
chất lượng của xăng, dễ gây ra hoả hoạn, và gây ô nhiễm môi trường.
Áp suất hơi bão hoà
p suất hơi bão hoà là tính chất vật lý quan trọng của chất lỏng dễ
bay hơi. Đó chính là áp suất sinh ra khi một chất lỏng nằm ở trạng thái cân
bằng với hơi của nó ở nhiệt độ nhất đònh. p suất hơi bão hoà của xăng là
điểm tới hạn quan trọng ảnh hưởng tới việc khởi động của động cơ và là
nguyên nhân tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu.

p suất hơi bão hoà được xác đònh theo áp suất hơi bão hòa Reid
(PVR) bởi tiêu chuẩn ASTM D323. Giá trò này càng lớn thì độ bay hơi
càng cao. Thông thường PVR của xăng nằm trong khoảng 0,5 – 0,8 bars.
Hiện nay xu hướng giảm áp suất hơi Reid dẫn tới một số khó khăn:
- Làm giảm lượng C
4
pha trộn vào xăng vì 1% khối lượng C
4

làm tăng PVR lên 50 bars.
- Giảm sử dụng các hợp chất chứa O
2
vì 1% của C
2
H
5
OH làm
tăng PVR lên 50 bars và 150 bars đối với CH
3
OH.
Bảng 1/3. Áp suất hơi bão hòa của xăng theo TCVN
Petrolimex Thường Cao cấp Đặc biệt
PVR ở 100
0
F
(kPa), max
70,0 – 75,0 67,00 67,00 67,00
c/ Nhiệt độ chưng cất của xăng
Phần chưng cất của xăng là phần trăm thể tích distillat thu được theo
nhiệt độ chưng cất trong một dụng cụ thử đã được tiêu chuẩn hoá. Phần

chưng cất là một chỉ tiêu quan trọng nhất để nhận xét tính hoá hơi bão hoà
và khối lượng riêng.
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 11
Việc xác đònh phần chưng cất được tiến hành theo phương pháp tiêu
chuẩn ASTM D86.
Nhiệt độ sôi đầu (t
sđ
) hay nhiệt độ chưng cất đầu là nhiệt độ tại đó thu
được giọt lỏng đầu tiên trong ống đo. Nhiệt độ sôi đầu cùng với nhiệt độ
chưng cất tương ứng với 10% thể tích lỏng đã bò chưng cất (t
10%
) ảnh hưởng
đến tính khởi động của động cơ, khả năng tạo nút hơi và hao hụt nhiên
liệu. Khi t
sđ
và t
10%
càng thấp thì lượng nhiên liệu bay hơi càng lớn nên dễ
tạo nút hơi làm động cơ khó khởi động đồng thời gây hao hụt nhiên liệu
lớn trong quá trình vận chuyển và tồn chứa thường thì t
sđ
khoảng từ
35÷45
0
C và t
10%
khoảng từ 50÷60
0
C.

Nhiệt độ chưng cất t
50%
là nhiệt độ ứng với 50% thể tích lỏng đã bò
chưng cất. Nhiệt độ t
50%
biểu thò ảnh hưởng của nhiên liệu đến quá trình
làm việc của động cơ khi thay đổi tốc độ. Khi t
50%
cao tức là nhiên liệu
chứa ít hydrocacbon nhẹ nên khi tăng tốc động cơ, mặc dù lượng nhiên liệu
nạp vào lớn nhưng bốc hơi và cháy không kòp làm giảm công suất, máy
yếu và điều khiển khó khăn, t
50%
thường nhỏ hơn 120
0
C.
Nhiệt độ chưng cất t
90%
là nhiệt độ tương ứng với 90% thể tích lỏng đã
bò chưng cất, còn nhiệt độ sôi cuối t
sc
hay nhiệt độ chưng cất cuối là nhiệt
độ chưng cất cuối cùng, giá trò này không tăng nữa khi ta tiếp tục chưng
cất. t
90%
và t
sc
đặc trưng cho khả năng cháy hoàn toàn của nhiên liệu, giá
trò t
90%,

t
sc
càng cao chứng tỏ trong xăng chứa nhiều hydrocacbon nặng nên
quá trình bay hơi tạo hỗn hợp cháy sẽ khó khăn, phần nhiên liệu không
bay hơi và không cháy kòp sẽ đọng lại trên thành xylanh, rửa dầu bôi trơn
nên tăng quá trình mài mòn máy và giảm độ nhớt của dầu nhờn. Nhiệt độ
chưng cất cuối không vượt quá 215
0
C và thường nằm trong khoảng
170
0
C200
0
C.
Bảng 1/4. Nhiệt độ chưng cất của xăng động cơ theo TCVN
Xăng Petrolimex Thường Cao cấp Đặc biệt
T
Sđmin
(
0
C) 35 40 40 35
T
50%max
(
0
C) 120 120 120 115
T
Scmax
(
0

