Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
1
Lời cảm ơn

Em xin chân thànhcảm ơn thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Hữu Trịnh
người đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ và tận tình ân cần chỉ bảo của thầy đã
giúp em hiểu được những vấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ án này đúng
thời gian quy định.
Tuy nhiên với khối lượng công việc lớn, hoàn thành trong thời gian có
hạn nên em không thể tránh khỏi. Kính mong các thầy giáo, cô giáo chỉ bảo
cho em.
Một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS.
Nguyễn Hữu Trịnh và các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn công nghệ Hữu
Cơ - Hoá dầu dã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Phạm Bích Ngọc
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
2
Mở đầu

Dầu mỏ được con người biến đổi từ thời cổ xưa và công nghệ chế biến
dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859 khi mà Edwis Drake
(Mỹ) khai thác được dầu thô, lúc bấy giờ lượng dầu thô khai thác được còn rất
ít nó được sử dụng làm nhiên liệu để đốt chảy thắp sáng. Thế kỷ 19 dầu được
coi như nguồn tài nguyên cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế
quốc dân.
Hiện nay dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của
mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65  75% năng lượng sử dụng từ dầu mỏ,

chỉ có 20 22%.
Dựa vào các quá trình chế biến như: Chưng cất, hydro crarking,
reforming, ankil hoá, đồng phân hoá, polyme hoá cho ra các sản phẩm xăng,
nhiên liệu phản lực dầu mỏ bôi trơn, có hiệu quả tối đa và một số sản phẩm
khác như: sản phẩm năng lượng, phi năng lượng, butan, cốc và khí lỏng dân
dụng, làm khí đốt và nhiên liệu.
Ngày nay trên 90% sản phẩm hữu cơ có nguồn gốc từ dầu khí và tỷ lệ
dầu khí sử dụng vào mục đích năng lượng sẽ giảm dần do đó dầu khí trong
một tương lai lâu dài vẫn chiếm dữ một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng
lượng và nguyên liệu hoá học mà không có một tài nguyên thiên nhiên nào
cạnh tranh nổi.
Dầu mỏ là hỗn hợp phức tạp trong đó có hàng trăm hợp chất khác nhau,
nhưng nguyên tố cơ bản chứa trong dầu khí phần lớn là hyđro cacbon chiếm
từ 60  90% trọng lượng trong dầu, còn lại là các chất oxy, lưu huỳnh, nước,
các phức chất cơ kim, các chất nhựa, asphanten. Trong khí còn chứa các khí
trơ như He, Ar, Xe….
Đối với Việt Nam, coi dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn, là chỗ dựa
cho ngành công nghiệp hoá, hiện đại hoá, làm đà thúc đẩy cho nền kinh tế
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
3
quốc dân. Đây là mũi nhọn có tính chiến lược của Việt Nam, như vậy ngành
công nghiệp chế biến dầu nước ta đang bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả
nước đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá chắc chắn sự
đóng góp của ngành dầu khí trong công cuộc công nghiệp hoá đất nước sẽ có
ý nghĩa không chỉ bằng những chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà ngành công nghiệp
mọi nhọn này còn là nguồn động viên tinh thần của đảng, toàn dân và nhất là
thành viên đang hoạt động trong ngành dầu khí, hăng hái lao động góp phần
xây dựng đất nước để sau vài thập niên tới sánh vai với các nước trong khu
vực và trên thế giới.

Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng
của nguyên liệu dầu mỏ ma từ nguyên liệu than được các khoáng chất khác
không thể có, đó là quá trình 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, ít tạp chất, dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều loại sản
phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của ngành kinh tế quốc dân.
Cùng với ự phát triển mạnh của công nghiệp dầu khí trên thế giới dầu
khí Việt Nam cũng đã được phát hiện những năm 1970 và đang trên đà phát
triển, chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu dự trữ lượng tương đối lớn như
mỏ Bạch hổ, Đại hùng mỏ rồng Nam côn sơn các mỏ khí như Tiền hải (Thái
Bình) Lan tây, lan đỏ… Đây là nguồn nguyên liệu quý giúp nước ta có thể
bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc dầu số 1 Dung
Quất với công suất 6 triệu tấn/năm, sắp hoàn thành để hoạt động và đang tiến
hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số 2 nghi sơn - Thanh Hoá với công suất 7
triệu tấn/năm.
Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào
thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước tađang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá,
hiện đại hoá. Chắc chắn sự đống góp của ngành dầu khí sẽ rấ có nghĩa.
Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp gồm hyđro cacbon, khí
thiênnhiên, khí dầu mỏ và các hợp chất khác như CO
2
, N
2
, H
2
S, He…. Dầu
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
4
mỏ muốn sử dụng được rộng rãi, chưng cất sơ khai dầu, chưng cất phân đoạn.

