Đồ Án Tốt Nghiệp Ngành Hoá Dầu

phần mở đầu....................................................................................................................4
PHầN i: TổNG QUAN.....................................................................................................6
1. Dầu mỏ và khí tự nhiên.[1],[3]................................................................................6
1.1. Khái niệm...........................................................................................................6
1.2. Thành phần hoá học của dầu khí.[3]...............................................................7
a.Thnh phn ch yu ca du khớ (Hydrocacbon)...............................................7
b. Nhng thnh phn khỏc ( thnh phn phi hydrocacbon) trong du m............9
2. Các quá trình chế biến dầu thô thành các sản phẩm nhiên liệu. [1],[3]..............10
2.1 Quá trình chng cất............................................................................................13
2.2. Quá trình Cracking xúc tác...............................................................................13
2.3. Quá trình Refoming.........................................................................................13
2.4. Các quá trình làm sạch các sản phẩm dầu mỏ.................................................14
2.4.1 X lý bng Hydro.......................................................................................14
2.4.2 X lý bng phng phỏp ngt húa.............................................................15
2.5. Các quá trình sản xuất cấu tử pha xăng có trị số octan cao............................15
2.5.1. Quá trình Alkyl hoá. [3]............................................................................15
2.5.2. Izome hoá. [3]............................................................................................15
3. Các sản phẩm nhiên liệu Xăng, DO, FO.................................................................16
3.1. Xăng..................................................................................................................16
3.1.1. Khái niệm..................................................................................................16
3.1.2. Thành phần hóa học của xăng. [1], [5], [4]...............................................16
3.1.3. Yêu cầu về chất lợng của nhiên liệu Xăng. [5].........................................18

đồ án tốt nghiệp
Li cm n.....................................................................................................
Phần mở đầu.................................................................................................3
I.Tổng quan.............................................................................................6. .

1.Du m v khớ t nhiờn...........................................................................6
1.1 Khái niệm...............................................................................................6
1.2 Thnh phn húa hc ca du khớ.........................................................6

2. Cỏc quỏ trỡnh ch bin du thụ thnh cỏc sn phm nng lng....10
2.1 Quỏ trỡnh chng ct ...........................................................................13
2.2 Quỏ trỡnh reforming............................................................................13
2.3 Quỏ trỡnh cracking..............................................................................14
2.4 Các quá trình xử lý lu huỳnh..............................................................14
2.5Các quá trình sản xuất cấu tử pha xăng có trị số octan cao..............16
3.Cỏc sn phm nhiên liệu chính Xăng, DO, FO...................................17
3.1 Xng....................................................................................................17
3.1.1 Khỏi nim..........................................................................................17
3.1.2 Thnh phn hoỏ hc cơ bản của xăng..............................................17
3.1.3 Cỏc ch tiờu cht lng quy nh i vi Xng................................20
Đỗ Đình Thanh

1

Lọc Hoá Dầu 46


3.2 Diesel...................................................................................................24
3.2.1 Khái niệm...........................................................................................24
3.2.2 Thnh phn hoỏ hc cơ bản của Diesel............................................24
3.2.3 Cỏc ch tiờu cht lng quy nh i vi Diesel...............................25
3.3 Dầu đốt.................................................................................................29
3.3.1 Khỏi nim..........................................................................................29
3.3.2 Thnh phn hoỏ hc cơ bản của Dầu đốt..........................................29
3.3.3 Cỏc ch tiờu cht lng quy nh i vi Dầu đốt...........................30
II.Quy định hiện nay về chỉ tiêu chất lợng của Xăng, DO,
FO ở Việt Nam , Các nớc trong khu vực và trên thế giới34

1. Quy định của Việt Nam.................................................................34

1.1 Chỉ tiêu chất lợng của Xăng...........................................................34
1.2 Chỉ tiêu chất lợng của Diesel (DO)......................................................35
1.3 Chỉ tiêu chất lợng của Dầu đốt (FO)..............................................36
2.Quy định của một số nớc trong khu vực Đông Nam á..........................37
2.1 Chỉ tiêu chất lợng của Xăng...........................................................37
2.2 Chỉ tiêu chất lợng của Diesel (DO)......................................................37
2.3 Chỉ tiêu chất lợng của Dầu đốt (FO)..............................................37
3.Quy định của thế giới.....................................................................37
3.1 Chỉ tiêu chất lợng của Xăng...........................................................37
3.2 Chỉ tiêu chất lợng của Diesel (DO)......................................................38
3.3 Chỉ tiêu chất lợng của Dầu đốt (FO)....................................................39
4.Quy định của ấn Độ.......................................................................39
4.1 Chỉ tiêu chất lợng của Xăng...........................................................39
4.2 Chỉ tiêu chất lợng của Diesel (DO)......................................................39

III. Đề xuất chỉ tiêu chất lợng của Xăng , do , fo áp dụng
ở việt nam (2010-2015)...............................................................................40
40

1. Xăng............................................................................................40
1.1 Nhận định đánh giá.............................................................................40
1.1.1 Trị số ôctan (RON, MON)..........................................................40
1.1.2 Hàm lợng lu huỳnh ...................................................................41
1.1.3 áp sut hơi bão hoà (RVP).........................................................43
1.1.4 Hàm lợng olefin........................................................................43
1.1.5 Hàm lợng Benzen......................................................................44
1.1.6 Hàm lợng chất oxy hóa..............................................................45
Đỗ Đình Thanh

2

Lọc Hoá Dầu 46


1.2 Bảng đề xuất chỉ tiêu chất lợng Xăng...........................................45
2. Diesel...........................................................................................46
2.1 Nhận định đánh giá.............................................................................46
2.1.1 Trị số centan.............................................................................46
2.1.2 Hàm lợng lu huỳnh....................................................................47
2.1.3 Điểm đông đặc..........................................................................48
2.1.4 Cặn cacbon............................................................... 49
2.2 Bảng đề xuất chỉ tiêu chất lợng của Diesel....................................50
3. Dầu đốt........................................................................................50
3.1 Nhận định đánh giá.............................................................................50
3.1.1 Hàm lợng lu huỳnh....................................................................50
3.1.2 Nhiệt trị........................................................................................
3.1.3 Hàm lợng tro............................................................................51
3.2 Bảng đề xuất chỉ tiêu chất lợng của Dầu đốt.................................52
VI. Kết Luận.................................................................................................53
Tài liệu tham khảo...............................................................................53

Đỗ Đình Thanh

3

Lọc Hoá Dầu 46


phần mở đầu
Công nghiệp Dầu khí là ngành công nghiệp mũi nhọn của thế giới,

nhằm đáp ứng hai mục tiêu tiêu chính:
- Cung cấp các sản phẩm năng lợng cho nhu cầu về nhiên liệu động
cơ, nhiên liệu công nghiệp và các sản phẩm về dầu mỡ bôi trơn.
- Cung cấp các hóa chất cơ bản cho ngành tổng hợp hóa dầu và hóa
học.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý
riêng của nguyên liệu dầu mỏ mà nguyên liệu từ than hoặc các khoáng chất
khác không thể có, đó là giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự động
hóa, dễ khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn,
sản phẩm thu đợc có chất lợng cao, nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng mọi
nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân.
Những sản phẩm năng lợng từ Dầu khí dễ sử dụng, dễ điều khiển tự
động, lại sạch sẽ, hầu nh không có tro xỉ. Do vậy, ngày nay sản phẩm năng
lợng từ dầu mỏ đã chiếm tỉ trọng cao trong tổng số các sản phẩm năng lợng
tiêu thụ trên thế giới.
Trong số các sản phẩm năng lợng dầu mỏ, phải kể tới các nhiên liệu
xăng, diesel, và dầu FO bởi đây là các sản phẩm năng lợng có nhu cầu sử
dụng rất lớn trên thế giới cũng nh tại Việt Nam. Biểu đồ dới đây sẽ cho thấy
đợc cơ cấu tiêu thụ của ba loại sản phẩm này tại Việt Nam vào năm 2005 và
dự báo nhu cầu tiêu thụ vào năm 2010 và 2015.

