Tìm hiểu và tính toán các thông số làm việc của tháp chưng cất C01 tại nhà máy chế biến Condensate

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Lời Nói Đầu
Dầu khí là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, có nhiều thành
phần hỗn hợp khác nhau tuy theo nguồn gốc hay từng mỏ khai thác. Đóng
vai trò quan trọng cho sự phát triển kinh tế cũng nh an ninh mỗi quốc gia.
Để sử dụng dầu mỏ một cách tốt nhất thì chúng ta phải chế biến chúng
thành những sản phẩm đắc dụng có ích phục vụ cho đời sống.
Trong đó nguồn Condensate là một sản phẩm quý, việc chế biến
Condensate sẽ làm tăng thêm giá trị sử dụng và nâng cao hiệu quả kinh tế
các sản phẩm. Chính vì lý do đó, tập đoàn dầu khí Việt Nam đã tiến hành
xây dựng nhà máy chế biến Condensate Thị Vải nhằm mục đích tận hởng
khí đồng hành và cung cấp sản phẩm nh xăng Mogas 83, Mogas 92 cho thị
trờng.
Với mục đích góp phần hiểu rõ lý thuyết và ứng dụng vào thực tế sản
xuất em chon đề tài "Tìm hiểu và tính toán các thông số làm việc của tháp
chng cất C-01 tại nhà máy chế biến Condensate" làm đề tài tốt nghiệp.
Mục đích của đề tài là tìm hiểu và tính toán các thông số cơ bản của tháp
ổn định Condensate của nhà máy chế biến Condensate Thị Vải. Với thời
gian thực hiện đồ án không nhiều cùng trình độ còn hạn chế nên chắc chắn
đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong có sự góp ý, phê bình của
quý thầy cô, bạn bè để em có thể hoàn thiện kiến thức của mình.
Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo trong trờng Đại Học Mỏ
Địa Chất đặc biệt là thầy cô trong bộ môn Lọc Hóa Dầu, khoa dầu khí đã
tận tình dậy dỗ em trong thời gian qua.
Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn thầy giáo, kỹ s Dơng Viết Cờng ngời
đã tân tình hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời cám ơn đến kỹ s Cao Trọng Tuấn và các anh trong nhà
máy đã giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại đây.
Hà Nội ngày 15 tháng 6 năm 2007
Sinh viên thực hiện

Lê Đức Thanh
Chơng 1:
GIớI THIệU NHà MáY CHế BIếN CONDENSATE
1.1. GIớI THIệU Về NHà MáY [1].
Nhà máy chế biến Condensate đợc xây dựng tại xã Phớc Hòa, huyện
Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu. Nhà máy đợc xây dựng trên diện tích
SVTH: Lê Đức Thanh

1


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

4,7 ha có khả năng mở rộng thêm 3200m 2 cho phân xởng reforming. Nhà
máy chế biến condensate đợc đầu t nhằm mục đích chủ động tiêu thụ
condensate Bạch Hổ, condensate Nam Côn Sơn và các sản phẩm của nhà
máy lọc dầu sau này (reformat, MTBE, xăng cracking,...).
Nhà máy chế biến condensate Thị Vải sẽ đợc xây dựng cho công suất
chế biến 130.000 tấn condensat nặng và 65000 tấn condensate nhẹ mỗi
năm. Công nghệ áp dụng cho nhà máy là chng cất condensate nguyên liệu
và sau đó là pha chế với các thành phần có chỉ số octan cao nh Reformat,
MTBE để sản xuất xăng MOGAS 83 và MOGAS 92. Ước tính sản lợng
xăng hàng năm của nhà máy là 270.000 tấn xăng, nhng hiện tại công suất
còn khiêm tốn do việc ngừng hoạt động của tháp chng cất, vì lý do kinh tế
do xăng Mogas 83 hiện nay không đợc khuyến cáo sử dụng và một phần là
kỹ thuật để thiết kế tháp phân xởng reforming, với nguồn vào là xăng thô.
Sơ đồ tổng thề nhà máy hình 1.1.
1.1.1. Nguyên liệu [1, 2].
Đầu vào: Nguồn condensate Nam Côn Sơn (Bangkot Condensate).
Đầu ra : Raw gasoline(xăng thô) có speek tơng tự nh Condensate Bạch

Hổ.
Hệ thống tiếp nhận nguyên liệu : 2 ống 6 x 200 m.
Bảng 1.1 nguyên liệu Condensate Bạch Hổ/ Condensate chng cất từ
Condensate Nam Côn Sơn.

SVTH: Lê Đức Thanh

2


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Hình 1.1. Sơ đồ tổng thể nhà máy
Bảng 1.1.Nguyên liệu Condensate Bạch Hổ/ Condensate chng cất từ Condensate Nam
Côn Sơn.

SVTH: Lê Đức Thanh

3


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47
Stt
1

Các chỉ tiêu chất lợng
Trị số Octan theo phơng pháp nghiên
cứu ( RON )
Khối lợng riêng (ở 150C ) kg/ m3

2

3

Thành phần cất phân đoạn:
Điểm sôi đầu, 0C
30% thể tích , 0C, không lớn hơn
50% thể tích , 0C, không lớn hơn
90% thể tích , 0C, không lớn hơn
Điểm sôi cuối, 0C, không lớn hơn
Cặn cuối,% thể tích , không lớn hơn

Phơng pháp thử

Kết quả

ASTM-D.27OO.
D 2699

65 - 70

TCVN 3893- 95/TCVN
6594 :2000
(ASTM - D.1298 )

TCVN 2698 : 2002
( ASTM - D.86 )

Báo Cáo

Báo Cáo
50
57
96
145
1,0

4

Ăn mòn đồng ở 50 0C/3 giờ, không lớn
hơn

TCVN 2694 : 2000
(ASTM - D.130 )

1a

5

Hàm lợng nhựa thực tế (đã rửa dung
môi) mg/100ml, không lớn hơn

TCVN 6593 : 2000
(ASTMD - D 381)

0,8

6

(ASTMD - D1266)

(ASTMD - D.381)
TCVN 6778 : 2000
(ASTMD -D. 525 )
ASTMD - D.323

0,032

7
8

Hàm lợng lu huỳnh, % khối lợng,
không lớn hơn
Độ ổn định oxy hóa, phút, không nhỏ
hơn
áp suất hơi (Reid ) ở 37.8, 0C, kPa

9

Ngoại quan

Kiểm tra bằng mắt thờng

Báo cáo
43 - 80
Trong suốt,
không tạp chất
lơ lửng

1.1.2. Hệ thống công nghệ [1]
1.1.2.1. Kho

Kho chứa nguyên liệu: Có thể sử dụng kho chứa condensate của kho cảng
Thị Vải để chứa condensate nặng và nhẹ tại bồn TK101A/B khoảng 13.000
m3 trong dự án các công trình khí trên bờ.
Hệ thống kho chứa
-TK 13A/B bể chứa sản phẩm (xăng): 2 bồn x 5700 m3 =11400 m3
- TK12A/B kho chứa bán thành phẩm reformat và MTBE:11400 m3
- TK11A/B kho chứa bán thành phẩm (condensate ổn định) 1200 m3
- TK15 bồn chứa dầu FO: 1000 m3
- Bồn chứa dầu diesel: 60 m3
- V51 nớc cứu hoả: 1600m3
- V31 nớc uống:35m3
Hệ thống bồn bể:
- Hệ thống bồn bể của nhà máy CPP bao gồm:
Ký hiệu, chất lỏng chứa trong bồn Dung tích (m3)
Số lợng
TK-12A/B: Reformate
57000
2
TK-13 A/B: Xăng thành phẩm
57000
2
SVTH: Lê Đức Thanh
4