Các phân đoạn thu được phù hợp cho các phương pháp chế biến khác.
Thành phần phân đoạn là một chỉ tiêu quan trọng cần xác định dối với
các sản phẩm trắng như xăng, terosen, điezen. Theo thành phần phân đoạn có
thể biết được các loại sản phẩm thu được và khối lượng của chúng các phân
đoạn bao giờ cũng gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôi thay
đổi. Do vậy đặc trưng cho tính bay hơi của một số phân đoạn là nhiệt độ sôi
đầu và nhiệt độ sôi cuối.
Các phân đoạn thu được từ các quá trình chưng cất sơ khai được chế
bién bằng các phương pháp hoá học hay vật lý để thu các sản phẩm năng
lượng caực sản phẩm phi năng lượng và các sản phẩm hoá học.
Vì thế ngành khai thác chế biến dầukhí là một ngành công nghiệp mũi
nhọn, trong tương lai lâu dài vẫn chiếm dữ một vị trí quan trọng trong lĩnh
vực năng lượng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên
nào thay thế được.
Đề tài của em là "Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ít phần nhẹ
với năng suất 2,5 triệu tấn/năm" và trên cơ sở trình bày các vấn đề lý thuyết
có liên quan.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
5
Phần I. Tổng quan về lý thuyết
Chương I. Nguyên liệu dầu thô


I.1. Thành phần hoá học của dầu mỏ.
Trong thiên nhiên dầu mỏ ở dạng chất lỏng nhờn, dễ bắt cháy, khi khai
thác ở nhiệt độ thường có ở dạng lỏng hay đông đặc, có màu vàng đến đen là
nguyên liệu chính cho quá trình chưng cất dầu thô.
I.1.1. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ.
Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, trong dầu có chứa tới hàng trăm chất

khác nhau, nhưng các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu là cácbon và hyđro.
Trong đó C chiếm 82  87%: h chiếm 0,01 1,8% còn lại là các chất chứa
oxy, lưu huỳnh nitơ, các phức cơ kim có chất nhựa, aphanten. Trong khí còn
chứa các khí trơ như N
2
, He, Ar, Xe…
Nhìn chung, dầu mỏ càng chứa nhiều hyđro cácbon càng ít thành phần
dị thể tố càng tốt và loại dầu mỏ đó có giá trị kinh tế cao.
I.1.2. Thành phần hydro cacbon trong dầu mỏ.
Hyđro cacbon là phần chính của dầu, như tất cả các loại hyđro cacbon
(trừ olefin) đều có mặt trong dầu mỏ. Chúng được chia thành các nhóm
parafin, naphten, aromat, hỗ hợp raphten - aromat. Bằng các phương pháp hoá
lý, người ta đã xác định được hơn 400 loại hyđro cacbon khác nhau.
I.1.2.1. hyđro cacbon parafinic.
Hyđrocacbon parafinic còn họi là alkan, là loại hyđro cacbon phổ biến
nhất. Về mặt cấu trúc, hyđro cacbon parafin có hai loại: loại cấu trúc mạch
thẳng gọi là n - parafin và loại cấu mạch nhánh gọi là izo - parafin. Chungs
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
6
cói số nguyên tử cacbon từ C
1
 C
45
. Trong đó n - parafin chiếm đa số (25 
30% thể tích)
Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở ba dạng: lỏng,, khí và rắn.
ở điều kiện thường (nhiệt độ 25
0
C, áp suất khí quyển) các parafin mạch

thẳng chứa từ C
1
 C
4
đều nằm ở thể khí. Các n - parafin mà phân tử chừa từ
C
5
 C
17
nằm ở thể lỏng, còn các n - parafin chứa 18 nguyên tử cacbon trở
lên nằm ở dạng tinh thể.
Nhưng hyđro cacbon parafin từ C
5
 C
10
nằm trong phần nhẹ của dầu
với nhánh là những cấu tử tốt của xăng, vì cho xăng có khả năng chống kích
nổ kém (nC
7
có trị số octan = 0). Trong chế biến hoá dầu, nhưng hyđro
cacbon chứa trong phần nhẹ dầu hay trong khí đồng hành lại là nguyên liệu
rất tốt cho quá trình sản xuất defin thấp như etylen, poropylen, butylen và
toluen đó là nguyên liệu cơ sở cho tổng hợp hoá học để sản xuất chất dẻ, vải,
sợi hoá học, tơ nhân tạo.
Phải áp dụng các biện pháp như: gia nhiệt đường ống cho thêm phụ gia,
tách bớt n - parafin rắn ngay tại nơi khai thác để tại điểm đông đặc, các biện
pháp này gây tốn kém, làm tăng giá thành dầu thô. Tuy nhiên, các parafin rắc
tách ra được từ dầu thô lại là nguyên liệu quý cho tổng hợp hoá học để điều
chế chất tẩy rửa tổng hợp, phân tích…
Còn các izo - parafin thường chỉ nằm trong phần nhẹ và phần có nhiệt

