Chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển với năng suất là 8 triệu tấn trên năm

Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu
Khoa hóa học & CNTP
Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt
Nam Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
oOo oOo
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH
Họ và tên nhóm sinh viên: Đặng Xuân Hải MSSV: 1052010064
Lê Minh Hải MSSV: 1052010066
Đỗ Văn Hạnh MSSV: 1052010068
Nguyễn Thị Thu Hiền MSSV: 1052010073
Lớp : DH10H2
Nghành : Công nghệ kỹ thuật hóa học
Đề tài : Chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển với năng suất là 8
triệu tấn/năm
1. Ngày giao đồ án:
2. Ngày nộp đồ án :
3. Giảng viên hướng dẫn: T.s Lê Thanh Thanh
Xác nhận của trưởng khoa cho phép
bảo vệ
Xác nhận của giảng viên hướng dẫn
sinh viên đã hoàn thành đầy đủ nhiệm
vụ được giao
Hội đồng bảo vệ gồm:
1. ……………………………….
2. ……………………………….
3. ……………………………….
4. ……………………………….
5. ……………………………….
Điểm: Số : …………
Chữ :……………
Vũng Tàu, ngày…. tháng… năm…

Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian hoàn thành đồ án công nghệ, chúng em học được thêm nhiều
điều bổ ích, củng cố thêm hiểu biết của mình và rèn luyện tác phong trong công
việc. Để đạt được những kết quả trên chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa
Học và Công Nghệ Thực Phẩm cùng các thầy cô đã tận tình chỉ dạy, giúp đỡ,
truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo mọi điều kiện cho chúng
em học tập trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến T.S Lê Thanh Thanh
người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ chúng em nhiệt tình trong suốt thời
gian thực hiện đồ án.
Để hoàn thành đồ án này, chúng em đã cố gắng rất nhiều vì đây là bước đầu
làm quen với công tác thiết kế nên chắc hẳn không tránh khỏi những sai sót.
Chúng em luôn mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ quý thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!
Vũng Tàu, ngày… tháng… năm…
(Nhóm SVTH)
2
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
MỤC LỤC
MỤC LỤC 3
MỞ ĐẦU 4
PHẦN I. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 5
Năng suất : 8 triệu tấn/năm 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
3
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
MỞ ĐẦU
Dầu mỏ là khoáng vật phong phú trong tự nhiên, là một trong những nguyên
liệu quan trong nhất mà loài người có được và nó là một trong những nguồn cung

cấp hydrocacbon phong phú trong tự nhiên.
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ XVII dầu mỏ được
sử dụng làm nhiên liệu để đốt và thắp sáng. Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là
nguồi nguyên liệu chình cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế. Hiện
tại, dầu mỏ dã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên
thế giới. Khoảng 65-70% năng lượng được sử dụng đi từ dầu mỏ, 20-22% đi từ
than, 5-6% từ năng lượng nước và 8-12% từ năng lượng hạt nhân. Bên cạnh việc sử
dụng dầu mỏ để chế biến thành các dạng nhiên liệu hướng sử dụng mạnh mẽ và
hiệu quả nhất của dầu mỏ là nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ-hóa dầu
như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân
bón
Ngành khai thác chế biến dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn, trong
một tương lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và
nguyên liệu hóa học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào thay thế được. Hiệu
quả sử dụng phụ thuộc chất lượng của các quá trình chế biến. Theo các chuyên gia
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 tài nguyên quý
giá này.
Dầu thô Việt Nam tập trung nghiên cứu các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi
dầu và duy trì mức sản lượng khai thác dầu khí tối ưu, đảm bảo an toàn và hạn chế
nguy cơ bị ngập nước của các mỏ đang khai thác; tích cực mở rộng hoạt động đầu
tư khai thác dầu khí ra nước ngoài. Dầu mỏ muốn sử dụng được phải phân chia
thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào các phương pháp chưng cất để
thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau. Trong nhà máy lọc dầu, quy trình
công nghệ chưng cất dầu thô là một quy trình quan trọng, cho phép ta thu được các
phân đoạn dầu mỏ để chế biến tiếp theo. Đồ án này đưa ra các vấn đề lý thuyết liên
quan và thiết kế quy trình công nghệ chưng cất dầu thô với nguyên liệu là dầu Bạch
Hổ.
4
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh

PHẦN I. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
I. Tổng quan lý thuyết của quá trình chưng cất dầu thô.
1.1. Tổng quan về dầu thô mỏ Bạch Hổ
Dầu thô Bạch Hổ là loại dầu mỏ có chứa nhiều Parafin nên được mang tên là
loại dầu mang họ parafinic, chiếm phần lớn trong tổng sản lượng dầu thô ở Việt
Nam trong thời gian qua và cả hiện nay. Vì vậy dầu thô Bạch Hổ được xem là một
trong hai loại dầu tiêu biểu nhất của Việt Nam và thông qua các nghiên cứu về dầu
thô Bạch Hổ ta rút ra được những tính chất quan trọng như sau.
a. Dầu Bạch Hổ thuộc loại nhẹ và vừa phải
Dầu thô Bạch Hổ có tỷ trọng 0,8319(36,6
o
API) ,đặc tính này quyết định tổng
hiệu suất sản phẩm trắng (xăng, kerosen, diezel) trong dầu thô cao hay thấp.
Dầu càng nhẹ, tổng hiệu suất sản phẩm trắng càng cao và dầu đó càng có giá
trị vao. Với dầu Bạch Hổ, khi cưng cất ta được hiệu suất các sản phẩm như ở bảng
sau:
Bảng 1.1: Hiệu suất các sản phẩm cất trực tiếp từ dầu thô Bạch Hổ
Các phân đoạn Hiệu suất, %V từ dầu thô
Gas
Naphta
Kerosen
Diezel
Cặn( chưng cất khí quyển trên 345
0
C)
2,5
14,6
14,35
20,05
45,5

