thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô có nhiều cấu tử nhẹ năng suất 4.600.000 tấn-năm

Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trường đại học bách khoa hà nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
***** o O o
nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp

Họ và tên: Hoàng Danh Kiên
Khoá học: Hoá dầu 2 Khoa: Công nghệ hoá học
Nghành học : Công nghệ hữu cơ - Hoá dầu
1.Đầu đề thiết kế:

Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô có nhiều cấu tử nhẹ

Năng suất 4.600.000 tấn/năm
2.Các số liệu ban đầu
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………
3. Nội dung phần thuyết minh và tính toán:
- Tổng quan lý thuyết dầu mỏ
-Công nghệ của quá trình chưng cất
-Tính toán công nghệ
-Xây dùng
-Tính toán kinh tế
4. Các bản vẽ(Ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước các bản vẽ)
- Dây chuyền sản xuấ t - khổ A
0

- Thiết bị chính - khổ A
1
- Xây dùng - khổ A
0
5. Cán bộ hướng dẫn :
Phần: Họ tên cán bộ
Phần công nghệ:
Phần Xây dùng:
6. Ngày giao nhiệm vụ:
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)
Kết quả điểm đánh giá Học sinh hoàn thành
- Quá trình thiết kế: (và nộp toàn bộ thiết kế co khoa)
- Điểm duyệt :
- Bản vẽ thiết kế: :
Ngày tháng năm 2004 Ngày tháng năm2004
Chủ tịch hội đồng sinh viên
(ký và ghi rõ họ tên)
Mục lục
Mở đầu
Phần I
Tổng quan lý thuyết
I.Nguyên liệu
1. Phân loại dầu mỏ
2. Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon
3. Thành phần hoá học
II. Sản phẩm của khí chưng cất
1. Phân loại khí hydrocacbon

2. Phân loại xăng
3. Phân loại kerosene
4. Phân loại diezen
5. Phân loại mazut
6. Phân loại dầu nhờn
7. Phân đoạn Gudron
III. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất
1. Tách tạp chất cơ học
IVCác phương pháp chưng cất
1.Chưng đơn giản
2.Chưng Phức tạp
V. Các yếu tố ảnh hưởng
1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện
2. Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện
3. Điều khiển khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất
4. Các loại tháp chưng cất
Phần II
Công nghệ của quá trình
I. Phân loại sơ đồ công nghệ
II. Dây chuyền công nghệ
1.Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ
2.Chọn sơ đồ công nghệ
3. Thuyết minh sơ đồ chưng cất dầu bằng phương pháp hai tháp
4. Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp
III. Thiết bị chính trong dây chuyền
1. Tháp chưng cất
2. Các loại tháp chưng luyện
IV.Thiết bị đun nóng
1. Đun nóng bằng khói lò
2. Thiết bị đun nónglò ống

V. Thiết bị trao đổi nhiệt khác
1. Loại vỏ bọc
2. loại ống
Phần III
tính toán công nghệ
I. Tính cân bằng vật chất
I.1 Tại tháp tách sơ đồ
I.2 Tại tháp tách phân đoạn
II. Thiết Lập đường cân bằng (VE) cho các sản phẩm
II.1 Đường cân bằng (VE) của sản phẩm xăng
II.2 Đường cân bằng (VE) của sản phẩm kerosen
III. Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm
III.1 Tỷ trọng trung bình
III.2 Xác định nhiệt độ sôi trung bình
III.3 Tính phân tử lượng trung bình của các sản phẩm
IV. Tính tiêu hao hơi nước
IV.1 Tính tiêu hao hơI cho các phân đoạn
IV.2 Tính tiêu hao nước cho các tháp tách
V. Tính chế đọ của tháp chưng cất
V.1 Tính áp suất của tháp
V.2 Tính nhiệt độ của tháp
V.3 Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp
VI. Tính kích thước của thap chưng cất
VI.1 Tính đường kính tháp
VI.2 Tính chiều cao của tháp
VI.3 Tính số chãp và đường kính chóp
Phần IV
Xây dùng
I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy
II. Các yêu cầu về vệ sinh công nghiệp

III. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
Phần VI
An toàn
I. Khi thiết kế mặt bằng xí nghiệp
II. Kỹ thuật an toàn khi thiết kế sử dụng máy móc, thiết bị
III. An toàn điện
IV. An toàn trong xây dựng
V. Biện pháp phòng chống cháy nổ trong nhà máy
Kết luận
TàI liệu tham khảo
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn ts.Nguyễn Hữu Trịnh người đã tận tình
hướng dẫn giúp đỡ em về mặt kiến thức khoa học, với sự ân cần chỉ bảo của
thầy đã giúp đỡ em hiểu được những vấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ
án này đúng thời gian qui định.
Tuy nhiên với khối lượng công việc hoàn thành trong thời gian có
hạnnên em không thể tránh khỏi nhwngx sai sót và vướng mắc nhất định.
Vậy em kính mong thầy giáo, cô giáo chỉ bảo cho em.
Một lần nữa cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ác thầy giáo cô
giáo trong Bộ môn Công Nghệ Hữu Cơ - Hoá dầu đã tạo điều kiện giúp đỡ
em trong thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Hoàng Danh Kiên
Mở đầu
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỉ 18, dầu mỏ
được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỉ 19, dầu mỏ
được coi nh là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho
nền kinh tế quốc dân.

