Đồ Án Chưng cất dầu thô áp suất thường.DOC

Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng

Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn TS. Lê Văn Hiếu ng-
ời đã tận tình hớng dẫn giúp đỡ em về mặt kiến thức
khoa học, với sự giúp đỡ ân cần và tận tính chỉ bảo
của thầy đã giúp em hiểu đợc những vấn đề cần
thiết và hoàn thành bản đồ án này đúng thời gian
quy định.
Tuy nhiên với khối lợng công việc lớn hoàn
thành trong thời gian có hạn nên em không thể tránh
khỏi những sai sót và vớng mắc nhất định. Vậy em
kính mong các thầy giáo, cô giáo chỉ bảo cho em.
Một lần nữa cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới các 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

Nguyễn Anh Tuấn
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
1
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Mục Lục
Trang
Mở đầu
5
Phần I
Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

7
I. Dầu Thô
7
1. Các đặc tính quan trọng của dầu thô 7
2. Thành phần hoá học 12
3. Phân loại dầu thô 15
II. Xử lý dầu thô trớc khi chng cất
18
1. Tách tạp chất cơ học, nớc, muối lẫn trong dầu 19
III. Các phơng pháp chng cất
22
1. Chng đơn giản 26
2. Chng phức tạp 27
IV. Các yếu tố ảnh hởng
31
1. Chế độ nhiệt của tháp chng luyện 31
2. Yếu tố áp suất của tháp chng luyện 34
3. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chng cất 34
V. Sản phẩm của quá trình chng cất
35
1. Phân loại khí hydrocacbon 36
2. Phân đoạn xăng 36
3. Phân đoạn kerosen 37
4. Phân đoạn diezen 37
5. Phân đoạn mazut 37
6. Phân đoan dầu nhờn 38
7. Phân đoạn gudron 38
Phần II
công nghệ của quá trình
39

I. Phân loại sơ đồ công nghệ
39
II. Dây chuyền công nghệ
41
1. Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ 41
2. Chọn sơ đồ công nghệ 42
3. Thuyết minh sơ đồ chng cất dầu loại hai tháp 44
4. Ưu điểm của sơ đồ chng cất 2 tháp 44
III. Thiết bị chính trong dây chuyền
45
1. Tháp chng cất 45
2. Các loại tháp chng luyện 47
IV. Thiết bị đun nóng
51
1. Thiết bị đun nóng bằng lò ống 51
V. Thiết bị trao đổi nhiệt
52
1. Loại vỏ bọc 52
2. Loại ống 53
Phần III
Tính toán công nghệ
57
I. Tính cân bằng vật chất
57
I.1. Tại tháp tách sơ bộ 58
I. 2. Tại tháp tách phân đoạn 58
I.3. Tổng kết cân bằng vật chất 59
II. Thiết lập đờng cân bằng (VE) cho các sản phẩm
60
II.1. Đờng cân bằng (VE) sản phẩm xăng 60

II.2. Đờng cân bằng (VE) sản phẩm kerosen 62
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
2
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
II.3. Đờng cân bằng (VE) cho sản phẩm gazoil 63
III. Xác định các đại lợng trung bình của sản
phẩm
64
III.1. Tỷ trọng trung bình 64
III.2. Xác định nhiệt độ sôi trung bình 65
III.3. Tính phân tử lợng trung bình của các sản phẩm 65
IV. Tính tiêu hao hơi nớc
66
IV.1. Tính tiêu hao hơi cho tháp phân đoạn 66
IV.2. Tính tiêu hao nớc cho các tháp tách 66
V. Tính chế độ của tháp chng cất
67
V.1. Tính áp suất của tháp 67
V.2. Tính nhiệt độ của tháp 68
V.3. Tính chỉ số hồi lu đỉnh tháp 76
VI. Tính kích thớc của tháp chng cất
77
VI.1. Tính đờng kính tháp 77
VI.2. Tính chiều cao của tháp 79
VI.3. Tính số chóp và đờng kính chóp 79
Phần IV
Xây dựng
81
I. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 81

II. Các yêu cầu khi thiết kế xây dựng 82
III. Giải pháp thiết kế xây dựng 84
Phần V
tính toán kinh tế
88
I. Mục đích 88
II. Chế độ công tác của phân xởng 88
III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lợng 90
IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xởng 91
V. Tính khấu hao cho phân xởng 93
VI. Chi phí khác cho 1 thùng sản phẩm 93
VII. Xác định hiệu quả kinh tế 94
Phần VI
AN toàn
96
I. An toàn lao động trong phân xởng chng cất khí quyển 96
II. Tự động hoá. 100
III. Một số dụng cụ tự động hoá 102
Kết luận
106
Tài liệu tham khảo
107
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
3
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Mở đầu
Dầu mỏ đợc con ngời biết đến từ thời cổ xa, đến thế kỷ 18, dầu
mỏ đợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ19,
dầu đợc coi nh là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phơng tiện giao

thông và cho nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lợng quan trọng nhất
của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 ữ 70% năng lợng sử dụng đi
từ dầu mỏ, chỉ có 20 ữ 22% năng lợng đi từ than, 5 ữ 6% từ năng lợng
nớc và 8 ữ 12% từ năng lợng hạt nhân.
Bên cạnh đó hớng 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 protêin.
Ngoài các sản phẩm nhiên liệu và sản phẩm hoá học của dầu mỏ,
các sản phẩm phi nhiên liệu nh dầu mỡ bôi trơn, nhựa đờng, hắc ín
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 đợc có chất lợng cao, ít tạp chất và dễ tinh
chế, dễ tạo ra nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các
ngành 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 đợc phát hiện từ những năm 1970 và
đang trên đà phát triển. Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu trữ lợng
tơng đối 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 nớc ta có thể bớc vào kỷ nguyên mới của công
nghệ dầu khí. Nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất với công suất 6 triệu
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44