Đỗ Đình Thanh

4

Lọc Hoá Dầu 46


Cơ cấu tiêu thụ sản phẩm dầu khí năm 2005
Sản phẩm

khác
14%

Xăng
21%

FO
21%
DO
44%
Cơ cấu tiêu thụ sản phẩm dầu khí năm 2010
Sản phẩm
khác
14%

Xăng
22%

FO
19%

Cơ cấu tiêu thụ sản phẩm dầu khí năm 2015

DO
45%

Sản phẩm
khác
15%

Xăng
21%

FO
18%

DO
46%

Khụng ging nh cỏc loi sn phm khỏc, yờu cu v cht lng
i vi nhiờn liu xng, du diesel, FO luụn thay i theo chiu hng
Đỗ Đình Thanh

5

Lọc Hoá Dầu 46


ngy cng nghiờm ngt hn. Nht l cỏc ch tiờu liờn quan n bo v
mụi trng, sc kho cng ng. Do ú, khụng th ly cỏc ch tiờu cht
lng sn phm hin hnh do Nh nc qui nh ỏp dng cho giai
on nm 2010 2015 trong tng lai. Tuy nhiờn, hin nay Nh nc
li cha a ra mt l trỡnh c th no cho s thay i ca cỏc ch tiờu
cht lng s ỏp dng trong tng lai. Vỡ vy, vic a ra c d bỏo
Ch tiờu Cht lng cho nhiờn liu Xng, Diesel v FO s ỏp dng
ti Vit Nam vo nm 2010 2015 l rt cn thit.
Chớnh vỡ vy, ỏn di õy đa ra đề xuất bộ chỉ tiêu chất lợng
chuẩn của các sản phẩm Xăng, Dầu Diesel, FO sẽ đợc áp dụng ở Việt Nam
trong giai đoạn 2010-2015.

PHầN i: TổNG QUAN
1. Dầu mỏ và khí tự nhiên.[1],[3]
1.1. Khái niệm
Dầu mỏ là hỗn hợp lỏng của các chất hữu cơ tích tụ thành các túi
(mỏ) trong vỏ trái đất, giữa các lớp đất đá. Hợp phần chính của dầu mỏ là
những hydrocacbon lỏng tan vào nhau. Trong dung dịch đó có hoà tan
hydrocacbon khí, các hydrocacbon rắn, và các hợp chất hữu cơ khác. Trong
dầu mỏ có một lợng đáng kể nớc khoáng có chứa nhiều muối, chủ yếu là
muối clorua (NaCL, CaCl2, MgCl2 ...) Nớc có trong dầu mỏ chủ yếu ở dạng
nhũ tơng. Ngoài ra, dầu mỏ còn có các tạp chất vô cơ, các tạp chất vô cơ ở
dạng huyền phù. Vậy dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp, chứa hàng nghìn hợp
chất, nó vừa là nhũ tơng vừa là huyền phù, với môi trờng phân tán lỏng hữu
cơ, vừa là dung dịch.
Đỗ Đình Thanh

6

Lọc Hoá Dầu 46


Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon, khí CH 4, CH6,
C3H8,... có trong lòng đất. Chúng thờng tồn tại ở những mỏ khí riêng lẻ,
hoặc thờng tồn tại ở trong các lớp dầu mỏ. Thành phần định tính định lợng
của dầu mỏ, của khí tự nhiên rất không giống nhau ở các mỏ khác nhau.
Chúng có thể khác nhau đáng kể ở cùng một mỏ.
1.2. Thành phần hoá học của dầu khí.[3]
Trong du cú cha ti hng trm hp cht khỏc nhau, cỏc nguyờn t
c bn cha trong du khớ phn ln l cacbon C v hyro H (C chim 8287%, H chim 11-14%). Ngoi cỏc nguyờn t chớnh trờn, trong du khớ cũn
cú mt cỏc nguyờn t khỏc nh lu hunh S chim 0,1 n 7%, nit N
chim 0,001 n 1,8%, oxy O chim 0,05 n 1,0%, v mt lng rt nh

(tớnh bng phn triu) cỏc nguyờn t khỏc nh halogen (clo, iod...) cỏc kim
loi nh niken, vanadi, volfram...
Cỏc hp cht cú trong du khớ ch yu l cỏc hp cht hu c, ú l
nhng hyrocacbon ca thiờn nhiờn. Bờn cnh cỏc hp cht chớnh ny cũn
cú cỏc hp cht khụng ph thuc hydrocacbon, ú l cỏc cht ngoi C, H
trong phõn t cũn cú mt cỏc nguyờn t khỏc nh S, O, N hay c kim loi.
a.Thnh phn ch yu ca du khớ (Hydrocacbon).
Thnh phn c bn ca du khớ l cỏc hp cht hydrocacbon. Trong
du thụ, cỏc hp cht ny cú th chim ti 90% trng lng ca du, cũn
trong khớ thiờn nhiờn cú th ti 98% - 99%. Hu nh tt c cỏc loi hp
cht hydrocacbon u cú mt trong du, ch tr hydrocacbon olefinic l
khụng cú trong hu ht cỏc li du thụ hoc nu cú thỡ hm lng cng rt
nh. S nguyờn t cacbon cú trong mch cú t 1 cho ti 60 hoc cú th cao
hn. Sau õy l nhng trỡnh by s lc v cỏc loi hydrocacbon ph bin
nht trong thnh phn du khớ.
* Hydrocacbon parafin RHp
Cỏc hydrocacbon parafin cú cụng thc tng quỏt l C nH2n+2 (trong ú
n l s nguyờn t cacbon )
V cu trỳc, hydrocacbon parafin cú hai loi, loi cu trỳc mch
thng cũn gi l n- parafin v loi cu trỳc mch nhỏnh cũn gi l isoparafin. iu kin bỡnh thng (nhit 25 0C, ỏp sut khớ quyn) cỏc
parafin mch thng cha t 1 ti 4 nguyờn t cacbon trong phõn t u
nm th khớ. Cỏc n-parafin m phõn t cha t 5 ti 17 nguyờn t cacbon
Đỗ Đình Thanh

7

Lọc Hoá Dầu 46


nm th lng, cũn cỏc parafin cha t 18 nguyờn t cacbon tr lờn nm

dng tinh th rn. Nh vy trong du m, cỏc hydrocacbon parafin cú tn
ti c ba dng: khớ, lng, rn.
Nhng hydrocacbon parafin th khớ, khi nm trong m du, do ỏp
sut cao, chỳng ho tan trong du. Sau khi ly ra khi m du, do gim ỏp
sut, chỳng thoỏt ra khi du to nờn khớ ng hnh. Cỏc hydrocacbon
parafin C5 C10 nm trong phn nh (trong xng) ca du, vi cu trỳc
nhỏnh l nhng cu t tt ca nhiờn liu xng, vỡ lm cho xng cú kh nng
chng kớch n cao. Trong khi ú, cỏc n-parafin li cú tỏc dng xu cho kh
nng chng kớch n. Nhng hydrocacbon parafin cú s nguyờn t cacbon t
C10 n C16 nm trong phn nhiờn liu phn lc v nhiờn liu diezel, khi cú
cu trỳc thng li l cỏc cu t cú ớch cho nhiờn liu vỡ chỳng cú kh nng
t bc chỏy tt khi trn vi khụng khớ b nộn trong ng c. Nhng nparafin cú s nguyờn t cacbon cao t C 17 tr lờn nhit thng thng
dng tinh th rn trong du. Nu hm lng ca cỏc hydrocacbon loi
ny ln, chỳng cú th lm cho ton b du thụ b ụng c, mt hn tớnh
linh ng, gõy khú khn vic khai thỏc, vn chuyển v bo qun. Khi ú
ngi ta phi ỏp dng cỏc bin phỏp k thut chuyờn bit v cụng ngh
phc tp x lý nhm mc ớch loi cỏc parafin rn n mc cn thit,
sao cho sn phm cú linh ng trong iu kin s dng.
* Hydrocacbon naphtenic RHn (cũn gi l cycloparafin)
Loi hp cht ny cú cụng thc tng quỏt l C nH2n. Nhng
hydrocacbon loi ny thng gp l loi mt vũng, trong ú chim phn
ch yu l loi vũng 5 v 6 cnh. Loi vũng naphten 7 cnh v ln hn rt
ớt gp trong du. Nhng naphten cú t hai hay ba vũng ngng t cng ớt
gp, nhng loi naphten ngng t vi hydrocacbon thm hay cú mch
nhỏnh parafin di li hay gp trong du m. Loi ny, do b nh hng ca
cỏc vũng hay nhỏnh bờn di nờn tớnh cht thun chng ca naphten khụng
cũn nguyờn na m ó mang tớnh cht lai hp gia chỳng nờn gi l
hydrocacbon lai hp. Hydrocacbon lai hp cú s lng ln phn cú nhit
sụi cao ca du m.
Hydrocacbon naphtenic mt vũng l thnh phn quan trng trong