độ sôi cao thì ít. Chúng thường có cấu trúc đơn giản, mạch chính dào, nhánh
phụ ít và ngắn, nhánh phụ thường là nhóm metyl. Các izo - parafin có cacbon
từ C
5
C
10
là các cấu tử rất quý trong phần nhẹ của dầu mỏ, chúng làm tăng
khả năng chống kích nổ của xăng.
Các izo - parafin so với n - parafin chúng có độ linh động cao hơn và
chúng làm tăng trị số octan của xăng.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
7
I.1.2.2. Hydro cacbon Naphtenic.
Naphteric còn gọi là cyclo parafin, có công thức tổng quát là C
n
H
2n
.Nó
là một trong những hyđro cacbon phổ biến và quan trọng dầu mỏ, hàm lượng
của chúng có thể thay đổi từ 30  60% t rọng lượng. Các hyđro cacbon
thường gặp là loại một vòng, trong đó chiếm chủ yếu là loại vòng 5,6 cạnhm
loại vòmg 7 cạnh hoặc lớn hhơn ít gặp trong dầu, và khác những naphten có
từ 2  3 vòng ngưng tụ cũng ít gặp, các loại hyđro cacbon naphten có mặt
trong phân đoạn nhẹ (thường là một vòng và ít nhánh phụ) hoặc ở phần có
nhiệt độ sôi trung bình và cao (khi đó là những cấu tử có nhiều vòng và nhánh
phụ dài). Một số ví về các hyđro cacbon có trong dầu mỏ như sau:

Hyđro cacbon naphten là thành phần rất quan trọng trong nhiên liệu
động cơ và dầu nhờn. Các naphten một vòng làm cho xăng có chất lượng cao
những hyđro cacbon naphten một vòng có mạch dài là thành phần rất tốt của
dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và ít thay đổi theo nhiệt, đặc biệt chúng là
các cấu tử rất quý cho nhiên liệu phản lực,do chúng có nhiệt cháy 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, hyđro cacbon naphten trong dầu mỏ còn là nguyên liệu quý
để từ đó điều chế các hyđro cacbon thơm bezen butaen xylen (BTX) là chất
khởi đầu trong sản xuất tơ sợi tổng hợp.
Như vậy dầu mỏ chứa nhiều hyđro cacbon naphten thì càng có giá trị
kinh tế cao vì từ đó có thể sản xuất được các sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên
R
R
R
c h
3
c h
3
c h
3
(ch
2
)
11
(ch
2
)
40
c h

3
c h
3
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
8
liệu có chất lượng tốt, chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ được tính
linh động không gây khó khăn tốn kém cho quá trình bơm, vận chuyển phun
nhiên liệu.
I.1.2.3. Hyđro cacbon aromatic (hyđro cacbon thơm).
Hyđro cacbon thơm thường gặp là loại một vòng no và đồng đẳng của
chúng (bezen, toluen xylen…). Các chất này thường nằm trong phần nhẹ và
là cấu tử làm tăng khả năng chống kiéch nổ của xăng. Các chất ngưng tụ 2,3
hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ số trung bình và cao của dầu
mỏ, hàm lượng các chất loại này thường ít hơn.
Dưới đây là một số aromat thường gặp trong dầu.




Khác với nhiêu liệu xăng ở nhiên liệu phản lực và điezen, nếu hàm
lượng aromat cao thì chúng làm giảm chất lượng của các loại nhiên liệu đó do
khó tự bố cháy và tạo cốc, tạo tàn trong động cơ. Cũng như hyđro cacbon
naphtentic, các cấu tử dromat một vòng có nhánh phụ dài làl nguyên liệu quý
để sản xuất dầu nhờn có độ nhớt và chỉ số độ nhớt cao (độ nhớt ít bị biến đổi
theo nhiệt độ).
c h
3
c h
3

c h
3
bezen
toluen
xylen
Naphtalen
antraxen
pherantren
pyren
diphenyl
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
9
S
I.1.2.4. Hyđro cacbon loại hỗn hợp naphten - thơm.
Loại này rất phổ biến trong dầu, chúng thường nằm ở phàn có được sôi
cao. Cấu trúc của chúng rất giống với cấu trúc trong các vật liệu hữu cơ ban
đầu tạo thành dầu nên dầu càng có độ biến đổi chất thấp sẽ càng có nhiều các
hyđro cacbon loại này.
Một số loại hyđro cacbon hỗn hợp naphten - thơm thường gặp trong
dầu mỏ có cấu trúc như sau:



I.1.3. Các thành phần phihydrocacbon.
I.1.3.1. Các hợp chất chứa lưu huỳnh
Trong thành phần phi hyđro cacbon, các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh là
loại hợp chất phổ biến nhất, chúng làm xấu đi chất lượng của dầu thô. Người
ta dã xác định được trên 250 loại hợp chất của lưu huỳnh. Các loại dầu thô
chứa ít hơn 0,5% lưu huỳnh là loại dầu tốt, còn dầu chứa từ 1 đến 2% lưu

huỳnh trở lên là dầu xấu. Các chất chứa lưu huỳnh thường scó các dạng như:
- Mercaptan R - S - H Disunfua R - S - S - R'.
- Sùnua R - S R' Thiophen.
- Lưu huỳnh tự do S, H
2
S
- Lưu huỳnh dạng marcaptan.
Mecaptan là các hợp chất có nhóm SH liên kết trực tiếp với gốc hyđro
cacbon chúng không bền và dễ phân huỷ ở nhiệt độ cao.
2RSH
0
300 C

