tìm hiểu chưng cất cặn dầu thô ở áp suất chân không

1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI
CHƯNG CẤT CẶN DẦU THÔ ÁP SUẤT
CHÂN KHÔNG
GVHD:TS. Lê Thanh Thanh
SVTH:Nguyễn Khánh Duy
Võ Đăng Khoa
Nguyễn Nhật Nam
Trần Thanh Minh Nghi
Trần Văn Tài
Trần Lập ThạnhDH11H1
DH11H1
DH11H1
DH11H1
DH11H1
DH11H1
Vũng Tàu, tháng 3 năm 2014
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về chưng cất chân không 3
1.1. Khái niệm 3
1.2. Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất chân không 3
1.2.1. Mục đích 3
1.2.2. Ý nghĩa 3
1.2.3. Phân loại 4
1.3. Nguyên liệu và sản phẩm 4
1.3.1. Nguyên liệu 4
1.3.2. Sản phẩm 4
1.4. Điều kiện công nghệ 7

1.5. Tháp chưng cất chân không 8
1.6. Thiết bị tạo chân không 10
1.6.1. Thiết bị ngưng tụ bề mặt 10
1.6.2. Máy bơm chân không 11
1.6.3. Thiết bị ngưng tụ khí áp 12
1.6.4. Bơm phun tia (ejector) 12
1.6.5. Hệ thiết bị ngưng tụ khí áp - bơm phun 13
1.6.6. Hệ bơm phun - thiết bị ngưng tụ khí áp 14
Chương 2: Sơ đồ công nghệ 15
2.1. Sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất chân không 15
2.2. Các dạng sơ đồ công nghệ 16
2.2.1. Sơ đồ chưng cất mazut trong chân không 16
2.2.2. Sơ đồ chưng cất khí quyển - chân không 18
2
Chương 1: Tổng quan về chưng cất chân không
1.1. Khái niệm
Chưng cất là phương pháp dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể (dung dịch) của các
chất lỏng khác nhau để thu được các phân đoạn dựa vào nhiệt độ sôi.
Trong lọc hóa dầu, trải qua 2 giai đoạn chưng cất: chưng cất khí quyển và chưng cất
chân không.
Chưng cất chân không sử dụng môi trường chân không để làm giảm nhiệt độ sôi của
các hydrocacbon cho phép ta thu được các sản phẩm mong muốn.
Chân không, theo lý thuyết cổ điển là trạng thái không gian không chứa vật chất. Điều
đó có nghĩa là áp suất tuyệt đối trong vùng không gian này cũng bằng không. Chân không
như thế được gọi là chân không tuyệt đối. Tuy nhiên, trên thực tế không tồn tại vùng chân
không tuyệt đối. Còn về mặt kỹ thuật, người ta định nghĩa chân không là vùng không gian
có mật độ vật chất thấp hơn so với mật độ vật chất trong không khí, hay nói cách khác, đó
là vùng không gian có áp suất tuyệt đối thấp hơn áp suất khí quyển tiêu chuẩn [1].
1.2. Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất chân không
1.2.1. Mục đích

- Giảm phân hủy và phản ứng cracking.
- Để thu thêm phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn từ mazut.
- Phân đoạn gasoil chân không làm nguyên liệu cho quá trình cracking thu xăng.
- Phân đoạn dầu nhờn để chế tạo các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn.
- Cặn của quá trình chưng cất chân không (gudron) để sản xuất bitum và nhiên liệu đốt lò.
1.2.2. Ý nghĩa
Hỗn hợp trong dầu thô thường không bền, dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao, độ bền nhiệt
của cấu tử không chỉ phụ thuộc vào thời gian nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào thời gian ở
nhiệt độ đó.
3
Sự phân hủy sẽ làm xấu đi tính chất của sản phẩm và nguy hiểm cho quá trình chưng
cất vì nó tạo ra các hợp chất gây ăn mòn. Vì vậy ta tiến hành chưng cất ở áp suất chân
không sẽ đảm bảo cho hiệu quả tách cao hơn.
Phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu quý cho quá trình chế biến để nhận thêm
xăng bằng quá trình cracking [2].
Phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn [2].
Ngoài ra, cặn của quá trình này dùng để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên
liệu cho quá trình cốc hóa sản xuất cốc dầu mỏ [2].
1.2.3. Phân loại
Được chia làm 4 loại [1]:
 Chân không thấp ( p > 100 Pa).
 Chân không trung bình (100 Pa > p > 0,1 Pa).
 Chân không sâu (0,1 Pa > p > 10
-5
Pa).
 Chân không rất sâu ( p < 10
-5
Pa).
1.3. Nguyên liệu và sản phẩm
1.3.1. Nguyên liệu