C) 200 205 205 205
Cặn (ml) 1,5 1,5 1,5 1,5
1.3.3.2. Các Chỉ Tiêu Về Thành Phần Hóa Học
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 12
a/ Hàm lượng chì
Để tăng chỉ số octan của xăng thì người ta pha thêm vào xăng nước
chì ( (C
2
H
5
)
4
Pb + C
2
H
5
Br hoặc C
2
H
5
Cl). Nước chì độc, gây tổn thất cho hệ
thần kinh trung ương, giới hạn nồng độ của nó cho phép trong không khí là
0,005g/m
3
. Hiện nay ở một số nước phát triển đã hạn chế việc sử dụng
xăng pha chì. Hàm lượng của nó tối đa trong xăng là 0,003g/l.
Việc sử dụng nước chì để tăng chỉ số octan có hiệu quả không hoàn
toàn giống nhau đối với các loại xăng khác nhau, tính chất này gọi là độ
tiếp nhận nước chì của nhiên liệu, các hydrocacbon khác nhau có độ tiếp

nhận nước chì khác nhau, ngoài ra độ tăng chỉ số octan không phải luôn
tỷ lệ với hàm lượng chì thêm vào mà có hiệu quả rõ rệt ở vài lượng đầu
tiên, sau đó tăng ít dần đi.
b/ Hàm lượng lưu huỳnh
Bất kỳ một loại dầu thô nào cũng chứa hàm lượng lưu huỳnh nhất
đònh. Trong quá trình chế biến các hợp chất lưu huỳnh được loại ra khỏi
sản phẩm nhưng vẫn còn một phần tồn tại trong sản phẩm cuối cùng. Vì
vậy xăng bao giờ cũng chứa một hàm lượng lưu huỳnh nhất đònh.
Lưu huỳnh tồn tại trong xăng gây ăn mòn động cơ và ô nhiễm môi
trường do quá trình cháy tạo ra SO
2
và SO
3
. Mặt khác, theo một nghiên
cứu ở Mỹ cho thấy rằng sự thải ra các chất ô nhiễm khác như CO, C
x
H
y
,
NO
x
sẽ tăng 1015% khi hàm lượng lưu huỳnh trong xăng tăng 50
ppm450ppm.
Bảng 1/5. Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng theo TCVN
Petrolimex Thường Cao cấp Đặc biệt
% khối
lượng
0,1 0,15 0,15 0,15
Hàm lượng lưu huỳnh được xác đònh theo tiêu chuẩn ASTM D1266,
theo phương pháp này ta đốt mẫu trong một đèn đốt thích hợp, dùng H

2
O
2

ôxi hóa các ôxít lưu huỳnh thành H
2
SO
4
. Sau đó xác đònh lưu huỳnh dưới
dạng sunfat trong cột hấp thụ bằng phương pháp thể tích chuẩn độ với
dung dòch NaOH hoặc bằng phương pháp khối lượng kết tủa BaSO
4
.
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 13
c/ Hàm lượng H
2
S (Độ ăn mòn tấm đồng)
Khí H
2
S là chất có hại đối với xăng động cơ, do chúng gây ăn mòn
và có mùi khó chòu. Để xác đònh hàm lượng của nó trong xăng ta tiến
hành phương pháp thử ăn mòn tấm đồng theo phương pháp ASTM D130.
Ta ngâm một tấm đồng đã đánh bóng vào trong một lượng mẫu quy đònh,
được giữ ở một nhiệt độ cố đònh trong một thời gian xác đònh. Sau đó đem
tấm đồng ra, rửa sạch và so với băng tiêu chuẩn. Độ ăn mòn tấm đồng của
mẫu thử là mức ăn mòn của tấm đồng chuẩn gần giống với tấm đồng thử
nghiệm.
Bảng 1/6. Hàm lượng H
2

S trong xăng theo TCVN
Petrolimex Thường Cao cấp Đặc biệt
Độ ăn mòn
tấm đồng
34/50
0
C
N-1 N-1 N-1 N-1
d/ Hàm lượng mercaptan và lưu huỳnh tự do (Phép thử doctor)
Sự có mặt của lưu huỳnh dưới dạng Mercaptan và tự do có thể được
xác đònh theo phương pháp Doctor. Mercaptan là hợp chất chủ yếu ăn
mòn kim loại trong quá trình tồn chứa và sử dụng xăng. Hòa tan 5ml dung
dòch Natri chì vào 10ml xăng và lắc đều trong 15 giây sau đó cho một
lượng lưu huỳnh bột, khô và nguyên chất vào sau khi lắc tất cả lưu huỳnh
nằm trên bề mặt Natri chì và dưới nước xăng. Tiếp tục lắc trong 15 giây
sau đó để yên và theo dõi trong 2 phút. Nếu dung dòch bò mất màu hoặc
màu của lưu huỳnh bò che khuất thì kết luận mẫu xăng dương tính. Nếu
mẫu không thay đổi màu thì kết luận âm tính.
e/ Hàm lượng aromatic
Sự có mặt của các hydrocacbon thơm trong xăng làm tăng chỉ số
octan nhưng chúng là các hợp chất gây tác hại với sức khỏe con người và
gây ô nhiễm môi trường. Do đó, hàm lượng benzen được quy đònh nhỏ hơn
1% thể tích và hàm lượng hydrocacbon thơm nhỏ hơn 20% thể tích.
1.3.3.3. Các Chỉ Tiêu Về Tính Chất Kỹ Thuật
a/ Trò số octan
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 14
Đònh nghóa
Là đơn vò đo quy ước dùng để đặc trưng cho khả năng chống kích nổ
của xăng và nó được đo bằng % thể tích của iso-octan (2,2,4 trimetyl