Hiện nay, đã 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,
chỉ có 20 - 22% năng lượng đi từ than, 5 - 6% năng lượng đi từ nước và 8 -
12% từ năng lượng hạt nhân.

Bên cạnh đó hướng sử dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu mỏ
là làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nh:sản xuất cao su,
chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân bón, thậm chí cả
prôtêin.

Ngoài các sản phẩm nhiên liệuvà sản phẩm hoá học của dầu mỏ, các
sản phẩm phi nhiên liệu nh dầu mỡ bôi trơn, nhựa đường, hắc Ýn…. cũng là
một phần quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp. Nếu không có dầu
mỡ bôi trơn thì không thể có công nghiệp động cơ, máy móc, là nền tảng của
kinh tế xã hội.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng
của nguyên liệu dầu mỏ và nguyên liệu từ than hoặc các khoáng chất khác
không thể có,đó là giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự động hoá, dễ
khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn, sản phẩm
thu được có chất lượng cao, Ýt tạp chất và dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều chủng
loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các nghành kinh tế quốc dân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí, trên thế giới,
dầu khí Việt Nam cũng đã được phát triển từ những năm 1970 và đang trên
đà phát triển. Chóng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu trữ lượng tương đói lớn
nh mỏ Bạch Hổ,Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn;
Các mỏ khí nh Tiền Hải(Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ….Đây là
nguồn tàI nguyên quí để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của
công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc đầ số 1 Dung Quất với công suất 6,5 triệu
tấn /năm sắp hoàn thành dể hoạt động và đang tiến hành phê chuẩn nhà máy
lọc dầu số 2. Nh vậy nghành công nghiệp chế biến dầu khí ở nước ta đang

bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tieu công
nghiệp hoá và hiện đại hoá. Chắc chắn ự đóng góp của nghành dầu khí sẽ rất
có ý nghĩa, không những chỉ bằng các chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà nghành kinh
tế mũi nhọn này còn là nguồn đoọng viêntinh thần của toàn Đảng ,toàn dân ta
và nhất là các thành viên đang hoạt động trong nghành dầu khíhăng hái lao
động sáng tạo, góp phần xây dựng đÊt nước.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế
biến. Theo các chuyên gia vÒ hoá dầu ở Châu Âu, Việc đưa dầu má qua các
quá trình chế biến nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần, và
như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quí hiÕm này.
Dầu mỏ là hỗn hợp phhức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí
dầu mỏ và các hợp chất khác nh co
2
, N
2
, H
2
S, He, Ar …. Dầu mỏ muốn sử
dụng được thì phảI tiến hành phân chia thành từng phân đoạn nhỏ.Sự phân
chia đó dựa vào phương pháp chưng cất ở các khoảng nhiệt độ khác nhau
.Quá trình chưng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành các
thành phần gọi là các phân đoạn . Quá trình này được thực hiện bằng các biện
pháp khác nhau nhằm để tách các cấu tử có trong dầu thô theo từng khoảng
nhiệt độ sôi khác nhau mà không làm phân huỷ chúng .Tùy theo biện pháp
tiến hành chưng cất mà người ta phân chia quá trình chưng cất thành chưng
cất đơn giản ,chưng cất phức tạp ,chưng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất
trong chân không.Trong các nhà máy lọc dầu ,phân xưởng chưng cất dầu thô
cho phép ta thu được các phân đoạn dầu mỏ đÓ chế biến tiếp theo.
Trong đồ án này sẽ tiến hành đề cập tới các vấn đề lý thuyết có liên
quan.Trên cơ sở đó thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ.

Đồng thời xem xét thiết kế mặt bằng phân xưởng và vấn đề an toàn lao động.
Phần I
Tổng quan lý thuyết
I. Nguyên liệu
Dầu mỏ là một nguyên lệu hydrocacbon co trong thiên nhiên,có thành
phần hoá học rất phức tạp, có những đặc tính vật lý thay đổi trong giới hạn
rất rộng nh độ nhớt, màu sắc và tỷ trọng. Màu sắc của dầu mỏ nguyên khai có
thể là màu sáng cho đến màu nâu đen. Tỷ trọng có thể thay đổi từ 0.7 - 1, độ
nhớt cũng thay đổi từ 1 - 50 cst ở 20
0
C.
Thành phần hoá học của dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, gồm rất nhiều
hydrocacbon. Các hydrocacbon thường thuộc vào 3 họ: họ parafinic, họ
naphtenic, họ aromatic hay còn gọi là hydrocacbon thơm.
Với mức độ phức tạp khác nhau, trong cấu trúc dầu mỏ đồng thời cũng
có nặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp cả 3 loại trên. Trong dầu mỏ
nguyên khai không có họ olephinic và sự phân bố của các hydrocacbon kể
trên trong dầu mỏ quyết định công nghệ chế biến, hiệu suất và chất lượng sản
phẩm.
1. Phân loại dầu mỏ
Nh ta đã biết các loại dầu mỏ trên thế giới đều khác nhau về thành phần
hoá học và đặc tính. Do đó để phân loại chúng thành từng nhóm có tính chất
giống nhau rất khó. Trong dầu mỏ thành phần chủ yếu và quan trọng nhất
quyết định các đặc tính cơ bản của dầu mỏ chính là thành phần các hợp chất
hydrocacbon chứa trong nã. Cho nên dầu mỏ thông thường được chia thành
nhiều loại. Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon còn có những thành phần không
phải là hydrocacbon, tuy Ýt nhưng chúng không kém phần quan trọng. Do đó
chưa có một sự phân loại bao trùm các tính chất khác nhau và vì vậy cho đến
nay cũng chưa có cách phân loại nào được hoàn hảo.
2. Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon

Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phương pháp phân loại
thông dụng nhất. Theo cách phân loại này dầu mỏ nói chung sẽ mang đặc
tính của loại hydrocacbon nào chiếm ưu thế trong đó nhất. Như vậy trong dầu
mỏ có 3 loại hydrocacbon chính: paraffin, naphaten và hydrocacbon thơm, có
nghĩa là sẽ có 3 loại dầu mỏ tương ứng là dầu mỏ parafinic, dầu mỏ
naphtenic, dầu mỏ aromatic, nếu một trong từng loại trên lần lượt chiếm ưu
thế về số lượng trong dầu mỏ.
Dầu má parafinic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng của các
hydrocacbon họ parafinic, tương tự dầu mỏ naphtenic sẽ mang tính chất hoá
học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ naphtenic. Dầu mỏ aromatic sẽ
mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ thơm.
Tuy nhiên trong thành phần nặng trên 350
0
C các hydrocacbon thường
không còn nằm ở dạng thuần chủng nữa mà bị hỗn hợp lẫn nhau,lai hoá lẫn
nhau. Do đó để phân loại thường phải xét sự phân bố từng họ hydrocacbon
chỉ trong các phân đoạn chưng cất. Trong thực tế những họ dầu thuần chủng
rất Ýt gặp đặc biệt là họ dầu aromatic hầu nh trên thế giới không có. Vì vậy
những trường hợp mà hydrocacbon trong đó chiếm tỷ lệ không chênh lệch
nhau nhiều, dầu mỏ sẽ mang đặc tính hỗn hợp trung gian giữa những loại
hydrocacbon đó.
Nh vậy 3 họ dầu chính sẽ gặp những họ dầu trung gian giữa parafinic -
naphtenic - aromatic.
Bằng cách nh vậy rõ ràng dầu mỏ có thể phân thành các họ sau:
Có 3 họ chính
+ Họ parafinic
+ Họ naphtenic
+ Họ aromatic
Có 6 họ dầu trung gian:
Họ naphteno – parafinic

Họ parafino – naphtenic
Họ aromato – naptenic
Họ naphteno – aromatic
Họ aromato – parafinic
Họ parafino – aromatic
Có 6 loại dầu hỗn hợp:
Họ parafino – aromano – naphtenic
Họ aromato – parafino – naphtenic
Họ naphteno – parafino – aromatic
Họ parafino – naphteno – aromatic
Họ naphteno – aromato – parafinic
Họ aromato – naphteno – parafinic.
Trong thực tế, dầu họ aromatic, dầu họ aromato – parafinic, parafino –
aromatic hầu nh không có, còn những họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ cũng rất Ýt.
Chủ yếu là các họ dầu trung gian.
Để có thể phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon nh trên có thể sử
dụng phương pháp phân tích xác định thành phần hoá học nhằm khảo sát sự
phân bố hydrocacbon các loại khác nhau trong dầu mỏ.
Tuy nhiên, cách làm nh vậy rất phức tạp. Ngày nay để đơn giản hoá
việc phân loại , thường sử dụng các thông số vật lý nh tỷ trọng, nhiệt độ sôi
v.v…
*Phân loại dầu mỏ theo hydrocacbon bằng cách đo tỷ trọng của 2 phân
đoạn dầu mỏ tách ra trong giới hạn sau:
- Phân đoạn 1: Bằng cách chưng cất dầu mỏ áp suất thường lấy ra phân
đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250-270
0
C.
- Phân đoạn 2: Bằng cách chưng cất phần còn lại trong chân không(ở
40 mmHg) lấy ra phân đoạn sôi ở 275-300
0

C ở áp suất chân không (tương
ứng 390 - 415
0
C ở áp suất thường).
Căn cứ vào tỷ trọng ta đo được 2 phân đoạn và đối chiếu vào giới hạn
qui định cho từng loại dầu trong bảng dưới đây mà xếp dầu thuộc họ nào.
2. Thành phần hoá học
a) Hydrocacbon họ parafinic
Hydrocacbon họ parafinic trong dầu mỏ có từ C
1
- C
4
hoặc cao hơn . Nhưng
hydrocacbon họ parafinic từ C
1
- C
4
đều là ở thể khí nằm trong dầu mỏ
Họ dầu mỏ Phân đoạn 1 Phân đoạn 2
Họ parafinic
Họ parafino - trung gian
Họ trung gian - parafinic
Họ trung gian
Họ trung gian-naphtenic
Họ naphteno- trung gian
Họ naphtenic
≤ 0,8251
≤ 0.8251
0.8256 ữ 0,8597
0.8256 ữ 0,8597