Cặn mazut từ chưng cất khí quyển, phân đoạn từ 350 ÷ 500
o
C, thành phần là các
hydrocacbon từ C
21
÷ C
40
, trọng lượng phân tử lớn (1000 ÷ 10000 đvC), cấu trúc phức tạp
bao gồm: các parafin mạch thẳng và nhánh, các hydrocacbon naphten đơn hay đa vòng,
có cấu trúc vòng cyclohexan gắn với nhánh parafin, các hydrocacbon đơn hay đa vòng
gắn với nhánh ankyl và các chất lai hợp giữa naphten và hydrocacbon thơm [2].
Dầu mazut được phân loại như sau:
 Mazut nhẹ: được sử dụng làm nhiên liệu để đốt lò dạng bay hơi hoặc lò đốt gia
đình.
 Mazut nặng: là nhiên liệu đốt lò chủ yếu dùng trong quy mô công nghiệp.
1.3.2. Sản phẩm
 Khí: hàm lượng rất ít (không đáng kể).
4
 Gasoil nhẹ (350 ÷ 450
o
C).
 Gasoil nặng (450 ÷ 500
o
C).
 Cặn gudron (> 500
o
C).
a. Gasoil nhẹ
Gasoil nhẹ qua quá trình cracking hoặc hydrocracking tạo xăng (C5 ÷ C11), kenrozen
(C11 ÷ C16), diezen (C16 ÷ C20). Phần lớn là các n - parafin, izo - parafin còn

hydrocacbon thơm rất ít. Hàm lượng các chất chứa S, N, O tăng. Ngoài ra trong gasoil
chân không có xuất hiện nhựa, song còn rất ít [2].
b. Gasoil nặng
Phân đoạn gasoil nặng bao gồm các hydrocacbon từ C21 ÷ C35, có thể lên tới C40.
Phân đoạn dầu nhờn có nhiều ứng dụng thực tiễn:
 Giảm ma sát: bôi trơn giữa các bề mặt tiếp xúc của chi tiết chuyển động nhằm giảm
ma sát, hạn chế mài mòn, giảm được công tiêu hao vô ích.
 Làm mát: khi ma sát sẽ sinh nhiệt, lượng nhiệt sinh ra lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ
số ma sát, tải trọng và tốc độ. Khi nóng máy móc sẽ làm việc thiếu chính xác. Nhờ
trạng thái lỏng, dầu chảy qua các bề mặt ma sát mang một phần nhiệt truyền ra ngoài
làm cho máy móc làm việc tốt.
 Làm sạch: ma sát sinh ra mùn kim loại, những hạt rắn này làm cho bề mặt bị xước,
hỏng. Còn có thể do cát, bụi, tạp chất ở ngoài rơi vào bề mặt ma sát. Nhờ dầu nhòn
lưu chuyển tuần hoàn qua các bề mặt ma sát cuốn các tạp chất ra ngoài.
 Làm kín: trong các động cơ, nhiều chi tiết truyền động cần phải kín và chính xác như
piston – xylanh, nhờ khả năng bám dính tạo màng, dầu nhờn có thể góp phần làm kín
các khe hở ngăn không cho hơi bị rò rỉ đảm bảo cho máy làm việc tốt.
 Bảo vệ kim loại: bề mặt máy móc, động cơ khi làm việc hay tiếp xúc với không khí
chứa nhiều hơi nước, khí thải… làm cho kim loại bị ăn mòn, hư hỏng. Nhờ dầu nhờn
làm thành màng mỏng phủ kín bề mặt kim loại nên ngăn được các yếu tốt ảnh hưởng
trên, bảo vệ tốt được kim loại.
Do các phân tử lớn, thành phần hóa học của phân đoạn dầu nhờn rất phức tạp: các n-
5
và izo-parafin ít, naphten và thơm nhiều, dạng cấu trúc hỗn hợp tăng. Hàm lượng các hợp
chất của S, N, O nhiều hơn 50% [2]:
- Hàm lượng S có trong dầu mỏ ở phân đoạn này ở dạng disunfua, thiophen, sunfua
vòng
- Các chất N thường tồn tại ở dạng đồng đẳng của pyridin, pyrol và cacbazol.
- Các hợp chất O ở dạng axit.
- Có các kim loại nặng: V, Ni, Cu, Pb, các chất nhựa, asphanten.

