Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu nặng loại 1 tháp - Năng suất 4.000.000 tấn/năm

GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp
Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Bách Khoa Hà nội
*****

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
--------o O o--------

Nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp
Họ và tên: hoàng Thị kim oanh
Khoá học:
Hoá dầu QN _ K-45
Ngành học : Công nghệ hữu cơ - Hoá dầu

Khoa: Công nghệ hoá học

1.Đầu đề thiết kế:
Thiết kế phân xởng chng cất dầu nặng loại 1 tháp.
Năng suất 4.000.000 tấn/năm
2. Nội dung phần thuyết minh và tính toán:
- Tổng quan lý thuyết.
- Tính toán công nghệ.
- Tính toán kinh tế.
- Xây dựng công nghiệp.
- An toàn lao động và tự động hoá.
3. Các bản vẽ (Ghi rõ các loại bản vẽ và kích thớc các bản vẽ)
- Bản vẽ sơ đồ công nghệ - khổ A0.
- Bản vẽ thiết bị phản ứng chính - khổ A1.

- Bản vẽ mặt bằng phân xởng - khổ A0.
4. Cán bộ hớng dẫn: TS Lê Văn Hiếu.
5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 17- 1- 2005.
6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: 30- 5- 2005.
Ngày tháng năm 2005
Chủ nhiệm bộ môn
(ký và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Hữu Trịnh
Kết quả điểm đánh giá
- Quá trình thiết kế :
- Điểm duyệt
:
- Bản vẽ thiết kế :

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Cán bộ hớng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)
Lê Văn Hiếu


GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

Mục lục
Mở đầu

Phần I
Tổng quan lý thuyết

1

Chơng I: Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình chng cất
I. Nguyên liệu..............................................................................................3
1.Thành phần của dầu thô........................................................................3
1.1.Thành phần nguyên tố................................................................3
1.2.Thành phần hoá học....................................................................3
2. Phân loại dầu thô...............................................................................10
2.1. Phân loại dầu thô dựa vào bản chất hoá học...........................10
2.2. Phân loại dầu thô dựa vào bản chất vật lý...............................11
3. Các dặc tính vật lý quan trọng của dầu thô......................................11
3.1. Tỷ trọng....................................................................................11
3.2. Thành phần phân đoạn.............................................................12
3.3. Hệ số đặc trng K......................................................................12
II. Chuẩn bị nguyên liệu trớc khi chng cất................................................13
1. ổn định dầu nguyên khai..................................................................13
2. Tách các tạp chất cơ học, nớc, muối khoáng....................................13
2.1. Tách bằng phơng pháp cơ học.................................................14
2.2. Tách nhũ tơng nớc trong dầu bằng phơng pháp hoá học 15
2.3. Tách bằng phơng pháp dùng điện trờng..................................15
III. Sản phẩm của quá trình chng cất.........................................................16
1. Khí hydrocacbon..............................................................................17
2. Phân đoạn xăng.................................................................................17
3. Phân đoạn kerosen............................................................................17
4. Phân đoạn diezel...............................................................................17
5. Phân đoạn mazut.............................................................................18
6. Phân đoạn dầu nhờn........................................................................18
7. Phân đoạn gudron.............................................................................18
Chơng II. Công nghệ chng cất dầu thô

I. Vai trò, mục đích và ý nghĩa của quá trình chng cất dầu thô...............19
1. Vai trò................................................................................................19
2. Mục đích............................................................................................19
3. ý nghĩa...............................................................................................19
II. Cơ sở lý thuyết của quá trình chng cất.................................................21

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp
2
3
4
5

6
7

1. Chng đơn giản....................................................................................22
1.1. Chng cất bằng cách bay hơi dần dần.......................................22
1.2. Chng cất bằng cách bay hơi một lần.......................................22
1.3. Chng cất bằng cách bay hơi nhiều lần....................................23
2. Chng phức tạp...........................................................................................24
2.1. Chng cất có hồi lu....................................................................24
2.2. Chng cất có tinh luyện..............................................................24
3. Chng cất chân không và chng cất hơi nớc........................................26
III. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình chng cất.......................................27
1.Chế độ nhiệt của tháp chng luyện......................................................27

2. Yếu tố áp suất của tháp chng luyện..................................................29
3. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chng cất..............30
IV. Các loại sơ đồ công nghệ.....................................................................31
1. Sơ đồ công nghệ bay hơi một lần và một tháp tinh cất....................31
2. Sơ đồ công nghệ bốc hơi hai lần và tinh luyện hai lần trong hai
tháp nối tiếp nhau..................................................................................32
V. Lựa chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chng
cất...........................................................................................................33
1. Phân tích và lựa chọn sơ đồ công nghệ ............................................33
2.Thuyết minh sơ đồ công nghệ chng cất loại một tháp......................34
3. Sơ đồ công nghệ.................................................................................35
VI. Thiết bị chính trong dây chuyền.........................................................36