0,8265 ữ 0,8597
≥0,8602
≥0,8602
≤0,8762
0,8767 ữ 0,334
< 0,8762
< 0,8767 ữ 0.9334
≥ 0.9340
0.8767 ữ 0.9334
≥ 0.9304
dưới dạng hoà tan trong dầu mỏ trước khi đưa vào các thiết bị chế biến dầu
đều phảI qua giai đoạn loại bỏ các khí này trong các thiết bị đặc biệt: Các
thiết bị ổn định thành phần phân đoạn dầu mỏ. Những hydrocacbon họ
parafinic từ C
5
- C
16
đều là những hydrocacbon ở dạng lỏng chúng nằm
trong các phân đoạn xăng, phân đoạn kerosene, phân đoạn gazoil của dầu
mỏ.
Về cấu trúc chúng có nhiều dạng đồng phân với mức độ phân nhánh
khác nhau. Trong dầu mỏ có 2 loại paraffin: n-parafin và izo-parafin. Trong
đó n-parafin chiếm đa số (25 - 30% thể tích), chúng có số nguyêntử cacbon
từ C
1
- C
45
. Một điểm cần chú ý là các n-parafin có số cacbon ≥ 18, ở nhiệt
độ thường chúng đã là chất rắn. Chúng có thể hoà tan trong dầu hoặc tạo
thành các tinh thể lơ lửng trong dầu. Nếu hàm lượng của cac paraffin rắn này

cao, dầu có thể đông đặc lại gây khó khăn cho vấn đề vận chuyển. Do vậy,
các chất paraffin rắn có liên quan đến độ linh động của dầu mỏ. Hàm lượng
của chúng càng cao, nhiệt độ đông đặc của dầu càng lớn. Tuy nhiên các
parafin rắn tách từ dầu thô lại là nguyên liệu quý để tổng hợp hoá học, nh để
điều chế : Chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi, phân bón, chất dẻo ….
Các izo-parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôI
trung bình của dầu. Chúng thường có cấu trúc đơn giản: mạch chính dài,
nhánh phụ Ýt và ngắn, nhánh phụ thường là nhánh metyl. Các izo-parafin có
số các bon từ C
5
- C
10
là các cấu tử rất quí trong phần nhẹ của dầu mỏ, chúng
làm tăng khẳnng chống kích nổ của xăng. So với n-parafin thì izo-parafin có
độ linh động cao hơn.
Thành phần và cấu trúc của cac hydrocacbon họ parafinic này trong
các phân đoạn của dầu mỏ quyết định rất nhiều đến hiệu suất và chất lượng
của các sản phẩm thu được. Những hydrocacbon họ parafinic từ C
17
trở lên
có cấu trcs thẳng n-parafin, trong dầu mỏ là những hydrocacbon rắn, chúng
thường nằm dưới dạng các tinh thể lẫn lộn với các hợp chất khác trong dầu
mỏ. Các parafin này có cấu trúc tinh thể dạng tấm hoặc dạng dài có nhiệt độ
nóng chảy từ 40 - 47
0
C chúng thường có trong các phân đoạn dầu nhờn. Sự
có mặt của các hydrocacbon parafinic loại này trong dầu mỏ tuỳ theo mức độ
nhiều Ýt mà sẽ có ảnh hưởng lớn nhỏ đến tính chất lưu biến của dầu mỏ
nguyên khai.
Các hydrocacbon parafinic trong dầu mỏ (dạng khí và lỏng) còn là một