 Ảnh hưởng của các hợp chất phi hydrocacbon:
 Các hợp chất chứa S làm cho chất lượng nhiên liệu xấu đi, gây ăn mòn mạnh.
 Các chất chứa N làm giảm hoạt tính của chất xúc tác vì các hợp chất N có xu
hướng tạo phức với kim loại.
 Các chất chứa O tồn tại ở dạng axit gây ăn mòn, các muối của axit này hòa
tan trong nhiên liệu làm nhiên liệu biến màu, đóng cặn.
 Các chất nhựa cháy không hoàn toàn tạo cốc.
 Các kim loại đầu độc chất xúc tác, làm giảm hoạt tính của chất xúc tác.
c. Cặn gudron
Cặn gudron được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: sản xuất bitum (quan trọng
nhất), than cốc, bồ hóng, nhiên liệu đốt lò [2].
Thành phần này rất phức tạp, có thể chia thành ba nhóm chính:
 Nhóm chất dầu: chiếm khoảng 45 ÷ 46%, bao gồm các hydrocacbon có phân tử
lượng lớn, tập trung nhiều các hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp
nhiều vòng giữa thơm và naphten; là nhóm chất nhẹ nhất có tỷ trọng xấp xỉ bằng 1,
hòa tan trong xăng, n-pentan,
 Nhóm chất nhựa: có dạng keo quánh, gồm hai nhóm thành phần là các chất trung tính
và các chất axit. Các chất trung tính (chiếm khoảng 10 ÷ 15% khối lượng cặn
gudron), có màu nâu hoặc đen,tỷ trọng lớn hơn 1, tạo cho nhựa tính dẻo và tính kết
dính - ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài của nhựa; Các chất axit (chiếm khoảng 1%
cặn dầu mỏ), tỷ trọng lớn hơn 1, có nhóm –COOH, màu nâu sẫm, tạo cho nhựa có
tính hoạt động bề mặt, quyết định khả năng kết dính của bitum.
6
 Nhóm asphanten: là nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn 1,
chứa phần lớn các hợp chất dị vòng.
 Ngoài ra trong cặn gudron còn có các kim loại nặng, các chất cacben, cacboit rắn,…
- Bitum là hỗn hợp phức tạp của nhiều loại chất trong đó hàm lượng các nguyên tố
thu được: C (80 ÷ 87%), H (10 ÷ 15%), S (2 ÷ 8%), N (0,5 ÷ 2%), O (1 ÷ 5%). Bitum loại
tốt chứa 25% nhựa (quyết định tính dẻo), 15 ÷ 18% asphanten (quyết định tính rắn), 52 ÷
54% dầu (khả năng chịu sương gió) [2].

- Nhiên liệu đốt lò khi cháy có nhiệt năng vào khoảng 10.000kcal/kg. Tỷ lệ giữa C
và H càng thấp thì nhiệt năng càng cao.
1.4. Điều kiện công nghệ
Tháp chân không được trang bị mâm van (mâm van có nhiều ưu điểm), tất cả các
mâm đều ở dạng hai dòng. Tổng số mâm là 18. Trên mâm nạp liệu và dưới mâm suất
dòng hồi lưu giữa có lắp đặt lưới chặn (để loại các giọt gudron trượt vào trung tâm của
tháp) [3].
Nguyên tố quan trọng của tháp chưng cất là mâm. Trong thực tế có nhiều loại mâm:
mâm mũ, mâm dạng máng, mâm kết cấu hình chữ S, mâm van, tia và mâm lưới… Trong
công nghiệp chế biến dầu, mâm mũ được sử dụng phổ biến nhất và được chọn là mâm
chuẩn để so sánh với các mâm khác, song mâm mũ có khá nhiều nhược điểm: chi phí cao,
tiết diện hoạt động thấp, trở lực cao, phân bố dòng hơi không đều, dễ bị nhiễm bẩn khi
chế biến dầu lưu huỳnh và dầu nhựa tạo sản phẩm gây ăn mòn.
Mâm lưới, mâm sang, mâm van có giá thành thấp, công suất lớn, trở lực thấp, mức
cuốn các giọt theo dòng hơi thấp.
Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất chân không được thiết kế với mục đích nhận được
phân đoạn 350 ÷ 500
o
C.
7
Bảng 1: Chế độ công nghệ của cụm chân không [3].
Nhiệt độ,
o
C Chế độ tối ưu Ngưỡng cho phép
Mazut tại cửa ra lò L - 3 400 ≤ 420
Vách ngăn lò L – 3 700 ≤ 750
Đỉnh tháp K – 10 90 ≤ 100
Đáy tháp 345 ≤ 350
Hơi quá nhiệt 420 ≤ 440
Áp suất dư trong tháp K – 10, mmHg 60 ≥ 50