R - S - R + H
2
S.
RSH
0
500 C

R' - CH = CH
2
+ H
2
S.
ch
2
ch
2
tetralin indan

xyclohexylbenzen
1-xyclohexyl - 2 phenyletan
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
10
Các chất Mecaptan thường có mặt ở phần nhiệt độ sôi thấp có phân
đoạn xăng, với nhiệt độ dưới 200
0
C) gốc hyđro cacbon thường từ C
1
 C
8
.
Lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua.
Các chất này có ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và cao. Gốc hyđro
cacbon có thể là mạch thẳng vòng no hoặc thơm.
Ví dụ:


Đặc biệt ở phần có nhiệt độ sôi cao thường thấy nhiều lưu huỳnh dangj
disunfua, có thể là do các chất mercapten bị phân huỷ được dẽ dàng oxy hoá
để tạo ra disunfua theo phản ứng.
2RSH +
1
2
O
2


R - S - S - R + H

2
O
Lưu huỳnh dạng thi ophen.
Các hợp chất chứa lưu huỳnh dạng thiophen có cấu trúc mạch vòng
như:

Thiophen là bạc chất chứa lưu huỳnh phổ biến nhất (chiếm từ 45 
92 % trong tất cả các dạng hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ) chúng
thường có ở phầncơ nhiệt độ sôi trung bình và cao của dầu.
- Lưu huỳnh dạng tự do.
Đó là lưu huỳnh dạng nguyên tố và dạng H
2
S. Dựa vào hàm lượng lưu
huỳnh dạng H
2
S có trong dầu mà người ta phân ra hai loại dầu : Dầu chua
lượng H
2
S > 3,7 ml H
2
S/1lit dầu ngọt lượng H
2
S < 3,7ml H
2
S/ 1lit dầu.
S - R
(ch
2
)
n

S - R
S
S
thiophen
benzo thiophen
dibenzen thiophen
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
11
Khi đun nóng H
2
S sẽ bay ra, gây nên ăn mòn đường ống, thiết bị.
I.1.3.2. Các chất chứa Nitơ.
Các chất chứa nitơ thường có ít trong dầu mỏ (0,01  1% trọng lượng)
chúng nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao, thường có 1,2 hoặc 3 nguyên tử N,
những hợp chất có một nguyên tử nitơ thường có tính bazơ và là loại chính
còn các chất chứa từ hai nguyên tử nitơ trở lên rất ít. Cũng có loại chứa tới
bốn nguyên tử nitơ. Cũng có loại chứa tối bốn nguyên tử nước. Nhưng chất
này thường có xu hướng tạo phức với kim loại như V, Ni (ở dạng Porfinin).
Một số dạng hợp chất chứa một nitơ như sau:


I.1.3.3. Các chất chứa oxy.
Các chất chứa oxy trong dầu mỏ thường tồn tại dưới dạng axit, xetôn,
phênol, ete, este…Trong đó cac axit và phenol là quan trọng hơn cả, chúng
thường nằm ở phần có nhiệt độ sôi trung bình và cao. Các axit thương có một
chức năng và nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình,còn ở nhiệt độ cao
hơn, hàm lượng axit giảm.Các phenol thường gặp là:
N
N

N
N
pyridin
quirolin
izo - quindin
ocridin
NH
NH
NH
NH
pyrol
indol
cacbazol
benzocacbazol
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
12

I.1.3.4. Các kim loại nặng.
Hàm lượng các kim loại có trong dầu thường không nhiều (phần vạn
đến phần triệu) chúng có trong cấu trúc của các phức cơ kim (dạng parphirin),
chủ yếu là phức của hai nguyên tố V và Ni. Ngoài ra còn một lượng nhỏ các
nguyên tố khác như Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,…
Hàm lượng kim loại nặng nhiều sẽ gây trở ngại cho các quá trình chế
biến xúc tác, do chúng gây ngộ độc xúc tác. Vì vậy đối với quá trình craking
và reforming, yêu cầu hàm lượng các kim loại này không được quá 5 đến 19
ppm. Ngoài ra, phần cặn của dầu mỏ nếu chứa nhiều kim loại nặng, khi sử
dụng làm nhiệt độ đốt là sẽ có thể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có
nhiệt độ nóng chảy thấp.
I.1.3.5. Các chất nhựa và asphanten.

Nhựa và asphanten kỹ thuật những chất chứa đồng thời các nguyên tố
C, H, O, S, N có phần tử lượng rất lớn (500  600 đvC trở lên) Nhìn bề ngoài
chúng đều có mầu xẫm nặng hơn nước (tỷ trọng lớn hơn 1) và không tan
trong nước chúng đều có cấu trúc hệ vòng ngưng tụ cao, thường tập trung
nhiều ở phần nặng, nhất là cặn trong dầu mỏ. Tuy nhiên cũng có thể phân biệt
được nhựa và asphanten theo các đặc điểm:
Nhựa
Asphanten
o h
c h
3
o h
o h
phenol
Crezol

- naphatol
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
13
- Trọng lượng phân tử: 600  100đvC
- Dễ tan trong dung môi hữu cơ, khi
tạo dung dịch thực
- Độ thơm hoá: 0,14  0,25
- trọng lượng phân tử 100  2500đvC
- Khó tan trong dung môi hữu cơ, khi
tan trong dung dịch keo.
- Độ thơm hoá: 0,2  0,7.