nguyên liệu ban đầu rất quí để tổng hợp hoá học, vì vậy thường sử dụng hoặc
cả phân đoạn (phân đoạn khí và xăng hay còn gọi là naphten) hoặc tách ra
khỏi phân đoạn dưới dạng các hydrocacbon riêng lẻ bằng cách chưng cất, hấp
thụ qua dãy phân tử, kết tinh ở nhiệt độ thấp Những parafin rắn thường
được tách ra sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy, nến, giấy cách điện
b) Hydrocacbon họ naphtenic
Hydrocacbon họ naphtenic trong dầu mỏ la những hydrocacbon vòng no
(xyclo parafin), thường ở dạng vòng 5,6 cạnh có thể ở dạng ngưng tụ 2 - 3
vòng, với số vòng từ 1 - 4 là chủ yếu. Naphtenic là một trong sè hydrocacbon
phổ biến và quan trọng trong dầu mỏ. Hàm lượng của chúng có thể thay đổi
từ 30 - 60% trọng lượng.
Hydrocacbon naphtenic là cac thành phần rất quan trọng của nhiên liệu
mô tơ và dầu nhờn. Các naphtenic một vòng làm cho xăng có chất lượng cao,
những hydrocacbon naphtenic một vòng có mạch nhánh dài là thành phần rất
tốt của dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độ nhớt Ýt thay đổi theo nhiệt
độ. Đặc biệt , chúng là các cấu tử rất quí cho nhiên liệu phản lực, vì chúng
cho nhiệt cháy rất cao, đồng thời giữ được tính linh động ở nhiệt độ thấp,
điều này rất phù hợp khi động cơ phảI làm việc ở nhiệt độ âm. ngoài ra,
những naphtenic nằm trong dầu mỏ là nguyên liệu quí để từ đó điều chế được
các hydrocacbon thơm: benzene, toluene, xylem (BTX), là các chất khởi đầu
để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo.
Hydrocacbon họ naphenic là một thành phần quan trọng có hàm lượng
cấu trúc, cấu trúc và sự phân bố của chúng trong các phân đoạn có ảnh hưởng
rất lớn đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm thu được.
Mặt khác trong quá trình chế biến dầu mỏ để sản xuất nguyên liệu cơ
sở cho tổng hợp hoá dầu thì các hydrocacbon naphtenic trong các phân đoạn
nhẹ (phân đoạn xăng) có ý nghĩ quan trọng, quyết định hiệu suất các hydr
naphten tạo thơm nhận được qua phản ứng khử hydro naphten tạo thơm của
quá triính reforming xúc tác.
c) Các hydrocacon họ aromatic (hydrocacbon thơm)

Hydrocacbon họ aromatic trong dầu mỏ thường chiếm tỷ lệ Ýt hơn hai
loại trên khoảng 5 - 30%, chúng thường là hững loại vòng thơm. ảnh hưởng
của hydrocacbon loại này trong thành phần các sản phẩm dầu mỏ thay đổi
khác nhau. Loại hydrocacbon aromatic thường gặp là loại một vòng và đồng
đẳng của chúng (BTX). Các chất này thường nằm trong phần nhẹ và là cấu tử
làm tăbg khẳ năng chống kích nổ của xăng. Các chất ngưng tụ 2,3 hoặc 4
vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ sôi trung bình à cao của dầu mỏ;
hàm lượng các chất này thường Ýt hơn.
Trong thành phần cặn các loại dầu mỏ đều tập trung các hydrocacbon
loại thơm ngưng tụ cao song ở đây cấu trúc đã bị lai hợp với các mức độ khác
nhau giữa 3 loại: thơm – naphten – parafin.
Ngoài thành phần các hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ bao giờ cũng
chứa các hợp chất khác không phải hydrocacbon, ngoài hydro và cacbon
trong phân tử của chúng có chứa các nguyên tố O, N ,S và các kim loại. Đó
là các hợp chất phi hydrocacbon trong đó đáng kể nhất là các hợp chưa S và
nhựa asphanten.
d) Các hợp chất chứa lưu huỳnh
Các hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ có thể ở dạng khí hoà tan trong
dầu (H
2
S) hoặc ở dạng lỏng phân bố hầu hết trong các phân đoạn dầu mỏ.
Phân đoạn càng nặng các hợp chất chứa lưu huỳnh càng nhiều so với các
phân đoạn nhẹ. Các chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh là loại hợp chất phổ biến
nhất, làm xấu đi chất lượng của dầu thô.
ảnh hưởng của các hợp chất chứa lưu huỳnh chủ yếu gây ăn mòn thiết
bị công nghệ khi chế biến, ăn mòn độngncơ khi sử dụng, các sản phẩm chứa
nhiếu lưu huỳnh gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy dầu mỏ chứa nhiều các hợp
chất chứa lưu huỳnh phải sử dụng nhiều quá trình công nghệ phụ thêm để
làm sạch các sản phẩm cũng như sử dụng các thiết bị công nghệ với các vật
liệu chịu ăn mòn ( tháp chưng sở khởi) do đó giá thành hạ các sản phẩm khi

chế biến dầu mỏ nhiều S, rất nhiều sản phẩm cũng không đạt chất lượng
mong muốn.
c) Các hợp chất nhựa – asphanten
Các hợp chất nhựa – asphenten thường nằm trong phần cặn của dầu
mỏ ở nhiệt đọ sôI 350
0
C. Đó là những hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân
tử lớn, trong cấu trúc có cả vòng thơm, vòng asphenten, các mạch thẳng đính
xung quanh đồng thời còn chứa các nguyên tố C, H, O, S, N dưới dạng dị
vòng hay cầu nối. Hàm lượng và thành phần hoá học các chất này trong dầu
mỏ quyết định đến việc chọn lựa các phương pháp, đến hiệu suất và chất
lượng sản phẩm.
Ngoài ra trong nhóm chất phi hydrocacbon của dầu mỏ cần phảI kể
đến các hợp chất chứa nitơ, oxy, các hợp chất cơ kim chứa kim loại nh Ni,
Fe, Cu…
Tất cả các hợp chất này đều gây cản trở cho việc chế biến dầu mỏ.
II. Sản phẩm của quá trình chưng cất
Khi tiến hành chưng cất sơ bộ dầu mỏ chúng ta nhận được nhiều phân
đoạn dầu mỏ. Chúng được phân biệt với nhau bởi giói hạn nhiệt độ sôi hay
nhiệt độ chưng bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy,
nhiệt độ đông đặc và nhiều tính chất khác có liên quan đến việc sử dụng. Tử
chưng cất ta nhân được các sản phảm sau:
- Phân đoạn khí hydrocacbon.
Phân đoạn xăng còn có thể chia thành 2 phân đoạn: Xăng nhẹ chứa các cấu
tử tf C
5
- C
8
có nhiệt độ sôi dưới 110
0