Phần II
Tính toán công nghệ
I. Tính cân bằng vật chất...........................................................................38
1. Lu lợng các sản phẩm........................................................................38
1.1. Lu lợng sản phẩm khí..............................................................38
8
1.2. Lu lợng xăng............................................................................39
1.3. Lu lợng dầu hoả........................................................................39
9
1.4. Lu lợng diezel..........................................................................39
1.5. Lu lợng cặn..............................................................................39
10 2. Tính tiêu hao hơi nớc................................................................................39
2.1. Lợng hơi nớc dùng cho đáy tháp chng....................................40
2.2. Lợng hơi nớc dùng để tách các sản phẩm...............................40
II. Vẽ đờng cong điểm sôi thực (PRF) của dầu thô và đờng cong cân
bằng (VE) của các sản phẩm dầu ............................................................40
1. Đờng cong điểm sôi thực PRF..........................................................40

2. Đờng cong cân bằng VE...................................................................42
2.1. Đờng cong VE của xăng..........................................................42
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

2.2. Đờng cong VE của dầu hoả.....................................................43
2.3. Đờng cong VE của diezel........................................................44
III. Xác định các đại lợng trung bình của sản phẩm.................................45
11
1. Tỷ trọng trung bình............................................................................45
12 2. Nhiệt độ sôi trung bình phân tử................................................................46
13 3. Phân tử lợng trung bình của các sản phẩm..............................................47
IV. Tính chế độ của tháp chng cất.............................................................47
1. Xác định áp suất trong tháp...............................................................47
1.1. áp suất tại đỉnh tháp................................................................47
1.2. áp suất tại đĩa lấy dầu hoả.....................................................47
1.3. áp suất tại đĩa láy diezel.........................................................47
1.4. áp suất vùng nạp liệu..............................................................47
2. Xác định nhiệt độ trong tháp.............................................................48
2.1. Nhiệt độ tại vùng nạp liệu và nhiệt độ đáy tháp.....................48
2.2. Nhiệt độ tại đĩa lấy diezel và dầu hoả.....................................49
2.3. Nhiệt độ tại đỉnh tháp..............................................................54
2.4. Tính chỉ số hồi lu trên đỉnh tháp.............................................57
V. Tính kích thớc của tháp.........................................................................58
14
1. Tính đờng kính tháp...........................................................................58

15 2. Tính chiều cao tháp...................................................................................60
16 3. Tính số chóp và đờng kính chóp..............................................................61

Phần III
Tính toán kinh tế
I. Mục đích.............................................................................................62
II. Chế độ công tác của phân xởng........................................................62
III. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lợng.............................................64
17
1. Nhu cầu về nguyên liệu..............................................................64
2. Nhu cầu về năng lợng.................................................................64
IV. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xởng.................................65
18 V. Tính khấu hao cho phân xởng.................................................................66
VI. Chi phí khác cho một thùng sản phẩm...........................................67
19
VII. Xác định hiệu quả kinh tế..............................................................68

Phần IV
Xây dựng công nghiệp
I. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy.....................................................69
1. Đặc điểm của địa điểm xây dựng...............................................69
2. Vị trí xây dựng nhà máy.............................................................69
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

II. Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng.....................................................70

1. Bố trí mặt bằng phân xởng..........................................................70
2. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản...........................71

Phần V
An toàn lao động và tự động hoá
I. An toàn lao động................................................................................73
1. Giáo dục về an toàn lao động.....................................................73
2. Trang bị bảo hộ lao động............................................................73
3. Các biện pháp kỹ thuật về an toàn lao động..............................74
4. Công tác vệ sinh lao động...........................................................74
II. Tự động hoá......................................................................................74
1. Mục đích và ý nghĩa....................................................................74
2. Các ký hiệu dùng trong tự động hoá..........................................75
3. Các dạng tự động hoá.................................................................76
4. Cấu tạo một số thiết bị tự động..................................................78
Kết luận....................................................................................................81
Tài tiệu tham khảo ............................................................................82

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


GVHD: Lê Văn Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS Lê Văn Hiếu, thầy
đã tận tình hớng dẫn giúp đỡ em về mặt kiến thức khoa học, với sự chỉ bảo của
thầy đã giúp em hiểu đợc những vấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ án này
đúng thời gian qui định.