Các chất nhựa và asphanten thường có nhiều ở phần nặng, đặc biệt là

phần cặn sau khi chưng cất, chúng đềi làm xấu đi chất lượng của dầu mỏ, sự
có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy
không hết sẽ tạo cặn, tạo tàn. Trong quá trình chế biến chúng rễ gây ngộ độc
xúc tác. Tuy nhiên, dầu mở nào chứa nhiều nhựa và asphaten sẽ làm nguồn
nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa đường.
Nhựa và asphaten ở các loại dầu mỏ khác nhau vẫn có thành phần
nguyên tố gần giống nhau. Nhựa dễ chuyển thành asphanten khi bị oxy hoá,
do đó có thể coi rằng asphanten là sản phẩm chuyển hoá tiếp theo của nhựa.
Vì vậy mà phân tử lượng của asphanten bao giờ cũng cao hơn của nhựa.
I.1.3.6. Nước lẫn trong dầu mỏ (Nước khoan).
Trong dầu mỏ bao giờ cũng có lãn một lượng nước nhất định, cúng đều
tồn tại ở dạng nhũ tương. Các nguyên tố 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
các vật liệu hữu cơ dưới đáy biển và nước từ khí quyển (như nước mưa) ngấm
vào các mỏ dầu.
Trong nước khoan chứa một lượng rất lớn các mối khoáng các cation
và anion thường gặp là: Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
2+
, K
+
, Cl
-
, CHO
-

3
, SO
2-
4
, SO
2-
3
,

Br
-
, I
-
… Ngoài ra có một số oxit không phân ly ở dạng keo như H
2
O
3
, Fe
2
O
3
,
SiO
2
.
Khi khai thác dầu, để lắng, nước sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trường hợp
nước tạo thành hệ nhũ tương bền vững, lúc đó muốn tách được hết nước thải
dùng phụ gia phá nhũ.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01

14
Cần chú ý rằng một số muối khoáng trong nước bị phân huỷ phân tạo
ra axit gây ra ăn mòn thiết bị, bơm, đường ống, theo phản ứng.
MgCl
2
+ 2H
2
O

Mg(OH)
2
+ 2HCl.
MgCl
2
+ H
2
O

Mg(OH)Cl + HCl.
Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nước khoan và có biện pháp để phòng sự
ăn mòn đó.
I.2. Chuẩn bị nguyên liệu dầu thô trước khi chế biến.
I.2.1. Các hợp chất có hại trong dầu thô .
Dầu thô vừa mới khai thác ở mở lên, ngoài phần chủ yếu là hyđro
cacbon, trong dầu thô còn chứa khí, nước muối, cát, đất nằm lẫn trong dầu
thô. Muối lẫn t rong dầu thô như: NaCl, CaCl
2
, MgCl
2
… Nước lẫn trong dầu

mỏ ở trạng thái tự do và trạng thái nhũ tương.
Trong dầu mỏ còn lẫn các khí hữu cơ như CH
4
, C
2
H
2
, C
3
H
8
, C
4
H
10
và
khí vô cơ như: H
2
S, CO
2
, H
2
. Việc có mặt các tạp chất kể trên có hại tới quá
trình vận chuyển và tồn chứa rất lớn, đặc biệt là khi chưng cất dầu, chúng sẽ
tạo cặn và các hợp chất ăn mòn, phá hỏng thiết bị làm giảm công suất chế
biến vì thế trước khi đưa vào chế biến, dầu thô cần phải được cho qua các
bước xử lý khác nhau để tách các tạp chất có hại.
I.2.2. ổn định dầu khai nguyên.
Dầu nguyên khai còn chứa các khí hoà tan như khí đồng hành và các
khí phi hyđro cacbon. Đại bộ phận chúng dễ tách ra khi áp suất trong lúc phun

ra khỏi giếng khoan. Nhưng dù sao vẫn còn lại một lượng nhất định lẫn vào
trong dầu cần phải tách tiếp trước khi đưa chúng vào chế biến nhằm mục đích
hạ thấp áp suất hơi khi chưng cất cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu
cho chế biến hoá dầu, vì rằng khi các khí hyđro cacbon nhẹ (C
1
 C
4
) là
nguồn nguyên liệu quý c ho quá trình sản suất difin nhẹ. ổn định dầu thực
chất là tích bớt phần nhẹ, nhưng để tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất là
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
15
tiến hành chưng cất ở áp suất cao, khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C
4
bay
hơi còn các phân tử C
5
trở lên vẫn còn lại trong dầu.
I.2.3. Tách các tạp chất cơ học, nước và muối.
I.2.3.1. Tách bằng phương pháp cơ học.
I.2.3.1.1. Lắng.
Bản chất của phương pháp lắng là dựa vào sự khác nhau vể tỷ trọng
dầu và các tạp chất như đất đá, nước và muối. Nếu dầu có tạp chất nàu khi để
lâu ngày thì tạp chất sẽ tách và và lắng xuống tạo thành hai lớp rõ rệt và có
thể tách ra dễ dàng.
Tốc độ lắng của hạt có tính theo công thức Stockes, áp dụng khi kích
thước hạt lớn hơn 0,5m.
 