C. Xăng nặng chứa các cấu tử từ C
5
-
C
10
với nhiệt độ sôi từ 110 - 180
0
C.
- Phân đoạn kerosene có nhiệt độ sôi từ 180 - 250
0
C . Bao gồm
các cấu tử từ C
11
- C
15
.
- Phân đoạn gazoi nhẹ có khoảng nhiệt độ sôI 250 - 350
0
C bao
gồm các cấu tử từ C
10
- C
20
.
- Phân đoạn gazoil nặng hay còn gọi là phân đoạn dầu nhờn bao
gồm các cáu tử từ C
21
- C
35.
- Phân đoạn cặn goudron co nhiệt độ sôi > 500

0
C bao gồm các
cấu tử từ C
41
trở lên và có thể lên tới C
50
, C
60
.
1. Phân đoạn khí hydrocacbon
Khí hydrocacbon chủ yếu là C
3
- C
4
tuỳ thuộc vào công nghệ chưng cất
phân đoạn C
3
- C
4
nhận được là thể khí. Phân đoạn này thường được làm
nguyên liệu cho quá trình chia khí để nhận các khí riêng biệt cho công nghệ
chế biến tiếp theo thành những hoá chất cơ bản hay được làm nguyên liệu
dân dụng.
2.Phân đoạn xăng
Phân đoạn xăng thường được sử dụng vào 3 mục đích chủ yếu
sau:
- Sản xuất nguyên liệu cho động cơ xăng
- Sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu
- Sản xuất dung môi cho công nghiệp hoá học.
Trong thành phần nguyên liệu xăng nói chung đều có nhiều hydrocacbon,

parafin, và aromat chiếm Ýt hơn nghĩa là hàm lượng các cấu tử có trị số
octan cao. Vì vậy phân đoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ thường không đáp
ứng được yêu cầu về khẳ năng chống kích nổ khi ứng dụng làm nguyên liệu
cho động cơ xăng, chúng có trị số octan thấp từ 30 - 60 trong khi yêu cầu trị
số octan cho động cơ xăng phải từ trên 70. Vì vậy để có thể sử dụng được
phải áp dụng các biện pháp nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng ( nâng
cao trị số octan) lấy trực tiếp từ dầu mỏ.
Phân đoạn xăng còn được sử dụng vào mục đích sản xuất
nguyên liệu cho hoá dầu, chủ yếu dùng đÓ sản xuất các hydrocacbon
thơm (BTX) và dùng để sản xuất các hydrocacbon olefin nhẹ (etylen,
propylene, butadien).
3. Phân đoạn kerosen
Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn
kerosene hoặc từ hỗn hợp giửa phân đoạn kerosene với xăphan đoạn xăng.
Do đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu ding cho động cơ phản lực là làm
sao có tốc độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt đọ và áp suất nào,
cháy điều hoà không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn nghĩa là
quá trìh cháy phảI có ngọn lửa ổn định. Để đáp ứng yêu cầu trên người ta
they trong thành phần các hydrocacbon của phân đoạn kerosene thì các
hydrocacbon naphten và parafin thích hợp với đặc điểm của quá trình cháy
trong động cơ phản lực nhất. Vì vậy phân đoạn kerosene và phân đoạn xăng
của họ dầu mỏ naphteno – parafin hoặc parafino- naphten là nguyên liệu tốt
nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực nêu hàm lượng lưu huỳnh
hoạt động lớn, người ta phảI tiến hành làm sạch nhờ xử lý hydro.
Phân đoạn kerosene của dầu mỏ họ parafinic được sử dụng để sản xuất
dầu hoả dân dụng mà không đòi hỏi quá trình biến đổi thành phần bằng các
phương pháp hoá học phức tạp vì nó đapớ ứng được yêu cầu.
4.Phân đoạn diezen
Phân đoạn diezen là phân đoạn có nhiệt đọ sôI từ 240 - 360
0

C ding làm
nguyên liệu diezen, khi nhận nguyên liệu này từ dầu mỏ có rất nhiều lưu
huỳnh cho nên người ta phảI khử các hợp chất lưu huỳnh bằng hydro hoá làm
sạch.
Phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 200 - 300
0
C, cao nhất là 340
0
C