b. Dầu Bạch Hổ là loại dầu ngọt và sạch chứa rất ít các độc tố, ít lưu huỳnh, ít
kim loại nặng, ít các hợp chất nhựa và asphanten
 Về hàm lượng lưu huỳnh (S), dầu thô Bạch Hổ chứa rất ít chỉ 0,03 đến 0,05%
lưu huỳnh. Những loại dầu thô chứa ít lưu huỳnh như vậy trên thế giới rất hiếm. Trong
khi đó dầu thô chứa nhiều lưu huỳnh (trên 2% S) gặp rất nhiều ở Trung Đông. Dầu thô
chứa dưới 0,5% S được liệt vào dầu thô ít lưu huỳnh và có giá trị cao trên thị trường
thế giới. Nguyên nhân là do chi phí dể sản xuất các sản phẩm đạt chất lượng cao về
hàm lượng lưu đối với dầu ít lưu huỳnh thấp hơn nhiều so với dầu thô có hàm lượng
lưu huỳnh cao. Trường hợp với dầu thô Bạch Hổ của Việt Nam, không cần phải quá
5
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
trình xử lý gì thêm mà các sản như xăng, kerosen, diezel, FO vẫn đạt chất lượng cao vì
hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn nhiều so với định mức như số liệu bảng sau:
Bảng 1.2 Hàm lượng lưu huỳnh trong các sản phẩm chưng cất trực tiếp
*
Quy định chung cho xăng.
** Dầu hỏa dân dụng.
*** Nhiên liệu phản lực.
 Hàm lượng kim loại nặng trong dầu thô Bạch Hổ cũng rất thấp. Các kim loại
nặng có hại, là giảm chất lượng và giá trị của dầu thô thường quan tâm nhất là Niken
và Vanadi thì trong dầu Bạch Hổ hàm lượng Vanadi chỉ có 0,09 ppm, hàm lượng
Niken cũng chỉ 2,64 ppm. Trong khi đó hàm lượng kim loại nặng trong một số loại
dầu trên thế giới lên đến hàng nghìn ppm như dầu thô Vê nêxuêla chứa đến 1350 ppm.
 Các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ trong dầu thuộc loại có hại gây ngộ độc xúc tác
khi chế biến hoặc làm cho sản phẩm kém ổn định khi tồn chứa thì trong dầu Bạch Hổ
chỉ chứa 0,04%.
 Các hợp chất nhựa asphanten trong dầu Bạch Hổ ít, nên không thể sử dụng để
sản xuất nhựa đường hoặc than cốc có chất lượng và hiệu quả kinh tế. Mặc khác khi
chế biến dầu thô bằng các quá trình có sử dụng xúc tác thì các chất này mau chóng
làm hỏng xúc tác. Hơn nữa có mặt của chúng trong sản phẩm làm sản phẩm kém ổn

định, làm sẫm màu hạ thấp chất lượng sản phẩm. Vì vậy khi chến biến các loại dầu thô
chứa ít nhựa và asphanten bắt buộc phải xử lý nguyên liệu bằng chưng cất chân không.
Đối với dầu thô Bạch Hổ chỉ có 1,97% nhựa, 0,77% Asphanten, chỉ số cốc conradson
0,86%.
 Như vậy dầu thô Bạch Hổ được xem như loại dầu sạch, ít lưu huỳnh, ít kim
loại nặng, ít nitơ ít các chất nhựa asphanten nên chúng buộc loại dầu có giá trị cao
trên thị trường thế giới. Theo nghiên cứu của viện dầu mỏ Mỹ UOP, cặn chưng cất
khí quyển của dầu thô Bạch Hổ có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho quá
trình cracking xúc tác mà không phải xử lý bằng chưng cất chân không gây tốn
kém. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong giảm tối thiểu đầu tư cho xây dựng
Các sản phẩm Hàm lượng S, % khối lượng
Mức quy định Sản phẩm từ dầu thô Bạch Hổ
Naphta
Kerosen
Diezel
FO
0,25*
0,1**,0,25***
0,1
2,5
0,0007
0,0014
0,0166
0,09
6
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
nhà máy lọc dầu. Mặt khác cũng vì dầu thô Bạch Hổ sạch nên phân đoạn FO của nó
chứa hàm lượng Vanadi rất nhỏ nên làm nguyên liệu cho các lò công nghiệp rất
thích hợp và không gây ô nhiễm môi trường.
c. Dầu Bạch Hổ chứa nhiều hydrocacbon parafinic

Trong dầu Bạch Hổ hàm lượng parafinic chiếm rất nhiều 29%.
Trên thế giới những loại dầu thô chứa trên 6% parafin đã thuộc loại dầu nhiều
parafin. Sự có mặt của parafin với hàm lượng cao như vậy làm giàu Bạch Hổ giảm độ
linh hoạt ở nhiệt độ thấp và ngay cả ở nhiệt độ thường. Điểm đông của dầu Bạch Hổ là
33
0
C. Do vậy gây khó khăn cho bốc rót tồn chứa, đặc biệt là khi vận chuyển vào
đường ống dẫn dầu khai thác ngầm dưới đáy biển, buộc phải cho phụ gia hạ điểm
đông. Mặt khác khi chế các parafin nằm trong sản phẩm cũng gây ảnh hưởng tương tự
rõ nhất là các nhiên liệu cung cấp cho các xứ lạnh. Vì vậy muốn thu được các sản
phẩm đạt chất lượng yêu cầu cần phải áp dụng các công nghệ và thiết bị chuyên biệt
để loại bỏ parafin. Hàm lượng parafin cao trong dầu Bạch Hổ ảnh hưởng đến giá cả
mua bán trên thị trường.
Tuy nhiên xét về phương diện khác, parafin không những là những tạp chất có
hại, parafin từ C
10
– C
20
ở dạng lỏng là nhiên liệu tốt nhất để sản xuất các hóa chất
trung gian của rượu béo, chất hóa dẻo dung môi, đặc biệt trong sản xuất các chất hoạt
động bề mặt và tẩy rửa không ảnh hưởng đến môi trường, do có thể bị phẩn hủy sinh
học khi nằm trong nước thải. parafin từ C
20
-C
40
dùng làm diêm, mỹ phẩm, giấy sáp bao
gói thực phẩm, chất cách điện, sản phẩm y tế…
1.2 Thành phần dầu thô mỏ Bạch Hổ
Bảng 1.3. Các chỉ tiêu và thành phần dầu Bạch Hổ
7

Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Các chỉ tiêu Kết quả phân tích dầu Bạch Hổ
15,6
Tỷ trọng,
o
API và d
15,6
Lưu huỳnh, % khối lượng
Điểm đông đặc,
o
C
Độ nhớt 40
o
C, cst
Độ nhớt 50
o
C, cst
Độ nhớt 60
o
C, cst
Cặn cacbon, % khối lượng
Asphanten, % khối lượng
V/Ni, % khối lượng
Nitơ, % khối lượng
Muối Nacl, ml/l
Độ xít, mgKOH/g
38,6-0,8319
0,03-0,05
33
9,72

6,58
4,73
0,65-1,08
0,05
2/2
0,067
22
0,05
Naphta nhẹ ( 40 -95
o
C)
Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/l
Lưu huỳnh, %kh.l
Parafin, %kh.l
Naphta, %kh.l
Thơm, %kh.l
n-Parafin, %kh.l
2,3
0,6825
0,001
75,2
18,4
6,4
42
Naphta nặng ( 95-175
o
C)

Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/l
Lưu huỳnh, %kh.l
Parafin, %kh.l
Naphta, %kh.l
Thơm, %kh.l
n-Parafin, %kh.l
12,3
0,7505
0,003
29,5
27,5
43,5
13,5
Kerosen ( 175-232
o
C)
Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/l
Lưu huỳnh, %kh.l
Độ axit, mgKOH/g
Chiều cao ngọn lửa không khói,mm
Thơm,%kh.l
14,35
0,7785
0,001

0,041
35
13
Gasoil ( 232-342
o
C)
Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/l
Lưu huỳnh, %kh.l
Độ axit, mgKOH/g
Trị số xetan
23,05
0,818
0,016
0,001
47,6
Cặn
Hiệu suất so với dầu thô,% kh.l
Tỷ trọng ở 15
o
C, kg/l
Lưu huỳnh, %kh.l
Sáp, %kh.l
Nitơ, pmm
Asphanten, % khối lượng
V/Ni, pmm
Hợp chất no, %kh.l
45,5

0,868
0,04
49
590
0,05
2/2
75
8
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
II. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất
Dầu thô được khai thác từ các mỏ dầu và chuyển vào các nhà máy chế biến.
Trước khi chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu vì trong dầu còn chứa các khí
hoà tan như khí đồng hành và các khí phi hydrocacbon. Khi dầu phun ra khỏi giếng
khoan thì áp suất giảm, nhưng dù sao vẫn còn lại một lượng nhất định lẫn vào trong
dầu và phải tách tiếp trước khi chế biến mục đích là hạ thấp áp suất hơi khi chưng
cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến dầu. Vì trong các khí
hydrocacbon nhẹ từ C
l
÷ C
4
là nguồn nguyên liệu quý cho quá trình nhận olefin. Xử
lý dầu thực chất là chưng tách bớt phần nhẹ nhưng để tránh bay hơi cả phần xăng,
tốt nhất là tiến hành chưng cất ở áp suất cao khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C
4
bay
hơi, còn phần từ C
5
trở lên vẫn còn lại trong dầu.
Muốn xử lý dầu thô trước khi đưa vào chưng cất chúng ta phải trải qua những
bước tách cơ bản.

 Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu.
Nước lẫn trong dầu ở dưới mỏ chỉ ở dạng tự do không có dạng nhũ tương. Khi
khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nước cùng với dầu và các tạp
chất tạo thành ở dạng nhũ tương.
Nước nằm dưới dạng nhũ tương thì rất bền vững và rất khó tách. Có 2 dạng
nhũ tương:
+ Dạng nhũ tương nước ở trong dầu
+ Dạng nhũ tương dầu ở trong nước
Lượng nước ở trong dầu nhiều hay ít trong nhũ tương dầu ở mỏ khai thác bằng
cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm người ta kiểm tra thấy nếu dầu chứa 10% nước
thì màu cũng tương tự dầu không chứa nước. Nếu nhũ tương dầu chứa 15 ÷ 20%
nước, có màu ghi đến vàng, nhũ tương chứa 25% nước có màu vàng.
Dầu mỏ có lẫn nước ở dạng nhũ tương đưa đi chế biến thì không thể được mà
phải khử chúng ra khỏi dầu. Khử nước và muối ra khỏi dầu đến giới hạn cho phép,
cần tiến hành khử ngay ở nơi khai thác là tốt nhất.
Tiến hành tách nước ở dạng nhũ tương có 3 phương pháp:
− Phương pháp cơ học (lắng − lọc − ly tâm).
− Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học
9
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
− Tách bằng phương pháp dùng điện trường.
Trong trường hợp nước tạo thành hệ nhũ tương bền vững, lúc đó muốn
tách được hết nước phải dùng phụ gia phá nhũ.
Có hai nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của nước trong dầu, đó là : nước có từ
khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ dưới đáy biển ; nước
từ khí quyển (như nước mưa) ngấm vào các mỏ dầu.
Trong nước chứa một lượng rất lớn các muối khoáng khác nhau. Các cation và
anion thường gặp là : Na
2+
, Ca

2+
, Mg
2+
, Fe
2+
, K
+
, Cl
-
, HCO
3
-
, SO
4
2-
, Br, I
Ngoài ra còn có một số oxit không phân ly ở dạng keo như là Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
,
SiO
2
.
Trong số các cation và anion thì nhiều nhất là Na
+

và Cl
-
. Một số mỏ dầu mà
nước khoan có chứa lượng 2 ion này có khi lên đến 90% . Hàm lượng chung các
muối khoáng của nước khoan có thể nhỏ hơn 1% cho đến 20
÷
26%.
Ví dụ : Nước khoan ở các mỏ dầu vùng Geoson có hàm lượng các muối
khoáng dưới 6%.
Nước khoan ở các mỏ dầu Bacu có hàm lượng các muối khoáng lên cao đến
17%.
Điều cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nước có thể bị phân huỷ tạo
thành axit (dưới dạng của nhiệt)
Ví dụ : MgCl
2
+ 2H
2
O
→
Mg(OH
2
)
↓
+ HCl
MgCl
2
+ H
2
O
→