pentan-C
8
H
18
) trong hỗn hợp của nó với n-Heptan, khi hỗn hợp này có khả
năng chống kích nổ tương đương với khả năng chống kích nổ của xăng
đang khảo sát ở điều kiện thử nghiệm, trong đó n-heptan quy ước có trò số
octan = 0 và iso-octan quy ước có trò số octan = 100. Trò số octan cho khả
năng chống kích nổ của xăng. Động cơ xăng muốn nâng cao hiệu suất thì
phải tăng tỉ số nén nhưng điều này dễ sinh ra hiện tượng kích nổ. Tùy
thuộc vào tỉ số nén mà lựa chọn xăng có chỉ số octan thích hợp. Nếu tỉ số
nén của động cơ cao thì chỉ số octan cũng tương ứng.
Thông thường với xe đời cũ có dung tích nhỏ hơn 50cc có tỉ số nén 6:1
– 7:1 thì sử dụng xăng có RON>=83 còn các xe đời mới có tỉ số nén 8,5:1
– 9,8:1 thì đòi hỏi xăng có trò số octan cao hơn RON>=92, với các loại xe
đặc biệt khác như xe đua, xe thể thao thì RON >=98.
Xăng có trò số octan càng cao càng tốt. Tuy nhiên, điều quan trọng là
nó phù hợp với tỉ số nén của động cơ mà nhà sản xuất yêu cầu đồng thời
phải đảm bảo tính kinh tế khi sử dụng nhiên liệu.
Các phương pháp xác đònh chỉ số octan
 Trò số octan nghiên cứu và trò số octan động cơ
Chỉ số octan được xác đònh trên động cơ CFR (Cooperative Fuel
Research). CFR là động cơ một xilanh có cấu tạo vững bền để có khả
năng chòu kích nổ trong một thời gian dài. Tỉ số nén của động cơ được điều
chỉnh sao cho hiện tượng kích nổ xảy ra rõ ràng nhất, nó được phát hiện
nhờ thiết bò knockmeter. Việc xác đònh chỉ số octan dựa vào tỉ số nén và
được tính toán bằng phương pháp nội suy tuyến tính từ hai cấu tử đối
chứng.
Trò số octan được xác đònh theo các phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu ký hiệu là RON theo tiêu chuẩn ASTM

D2700
- Phương pháp động cơ ký hiệu là MON theo tiêu chuẩn ASTM
D2699
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 15
- Phương pháp theo phân đoạn cất ở 100
0
C
- Trò số octan trên đường (Road ON)
Sự khác nhau giữa hai phương pháp RON và MON là nhiệt độ đầu và
tải trọng của phương pháp MON lớn hơn phương pháp RON. Cụ thể động
cơ hoạt động trong những điều kiện như ở bảng 1/7.
Bảng 1/7: Các thông số làm việc của động cơ
CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ CFR RON MON
Tốc độ quay (vòng/phút) 600 900
Nhiệt độ sấy nóng không khí
0
C52 50
Nhiệt độ hỗn hợp nhiên liệu
–
không khí - 149
Góc đánh lửa sớm
0
C 13 1526
Nhiệt độ chất lỏng làm mát xylanh
0
C 100 100
Độ ẩm tuyệt đối không khí dẫn vào động cơ %H
2
O/kg

không khí khô
3,57,0 3,57,0
Thường thì RON và MON cách nhau từ 810 đơn vò sự khác biệt này
gọi là độ nhạy của nhiên liệu. Các hydrocacbon thơm có độ nhạy cao, các
parafin có độ nhạy thấp.
Việc xác đònh chỉ số RON, MON trong động cơ CFR được tiến hành
dưới các chế độ hoàn toàn khác với chế độ làm việc của động cơ thực. Giá
trò MON cho phép dự đoán tốt khả năng chống kích nổ ở vận tốc quay lớn,
ngược lại chỉ số RON là phương tiện để dự đoán khả năng chống kích nổ ở
chế độ thấp 15002000 vòng/phút. Như vậy, mỗi chỉ số octan có khả năng
ứng dụng riêng biệt.
 Trò số octan nghiên cứu theo phân đoạn cất ở 100
0
C (R100)
Do chất lượng octan không đảm bảo trong các hợp phần có nhiệt độ
sôi thấp là nguyên nhân đầu tiên của hiện tượng kích nổ này. Một phương
pháp xác đònh khả năng chống kích nổ của những hợp phần có nhiệt độ
sôi thấp này đã được phát triển. Phương pháp này bao gồm việc chưng cất
mẫu và sau đó là xác đònh RON của phần cất có nhiệt độ sôi nhỏ 100
0
C.
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 16
Đối với xăng thương phẩm R100 luôn luôn nhỏ hơn RON. Sự khác
biệt này gọi là delta RON (RON), RON phụ thuộc vào thành phần cấu
tạo của xăng, nó có thể dao động từ 412 đơn vò. Đối với xăng có chất
lượng cao thì nó thường bằng 10, các loại xăng thông dụng có thể lên đến
15.
 Trò số octan trên đường (Road ON)
Trò số octan trên đường được xác đònh trong động cơ xe máy đang vận