Đồng thời cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô
giáo trong Bộ môn Công nghệ Hữu cơ - Hoá dầu đã tạo điều kiện giúp đỡ em
trong suốt thời gian vừa qua.
Tuy nhiên với khối lợng công việc hoàn thành trong thời gian có hạn nên
em không thể tránh khỏi những sai sót và vớng mắc nhất định. Vậy em kính
mong các thầy giáo, cô giáo chỉ bảo thêm cho em.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Hoàng Thị Kim Oanh

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


Mở đầu
Công nghệ chế biến dầu mỏ đợc xem nh bắt đầu ra đời vào năm 1859
khi mà Edwin Drake (Mỹ) khai thác đợc dầu thô. Lúc bấy giờ lợng dầu thô
còn rất ít, chỉ phục vụ cho mục đích để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ XIX,
dầu đợc coi nh là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phơng tiện giao thông và
cho nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lợng quan trọng nhất của
mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 đến 70% năng lợng đợc sử dụng đi từ
dầu mỏ, chỉ có 20 đến 22% năng lợng đi từ than, 5 đến 6% năng lợng đi từ nớc và 8 đến 12 từ năng lợng hạt nhân.
Ngành công nghiệp dầu khí do tăng trởng nhanh đã trở thành ngành
công nghiệp mũi nhọn của thế kỷ XX. Đặc biệt sau đại chiến Thế giới thứ II,
công nghiệp dầu khí phát triển nhằm đáp ứng hai mục tiêu chính là :
- Cung cấp các sản phẩm trắng cho nhu cầu về nhiên liệu động cơ,
nhiên liệu công nghiệp và các sản phẩm về dầu mỡ bôi trơn.
- Cung cấp các hoá chất cơ bản cho ngành tổng hợp hoá dầu và hoá học,
tạo ra sự thay đổi lớn về cơ cấu phát triển của chủng loại sản phẩm của ngành
hoá chất và vật liệu. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vợt lên công nghệ

chế biến than.
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 hoá, dễ
khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn, sản phẩm
thu đợc có chất lợng cao, ít tạp chất và dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều chủng loại
sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới,
ở Việt Nam dầu khí cũng đã đợc phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà
phát triển. Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ dầu với trữ lợng tơng đối lớn nh mỏ
Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông vùng Nam Côn Sơn, các mỏ khí nh Tiền
Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ. Đây là nguồn tài nguyên quí để giúp nớc
ta có thể bớc vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc dầu số
1 Dung Quất - Quảng Ngãi với công suất 6,5 triệu tấn/năm, sắp hoàn thành để
đa vào hoạt động và đang tiến hành phê duyệt dự án tiền khả thi nhà máy lọc
dầu số 2 tại Nghi Sơn - Thanh Hoá với công suất 7 triệu tấn/năm. Nh vậy
ngành công nghiệp chế biến dầu khí ở nớc ta đang bớc vào thời kỳ mới, thời
kỳ mà cả nớc ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá và hiện đại hoá.
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 1


Chắc chắn sự đóng góp của ngành dầu khí sẽ rất có ý nghĩa, không những chỉ
bằng các chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà ngành kinh tế mũi nhọn này còn góp phần
xây dựng đất nớc, để sau vài thập niên tới sánh ngang với các nớc tiên tiến
trong khu vực và trên thế giới.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lợng của quá trình chế
biến. Theo các chuyên gia về hoá dầu ở Châu Âu, việc đa dầu mỏ qua các quá
trình chế biến sẽ nâng cao đợc hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần và nh

vậy tiết kiệm đợc nguồn tài nguyên quí hiếm này.
Trong đồ án này sẽ tiến hành đề cập tới các vấn đề lý thuyết có liên quan
đến chng cất dầu thô. Trên cơ sở đó thiết kế dây chuyền chng cất dầu thô ít
phần nhẹ với công suất 4 triệu tấn/năm. Để từ đó giúp cho sinh viên củng cố
và nắm vững các kiến thức cơ bản về hoá học dầu mỏ.