. Phân đoạn này
từ dầu mỏ chứa rất nhiều hydrocacbon parafin còn phảI tiến hành tách n-
parafin. n-Parafin tách được sẽ dùng để sản xuất parafin láng.
3. Phân đoạn mazut
Đó phân đoạn cặn chưng cất khí quyển, phân đoạn này dùng làm nhiên liệu
đốt lò cho các lò công nghiệp, lò phản ứng,. Nó hay được sử dụng cho các
quá trình chưng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nhiên
liệu cho quá trình cracking xúc tác, cracking nhiệt và hydrocacking.
4.Phân đoạn dầu nhờn
Phân đoạn này có nhiệt độ từ 350 - 500
0
C, 350 - 540
0
C được gọi là
gazoil chân không. Đó là nguyên liệu cho quá trinh cracking xúc tác hay
hydrocracking. Còn phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ sôi hẹp từ 320 - 400
0
C,
300 - 420
0

C, 400 - 450
0
C được làm nguyên liệu cho sản xuất dầu nhờn bôI
trơn.
5. Phân đoạn gudron
Là sản phẩm cặn của quá trình chưng cất được làm nguyên liệu cho
quá trình cốc hoá để sản xuất cốc hoặc để chế tạo bitum các loại khác nhau
hoặc để chế tạo thêm phần dầu nhờn nặng.
* Trong các phân đoạn trên thì phân đoạn xăng, kerosene, diezen là
những phân đoạn quan trọng, chúng được gọi là các sản phẩm trắng, vì
chúng chưa bị nhuốm màu,. Phân đoạn mazut, dầu nhờn, gudron người ta
gọi là sản phẩm đen.
Do vậy trong dầu mỏ loại nào có trữ lượng các sản phẩm trắng cao thì đó
là loại dầu rất tốt cho quá trình chế biến thu các sản phẩm về nhiên liệu.
Chính vì thế mà tiềm lượng sản phẩm trắng được xem là một trong những chỉ
tiêu đánh giá chất lượng của ầu thô.
III. xử lý dầu thô trước khi chưng cất
Dầu thô trước khi 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
có các loại khí hoà tan nh khí đồng hành và các khí phi hydrucacbon. Khi dầu
phun ra khỏi các giếng khoan thì áp suất giảm, nhưng dù sao vẫn còn lại mọt
lượng nhất định lẫn vào trong dầu và phảI tách tiếp trước khi chế bíên, 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
1
- C
4
là nguyên
liệu quý cho quá trình nhận olefin. Xử lý chế biến thực chất là chưng tách bớt
phần nhẹ những 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 chứ không có dạng
nhũ tương. Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nước
cùng với các tạp chất tạo thành ở dạng nhũ tương.
Nước nằm dưới dạng nhũ tương thì rất bèn vững và khó tách. Có hai
dạng nhũ tương:
+ Dạng nhũ tương nước trong dầu
+ Dạng nhũ tương dầu trong nước
Lượng nước ở trong dầu nhiều hay Ýt 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 phải tiến hành 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.
- Tách bằng phương pháp dùng điện trường
a) tách bằng phương pháp cơ học (lắng- lọc- ly tâm)
khi dầu và nước trong dầu chưa bị khuấy trộn mạnh và nước ở 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 Ýt
và nhũ tương chưa bền vững, nước ở dạng tự do còn tương đối lớn. Dầu mỏ
này người ta đem đi lắng, nhờ tỷ trọng nước lớn hơn dầu nước sẽ lắng sơ bộ
và tháo ra ngoài.
Tốc độ lắng của các hạt nước tính theo công thức Stockes nếu kính
thước hạt lớn hơn 0,5 àm .
V=
η
.18
)(
21
2
gddr
−
(1)
Trong đó:
V: tóc độ lắng, cm/s
R: đường kính 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.
Từ công thức (1) ta thấy kích thước hạt của pha phân tán càng nhỏ và

tỷ trọng của nước và dầu khác nhau càng Ýt. Độ nhớt của môi trường càng
lớn thì sự phân lớp và lắng càng xảy ra chậm.
Việc tách nước và tạp chất thực hiện ở nơI khai thác và gia nhiệt ở thiết
bị đốt nóng.
ở các nhà máy chế biến dầu tách nước thường gia nhiệt để lắng, khống
chế nhiệt độ từ 120 - 160
0
C và p = 8 - 15 at để cho nước không bay hơi. Quá
trình lắng thường xảy ra trong thời gian 2 - 3 giê.
* Phương pháp ly tâm: Phương pháp ly tâm tách nước ra khỏi dầu nhờ
tác động 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
K =
60
2
π
2
m: khối lượng hạt nước (g)
r: bán kính quay (cm)
n: số lượng vòng quay của máy ly tâm (vòng/phút)
Lực ly tâm và tốc độ tách nước thay đổi tỷ lệ thuận với bán kính quay
và tỷ lệ với bình phương số vong quay của roto. Trong công nghiệp thường
dùng máy ly tâm có vòng quay từ 3500 - 5000 vòng trong một phút. Số vòng
quay càng lớn thì khẳ năng chế tạo thiết bị càng khó khăn và không thể chế
tạo thiết bị với công suất lớn.
Nhùơc điểm của phương pháp này là công suất máy bé, khẳ năng phan
chia không cao, vốn chi tiêu lớn vì vậy phương pháp này không phổ biến
trong công nghệ tách nước và tạp chất.