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

TK-11 A/B: Xăng thô
600
2

TK-15: Dầu nặng FO
1000
1
V-51: Nớc cứu hỏa
1600
1
V-31: Nớc uống
35
1
V-52: Dầu diesel (DO)
1
- Thành phần Octane cao từ bồn đợc nhập trực tiếp từ tàu qua cầu cảng
số 1 vào bồn TK-12 A/B bằng hệ thống bơm.
1.1.2.2. Trộn.
Hệ thống trộn (bộ trộn):
- Hệ thống trộn bao gồm bộ trộn tĩnh trên đờng ống, thiết bị điều khiển,
thiết bị kiểm soát tỷ lệ trộn bằng DCS và bộ mô phỏng trộn gián tiếp.
- Hệ thống trộn sẽ thực hiện các chức năng chính sau:
+ Điều khiển một cách liên tục tỷ lệ giữa các thành phần đầu vào để sản
phẩm đạt các đặc tính kỹ thuật, với độ chênh lệch (sai số) nhỏ nhất so
với công thức trộn chuẩn.
+ Tối u hóa (gián tiếp) việc điều khiển đầu vào và công thức trộn mong
muốn dựa trên các mô hình trộn điều hòa và các kết quả trộn tích hợp để
đạt đợc chất lợng trộn tối u.
- Các dòng nguyên liệu đợc trộn tại bộ trộn (L-11):
Có 5 dòng nguyên liệu đợc đa tới bộ trộn (L-11), dòng thứ nhất là xăng
thô từ bồn TK11-A/B, đợc bơm P11-A/B đa tới. Nguồn condensate nhẹ
(Bạch Hổ) đợc bơm P-01 A/B đa tới, Thành phần Octane cao từ bồn TK12A/B đợc bơm P-12 A/B đa tới, dòng thứ 4 Butane thì đợc bơm P-17 bơm
từ bình V-13, Các phụ gia hóa học khác đợc bơm P-18 A/B bơm từ V-11
- Dựa vào yêu cầu chất lợng của xăng theo TCVN 5690-98, thiết bị mô

phỏng sẽ tính toán, xác định lu lợng dòng Octane cao để trộn theo tỷ lệ
thích hợp với nguồn condensate ổn định từ tháp chng cất.
- Xăng thành phẩm sau khi từ bộ trộn L-11 sẽ chuyển tới bồn chứa
TK13A/B.
Khối tạo công thức trộn(RG)
Khối này gồm hai khối nhỏ, một khối mô phỏng bộ trộn và một khối tối
u hóa bộ trộn. Chúng có thể thực hiện trên một máy tính riêng biệt hoặc
trong DSC (Distributed Control System- Hệ thống điều khiển phân phối).
Khối tạo công thức trộn này mô phỏng hoạt động của bộ trộn và hàng loạt
những thao tác logic. Kết qủa là tạo ra công thức trộn tối u ban đầu cho mỗi
mẻ trộn. Công thức xác định lu lợng của các dòng nguyên liệu vào bộ trộn
và đợc nhập vào DCS bởi ngời vận hành để thực hiện các việc còn lại của bộ
trộn.
Các chức năng chính của bộ trộn
SVTH: Lê Đức Thanh
5


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

- Điều khiển tỷ lệ trộn.
- Bộ mô phỏng trộn (Offine )
- Bộ tối u hóa quá trình trộn( Offine )
1.1.2.3. Tháp chng cất
Cụm tháp chng cất ổn định condensate: gồm các thiết bị nh tháp chng
cất, lò gia nhiệt , bình hồi lu ngng tụ.
Thiết bị chng cất Condensate:
- Nguồn condensate Bạch Hổ (condensate nhẹ) từ nhà máy chế biến
khí Dinh Cố (GPP) đợc dẫn bằng đờng ống tới kho cảng thị vải (KCTV),
nguồn condensate nặng sẽ đựơc nhập từ cảng số 1 hay lấy từ dự án Nam

Côn Sơn (NCS), hai nguồn này đợc trữ tại 2 bồn 6500 m3 thuộc KCTV
(TK11A/B).
- Condensate Bạch Hổ đợc bơm P-01 A/B bơm trực tiếp tới bộ trộn
- Condensate nặng (NCS) đợc bơm P-02 A/B (bơm với lu lợng 22,8
m3/h) bơm qua bộ trao đổi nhiệt E-01 và E-02 tới tháp chng cất.
- Tháp C-01 đóng vai trò rất quan trọng trong nhà máy CPP. Tại đây
nguồn condensate nặng sẽ đợc xử lý để cắt đi các thành phần nhẹ có
nhiệt độ sôi dới 400C và các thành phần nặng có nhiệt độ sôi trên 210 0C.
Tháp đợc thiết kế để chế biến condensate ổn định với đặc tính phù hợp
để có thể trộn với Reformate tạo ra xăng có chỉ số RON 83 theo TCVN
5690-98.
- Tháp C-01 bao gồm 35 đĩa kiểu van (đĩa đỉnh là đĩa số 1, đĩa đáy là
đĩa số 35), nguồn condensate thô đợc đa vào đĩa số 18, 21 hoặc 24 của
tháp. Condensate ổn định (xăng thô) đợc lấy ra từ đĩa số 12.
- Lợng xăng thô đợc tách ra đợc chuyển tới bồn chứa xăng thô (TK11A/B) sau khi qua bình trung gian V-02, bộ trao đổi nhiệt với nguyên
liệu condensate nặng đầu vào E-01 và bộ làm mát bằng quạt E-04.
- Dòng đáy gồm những thành phần nặng không mong muốn sau khi qua
bộ trao đổi nhiệt với nguyên liệu condensate nặng đầu vào E-02 và bộ
làm mát bằng quạt E-05 đợc chuyển tới bồn chứa dầu nặng FO (TK-15)
để làm nguyên liệu đốt cho lò gia nhiệt H-01 và xuất ra xe bồn.
- Một dòng của thành phần đáy đợc bơm P-04 A/B (bơm với lu lợng
108m3/h) bơm qua lò gia nhiệt H-01 để gia nhiệt và quay về tháp C-01
để cung cấp nhiệt cho quá trình chng cất.
- Thành phần khí đỉnh tháp sau khi qua bộ làm mát bằng quạt E-03 tạo
ra 2 thành phần: Khí không ngng tụ - tức là khí thải, và khí ngng tụ.
Phần khí không ngng tụ (khí thải) chủ yếu đốt tại lò gia nhiệt H-01.
SVTH: Lê Đức Thanh
6

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Phần khí thải còn lại để điều khiển áp suất của bình hồi lu V-01 và đợc
đốt của KCTV. Phần khí ngng tụ tại bình V-01 đợc P-03 A/B (công suất
là 48,3 m3/h) bơm hồi lu tại tháp C-01 ở đĩa đỉnh với một lu lợng đợc
kiểm soát chặt chẽ nhằm duy trì trạng thái hoạt động ổn định và thu đợc
lợng condensate ổn định cao nhất.
1.1.2.4. An toàn lao động và phòng cháy chữa cháy
Các khu vực trong nhà máy có khuynh hớng gây cháy nổ đợc chia
thành các vùng sau :
+ Vùng 0: Là vùng trong đó khí dễ cháy nỗ luôn hiện diện trong một thời
gian dài.
+ Vùng 1: Là vùng trong đó khí dễ cháy nỗ thờng xuất hiện khi hoạt động
bình thờng.
+ Vùng 2: Là vùng trong đó khí dễ cháy nổ không xuất hiện trong điều kiện
hoạt động bình thờng, nếu có xuất hiện thì đó chỉ là ngẫu nhiên, và
không tồn tại trong thời gian dài.
+ Và các vùng không thuộc các vùng trên gọi là vùng không nguy hiểm.
Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống ống nớc chữa cháy :
Hệ thống ống đợc thiết kế khép kín để bảo đảm có nguồn cung cấp về
nhiều hớng khi cần thiết. Trong trờng hợp cần bảo dỡng, các van cách ly sẽ
đợc sử dụng. Các van cách ly này đợc bố trí gần các điểm rẽ nhánh. Van
cách ly thuờng dùng là loại van cổng .
Van xả cho hệ thống phun nớc đợc lắp đặt ở các nhánh gần đầu phun
của hệ thống. Van xả có thể điều khiển từ xa hoặc bằng tay, một số van xả
có thể hoạt động theo cơ chế tự động .
Các van xả đợc trang bị cho các bồn chứa có cơ chế hoạt động nh sau:
Mỗi bồn có hai van xả, một lớn một nhỏ. Van lớn sẽ tự động xả khi
phát hiện có lửa thông qua đầu dò nhiệt đợc lắp đặt tại mỗi bồn. Van nhỏ