Áp suất hơi vào máy phun chân không, atm 11,0 ≥ 10,0
• Áp suất dư trong tháp: 60 mmHg [3].
Để điều chế distilat dầu nhờn thì phân hủy cặn phải ít nhất bằng cách tăng hơi nước,
giảm chênh lệch áp suất trong tháp chân không. Nhiệt độ sôi của các hydrocacbon giảm
mạnh khi áp suất dư đạt ≥ 50mmHg.
• Nhiệt độ:
Nhập liệu: 405 ÷ 420
o
C [3].
Cặn mazut sau khi chưng cất khí quyển (> 350
o
C) tiếp tục được gia nhiệt trước khi
vào nhập liệu tại tháp chân không.
Đáy tháp: < 350
o
C [3].
Trong điều kiện chân không, nhiệt độ tại đáy tháp được giảm xuống < 350
o
C nhằm
tránh sự phân hủy của các hydrocacbon, hạn chế sự mất mát và để thu được hiệu suất sản
phẩm cao nhất.
Đỉnh tháp: 80 ÷ 90
o
C [3].
Nhiệt độ tại đỉnh tháp khoảng 80 ÷ 90
o
C được xem là khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá
trình chưng cất chân không thu được phần distilat có hiệu suất cao nhất.

1.5. Tháp chưng cất chân không

Tháp chưng cất chân không (hình 1) ứng dụng để chưng cất hỗn hợp hydrocacbon sôi
cao (mazut) ở áp suất chân không sâu (trên 700mmHg) và nhiệt độ cao (đến 430
o
C) thành
các phân đoạn dầu nhờn và cặn chân không (gudron) [3].
8
1- ống nồi để điều chỉnh mức
2- ống nạp dòng hồi lưu dưới (nóng)
3- tháo dòng hồi lưu dưới
4- tháo dòng hồi lưu giữa
5- ống nối để lắp đặt vacumet
6- ống tháo dòng hồi lưu tuần hoàn giữa
7- cửa tháo hơi vào thiết bị tạo chân không
8- thông gió
9- lưới chặn
10- cửa nạp dòng hồi lưu tuần hoàn trên (lạnh)
11- cửa nạp dòng hồi lưu tuần hoàn giữa (lạnh)
12- cửa nạp dòng hồi lưu tuần hoàn giữa (nóng)
13- cửa nạp dòng hồi lưu tuần hoàn dưới (lạnh)
14- ống nối để rửa lưới chặn
15- nạp mazut từ lò nung L-3
16- ống nối để nạp hơi
17- cửa tháo gudron
Hình 1: Tháp chưng cất chân không
Khi chế biến dầu không ăn mòn, tháp được chế tạo từ
thép cacbon. Khi chế biến dầu lưu huỳnh tháp được làm từ thép lưỡng kim loại, còn lớp
trong và mâm chế tạo từ thép không rỉ.
Kết cấu ở đỉnh và đáy tháp hẹp hơn là do thể tích của vùng trên và phân chưng thấp
hơn nhiều so với vùng bay hơi ở giữa, cần phải giảm sự phân hủy gudron nên thời gian
lưu của nó trong vùng nhiệt độ cao phải giảm.