* Phương pháp lọc:
Là tách nước ra khỏi dầu sử dụng khi mà hỗn hợp nhũ tương dầu đã
bị phá vỡ nhưng nước vẫn ở dạng lơ lững 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 đồng thời có thể tách cả nước lẫn muối.
b) Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học
Bản chất của phương pháp hoá học là cho thêm một hoá học hoạt động
bề mặt để phá nhũ tương.
Khi các điều kiện thao tác như nhiệt độ, áp suất được chọn ở chế độ
thích hợp thì hiệu quả của phương pháp cũng rất cao nhưng khó khăn nhất là
phI chn c cht b mt thớch hp khụng gõy hu qu khú khn cho ch
bin sau ny cng nh khụng phõn hu hay to mụI trng thit b.
c) Tỏch bng phng phỏp dựng in trng.
LC
Máy biến áp
Dầu đã tách muối nuớc
Nuớc sạnh
Dầu thô
Trao đổi nhiệt
Muối, nuớc
trộn
Hình 1*: Sơ đồ công nghệ khu muối nuớc bằng điện
LC
Phng phỏp ding in trng phỏ nh, tỏch mui khi du l mt
phng phỏp hin i cụng sut ln quy mụ cụng nghip v d tự ng hoỏ
nờn cỏc nh mỏy ch bin du ln u s dng phng phỏp ny.
Vỡ bn thõn cỏc tp cht ó l cỏc ht d nhim in tớch nu ta ding
lc in trng mnh s lm thay i in tớch, to iu kin cho cỏc hat
ụng tụ hay p trin lm cho kớch thc ln lờn do vy chỳng d tỏch ra khi

du.
S tng tỏc gia in trng v cỏc ht lm cho cỏc ht tớch iờn lng
xung. Nguyờn tc ny c ỏp dng tỏch mui ra khi du thụ. Du thụ
c t núng trong cỏc thiờt b trao i nhit ri trn li vi mt lng
nc sch to thnh nh tng cha mui. Lc hỳt gia cỏc ht tớch in
lm chỳng ln lờn v ngng t thnh ht cú kớch thc ln, chỳng d tỏch
thnh lp nc nm di du.
Trờn thc t ngi ta pha thờm nc vo du mt lng t 3 - 8% so
vi du thụ v cú pha thờm hoỏ cht ri cho qua van to nh tng sau khi
qua thit b trao i nhit nhit t 130 -150
0
C mui trong du thụ c
chuyn vo nh tng. Khi dn vo khong cỏch gia hai in cc cú hiu
in th t 20.000 vụn tr lờn chỳng tớch in vo nhau v tng dn kớch
thc cui cựng tỏch thanh lp nc nm di du. Trỏnh s bay hi du
do tip xỳc nhiy cao, ỏp sut trong thit b tỏch mui c gi ỏp
sut 9 - 12 kG/cm
2
, b phn an ton c b trớ ngay trong thit b. Khi tỏch
một bậc người ta có thể tách 90 - 95% muối, còn tách hai bậc hiệu suất tách
muối lên tới 99%.
IV các phương pháp chưng cất
ý nghĩa của qúa trình chưng cất :trong công nghiệp chế biến dầu, dầu
thô sau khi qua xử lý như: tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưa vào
chưng cất, quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quển AD và chưng cất chân
không VD thuộc về các quá trình chế biến vật lý.
Chưng cất ở á suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi
còn gọi là CDU. Còn chưng cất VD dung nguyên liệu là cặn của quá trình
chưng cất AD. Trong thực tế đôI khi còn được gọi là cặn chưng cất. Tuỳ theo
bản chất 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
ding công nghệ AVD. Khi áp dụng loại hình công nghệ AD chóng ta chỉ
chưng cát dầu thô để nhậ các phân đoạn: xăng (naphta nhẹ, naphta nặng) ,
phân đoạn kerosen, phân đoạn diezen và phần cặn còn lại sau khi chưng cất.
Nh 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 (hình 1: a,
b, c, d)
- Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất
Qúa trình chưng cất dầu thô là một quá trình phân đoạn. Quá trình
này được thực hiện băng các biện pháp khác nhau nhằm tách các phần dầu
theo nhiệt độ sôi của các cấu tử trong dầu mà không xảy ra sự phân huỷ. Hơi
nhẹ bay lên và ngưng tụ thành phần lỏng tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng
cất mà người ta phân chia quá trình chưng cất thành chưng cất đơn giản,
chưng cất phức tạp, chưng nhờ cấu tử bay hơi hay chưng trong chân không.

Chú thích:
1. Thiết bị trao đổi nhiệt; 2. Lò đốt; 3 Làm lạnh; 4. Tháp chưng cất; 5.
Tháp tái sinh hơi; 6. Bể chứa; 7. Tháp chưng cất chân không;
I. dầu thô; II. Xăng; III. Khí; IV. Xăng nặng; V. Hơi nước; VI. Kerosen; VII.
Gazoil nhẹ; VIII. Gazoil nặng; IX. Cặn AD; X ữ XV. Dầu nhờn ( Các loại
dầu nhờn).