nhiờn liu ng c, nú cú tớnh chng kớch n cao cho xng, hydrocacbon
Đỗ Đình Thanh

8

Lọc Hoá Dầu 46


naphten một hay hai vòng có mạch nhánh parafin dài là những cấu tử rất tốt
cho nhiên liệu phản lực và nhiên liệu diezel, và nếu mạch nhánh parafin
dài lại phân nhánh thì đó lại là các cấu tử tốt cho dầu bôi trơn vì chúng có
tính chất nhớt nhiệt tốt, chỉ số nhớt cao.
* Hydrocacbon thơm RHA ( hydrocacbon aromatic)
Hydrocacbon thơm có công thức tổng quát là C nH2n-6, có cấu trúc
vòng 6 cạnh, đặc trưng là benzene và các dẫn xuất có mạch alkyl đính bên.
Những hydrocacbon thơm nhiều vòng ngưng tụ cũng gặp trong dầu mỏ
nhưng với hàm lượng thấp.
Hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan cao nhất nên chúng
là những cẩu tử quý cho xăng. Nhưng nếu chúng có mặt trong nhiên liệu
phản lực hay nhiên liệu diezel lại làm giảm chất lượng của các loại nhiên
liệu này, Những hydrocacbon thơm 1 hay 2 vòng có mạch nhánh alkyl dài
và có cấu trúc nhánh cũng là những cấu tử quý để sản xuất dầu nhờn có chỉ
số nhớt cao. Những hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ cao hoặc không
có nhánh parafin dài lại là những cấu tử có hại trong sản xuât dầu nhờn có
chỉ số nhớt cao, cũng như trong các quá trình chế biến có xúc tác, do chúng
nhanh chóng gây độc chất xúc tác.
b. Những thành phần khác ( thành phần phi hydrocacbon) trong
dầu mỏ
Những hợp chất phi hydrocacbon thường hay gặp trong dầu khí là
SO2, H2S, N2, He, Ar...(trong khí thiên nhiên) và các hợp chất của lưu

huỳnh, nitơ, oxy, các chất nhựa, asphanten và kim loại trong dầu mỏ.
* Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh
Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh là loại hợp chất khá phổ biến
trong dầu. Người ta phát hiện trong dầu có khoảng 450 các hợp chất khác
nhau, thì các hợp chất chứa lưu huỳnh đã chiếm tới 380 hợp chất. Phổ biến
là các hợp chất như H2S, mercaptan (RSH), disunfua, sunfua vòng... Nói
chung các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu là các chất có hại, vì trong
khi chế biến chúng thường tạo ra các hợp chất ăn mòn thiết bị, gây ô nhiễm
mạnh môi trường do khi cháy tạo ra SO x, gây ngộ độc xúc tác và làm giảm
chất lượng của sản phẩm chế biến. Vì thế, nếu hàm lượng S cao hơn giới
hạn cho phép, người ta phải áp dụng các biện pháp xử lý tốn kém. Do vậy
§ç §×nh Thanh

9

Läc Ho¸ DÇu 46


m hm lng ca hp cht lu hunh c coi la mt ch tiờu ỏnh giỏ
cht lng du thụ v sn phm du.
* Cỏc hp cht nit
Cỏc hp cht nit cú trong du khớ thng l nhng hp cht dng
baz nit v cỏc hp cht nit trung tớnh. Cỏc hp cht nit cú th chim
ti 3% trong du. Tuy vi s lng nh hn cỏc hp cht lu hunh, nhng
cỏc hp cht nit cng l nhng cht cú hi, rt c cho xỳc tỏc trong quỏ
trỡnh ch bin, ng thi chỳng phn ng to nha, lm ti mu sn phm
trong thi gian bo qun. Khi cú mt trong nhiờn liu, cỏc hp cht nit
chỏy to ra khớ NOx l nhng khớ rt c, gõy n mũn mnh. Do vy cng
nh cỏc hp cht lu hunh, khi hm lng cỏc hp cht nit vt quỏ gii
hn cho phộp, ngi ta cng phi tin hnh loi b chỳng trc khi a du

thụ hay phõn on du vo quỏ trỡnh ch bin.
* Cỏc hp cht cha oxy
Cỏc hp cht cha oxy cú trong du dng cỏc axit hu c, ph bin
l axit naphtenic, phenol, keton v ete. Cỏc hp cht ny thng tp trung
phn cú nhit sụi trung bỡnh v cao ca du thụ. Cỏc axit naphtenic ch
yu l loi vũng 5 hay 6 cnh. Ngi ta cng cú tỡm thy cỏc axit hu c
mch thng vi s nguyên tử từ 21 tr lờn. Hm lng cỏc axit naphtenic
chim khong 0,01 n 0,04%, ụi khi lờn n 1,7%, cũn hm lng ca
phenol rt ớt, ch khong 0,001 n 0,05%.
2. Các quá trình chế biến dầu thô thành các sản phẩm nhiên liệu.
[1],[3]
Trong công nghệ chế biến dầu khí, ngời ta thờng chia ra hai khối quá
trình chế biến chính: các quá trình chế biến vật lý và các quá trình chế biến
hoá học. Các quá trình chế biến vật lý là nhóm các quá trình mà trong đó
thành phần các cấu tử có trong dầu thô không hề bị biến đổi, chúng chỉ đợc
phân chia đơn thuần thành các nhóm có tính chất gần giống nhau bằng cách
áp dụng các phơng pháp phân chia vật lý nh chng cất, hấp phụ, hoà tan bằng
dung môi hay kết tinh. Các quá trình chế biến hoá học, ngợc lại là các quá
trình làm thay đổi các hợp chất có trong dầu thành các cấu tử mong muốn
nhờ áp dụng các điều kiện biến đổi hoá học khác nhau nh nhiệt độ, áp suất,
tác nhân phản ứng hay tác dụng của chất xúc tác. Các cấu tử có trong dầu
thô sẽ bị biến đổi, khác với các cấu tử có trong nguyên liệu ban đầu cả về số
lợng và thành phần.
Đỗ Đình Thanh

10

Lọc Hoá Dầu 46

Dầu thô qua quá trình sử lý nông bằng các phơng pháp vật lý nh chng
cất, chiết, hấp thụ, kết tinh đã tạo ra đợc các sản phẩm dầu mỏ song chúng
cha đủ các phẩm chất kỹ thuật và yêu cầu nh mong muốn. Để nâng cao chất
lợng, khối lợng các sản phẩm dầu mỏ mong muốn ngời ta phải tiến hành
những quá trình hoá học nhằm biến đổi bản chất, cấu trúc phân tử của các
chất có trong dầu mỏ. Đó là các quá trình nh craking, refoming, đồng phân
hoá, izome hoá.... Các quá trình này đợc tiến hành xen kẽ hoặc theo một thứ
tự nhất định tuỳ thuộc vào yêu cầu sản phẩm và điều kiện công nghệ của
các nhà máy lọc dầu.
Dới dây là sơ đồ mô phỏng một số quá trình cơ bản đợc sử dụng để
chế biến dầu mỏ thành các sản phẩm nhiên liệu.