Mg(OH)Cl + H
2
O
Quá trình phân huỷ các muối khoáng gây tác hại rất lớn như là gây ăn mòn
thiết bị, bơm, đường ống
Mặt khác trong nước khoan còn có H
2
S khi có mặt của H
2
S và các muối dễ bị
thuỷ phân thiết bị càng nhanh bị ăn mòn vì khi H
2
S tạo nên một lớp sunfua chẳng
hạn như FeS
2,
lớp sunfua này lại có tác dụng như một màng bảo vệ chống lại sự ăn
mòn của H
2
S nhưng các muối khoáng khác khi bị phân huỷ tạo ra HCl và chính HCl
này tác dụng với lớp sulfua bảo vệ . Ví dụ như :
HCl + FeS
2
→
H
2
S +FeCl
2
10
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Cứ như thế sẽ gây ăn mòn thiết bị, đường ống, bơm trong quá trình vận

chuyển và chế biến.
Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nước khoan và có biện pháp ngăn ngừa sự ăn
mòn đó hay nói cách khác vấn đề làm sạch nhũ tương nước trong dầu trước khi đưa
vào chế biến là rất quan trọng.
2.1. Tách bằng phương pháp cơ học (lắng − lọc − ly tâm)
Khi dầu và nước trong dầuchưa bị khuấy trộn mạnh và nước lẫn trong dầu ở
dạng tự do với hàm lượng lớn có thể gần 50% và cao hơn.
* Phương pháp lắng: phương pháp này dùng khi dầu mới khai thác ở giếng
khoan lên, dầu và nước chưa bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tương mới tạo ít và nhũ
tương chưa bền vững, nước ở dạng tự do còn tương đối lớn. Dầu mỏ này người ta
đưa đi lắng, nhờ có tỷ trọng nước nặng hơn dầu nước sẽ được lắng sơ bộ và tháo ra
ngoài.
Tốc độ lắng của các hạt nước tính theo công thức Stockes nếu kích thước hạt
lớn hơn 0,5µm.
( )
η
−
=
.18
gd dr
V
21
2
(1)
Trong đó:
V:Tốc độ lắng, cm/s
r: Đường kính của hạt
d
1
, d

2
: Tỷ trọng nước và dầu tương ứng, g/cm
3
g: Gia tốc trọng trường, cm/s
2
η: Độ nhớt động học của hỗn hợp.
* Phương pháp ly tâm: phương pháp ly lâm tách nước ra khỏi dầu nhờ tác
dụng của lực ly tâm để tách riêng các chất lỏng có tỷ trọng khác nhau.
Giá trị lực ly tâm xác định theo phương trình sau:
f = K.m.r.n
2
2
60
2
K






π
=
Trong đó:
11
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
m: khối lượng hạt nước (g)
r: Bán kính quay (cm)
n: Số lượng vòng quay của máy ly tâm (phút).
* Phương pháp lọc:

Là tách nước ra khỏi dầu sử dụng khi mà hỗn hợp nhũ tương dầu, nước đã bị
phá vỡ nhưng nước vẫn ở dạng lơ lửng trong dầu mà chưa được lắng xuống đáy.
Dùng phương pháp này là nhờ lợi dụng tính chất thấm ướt chọn lọc của các chất
lỏng khác nhau lên các chất lọc khác. Phương pháp lọc đạt hiệu quả rất cao và có
thể tách đồng thời cả nước lẫn muối.
2.2. Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học.
Bản chất của phương pháp hoá học là cho thêm một chất hoạt động bề mặt để
phá nhũ tương.
2.3. Tách bằng phương pháp dùng điện trường
Phương pháp dùng điện trường để phá nhũ, tách muối khỏi dầu là một phương
pháp hiện đại công suất lớn, quy mô công nghiệp và dễ tự động hoá nên các nhà
máy chế biến dầu lớn đều áp dụng phương pháp này.
III. Các phương pháp chưng cất
Ý nghĩa của quá trình chưng cất: Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau
khi đã qua xử lý như: tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưa vào chưng cất,
các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD và chưng cất chân không VD
thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý.
Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi
là 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 chúng ta áp dụng chưng cất AD, VD hay kết hợp cả hai AD và
VD. Các nhà máy hiện đại ngày nay luôn dùng loại hình công nghệ AVD. Khi áp dụng
loại hình công nghệ AD chúng ta chỉ chưng cất dầu thô để nhận các phân đoạn: xăng
(naphata nhẹ, naphta nặng), phân đoạn kerosen, phân đoạn diezen và phần cặn còn lại
sau khi chưng cất. Như vậy tuỳ thuộc vào thành phần dầu mỏ nguyên liệu và mục đích
chế biến mà người ta áp dụng một trong các loại hình công nghệ chưng cất.
12
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ

IVV
VI
VII
VIII
1
2
3
4
5
6
3
3
3
3
3
1
1
1
1
1
V
V
V
XIII
XIV
XV
V
V
V
3

1
3
1
3
1
3
1
V
3
1
IX
X
XII
7
1
2
VIII
1
5
Hình 1. Sơ đồ chưng cất kết hợp AVD
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
I.Tháp chưng cất. II.Xăng III.Khí IV. Xăng nặng
V. Hơi nước VI. . Kerosen VII.Gasoil nhẹ VIII. Gasoil nặng
XI.Cặn AD X,XI: Các loại cặn dầu nhờn.
3.1 Chưng đơn giản
Chưng đơn giảnlà 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 cất bay hơi dần dần
Sơ đồ chưng cất bay hơi dần dần gồm thiết bị đốt nóng liên tục, một hỗn hợp
chất lỏng trong bình chưng 1. Từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách

hơi sản phẩm và ngưng tụ hơi bay lên trong thiết bị ngưng tụ 3 và thu sản phẩm
lỏng trong bể chứa 4. Phương pháp này thường được áp dụng trong phòng thí
nghiệm.
b. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần.
Sơ đồ chưng cất bằng cách bay hơi một lần là phương pháp bay hơi cân bằng.
Phương pháp này người ta tiến hành ở nhiệt độ nhất định cho trước và áp suất cố
định.
13
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
−Ưu điểm của quá trình chưng cất cho phép áp dụng trong điều kiện thực tế
chưng cất đầu, tuy với nhiệtđộ chưng bị giới hạn nhưng vẫn cho phép nhận được
một lượng phần cất lớn hơn.
−Nhược điểm của phương pháp là độ phân chia chưa cao.
c. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần
Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp nhau ở
nhiệt độ tăng dần hay ở áp suất thấp hơn đối với phần cặn trình bày sơ đồ chưng lần
2. Phần cặn của chưng lần một là nguyên liệu cho chưng lần hai, sau khi được đốt
nóng đến nhiệt độ cao hơn từ đỉnh của thiết bị chưng lần một ta nhận được sản
phẩm đỉnh còn đáy chưng lần 2 ta nhận được sản phẩm cặn.
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 đây 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 quá trình tách rời 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 bộ phận phân
chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần của hỗn hợp chất lỏng
người ta phải tiến hành chưng cất có tinh luyện đó là chưng phức tạp.
3.2. Chưng phức tạp
a. Chưng cất có hồi lưu
Quá trình chưng cất có hồi lưu là một quá trình chưng khi lấy một phần chất

lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng bay hơi 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 có sự phân chia cao hơn. Việc hồi lưu lại chất lỏng
được khống chế bằng bộ phận phân chia đặc biệt và được bố trí ở phía trên thiết bị
chưng.
b. Chưng cất có tinh luyện
14
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Chưng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu.
Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả 2 phía giữa pha
lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình này được thực hiện trong
tháp linh luyện. Để đảm bảo sự tiếp xúc hoàn thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng
trong tháp được trang bị các đĩa hay đệm. Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử
trong tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa
và hồi lưu ở đỉnh tháp.
Công nghệ hiện đại chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng cất
một lần và nhiều lần có tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân loại trong tháp
có bố trí các đĩa.
Hoạt động của từng đĩa trong tháp: Pha hơi V
n
bay lên từ đĩa thứ n lên đĩa thứ
n−1 được liếp xúc với pha lỏng L
n-1
chảy từ đĩa n−1 xuống, còn pha lỏngL
n
từ đĩa n,
chảy xuống đĩa phía dưới n+1 lại tiếp xúc với pha hơi V
n+1
bay từ dưới lên. Nhờ quá

trình tiếp xúc như vậy mà quá trình trao đổi chất xảy ra tốt hơn. Pha hơi bay lên
ngày càng được làm giàu thêm cấu tử nhẹ, còn pha lỏng chảy xuống phía dưới
ngày càng chứa nhiều cấu tử nặng. Số lần tiếp xúc càng nhiều, sự trao đổi chất càng
tăng và sự phân chia càng tốt, hay nói cách khác, tháp có độ phân chia càng cao.
Đĩa trên cùng có hồi lưu đỉnh, còn đĩa dưới cùng có hồi lưu đáy. Nhờ có hồi lưu
đỉnh và đáy làm cho tháp hoạt động liên tục, ổn định và có khả năng phân tách cao.
Ngoài đỉnh và đáy người ta còn thiết kế hồi lưu trung gian bằng cách lấy sản phẩm
lỏng ở cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp,
còn khi lấy sản phẩm cạnh sườn của tháp người ta trang bị thêm các bộ phận tách
trung gian cạnh sườn của tháp.
15
Chất lỏng
Thân tháp
Máng
chảy
truyền
Tới tháp bay hơi
phụ
Hồi lưu
trung gian
Đĩa
chụp
Cửa tháo hồi
lưu
Hơi
L
n-1
V
n
L

n
V
n+1
Hình 2. Nguyện lí làm việc của các đĩa chưng luyện
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Như vậy theo chiều cao của tháp tinh luyện ta sẽ nhận được các phân
đoạn có giới hạn sôi khác nhau tùy thuộc vào chế độ công nghệ chưng cất dầu thô,
nguyên liệu ban đầu.
c. Chưng cất chân không và chưng cất hơi nước
Gồm hỗn hợp các cấu tử có 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 và các hợp chất cao phân tử như nhựa Các hợp chất parafin kém
bền nhiệt hơn các hợp chất naphten, và các naphten lại kém bền nhiệt hơn các hợp
chất thơm. Độ bền nhiệt của 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 sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt khi
chúng đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 420
0
C
với dầu không có hay chứa rất ít lưu huỳnh, và không quá 320 ÷ 340
0
C với dầu có
và nhiều lưu huỳnh.
Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi các tính chất của sản phẩm, như làm
giảm độ nhớt và nhiệt độ bốc cháy cốc kín của chúng, giảm độ bền oxy hoá.
Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưng cất vì
chúng tạo các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất của tháp. Để giảm sự phân huỷ,
thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần phải hạn chế. 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 cất chân không VD, hay chưng cất với nước để tránh sự phân

huỷ nhiệt, chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác dụng làm
giảm nhiệt độ sôi, 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 quyển. Khi tinh
luyện, hơi nước được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa
trong mazut hay trong gudron, trong nguyên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân
không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo tách sâu hơn phân
đoạn dầu nhờn.
Tuy nhiên tác dụng của hơi nước làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế vì nhiệt
độ bay hơi khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng. Vì thế nếu tăng lượng hơi
nước thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảm xuống và sự tách hơi cũng
16
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
giảm theo. Do vậy, lượng hơi nước có hiệu quả tốt nhất chỉ trong khoảnh từ 2 ÷ 3%
so với nguyên liệu đem chưng cất khi mà số cấp tiếp xúc là 3 hoặc 4. Trong điều
kiện như vậy lượng hơi dầu tách ra từ phân đoạn mazut đạt tới 14 ÷ 23%.
Khi chưng cất với hơi nước số lượng phân đoạn tách ra được có thể tính theo
phương trình sau:
Z
P P
P
18
M
G
f
ff
⋅
−
⋅=
Trong đó:
G và Z: số lượng hơi dầu tách được và lượng hơi nước