4
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
tấn/năm sắp hoàn thành để hoạt động và đang tiến hành phê chuẩn nhà
máy lọc dầu số 2. Nh vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nớc ta
đang bớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nớc ta đang thực hiện mục
tiêu công nghiệp hoá và hiện đại hoá.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lợng của các quá
trình chế biến. Theo các chuyên gia về hoá dầu ở châu Âu, việc đa dầu
mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao đợc hiệu quả sử dụng của
dầu mỏ lên 5 lần, và nh vậy tiết kiệm đợc nguồn tài nguyên quý hiếm này.
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên
nhiên, khí dầu mỏ và các hợp chất khác nh CO
2
, N
2
, H
2
S, N
2
, He, Ar
Dầu mỏ muốn sử dụng đợc thì phải tiến hành phân chia thành từng
phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào phơng pháp chng cất ở các
khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Quá trình chng cất dầu là một quá
trình vật lý phân chia dầu thô thành các thành phần gọi là các phân
đoạn. Quá trình này đợc 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. Tuỳ theo biện pháp tiến hành ch-
ng cất mà ngời ta phân chia quá trình chng cất thành chng đơn giản,
chng phức tạp, chng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chng cất trong chân
không. Trong các nhà máy lọc dầu, phân xởng chng cất dầu thô cho

phép ta thu đợc các phân đoạn dầu mỏ để 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 và lựa chọn dây chuyền chng cất dầu
thô nhiều phần nhẹ. Đồng thời xem xét để thiết kế dây mặt bằng phân
xởng và vấn đề an toàn lao động.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
5
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Phần I
Tổng quan lý thuyết
I. dầu thô
Dầu mỏ là một nguyên liệu hydrocacbon có trong thiên nhiên, có
thành phần hóa 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 màu sáng cho đến nâu đen. Tỷ trọng có thể
thay đổi từ 0,7 ữ 1, độ nhớt cũng thay đổi trong giới hạn từ 1 ữ 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 thờng thuộc vào 3 họ: họ para-
finic, 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 mặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp của cả 3 loại trên.
Trong dầu mỏ nguyên khai không có hydrocacbon họ olephinic và sự
phân bố của các hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ quyết định công
nghệ chế biến, hiệu suất và chất lợng sản phẩm.
1. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô [1, 2].
a- Tỷ trọng :

Khối lợng riêng của dầu là khối lợng của 1 lít dầu tính bằng
kilôgam. Tỷ trọng của dầu là khối lợng của dầu so với khối lợng của n-
ớc ở cùng một thể tích và ở nhiệt độ xác định. Do vậy tỷ trọng sẽ có
giá trị đúng bằng khối lợng riêng khi coi khối lợng riêng của nớc ở 4
o
C
bằng 1.Trong thực tế, tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng sau : d
4
20
, d
4
15
,
15,6
15,6
d
, ( hay theo đơn vị Anh Mỹ là Spgr 60/60
0
F ); độ API
(API=141,5/s.g 60
0
F/60
0
F)- 131,5), trong đó chỉ số bên trên là nhiệt độ
của dầu trong lúc thử nghiệm còn chỉ số bên dới là nhiệt độ của nớc
khi thử nghiệm. Tỷ trọng của dầu dao động trong khoảng rộng, tuỳ
thuộc vào loại dầu và có trị số từ 0,8 đến 0,99. Tỷ trọng của dầu rất
quan trọng khi đánh giá chất lợng dầu thô. Sở dĩ nh vậy vì tỷ trọng có
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44

6
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
liên quan đến bản chất hoá học cũng nh đặc tính phân bố các phân
đoạn trong dầu thô.
Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầu
paraphinic, đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít. Ngợc lại, dầu
càng nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic
hoặc naphantenic, các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao. Sở dĩ nh vậy
vì tỷ trọng hydrocacbon parafinic bao giờ cũng thấp hơn so với
naphtenic và aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon
trong phân tử. Mặt khác những phần không phải là hydrocacbon nh các
chất nhựa, asphaten, các hợp chất chứa lu huỳnh, chứa Nitơ,chứa kim
loại lại thờng tập trung trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao vì
vậy dầu thô có tỷ trọng cao, chất lợng càng giảm.
b- Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu :
Độ nhớt đặc trng cho tính lu biến của dầu cũng nh ma sát nội tại
của dầu. Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển
và chế biến dầu.
Quan trọng hơn, độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi
trơn, tạo mù sơng nhiên liệu khi phun vào động cơ, lò đốt. Độ nhớt
phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Có 2 loại độ
nhớt :
+ Độ nhớt động học (St hay cSt)
+ Độ nhớt quy ớc (độ nhớt biểu kiến) còn gọi là độ nhớt Engler (
0
E)
c - Thành phần phân đoạn :
Vì dầu mỏ là thành phần hỗn hợp của nhiều hydrocacbon, có
nhiệt độ sôi khác nhau, nên dầu mỏ không có một nhiệt độ sôi cố định
đặc trng nh mọi đơn chất khác. nhiệt độ nào cũng có những hợp chất

có nhiệt độ sôi tơng ứng thoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu
thô chính là sự khác nhau về lợng chất thoát ra ở các nhiệt độ tơng ứng
khi chng cất. Vì thế, để đặc trng cho từng loại dầu thô, thờng đánh giá
bằng đờng cong chng cất, nghĩa là các đờng cong biểu diễn sự phân bố
lợng các sản phẩm chng cất theo nhiệt độ sôi. Những điều kiện chng
cất khác nhau sẽ cho các đờng cong chng cất khác nhau.
Đờng cong chng cất là đờng cong biểu diễn tơng quan giữa thành
phần cất và nhiệt độ sôi.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
7
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Để đặc trng cho từng loại dầu thô thờng xác định bằng 2 đờng
cong chng cất sau :
* Đờng cong chng cất Engler :
Hay còn gọi là đờng cong chng cất đơn giản, hay là đờng cong
chng cất Engler. Các đặc tính bốc hơi của dầu mỏ đợc xác định bằng
cách chng đơn giản trong thiết bị chng kiêủ Engler (chng cất dầu trong
một bình cầu đơn giản, không có tinh luyện và hồi lu) ở đó sự phân
chia rất yếu thờng tơng ứng từ 1
ữ
2 đĩa lý thuyết.
Đờng cong thu đợc qua quan hệ % thể tích chng cất đợc và nhiệt
độ chng cất. Đờng cong này cho biết sơ bộ và nhanh sự phân bố các
hợp chất có nhiệt độ sôi khác nhau trong dầu thô.
Hình 1 : Đờng cong chng cất Engler
* Đờng cong điểm sôi thực :
Đờng cong này còn gọi là đờng cong chng cất có tinh luyện. Đ-
ờng cong chng cất nhận đợc khi chng cất dầu thô trong thiết bị chng
cất có trang bị phần tinh luyện và hồi lu, có khả năng phân chia tơng

ứng với số đĩa lý thuyết trên 10 với tỷ số hồi lu sản phẩm khoảng 5. Về
lý thuyết trong chng cất điểm sôi thực đã sử dụng hệ chng cất có khả
năng phân chia rất triệt để nhằm làm các cấu tử có mặt trong hỗn hợp
sẽ đợc phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của từng cấu tử và với
số lợng đúng bằng số lợng có trong hỗn hợp. Đờng cong này phản ánh
chính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó
trong dầu thô.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
8
Đ ờng cong Engler của hỗn hợp
3 cấu tử
2- Đ ờng cong Engler của hỗn
hợp phức tạp
100%Vch ng cất
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Hình 2. Đờng cong điểm sôi thực của hỗn hợp 2 cấu tử A và B
1. Đờng cong điểm sôi thực lý thuyết .
2. Đờng cong điểm sôi thực thực tế.
Trên hình (2) trình bày đờng cong diểm sôi thực của hỗn hợp
hai cấu tử với thành phần 30% cấu tử A và 70% cấu tử B. Cấu tử A sôi
ở nhiệt độ t
A
và cấu tử B sôi ở nhiệt độ t
B
dới áp suất chung của hệ khi
chng cất .
Đờng biểu diễn bậc thang chính là đờng cong điểm sôi thực lý
thuyết, có nghĩa là sự phân chia thành 2 cấu tử. ở đây đã thực hiện
một cách hoàn hảo. Còn đờng cong đứt khúc chính là đờng cong điểm

sôi thực trong thực tế. Vì sự phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra
không thể nào hoàn toàn cả. Vì thông thờng chỉ sử dụng dụng cụ chng
cất với số đĩa lý thuyết từ 10-20 đĩa.
Đây là đờng cong rất quan trọng đợc sử dụng để đặc trng cho
từng loại dầu thô. Trên thực tế, không có loại dầu thô nào có đờng
cong chng cất điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả.
Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhng th-
ờng phân chia 3 phân đoạn chính nh sau: phân đoạn nhẹ, phân đoạn
trung bình và phân đoạn nặng.
Phân đoạn nhẹ: là phân đoạn bao gồm các hợp chất có khoảng
sôi nằm trong nhiệt độ thờng đến 200
0
C, còn gọi là phân đoạn xăng thô
hay naphta. Phân đoạn này bao gồm những hydrocacbon chứa từ 5 đến
10 nguyên tử cacbon.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
9

t

t
A

t
B

t

2

1
%Vch ng
cất

100

30
%V ch
ng cất

t
A

t
B
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
ở phân đoạn này không có những hydrocacbon có cấu trúc bị lai
hoá, mà chỉ có các hydrocacbon thuần chủng mang đặc tính
paraphinic, naphtenic hoặc aromatic một cách rõ rệt. Phân đoạn này đ-
ợc sử dụng chủ yếu để chế tạo xăng cho động cơ, chế tạo các dung môi
nhẹ, cũng nh làm nguyên liệu hoá dầu để sản xuất nguyên liệu cho
công nghiệp tổng hợp hoá dầu nhờ vào các quá trình nhiệt phân,
reforming, đồng phân hoá, oxy hoá bộ phận.
Phân đoạn trung bình là phân đoạn có nhiệt độ sôi từ
200ữ350
0
C ở đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon từ 10-20
nguyên tử cacbon, với cấu trúc không còn thuần chủng, bị lai hoá bộ
phận. Phân đoạn này đợc sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản

lực, nhiên liệu diezel, cũng nh làm nguyên liệu để sản xuất nhờ vào
quá trình biến đổi hoá học (cracking)
Phân đoạn nặng có nhiệt độ sôi trên 350
0
C là phân đoạn bao
gồm các hợp chất hydrocacbon có từ 20-50 nguyên tử các bon với cấu
trúc bị lai hoá rất phức tạp, đợc sử dụng để chế tạo các loại nhiên liệu
nặng nh dầu FO (Fuel Oil), chế tạo nhớt (dầu nhờn) cho máy móc cơ
khí và động cơ, chế tạo nhựa đờng (bium) hoặc làm nguyên liệu cho
quá trình cracking hoặc hydrocracking.
2. Thành phần hoá học [2].
a) Hydrocacbon họ parafinic
Hydrocacbon họ parafinic trong dầu mỏ có từ C
l
ữ C
4
hoặc cao
hơn. Nhng hydrocacbon họ parafinic từ C
l
ữ C
4
đều là ở thể khí nằm
trong dầu mỏ dới dạng hoà tan trong dầu mỏ trớc khi đa 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
ữ C
16
đều là những hydrocacbon

ở dạng lỏng chúng nằm trong các phân đoạn xăng, phân đoạn kerosen,
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 parafin: n-parafin và izo-
parafin. trong đó n-parafin chiếm đa số (25 ữ 30% thể tích), chúng có
số nguyên tử cacbon từ C
1
ữ C
45
. Một điểm cần chú ý là các n-parafin
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
10
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
có số cacbon 18, ở nhiệt độ thờng chúng đã là chất rắn. Chúng có thể
hoà tan trong dầu hoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu. Nếu
hàm lợng của các parafin rắn này cao, dầu có thể bị đông đặc lại gây
khó khăn cho vấn đề vận chuyển. Do vậy, các chất parafin rắn có liên
quan đến độ linh động của dầu mỏ. Hàm lợng 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 hỗn hợp, tơ sợi, phânbón, chất dẻo
Các izo-parafin thờng chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi
trung bình của dầu. Chúng thờng có cấu trúc đơn giản: mạch chính dài,
nhánh phụ ít và ngắn, nhánh phụ thờng là nhóm metyl. Các izo-parafin
có số cacbon từ C
5
ữ C
10
là các cấu tử rất quý trong phần nhẹ của dầu

mỏ. Chúng làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. So với n-
parafin thì izo-parafin có độ linh động cao hơn.
Thành phần và cấu trúc của các hydrocacbon họ parafinic này
trong các phân đoạn của dầu mỏ quyết định rất nhiều đến hiệu suất và
chất lợng của các sản phẩm thu đợc. Những hydrocacbon họ parafinic
từ C
17
trở lên có cấu trúc thẳng n-parafin, trong dầu mỏ là những
hydro-cacbon rắn, chúng thờng nằm dới 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 ữ 70
0
C chúng th-
ờng có trong các phân đoạn dầu nhờn. Sự có mặt của các hydrocacbon
parafinic loại này trong dầu mỏ tuỳ theo mức độ nhiều ít mà sẽ có ảnh
hởng lớn nhỏ đến tính chất lu 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 thờng sử
dụng hoặc cả phân đoạn (phân đoạn khí và xăng hay còn gọi là naphta
hoặc tách ra khỏi phân đoạn dới dạng các hydrocacbon riêng lẻ bằng
cách chng cất, hấp thụ qua rây phân tử, kết tinh ở nhiệt độ thấp
Những parafin rắn thờng đợc tách ra sử dụng trong công nghiệp sản
xuất giấy, nến, giấy cách điện
b) Hydrocacbon họ naphtenic
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
11
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Hydrocacbon họ naphtenic trong dầu mỏ là những hydrocacbon
vòng no (xyclo parafin), thờng ở dạng vòng 5, 6 cạnh có thể ở dạng

ngng tụ 2 ữ 3 vòng, với số vòng từ 1 ữ 4 là chủ yếu. Naphtenic là một
trong số hydrocacbon phổ biến và quan trọng trong dầu mỏ. Hàm lợng
của chúng có thể thay đổi từ 30 ữ 60% trọng lợng.
Hydrocacbon naphtenic là các thành phần rất quan trọng của
nhiên liệu mô tơ và dầu nhờn. Các naphtenic một vòng làm cho xăng
có chất lợng 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 ít thay đổi theo nhiệt độ. Đặc biệt, chúng là các cấu tử rất
quý cho nhiên liệu phản lực, vì chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời
giữ đợc 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 còn là nguyên liệu quý để từ đó điều chế đợc các hydrocacbon
thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), là các chất khởi đầu để điều chế tơ
sợi tổng hợp và chất dẻo.
Hydrocacbon họ naphtenic là một thành phần quan trọng, hàm l-
ợng, cấu trúc và sự phân bố của chúng trong các phân đoạn có ảnh h -
ởng rất lớn đến hiệu suất và chất lợng sản phẩm thu đợc.
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 nghĩa quan trọng, quyết định
hiệu suất các hydrocacbon thơm nhận đợc qua phản ứng khử hydro
naphten của quá trình reforming xúc tác.
c) Các hydrocacbon họ aromatic (hydrocacbon thơm)
Hydrocacbon họ aromatic trong dầu mỏ thờng chiếm lỷ lệ ít hơn
hai loại trên khoảng 5 ữ 30%, chúng thờng là những loại vòng thơm.
ảnh hởng của hydrocacbon loại này trong thành phần các sản phẩm
dầu mỏ thay đổi khác nhau. Loại hydrocacbon aromatic thờng gặp là
loại một vòng và đồng đẳng của chúng (BTX ). Các chất này thờng
nằm trong phần nhẹ và là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của
xăng. Các chất ngng tụ 2, 3 hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có

Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
12
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
nhiệt độ sôi trung bình và cao của dầu mỏ; hàm lợng các chất loại này
thờng ít hơn.
Trong thành phần cặn các loại dầu mỏ đều tập trung hydrocacbon
loại thơm ngng tụ cao song ở đây cấu trúc đã bị lai hợp với các mức độ
khác nhau giữa ba 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 chất chứa S và nhựa asphanten.
d) Các hợp chất chứa lu huỳnh
Các hợp chất chứa lu 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 lu huỳnh càng nhiều
so với các phân đoạn nhẹ. Các chất hữu cơ có chứa lu huỳnh là loại
hợp chất phổ biến nhất, làm xấu đi chất lợng của dầu thô.
ảnh hởng của các hợp chất chứa lu huỳnh chủ yếu gây ăn mòn
thiết bị công nghệ khi chế biến, ăn mòn động cơ khi sử dụng, các sản
phẩm chứa nhiều S gây ô nhiễm môi trờng. Vì vậy dầu mỏ chứa nhiều
các hợp chất chứa lu huỳnh phải sử dụng nhiều quá trình công nghệ
phụ thêm để làm sạch các sản phẩm cũng nh sử dụng các thiết bị công
nghệ với các vật liệu chịu ăn mòn (tháp chng 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 lợng mong muốn.

e) Các hợp chất nhựa asphanten
Các hợp chất nhựa asphanten thờng nằm trong phần cặn của dầu
mỏ ở nhiệt độ sôi 350
0
C. Đó là những hợp chất hữu cơ có trọng lợng
phân tử lớn, trong cấu trúc có cả vòng thơm, vòng asphanten, các mạch
thẳng đính chung quanh đồng thời còn chứa các nguyên tố C, H, O, S,
N dới dạng dị vòng hay dạng cầu nối. Hàm lợng và thành phần hoá học
các chất này trong dầu mỏ quyết định đến việc chọn lựa các phơng
pháp, đến hiệu suất và chất lợng sản phẩm.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
13
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
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.
3. Phân loại dầu mỏ [2].
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 phần chủ yếu và quan
trọng nhất quyết định các đặc tính cơ bản của dầu mỏ chính là phần
các hợp chất hydrocacbon chứa trong đó. Cho nên dầu mỏ thông thờng
đợc chia theo nhiều loại. Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon còn có
những thành phần không phải hydrocacbon, tuy ít nhng chúng không
kém phần quan trọng. Do đó cha có một sự phân loại bao trùm các tính
chất khác nhau và vì vậy cho đến nay cũng cha có cách phân loại nào
đợc hoàn hảo.
* Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon

Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phơng pháp phân loại
thông dụng nhất. Theo cách phân loại này dầu mỏ nói chung sẽ mang
đặc tính của loại hydrocacbon nào chiếm u thế trong đó nhất. Nh vậy
trong dầu mỏ có 3 loại hydrocacbon chính: parafin, naphten và
hydrocacbon thơm, có nghĩa là sẽ có 3 loại dầu mỏ tơng ứng là dầu mỏ
parafinic, dầu mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic, nếu một trong từng loại
trên lần lợt chiếm u thế về số lợng trong dầu mỏ.
Dầu mỏ parafinic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trng của
các hydrocacbon họ parafinic, tơng tự dầu mỏ naphtenic sẽ mang tính
chất hoá học và vật lý đặc trng của hydrocacbon họ naphtenic. Dầu mỏ
aromatic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trng của hydrocacbon
họ thơm.
Tuy nhiên trong phần nặng trên 350
0
C các hydrocacbon thờng
không còn nằm ở dạng thuần chủng nữa mà bị hỗn hợp lẫn nhau, lai
hoá lẫn nhau. Do đó để phân loại thờng phải xét sự phân bố từng họ
hydrocacbon chỉ trong các phân đoạn chng cất. Trong thực tế những họ
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
14
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
dầu thuần chủng rất ít gặp đặc biệt là họ dầu aromatic hầu nh trên thế
giới không có. Vì vậy những trờng 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 hỗn hợp 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 aromato 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 ít. Chủ yếu là các họ dầu trung gian.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
15
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Để có thể phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon nh trên có thể sử
dụng phơng 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, thờng sử dụng các thông số vật lý nh đo tỷ trọng,
nhiệt độ sôi v.v

* Phân loại đầu mỏ theo hydrocacbon bằng cách đo tỷ trọng một
số phân đoạn chọn lựa.
Phơng pháp này thực hiện bằng cách đo tỷ trọng của 2 phân đoạn
dầu mỏ tách ra trong giới hạn sau:
Phân đoạn 1: Bằng cách chng cất dầu mỏ áp suất thờng lấy ra
phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250 ữ 270
0
C.
Phân đoạn 2: Bằng cách chng cất phần còn lại trong chân không
(ở 40 mmHg) lấy ra phân đoạn sôi ở 275 ữ 300
0
C ở áp suất chân không
(tơng ứng 390 ữ 415
0
C ở áp suất thờng).
Căn cứ vào giá trị tỷ trọng đo của 2 phân đoạn và đối chiếu vào
giới hạn quy định cho từng loại dầu trong bảng dới đây mà xếp dầu
thuộc họ nào.
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
II. Xử lý dầu thô trớc khi chng cất [1].
Dầu thô đợc khai thác từ các mỏ dầu và chuyển vào các nhà máy
chế biến. Trớc khi chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu vì trong
dầu còn chứa các khí hoà tan nh khí đồng hành và các khí phi
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
16
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
hydrocacbon. Khi dầu phun ra khỏi giếng khoan thì áp suất giảm, nhng
dù sao vẫn còn lại một lợng nhất định lẫn vào trong dầu và phải tách
tiếp trớc khi chế biến mục đích là hạ thấp áp suất hơi khi chng cất dầu
thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến dầu. Vì trong các
khí hydrocacbon nhẹ từ C
l
ữ C
4
là nguồn nguyên liệu quý cho quá trình
nhận olefin. Xử lý dầu thực chất là chng tách bớt phần nhẹ nhng để
tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất là tiến hành chng 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 trớc khi đa vào chng cất chúng ta phải trải
qua những bớc tách cơ bản
1. Tách tạp chất cơ học, nớc, muối lẫn trong dầu
Nớc lẫn trong dầu ở dới mỏ chỉ ở dạng tự do không có dạng nhũ t-
ơng. Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nớc
cùng với dầu và các tạp chất tạo thành ở dạng nhũ tơng.
Nớc nằm dới dạng nhũ tơng thì rất bền vững và rất khó tách. Có 2
dạng nhũ tơng:
+ Dạng nhũ tơng nớc ở trong dầu
+ Dạng nhũ tơng dầu ở trong nớc
Lợng nớc ở trong dầu nhiều hay ít trong nhũ tơng dầu ở mỏ khai
thác bằng cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm ngời ta kiểm tra thấy
nếu dầu chứa 10% nớc thì màu cũng tơng tự dầu không chứa nớc. Nếu
nhũ tơng dầu chứa 15 ữ 20% nớc, có màu ghi đến vàng, nhũ tơng chứa
25% nớc có màu vàng.
Dầu mỏ có lẫn nớc ở dạng nhũ tơng đa đi chế biến thì không thể
đợc mà phải khử chúng ra khỏi dầu. Khử nớc 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 nớc ở dạng nhũ tơng có 3 phơng pháp:
Phơng pháp cơ học (lắng lọc ly tâm).
Tách nhũ tơng nớc trong dầu bằng phơng pháp hoá học
Tách bằng phơng pháp dùng điện trờng.
a) Tách bằng phơng pháp cơ học (lắng

lọc

ly tâm)
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
17
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Khi dầu và nớc trong dầu cha bị khuấy trộn mạnh và nớc lẫn trong
dầu ở dạng tự do với hàm lợng lớn có thể gần 50% và cao hơn.
* Phơng pháp lắng: phơng pháp này dùng khi dầu mới khai thác ở
giếng khoan lên, dầu và nớc cha bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tơng mới
tạo ít và nhũ tơng cha bền vững, nớc ở dạng tự do còn tơng đối lớn.
Dầu mỏ này ngời ta đa đi lắng, nhờ có tỷ trọng nớc nặng hơn dầu nớc
sẽ đợc lắng sơ bộ và tháo ra ngoài.
Tốc độ lắng của các hạt nớc tính theo công thức Stockes nếu kích
thớc hạt lớn hơn 0,5 àm.
( )


=
.18
gd dr
V
21
2
(1)
Trong đó:
V: tốc độ lắng, cm/s
r: đờng kính của hạt, cm
d
1

, d
2
: tỷ trọng nớc và dầu tơng ứng, g/cm
3
g: gia tốc trọng trờng, cm/s
2
: độ nhớt động học của hỗn hợp.
Từ công thức (1) ta thấy kích thớc hạt của pha phân tán càng nhỏ
và tỷ trọng của nớc và dầu khác nhau càng ít. Độ nhớt của môi trờng
càng lớn thì sự phân lớp và lắng càng xảy ra chậm.
Việc tách nớc và tạp chất thực hiện ở nơi khai thác thờng lắng và
gia nhiệt ở thiết bị đốt nóng.
ở các nhà máy chế biến dầu tách nớc thờng gia nhiệt để lắng,
khống chế nhiệt độ 120 ữ 160
0
C và p = 8 ữ 15at để cho nớc không bay
hơi. Quá trình lắng thờng xảy ra trong thời gian 2 ữ 3 giờ.
* Phơng pháp ly tâm: phơng pháp ly lâm tách nớc 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 phơng trình sau:
f = K.m.r.n
2
2
60
2
K