2

12
r d d g
V
18




Trong đó:
V - Vận tốc lắng cm/s
r - đường kính của hat.
d
1
, d
2
- tỷ trọng của hạt và của dầu tương ứng.
 - độ nhớt động học của hỗn hợp.
Từ công thức này ta thấy nếu kích thước hạt càng bé, sự chênh lệch về
tỷ trọng càng ít, độ nhớt của hỗn hợp càng lớn thì tốc lắng càng nhỏ và như
vậy, để phân chia thành các lớp riêng biệt đòi hỏi thời gian càng lớn.
Để tăng thời gian lắng, người ta thường dùng biện pháp gia nhiệt để
giảm độ nhớt, nhiệt độ thường được duy trì trong khoảng 50  60%C để tránh
mất mát do dầu bay hơi. Nếu duy trì ở áp suất cao, ta có thể nâng cao nhiệt độ
lắng mà không sợ mất mát vì hơi lúc này thấp hơn so với trường hợp dùng áp
suất thấp.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
16
I. 2.3.2.3. Ly tâm.
Ly tâm là phương pháp hay được dùng để tách nước và các tạp chất đất

đá. Lực ly tâm càng lớn càng có khả năng phân chia cao và các hạt có tỷ
trọng khác nhau khỏi dầu. Lực ly tâm tỷ lệ với bình phương só vòng quay ly
tâm của roto nên số vòng quay càng lớn, hiệu quả tách càng cao. Trong
công nghiệp thường dùng máy ly tâm so với vòng quay từ 3500  50.000
vòng/phút. Nhưng nếu số vòng quay càng lớn thì việc chế tạo thiết bị càng
khó khăn và không thể chế tạo thiết bị với công suất lớn. Do vậy, lĩnh vực áp
dụng ảu phương pháp này cũng bị hạn chế.
I.2.3.1 Phương pháp lọc.
Để tách nước và tạp chất đất đá khỏi dầu có thể dùng phương pháp lọc
khi chúng ta cho thêm vào dầu một chất dễ thấm nước, dễ dữ nước và tách
chúng ra. Các chất này thuộc loại các (chất lọc trơ". Ví dụ trong thực tế người
ta dùng bong thuỷ tinh đểlọc nước ra khỏi dầu.
I.2.3.2. Các phương pháp các .
I.2.3.2.1. Tách nhũ tương trong dầu bằng phương pháp hoá học.
Bản chất của phương pháp là cho thêm một chất hoạt động bề mặt để
nhủ tương còn gọi là chất khử nhủ). Khi cac điều kiện thao tác như nhiệt độ,
áp suất chất rung động… được chọn ở chế độ thích hợp thì hiệu của các
phương pháp cũng rất cao. Song khó khăn là phải chọn được chất hoạt động
bề mặt thích hợp không gây hậu quả khó khăn cho việ chế biến sau này, cũng
như không phân huỷ hay tạo môi trường ăn mòn thiết bị.
I.2.3.2.2. Phương pháp dùng điện trường.
Dùng điện trường để phá nhủ tương, tách muối khỏi dầu là một
phương pháp hiện đại, công suất lớn, quy mô công nghiệp và dễ tự động hoá
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
17
nênn các nhà máy chế biến dầu có công suất lớn đều áp dụng phương pháp
này.
Vì bản thân các tạp chất đã kù các hạt dễ nhiễm điện tích, do vậy nếu ta
dùng lực điện trường mạnh sẽ làm thay đổi điện tích tạo điều kiện cho các hạt

đông tụ hay phát triển làm cho kích thước lớn lên và như vâỵa chúng sẽ dễ bị
tách ra khỏi dầu.
Tương tác điện trường giữa các hạt làm cho các hạt tích điện và lắng
xuống. Nguyên tắc này được áp dụng để tách muối, nước ra khỏi dầu thô. Dầu
thô được gia nhiệt trước trong cac thiết bị trao đổi nhiệt độ rồi được trộn với
một lượng nước sạch để tạo thành nhũ tương chứa mối. Lực hút giữa các hạt
tích điện làm hco các hạt lớn lên, ngưng tụ thành hạt có kích thước lớn và
chúng dễ tách thành lớp nước nằm dưới lớp dầu. Trong thực tế người ta pha
thêm nước vào dầu với lượng từ 3  8% so với dầu thô và có thể cho thêm
hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ, sau khi đã qua thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt
độ 130  150
0
C, muối t rong dầu thô được chuyển nhũ tương và khi được dẫn
vào khoảng cách giữa hai điện cực có hiệu điện thế từ 26000 V trở lên chúng
tích điện va vào nhau và tăng dần kích thước, cuối cùng tách thành lớp nước
nằm trong thiết bị tách muối được giữ ở áp suất tử 9  12 kg/cm
2
, bộ phận an
toàn được bố trí ngay trong thiết bị, khi tách mtộ bậc người ta có thể tách 90 
95% muối còn nếu áp dụng tách hai cực sẽ nâng hiệu suất muối lên 99%.
Thiết bị tách muối và nước thường có dạng hình trụ hay hình cầu, dạng
hình trị loại ngang được sử dụng phổ biến do dễ chế tạo, lăp đặt và tốn ít kim
loại hơn. Thiết bị thường có kích thước như sau: đường kính 3  5m chiều dài
18  20 m dung tích thường từ 100  150m
3
. và có thể chịu được áp suất đến
18  20 kg/cm
2
.

Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
18
Chương II. Chưng cất dầu thô.

II. 1. Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô
Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã được xử lý qua các
quá trình tách nước, muối và các tạp chất cơ học, được đưa vào chưng cất.
Các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển ADCA tmospheric
Distillation) và chưng cất trong chân không VD (Vacum Distillation) 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 quá trình CDU (Caud oil Distitlation
Uint) còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất AD,
trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn của quá tình chưng cất (cặn thô hay
mazut) tuỳ theo bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình mà chúng
ta sẽ áp dụng chưng cất AD, VD hay hay kết hợp cả hai AD - VD (gọi tắt là
A - V - D). Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại công nghệ A - V - D.
Khi áp dụng loại hình công nghệ AD chúng ta chỉ chưng cất dầu thô
với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng) phân đonạ
kerosen, phân đoạn diezen (nặng, nhẹ) và phần cặn còn lại sau chưng cất khi
muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận các phân đoạn
gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn, người ta chưng cất VD. Phân
đoạn gasoil quá trình crarking phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các
sản phẩm dầu mỡ bôi trơn. Còn phân đoạn cặn chưng cất VD gọi là phân
đoạn cặn gurdon, được dùng để chế tạo bitum nhựa đường hay làm nguyên
liệu cho quá trình cốc hoá sản xuất dầu mỏ. Như vậy tuỳ theo thành phần
của dầu mỏ, và mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình công nghệ
chưng cất thích hợp.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

Lớp Hoá dầu V02 - 01
19
II.1.1. Các sơ đồp công nghệ được trình bày ở trên hình sau:



1
2
3
4
6
3
1
V
Hình 1a. Sơ đồ chưng cất dầu thô
loại AD
IV
V
V
V
1 3
5
VI
1 3
VIII
1 3
V
VII
1 3
IX

1 3

7
1
X I
X I I
2
I X
1 2
Hìn h 1 b: S ơ đ ồ c hư n g c ất dầ u t h ô
l o ạ i V D

7
1
XIII
XII
3
IX
1 2
Hình 1c: Sơ đồ chưng cất dầu thô
loại VD nhận dầu nhờn
X
VIII
V
V
V
1 3
5
XIV
1 3

XV
1 3
V
1 3
1

Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
20



1
2
3
4
6
3
1
V

7
1
XIII
XII
3
2
Hình 1d. Sơ đồ chưng cất kết hợp AVD
X
VIII

V
V
V
1 3
5
XIV
1 3
XV
1 3
V
1 3
1
IV
V
V
V
1 3
5
VI
1 3
VIII
1 3
V
VII
1 3

II.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất dầu thô.
Quá trình chưng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành
các phần gọi là các phân đoạn quá trình này được thực hiện bằng các biện
pháp khác nhau nhằm tách các phần đầu theo nhiệt độ sôi của các cấu tử có

trong dầu mà không làm phân huỷ chúng. Tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng
cất mà người ta phân chia quá trình chưng cất thành chưng cất đơn giản,
chủng phức tạp, chưng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất t rong chân
không.
II.1.2.1. Chưng đơn giản.
Chưng đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách bay
hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp lỏng cần chưng.
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
21
II.1.2.1.1. Chưng bay hơi dần dần.

Hình 2: Chưng cắt bay hơi dần dầu
1. Bình chưng.
2. Thiết bị đun sôi.
3. Thiết bị ngưng tụ.
4. Bình thu sản phẩm
Thiết bị (2) đốt nóng liên tục hỗn hợp chất lỏng trong bình chưng (1)
từ nhiệt thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm và ngưng tụ
hơi ra tong thiết bị ngưng tụ (3) và thu được sản phẩm lỏng trong bể chứa (4)
phương pháp này được áp dụng trong phòng thí nghiệm.
II. 1.2.1.2. Chưng cất bay hơi một lần.
Phương pháp này còn được gọi là bay hơi cân bằng.