M
f
: phân tử lượng của hơi dầu
18: phân tử lượng của nước
P: áp suất tổng cộng của hệ
P
f
: áp suất riêng phần của dầu ở nhiệt độ chưng.
Nhiệt độ hơi nước cần phải không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu để tránh sản
phẩm dầu ngậm nước. Do vậy, người ta thường dùng hơi nước có nhiệt độ 380 ÷
450
0
C, áp suất hơi từ 0,2÷ 0,5 MPa. Hơi nước dùng trong công nghệ chưng cất dầu
có rất nhiều ưu điểm: làm giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, tăng cường khuấy
trộn chất lỏng tránh tích điện cục bộ, tăng diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành các
tia và bong bóng hơi. Người ta cũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu
trong lò ống khi chưng cất chân không. Khi đó đạt mức độ bay hơi lớn cho nguyên
liệu dầu, tránh sự tạo cốc trong các lò ống đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường
hợp này vào khoảng 0,3÷ 0,5% so với nguyên liệu.
IV. Các yếu tố ảnh hưởng.
Các thông số công nghệ ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và chất lượng quá
trình chưng cất như nhiệt độ, áp suất, phương pháp chưng cất.
Chế độ công nghệ chưng cất phụ thuộc vào chất lượng dầu thô ban đầu, vào
mục đích và yêu cầu của quá trình, chủng loại sản phẩm cần thu và phải có dây
chuyền công nghệ hợp lý. Vì vậy khi thiết kế quá trình chưng cất chúng ta phải xét
kỹ và kết hợp đầy đủ tất cả các yếu tố để quá trình chưng cất đạt hiệu quả kinh tế
cao. Sơ đồ nguyên lý của tháp chưng cất được trình bày trên hình 3. Các yếu tố ảnh
17
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
hưởng tới công nghệ chưng cất dầu chính là yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc

của tháp chưng cất.
4.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng cất.
Nhiệt độ là một thông số quan trọng nhất của tháp chưng, bằng cách thay đổi
nhiệt của tháp sẽ điều chỉnh được chất lượng 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 và đáy tháp.
Nhiệt độ của nguyên liệu dầu thô vào tháp chưng được khống chế tuỳ theo
bản chất của loại dầu thô, mức độ cần phân chia sản phẩm, áp suất trong tháp và
lượng hơi nước đưa vào đáy tháp nhưng phải tránh được sự phân huỷ nhiệt của
nguyên liệu ở nhiệt độ cao, do vậy nhiệt độ lò ống đốt nóng phải được khống chế
chặt chẽ.
Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi và phần
hồi lưu đáy. Nếu bay hơi hồi lưu đáy bằng một thiết bị đốt nóng riêng 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 dùng hơi nước quá nhiệt thì nhiệt độ đáy tháp sẽ thấp hơn nhiệt độ vùng
nạp liệu. Nhiệt độ đáy tháp phải chọn tối ưu tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng
nhưng phải để đủ tách hết hơi nhẹ khỏi phần cặn đáy.
Nhiệt độ đỉnh tháp phải được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi hoàn toàn
sản phẩm đỉnh mà không gây ra sự cuốn theo các phần nặng. Muốn vậy người ta
phải dùng hồi lưu đỉnh tháp để tách xăng khỏi các phân đoạn khác. Nhiệt độ đỉnh
tháp chưng khi chưng cất ở áp suất khí quyển cần giữ trong khoảng 100 ÷ 120
0
C.
Còn với tháp chưng chân không khi Pchưng từ 10 ÷ 70 mmHg thường không quá
120
0
C để tách hết phần gazoil nhẹ còn lẫn trong nguyên liệu.
Dùng hồi lưu sẽ tạo điều kiện phân chia tốt. Hồi lưu đỉnh tháp thường có 2
dạng:
+ Hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản

phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó cho tưới trở lại đỉnh tháp. Như vậy chỉ cần
cấp một lượng nhiệt đủ để bốc hơi. Tác nhân làm lạnh có thể dùng nước hay chính
sản phẩm lạnh, công thức của lượng nhiệt hồi lưu nóng
18
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
L
Q
R
n
=
Trong đó: R
n
là lượng hồi lưu nóng (kg/h)
Q là lượng nhiệt hồi lưu cần lấy để bốc hơi (kcal/h)
L là lượng nhiệt ngưng tụ của sản phẩm lỏng (kcal/h).
Do thiết bị lồi lưu nóng khó lắp ráp và có nhiều khó khăn cho việc vệ sinh, đặc
biệt công suất thấp lớn ngày càng ít dùng.
+ Hồi lưu nguội.
Là loại được thực hiện bằng cách làm nguội và ngưng tụ toàn bộ sản phẩm
đỉnh rồi tưới trở lại đỉnh tháp. Khi đó lượng nhiệt cần thiết để cấp cho phần lồi lưu
bao gồm nhiệt cần để đun nóng nó đến nhiệt độ sôi và lượng nhiệt cần để hoá hơi,
do vậy hồi lưu nguội tính bằng công thức:
C )t (t i
Q

q q
Q
R
12
l

t
h
t
ng
21
−+
=
+
=
Trong đó: R
ng
là lượng hồi lưu nguội
Q là lượng nhiệt mà hồi lưu cần
h
t
1
q
là hàm nhiệt của hơi
l
t
2
q
là lượng nhiệt của lỏng hồi lưu
i là lượng nhiệt phần hơi cần
C là nhiệt dung của sản phẩm hồi lưu
t
2
, t
1
là nhiệt độ của hơi và của lỏng tương ứng.

Hồi lưu nguội được sử dụng tương đối rộng rãi vì lượng hồi lưu thường ít, làm
tăng rõ ràng chất lượng mà không làm giảm nhiều năng suất của tháp chưng. Ngoài
hồi lưu đỉnh, đáy người ta còn sử dụng hồi lưu trung gian để tăng chất lượng của
các sản phẩm cạnh sườn và điều chỉnh nhiệt độ trong tháp.
+ Hồi lưu trung gian: Quá trình hồi lưu trung gian thực hiện bằng cách lấy
một phần sản phẩm lỏng nằm trên các đĩa có nhiệt độ t
1
đưa ra ngoài làm nhiệt độ t
0
rồi tưới hồi lưu trở lại tháp. Khi đó chất lỏng hồi lưu cần thu một lượng nhiệt để đun
nóng từ nhiệt độ t
0
đến t
l
.
19
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Xác định lượng hồi lưu trung gian theo công thức:
l
t
l
t
tr
01
q q
Q
g
−
=
Trong đó: g

tr
: lượng nhiệt hồi lưu lấy đi (kcal/h)
l
t
1
q
,
l
t
0
q
: hàm lượng nhiệt của hồi lưu ở pha lỏng ứng với nhiệt độ t
1
và t
0
(kcal/kg)
Ưu điểm: 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.
Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phép điều
chỉnh chính xác nhiệt độ đỉnh tháp chưng dẫn đến đảm bảo hiệu suất và chất lượng
sản phẩm của quá trình.
4.2. Yếu tố áp suất của tháp chưng cất.
Khi chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường, áp suất trong toàn tháp và ở mỗi
tiết điện cũng khác nhau. Áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ
thuộc vào lực thuỷ tĩnh khi hơi nước đi 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 đi 5 ÷ 10 mmHg từ dưới lên, ở áp suất thấp qua mỗi đĩa giảm đi
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. Áp suất hơi nước đưa vào cũng

ảnh hưởng đến áp suất chưng của tháp. Nếu tháp chưng luyện dùng hơi nước trực
tiếp cho vào đáy tháp thì hơi nước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm
dầu mỏ, cho phần chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn. Lượng hơi nước tiêu hao
phụ thuộc vào áp suất chưng của tháp và áp suất riêng phần của các sản phẩm dầu
mỏ.
Lượng hơi nước dùng cho tháp chưng ở áp suất khí quyển khoảng 1,2÷ 3,5%
trọng lượng.
Khi chưng cất ở áp suất chân không thì thường tiến hành áp suất từ 10 ÷ 70
mmHg. Độ chân không càng sâu càng cho phép chưng sâu hơn, nhưng nếu áp suất
quá thấp sẽ khó chế tạo thiết bị với năng suất lớn.
20
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
4.3. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất.
Để có sự làm việc ổn định của tháp chưng cất chúng ta phải thực hiện các
nguyên tắc sau:
+ Điều chỉnh áp suất trong tháp làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng.
+ áp suất tăng lên thì chất lỏng sôi ở nhiệt độ cao hơn. Nếu áp suất tăng quá
cao, lượng chất lỏng trong tháp sẽ nhiều dẫn đến hiện tượng sặc làm giảm hiệu quả
phân chia.
+ Nếu các điều kiện khác trong tháp là cố định thì sản phẩm đỉnh, sản phẩm
sườn và sản phẩm đáy sẽ trở nên nhẹ hơn nếu áp suất trong tháp tăng lên.
+ Nếu nhiệt độ cấp liệu vào tháp quá thấp, lượng hơi trên các khay đĩa sẽ nhỏ
cho nên phần lỏng nhiều và chảy xuống phía dưới vào bộ phận chưng sẽ càng
nhiều.
+ Nếu nhiệt độ của Repoiler quá thấp sẽ không tách hết phần nhẹ trong cặn và
làm tăng lượng cặn.
+ Nếu nhiệt độ đỉnh tháp quá cao, sản phẩm đỉnh nặng và có nhiều sản phẩm
hơn so với thiết kế và ngược lại nếu nhiệt độ đỉnh quá thấp thì sản phẩm đỉnh sẽ quá
nhẹ và có ít sản phẩm.
+ Nhiệt độ cần thiết tách phân đoạn dầu thô sẽ cao hơn với dầu thô loại nhẹ.

+ Chú ý nhất là nhiệt độ đỉnh tháp, tránh nhiệt độ quá cao mà nguyên nhân có
thể do làm lạnh không đủ dẫn đến chế độ thay đổi hồi lưu ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm.
V. Sơ đồ công nghệ
5.1. Các loại tháp chưng cất
Muốn có hiệu quả phân tách tốt, quá trình tiếp xúc pha trong tháp tinh luyện
phải được xảy ra đồng đều, triệt để. Do vậy người ta phải trang bị các thiết bị bên
trong tháp. Trong thực tế thường chế tạo tháp với các loại đĩa khác nhau như đĩa
chụp, đĩa lưới, đĩa đệm, đĩa lòng máng hayđĩa supap
* Cấu tạo tháp đệm:
Trong tháp đệm người ta bố trí các ngăn có chứa đệm hình vành khuyên hoặc
hình trụ có tấm chắn để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng.
21
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Nhược điểm: Quá trình tiếp xúc giữa 2 pha lỏng và hơi chưa tốt, chưa đồng
đều ở toàn bộ đệm theo tiết diện ngang của tháp. Nhưng nếu đường kính tháp nhỏ
hơn một mét thì tháp đệm cũng có hiệu quả tương đương như các loại tháp khác cho
nên loại tháp đệm hay được dùng ở thiết bị có công suất bé do chế tạo và vốn đầu tư
thấp.
* Cấu tạo tháp đĩa chụp:
Loại tháp này được dùng khá phổ biến trong công nghệ chưng cất dầu mỏ và
các phân đoạn dầu. Các đĩa chụp có nhiều loại, chúng khác nhau bởi cấu tạo và hình
dáng của chụp.
− Đĩa hình chóp: là đĩa kim loại mà trong đó cấu tạo có nhiều lỗ để cho hơi đi
qua. Theo chu vi các lỗ người ta bố trí ống nhánh có độ cao xác định gọi là cốc, nhờ
có ống nhánh này giữ mức chất lỏng xác định. Phía trên các ống nhánh là các chụp.
Khoảng giữa ống nối và chụp có vùng khống chế hơi đi qua, đi từ đĩa dưới lên đĩa
trên.
Mức chất lỏng ở các đĩa được giữ nhờ tấm chắn, phần chất lỏng thừa qua tấm
chắn sẽ theo ống chảy chuyền cho ống đĩa dưới.

Nói chung có nhiều loại đĩa chụp nhưng được dùng phổ biến nhất là loại đĩa
chụp hình máng, đĩa chụp hình chữ S, đĩa chụp tròn, đĩa xupap.
−Cấu tạo đĩa chụp hình máng: có cấu tạo đơn giản và rất dễ vệ sinh.
Nhược điểm của cấu tạo đĩa chụp hình máng là có diện tích sủi bọt bé (chỉ
khoảng 30% diện tích của đĩa) điều đó làm tăng tốc độ hơi và tăng sự cuốn chất
lỏng đi.
−Đĩa hình chữ S: khác với đĩa hình máng, đĩa hình chữ S chất lỏng chuyển
động theo phương nằm ngang của các chụp, còn mỗi chụp của đĩa như là một lòng
máng của đĩa.
Đĩa hình cbữ S dùng cho các tháp làm việc ở áp suất không lớn như áp
suất khí quyển. Công suất của đĩa cao hơn loại đĩa lòng máng là 20%.
− Đĩa chụp xupap: loại đĩa này có hiệu quả làm việc khi mà tải trọng thay
đổi theo hơi và chất lỏng. Loại đĩa xupap phân chia pha rất triệt để.
Đĩa xupap khác với các đĩa là làm việc trong chế độ thay đổi và có đặc tính
động học.
22
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
Sự hoạt động của van phụ thuộc vào tải trọng của hơi từ dưới lên trên.
Sau này người ta nghiên cứu ra một số loại đĩa không có chụp như đĩa lưới,
đĩa sàng có bộ phận ngắn.
−Cấu tạo đĩa sàng: lớp chất lỏng 1 có chiều cao khoảng 25 ÷ 30 mm, giữ ở
trên các đĩa, hơi đi qua các lỗ sàng 2 và làm sủi bọt qua các lớp chất lỏng. Lớp chất
lỏng trên đĩa mà dư chảy xuống thì theo ống chảy 3 xuống đĩa dưới. Loại đĩa này
yêu cầu chế độ không đổi vì khi giảm hiệu suất thiết bị thì làm giảm sự gặp nhau
giữa dòng hơi và dòng chất lỏng đi hết xuống, làm cho đĩa hở ra. Khi tăng công suất
thì làm tăng dòng hơi gặp nhau làm cho một lượng lớn hơi và cấu tử nặng đi ra khỏi
chất lỏng, làm phá vỡ cân bằng trạng thái và làm tồi đi sự phân chia trong tháp.
5.2. Phân loại sơ đồ công nghệ
Các loại sơ đồ công nghệ chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường gồm:
.

Hình 3: Sơ đồ bốc hơi một lần và tinh luyện một lần.
Loại sơ đồ này có ưu điểm là sự bốc hơi đồng thời các phân đoạn sẽ giảm
được nhiệt độ bốc hơi và nhiệt lượng đun nóng dầu trong lò. Thiết bị đơn giản gọn
gàng, nhưng lại có nhược điểm: đối với dầu chứa nhiều khí hoà tan cũng như chứa
nhiều phân đoạn nhẹ, nhiều tạp chất lưu huỳnh thì gặp nhiều khó khăn trong quá
trình chưng cất, do áp suất trong các thiết bị trong sơ đồ đều lớn, nên thiết bị phải có
độ bền lớn làm bằng vật liệu đắt tiền, đôi khi còn có hiện tượng nổ, hỏng thiết bị do
áp suất trong tháp tăng đột ngột (không quá 8 ÷ 10%).
23
Phân đoạn 2
Phân đoạn 3
Phân đoạn 1
Xăng
Dầu thô
Mazut
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh

Loại này có 2 sơ đồ: sơ đồ 1, sơ đồ 2 .
Hình 4. Sơ đồ bốc hơi 2 lần và tinh luyện 2 lần trong 2 tháp
Hình 5.
Thiết bị chưng cất theo sơ đồ 1 gồm hai tháp nối tiếp nhau, quá trình bốc hơi
hai lần và tinh luyện hai lần trong hai tháp nối tiếp nhau. Loại này thường áp dụng
để chế biến những loại dầu có chứa nhiều phân đoạn nhẹ, những hợp chất chứa lưu
huỳnh và nước.
• Ưu điểm: nhờ các cấu tử nhẹ, nước được tách ra sơ bộ ở tháp thứ nhất, nên
trong các ống xoắn của lò và tháp thứ hai không có hiện tượng tăng áp suất đột ngột
24
Phân đoạn 2

Phân đoạn 1
Xăng
Dầu nóng
Mazut
Xăng nhẹ
Phân đoạn 2
Phân đoạn 1
Xăng
Dầu nóng
Mazut
Phân đoạn 3
Đồ án công nghệ GVHD : TS. Lê Thanh Thanh
như trong sơ đồ trên. Mặt khác các hợp chất chứa lưu huỳnh gây ăn mòn thiết bị đã
được thoát ra ở đỉnh tháp thứ nhất.
Do vậy trong tháp chưng thứ hai không cần dùng vật liệu đắt tiền, có thể sử
dụng thép thường.
Những hydrocacbon nhẹ được loại ra ở tháp thứ nhất cho phép đun dầu làm
việc với hệ số trao đổi nhiệt lớn, giảm đáng kể công suất cần thiết của lò đun dầu
chính. Nhờ loại này loại bỏ được nước ngay ở tháp thứ nhất nên tháp chính thứ hai
làm việc hoàn toàn an toàn.
 Nhược điểm của sơ đồ này là phải đun nóng dầu trong lò với nhiệt độ cao
hơn 5 ÷ 10
0
C so với sơ đồ trên. Có thể hạn chế hay khắc phục hiện tượng này bằng
cách cho hơi nước vào những ống cuối cùng của lò để giảm áp suất riêng phần của
các hydrocacbon.
Sơ đồ 2 (hình 6) là hệ thống bốc hơi hai lần và tinh luyện một lần trong tháp
chưng luyện. Sơ đồ loại này dùng phổ biến, ở sơ đồ này có sự tinh luyện phần nhẹ
và phần nặng xảy ra đồng thời trong cùng mọt tháp chính thứ hai. Như vậy có phần
nào giảm bớt nhiệt độ đun nóng dầu trong lò.

*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 laị 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 bố trí phía trên thiết bị chưng cất.
25