Đỗ Đình Thanh

11

Lọc Hoá Dầu 46


PĐ Khí
< 40 0C

Đồng
phân hoá
Izome hoá

PĐ Xăng nhẹ
40 90 0C
PĐ Xăng nặng
90 200 0C

A
V

Xăng

Refoming

Gasoil nhẹ
250 300 0C
Diezen
(DO)

Gasoil nặng
300 360 0C

Cracking

Gasoil chân không nhẹ
360 450 0C
D
V

Đỗ Đình Thanh

Dầu đốt
(FO)

Gasoil chân không nặng
450 600 0C

12

Lọc Hoá Dầu 46


2.1 Quá trình chng cất
Quá trình chng cất là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành
các phần gọi là 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 có trong
dầu mà không làm phân huỷ chúng. Hơi nhẹ bay lên, ngng tụ thành phần
lỏng. Tuỳ theo biện pháp tiến hành chng cất mà ngời ta 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...
Khi tiến hành chng cất dầu mỏ, chúng ta nhận đợc nhiều phân đoạn
và sản phẩm dầu. Chúng đợc phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ sôi,
bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ đông
đặc và bởi nhiều tính chất khác có liên quan đến việc sử dụng chúng.
Các sản phẩm chính của quá trình chng cất gồm: khí hydrocacbon,
phân đoạn xăng, phân đoạn kerosene, phân đoạn diesel, phân đoạn
mazut,phân đoạn dầu nhờn, phân đoạn gudron.
2.2. Quá trình Cracking xúc tác
Quá trình cracking xúc tác đã đợc nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX,
nhng mãi đến năm 1923 mới đợc đa vào công nghiệp. Cho đến nay, sau hơn
80 năm phát triển quá trình này ngày càng đợc cải tiến và hoàn thiện nhằm
mục đích nhận nhiều xăng hơn với chất lợng xăng ngày càng cao hơn và từ
nguyên liệu có chất lợng ngày càng kém hơn. Đồng thời, ngoài mục đích
nhận xăng, ngời ta còn nhận đợc cả nguyên liệu có chất lợng cao cho công
nghiệp tổng hợp hoá dầu và hoá học.
Quá trình cracking xúc tác thờng đợc tiến hành ở nhiệt độ 470-550
0C, áp suất trong vùng lắng của lò phản ứng 0,27 MPa; tốc độ không gian

thể tích chuyền nguyên liệu tuỳ theo dây chuyền công nghệ, có thể từ 1
đến 120 m3/m3.h. Xúc tác cracking thờng dùng là xúc tác zeolit mang tính
axit. Sản phẩm của quá trình là một hỗn hợp phức tạp của hydrocacbon các
loại khác nhau, chủ yếu là hydrocacbon có số các bon từ 3 trở lên, với cấu
trúc nhánh.
Quá trình cracking xúc tác là một quá trình không thể thiếu đợc trong
bất kỳ nhà máy chế biến dầu nào trên thế giới, vì quá trình này là một trong
các quá trình chính để sản xuất xăng có trị số octan cao.
2.3. Quá trình Refoming
Refoming xúc tác là một trong số các quá trình quan trọng của công
nghiệp chế biến dầu. Vai trò của quá trình này không ngừng đợc tăng lên do
nhu cầu về xăng chất lợng cao và nguyên liệu cho quá trình tổng hợp hoá
dầu ngày một nhiều. Quá trình này cho phép sản xuất các cấu tử có trị số
octan cao cho xăng, các hợp chất hydrocacbon thơm (B, T, X) cho tổng hợp
hoá dầu và hoá học. Ngoài ra, quá trình còn cho phép nhận đợc khí hydro
Đỗ Đình Thanh
Lọc Hoá Dầu 46
13


kỹ thuật (hàm lợng H2 tới 85%) với giá rẻ nhất so với các quá trình điều chế
hydro khác. Sản phẩm hydro nhận đợc từ quá trình reforming đủ cung cấp
cho các quá trình làm sạch nguyên liệu, xử lý hydro các phân đoạn sản
phẩm trong khu liên hợp lọc hoá dầu.
Quá trình reforming thờng dùng nguyên liệu là phân đoạn xăng có trị
số octan thấp, không đủ tiêu chuẩn của nhiên liệu xăng cho động cơ xăng.
Đó là quá trình chng cất trực tiếp từ dầu thô, hay từ phân đoạn xăng của quá
trình cracking nhiệt, cốc hoá hay vibreking. Quá trình reforming dùng xúc
tác đa chức năng: chức hydro-dehydro hoá do kim loại đảm nhiệm (chủ yếu
là Pt), đợc mang trên chất mang axit (thờng dùng là gama oxyt nhôm, để

tăng tốc các phản ứng theo cơ chế ion cacbonic nh izome hoá, vòng hoá và
hydrocracking).
2.4. Các quá trình làm sạch các sản phẩm dầu mỏ.
Mc ớch quỏ trỡnh lm sch cỏc sn phm trung trung gian v sn
phm cui cựng trong cụng ngh ch bin du khớ l loi cỏc cht gõy
c hi i vi sc kho con ngi v mụi trng ra khi cỏc sn phm
du khớ. Ngoi ra, quỏ trỡnh lm sch cũn l buc chun b nguyờn liu cho
mt s quỏ trỡnh cụng ngh m s cú mt ca mt s tp cht s nh hng
n hiu sut, cht lng sn phm quỏ trỡnh v tui th ca xỳc tỏc, thit
b. Vi mt s quỏ trỡnh, s cú mt ca mt s tp cht (hp cht cha lu
hunh, ni-t, kim loi nng,...) s lm ng c xỳc tỏc, vỡ vy, nguyờn liu
trc khi a vo cỏc lũ phn ng phi c x lý loi b tp cht ny.
Mt s quỏ trỡnh lm sch (x lý bng hydro) cũn cú tỏc dng giỳp
cho cỏc sn phm c n nh trong quỏ trỡnh tng tr, vn chuyn do cỏc
thnh phn olefins trong sn phm ny c no hoỏ v cỏc hp cht cha
ụ-xy c loi b. Vic loi b tp cht ra khi cỏc sn phm du khớ
khụng ch cú ý ngha v mt mụi trng m cũn cú ngha kinh t chung cho
ton xó hi, mt s tp cht ( Lu hunh, Ni-t) cú mt trong nhiờn liu s
lm gim tui th thit b s dng do to ra cht n mũn trong quỏ trỡnh
chỏy
Trong cụng nghip ch bin s dng nhiu phng phỏp lm sch
khỏc nhau, tuy nhiờn, hai phng phỏp c s dng ph bin nht l
phng phỏp x lý bng hydro v phng phỏp ngt hoỏ (cú s dng kim
hoc khụng s dng kim)
2.4.1 X lý bng Hydro
Đỗ Đình Thanh

14

Lọc Hoá Dầu 46

Quỏ trỡnh x lý bng hydro l phng phỏp ngy cng c s dng
rng rói trong cụng nghip ch bin du khớ mc dự u t thit b, xõy
dng cho quỏ trỡnh ny tng i ln v kộo theo tng nhu cu s dng khớ
hydro trong ton nh mỏy. Phng phỏp x lý bng hydro cú nhiu u
im hn so vi cỏc phng phỏp x lý khỏc: Cht lng sn phm thu
c sch hn, cỏc tp cht b x lý trit hn. Khỏc vi mt s phng
phỏp khỏc ch x lý c mt s loi tp cht nht nh (vớ d ch lu
hunh hoc Ni-t), phng phỏp x lý bng hydro cú th x lý c hu
ht cỏc tp cht v ng thi ci thin c hiu sut thu hi sn phm.
2.4.2 X lý bng phng phỏp ngt húa.
Phng phỏp ngt húa l phng phỏp s dng kim (NaOH) hoc
dựng mụi trng kim nh vi s cú mt ca xỳc tỏc tỏch hp cht lu
hunh (dng H2S) ra khi sn phm hoc chuyn lu hunh t dng hot
tớnh (Mercaptans) sang dng khụng hot tớnh (disulfides). Phng phỏp ny
cng dựng kt hp kh mt s axit cú trong nguyờn liu, sn phm. Tuy
nhiờn, phng phỏp ngt húa ch c s dng ch yu lm gim hm
lng H2S v Mercaptans trong sn phm m ớt lm thay i tng lng
lu hunh trong sn phm v khụng x lý c cỏc tp cht khỏc. Phng
phỏp ny c s dng kh mựi sn phm v c ng dng khi ch cú
nhu cu gim hm lng lu hunh dng cú hi m khụng quan tõm
nhiu n tng lng lu hunh trong sn phm cng nh cỏc tp cht
khỏc.
2.5. Các quá trình sản xuất cấu tử pha xăng có trị số octan cao.
2.5.1. Quá trình Alkyl hoá. [3]
Quá trình alkyl hoá là một quá trình quan trọng trong nhà máy lọc
dầu nhằm chế biến các olefin nhẹ và izobutan thành những cấu tử xăng có
giá trị cao nhất đó là izo-parafin mà chủ yếu là izo-octan. Alkylat nhận đợc
là cấu tử tốt nhất để pha trộn tạo xăng cao cấp cho nhà máy lọc dầu vì nó có

trị số octan cao và độ nhạy nhỏ ( RON 96; MON 94), áp suất hơi thấp.
Điều đó cho phép chế tạo đợc xăng theo bất kỳ công thức pha trộn nào.
Ngoài ra, khi alkyl hoá benzene bằng olefin nhẹ ta cũng sẽ thu đợc alkyl
benzen có trị số octan cao dùng để pha chế xăng hoặc để tổng hợp hoá dầu
và hoá học.
2.5.2. Izome hoá. [3]
Đỗ Đình Thanh