Hình 3: Chưng cất bay hơi một lần
1
2
4
3
3

4
I
1
III
II
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
22
1. Tháp chưng.
2. Thiết bị đung sôi.
3. Thiết bị ngưng tụ.
4. Bể chứa
I. Nhiên liệu ban đầu.
II. Phần cắt.
III. Phần cặn

Hỗn hợp lỏng được cho liên tục vào thiết bị đun sôi (2) ở đây hỗn hợp
được đun nóng đến nhiệt độ xác định và áp suất p cho trước pha lỏng - hơi
được tạo thành đạt đến trạng thái cân bằng, ở khuếch đại đó lại được cho vào
thiết bị phân chia một lần trong thiết bị đoạn nhiệt (1) pha hơi qua thiết bị
nhưng tụ (3) rồi vào chứa (4), từ đó ta nhạn được phần cắt, phía dưới thiết bị
(1) là pha lỏng được tách ra liên tục ta nhận được phần cặn.
Tỷ lệ giữa lượng hơi được tạo thành khi bay hơi một lần với lượng chất
lỏng nguyên liệu chưng ban đầu được gọi là chưng cất.
Chưng cất một lần như vậy sẽ cho phép nhận được phần chưng cất lớn
hơn so với cất dầu. Tuy với nhiệt độ chưng bộ giới hạn, nhưng vẫn cho phép
nhận được một lượng phần cất lớn hơn.
II.1.2.1.3. Chưng cất bay hơi nhiều lần.
Là quá trình gồm nhiều quá trình bay hơi một lần nối tiếp nhau ở nhiệt
độ tăng cao dần( hay ở áp suất thấp hơn) đối với phần cặn.

Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
23

Hình 4: Chưng cất bay hới nhiều lần
1. Tháp chưng cất nhiệt độ thấp
2. Tháp chưng cất nhiệt độ cao.
3. Thiết bị gia nhiệt.
4. Thiết bị ngưng tụ.
5. Bình chứa sản phẩm.
I. Nhiên liệu.
II. Phần cất nhẹ.
III Cặn chưng cất ở nhiệt độ thấp.
IV. Phần cất nặng.
V. Cặn chưng cất ở nhiệt độ cao.
Nhiên liệu được cho quá trình thiết bị gia nhiệt (3) và được làm nóng
đến nhiệt độ cần thiết, sau đó cho vào tháp chưng đoạn nhiệt (1).
ở đây phần nhẹ được bay hơi ở đỉnh và qua thiết bị làm alnhj (4). Sau
đó vào bể chứa (5) phần nặng ở đáy tháp (1) được gia nhiệt ở (3) và dẫn vào
tháp chưng đoạn nhiệt (2). Tháp chưng này có áp suất thấp hơn so với áp suất
chưng (I) và phần nhẹ bay hơi lên đỉnh, qua thiết bị ngưng tụ (4) và sau đó
vào bể (5). Ta chỉ thu được phần sản phẩm, nặng IV ở đáy thấp (2) ta thu
được phần cặn của quá trình chưng (V).
Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi môt lần và bay hơi nhiều lần
có ý nghĩa rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biến dầu ở các dây chuyền
hoạt động liên tục. Quá trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốt nóng dầu
II
III
1
I

5
4
V
IV
5
4
2
3
3
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
24
trong các thiết bị trao đổi nhiệt, t rong lò ống và tiếp theo quá trình tích pha
hơi lỏng ở bộ phận cung cấp, phân phối của tháp tinh luyện.
Chưng đơn giản, nhất là với loại bay hơi môt lần, không đạt được độ
phân chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử của hỗn hợp chất lỏng.
II.1.2.2. Chưng phức tạp.
Để nâng cao khả năng phân chia một hỗn hợp chất lỏng phải tiến hành
chưng cất có hối lưu hay chưng cất có tinh luyện đó là chưng cất phức tạp.
II.1.2.2.1. Chưng cất có hồi lưu
Chưng cất có hồi lưu là quá trình chưng khi lấy một phần chất lỏng
ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới từ 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 tách
ra khỏi hệ thống lại được làm giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sôi thấp hơn)
sơ với khi không có hồi lưu, nhờ vậy mà có độ phân chia cao hơn.Việc hồi
lưu lỏng được khống chế bằng bộ phận đặc biệt và bố trí phía trên thiết bị
chưng.

Hình 5: Chưng cất có hồi lưu
1. Tháp chưng

2. Thiết bị đun sôi.
3. Bể chứa
I. Nguyên liệu.
II. Sản phẩm cất.
2
2
4
I
1
III
Håi l¦ u ®Ønh
3
s¶n phÈm ®Ønh
II
Đồ án tốt nghiệp Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
Lớp Hoá dầu V02 - 01
25
III Phần cặn.
Nguyên liệu (I) qua thiết bị đung nóng (2) rồi vào tháp chưng (1) phần
hơi để lên đỉnh tháp sau đó qua thiết bị làm lạnh và thu được sản phẩm (II)
phần đáy được tháo ra là phần cặn (III) một phần được gia nhiệt hồi lưu trở
lại, đáy tháp trực tiếp hiện tiếp quá trình chưng cất thu được sản phẩm.
II.1.2.2.2. Chưng cất có tinh luyện.
Chưng cất có tinh luyện cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi
lưu cơ sở quá trình tinh luyện là sự trao đổi nhiều lần về cả hai pha giữa pha
lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình này thực hiện trong
tháp tinh luyện. Để quá trình xảy ra hoàn thiện hơn giữa pha lỏng và pha hơi
trong tháp được trang bị đĩa 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 đĩa và hồi
lưu đỉnh tháp.

Các quá trình chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng cất
một số lần và nhiều lần có tinh luyện. Quá trình tinh luyện xảy ra trong tháp
chưng phân đoạn trong tháp bố trí các đĩa , hoạt động của tháp được mô tả
như sau: