CÁC sản PHẨM CHƯNG cất PHÂN đoạn TRONG dầu mỏ

Câu 1: Nêu các sản phẩm chưng cất phân đoạn trong dầu mỏ? Ý nghĩa các chỉ
tiêu của phân tích trong các sản phẩm đó?
Trả lời
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ
và các hợp chất khác như CO 2, N2, H2, H2S, He, Ar, Ne Dầu mỏ muốn sử dụng được
phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào phương pháp
chưng cất để thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau. Trong nhà máy lọc
dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô là một phân xưởng quan trọng, cho phép ta thu
được các phân đoạn dầu mỏ để chế biến tiếp theo.

Hình 1. Các sản phẩm chưng cất phân đoạn trong dầu mỏ
Các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng
cất phân đoạn. Các sản phẩm thu được từ việc lọc dầu có thể kể đến là dầu
hỏa, benzen, xăng, sáp parafin, nhựa đường v.v.

1


Một cách chính xác thì dầu mỏ là hỗn hợp của các hiđrôcacbon, là hợp chất
của hiđrô và cacbon.
Trong điều kiện thông thường, bốn alkan nhẹ nhất — CH4 (mêtan), C2H6 (êtan),
C3H8 (prôpan) và C4H10 (butan) — ở dạng khí, sôi ở nhiệt độ -161.6 °C, -88.6 °C,
-42 °C, và -0.5 °C tương ứng (-258.9°, -127.5°, -43.6°, và -31.1 °F).
Các chuỗi trong khoảng C5-7 là các sản phẩm dầu mỏ nhẹ, dễ bay hơi. Chúng
được sử dụng làm dung môi, chất làm sạch bề mặt và các sản phẩm làm khô nhanh
khác. Các chuỗi từ C6H14 đến C12H26 bị pha trộn lẫn với nhau được sử dụng trong đời
sống với tên gọi là xăng. Dầu hỏa là hỗn hợp của các chuỗi từ C10 đến C15, tiếp theo
là dầu điêzen/dầu sưởi (C10 đến C20) và các nhiên liệu nặng hơn được sử dụng cho
động cơ tàu thủy. Tất cả các sản phẩm từ dầu mỏ này trong điều kiện nhiệt độ
phòng là chất lỏng.
Các dầu bôi trơn và mỡ (dầu nhờn) (kể cả Vadơlin®) nằm trong khoảng từ

C16 đến C20.
Các chuỗi trên C20 tạo thành các chất rắn, bắt đầu là sáp parafin, sau đó là hắc ín
và nhựa đường bitum.
Khoảng nhiệt độ sôi của các sản phẩm dầu mỏ trong chưng cất phân đoạn trong
điều kiện áp suất khí quyển tính theo độ C là:
•

Xăng ête: 40-70 °C (được sử dụng như là dung môi)

•

Xăng nhẹ: 60-100 °C (nhiên liệu cho ô tô)

•

Xăng nặng: 100-150 °C (nhiên liệu cho ô tô)

•

Dầu hỏa nhẹ: 120-150 °C (nhiên liệu và dung môi trong gia đình)

•

Dầu hỏa: 150-300 °C (nhiên liệu)

•

Dầu điêzen: 250-350 °C (nhiên liệu cho động cơ điêzen/dầu sưởi)

•

Dầu bôi trơn: > 300 °C (dầu bôi trơn động cơ)

•

Các thành phần khác: hắc ín, nhựa đường, các nhiên liệu khác

2


Hình 2: Mô hình tháp chưng cất hiện đại
Các sản phẩm thu được trong quá trình chưng cất phân đoạn trong dầu
mỏ:
1- Khí dầu mỏ (petroleum gas), nó được dùng để sưởi ấm, nấu ăn và chế biến ra
các sản phẩm nhựa (making plastics). Thành phần chủ yếu là các alkan, với cấu trúc
từ 1 đến 4 nguyên tử carbon như metan, etan, propan và butan … Chúng có khoảng
nhiệt độ sôi dưới 1040F (hoặc 400C); Thường được sử dụng dưới dạng khí dầu mỏ
hoá lỏng (LPG).
2- Naphata hay ligroin – sản phẩm trung gian để đưa đi chế biến, pha chế thành
xăng thương phẩm. Thành phần chủ yếu là các alkan với hỗn hợp các mạch H-C có
chứa từ 5 đến 9 nguyên tử cacbon; Khoảng nhiệt độ sôi từ 140 đến 212 0F (60 đến
1000C)
3- Nhiên liệu cho động cơ (gasoline môtrr fuel) hay ta thường gọi là xăng
thương phẩm; Đó là chất lỏng, hỗn hợp của các alkan và xyclo alkan có từ 5 đến 12
nguyên tử C; Khoảng nhiệt độ sôi từ 104 đến 4010F (40 đến 2050C).
3


4- Nhiên liệu dầu hoả (kerosene fuel) dùng cho động cơ phản lực và máy bay
cánh quạt; Đây là nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhiều sản phẩm khác; Đặc trưng là

chất lỏng; Là hỗn hợp của các alkan với 10 đến 18 nguyên tử C và các chất thơm
khác; Khoảng nhiệt độ sôi từ 350 đến 6170F (175 đến 3250C).
5- Dầu đốt (gas oil) hoặc dầu diezen chưng cất (diesel distillate), dùng làm nhiên
liệu cho động cơ diezen hoặc dầu đốt (heating oil); Là nguyên liệu đầu vào để sản
xuất nhiều sản phẩm khác; Đặc trưng là chất lỏng bao gồm các alkan chứa từ 12
(hoặc hơn) nguyên tử C. Khoảng nhiệt độ sôi từ 482 đến 6620F (250 đến 3500C).
6- Dầu nhờm (lubricating oil) – Được dùng để làm dầu bôi trơn cho động cơ, mỡ
nhờn và các loại dầu nhờn khác. Đặc trưng là chất lỏng, có liên kết chuỗi dài (từ 20
đến 50 nguyên tử C), bao gồm các alkan, xycloalkan và các chất thơm. Khoảng nhiệt
độ sôi từ 572 đến 7000F (300 đến 3700C)
7- Dầu nặng (heavy gas) hoặc nhiên liệu đốt lò (fuel oil). Được dùng làm nhiên
liệu cho công nghiệp. Là nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhiều sản phẩm khác. Đặc
trưng là chất lỏng, có liên kết chuỗi dài (từ 20 đến 70 nguyên tử C), bao gồm các
alkan, xycloalkan và các chất thơm. Khoảng nhiệt độ sôi từ 700 đến 1112 0F (370 đến
6000C).
8- Phần sót lại sau chưng cất (Residuals), bao gồm cặn cố (coke), nhựa đường
atphan và hắc ín (asphalt & tar), sáp (waxes). Chúng là những nguyên liệu đầu vào để
sản xuất ra nhiều sản phẩm thương mại khác nhau có những đặc tính rất đáng chú ý
như: rắn, và có cấu tạo hợp chất phức tạp với 70 hoặc hơn các nguyên tử C và có thể
đạt tới khoảng nhiệt độ sôi lớn hơn 11120F (6000C).

4


Hình3: Sơ đồ công nghệ của một nhà máy lọc dầu tiêu biểu

Một số chỉ tiêu chất lượng tương ứng được quy định trong tiêu chuẩn quốc
gia.
5

- Chỉ tiêu chất lượng của xăng là : Thành phần chưng cất, tỉ trọng, áp suất hơi,
độ axit, hàm lượng lưu huỳnh, trị số octan… tương úng cho từng loại xăng. Trong đó
trị số octan ( viết tắt là RON ) thường được coi là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất.
Thí dụ ta gọi xăng RON 92, tức là loại xăng này có chất lượng cháy tương
đương với một chất chuẩn (trong đó có 92% chất izooctan + 8% chất n-Heptan) được
so sánh với nhau khi cùng chạy trong một động cơ chuẩn gọi là máy đo trị số ốc tan.
Chất izoôctan như đã nói, là chất cháy nghiêm túc, cháy êm đẹp, không gây kích nổ.
Người ta lấy chất này làm chuẩn cao và quy cho nó có trị số ốc tan là 100. Ngược lại
một chất cháy dở nhất, cháy không nghiêm túc, dễ bị kích nổ, rất xấu cho động cơ
người ta lấy chất này làm chuẩn thấp và quy cho nó có trị số ốc tan bằng không (0)
chất này là n-Heptan.
Các loại xăng khác như xăng RON95, RON 98 là xăng có trị số ốc tan là 95, 98.
Cách diễn giải tương tự như trên. Như vậy trị số ốctan chính bằng số phần trăm
izooctan trong mẫu chuẩn khi so sánh tương đương với xăng cần đo và đó cũng là trị
số ốc tan của xăng cần đo. Sau khi chưng cất, các phân đoạn xăng thô chỉ có trị số ốc
tan khoảng 60-70, nghĩa là chất lượng chưa có thể sử dụng cho xe máy ngày nay
được. Các dòng xe đời mới đòi hỏi chất lượng xăng rất cao, có trị số ốc tan 95, 98 và
cao hơn. Động cơ chạy xăng, công suất lớn, có hệ số nén của piston lớn thì cần xăng
có RON cao để trách kích nổ.
Để tăng trị số ốc tan, người ta đã nghiên cứu và pha vào xăng nhiều chất hóa học
khác nhau, tuy nhiên cũng chỉ được pha ở mức giới hạn vì nhiều lý do khác. Như vậy
muốn tăng trị số octan một cách cơ bản và bền vững chỉ còn cách đầu tư công nghệ.
Ngoài trị số ôctan, chất lượng xăng còn yêu cầu nhiều chỉ tiêu quan trọng khác
ví dụ như xăng nhẹ quá dễ bay hơi tạo thành các bóng hơi trong ống dẫn xăng, gây
khó nổ và dễ chết máy. Khi tồn chứa, bảo quản bị hao hụt nhiều.
Trong xăng phải giới hạn lượng benzen vì nó là chất rất độc hại, gây ung thư. Ở
Viêt nam hiên nay quy định chất này phải nhỏ hơn 2,5%, trong khi các nước công
6

nghiệp phát triển như EU, chỉ cho phép tỷ lệ benzen trong xăng phải nhỏ hơn 1%.
Benzen là chất dễ bay hơi nên trong hơi xăng bay ra có lẫn benzen rất độc, không nên
dùng mồm hút xăng bằng ống nhựa.
- Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu phản lực bao gồm: thành phần chưng cất,
tỉ trọng, hàm lượng lưu huỳnh, độ dài ngọn lửa không khói, nhiệt độ kết tinh …
Nhiên liệu cho máy bay phản lực thì cần có những quy định khắt khe về tiêu
chuẩn chất lượng, kỵ nhất là lẫn nước hoặc có nhiều chất mà khi ở nhiệt độ thấp
chúng kết tinh, gây tắc hệ thống dẫn nhiên liệu. Khi bay trên cao nhiệt độ bên ngoài
máy bay là khoảng -450C… Chính vì thế nhiên liệu bay phản lực Jet-A1 thường quy
định có nhiệt độ kết tinh khoảng từ -500C đến -470C.
Chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diezen bao gồm: thành phần chưng cất, tỉ
trọng, hàm lượng lưu huỳnh, trị số Xetan, độ axit, nhiệt độ đông đặc…
Nhiên liệu điezen, thường gọi là dầu DO, dùng cho các thiết bị chạy bằng động
cơ diezen , như ô tô du lịch, xe tải nặng, các máy phát điện, tầu thủy….
Nhiên liệu đốt lò FO cần quan tâm đến nhiệt lượng cháy, lượng lưu huỳnh, tỉ
trọng, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ đông đặc ...Theo tiêu chuẩn Việt nam hàm lượng
lưu huỳnh phải < 2%.
Trường hợp muốn sản xuất dầu nhờn, parafin, nhựa đường thì phải theo một sơ
đồ công nghệ khác. Khi đó cặn chưng cất khí quyển > 370 0C, phải tiếp tục chưng cất
ở áp suất thấp (thường gọi là chưng cất chân không). Nếu tiếp tục đun nóng, nhiệt độ
cao dần sẽ gây phân hủy dầu.Vậy muốn phần cặn tiếp tục bay hơi khi chưng cất thì
phải giảm áp suất vì nhiệt độ sôi của các chất giảm khi áp suất giảm. Dựa vào tính
chất này, người ta chưng cất thành các phân đoạn nặng có nhiệt độ sôi đến 400 0C,
400-4500C,450-5000C và cặn chưng cất chân không sôi trên 500 0C hoặc trên 5500C.
Các phân đoạn này phải qua công nghệ tách parafin, tách nhựa để sản xuất được các
loại dầu nhờn gốc. Từ các loại dầu nhờn gốc được phân ra và pha trộn với các loại
phụ gia khác nhau để sản xuất các chủng loại dầu nhờn khác nhau: dầu nhờn bôi trơn
7

và làm mát cho động cơ, dầu nhờn cho máy biến thế, dầu thủy lực, dầu cho máy lạnh,
v.v. Dầu nhờn thường thấy nhất là dầu nhờn cho động cơ ô tô, xe máy. Các dầu nhờn
có độ nhớt khác nhau, ít biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ là dầu nhờn tốt (gọi là dầu
nhờn có chỉ số nhớt cao). Để có sản phẩm dầu nhờn đạt các chỉ tiêu chất lượng của
từng loại là cả một kỹ nghệ phức tạp.

Các tầng đĩa bên trong tháp chưng cất
Parafin (sáp) được dùng trong nhiều ngành công nghiệp, có thể oxy hóa để thành
axit béo, làm chất tẩy rửa tổng hợp. Khi chế biến axit béo với sút (gọi là xà phòng
hóa) được một loại sản phẩm dùng để kết hợp với dầu nhờn gốc để sản xuất mỡ.
Người ta trộn 30-35% axit béo đã sà phòng hóa với 65-70% dầu nhờn gốc, làm nóng
cho tan chảy thành lỏng, pha các chất phụ gia, để nguội từ từ cho đông lại, rồi khuấy
trộn cho ra các loại mỡ bôi trơn (thường gọi là mỡ bò). Có rất nhiều loại mỡ khác
nhau, cho ổ trục, vòng bi, loại chịu nhiệt, chịu lạnh.v.v
- Nhựa đường (bitum: Không phải loại dầu thô nào cũng có thể sản xuất được
nhựa đường. Dầu thô Việt nam hiện có, nhất là dầu Bạch hổ thì không thể sản xuất
nhựa đường vì thành phần của cặn quá nhiều parafin, rất ít các chất nhựa và

8


asphalten, các chất này vừa dẻo vừa kết dính chắc, bền khi kết hợp với vật liệu vô cơ
như đá, cát… là tiêu chí cần thiết của nhựa đường.
Dầu mỏ có tính naphtenic, như các loại dầu mỏ Trung đông là loại sản xuất nhựa
đường rất tốt vì trong cặn chưng cất có thành phần các chất nhựa, asphalten rất cao,
rất ít parafin (vì khi có parafin thì nhựa đường dễ nóng chảy, không dẻo, dòn, kết
dính kém, giảm chất lượng nhựa đường).
Cặn chưng cất > 5000C của các loại dầu naphtenic, thu được qua phân xưởng
sản xuất nhựa đường. Ở đây người ta đun nóng, xục không khí để ô xy hóa, biến các

chất nặng trong đó thành nhựa, thành asphalten đến khi có được tỷ lệ thích hợp trong
thành phần của nhựa đường để đảm bảo đạt 3 chỉ tiêu chất lượng quan trọng (độ kéo
dài, độ chảy mềm và độ xuyên kim).
Sản xuất các sản phẩm lọc dầu trên thế giới đã có lịch sử phát triển trên 150
năm, là một ngành công nghệ đã tập hợp , tích lũy và ứng dụng rất nhiều thành quả
sáng tạo của loài người về mặt khoa học, kỹ thuật. Cũng từ đó, ngoài các công nghệ
lọc dầu cổ điển, đã có nhiều công nghệ chế biến dầu thô tiên tiến ngày càng gắn liền
với công nghệ sản xuất các sản phẩm hóa dầu.

9


Câu 2: Giới thiệu chung về dầu thô và sản xuất dầu mỏ?
Trả lời
I. Giới thiệu chung về dầu thô
1. Khái quát dầu thô
Dầu dầu thô (dầu mỏ) là khoáng vật phong phú nhất trong tự nhiên, là một
trong những nguyên liệu thô quan trọng nhất mà loài người có được và nó là một
trong những nguồn cung cấp hydrocacbon phong phú nhất có trong tự nhiên. Dầu mỏ
được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ XVIII dầu mỏ được sử dụng làm
nhiên liệu để đốt và thắp sáng. Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là nguồn nhiên
liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế. Hiện nay, dầu mỏ đã
trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng
65 ÷ 70% năng lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ 20 ÷ 22% đi từ than, 5 ÷ 6% từ năng
lượng nước và 8 ÷ 12% từ năng lượng hạt nhân.
Bên cạnh việc sử dụng dầu mỏ để chế biến thành các dạng nhiên liệu thì hướng
sử dụng mạnh mẽ và hiệu quả nhất của dầu mỏ là làm nguyên liệu cho công nghiệp
tổng hợp hữu cơ – hóa dầu như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất
hoạt động bề mặt, phân bón
Ngành khai thác chế biến dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn, trong

một tương lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và
nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào thay thế được. Hiệu quả
sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của các quá trình chế biến. Theo các
chuyên gia về hóa dầu Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng
cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài
nguyên quý giá này.
2. Nguồn gốc của dầu mỏ (dầu thô)
Có khá nhiều giả thuyết để mô tả sự biến hoá lâu đời của vật chất (các xác
động vật và thực vật) để trở thành các mỏ dầu khổng lồ trong long đất, nhưng trong
đó chỉ có một giả thuyết mà cách lập luận của nó hầu như được nhiều người chấp
nhận.

10


Theo thuyết này, các chất hữu cơ nói chung, cụ thể là các xác động vật và thực
vật lắng chìm xuống đáy biển, lâu ngáy tích tụ lại và trộn với lớp cát mùn dưới đáy
biển tạo thành một khối bùn thối rữa gọi là các lớp trầm tích. Những khối bùn nàu
tăng dần theo thời gian. Dưới tác dụng của lực địa tầng, tác dụng của nhiệt độ và sự
hoạt động của các vi khuẩn trong môi trường không có ôxy từng bước khối bùn nhão
này chuyển hoá dễ dàng thành dầu mỏ. Trong một số mỏ dầu nhất định, người ta đã
phát hiện được các vi khuẩn, có cả nitơ, lưu huỳnh, đôi khi có cả phốtpho. Ngoài ra,
còn có một lớp nước mặn bao quanh mỏ.

Hình 1: Túi dầu và tháp khoan dầu

Hình 2: Các giếng khoan trên đất liền và ngoài biển
Nơi hình thành dầu mỏ được gọi là “đá mẹ”. Tuy nhiên dầu mỏ không bao giờ
chịu nằm im nơi “đá mẹ” sinh ra nó. Dưới tác dụng của nhiều lực khác nhau như:
chênh leach khối lượng riêng với nước biển, các lực địa tầng và lớp cặn biển..v.v…

dầu mỏ luôn luôn di chuyển để tạo thành thế cân bằng mới. Cuộc di chuyển này được
11


tiến hành qua các khối đá xốp hoặc các khe nứt tồn tại trong long đất, và thường là
theo xu hướng đi lên, hiếm khi di chuyển đi xuống.
Cuộc di chuyển của dầu mỏ cứ thế tiếp tục khi chưa đạt thế cân bằng, nhưng sẽ
dừng lại sau khi khối dầu mỏ này bị rơi vào khối đá bay. Do cấu trúc của khối đá này
có một lớp không thẩm tháu bao phủ phía trên nên dầu mỏ phải nằm lại đó và tạo nên
túi dầu. Dầu mỏ nằm im trong túi dầu lâu đời và bị lắng phân thành ba lớp: khí ở trên
cùng, đến dầu mỏ ở lớp kế tiếp và cuối cùng là nước mặn.
Ngoài ra các mỏ dầu cũng có khi nằm ở thể khí, được gọi là khí mỏ và được
dùng làm khí đốt hoặc cung cấp cho công nghiệp hoá dầu.
3. Thành phần và phân loại dầu thô
Dầu mỏ hay còn gọi là dầu thô, là một hỗn hợp hydrocacbon thiên nhiên rất
phức tạp. Bao gồm từ cấu tử có một cacbon đến cấu tử có vài chục cacbon, hoà tan
lẫn vào nhau và tạo thành một khối chất lỏng đen có ánh xanh lục nhạt, nhẹ hơn nước
và có mùi hắc đặc trưng. Ngoài thành phần chính là hudrocacbon chiếm khỏng 9099% trong dầu thô còn có một số các tạp chất khác như nước, bùn, muối,oxy và một
số hợp chất của nitơ, lưu huỳnh…dựa theo cấu trúc của hydrocacbon mà người ta
chia dầu thô ra làm ba loại:
- Dầu thô loại paraffin: là các hydrocacbon mạch thẳng không phân nhánh (nparafin) và loại mạch thẳng có nhánh (iso paraffin) chiếm tỷ lệ cao trong dầu.
- Dầu thô loại naphten: là các hydrocacbon mạch vòng chiếm tỷ lệ cao trong
dầu
- Dầu thô loại asphal: là các hydrocacbon có cấu trúc nhân benzene hay còn
gọi là hydro cacbon thơm, chiếm tỷ lệ cao trong dầu. Loại hydrocacbon này ít nằm ở
phần nhẹ của dầu mà chủ yếu nằm ở phần nặng của dầu vì thường chúng có cấu trúc
mạch đa vòng nhân thơm và có cấu trúc mạch paraffin ngắn. Loại này có cấu trúc
giống với cấu trúc asphal thiên nhiên, do đó người ta đặt tên là dầu asphal.
Ngoài ra còn một số hydrocacbon họ benzoic trong dầu, loại này thường chiếm
tỷ lệ nhỏ khoảng 5-30% hiện diện dưới dạng vòbg thơm ngưng tụ làm tăng chỉ số

octan nhưng lại làm giảm chất lượng của nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diesel do làm
giảm tính chất cháy của nó.
12


Trong dầu thô có chứa nhiều tạp chất nhưng cần lưu ý nhiều nhất là các hợp
chất của lưu huỳnh. Các tạp chất có thể ở dạng khí hoà tan trong dầu như H 2S hoặc ở
dạng lỏng phân bố hầu heat trong các phân đạn sản phẩm dầu mỏ. Phân đoạn càng
nặng thì các hợp chất chứa lưu huỳnh càng có nhiều hơn so với các phân đoạn sản
phẩm nhẹ. Anh hưởng của hợp chất này chủ yếu gây ăn mòn thiết bị, đồng thời gây ô
nhiễm môi trường do khí thải chứa hợp chất của nó tạo ra. Có thể chia các hợp chất
của lưu huỳnh ra làm ba nhóm như sau:
- Nhóm acid: gồm H2S và mercaptan, loại này ăn mòn rất nhanh.
- Nhóm trung tính sunfit và disunfit, phân huỷ ở nhiệt độ 130 – 160 0C tạo ta
khí H2S.
- Nhóm liên kết vòng bền nhiệt: Tiophom, tiophen, loại này ăn mòn yếu.
Để giảm bout các tác hại do hợp chất lưu huỳnh gây nên khi hàm lượng của nó
đáng kể ta có thể sử dụng phương pháp làm sạch bằng hydro có xúc tác ở điều kiện
áp suất cao. Khi đó các hợp chất lưu huỳnh sẽ chuyển sang dạng H 2SO4 hay lưu
huỳnh ở dạng nguyên tố.
Ngoài các hợp chất ở dạng hydrocacbon và hợp chất lưu huỳnh kể trên, trong
dầu mỏ còn chứa một số hợp chất khác như hợp chất chứa oxy, nitơ và các hợp chất
chứa kim loại, trong đó đáng kể nhất là hợp chất asphalten.
4. Tính chất và các thông số đặc trưng của dầu thô
Các tính chất đặc trưng của dầu mỏ được thể hiện bởi các đại lượng thông
thường như tỷ trọng, biểu số đặc trưng, nhiệt độ sôi trung bình, trọng lượng phân tử
trung bình, áp suất hơi bão hoà và độ nhớt.
a. tỷ trọng:
đối với dầu mỏ, thông thường tỷ trọng là một tỷ số so sánh giữa một lượng thể
tích hỗn hợp hydrocacbon ở 200C cùng với một lượng thể tích nước ở 4 0C, ký hiệu là

d420:
d420 =

Khối lượng thể tích hỗn hợp dầu mỏ ở 200C
Khối lượng thể tích nước ở 40C

13


Tuy nhiên, ở một số nước có thể tích tỷ trọng dầu mỏ ở các nhiệt độ khác nhau
mà ta có thể chuyển đổi với nhau.
b. Biểu số đặc trưng:
Do hỗn hợp hudrocacbon trong dầu mỏ có cấu trúc mạch khác nhau nên người
ta đưa ra biểu số này để biểu thị tính chất về cơ cấu thành phần gọi là biểu số đặc
trưng hay hằng số Walson, ký hiệu là K W. Nó quan trọng như tỷ trọng hay nhiệt độ sôi
của dầu mỏ và có dạng công thức toán học như sau:
1,216 × T

KW =

d4

1

2

20

Biểu số đặc trưng này phụ thuộc vào đặc tính của các cấu tử trong hỗn hợp dầu
mỏ, nó có quan hệ chặt chẽ với tỷ trọng, độ nhớt, nhiệt độ sôi trung bình và phân tử

lượng trung bình của hỗn hợp dầu mỏ, nó thường được xáx định bằng thực nghiệm.
Đối với các sản phẩm dầu mỏ có d8ặc tính paraffin thì K W=12,5-13, còn dầu naphten
hay acromat thì KW=10-11
c. Nhiệt độ sôi trung bình:
Cũng như các đại lượng khác, nhiệt độ sôi trung bình có tính chất tươmg đối,
tuy nhiên nó là đại lượng có thể phản ánh không những tính chất vật lý mà ngay cả
tính chất hoá học của hỗn hợp, vì thế người ta xác địng biểu đồ tổng hợp của các đại
lượng nói trên.
d. Độ nhớt:
Là đặc tính có liên quan đến khả năng:
- Lưu chuyển và bơm chất lỏng
- Khả năng phun của dầu đốt trong lò
- Khả năng bôi trơn
Độ nhớt là một đại lượng vật lý, xáx định ma sát nội, chống lại sự chảy của
chất lỏng gây ra do sự ma sát của các phân tử này lên các phân tử khác khi chúng
trượt lên nhau.
Độ nhớt thường được phân làm hai loại: độ nhớt động học và độ nhớt động lực
học.

14


e. Áp suất hơi bão hoà:
Độ bay hơi là một đặc tính quan trọng của sản phẩm dầu khí, quyết định đến
hiệu quả của sản phẩm và các vấn đề tồn trữ, bảo quản, an toàn.
Độ bay hơi được thể hiện qua áp suất hơi bão hoà.
f. Chưng cất ASTM:
Mỗi sản phẩm đều có một bảng nhiệt độ tương ứng với điều kiện sử dụng.
Chưng cất ASTM là một chỉ tiêu được sử dụng cho hầu hết các sản phẩm từ dầu khí
trừ khí hoá lỏng, bitum.