15

Lọc Hoá Dầu 46


Quá trình izome hoá n-parafin đợc dùng để nâng cao trị số octan của
phân đoạn pentan- hexan của phần xăng sôi đến 70 0C, đồng thời cũng cho
phép nhận các izo-parafin riêng biệt nh izopentan và izobutan từ nguyên
liệu là n-pentan và butan tơng ứng, nhằm đáp ứng nguồn nguyên liệu cho
quá trình tổng hợp cao su izopren, izobutan là nguồn nguyên liệu tốt cho
quá trình alkyl hoá, hoặc để nhận izobuten cho quá trình tổng hợp MTBE.
Công nghiệp chế biến dầu dùng hai quá trình chủ đạo để nhận xăng
có trị số octan cao là quá trình refoming xúc tác và quá trình cracking xúc
tác. Nhng do nhu cầu về xăng chất lợng cao ngày càng tăng, trong khi đó
phần C5 C6 của công nghiệp chế biến dầu ngày càng có số lợng lớn mà
lại không thể đạt trị số octan cao khi áp dụng các qúa trình trên. Trớc đây
phân đoạn này chỉ đợc dùng để pha trộn vào xăng với mục đích đạt đủ áp
suất hơi bão hoà của xăng và phần cất còn trị số octan của phần này không
đủ cao. Ngày nay ngời ta dùng quá trình izome hoá nh một phơng pháp hữu
hiệu để nhận xăng chất lợng cao.
3. Các sản phẩm nhiên liệu Xăng, DO, FO.
3.1. Xăng.

3.1.1. Khái niệm
Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng của ô tô, xe máy đợc gọi chung là
xăng động cơ. Trong suốt lịch sử công nghiệp dầu mỏ và cho đến tận ngày
nay xăng là sản phẩm chủ yếu nhất của dầu mỏ. Ngày nay tuy nó đã và
đang mất dần vị trí độc tôn do sự phát triển của động cơ diezel và động cơ
phản lực, song xăng vẫn chiếm vị trí hàng đầu. Xăng là nhiên liệu lỏng nhẹ
nhất của dầu mỏ, chủ yếu chứa các hydrocacbon từ C5- C10 đợc sử dụng
trong các động cơ đốt trong ở ô tô, xe gắn máy, máy bay. Ngời ta sản xuất
xăng chủ yếu từ các phân đoạn chng cất đợc từ dầu mỏ, từ sản phẩm
cracking, alkyl hoá, polymer hóa, đồng phân hoá, từ condesat. Trong xăng
còn có một số chất phụ gia làm nâng cao tính năng sử dụng của xăng.
3.1.2. Thành phần hóa học của xăng. [1], [5], [4]
-Thành phần hoá học cơ bản.
Với khoảng nhiệt độ sôi dới 1800C, phân đoạn xăng bao gồm các
hydrocacbon từ C5 - C10, C11. Cả ba loại hydrocacbon parafin, naphten,
aromatic đều có mặt trong phân đoạn này. Tuy nhiên thành phần số lợng
các hydrocacbon này rất khác nhau, nó phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô
ban đầu.Chẳng hạn, từ dầu họ parafin sẽ thu đợc xăng chứa nhiều parafin
hơn,còn từ dầu naphten sẽ thu đợc xăng có nhiều các cấu tử vòng no
hơn.Các hydrocacbon thơm thờng có mặt rất ít trong phân đoạn xăng.
Ngoài các hydrocacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp chất lu
huỳnh, nitơ và oxy. Các chất chứa lu huỳnh thờng ở dạng hợp chất không
bền nh mercaptan (RSH). Các chất chứa nitơ chủ yếu ở dạng pyridine còn
Đỗ Đình Thanh

16

Lọc Hoá Dầu 46

các chất chứa oxy rất ít thờng ở dạng phenol và đồng đẳng. Các chất nhựa
và asphanten đều cha có.
- Pha xăng.
Xăng thơng phẩm phải đạt chỉ tiêu chất lợng. Xăng thu đợc trong các
quá trình hoá học, khi chng cất trực tiếp dầu mỏ gần nh không bao giờ có
đủ những phẩm chất cần thiết. Để có đủ những phẩm chất, để giá thành rẻ
và tận dụng tối đa nguồn hydrocacbon có trong các phân đoạn dầu mỏ,
nguời ta pha xăng bằng cách pha trộn các loại xăng khác nhau. Đó là các
xăng hợp phần.
Xăng hợp phần gồm:
Xăng chng cất trực tiếp từ dầu mỏ
Xăng cracking xúc tác
Xăng cracking nhiệt
Xăng refoming
Xăng ankyl hoá
Xăng isome hoá
Xăng polime hoá
Butan, pentan, hexan...
Xăng cốc hoá
Xăng nhiệt phân
Để pha đợc xăng có đủ các phẩm chất mong muốn ngời ta phải pha
các xăng hợp phần với các tỷ lệ khác nhau. Do đó cần biết rõ tính chất của
mỗi xăng hợp phần để trên cơ sở đó tính toán tỷ lệ các xăng hợp phần cần
pha có chú ý đến tính kinh tế.
- Các phụ gia trong xăng.
Xăng từ quá trình chng cất trực tiếp cha đảm bảo đợc những yêu cầu
chất lợng để sử dụng. Để sử dụng xăng làm nhiên liệu một cách hiệu quả
nhất ngời ta phải pha trộn xăng với thành phần thích hợp và thêm vào xăng
một số chất phụ gia. Cụ thể là:
- Phụ gia cho xăng có chì:

Bao gồm các chất nh tetrametyl chì (TML) và tetra etyl chì
(TEL)...Có tác dụng phá hủy các hợp chất trung gian hoạt động (Peroxyt ,
hydroperoxyt) và nó làm giảm khả năng bị cháy kích nổ. Kết quả là trị số
octane thực tế tăng lên.
- Phụ gia cho xăng không có chì:
Các hợp chất cha chì, là phụ gia khi cho vào xăng làm tăng trị số
octane nhiều nhất (6-12 đơn vị octan). Tuy nhiên do tính độc hại mà hiện
Đỗ Đình Thanh

17

Lọc Hoá Dầu 46


nay nhiều quốc gia đã ban hành luật cấm sử dụng loại phụ gia này. ở Việt
Nam từ tháng 7 năm 2001 đã bắt đầu chiến dịch không sử dụng xăng chì.
Có một số giải pháp hữu hiệu để đạt tới trị số octan cao khi không sử
dụng chì:
+ Pha trộn xăng có trị số octan cao (nh xăng alkyl hoá, izome hoá...)
vào nhiên liệu có trị số octan thấp.
+ Nâng cấp và đa thêm các thiết bị lọc dầu để sản xuất xăng có trị số
octan cao.
+ Sử dụng các chất phụ gia không chì nh các hợp chất chứa oxy:
etanol, MTBE, MTBA, TAME...
Trong số các phụ gia chứa oxy nói trên, etanol và MTBE đợc sử dụng
với số lợng nhiều nhất. Chẳng hạn nh Methyltertiary- butylether (MTBE) đợc pha trộn tới 15%-22% thể tích tại một số quốc gia.
- Các phụ gia khác:
Ngoài các phụ gia chính để cải thiện trị số octan trên trong xăng còn
có mặt của một số loại phụ gia khác nh: Phụ gia chống oxihóa,chất tẩy rửa,
các chất chống rỉ, phụ gia biến đổi cặn, các chất màu đối với xăng. Các loại

phụ gia này đợc đa vào trong xăng để đảm bảo cho quá trình sử dụng xăng
trong động cơ và bảo quản xăng đợc tốt hơn.
3.1.3. Yêu cầu về chất lợng của nhiên liệu Xăng. [5]
- Khả năng chống cháy kích nổ:
Sự cháy kích nổ là sự cháy rất nhanh hỗn hợp nhiên liệu và không khí
trong buồng đốt do nhiệt độ và áp xuất gia tăng nhanh tiếp theo khởi đầu
của hỗn hợp chung quanh bugi. Sự cháy nổ xảy ra trớc bề mặt ngọn lửa và
các yếu tố ảnh hởng tới sự khơi mào của nó bao gồm thiết kế buồng đốt, vị
trí và loại bugi, thời điểm đánh lửa, sự mở van tiết lu, nhiệt độ dòng khí đầu
vào, nhiệt độ làm mát , tỷ số nén, thành phần của xăng.
Trị số octan là một đơn vị đo quy ớc dùng để đặc trng cho khả năng
chống kích nổ của nhiên liệu và nó đợc đo bằng % thể tích (%TT) của iso
octan (2.2.4 Tri metyl Pentan- C8H18) trong hỗn hợp của nó với n- Heptan, tơng đơng với khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thử nghiệm ở điều
kiện chuẩn. (Quy ớc:n-heptan có trị số bằng 0 , iso octan có trị số octan là
100)
Có 2 phơng pháp để xác định trị số octan, phơng pháp nghiên cứu
(gọi là trị số octan theo RON) và phơng pháp mô tơ (gọi là trị số octan theo
MON) Điểm khác nhau của 2 phơng pháp chủ yếu là do số vòng quay của
mô tơ thử nghiệm.
Theo RON: số vòng quay của mô tơ thử nghiệm là 600 v/ph
Theo MON : Số vòng quay của mô tơ thử nghiệm là 900 v/ph
Đỗ Đình Thanh

18

Lọc Hoá Dầu 46


Giá trị RON thờng lớn hơn giá trị MON, nhng sự khác biệt giữa
chúng không nhiều lắm. Sự khác biệt đó càng rõ ở những nhiên liệu có ON

càng cao. ở những nhiên liệu có ON bé có thể gặp quan hệ ngợc lại. Vì
RON và MON thu đợc ở 2 động cơ làm việc ở 2 tốc độ khác nhau, nên sự
khác nhau giữa chúng phần nào phản ánh sự thích hợp đối với chế độ làm
việc khác nhau của động cơ.
Nh đã nói ở phần trên sự cháy kích nổ của nhiên liệu còn phụ thuộc
chế độ làm việc của động cơ tức là tốc độ chuyển động của động cơ và cờng
độ làm việc của động cơ. Cho nên để sát với thực tế hơn ngời ta còn dùng trị
số octan lộ trình (trị số octan trên đờng Road ON).
Ngoài các trị số octan trên ngời ta còn dùng một số đại lợng khác để
đặc trng cho khả năng chống cháy kích nổ nh: Trị số octan nghiên cứu theo
phân đoạn cất ở 1000 C.
- áp suất hơi bão hoà
áp suất hơi bão hoà đặc trng cho khả năng bay hơi của xăng ôtô. áp
suất hơi bão hoà là áp suất hơi đo đợc trong điều kiện của bình chiu áp tiêu
chuẩn gọi là bom reid ở nhiệt độ 37,8 0C ( hay 1000F) và thờng đợc đo bằng
các đơn vị nh KPa, Psi, mmHg...
áp suất hơi bão hoà càng lớn độ bay hơi càng cao, dễ tạo nút hơi
trong động cơ gây ra hao hụt trong tồn chứa và ô nhiễm môi trờng. Vì vậy
trong chỉ tiêu kỹ thuật ngời ta thờng giới hạn mức tối đa mà ít khi giới hạn
mức tối thiểu. áp suất hơi bão hoà thờng đợc quy định không nên vợt quá 12
Psi.
Tuy nhiên, áp suất hơi bão hoà quá thấp cũng sẽ ảnh hởng trực tiếp
đến tính khởi động của động cơ. Để động cơ khởi động tốt tối thiểu áp suất
hơi bão hòa cũng phảI đạt là 7,0 Psi và thực nghiệm đã cho thấy, nếu thấp
hơn 250 mmHg (4,834Psi) khả năng khởi động của động cơ bắt đầu xấu đi
một cách nghiêm trọng.
Song nếu kiểm soát đợc chỉ tiêu về thành phần cất thì áp suất hơi bão
hoà không nhất thiết phải quy định mức tối thiểu.
- Hàm lợng lu huỳnh tổng:
Lu huỳnh là một trong những thành phần quan trọng đáng lu ý trong

dầu mỏ nói chung và xăng ôtô nói riêng. Nếu hàm lợng lu huỳnh vợt quá
giới hạn cho phép sẽ gây ra quá trình ăn mòn cho thiết bị và đặc biệt với sự
có mặt của H2S khi không cháy hết thải ra không khí sẽ gây ô nhiễm môi trờng. Chỉ tiêu này cho phép ta theo dõi đợc hàm lợng lu huỳnh của các sản
phẩm dầu mỏ khác nhau và các phụ gia có lu huỳnh, từ đó có thể dự đoán
các tính chất sử dụng bảo quản. Chỉ tiêu này đến nay cũng ít đợc bàn cãi và
thống nhất trên toàn cầu: mức quy định hiện nay nằm trong khoảng từ: 0,05
đến 1,0% khối lợng.
Đỗ Đình Thanh

19

Lọc Hoá Dầu 46


- Hàm lợng hydrocacbon thơm:
Các hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan rất cao. Chúng thờng đợc tạo ra bởi quá trình reforming phân đoạn xăng chng cất trực tiếp từ
dầu mỏ. Các hydrocacbon thơm đợc pha vào xăng nhằm nâng cao trị số
octan của xăng, điều này có lợi cho hoạt động của động cơ, xăng chứa hàm
lợng hydrocacbon thơm cao sẽ có tính chống cháy kích nổ cao nên động cơ
làm việc ổn định, hiệu xuất lớn và có tuổi thọ cao hơn. Song các
hydrocacbon thơm có nhợc điểm là khi cháy tạo ra nhiều khí CO, đây là
loại khí độc. Do dó việc tăng hàm lợng của các hydrocacbon thơm trong
xăng đồng nghĩa với việc tăng lợng khí CO trong khí thải của động cơ, làm
ảnh hởng xấu đến môi trờng.
Xu thế của thế giới hiện nay là phải hạn chế lợng hydrocacbon thơm
trong xăng. Việc này có thể sẽ gây khó khăn hơn khi muốn tạo ra xăng có
trị số octan cao, song có thể khắc phục bằng cách tăng hàm lợng của các
cấu tử pha xăng có trị số octan cao nh xăng isome hoá, xăng đồng phân
hoá trong hợp phần của xăng.
- Hàm lợng benzene:

Bezen là hợp chất hydrocacbon vòng thơm đơn giản nhất, nhng lại có
tính chất đặc biệt của hydrocacbon no, bền vững với các chất oxi hoá nên là
tác nhân tích cực kìm hãm quá trình cháy kích nổ trong động cơ, tăng cờng
đợc trị số octane cho xăng. Vì vậy trong xăng ôtô, đặc biệt trong xăng
không chì benzen đợc sử dụng nh là một phụ gia chống kích nổ.
Gần đây hàm lợng benzene trong xăng không chì thơng phẩm thờng
cao hơn trong xăng chì, vì vậy những tác dụng tiêu cực của benzene trong
xăng nh dễ làm trơng nở các zoăng phớt cao su thêm chí khí thải của nó
cũng đã đợc xác định là ảnh hởng tới môi trờng và sức khoẻ con ngời.
Chính vì vậy ngời ta buộc phải hạn chế hàm lợng benzene có trong xăng
không chì. Trong các loại xăng chì hàm lợng benzen it đợc quy định, vì
benzene thờng có hàm lợng rất thấp, lý do đơn giản là việc đảm bảo trị số
octan dã đợc quyết định chủ yếu bởi phụ gia chì, hoàn toàn không cần phụ
gia benzene.
- Hàm lợng olefin:
Olefin là các cấu tử có trị số octan tơng đối cao. Các olefin có mặt
trong xăng chủ yếu đợc tạo ra từ quá trình cracking các phân đoạn xăng chng cất trực tiếp từ dầu thô. Sự có măt của loại cấu tử này trong xăng có tác
dụng làm tăng trị số octan của xăng, tăng khả năng chống cháy kích nổ của
nhiên liệu. Tuy nhiên do cấu tạo của olefin có chứa nối đôi nên dễ bị oxy
hoá tạo nhựa trong quá trình tàng chứa làm giảm độ ổn định của xăng. Mặt
khác khi hàm lợng nhựa trong xăng tăng cao trong quá trình tàng chứa ( do
trong xăng có hàm lợng olefin cao) khi cháy sẽ tạo cặn trong buồng đốt,
Đỗ Đình Thanh

20

Lọc Hoá Dầu 46


làm giảm hiệu xuất và tuổi thọ của động cơ. Do đó, hàm lợng olefin trong

xăng cũng cần đợc hạn chế.
Việc làm giảm hàm lợng của olefin trong xăng có thể thực hiện bằng
cách tăng tính chọn lọc của xúc tác trong quá trình cracking xúc tác. Điều
này liên quan đến tính kỹ thuật và kinh tế của tong quốc gia. Vì vậy, tuỳ
theo hoàn cảnh của từng nứơc mà chỉ tiêu này đợc quy định ở các mức khác
nhau.
- Hàm lợng các hợp chất chứa oxi:
Các hợp chất chứa oxi có mặt trong xăng có thể do quá trình pha
xăng ngời ta cho thêm vào xăng các chất phụ gia có chứa oxi, hoặc do quá
trình tàng chứa. Sự có măt của các hợp chất chứa oxi trong xăng không
những có tác dụng làm tăng trị số octan của xăng mà chúng còn góp phần
hạn chế tạo ra khí CO trong qúa trình cháy của nhiên liệu. Song sự có mặt
của oxi trong xăng cũng chính là nguyên nhân tạo ra khí NO x trong khói
khí thải. Đây cũng là một loại khí độc hại cho môi trờng sống của con ngời.
Vì vậy hàm lợng của các hợp chất chứa oxi cần phải đợc hạn chế trong
xăng. Tuy nhiên các hợp chất chứa oxi (chủ yếu là MTBE) vẫn đợc cho vào
xăng trong trờng hợp xăng cần có trị số octan cao.
- Khối lợng riêng:
Khối lợng riêng của xăng là một đặc tính vật lý quan trọng cho phép
ta phân biệt đợc xăng hay các loại nhiên liệu khác và sơ bộ đánh giá ngay
đuợc chất lợng tơng đối của xăng (nặng hay nhẹ...)
Khối lợng riêng liên quan mật thiết đến các chỉ tiêu khác nh thành
phần cất, áp suất hơi bão hoà.... Vì vậy chỉ tiêu này thờng đợc nằm trong
một giới hạn phổ biến, đối với xăng ôtô là : 0,68 - 0,75 g/cm2.
Nếu các chỉ tiêu có liên quan khác đựơc xác định và khống chế chặt
chẽ thì tiêu chuẩn về khối lợng riêng không cần thiết phải quy định. Các nớc thờng cho phép thông báo theo kết quả đo thực tế.
3.2. Diesel
3.2.1- Khái niệm.[5]
Nhiên liệu diesel là một loại nhiên liệu nặng hơn dầu lửa và xăng, sử
dụng chủ yếu cho các máy móc, thiết bị có sử dụng động cơ diesel nh ôtô

tải, xe lửa, tàu thuỷ... và một phần cũng đợc sử dụng cho các tuabin khí
trong các nhà máy và xây dựng.
Nhiên liệu diesel đợc sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản
phẩm của quá trình chng cất trực tiếp dầu mỏ,có đầy đủ những tính chất hoá
lý phù hợp cho động cơ diesel mà không cẩn phải áp dụng những quá trình
biến đổi hóa học phức tạp.
3.2.2. Thành phần hoá học của nhiên liệu diesel.[4]
Đỗ Đình Thanh

21

Lọc Hoá Dầu 46


Nh đã nói ở trên nhiên liệu diesel là sản phẩm của quá trình chng cất
trực tiếp từ dầ mỏ (phân đoạn gas oil nhẹ) nên thành phần hoá học của nó
chính là thành phần hoá học trong phân đoạn gas oil.
Phần lớn trong phân đoạn này là các n- parafin, iso- parafin, còn
hydrocacbon thơm rất ít. ở cuối phân đoạn có những n-parafin có nhiệt độ
kết tinh cao, chúng là những thành phần gây mất tính linh động của phân
đoạn ở nhiệt độ thấp. Trong gasoil ngoài napten và thơm hai vòng là chủ
yếu, những chất có ba vòng bắt đầu tăng lên và còn các hợp chất với cấu
trúc hỗn hợp (giữa naphten và thơm).
Hàm lợng các chất chứa S, N, O tăng nhanh. Lu huỳnh chủ yếu ở
dạng disunfua, dị vòng. Các chất chứa oxy ( ở dạng axit naphtenic) có nhiều
và đạt cực đại ở phân đoạn này. Ngoài ra còn có các chất dạng phenol nh
dimetylphenol. Trong gasoil đã xuất hiện nhựa, song còn ít, trọng lợng phân
tử của nhựa còn thấp (300 - 400 đ.v.C).
3.2.3. Yêu cầu về chất lợng của Diesel. [5]
Để đánh giá chất lợng của nhiên liệu diesel ngời ta cũng phải xác

định trên dới 20 chỉ tiêu kỹ thuật khác nhau. Song trong khuôn khổ của đồ
án này tôi chỉ đề cập đến một số chỉ tiêu quan trọng và co xu hớng thay đổi
nhiều nhất.
- Trị số centane;
Trị số cetane là một đơn vị đo quy ớc đặc trng cho tính tự bốc cháy
của nhiên liệu diesel và đợc đo bằng % thể tích hàm lợng n- cetane(C16H34)
trong hỗn hợp của nó với metyl naptalen ở điều kiện chuẩn (quy ớc metyl
naptalen có trị số cetane = 0 và n- cetane có trị số cetane = 100)
Trị số cetane đợc xác định theo phơng pháp thử ASTM-D.613
Trị số cetane ngoài ý nghĩa là thớc đo chất lợng cháy của nhiên liệu
còn ảnh hởng đến sự cháy kích nổ.Yêu cầu của trị số cetane phụ thuộc vào
thiết kế, kích thớc, đặc điểm của sự thay đổi tốc độ và tải trọng của động
cơ,phụ thuộc vào điểm khởi động, điều kiện môi trờng.
* Việc xác định trị số cetane bằng phơng pháp dùng động cơ chuẩn
(ASTM-D.613) tốn rất nhiều thời gian và nhiên liệu chuẩn nên ngời ta đã
tìm một phơng pháp khác để thay thế, trong đó phơng pháp tính toán trị số
Cetane ớc lợng và đợc gọi là chỉ số cetane.
- Hàm lợng lu huỳnh(S)
Do các điều kiện cháy nổ gần nh lý tởng, hiện tợng ngng tụ nớc và
lẫn nhiên liệu nhiều khi không còn là vấn đề quan trọng nữa. Điều quan
trọng nhất đối với động cơ diesel là hàm lợng lu huỳnh có trong nhiên liệu,
vì khi bị đôt cháy chúng sẽ tạo thành dioxit và một phần dioxit trong đó sẽ
Đỗ Đình Thanh

22

Lọc Hoá Dầu 46


tạo thành lu huỳnh trioxit. Loại lu huỳnh trioxit này khi tiếp xúc với nớc dù

chỉ một lợng nhỏ lẫn trong dầu động cơ cũng sẽ tạo thành các axit mạnh
gây ăn mòn, rỉ các chi tiết của động cơ làm ảnh hởng tới độ mài mòn, tạo
cặn và đặc biệt sẽ gây ra sự biến chất của dầu động cơ.
Để bảo đảm tính thông dụng tối đa của nhiên liệu diesel, hàm lợng lu
huỳnh cho phép quy định cao hơn tới mức thực tế có thể, phù hợp với việc
xem xét bảo dỡng. Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm, nguồn gốc và phơng pháp
chế biến hàm lợng lu huỳnh có thể đợc xác định theo phơng pháp thử
ASTM-D.129 hoặc phơng pháp ống thạch anh (ASTM-D.1551)
Lu huỳnh trong diesel thờng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, ví dụ
nh mercaptans, sulfides, disulfides... tất cả các chất này dù ít dù nhiều đều
có tác động ăn mòn.
Giới hạn nồng độ lu huỳnh cho phép nhiên liệu diesel tuỳ thuộc vào
loại động cơ và điều kiện làm việc. Các động cơ tốc độ thấp có thể sử dụng
đợc các loại diesel có hàm lợng lu huỳnh cao hơn các loại động cơ có tốc
độ cao vì chúng thờng có tải trọng và tốc độ không đổi, dẫn đến nhiệt độ
dầu bôi trơn, nhiệt độ nớc làm mát nhiệt độ buồng đốt không thay đổi, hạn
chế đợc tác động của sản phẩm cháy của lu huỳnh.
Trên quan điểm kỹ thuật, hàm lợng lu huỳnh càng thấp càng tốt. Tải
trọng và nhiệt độ làm việc của động cơ càng cao thì tác động ăn mòn càng
giảm. Nguyên nhân là vì ở nhiệt độ thấp, hoặc động cơ lúc chạy lúc ngừng
thì hơi nớc tạo thành trong quá trình cháy có xu hớng ngng tụ và tác dụng
với oxit lu huỳnh tạo thành axit sulfuric là chất ăn mòn mạnh.
Lu huỳnh hoạt tính thờng gây ăn mòn tại hệ thống phun nhiên
liệu.Các hợp chất lu huỳnh cũng tham gia vào quá trình tạo cặn trong buồng
đốt và trên đỉnh pistong. Trong thực tiễn quản lý chất lợng nhiên liệu ngời
ta xác định sự có mặt của lu huỳnh cả định tính lẫn định lợng. Định lợng
theo phơng pháp ASTM- D.129, định tính theo phơng pháp ăn mòn tấm
đồng ASTM-D.130 của Mỹ(TCVN2694-1995). Kết quả phân tích định lợng
cho phép đánh giá khả năng gây ăn mòn của các sản phẩm cháy của nhiên
liệu và kết quả phân tích định tính do phép đánh giá khả năng gây ăn mòn

của bản thân sản phẩm dầu mỏ trớc khi cháy đối với các chi tiết của thiết bị,
đặc biệt là hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Các nhiên liệu Diesel cặn nặng dùng cho động cơ tốc độ thấp thờng
có hàm lợng lu huỳnh lên tới 3% hoặc hơn. Trong khi đó các động cơ diesel
cao tốc thờng dùng nhiên liệu có hàm lợng lu huỳnh dới 1,0% trọng lợng để
giảm độ mài mòn của các chi tiết. Nói chung hàm lợng lu huỳnh càng thấp
càng tốt.
Các loại dầu bôi trơn mới hiện nay có chứa các chất tẩy rửa và kiềm
để chung hoà các chất do lu huỳnh cháy tạo ra. Tuy nhiên, trớc khi quyết
định sử dụng loại nhiên liệu diesel có hàm lợng lu huỳnh cao thì cần phải
Đỗ Đình Thanh

23

Lọc Hoá Dầu 46


cân nhắc các yếu tố : chi phí mua dầu bôi trơn cao cấp, độ mài mòn các chi
tiết của động cơ có thể tăng, khả năng thay đổi kết cấu hệ thống cung cấp
nhiên liệu cho phù hợp với loại nhiên liệu mới.
Mặc dù hàm lợng lu huỳnh và các loại hợp chất của lu huỳnh trong
nhiên liệu thay đổi (tuỳ thuộc bản chất và nguồn gốc dầu thô) nhng hàm lợng tổng thờng năm dớigiới hạn chấp nhận đợc là 0,2-1% trọng lợng.
Riêng lu huỳnh mercaptan bị hạn chế ở nồng độ rất thấpvì nó gây
mùi khó chịu và có các tác động ăn mòn đối với khó chịu và có tác động ăn
mòn đối với một vài nguyên tố kim loại thờng đợc dùng để chế tạo các chi
tiết của hệ thống nhiên liệu.
Có thể xác định lu huỳnh mecaptan theo phơng pháp: ASTMD.3227 hoặc D4952(TCVN 2685-78).
- Điểm đông đặc
Điểm đông đặc của nhiên liệu là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó
nhiên liệu vẫn giữ đợc các tính chất của chất lỏng, hay nói cách khác là

nhiệt độ thấp nhất mà tại đó ta có thể bơm nhiên liệu.
Điểm đông đặc đợc xác định theo phơng pháp
ASTM- D.97(TCVN 3753-1995)
Điểm đông đặc thờng thấp hơn điểm đục từ 4,5 - 5,5 0 C nhng cũng
có khi tới 8 - 110C tuỳ loại nhiên liệu. Mặc dù nhiên liệu (đặc biệt là nhiên
liệu có chứa nhiều sáp) vẫn có thể chảy đợc ở nhiệt độ thấp hơn điểm đông
đặc trong một vài trờng hợp song điểm đông đặc vẫn là nhiệt độ thấp nhất
mà nhiên liệu có thể sử dụng đợc. Nếu quá nhiệt độ đó thì sẽ xảy ra hiện tợng hệ thống cung cấp nhiên liệu không còn duy trì đợc hoạt động bình thờng và tại nhiệt độ đó bắt đầu xuất hiện trục trặc và động cơ không làm việc
đợc.
Để cải thiện các tính chất ở nhiệt độ thấp của nhiên liệu ngời ta
dùng phụ gia hạ điểm đông đặc. Các phụ gia này có nhiệm vụ biến đổi cấu
trúc tinh thể sáp, không để hình thành các tinh thể có cấu trúc bền vững.
Nhờ đó các phụ gia này có thể làm giảm đáng kể điểm đông đặc mặc dù
điểm đặc không thay đổi.
- Cặn cacbon
Cặn cacbon là lợng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân
nhiên liệu.
Cặn cacbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa những điểm có cặn
và không có cặn làm tăng ứng xuất nội của vật liệu làm buồng đốt, dẫn tới
biến dạng và có khi phá huỷ buồng đốt. Nếu các mẩu cặn cacbon bám trên
thành buồng đốt bong ra và theo hỗn hợp khí đi đến buồng giãn nở thí
chúng có thể đập vào cánh tuabin. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân gây ra
hiện tợng khí xả có màu đen và giảm hệ số toả nhiệt.
Đỗ Đình Thanh

24

Lọc Hoá Dầu 46

Cặn cacbon đợc xác định theo phơng pháp ASTM- D.189 (TCVN
2704-1978) và đợc sử dụng rộng rãi đối với các loại nhiên liệu.
3.3. Nhiên liệu đốt lò.
3.3.1. Khái niệm. [5]
Ngày nay, trong quá trình khai thác và chế biến dầu mỏ, hầu hết các
phân đoạn chng cất của dầu mỏ đều đợc tận dụng, trong đó phần nặng chủ
yếu đợc sử dụng làm nhiên liệu đốt lò.
Nhiên liệu đốt lò (FO) là sản phẩm chủ yếu của quá trình chng cất
thu đựơc từ các phân đoạn sau phân đoạn gasoil khi chng cất dầu thô ở
nhiệt độ lớn hơn 3500C.Tuy nhiên, nhiên liệu đốt lò cũng có thể đợc nhận từ
phần cất nhẹ hơn có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 3500C, hoặc từ phần cặn của quá
trình chế biến sâu (cracking,reforming...) hoặc đợc pha trộn với những
thành phần nhẹ và đợc sử dụng cho các lò đốt, nồi hơi, cho động cơ diesel
tàu thuỷ và các quá trình công nghiệp khác.
3.3.2. Thành phần hoá học của nhiên liệu đốt lò. [5]
Thành phần hoá học của nhiên liệu đốt lò bao gồm các loại
hydrocacbon và các thành phần không phải hydrocacbon.
a. Loại hydrocacbon:
+ Parafin có số nguyên tử các bon từ 20-30 trong phân tử.
+ Naphten
+ Aromatic
+ Các hợp chất lai hợp.
b. Loại phi hydrocacbon:
+ Các hợp chất lu huỳnh
+ Các hợp chất oxy
+ Các hợp chất nitơ
+ Nhựa asphanten
+ Kim loại
Thành phần hoá học của nhiên liệu đốt lò ảnh hởng đến nhiệt trị của
nó. Thành phần parafin cho nhiệt trị lớn nhất sau đó đến thành phần

naphten và kém hơn cả là thành phần aromantic và lai hợp.
Các thành phần phi hydrocacbon khó cháy nhng khi cháy lại gây
mất nhiệt năng. Sản phẩm cháy của chúng khi cháy tạo cặn cốc, bít vòi
phun, bám vào thành nồi hơi, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt, gây hỏng lò.
Hàm lợng kim loại cũng có tác hại đến hoạt động của lò. Nếu có mặt của
kim loại vanadi và natri chúng dễ tạo hợp kim với sắt gây hỏng lò.

Đỗ Đình Thanh

25

Lọc Hoá Dầu 46