hành thực tế trên đường hoặc trên máy động lực kế. Trò số Road ON thực
tế là trò số octan cơ bản của xăng. Nếu Road ON của xăng trong một động
cơ nào đó cao hơn yêu cầu trò số octan của nó thì không xảy ra sự kích nổ
với động cơ đó. Lúc đó không cần xét đến RON, MON và R100.
Vì vậy Road ON là toàn bộ dấu hiệu để xem xét một loại xăng nào
đó có đáp ứng được tính năng chống kích nổ trong một loại xe nào đó hay
không. Tuy nhiên, Road ON được xác đònh trên một động cơ và chỉ có hiệu
lực đối với động cơ đó. Trong động cơ khác thì Road ON thay đổi.
Tầm quan trọng và ý nghóa của RON-MON
Việc xác đònh chỉ số RON, MON trong động cơ CFR hoàn toàn khác
với chế độ làm việc trong động cơ thực. Đối với động cơ thực, người ta chỉ
quan tâm đến kích nổ ở chế độ quay lớn 4000 vòng/phút vì những hậu quả
của quá trình kích nổ phá hỏng các chi tiết máy. Giữa RON và MON thì
giá trò MON cho phép dự đoán tốt khả năng chống kích nổ ở vận tốc quay
lớn, ngược lại chỉ số RON chỉ cho phép dự đoán khả năng chống kích nổ ở
chế độ thấp từ 15002000 vòng/phút. Như vậy mỗi chỉ số octan có khả
năng ứng dụng riêng biệt.
b/ Độ bền hóa học của xăng
Độ bền hóa học của xăng là khả năng chống lại sự ôxi hóa làm biến
chất sản phẩm đối với môi trường xung quanh. Khi xăng có độ bền hóa học
cao thì khả năng biến chất thấp nên tồn chứa được lâu, khi sử dụng ít ảnh
hưởng đến động cơ. Ngược lại, thì ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng trong
động cơ và thời gian tồn chứa không được lâu.
Trong quá trình tồn chứa, vận chuyển nó luôn luôn tiếp xúc với không
khí, kim loại, nhiệt độ … Là những yếu tố làm cho sự ôxi hóa của xăng
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 17
tăng lên. Đặc trưng nhất cho sự ôxi hóa của xăng là quá trình tạo nhựa,
chính nhựa sẽ sinh ra cặn than trong động cơ. Lượng nhựa sẽ đọng lại trên
thành ống dẫn, ống đẩy làm giảm tiết diện của động cơ. Lượng nhựa sẽ

đọng lại trên thành ống dẫn, làm giảm tiết diện của ống dẫn nên xăng bốc
hơi vào buồng cháy khó khăn làm giảm công suất động cơ.
Các olefin là nguyên nhân chính gây ra sự mất ổn đònh của xăng,
olefin sinh ra từ các quá trình cracking. Ngoài ra, sự biến chất của xăng
còn chòu ảnh hưởng của các yếu tố khác.
+ Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ phản ứng ôxi hóa
+ Diện tích tiếp xúc giữa không khí và xăng tăng
+ Nước lạnh và xăng làm tan các phụ gia chống ôxi hóa
Sau một thời gian tồn chứa thì hàm lượng nhựa tăng lên nhưng không
được vượt quá 45 mg/100ml nhiên liệu. Để đánh giá tính ổn đònh của
xăng người ta xác đònh hàm lượng nhựa thực tế và thời kỳ cảm ứng của nó.
Bảng 1/8. Độ bền hóa học của xăng TCVN
Petrolimex Thường Cao
cấp
Đ
ặc
biệt
Thời kỳ cảm ứng (phút) 240 480 480 480
Hàm lượng nhựa t mg/100ml
(max)
4,0 4,0 4,0 4,0

1.4. TIÊU CHUẨN CỦA XĂNG VIỆT NAM
Bảng 1/9. Tiêu chuẩn của của xăng Việt Nam
Các chỉ tiêu chất lượng Xăng A83 Xăng A92
Chỉ số octan (RON) 83 92
Điểm sôi t
0%
(
0