Đường cong chưng cất ASTM cung cấp những thông tin về hàm lượng các sản
phẩm nhẹ,trung bình và nặng của sản phẩm.
g. Nhiệt độ chớp cháy:
Nhiệt độ chớp cháy như là một phép thử về áp suất hơi đối với các sản phẩm
này.
Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó sản phẩm được đốt nóng trong các
điều kiện chuẩn tạo ra lượng hơi đủ để bắt cháy khi có ngọn lửa.
Có hai phương pháp xác định nhiệt độ chớp cháy là phương pháp cốc kín và
phương pháp cốc hở.
Nhiệt độ chớp cháy là một thông số quan trọng đối với an toàn và tồn trữ. Ơ
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chớp cháy hơi bốc ra từ sản phẩm sẽ trộn với không khí tạo
hỗn hợp cháy nổ khi gặp một nguồn lửa.
h. Điểm vẩn đục, điểm chảy:
Ở nhiệt độ thấp, đặt ra nhiều vấn đề cho việc sử dụng sản phẩm. Khi nhiệt độ
giảm xuống, độ nhớt cũng tăng lên đến một lúc náo đó làm xuất hiện các tinh thể,
tinh thể lớn dần cho đến khi sản phẩm sẽ không chảy được nữa, do đó gây khó khăn
cho việc bơm, vận chuyển, lọc, làm tắc nghẽn lưu thông.
Để đánh giá khả năng chịu lạnh của sản phẩm người ta đưa ra chỉ tiêu điểm
vẩn đục và điểm chảy của sản phẩm.
Khi làm lạnh sản phẩm từ từ và không khuấy người tag hi nhiệt độ mà tại đó
xuất hiện sự vẩn đục hay mờ gọi là điểm vẩn đục.

15


Sự vẩn đục do hìmh thành các vi tinh thể, nếu tiếp tục làm lạnh chất lỏng đóng
khối và không chảy được nữa. Tại đó, tương ứng với điểm đông đặc hay nhiệt độ
đông đặc. Nếu đun nóng trở lại nhiệt độ mà tại đó ảm phẩm bắt đầu chảy được gọi là
điểm chảy. Thường điểm chảy cao hơn điểm đông đặc vài độ.
Điểm chảy ấn định nhiệt độ thấp nhất để sản phẩm tồn trữ còn sử dụng được.

i. Chỉ số octan:
Là một đại lượng đặc trưng chủ yếu của xăng, nó thể hiện tính cháy đúng của
xăng trong động cơ có bộ đánh lửa điều khiển.
Với một động cơ cho sẵn, sự hoạt động bất thường gây ra do nguyên liệu được
thể hiện bởi một tiếng gõ kim loại là tiếng kích nổ, làm động cơ bị nóng lên gây nên
những hậu quả như: làm giảm công suất của động cơ, gây sự chấn động tạo điểm ứng
lực trên những chi tiết của động cơ, làm động cơ nóng lên và huỷ hoại các chi tiết (bề
mặt pittong bị rỗ).
Thông số đánh giá khả nămg chống kích nổ nhiên liệu (xăng) là chỉ số octan.
Chỉ số octan của một chất là phần trăm thể tích của iso octan trong hỗn hợp iso
octan, n-heptan có cùng độ kích nổ với hỗn hợp đó có động cơ CFR (cooperation fuel
reseach).
j. Chỉ số cetan:
Là đặc trưng quan trọng cho dầu gasoil, nó xác định khả năng cháy của dầu
gasoil trong động cơ diesel.
Trong động cơ diesel, nhiên liệu có thời gian bắt cháy cang ngắn càng tốt nên
máy càng êm. Mùa lạnh ít khí nóng, nhiên liệu khô tự bắt cháy. Tính chất này được
thể hiện qua một thông số gọi là chỉ số cetan.
5. Các sản phẩn của quá trình lọc dầu
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ
và các hợp chất khác như CO 2, N2, H2, H2S, He, Ar, Ne Dầu mỏ muốn sử dụng được
phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào phương pháp
chưng cất để thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau. Trong nhà máy lọc
dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô là một phân xưởng quan trọng, cho phép ta thu
được các phân đoạn dầu mỏ để chế biến tiếp theo.
16


Hình 3. Các sản phẩm từ dầu mỏ
6. Thành phần hóa học của dầu thô:

6.1. Thành phần nhóm hydrocarbon của dầu thô
-

Hydrocarbon paraffin (alkane)
Hydrocarbon không no
Hydrocarbon naphten (Cycloalkane)
Hydrocarbon thơm