=
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
18
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Trong đó:
m: khối lợng hạt nớc (g)
r: bán kính quay (cm)
n: số lợng vòng quay của máy ly tâm (phút).
Lực ly tâm và tốc độ tách nớc thay đổi tỷ lệ thuận với bán kính
quay và tỷ lệ với bình phơng số vòng quay của rôto.Trong công nghiệp
thờng dùng máy ly tâm có số vòng quay từ 3500 ữ 5000 vòng trong
một phút. Số vòng quay càng lớn thì khả năng chế tạo thiết bị càng khó
khăn và không thể chế tạo thiết bị với công suất lớn.
Nhợc điểm của phơng pháp này là công suất máy bé, khả năng
phân chia không cao, vốn chi tiêu lớn vì vậy phơng pháp này không
phổ biến trong công nghệ tách nớc và tạp chất.
* Phơng pháp lọc:
Là tách nớc ra khỏi dầu sử dụng khi mà hỗn hợp nhũ tơng dầu, n-
ớc đã bị phá vỡ nhng nớc vẫn ở dạng lơ lửng trong dầu mà cha đợc
lắng xuống đáy. Dùng phơng pháp này là nhờ lợi dụng tính chất thấm -
ớt chọn lọc của các chất lỏng khác nhau lên các chất lọc. Phơng pháp
lọc đạt hiệu quả rất cao và có thể tách đồng thời cả nớc lẫn muối.
b) Tách nhũ tơng nớc trong dầu bằng phơng pháp hoá học
Bản chất của phơng pháp hoá học là cho thêm một chất hoạt động
bề mặt để phá nhũ tơng.

Khi các điều kiện thao tác nh nhiệt độ, áp suất đợc chọn ở chế độ
thích hợp thì hiệu quả của phơng pháp cũng rất cao nhng khó khăn
nhất là phải chọn đợc chất hoạt động bề mặt thích hợp không gây hậu
quả khó khăn cho chế biến sau này cũng nh không phân huỷ hay tạo
môi trờng ăn mòn thiết bị.
c) Tách bằng phơng pháp dùng điện trờng
Phơng pháp dùng điện trờng để phá nhũ, tách muối khỏi dầu là
một phơng 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 phơng
pháp này.
Vì bản thân các tạp chất đã là các hạt dễ nhiễm điện tích nếu ta
dùng lực điện trờng mạnh sẽ làm thay đổi điện tích, tạo điều kiện cho
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
19
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
các hạt đông tụ hay phát triển làm cho kích thớc lớn lên do vậy chúng
dễ tách ra khỏi dầu.
Sự tơng tác giữa điện trờng và các hạt làm cho các hạt tích điện
lắng xuống. Nguyên tắc này đợc áp dụng để tách muối nớc ra khỏi dầu
thô. Dầu thô đợc đốt nóng trong các thiết bị trao đổi nhiệt rồi trộn với
một lợng nớc sạch để tạo thành nhũ tơng chứa muối. Lực hút giữa các
hạt tích điện làm chúng lớn lên ngng tụ thành hạt có kích thớc lớn,
chúng dễ tách thành lớp nớc nằm dới dầu.
Trên thực tế ngời ta pha thêm nớc vào dầu một lợng từ 3 ữ 8% so với
dầu thô và có thể pha thêm hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ tơng sau
khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt độ từ 130 ữ l50
0
C muối trong dầu
thô đợc chuyển vào nhũ tơng. Khi dẫn vào khoảng cách giữa hai điện

cực có hiệu điện thế từ 20.000 vôn trở lên chúng tích điện vào nhau
tăng dần kích thớc cuối cùng tách thành lớp nớc nằm ở dới dầu. Tránh
sự bay hơi dầu do tiếp xúc ở nhiệt độ cao, áp suất ở trong thiết bị tách
muối đợc giữ ở áp suất 9 ữ 12 kG/cm
2
, bộ phận an toàn đợc bố trí ngay
trong thiết bị. Khi tách một bậc ngời ta có thể tách 90 ữ 95% muối,
còn tách 2 bậc hiệu suất tách muối lên lới 99%.
IIi. Các phơng pháp chng cất [1].
ý nghĩa của quá trình chng cất: Trong công nghiệp chế biến dầu,
dầu thô sau khi đã qua xử lý nh: tách nớc, muối và tạp chất cơ học đợc
đa vào chng cất, các quá trình chng cất dầu ở áp suất khí quyển AD và
chng cất chân không VD thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý.
Chng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi
khi còn gọi là CDU. Còn chng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá
trình chng cất AD. Trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chng cất. Tùy
theo bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình chúng ta áp
dụng chng 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 chng 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 chng cất. Nh vậy tuỳ thuộc
vào thành phần dầu mỏ nguyên liệu và mục đích chế biến mà ng ời ta
áp dụng một trong các loại hình công nghệ chng cất (hình 3: a, b, c, d).
Cơ sở lý thuyết của quá trình chng cất
Quá trình chng cất dầu thô là một quá trình phân đoạn. Quá trình
này đợc thực hiện bằng 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 ngng tụ thành phần lỏng tuỳ theo biện
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-

K44
20
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
pháp tiến hành chng cất mà ngời ta phân chia quá trình chng cất thành
chng đơn giản, chng phức tạp, chng nhờ cấu tử bay hơi hay chng cất
trong chân không.


Hình 3.a)

Hình 3.b)
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
21
3
3
III
II
6
4
1
3
1 2
IV
1
VI
VII
VIII
3
1

1
3
3
1
V
V
V
V
1
3
IX
5
1
3
VIII
XI
1 2
XII
IX
7
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng

Hình 3.c)
Hình 3.d)
Chú thích: 1. Thiết bị trao đổi nhiệt; 2. Lò đốt; 3. Làm lạnh; 4.
Tháp chng cất; 5. Tháp tái sinh hơi; 6. Bể chứa; 7. Tháp chng cất chân
không; I. Dầu thô; II.Xăng; III. Khí; IV. Xăng nặng; V. Hơi nớc; VI.
Kerosen; VII. Gazoil nẹ; VIII. Gazoil nặng; IX. Cặn AD; X ữ XV. Dầu
nhờn (các loại dầu nhờn).
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-

K44
22
X
1
VIII
1
3
XIII
1 3
1 3
1 3
1 3
1 2
XIV
XV
XII
V
V
V
V
XIII
1
2
III
3
II
3
4
21
1

1
1
1
3
3
3
3
V
V
V
V
V
V
V
V
3
1
X
VIII
XIV
XV
XII
1
IX
7
5
5
6
Sản phẩm ch ng
phần cất đ ợc

3
1
2
Sản phẩm đáy
Lò đốt nóng
Thùng bay hơi dần dần
a)
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Hình 4. Sơ đồ chng cất dầu thô
1. Thùng; 2. Lò đốt nóng; 3. Thiết bị làm lạnh.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
23
Dầu thô
3
1
2
Lò đốt
Thùng bay hơi nhiều lần
c)
Sản phẩm
lỏng
Lò đốt
Sản phẩm
lỏng
3
2
Cặn đáy
3
1

2
Sản phẩm đáy
(cặn)
Lò đốt
Thùng bay hơi một lần
b)
Sản phẩm ch ng
(lỏng)
Dầu thô
Dầu thô
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
1. Chng đơn giản
Chng đơn giản là quá trình chng cất đợc tiến hành bằng cách bay
hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp chất lỏng cần chng đ-
ợc mô tả trên hình 4 (a, b, c).
a) Chng cất bay hơi dần dần
Sơ đồ chng cất bay hơi dần dần đợc trình bày trên (hình 4a) gồm
thiết bị đốt nóng liên tục, một hỗn hợp chất lỏng trong bình chng 1. Từ
nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm và
ngng tụ hơi bay lên trong thiết bị ngng tụ 3 và thu sản phẩm lỏng trong
bể chứa 4. Phơng pháp này thờng đợc áp dụng trong phòng thí nghiệm.
b) Chng cất bằng cách bay hơi một lần
Sơ đồ chng cất bằng cách bay hơi một lần đợc trình bày trên (hình
4b), phơng pháp này còn gọi là phơng pháp bay hơi cân bằng. Phơng
pháp này ngời ta tiến hành ở nhiệt độ nhất định cho trớc và áp suất cố
định.
Ưu điểm của quá trình chng cất cho phép áp dụng trong điều
kiện thực tế chng cất đầu, tuy với nhiệt độ chng bị giới hạn nhng vẫn
cho phép nhận đợc một lợng phần cất lớn hơn.
Nhợc điểm của phơng pháp là độ phân chia cha cao.

c) Chng cất bằng cách bay hơi nhiều lần
Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chng bay hơi một lần nối
tiếp nhau ở nhiệt độ tăng dần hay ở áp suất thấp hơn đối với phần cặn
(hình 4c) trình bày sơ đồ chng lần 2. Phần cặn của chng lần một là
nguyên liệu cho chng lần hai, sau khi đợc đốt nóng đến nhiệt độ cao
hơn từ đỉnh của thiết bị chng lần một ta nhận đợc sản phẩm đỉnh còn
đáy chng lần 2 ta nhận đợc sản phẩm cặn.
Phơng pháp chng 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 đợc 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.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
24
Đồ án tốt nghiệp Chng cất dầu thô áp suất thờng
Chng đơn giản nhất là với loại bay hơi một lần, không đạt đợc bộ
phận phân chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần
của hỗn hợp chất lỏng ngời ta phải tiến hành chng cất có tinh luyện đó
là chng phức tạp.
2. Chng phức tạp
a) Chng cất có hồi lu
Quá trình chng cất có hồi lu là một quá trình chng khi lấy một
phần chất lỏng ngng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tới 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 đợc làm giàu thêm
cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sôi thấp hơn) so với khi không có hồi l u, nhờ
vậy có sự phân chia cao hơn. Việc hồi lu lại chất lỏng đợc khống chế
bằng bộ phận phân chia đặc biệt và đợc bố trí ở phía trên thiết bị chng.

b) Chng cất có tinh luyện
Chng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp
với hồi lu. 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 ngợc chiều nhau.
Quá trình này đợc thực hiện trong tháp linh luyện. Để đảm bảo sự tiếp
xúc hoàn thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong tháp đợc 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 lợng hồi lu ở mỗi đĩa và hồi
lu ở đỉnh tháp.
Công nghệ hiện đại chng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình ch-
ng cất một lần và nhiều lần có tinh luyện xảy ra trong tháp chng cất
phân loại trong tháp có bố trí các đĩa.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của tháp chng cất.
Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-
K44
25
Chất lỏng
Thân tháp
Máng chảy
chuyền
Hồi l u
trung gian
Đĩa chụp
Hơi
Cửa tháo
hồi l u
Tới tháp
bay hơi phụ
V
n+1

L
n1
V
n
L
n