C), min 40 40
Điểm sôi t
10%
(
0
C), max 70 70
Điểm sôi t
50%
(
0
C), max 120 120
Điểm sôi t
90%
(
0
C), max 190 190
Điểm sôi t
100%
(
0
C), max 205 205
Căn cuối (%V), max 2 2
Hàm lượng chì (g/l), max 0,15 0,15
Hàm lượng benzen (%V), max 1 1
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44
SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 18
Các chỉ tiêu chất lượng Xăng A83 Xăng A92
Hàm lượng aromatic (%V), max 20 20
Hàm lượng nhựa (mg/100ml) 5 5
Khối lượng riêng (kg/m

3
) Không quy đònh Không quy đònh
p suất hơi bão hoà
(100
0
F,kpa)
43-80 43-80
Độ ăn mòn tấm đồng N
0
1N
0
1

Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 17
HƯƠNG 2
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN
CONDENSAT
2.1. CÔNG NGHỆ ĐỒNG PHÂN HÓA
2.1.1. Giới thiệu
Condensat, phân đoạn xăng nhẹ và xăng tự nhiên gồm chủ yếu từ
những hydrrocacbon C
5
và C
6
có trò số octan không đủ cao, RON nằm trong
khoảng 60-70, vì n-C
5
chiếm 40-60% trong tổng số C

5
, n-C
6
thường chiếm
25-40% trong số C
6
, còn trong số i-C
5
, i-C
6
thì tuyệt đại bộ phận là
hydrocacbon một nhánh. Hàm lượng các hydrocacbon naphten và
arromatic trong chúng thường rất bé, chỉ độ vài ba phần trăm. Do đó cần
làm tăng ON của chúng bằng cách đồng phân hóa các hydrocacbon đó
thành hydrocacbon nhiều mạch nhánh (2 mạch nhánh –CH
3
) với RON>90.
Phản ứng đồng phân hóa:











nhánh 2

nhánh 1

6
5
6,6
5
Ci
Ci
CiCn
Cn

Phản ứng đồng phân hóa là phản ứng phát nhiệt không nhiều nên phản
ứng thuận lợi về mặt nhiệt động học ở nhiệt độ thấp. 200
0
C i-C
5
chỉ có
thể chiếm tối đa là 75% trong tổng số C
5
, còn i-C
6
2 nhánh chiếm tối đa là
45% trong các alkan C
6
, tỉ lệ đó lần lượt chỉ còn là 60% và 25% ở 400
0
C.
Tuy vậy trong nhiều trường hợp cần phải tăng tốc độ phản ứng bằng cách
tăng nhiệt độ. Do vậy trong từng trường hợp cụ thể cần phải chọn được

nhiệt độ tối ưu cho quá trình đồng phân hóa. Giá trò nhiệt độ tối ưu đó phụ
thuộc rất nhiều vào hoạt tính của chất xúc tác, phụ thuộc ít vào thành phần
hóa học của hệ phản ứng.
Phản ứng đồng phân hóa xảy ra theo cơ chế cacbocation trên xúc tác
axit. Trước kia chất xúc tác trên cơ sở AlCl
3
ít nhiều được tăng cường tính
axit bởi HCl, H
2
SO
4
được dùng phổ biến. Phản ứng xảy ra trong pha lỏng,
ở nhiệt độ dưới 120
0
C khi có mặt một lượng khí H
2
dưới áp suất 20 – 60
C
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 18
atm. Lượng khí H
2
bằng khoảng 1-6% tổng số mol nguyên liệu có tác dụng
chống các phản ứng phụ. Nhược điểm cơ bản của chất xúc tác loại này là
ăn mòn thiết bò dữ dội và tính chọn lọc kém, cụ thể là gây ra phản ứng
cracking ở mức độ đáng kể.
Ngày nay công nghệ đồng phân hóa sử dụng chủ yếu chất xúc tác có
phần tương tự như trong công nghệ reforming ở nhiệt độ 100 – 400
0

C dưới
áp suất 30 – 40 atm và cũng trong sự có mặt của H
2
với tác dụng như đã
nói ở phần trên. điều kiện đó hệ phản ứng là hỗn hợp hơi trên chất xúc
tác rắn. Như đã trình bày, nhiệt độ cao ba bốn trăm độ bách phân hạn chế
khả năng phản ứng đồng phân hóa để có những hydrocacbon nhiều nhánh,
nên cần tìm kiếm những chất xúc tác cho phép tiến hành phản ứng ở nhiệt
độ càng thấp càng tốt. Với chất xúc tác lưỡng chức Al
2
O
3
clo hóa cao độ (8
– 15% Cl theo khối lượng) mang muội platin (0,3 – 0,5% khối lượng) có
thể hạ nhiệt độ đến 110 – 180
0
C.