6.2. Thành phần phi hydrocarbon trong dầu
-

Hợp chất lưu huỳnh
Nito và hợp chất chứa Nito
Hợp chất chứa Oxy

II. Sản xuất dầu mỏ

17


Hình 4: Nguyên lý bơm và hành trình khai thác tại các giếng dầu thô
Dầu thô có màu sắc từ sáng nhẹ đến màu tối sẩm như hắc ín và có dải độ nhớt
tương đương như độ nhớt của nước đến độ nhớt của các vật liệu rắn, đặc. Dầu thô khi
được khai thác lên, ngoài sự hiện diện của hydrocarbon nó còn chứa rất nhiều các
thành phần khác như nước, muối vô cơ và kim loại hoà tan … Vì vậy, bước đầu tiên
trong công nghệ lọc dầu là người ta phải làm sao để giảm bớt được sự ăn mòn thiết
18


bị, tránh sự ngộ độc xúc tác trong quá trình chế biến … Công việc này là hết sức cần

thiết và nó thường được thực hiện bằng phương pháp loại muối (về bản chất là loại
nước trong dầu thô). Có 2 phương pháp để loại muối : Phương pháp hoá học và
phương pháp phân ly bằng điện từ với tác nhân phân ly là nước nóng. Trong phương
pháp hoá học, nước và các hoá chất hoạt động bề mặt được cho thêm vào dầu thô rồi
gia thêm nhiệt để muối và các chất cặn bẩn khác hoà tan hoặc hoà quyện với nước rồi
được bơm chứa vào những bể riêng nhằm để lắng tách chúng và đưa ra ngoài.
Trong phương pháp phân ly bằng điện từ, dòng tĩnh điện với điện áp cao sẽ
được đưa vào dầu thô mới khai thác lên nhằm tập trung muối dưới dạng cặn, huyền
phù trong nước lại, biến chúng thành từng phần nhỏ hay từng giọt nhỏ để dễ dàng
lắng xuống đáy bể và được bơm tách ra. Trong trường hợp này thường người ta phải
cho thêm các chất hoạt động bề mặt. Tuy nhiên, khi dầu thô có một lượng lớn các cặn
bẩn lơ lửng thì chất hoạt động bề mặt được đưa vào phải là một loại duy nhất. Thông
thường cả 2 phương pháp khử muối này được tiến hành đồng thời. Sau khi khử muối,
phần phía trên được bơm về bể chứa riêng (bể chứa dầu thô đã xử lý) để sau đó được
đưa vào tháp chưng cất.
Tuy nhiên, sau khi thăm dò bằng các giải pháp khoa học và công nghệ khác
nhau và xác định đúng vị trí vỉa thì công việc tiếp theo là phải tiến hành khoan thăm
dò về trữ lượng rồi mới quyết định đầu tư công nghệ khoan khai thác thương mại.
Người ta bơm nước biển hoặc khí nén vào giếng khoan thông qua hệ thống ống
công nghệ (tubing). Nước biển trước khi bơm vào giếng phải được lọc theo tiêu
chuẩn: Nguồn nước (hoặc khí nén này) sau khi được bơm vào trong giếng sẽ đẩy
phần dầu thô lên, tạo ra dòng sản phẩm hỗn hợp thu được bao gồm dầu khí và nước.
Hỗn hợp sản phẩm này được hút và bơm vào các bể chứa trước khi cho bơm đi để xử
lý để tách các phần khí, dầu và nước riêng. Qúa trình tách được tiến hành làm nhiều
lần. Tuỳ theo khả năng công nghệ, khí gas có thể được thu hồi để đưa đi xử lý trong
những khu công nghiệp lọc hoá dầu hoặc sử dụng một phần để tạo ra khí nén bơm trở
lại giếng dầu hay đốt bỏ ; Còn nước (từ hỗn hợp dầu thô khai thác lên), sau khi được
19

tách ra, phân ly sẽ được tái sử dụng để bơm trở lại giếng dầu … Chu trình khai thác
sẽ được lặp lại nhiều lần cho đến khi không còn khả năng thu hồi dầu thô trong vỉa
mới được quyết định đóng vỉa.

Hình 5 : Các phương pháp vận chuyển dầu thô
Hình 5 mô tả các phương tiện dùng để đưa dầu thô vào đất liền hoặc về các nhà
máy bao gồm : tàu chở dầu, bơm qua đường ống, vận tải bằng xe ô tô xitec, wagon
đường sắt.
Dầu mỏ thường tìm thấy ở ngoài biển xa và sâu. Vì vậy việc tổ chức vạn chuyển dầu
thô vào bờ và tập kết về các nhà máy lọc hoá dầu cũng rất khó khăn và tốn kém.

20


Câu 3: Cấu tạo, nguyên tắc làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của
các loại thiết bị cô đặc?
Trả lời

21