không hoạt động tự động mà dùng tay hoặc điều khiển từ xa để làm mát khi
có cháy ở bồn bên cạnh.
Hệ thống ống nớc chữa cháy đợc đặt trên bệ đỡ cao từ 300 - 400 mm (
tính từ đáy ống ) so với mặt đất.
Tuy nhiên, một số tuyến ống đợc đặt ngầm dới đất trong các trờng
hợp: khi tại đó đờng ống chiếm dụng hay cản trở việc vận hành nhà máy,
cản trở ngời vận hành hay thiết bị di chuyển, hoặc các vị trí ống dễ bị h
hỏng nếu lắp đặt trên mặt đất .
SVTH: Lê Đức Thanh

7


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Hệ thống ống nớc chữa cháy đợc thiết kế với lu lợng 120% so với thiết
kế.
Lu lợng dòng tối thiểu của hệ thống vợt lu lợng yêu cầu theo thiết kế
và đạt lu tốc lớn hơn 3m/s.
1.1.3. Sản phẩm [1]
Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là xăng Mogas 83, Mogas 92 có
thành phần chủ yếu là Condensate từ đợc pha trộn thêm Reformat, phát
triển để đạt các yêu cầu xăng thơng phẩm.
1.2. GIớI THIệU Về XĂNG [1,3,6]
Xăng động cơ là một trong những sản phẩm quan trọng của ngành
công nghiệp lọc hoá dầu và ngày nay đã trở thành một sản phẩm quan trọng
quen thuộc đối với mọi ngời. Xăng động cơ là hỗn hợp của nhiều
hydrocacbon có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 2150C cùng các phụ gia khác nhằm
bảo đảm các yêu cầu hoạt động của động cơ xăng trong những điều kiện
vận hành khác nhau và trong điều kiện tồn chứa. Thành phần của xăng

không chỉ đơn thuần là các cấu tử từ quá trình chng cất hay là sản phẩm của
một quá trình chế biến nào khác trong nhà máy lọc dầu, mà là hỗn hợp của
nhiều nguồn phối trộn khác nhau với thành phần phụ thuộc vào yêu cầu của
các loại xăng thành phẩm.
Để đáp ứng đợc yêu cầu làm việc cũng nh tồn chứa và vấn đề thải ra
các chất ô nhiễm môi trờng thì xăng động cơ phải đạt đợc các chỉ tiêu chất
lợng nhất định. Các chỉ tiêu này phụ thuộc vào các phơng pháp thử tiêu
chuẩn hoá khác nhau và nó phụ thuộc vào từng quốc gia, vùng địa lý cũng
nh chủng loại xăng. Cụ thể, những yêu cầu của xăng thơng phẩm có thể tóm
tắt nh sau:
-

Khởi động tốt ở nhiệt độ thấp.

-

Động cơ hoạt động không bị kích nổ.

-

Không kết tủa tạo băng trong bộ chế hoà khí.

-

Không tạo nút hơi trong hệ thống cung cấp nhiên liệu.

-

Dầu bôi trơn bị pha loãng bởi xăng ít nhất.

-

Trị số octan đợc phân bố tốt trong khoảng nhiệt độ sôi.

-

Hệ thống đầu vào của động cơ phải sạch.

-

Thải ra các chất ô nhiễm nằm trong giới hạn cho phép.

SVTH: Lê Đức Thanh

8


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Ngoài ra, những yêu cầu phụ khác là màu sắc mùi vị của nó.
1.2.1. Khả năng cháy điều hoà (chống kích nổ) của xăng [3]
Hiệu suất biến nhiệt thành công của động cơ nhiệt càng lớn khi nhiệt độ
trong động cơ càng cao, do đó việc đốt cháy xăng ở nhiệt độ càng cao để có
nhiệt độ càng cao trong xylanh là rất cần thiết. Nhng khả năng tăng nhiệt độ
trong xylanh luôn bị giới hạn bởi hiện tợng cháy kích nổ của xăng. Sự cháy
đợc gọi là điều hoà nếu mặt lửa loang xa khỏi tầm cháy một cách tuần tự
nh ở hình 1.2a. Ta thấy đờng 1 là mặt lửa ở thời điểm t 1 ở gần nến điện hơn
mặt lửa 2 ở thời điểm t 2>t1. Mặt lửa 3 ở thời điểm t 3>t2 còn xa hơn nữa. Khi
sự cháy xảy ra điều hoà áp suất đè lên mặt Pittông tăng tuần tự nên Pittông
chuyển động nhịp nhàng máy chạy êm không gây nên sự va đập không có

tiếng gõ máy, máy cho hiệu suất cao.
Ngời ta nhận thấy là các Hydrocacbon cháy càng kém điều hoà khi
nhiệt độ càng cao. ở nhiệt độ cao chúng cháy theo kiểu kích nổ nh ở hình
1.2b. ở chế độ cháy kích nổ, khi mặt lửa cha lan đến thì nhiên liệu đã có
thể tự bốc cháy ở một số nơi, tạo ra các đám lửa. Các đám lửa có thể xuất
hiện ở nơi này ở nơi kia, lúc ở nơi này lúc ở chỗ kia, nên sự cháy xảy ra hỗn
loạn. Kết quả là áp suất đè lên mặt Pittông tăng một cách hỗn loạn, Pittông
chuyển động không nhịp nhàng, giật cục, va đập, tạo nên tiếng gõ máy.

t1

1

t2

2

t3

3

t4

4

Nến điện
Mặt lửa
Xylanh
Các đám lửa

Nn điện

Hình 1.2: a) Sự cháy điều hoà t1
Sự làm việc không êm đó làm hỏng máy, làm giảm hiệu suất biến nhiệt
thành công hữu ích. Sự cháy kích nổ của xăng ở nhiệt độ cao không cho
phép tăng nhiệt độ trong xylanh lên đến mức ta mong muốn vì khi đó động
cơ sẽ làm việc không êm nữa.
1.2.2.Trị số octan [3]
Định nghĩa
SVTH: Lê Đức Thanh

9


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Là đơn vị đo quy ớc dùng để đặc trng cho khả năng chống kích nổ
của xăng và nó đợc đo bằng % thể tích của iso-octan (2,2,4 trimetyl pentanC8H18) trong hỗn hợp của nó với n-Heptan, khi hỗn hợp này có khả năng
chống kích nổ tơng đơng với khả năng chống kích nổ của xăng đang khảo
sát ở điều kiện thử nghiệm, trong đó n-heptan quy ớc có trị số octan bằng 0
và iso-octan quy ớc có trị số octan bằng 100. Trị số octan cho khả năng
chống kích nổ của xăng. Động cơ xăng muốn nâng cao hiệu suất thì phải
tăng tỉ số nén nhng điều này dễ sinh ra hiện tợng kích nổ. Tùy thuộc vào tỉ
số nén mà lựa chọn xăng có chỉ số octan thích hợp. Nếu tỉ số nén của động
cơ cao thì chỉ số octan cũng tơng ứng.
Thông thờng với xe đời cũ có dung tích nhỏ hơn 50cc có tỉ số nén 6:1
- 7:1 thì sử dụng xăng có RON 83 còn các xe đời mới có tỉ số nén 8,5:1 9,8:1 thì đòi hỏi xăng có trị số octan cao hơn RON 92, với các loại xe đặc
biệt khác nh xe đua, xe thể thao thì RON 98. Xăng có trị số octan càng
cao càng tốt. Tuy nhiên, điều quan trọng là nó phù hợp với tỉ số nén của