Hình 2.1: Quan hệ độ chuyển hóa- nhiệt độ trong quá trình đồng phân hóa
1. Độ chuyển hóa nhiệt động học; 2. Độ chuyển hóa thực tế;
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 19
a) Vùng giới hạn bởi yếu tố động học; b) Vùng giới hạn bởi yếu tố nhiệt động học.
Một trong những nhược điểm của chất xúc tác trên cơ sở AlCl
3
, của
chất xúc tác H
+
- Al

2
O
3
– Pt là chúng không chòu được nước, nên nguyên
liệu vào lò phản ứng phải không chưa nước. Việc sử dụng chất xúc tác
lưỡng chức zeolit – Pt kém hoạt động hơn không đòi hỏi độ khô nghiêm
ngặt như các chất xúc tác trên nhưng hoạt tính xúc tác lại kém hơn. Nhiệt
độ khoảng 250
0
C.
2.1.2. Sơ đồ công nghệ đồng phân hóa dùng chất xúc tác lưỡng
chức
Tùy theo hoạt tính của chất xúc tác được dùng, tùy mục đích của quá
trình đồng phân hóa mà lựa chọn công nghệ. Có 2 quy trình công nghệ cơ
bản: có hồi lưu hydrocacbon có trò số octan chưa đủ cao và không hồi lưu
chúng.
Sơ đồ tổng quát của công nghệ không hồi lưu cho ở hình 2.2 áp dụng
đối với chất xúc tác có hoạt tính rất cao nhưng cũng chỉ tạo ra một xăng có
trò số octan RON rất khiêm tốn, nhỏ hơn 85. Nguyên liệu C
5
, C
6
phải được
hydrotreating, được làm khô (không chứa hơi nước). Nguyên liệu được pha
trộn với một ít hợp chất của clo cùng với dòng khí giàu H
2
được nén ở áp
suất cao đi vào lò phản ứng. Hỗn hợp hơi ra khỏi lò phản ứng được tách
khỏi H
2

ở thiết bò tách cao áp sau khi đã được làm lạnh rồi vào hệ thống
tháp chưng cất để được 2 phân đoạn: phân đoạn nhẹ

4
C , phân đoạn xăng
có ON cao trung bình.
Trong sơ đồ công nghệ có hồi lưu cho ở hình 2.3 người ta tách những
hydrocacbon có ON không đủ cao ra khỏi hỗn hợp thu được sau phản ứng,
hồi lưu chúng về lò phản ứng. Có 2 cách tách: tách bằng chưng cất và tách
bằng hấp phụ trên zeolit.
Tất nhiên là phép tách bằng chưng cất dựa trên sự khác nhau về nhiệt
độ sôi. Nhiệt độ sôi của các chất chủ yếu có liên quan ở bảng 2/1.
Bảng 2/1. Nhiệt độ sôi (ở 1 atm), ON của C
5
, C
6
Chất
i-C
5
n-C
5
2,2 DMB 2,3 DMB 2 MP 3 MP n- C
6
Nhiệt độ sôi [
0
C] 28 36 50 58 60 63 69
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 20
RON 92,3 61,7 91,8 103,5 73,4 74,5 24,8

MON 90,5 61,9 93,4 94,3 73,3 74,3 26,0



Hình 2.2:
Sơ đồ công nghệ đồng phân hóa không hồi lưu
1,2. Thiết bò làm khô; 3. Lò phản ứng (110 – 160
0
C, 20 – 70atm);
4. Tháp chưng cất
2
H
liệu Nguyên
clo của chất Hợp
2
HgiàuKhí
nhánh1iC nC
66
,
65
nCnC ,
Xăng
-
4
C
Xăng
-
4
C
2

2
3
1
4

(Hơi)

Hợp chất của clo

4

3
2

1

H
2
Nguyên liệu

Sảm phẩm
H
2
Sảm phẩm xăng
Isomerizat
RON: 83 - 85

Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 21

65
C,C
652
nCnCHgiàu kh
í



4
C
65
iC,iC
3
2a
2
1
8
9
6
7
5
4
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên tắc công nghệ đồng phân hóa có hồi lưu
1. Lò phản ứng; 2. Hệ thống tháp chưng cất;
3. Hệ thống tháp hấp phụ bằng zeolit; 4. Bình tách
: Ứng với phương pháp tách bằng hấp phụ bởi zeolit.
Từ bảng 2.1 ta thấy 3MP, 3MP, n-C
6
, n-C
5

có ON không đủ cao hoặc
rất thấp, trong số chúng n-C
5
có nhiệt độ sôi nằm giữa nhiệt độ sôi của
những hydrocacbon có ON cao, do đó chỉ có thể tách 3 chất có nhiệt độ sôi
cao nhất là 2MP, 3MP và n-C
6
bằng một tháp chưng cất. Chúng tạo ra
dòng n-C
6
, i-C
6
1 nhánh trong sơ đồ ở hình 2.3. Dó nhiên là việc chưng cất
phân đoạn ở đây phải rất khó khăn, vì nhiệt độ sôi của 2MP và của 2,3
DMB quá gần nhau.
Hình 2.4:
Sơ đồ dòng công nghệ đồng phân hóa có hồi lưu n-alkan bằng
phương pháp rây phân tử

1. Lò phản ứng; 2, 2a. Tháp đựng zeolit; 3. Tháp chưng cất

Hỗn hợp lỏng ra khỏi bình tách ở hình 2.3 được đun nóng để hóa hơi
rồi vào tháp hấp phụ chứa zeolit, ở đó zeolit hấp phụ những hydrocacbon
mạch thẳng không phân nhánh n-C
5
, n-C
6
, còn các hydrocacbon mạch
nhánh i-C
5

, i-C
6
ra khỏi tháp hấp phụ, được làm lạnh rồi vào tháp chưng
cất. Bằng cách khử hấp phụ n-C
5
, n-C
6
được hồi lưu về lò phản ứng.
Van ở vò trí m
ơ
û; Van ở vò trí đóng
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 22
Chính dòng khí giàu H
2
ra khỏi bình tách thường được sử dụng làm tác
nhân khử hấp phụ. Người ta nén nó, đun nóng lên rồi dẫn nó vào lò khử
hấp phụ như được mô tả ở hình 2.4. Hỗn hợp hơi ra khỏi lò phản ứng (1) bò
ngưng tụ một phần ở (4) rồi vào bình tách (5). Pha lỏng được làm bay hơi ở
(6) rồi bò nén vừa phải nhờ máy nén (7) trước khi vào tháp hấp phụ (2)
hoặc (2a) tùy thuộc vào vò trí mở hay đóng của hệ thống các van. Trong
hình 2.4 hơi đó vào tháp (2a), tại đây các n-C
5
, n-C
6
bò hấp phụ, còn i-C
5
, i-
C

6
không bò hấp phụ sẽ ra khỏi tháp hấp phụ, vào tháp chưng cất (3).
Trong khi đó pha hơi ra khỏi bình tách (5) chứa chủ yếu là H
2
được nén và
đun nóng ở (8), (9) rồi vào đáy tháp (2) chứa zeolit đã hấp phụ n-C
5
, n-C
6
.
Khí H
2
nóng sẽ khử hấp phụ các alkan đó, đẩy chúng trở lại lò phản ứng.
Khi zeolit trong (2a) đã hấp phụ nhiều n-C
5
, n-C
6
thì dòng hơi từ (7) lại vào
(2), dòng khí từ (9) lại vào (2a), nghóa là (2) và (2a) lần lượt, tuần hoàn đổi
chức năng cho nhau.
Công nghệ đồng phân hóa có hồi lưu cho phép thu được isomerisat
chứa đến trên 97% i-C
5
, i-C
6
nên có ON cao.
2.2. CÔNG NGHỆ REFORMING
Reforming là quá trình hóa học làm biến đổi hydrocacbon naphten và
hydrocacbon parafin trong phân đoạn xăng thành aromatic để tạo ra
reformat có trò số octan cao.

2.2.1. Chất Xúc Tác
Phản ứng reforming naphten là phản ứng loại hydro ở vòng no dễ xảy
ra trên chất xúc tác kim loại Pt, Rh , còn phản ứng reforming parafin phải
xảy ra theo 2 hoặc 3 giai đoạn kế tiếp nhau: loại hydro ở parafin, đóng
vòng hydrocacbon đói thu được từ giai đoạn trước, loại tiếp hydro ở
hydrocacbon vòng thu được nếu nó chưa phải là arromatic. Giai đoạn đóng
vòng mạch cacbon xảy ra trên chất xúc tác axit như Al
2
O
3
đã axit hóa vừa
phải, còn giai đoạn loại hydro, cũng như vừa trình bày ở trên, xảy ra trên
chất xúc tác kim loại. Do đó chất xúc tác dùng trong reforming luôn là chất
xúc tác lưỡng chức: chức axit và chức loại hydro.
Chất xúc tác thường dùng ngày nay gồm muội platin và một ít kim
loại khác như reni, gecmani phân tán trên Al
2
O
3
(250 m
2
/g) đã clo hóa đến
khoảng 1%. Việc platin hóa xảy ra bằng cách ngâm bột Al
2
O
3
trong một
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 23