Các nhà máy chế biến dầu hiện nay thường sử dụng mâm lưới, mâm van và mâm
sang. Số mâm phụ thuộc vào mức phân tách.
Ở nhiệt độ và lưu lượng hơi nước cố định, tăng số mâm dẫn tới tăng áp suất trong
vùng cấp và giảm độ sâu chưng cất.
9
Để chống tạo bọt đưa vào dầu silicon (khoảng 0.75 mg/l nguyên liệu) [3].
So sánh tháp chưng cất khí quyển và chân không
Chưng cất khí quyển Chưng cất chân không
Giống
- Đều dựa trên quá trình chưng cất vật lý.
- Sử dụng nhiệt để làm bay hơi các cấu tử trong hỗn hợp cần
chưng cất nhằm thu được sản phẩm theo từng phân đoạn bay
hơi.
Khác
- Nguyên liệu là dầu thô.
- Sử dụng áp suất khí quyển.
Nhiệt độ : 180 ÷ 350
o
C.
- Nguyên liệu là cặn mazut.
- Sử dụng áp suất chân không.
Nhiệt độ : 350 ÷ 500
o
C.
1.6. Thiết bị tạo chân không
Chân không trong thiết bị được tạo thành bằng cách ngưng tụ khí trong không gian
kín và hút khí và hơi không ngưng tụ ra bằng thiết bị tương ứng.
1.6.1. Thiết bị ngưng tụ bề mặt
1 – cụm bù trừ hình thấu kính; 2 – tấm chắn ngang; 3 – ống; 4 – buồng phân phối
Hình 2: Thiết bị ngưng tụ bề mặt dạng cố định

Trong ống của thiết bị ngưng tụ bề mặt theo hệ thống tám dòng nước lạnh chảy từ
dưới lên trên. Nhờ làm lạnh và ngưng tụ hơi trong không gian giữa các ống của thiết bị
10
ngưng tụ bề mặt thể tích pha hơi giảm mạnh và tạo thành chân không trong tháp.
1.6.2. Máy bơm chân không
Có 2 loại bơm: bơm chân không khô và ướt. Máy bơm khổ dùng để bơm khí khô, còn
bơm ướt để bơm khí chứa chất lỏng.
Hình 3: Máy bơm chân không
 Nguyên lí làm việc
Các cánh bơm thiết kế đặt trong rotor, rotor được đặt lệch tâm so với buồng bơm. Khi
rotor quay cánh bơm văng ra ma sát với buồng bơm lấy không khí và xả ra ngoài để tạo
chân không. Không khí trộn lẫn với dầu nên đầu ra của bơm có hệ thống lọc tác. Tới đây
dầu được giữ lại và cho vào buồng chứa dầu. Dầu chân không trong buồng chứa lại trả về
buồng làm việc để tiếp tục quá trình. Cánh hút được trang bị bộ lọc khí nhằm giảm các
chất bẩn và lượng hơi nước lẫn vào dầu nhằm tăng hiệu suất làm việc của bơm.
1.6.3. Thiết bị ngưng tụ khí áp
11
Sơ đồ hình 4 gồm ống (3) có chiều
cao 12m, trong đó các dòng khí và
nước chuyển động gặp nhau; hơi nước
ngưng tụ và cùng với nước qua cửa van
thủy lực chảy vào bể chứa hoặc thải
vào kênh. Van thủy lực được tạo thành
như sau: đuôi của ống (3) ngập trong
lớp nước trong bể (4). Không khí và khí
không ngưng tụ được hút bằng máy
bơm chân không hoặc bơm tia nước.
Hình 4: Sơ đồ thiết bị ngưng tụ khí áp
1.6.4. Bơm phun tia (ejector)
Hơi hoạt động phun ra từ vòi phun với