động cơ mà nhà sản xuất yêu cầu đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế khi
sử dụng nhiên liệu.
1.2.3. ảnh hỏng của thành phần hoá học đến chỉ số Octan [4]
Xăng là hỗn hợp nhiều cấu tử có nhiệt độ sôi khác nhau. Thành phần
của nó là các hydrocacbon và một phần nhỏ là các hợp chất phi
hydrocacbon. Các hydrocacbon có số nguyên tử từ C4 ữ C11 tuỳ thuộc vào
thành phần phối liệu mà hàm lợng của nó trong xăng khác nhau, đồng thời
bản chất của dầu thô cũng ảnh hởng đến thành phần của nó. Thành phần
của xăng có thể chia theo các hợp chất sau.
1.2.3.1. Hydrocacbon Họ Parafin [4]
Hydrocacbon họ parafin có công thức hoá học chung là C nH2n+2, nó
tồn tại dới dạng mạch thẳng (n-parafin) và mạch thẳng có nhánh (isoparafin). Sự xuất hiện của nó trong xăng chủ yếu có nguồn gốc từ dầu mỏ,
hydrocacbon mạch thẳng có khả năng chống kích nổ kém và khi mạch càng
dài thì khả năng chống kích nổ càng thấp. Các parafin mạch nhánh thì khả
năng này tăng lên, khi số nhánh càng nhiều thì khả năng này càng cao. Đối
với các iso-parafin, khi nhóm metyl càng chuyển vào giữa mạch cacbon tức
là làm cho cấu trúc phân tử gọn thì khả năng chống kích nổ tăng lên.
1.2.3.1. Hydrocacbon Họ Olefin [4]
Các hydrocacbon họ olefin có công thức hoá học chung là C nH2n, nó
đợc tạo thành từ các quá trình chuyển hoá, đặc biệt quá trình cracking. Các
SVTH: Lê Đức Thanh

10


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

olefin có tính ổn định không tốt do dễ bị oxi hoá dới tác dụng của các tác
nhân trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Các olefin có khả năng chống
kích nổ nằm trong khoảng giữa n-parafin và iso-parafin, khi tăng chiều dài

mạch cacbon thì chống kích nổ giảm. Nếu có cùng chiều dài mạch cacbon
thì khả năng tăng lên khi nối đôi càng chuyển vào giữa mạch. Các olefin
mạch nhánh có khả năng chống kích nổ cao hơn các olefin mạch thẳng.
1.2.3.3. Hydrocacbon Họ Naphten [4]
Hydrocacbon họ naphten là các hydrocacbon có mạch vòng no với
công thức phân tử CnH2n, các naphten thờng có vòng 5 cạnh và 6 cạnh. Các
nhóm phụ gắn vào vòng no chủ yếu là metyl và etyl, naphten có khả năng
chống kích nổ kém hơn so với các olefin mạch thẳng có cùng số nguyên tử
cacbon (chỉ trừ cyclopentan có khả năng chống kích nổ cao hơn -olefin
C5). Khi số vòng tăng lên thì khả năng chống kích nổ kém đi, khả năng này
cũng kém đi khi không có nhánh phụ, với số lợng nhánh phụ càng nhiều thì
khả năng chống kích nổ cao hơn so với ít nhánh phụ cho dù có cùng số
nguyên tử cacbon trong các nhánh phụ. Vị trí các nhánh phụ ít ảnh hởng
đến khả năng chống kích nổ. Khi nhánh phụ là mạch thẳng có nhánh thì
khả năng chống kích nổ tăng lên.
1.2.3.4. Hydrocacbon Họ Aromatic [4]
Là các hydrocacbon có vòng thơm trong phân tử, với công thức hoá
học chung là CnH2n-6. Đây là các cấu tử có trị số octan cao, nhng sự tồn tại
của chúng trong xăng gây ra ô nhiễm môi trờng, đặc biệt là benzen. Ngày
nay, ngời ta có xu hớng hạn chế hàm lợng của nó. Các hydrocacbon thơm
chủ yếu có một vòng với các nhánh phụ metyl. Còn các loại vòng ngng tụ
và các nhánh phụ có số nguyên tử cacbon lớn hơn 3 ít gặp.
Các aromatic có khả năng chống kích nổ cao nhất. Khả năng này
càng tăng khi trong mạch của nó có thêm nhánh phụ, số nguyên tử cacbon
không quá 3 và giảm dần khi nhánh phụ dài hơn. Nếu vòng thơm có mạch
nhánh dài thì việc đa thêm các nhóm thế vào không làm thay đổi khả năng
chống kích nổ. Tuy nhiên, nếu nhánh phụ là mạch nhánh (iso-propyl) thì
việc đa nhóm thế metyl vào vòng thơm sẽ làm tăng tính chống kích nổ.
Ngoài ra khi khoảng cách giữa các nhánh phụ càng xa thì khả năng chống
kích nổ càng lớn.

Nh vậy, khả năng chống kích nổ của các hydrocacbon với cấu trúc hoá
học khác nhau có phạm vi thay đổi lớn và có thể sắp xếp theo thứ tự giảm
dần nh sau: Aromatic > olefin mạch nhánh > parafin mạch nhánh > naphten
mạch nhánh không no > olefin mạch thẳng > naphten > parafin mạch thẳng.
SVTH: Lê Đức Thanh

11


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

1.3. Phơng pháp sản xuất pha chế xăng thơng phẩm [2]
Chế biến xăng thơng phẩm tại nhà máy chế biến Condensate đợc áp
dụng theo các phơng án sau:
- Chế biến theo mẻ tại bồn.
- Chế biến theo hệ thống trộn tự động theo đờng ống trên đờng ống.
Trớc mỗi lần pha chế một lô xăng đạt chỉ tiêu chất lợng theo yêu cầu từ các
thành phần nguyên liệu cần phải tính toán tỷ lệ theo lý thuyết và tiến hành
pha chế trong phòng hóa nghiệm, phân tích chất lợng, so sánh giữa kết quả
tính toán trên lý thuyết và kết quả thu đựơc quả thực tế.
Sau khi chất lợng sản phẩm hoàn toàn phù hợp theo tiêu chuẩn Việt
Nam ban hành thì mới tiến hành pha chế với số lợng lớn.
Các phơng án sử dụng nguyên liệu để sản xuất xăng Mogas đợc đề
cập dới đây.
Bảng 1.2 Tỷ lệ nguyên liệu dự kiến cho mỗi loại sản phẩm.
Chủng
Condensate
Reformat Xăng 97 Xăng 95 Xăng 92
loại sản
64 -70 RON

(%)
RON(%) R0N (%) RON (%)
phẩm
(%)
40
60
52
48
Mogas
47
53
83
44
56
70
30
66
34
Mogas
60
40
90
77
23
72
28
Mogas
66
34
92

STT

1

CáC CHỉ TIÊU CHấT LƯợNG

PHƯƠNG PHáP THử

ASTM-D.27OO.D,
D 2699

Trị số Octan theo phơng pháp
nghiên cứu ( RON )

KếT Quả
XĂNG
M92
92

Khối lợng riêng (ở 15 C ) kg/ m
0

2

SVTH: Lê Đức Thanh

3

TCVN 3893- 95/TCVN
6594 :2000

(ASTM - D. 1298)

12

M95

REF
M97

95
97
Báo Cáo

100


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47
3

STT
41
5
62

Thành phần cất phân đoạn:
- Điểm sôi đầu, 0C
- 10% thể tích , 0C, không lớn hơn
- 50% thể tích , 0C, không lớn hơn.
- 90% thể tích , 0C, không lớn hơn
- Điểm sôi cuối, 0C, không lớn hơn.

- Cặn
cuối,
% tiêu
thể tích,
không
lớn hơn
Các
chỉ
chất
lợng

Hàm lợng Mangan, g/l,

Ăn mòn tấm đồng ở 50 0C/3 giờ,
không
lớn hơn
không
lớn hơn
Hàm lợng Benzen, % thể tích , không
lớnKhối
hơn lợng riêng (ở
Hàm lọng
chì, g/l, không
lớn hơn
0
3

TCVN 2698 : 2002
( ASTM - D.86 )

Phơng pháp thử
TCVN
2694 : 2000
ASTMD.3831
(ASTM - D.130 )
TCVN 6703 :
2000(VASTMD - D 3606)
(ASTM
- D.1298)
TCVN
6020 - 95/ASTM
D4694
TCVN 6593 : 2000
(ASTMD
- D 381)
ASTM
- D.130
(ASTMD - D1266)
(ASTMD - D.381 )

Báo Cáo
50
99
150
150
178
0,5Kết
1a

quả

4500

3,5

0,8-0,85
0,0025
15 C) kg/m
Ănlợng
mòn
7
Hàm
nhựađồng
thực tếở(đã50
rửa0C/3
dung
0,8
3 môi) mg/100ml, không lớn hơn
1a
giờ,
lớn
hơnlợng,
8
Hàm
lợngkhông
lu huỳnh,
% khối
0,032
không
lớn hơn

Điểm
sôi cuối, 0C,
4
- D.86
9
Độkhông
ổn định oxy
hóa,
phút, không nhỏ
TCVNASTM
6778 : 2000
Báo cáo215
lớn
hơn
hơn
(ASTMD -D. 525 )
Hàm lợng chì, g/l,0 không
105 áp suất hơi (Reid ) ở 37.8, C, kPa
TCVN 5731
: 2000
TCVN
6020
- 95/D.4694 43 - 80
0,0025
(ASTMD - D.323 )
lớn hơn
11
Ngoại
quanđộ chớp cháy, 0C,
Kiểm tra bằng mắt thờng

Trong suốt, không tạp
Nhiệt
6
ASTM - D 93 chất lơ lửng
35
không lớn hơn
7
Ngoại quan
Kiểm tra bằng mắt thờng
Vàng nâu
1.4. Bảng kê khai chủng loại chất lợng nguyên liệu phụ gia trong quá
trình sản xuất xăng [2]
1.4.1. Nguyên liệu Reformat, xăng có trị số Octan từ RON 92 trở lên
(M92, M95, M97) [2]
Bảng 1.3. Chủng loại chất lơng nguyên liệu phụ gia
1.4.2. Phụ gia tăng chỉ số RON [2]
Hiện tại nhà máy sử dụng phụ gia có yêu cầu kỹ thuật nh bảng dới
đây với yêu cầu tỷ lệ phụ gia đa vào sản xuất lớn nhất là 0,4% tổng thể tích
nguyên liệu đầu vào.

SVTH: Lê Đức Thanh

13


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

CHƯƠNG 2 :
CÔNG NGHệ CHế BIếN CONDENSATE
2.1. CÔNG NGHệ ĐồNG PHÂN HóA [4,6]

2.1.1. Tổng quan [4]
Condensate chứa HC C5, C6 có trị số octan RON 60 - 70, vì nó chứa
chủ yếu n-parafin, naphten. Về cơ bản không thể reforming C 5, khó và
không nên reforming C6, nên ngời ta làm tăng ON của phân đoạn này bằng
cách đồng phân hóa n-parafin thành iso-parafin, vì iso-parafin có ON cao
hơn nhiều.
Các phản ứng đồng phân hóa chủ yếu
C
|

C C C C C C C C C

hay C C C

|

|

C
(isopentan, MB)

C
(neopentan)

C C C C C C C C C C C
|

hay C C C C C
|

C
(2MP)

C
(3MP)
C

C

|

C C C C

|

C C C C

hay

|

C
(2,3 DMB)

|

C
(2,2 DMB)

Chất xúc tác axit thờng dùng là Al2O3, clo hóa cao (đến 8 - 15% chiến

lợc) chứa platin 0,3 - 0,5%. CCl 4 thờng đợc dùng để clo hóa Al2O3. Cũng
dùng chất xúc tác zeolit HZ chứa platin. Trớc kia hay dùng muối AlCl3,
SbCl5 tẩm axit. Vậ phản ứng đồng phân hóa chạy theo cơ chế cacbocation
với sự tham gia của phản ứng loại và hợp hydro xảy ra nhờ các trung tâm
kim loại Pt.
n-parafin

-H2, Pt

+H+, Al2O

n-olefin

n-cacbocation
đồng phân hoá
cacbocation

i-parafin

+H2, Pt

SVTH: Lê Đức Thanh

-H+, Al2O

i-olefin
14

i-cacbocation

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Sau khi tách khí, sản phẩm isomerisat có RON 83 - 88, khối lợng riêng
bé, RVP cao. Hiệu suất khoảng trên 95%. Trong xăng iso merisat có
khoảng dăm bảy %, n-pentan, 3 - 4% n-hexan, khoảng 80% iso C6, C5, còn
lại là naphten, aromatic.
2.1.2. Sơ đồ công nghệ đồng phân hóa dùng chất xúc tác lỡng chức [6]
Tùy theo hoạt tính của chất xúc tác đợc dùng, tùy mục đích của quá trình
đồng phân hóa mà lựa chọn công nghệ. Có 2 quy trình công nghệ cơ bản:
có hồi lu hydrocacbon có trị số octan cha đủ cao và không hồi lu chúng.
Sơ đồ tổng quát của công nghệ không hồi lu cho ở hình 2.1 áp dụng đối
với chất xúc tác có hoạt tính rất cao nhng cũng chỉ tạo ra một xăng có trị số
octan RON rất khiêm tốn, nhỏ hơn 85. Nguyên liệu C5, C6 phải đợc
hydrotreating, đợc làm khô (không chứa hơi nớc). Nguyên liệu đợc pha trộn
với một ít hợp chất của clo cùng với dòng khí giàu H 2 đợc nén ở áp suất cao
đi vào lò phản ứng. Hỗn hợp hơi ra khỏi lò phản ứng đợc tách khỏi H2 ở
thiết bị tách cao áp sau khi đã đợc làm lạnh rồi vào hệ thống tháp chng cất
để đợc 2 phân đoạn: phân đoạn nhẹ C 4 , phân đoạn xăng có ON cao trung
bình.
Trong sơ đồ công nghệ có hồi lu cho ở hình 2.2 ngời ta tách những
hydrocacbon có ON không đủ cao ra khỏi hỗn hợp thu đợc sau phản ứng,
hồi lu chúng về lò phản ứng. Có 2 cách tách: tách bằng chng cất và tách
bằng hấp phụ trên zeolit.
Tất nhiên là phép tách bằng chng cất dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ
sôi. Nhiệt độ sôi của các chất chủ yếu có liên quan ở bảng 2.1.

Sản
Bảng 2.1. Nhiệt độ sôi (ở 1 atm), ON của C5, C
6 phẩm

Chất
i-C5 n-C5 2,2 DMB 2,3 DMB 2 MP 3 MP n- C6
Nhiệt độ sôi [0HC]2 28
36
50
58
60
63
69
H
RON
92,3 61,7
91,8
103,5
73,4 74,5 24,8
2
MON
90,5
61,9
93,4
94,3
73,3 74,3 26,0
1

4

Nguyên liệu
Hơi
3
2

SVTH: Lê Đức Thanh
Hợp chất của Clo

15

Sản phẩm
xăng
ISOMERI
ZAT
RON: 8385


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ đồng phân hóa không hồi lu
1,2. Thiết bị làm khô; 3. Lò phản ứng (110-1600C, 20-70atm);
4. Tháp chng cất

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên tắc công nghệ đồng phân hóa có hồi lu
1. Lò phản ứng; 2. Hệ thống tháp chng cất;
3. Hệ thống tháp hấp phụ bằng zeolit; 4. Bình tách
----------- : ứng với phơng pháp tách bằng hấp phụ bởi zeolit.
Từ bảng 2.1 ta thấy 2MP, 3MP, n-C6, n-C5 có ON không đủ cao hoặc
rất thấp, trong số chúng n-C5 có nhiệt độ sôi nằm giữa nhiệt độ sôi của
những hydrocacbon có ON cao, do đó chỉ có thể tách 3 chất có nhiệt độ sôi
cao nhất là 2MP, 3MP và n-C6 bằng một tháp chng cất. Chúng tạo ra dòng
n-C6, i-C6 1 nhánh trong sơ đồ ở hình 2.3. Dĩ nhiên là việc chng cất phân
đoạn ở đây phải rất khó khăn, vì nhiệt độ sôi của 2MP và của 2,3 DMB quá
gần nhau.

2.2. CÔNG NGHệ REFORMING [4,6]
Condensate có thành phần hoá học là các HC từ C6 - C10 có ON thấp.
Do vậy về lý thuyết, để tăng ON cho Condensate dùng pha xăng ngời ta có
thể dùng phơng pháp reforming.
2.2.1. Chất Xúc Tác [4]
Phản ứng reforming chế biến Condensate có thể đợc mô tả nh sau

SVTH: Lê Đức Thanh

16


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47
C

C - C - C - C - C - C - C ->

(parafin C6 - C10)
C
C

hoặc

+ 4H2 -Q

(aromatic C6 - C10)
C

C

+ 3H2 -Q

(naphten C6 - C10)
(aromatic C6 - C10)
Theo các phản ứng trên thì phải thực hiện quá trình loại hydro ở
naphten, quá trình loại hydro và đóng vòng ở parafin. Nh vậy chất xúc tác
phải có 2 chức: chức loại hydro và chức đóng vòng cacbon, đó là những
chất xúc tác lỡng chức.
Chất xúc tác reforming bao giờ cũng gồm 2 hợp phần: hợp phần axit
Al2O3 đóng vai trò đóng vòng cacbon và hợp phần kim loại Pt, Rh đóng vai
trò loại hydro.
Chất xúc tác thờng dùng ngày nay gồm muội platin và một ít kim
loại khác nh reni, gecmani phân tán trên Al 2O3 (250 m2/g) đã clo hóa đến
khoảng 1%. Việc platin hóa xảy ra bằng cách ngâm bột Al 2O3 trong một
dung dịch H2PtCl6, lọc, sấy thu đợc ở khoảng 1200C, sau đó nung ở khoảng
5200C. Bột thu đợc có màu vàng đỏ nhạt, đó là màu của bột ôxit platin.
Platin chiếm khoảng 0,2 - 0,7%. Một số kim loại khác nh Rh, Ge, Sn... cũng
có thể đợc thêm vào với t cách là kim loại phụ, nghĩa là hàm lợng của
chúng nhỏ hơn nhiều so với kim loại chính platin. Các kim loại đó làm tăng
độ bền, tăng khả năng chống ngộ độc.
2.2.2. Cơ chế phản ứng reforming một parafin
Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng phản ứng reforming một parafin xảy
ra theo 3 giai đoạn: loại hydro, đóng vòng, loại hydro từ hợp chất vòng
thành hợp chất thơm. Giai đoạn đầu và giai đoạn cuối xảy ra trên chất xúc
tác kim loại, giai đoạn giữa đợc thực hiện trên chất xúc tác axit.

SVTH: Lê Đức Thanh

17

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Một phân tử n-heptan biến thành toluen theo những cách cấu
hình(2.3).

-H2

-H2

H+
-H2

-H2

+H+

+H+

+H+
+

+

+
-H+

-H+

-H+

-H2

Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát phản ứng reforming n-C7H16.
Cơ chế đóng vòng của carbocation bậc ba cho thấy khi reforming n-C 6
thì không phải vòng 6 đợc tạo ra lúc đầu, mà chính là các hợp chất vòng 5
đã sinh ra metylcyclopentan, metylcyclopenten, metylcyclopentadien. Cuối
cùng metylcyclopentadien đã mất hydro, đồng phần hóa thành benzen.
2.2.3 Sơ Đồ Công Nghệ Reforming [6]
2.2.3.1. Trờng Hợp Dùng Chất Xúc Tác Lớp Cố Định
Một phân xởng reforming dùng chất xúc tác lớp cố định trình bày ở
dạng đơn giản hóa ở hình 2.4. Phân xởng gồm 3 phần: chuẩn bị nguyên
liệu, phản ứng reforming và phân tách sản phẩm.
Nguyên liệu nguồn Condensate (1) vào phân xởng nhờ bơm (2), vào
HE (3) rồi lần lợt qua lò gia nhiệt (4), lò phản ứng (5), (6), (7).
Hỗn hợp sau phản ứng ra khỏi lò phản ứng (7) nguội đi ở HE (3), ngng
tụ một phần ở (8) rồi lần lợt vào các bình tách áp suất cao (9), bình tách áp
suất thấp (10). Bơm (11) dẫn pha lỏng chảy ra từ (10) vào tháp chứng cất
(13). Các hydrocacbon khí ra ở đỉnh (13), còn pha lỏng chảy ra từ đáy tháp
(13) đợc phân chia ở tháp ổn định reformat (17) để có reformat. Phân đoạn
nhẹ hơn là LPG C3 -C4 ra khỏi đỉnh (17). Các thiết bị (16), (12), (20) có tác
dụng hạ nhiệt độ reformat. Cần phải hồi lu một phần reformat về tháp hấp
thụ (13).
SVTH: Lê Đức Thanh

18


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Pha hơi ra từ bình tách áp suất cao (9) là khí giàu H 2 đợc hồi lu về lò

phản ứng reforming và về lò hydrotreating bởi máy nén.

21
4

22
23

5

6

7

13

17
14

19

15

18

1
3

8

9

10

16

12

2
11

20

Hình 2.4. Sơ đồ dòng công nghệ reforming dùng chất xúc tác lớp cố định
Khí H2 d sẽ ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ bằng amin.
Pha hơi ra khỏi bình tách áp suất thấp (10) chứa chủ yếu là khí
hydrocacbon đợc dẫn vào phần trên tháp hấp thụ (13).
Điều đặc biệt nhất ở đây là trong công nghệ reforming ngời ta luôn
thực hiện phản ứng reforming trong một dãy liên tiếp ba bốn lò phản ứng;
trong sơ đồ đang trình bày có 3 lò phản ứng (5), (6) và (7). Nguyên nhân là
ở chỗ phản ứng reforming thu nhiệt, phản ứng reforming parafin xảy ra
chậm và khó khăn hơn, nên nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng giảm khá nhiều,
giảm đến mức mà phản ứng không còn thuận lợi nữa. Hỗn hợp phản ứng ra
khỏi lò phản ứng có nhiệt độ quá thấp mà phản ứng vẫn cha xong. Muốn
phản ứng tiếp cần tăng nhiệt độ lên. Ngời ta giải quyết vấn đề này bằng
cách cho nó quay trở lại lò gia nhiệt, nâng nhiệt độ lên rồi lại cho vào lò
phản ứng tiếp. Thờng chỉ cần làm nh thế ba, bốn lần. Để đảm bảo độ
chuyển hoá đủ lớn sau khi hỗn hợp ra khỏi lò phản ứng cuối cùng, lợng
chất xúc tác đợc sử dụng ở lò phản ứng sau lớn hơn ở lò phản ứng trớc, và
thực tế thời gian lu ở lò phản ứng sau cũng lớn hơn ở lò phản ứng đầu dăm

bảy lần, nên dĩ nhiên là thể tích lò phản ứng cũng tăng lên gần nh vậy. Với
kiểu cấu trúc nh thế ngời ta tiến hành reforming với tốc độ nạp liệu sao cho
nhiệt độ giảm khoảng trên 5000C ở đầu vào đến khoảng 420 - 440 0C ở đầu
ra của lò phản ứng thứ nhất. Độ giảm nhiệt độ nhỏ dần ở lò phản ứng sau: ở
SVTH: Lê Đức Thanh
19


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

lò phản ứng thứ hai khoảng vài ba chục độ, ở lò phản ứng cuối cùng
khoảng vài độ.
Nhợc điểm cơ bản của công nghệ reforming tái sinh hoàn toàn chất
xúc tác là hoạt tính của chất xúc tác giảm nhiều trớc khi tái sinh nên dù có
thay đổi điều kiện phản ứng cũng nh tốc độ nạp liệu cũng vẫn rất khó giữ đợc cố định những tính chất kỹ thuật cần có của refomat. Dĩ nhiên là việc
điều chỉnh điều kiện phản ứng thờng khó khăn và đặc biệt là còn dẫn đến sự
thay đổi lu lợng, thành phần của các pha trong hệ thống phân tách sản phẩm
và điều đó có thể dẫn đến tình trạng rất khó giải quyết, đặc biệt là những gì
làm liên quan đến tháp ổn định reformat.
Nhợc điểm quan trọng thứ hai là phải ngừng hoạt động để tái sinh chất
xúc tác, ảnh hởng đến hoạt động đồng bộ của nhà máy. Một trong những
cách khắc phục nhợc điểm này là sử dụng một lò phản ứng dự phòng. Lò
phản ứng này có cấu trúc đặc biệt để có thể chứa những lợng chất xúc tác
khác nhau, nghĩa là nó có khả năng thay thế lò phản ứng này hoặc lò phản
ứng kia khi cần phải tái sinh chất xúc tác. Theo cách này ngời ta không tái
sinh đồng thời chất xúc tác ở tất cả các lò phản ứng, mà tái sinh chất xúc tác
trong từng lò phản ứng. Khi đó lò phản ứng đó đợc thay bởi lò phản ứng dự
phòng. Đó là công nghệ reforming bán tái sinh chất xúc tác.
2.2.3.2. Công Nghệ Reforming Tái Sinh Liên Tục Chất Xúc Tác
Để khắc phục những nhợc điểm cơ bản của công nghệ reforming tái

sinh hoàn toàn hay bán tái sinh chất xúc tác bằng cách sử dụng công nghệ
tái sinh liên tục chất xúc tác CCR (Continious Catalyst Regeneration).
Điểm khác biệt cơ bản giữa công nghệ CCR và công nghệ reforming
tái sinh hoàn toàn chất xúc tác là trong công nghệ CCR chất xúc tác không
đứng yên mà liên tục chuyển động trong từng lò phản ứng, từ lò phản ứng
này sang lò phản ứng khác, rồi từ lò phản ứng sang lò tái sinh chất xúc tác,
ở đó nó liên tục đợc tái sinh rồi từ đó liên tục quay trở về lò phản ứng
reforming.
Nhờ liên tục đợc tái sinh mà chất xúc tác gần nh luôn luôn có hoạt tính
cao và ổn định, do đó quá trình reforming xảy ra ổn định, tạo ra reformat
chất lợng cao.
Một đặc điểm quan trọng của công nghệ CCR reforming là nhờ việc
tái sinh liên tục chất xúc tác mà có thể thực hiện ở áp suất không cao lắm,
nên để thu khí H2 sạch dùng cho các công nghệ khác hoặc ngay cả để hồi lu
trong công reforming ta phải nén hỗn hợp sau phản ứng lên áp suất cao.
2.3. CÔNG NGHệ CHƯNG CấT Và PHA XĂNG [1,2,5]
SVTH: Lê Đức Thanh
20


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

2.3.1. Chng Cất Condensate
Để đảm bảo các chỉ tiêu của xăng thành phẩm, condensate đợc chng
cất cắt thành phần nhẹ (chủ yếu là butan) và pha trộn với Reformat RON
95-100 và MTBE. Condensate nguyên liệu có chỉ số RON trong khoảng 6265, sau khi trộn với Reformat và MTBE sẽ đạt đợc chỉ số RON 83, theo tiêu
chuẩn cho xăng A83.
Ngoài tiêu chuẩn về RON, sản phẩm phải đáp ứng các tiêu chuẩn
khác, trong đó tiêu chuẩn về điểm sôi đầu, điểm sôi cuối và áp suất hơi bão
hòa sẽ đợc xem xét để quyết định mức độ sơ chế nguyên liệu condensate.

áp suất hơi bão hòa: Tính toán cho pha trộn trực tiếp condensat với
reformat cho thấy áp suất hơi bão hòa của sản phẩm trong khoảng 52,3
Kpa, hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn.
Điểm sôi đầu, cuối:
Condensate từ nhà máy GPP của dự án khí Bạch Hổ chứa nhiều thành
phần nhẹ hơn so với các loại condensate khác trong khu vực. Phân đoạn
trên 2500C của condensate từ các mỏ khác trong khu vực chiếm 50-60% thể
tích. Trong khi đó điểm sôi cuối của condenste Bạch Hổ chỉ vào khoảng
1600C và điểm sôi đầu là 310C. Nếu pha trộn condensate trực tiếp với
Reformat, sản phẩm có điểm sôi đầu là 38.5 0C, không đảm bảo đợc yêu cầu
về điểm sôi đầu (tiêu chuẩn là min 400C).
Do đó condensate sẽ đợc đa qua tháp chng cất, cắt bỏ phần sản phẩm
đỉnh nhẹ, sản phẩm đáy tháp có điểm sôi đầu min 40 0C. Sản phẩm đáy tháp
sẽ đợc đem pha chế với Reformat và MTBE.
2.3.2. Công Nghệ Pha Xăng
Các nguyên liệu và thành phẩm của dự án này đều là chất lỏng, có thể
áp dụng công nghệ pha chế trên đờng ống hoặc pha trộn bằng bồn bể.
Condensate, Reformat và MTBE đều là chất lỏng nhẹ, có độ nhớt thấp, áp
suất hơi bão hòa cao cho nên chọn phơng pháp pha chế trên đờng ống là
kinh tế và phù hợp. Công nghệ pha chế trên đờng ống với nhiều thành phần
nguyên liệu khác nhau đã đợc sử dụng phổ biến trên thế giới với các phần
mềm máy tính điện tử trên cơ sở các thiết bị đo đếm, phân tích, điều khiển
tự động, đạt trình độ tiên tiến, rất hiệu quả và tiện lợi.
Condensat từ kho chứa Condensate của nhà máy chế biến khí (GPP) đợc bơm theo đờng ống đến kho cảng Thị Vải, sang bồn chứa (TK11-A/B)
của kho cảng Thị vải, hoặc theo đờng ống bypass vào thẳng nhà máy chế
biến Condensate (CPP). Từ bồn chứa TK11-A/B, Condensate đợc bơm vào
SVTH: Lê Đức Thanh
21

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

tháp chng cất. Sản phẩm đỉnh bao gồm chủ yếu là butan và pentan
(138Kg/h) sẽ đợc làm nhiên liệu cho Reboiler. Sản phẩm lỏng từ đáy tháp
sẽ đợc bơm theo một lu lợng đã định sẵn tới thiết bị trộn (L-11).
Phơng án xác định tỷ lệ pha trộn các nguyên liệu là sử dụng Reformat
RON 98 cho pha trộn, tỷ lệ thể tích của MTBE trong xăng là 5%, cơ sở
chọn lựa là tiêu chuẩn đối với tỷ trọng của xăng và tính hiệu quả kinh tế.
Bảng 2.2 Tỷ lệ nguyên liệu dự kiến cho mỗi loại sản phẩm pha xăng
Chủng
Condensate
Reformat Xăng 97 Xăng 95 Xăng 92
loại sản
64 -70 RON
(%)
RON(%) R0N (%) RON (%)
phẩm
(%)
40
60
52
48
Mogas
47
53
83
44
56
70
30

66
34
Mogas
60
40
90
77
23
72
28
Mogas
66
34
92
Reformat và MTBE từ tầu dầu nhập cảng đợc bơm lên bồn chứa Reformat
(TK12-A/B) và MTBE. Từ bồn chứa Reformat và MTBE đợc bơm theo lu lợng đã đợc tính sẵn vào đờng ống hòa chung với Condensate và vào thiết bị
trộn L-11.
Thiết bị trộn L-11 đợc cấu tạo đặc biệt, lắp trên đờng ống, có nhiệm
vụ pha trộn đều các thành phần nguyên liệu để tạo thành sản phẩm đồng
nhất đạt tiêu chuẩn chất lợng của xăng A 83.
Từ thiết bị trộn L-11, sau khi qua thiết bị kiểm tra chất lợng trên đờng
ống, xăng thành phẩm A 83 đợc dẫn bằng đờng ống vào bồn xăng TK13A/B. Trong truờng hợp xăng không đạt chất lợng, sẽ đợc dẫn vào bể chứa
phế phẩm, quay vòng lại thiết bị trộn. Bể chứa sản phẩm không đạt chất lợng đợc tính toán cho 12 giờ sản phẩm.
Từ các bồn TK13-A/B xăng thành phẩm sau khi đã kiểm tra chất lợng,
đợc xuất xởng qua trạm rót cho xe ôtô xitéc (xe bồn) hoặc qua cảng LPG
xuất xuống xà lan và tầu dầu.

SVTH: Lê Đức Thanh

22

Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Trong giai đoạn mở rộng có thể đầu t thêm các tháp chng cất để sản
xuất các loại dung môi. Số lợng tháp tách cần đầu t thêm sẽ phụ thuộc vào
loại dung môi sản xuất. Ước tính mỗi cụm tháp chng cất sẽ cần đầu t thêm
vào khoảng 1,4-1,8 triệu USD. Các dung môi dự kiến sẽ đợc sản xuất gồm
dung môi cao su, dung môi đa mục đích và ete dầu hỏa.
2.4. LựA CHọN CÔNG NGHệ [5]
Condensate có thể đợc sử dụng theo nhiều cách: làm nhiên liệu, làm
nguyên liệu chế biến xăng, các loại dung môi tuy nhiên trong hoàn cảnh bớc đầu chế biến condensate ở Viêt Nam và mục tiêu của dự án này thì sản
phẩm khả thi để sản xuất là xăng ô tô.
Bằng cách thực hiện quá trình đồng phân hóa hoặc Reforming xúc tác
sau đó pha chế sẽ đợc xăng thơng phẩm A 83, A 92
Bằng cách pha chế condensate với reformat có chỉ số octan cao đồng
thời trộn thêm các phụ gia chuyên dụng nh (MTBE, TAME, TEL, Butan) sẽ
đợc xăng thành phẩm A 83.
Trong các công nghệ chế biến trên, thì trớc kia yêu cầu chủ yếu của là
xăng Mogas 83, Mogas 92, vì nhà máy chỉ chng cất và pha chế Condensate
cộng với reforming và một số phụ gia chuyên dụng nh (MTBE, TAME,
TEL, Butan). Nhng hiện nay nhu cầu chủ yếu của xăng là RON 92 mà
công nghệ chế biến Condensate có đăc điểm chung nh các khâu chế biến
hóa dầu là chế biến càng sâu thêm chủ yếu vào công nghệ đồng phân hóa
và reforming để cho ra xăng đạt tiêu chuẩn RON 92.
Trong tơng lai nhà máy có ý định mở rộng đầu t thêm phân xởng
reforming, sử dụng chng cất sâu nhằm sản xuất các loại dung môi phục vụ
cho thị trờng dung môi trong nớc. Các bớc phát triển nh vậy sẽ
rất linh hoạt về nguyên liệu, công suất, quy mô và đa dạng hoá sản phẩm
của nhà máy.

Vậy công nghệ phù hợp hiện nay là công nghệ reforming xúc tác có u
điểm làm tăng chỉ số octan đảm bảo yêu cầu chất lợng xăng Việt Nam hiện
nay.
Nh vậy dự án sẽ sớm cho ra đời các sản phẩm dầu khí mang nhãn hiệu
PetroVietnam từ nguồn khí Việt Nam, đợc sản xuất tại Viêt Nam, cho thị
trờng Viêt Nam thay thế hàng nhập khẩu.
Các sản phẩm của PetroVietnam sẽ đợc tiêu thụ cho thị trờng nội địa,
do vậy phải luôn đảm bảo chất lợng theo tiêu chuẩn Việt Nam, xây dựng uy
tín lâu dài trên thị trờng.
SVTH: Lê Đức Thanh

23


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

Chơng 3
CƠ Sở Lý THUYếT THIếT Kế THáP CHƯNG CấT
3.1. Tính các thông số làm việc của tháp [6,7,].
3.1.1. Định luật Daltont và Raoult [7].
Đối với những hệ lỏng hơi lý tởng hoặc đợc coi là lý tởng (ví dụ nh
những hỗn hợp hydrocacbon mà trong đó bao gồm những dãy đồng đẳng
của chúng), thì có thể áp dụng định luật Daltont và Raoult.
3.1.1.1. Định luật Daltont [7].
Định luật này đa ra mối liên hệ giữa nồng độ của một cấu tử trong hỗn
hợp hơi lý tởng với áp suất hơi riêng phần của nó.
Pi = P.yi
(3-1)
Trong đó:
SVTH: Lê Đức Thanh

24


Đồ án tốt nghiệp LHD - K47

- Pi, yi : là áp suất hơi riêng phần và phần mol của cấu tử i trong hỗn
hợp hơi lý tởng.
-P
: là áp suất tổng của hệ.
3.1.1.2 Định luật Raoult [7].
Định luật này đa ra mối liên hệ giữa áp suất hơi riêng phần của một
cấu tử trong pha hơi với nồng độ của nó trong pha lỏng.
Pi = Pi0.xi
(3-2)
Trong đó:
- Pi là áp suất hơi riêng phần của cấu tử i trong pha hơi.
- Pi0 là áp suất hơi bão hòa của cấu tử i tại nhiệt độ của hệ.
- xi là phần mol của cấu tử i trong pha lỏng.
Do đó, nếu P là áp suất chung của hệ thì ta cũng có thể viết:
P=

P

(3-3)

i

Kết hợp (3-1), (3-2) và (3-3) ta đợc:
P.yi = Pi0.xi

yi

(3-4)

Pi0
=
.x i
P

yi =

Pi0

P

xi

(3-5)

i

Nếu ta chọn cấu tử j làm cấu tử khóa thì độ bay hơi tơng đối của một
cấu tử i bất kỳ so với cấu tử khoá là:
ij =

Pi0

Pj0

(3-6)

Hệ lý tởng
Phơng trình (3-6) cho ta thấy, đối với một hệ lý tởng thì ij không phụ
thuộc áp suất và thành phần.
Trong đó:
Pj0 là áp suất hơi bão hoà của cấu tử j ở cùng nhiệt độ.
Hệ không lý tởng
Đối với hệ không lý tởng (hệ thực) thì không thể áp dụng định luật
Daltont và Raoult, do đó ở trạng thái cân bằng lỏng hơi, quan hệ nồng độ
của một cấu tử nào đó giữa pha lỏng và pha hơi tuân theo phơng trình sau:
yi = Ki.xi
(3-7)
SVTH: Lê Đức Thanh
25