dung dòch H
2
PtCl
6
, lọc, sấy thu được ở khoảng 120
0
C, sau đó nung ở
khoảng 520
0
C. Bột thu được có màu vàng đỏ nhạt, đó là màu của bột ôxit
platin. Platin chiếm khoảng 0,2 – 0,7%. Một số kim loại khác như Rh, Ge,
Sn cũng có thể được thêm vào với tư cách là kim loại phụ, nghóa là hàm
lượng của chúng nhỏ hơn nhiều so với kim loại chính platin. Các kim loại
đó làm tăng độ bền, tăng khả năng chống ngộ độc.
Trong công nghệ CCR (Continuos Catalyst Regeneration) bột chất
xúc tác thu được ở trên được dính kết thành dạng viên đường kính khoảng
chừng 1mm.
Cho vào lò phản ứng reforming, gặp khí H
2
nóng, ôxit platin màu
vàng đỏ nhạt bò khử thành platin đơn chất, hạt chất xúc tác có màu trắng
đục hơi xanh.
Chất xúc tác rất dễ bò ngộ độc. Những tác nhân gây ngộ độc chủ yếu
là các hợp chất dò nguyên tố, là lớp than cốc bám trên mặt chất xúc tác,
mặc dù nguyên liệu SR naphta có khả năng tạo cốc kém hơn nhiều so với
trường hợp cracking xúc tác. Để giảm thiểu khả năng gây ngộ độc xúc tác
nguyên liệu phải qua hydrotreating để đạt độ sạch: <0,001 ppm As, <0,05
ppm Pb và Cu, <1 ppm S, < 1 ppm N vì As, Pb, Cu, S, N là những dò
nguyên tố nguy hiểm nhất cho chất xúc tác.
Người ta theo dõi ON của reformat đang tạo thành, theo dõi tốc độ tạo

reformat để suy ra độ ngộ độc của chất xúc tác, từ đó quyết đònh xem cần
phải tái sinh chất tác hay chưa khi dùng công nghệ tái sinh hoàn toàn hoặc
công nghệ bán tái sinh chất xúc tác hoặc xác đònh xem cần lưu chuyển
chất xúc tác với tốc độ nào trong công nghệ tái sinh liên tục CCR.
Trong công nghệ tái sinh hoàn toàn hay bán tái sinh người ta tái sinh
chất xúc tác khi lượng cốc đạt 1 – 14% tùy theo điều kiện vận hành, theo
bản chất chất xúc tác. Dùng dòng khí nóng chứa 2 – 15% O
2
, giữ nhiệt độ
không quá 500
0
C để đốt cốc mà làm ít tổn hại đến bề mặt chất xúc tác,
đặc biệt là đến muội platin. Chất xúc tác đã tái sinh cần chứa ít hơn 0,2%
cốc. Do sự già hóa mà thời gian giữa 2 lần tái sinh liên tiếp phải giảm dần.
Việc tái sinh liên tục chất xúc tác trong công nghệ CCR sẽ được trình
bày ở mục sau.
Đồ án tốt nghiệp LHD-K44

SVTH: Nguyễn Đức Hùng Trang 24
2.2.2. nh Hưởng Của Nhiệt Độ Và p Suất
Phản ứng reforming thu nhiệt, hiệu ứng nhiệt

H = 50 – 60 kcal/mol
aromatic đơn vòng, nên nhiệt độ cao là yếu tố nhiệt động học thuận lợi,
song cần tránh nhiệt độ quá cao để hạn chế các phản ứng phụ: đó là phản
ứng tạo cốc, phản ứng cracking. Hai phản ứng này có năng lượng hoạt
động hóa lớn nên tốc độ của chúng tăng nhanh hơn theo nhiệt độ. Nhiệt độ
thích hợp là khoảng 500
0
C, mặc dù ở nhiệt độ thấp hơn phản ứng

reforming đã đủ thuận lợi về mặt nhiệt động học.
Sở dó ta thực hiện phản ứng ở nhiệt độ tương đối cao như vậy là để
tăng khả năng nhiệt động học nhờ sự tăng hằng số cân bằng, bù lại việc
giảm khả năng phản ứng vì việc sử dụng áp suất riêng phần rất lớn của H
2
.
p suất thấp cũng là một yếu tố thuận lợi về mặt nhiệt động học,
nhưng reforming lại được thực hiện ở áp suất khá cao, nguyên nhân là ở
chỗ lượng khí H
2
dùng thường lớn. Trước kia người ta dùng chất xúc tác
đơn kim loại dễ bò ngộ độc nên tỉ lệ H
2
/HC phải lớn, nghóa là áp suất phải
cao, trên 30 atm. Chất xúc tác đa kim loại chống ngộ độc tốt hơn đã cho
phép giảm tỉ lệ H
2
/HC xuống, kết quả là áp suất trong lò phản ứng chỉ cần
khoảng 15 – 30 atm. Công nghệ CCR thực hiện ở áp suất bé hơn, khoảng 3
– 10 atm.
Nhiệt độ cao làm giảm hiệu suất reformat, nhưng làm tăng ON. Chất
xúc tác hỏng nhanh hơn ở nhiệt độ cao.
p suất thấp làm tăng ON cũng như hiệu suất reformat song gây hỏng
chất xúc tác nhanh hơn.
2.2.3. Tỉ Số H
2
/Hydrocacbon
Sự có mặt một lượng rất “dư” H
2
có tác dụng hạn chế phản ứng tạo

cốc gây ngộ độc chất xúc tác, mặc dù nó làm giảm khả năng phản ứng
reforming.
Trước kia tỉ lệ H
2
/HC là 6 – 20 m
3
/m
3
, ngày nay trong những nhà máy
sử dụng công nghệ CCR tỉ lệ đó nhỏ hơn nhiều, có thể nhỏ đến một vài
m
3
/m
3
.