tốc độ siêu âm phối trộn với các hạt không
khí không ngưng tụ vào ống thắt – buồng
trộn để trộn hoàn toàn hơi với khí. Sau đó
hỗn hợp được đưa tới buồng khuếch tán để
chuyển động năng của dòng thành công khi
hỗn hợp ra khỏi thiết bị.
Hình 5: Sơ đồ bơm tia hơi
1.6.5. Hệ thiết bị ngưng tụ khí áp - bơm phun
12
Hình 6: Sơ đồ công nghệ tạo chân không bằng hệ thiết bị ngưng tụ khí áp – bơm phun
Trong hệ thiết bị ngưng tụ khí áp - bơm phun hơi thoát ra từ đỉnh tháp chân không
ngưng tụ ngay lập tức trong thiết bị ngưng tụ khí áp và sau đó được hút bằng máy hơm
chân không (thường là bơm phun hơi).
Sản phẩm dầu ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ (2) không hòa loãng nhờ đó dễ dàng
tách ra khỏi condensat được thu gom vào bể lắng và hộp khí áp.
Áp suất dư trong thiết bị ngưng tụ khí áp phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, tức là
chân không được xác định bởi nhiệt độ nước rời khỏi thiết bị ngưng tụ. Nước từ thiết bị
ngưng tụ bị nhiễm sản phẩm dầu và hợp chất lưu huỳnh (thường 5.5% so vớ mazut), vì
vậy để giảm sự nhiễm bẩn, nước được tái sử dụng.
13
1.6.6. Hệ bơm phun - thiết bị ngưng tụ khí áp
Hình 7: Sơ đồ hệ bơm phun – thiết bị ngưng tụ khí áp
Hệ bơm phun – thiết bị ngưng tụ khí áp có thể tạo chân không sâu hơn (áp suất dư 5 –
10mmHg).
Trong sơ đồ này, hơi từ tháp chân không được đưa trực tiếp vào bơm phun, còn độ
sâu của chân không phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thoát ra từ thiết bị ngưng tụ khí áp.
Độ sâu của chân không phụ thuộc vào đối áp tại cửa ra của bơm phun, vì vậy để tạo
chân không sâu cần mắc nối tiếp vài bơm phun.
Chương 2: Sơ đồ công nghệ
14

2.1. Sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất chân không
K-10- Tháp chưng cất chân không; T-35- Thiết bị ngưng tụ; T-1, T-3, T-4, T-16, T-18, T-25, T-34- Thiết
bị trao đổi nhiệt; T-25a- Thiết bị ngưng tụ băng không khí; T-24, T-28, T-30, T-31- Máy lạnh; H-1- Bơm
chân không phun hơi; H- Máy bơm; E- Bể chứa; L-3- Lò nung dạng ống; B- Bể chứa nước
Hình 6: Sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất chân không
 Nguyên lý làm việc:
Trong sơ đồ hình 6, mazut từ tháp K-2 được máy bơm H-21 bơm vào ống xoắn của lò
nung L-3 và sau khi nung nóng 400 ÷ 410
o
C được dẫn vào tháp chưng cất chân không K-
10. Để giảm sự phân hủy của mazut ở nhiệt độ cao, tạo cốc trong các ống lò nung và tăng
phần cất, thêm hơi nước quá nhiệt vào từng dòng chảy qua lò nung tại cửa tháp K-1. Ở
đỉnh tháp chưng cất chân không K-10 giữ áp suất không quá 60mmHg. Khí sinh ra khi
15
phân hủy mazut cùng hơi nước được dẫn sang thiết bị ngưng tụ T-35, trong đó hơi nước
ngưng tụ còn khí được hút bằng máy bơm chân không – phun 3 cấp H-1. Phần ngưng tụ
từ T-35 được đưa vào bể chứa E-22, từ đó vào bể chứa B, nước từ đó được thải ra còn sản
phẩm dầu tích tụ trong bể lắng được máy bơm H-40 bơm vào cửa nạp của máy bơm
nguyên liệu [3].
Từ mâm 15 của tháp chân không K-10 dòng hồi lưu trên được máy bơm H-24 hút ra
và bơm qua các thiết bị trao đổi nhiệt T-25, thiết bị ngưng tụ bằng không khí T-25a, máy
lạnh T-28 và với nhiệt độ 50
o
C được đưa trở lại mâm 18 của tháp K-10. Phân đoạn có
nhiệt độ sôi dưới 350
o
C được máy bơm H-24 bơm vào tháp K-2 hoặc vào đường ống
nhiên liệu diesel. Cũng có thể đưa dòng hồi lưu nóng vào mâm 14 nhờ máy bơm H-24
[3].
Từ mâm 9 trích phân đoạn 350 ÷ 500

o
C dưới dạng sản phẩm trung gian, sau đó được
máy bơm H-25 bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt T-16 (dòng nóng), sau đó lượng phân đoạn
350 – 500
o
C cần thiết quay trở lại tháp như dòng hồi lưu sau khi đã qua máy lạnh T-30,
phần dư qua thiết bị trao đổi nhiệt T-1 và lấy ra ngoài. Từ mâm thứ 9 của tháp K-10 dòng
hồi lưu dưới được máy bơm H-26 bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt T-18 và thiết bị làm lạnh
T-31, trong đó nó được làm lạnh đến 170
o
C và trở về mâm số 6, phần còn dư quay trở lại
thấp chưng cất khí quyển K-2. Từ bơm H-25 và H-26 hai dòng nóng trở lại tương ứng tại
mâm thứ 8 và mâm thứ 4 [3].
Từ đáy tháp K-10 gudron được máy bơm H-27 bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt T-4, T-
3, T-34, máy lạnh T-24 và với nhiệt độ không quá 100
o
C được đưa vào bể chứa [3].
2.2. Các dạng sơ đồ công nghệ
2.2.1. Sơ đồ chưng cất mazut trong chân không
Yêu cầu của quá trình chưng cất này là tránh rơi giọt gudron vào gasoil chân không
và sao cho hàm lượng hợp chất cơ kim trong đó không tăng và khi cracking không tăng
tạo cốc. Để thực hiện được điều này, sử dụng phụ gia chống tạo bọt dạng silicon và lắp
đặt kết cấu chặn bằng thép dập hoặc gợn song ở cửa nạp liệu.
16
1 - lò nung ống; 2 - tháp chưng cất chân không thứ nhất; 3 - tháp chưng cất chân không thứ 2; 4 - trao
đổi nhiệt; 5 - thiết bị làm lạnh; 6 - thiết bị ngưng tụ khí áp; 7 - ejector; 8 - tháp bay hơi
I - mazut; II - distilat <350
o
C; III - phân đoạn dầu nhờn rộng; IV - distilat 350 - 460
o

C; V - distilat 460 -
490
o
C; VI - distilat >490
o
C; VII - gudron; VIII - hơi nước; IX - nước; X - khí và hơi không ngưng tụ
Hình 7: Sơ đồ chưng cất chân không hai tháp để chưng cất mazut
Số mâm trong tháp chân không không lớn, chỉ 8 mâm trong phần cất và 4 mâm trong
phần chưng. Trở lực của mâm phải càng thấp càng tốt. Chân không trong tháp là 700 ÷
740 mmHg; ứng với áp suất dư trong tháp thấp và sự có mặt của hơi nước giúp thu hồi
distilat sâu hơn [3].
Cả hai tháp đều được trang bị hệ thống phun hơi độc lập để tạo chân không.
Khi muốn phân tách dầu nhờn tốt hơn, mazut được chưng cất theo sơ đồ hai tháp. Có
nhiều phương pháp phân tách, một trong những phương án là ở tháp một thu phân đoạn
dầu nhờn rộng, còn trong tháp chân không thứ hai với số mâm lớn phân đoạn được tách
hẹp hơn – phương án như hình 7. Một phương pháp khác là mazut được chưng cất trong
hai tháp nối tiếp nhau, ở tháp thứ nhất thu được distilat nhẹ hơn và semigudron, trong
17
tháp thứ hai từ semigudron thu được distilat nhớt và gudron.
Trong hình 7, ở tháp chân không thứ nhất, hai sản phẩm đỉnh thu được là distilat II (<
350
o
C), sản phẩm trích ngang là phân đoạn dầu nhờn rộng (350 ÷ 575
o
C) III và cặn là
gudron VII. Ở tháp chân không thứ hai, phân đoạn III thu được distilat: IV (350 ÷ 460
o
C),
V (460 ÷ 490
o

C) và VI (> 490
o
C). Hàm lượng phân đoạn nhẹ trong distilat V được điều
chỉnh trong tháp bay hơi (8) [3].
Một phần nhiệt của các dòng được lấy ra trong sơ đồ trên để điều chế hơi nước với áp
suất 7 atm, nhờ đó làm tăng hiệu quả kinh tế [3].
2.2.2. Sơ đồ chưng cất khí quyển - chân không
a. Cụm chưng cất khí quyển - chân không ba bậc
1 - lò nung ống; 2 - tháp chưng cất khí quyển; 3 - tháp ổn định xăng; 4 - tháp chân không thu dầu nhờn; 5
- tháp chân không thu nhiên liệu; 6 - trao đôi nhiệt; 7 - thiết bị ngưng tụ - làm lạnh; 8 - thiết bị gia nhiệt
bằng hơi; 9 - bể chứa hồi lưu; 10 - thiết bị ngưng tụ làm lạnh bề mặt; 11 - ejector
I - dầu thô; II - khí; III - khí hóa lỏng; IV - sản phẩm trích ngang; V - xăng không ổng định; VI - xăng ổn
định; VII - semigudron; VIII - hơi nước; IX - mazut; X - nước hồi lưu; XI - nước lạnh; XII - khí và hơi
không ngưng tụ; XIII - gudron; XIV - chất ngưng tụ
Hình 8: Cụm chưng cất khí quyển - chân không ba bậc
18
 Nguyên lý làm việc:
Sơ đồ trong hình 8 gồm tháp chưng cất khí quyển (2) và hai tháp chưng cất chân
không làm việc nối tiếp nhau. Tháp chân không thứ nhất thu được distillat dầu nhờn và
cặn semigudron VII. Một phần cặn được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn
gốc phần còn lại được đưa qua lò nung và tiếp theo vào tháp chân không thứ hai, làm việc
ở áp suất dư 10 – 15mmHg. Trong tháp này thu được nguyên liệu distilat nặng cho
cracking xúc tác hoặc hydrocracking. Cặn chưng cất là gudron XIII được sử dụng làm
nhựa đường. Phân đoạn ligroin được đưa vào cụm reforming xúc tác [4].
Vấn đề đặc biệt được quan tâm ở đây là thiết bị tạo chân không ở dạng bơm phun
ejector và thiết bị ngưng tụ bề mặt thay cho áp kế. Nhờ hệ thống này tạo chân không sâu
hơn. Áp suất dư trong tháp chân không hai thấp hơn và tách phân đoạn tốt hơn cho phép
giảm tạo cốc.
b. Cụm chưng cất khí quyển - chân không bốn bậc
1 - lò nung ống; 2 - tháp loại xăng; 3 - tháp chưng cất khí quyển; 4 - tháp chưng cất chân không thứ nhất;

5 - tháp chưng cất chân không thứ 2; 6 - trao đổi nhiệt; 7 - thiết bị ngưng tụ - làm lạnh; 8 - bể chứa hồi
lưu; 9 - thiết bị ngưng tụ khí áp; 10 - ejector
I - dầu thô; II - khí; III - sản phẩm đỉnh; IV - sản phẩm trung gian; V - semigudron; VI - gudron; VII - hơi
nước; VIII - dòng nóng; IX - mazut; X - dầu thô loại xăng; XI - nước lắng; XII - nước lạnh; XIII - khí và
hơi không ngưng tụ; XIV - gasoil
Hình 9: Cụm chưng cất khí quyển - chân không bốn bậc
19
 Nguyên lý làm việc:
Sơ đồ trong hình 9 gồm hai tháp khí quyển và hai tháp chân không. Môi trường bay
hơi được sử dụng là gasoil. Theo sơ đồ semigudron V từ tháp chân không thứ nhất (4)
trước khi vào lò nung (1) được trọn với gasoil XIV. Hỗn hợp được nung nóng trong lò
nung và đưa vào tháp chân không thứ hai (5) trong đó thu được ba sản phẩm: gasoil tuần
hoàn XIV, distilat dầu nhờn IV và cặn gudron VI [4].
20
Tài liệu tham khảo:
[1]. />khong-8465/ (Đề tài: “Kỹ thuật chân không và ứng dụng công nghệ chân không”).
[2]. Đinh Thị Ngọ & Nguyễn Khánh Diệu Hồng: "Hóa học dầu mỏ và khí", Đại học Bách
khoa Hà Nội.
[3]. Lưu Cẩm Lộc: "Công nghệ lọc và chế biến dầu", Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí
Minh.
[4]. />thuong-va-ap-suat-chan-khong-23503/ (Đề tài Khái quát về quy trình chưng cất dầu ở áp
suất thường và áp suất chân không. Tài liệu – Ebook).
[5]. (Đề tài
thiết kế tháp chưng cất chân không cặn dầu thô, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí
Minh).
21