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 2


Phần I

Tổng quan lý thuyết
CHƯƠNG I

NGUYÊN LiệU Và sản phẩm CủA QUá TRìNH
CHƯNG CấT
I. Nguyên liệu:
Nguyên liệu của quá trình chng cất chính là dầu thô. Chúng là những
khoáng vật phong phú nhất trong thiên nhiên và có mặt ở nhiều nơi trong lòng
đất gọi là các mỏ dầu. Trong thiên nhiên dầu mỏ nằm ở dạng chất lỏng nhờn,
dễ bắt cháy. Khi khai thác ở nhiệt độ thờng nó có thể ở lỏng hoặc đông đặc,
có màu từ vàng đến đen .
Dầu mỏ không phải là một đơn chất mà là hỗn hợp của rất nhiều chất
trong đó có hàng trăm các cấu tử khác nhau. Mỗi loại dầu mỏ đợc đặc trng bởi
thành phần riêng và sự khác nhau về số lợng cũng nh về hàm lợng của các hợp
chất có trong dầu thô dẫn đến sự khác nhau về thành phần của dầu. Tuy nhiên
về cơ bản chúng đều có các hydrocacbon là thành phần chính (chiếm từ 60
đến 90 % trọng lợng dầu thô), còn lại là các hợp chất khác. Và nhìn chung dầu

mỏ chứa càng nhiều hydrocacbon, càng ít các thành phần dị tố thì chất lợng
dầu càng tốt và loại dầu thô đó càng có giá trị kinh tế cao.

1.Thành phần của dầu mỏ:
1.1. Thành phần nguyên tố:
Tuy trong dầu có chứa tới hàng trăm các hợp chất khác nhau nhng hai
nguyên tố cơ bản chiếm phần lớn đó là cacbon C (chiếm 82-87%) và hydro H
(chiếm11-14%). Ngoài hai nguyên tố chính trên trong dầu thô còn chứa các
nguyên tố khác nh lu huỳnh, nitơ, oxy và một lợng nhỏ (tính bằng phần triệu)
các halogen (clo, iot,...), các kim loại nh niken, vanadi, volfram,...
1.2. Thành phần hóa học:
1.2.1. Hydrocacbon- thành phần chủ yếu của dầu thô:
Các loại dầu thô trên thế giới đều khác nhau về thành phần hóa học và
đặc tính vật lý, trong đó thành phần chủ yếu và quan trọng nhất quyết định
chất lợng dầu thô chính là các hợp chất hydrocacbon chứa trong nó. Hầu nh
tất cả các loại hợp chất hydrocacbon đều có mặt trong dầu chỉ trừ
hydrocacbon olefinic là không có trong hầu hết các loại dầu thô hoặc nếu có
thì hàm lợng cũng rất nhỏ. Sau đây là các loại hợp chất hydrocacbon cụ thể:
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 3


a. Hydrocacbin parafin RH:
Các hydrocacbon parafin có công thức tổng quát là C nH2n+2 (n là số
nguyên tử cacbon có trong mạch) hay còn gọi là ankan là loại hydocacbon phổ
biến nhất. Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở 3 dạng: khí (C 1 đến C4), lỏng (C5 đến
C17), rắn (> C18).
Các hydrocacbon khí, khi nằm trong dầu mỏ, do áp suất cao cho nên
chúng hoà tan trong dầu. Sau khi khai thác do áp suất giảm, chúng thoát ra

ngoài tạo nên khí đồng hành gồm metan, etan, propan và butan. Trong khí
đồng hành C3, C4 chiếm phần chủ yếu (khác với khí thiên nhiên, C 1 chiếm tới
80 % thể tích), ngoài ra còn có một lợng rất nhỏ pentan bay hơi ra cùng.
Về cấu trúc hydrocacbon parafin có hai loại: loại mạch thẳng (n-parafin)
và loại có cấu trúc mạch nhánh (iso-parafin) trong đó n-parafin chiếm đa số
(25 - 30% thể tích).
Các hydrocacbon parafin từ C5 đến C10 nằm trong phần nhẹ (trong xăng)
của dầu, với các cấu tử có nhánh là những cấu tử tốt của nhiên liệu xăng, vì
làm cho xăng có khả năng chống kích nổ tốt (chỉ số octan cao). Trong khi đó ,
n-parafin lại có tác dụng xấu cho khả năng chống kích nổ của xăng (n-C 7 có
trị số octan = 0).
Các hydrocacbon parafin có số nguyên tử cacbon từ C 10 đến C16 nằm
trong phần nhiên liệu phản lực và nhiên liệu diezel, khi có cấu trúc thẳng lại là
các cấu tử có ích cho nhiên liệu diezel, vì chúng có khả năng bắt cháy tốt
(chỉ số xetan cao).
Trong chế biến dầu, những RH chứa trong phần nhẹ của dầu hay trong
khí đồng hành lại là nguyên liệu rất tốt cho quá trình sản xuất olefin thấp nh
etylen, propylen, butylen và butadien. Đó là những nguyên liệu cơ sở cho
tổng hợp hoá học, để sản xuất sợi, chất dẻo, cao su nhân tạo,...
Cần chú ý rằng các n-parafin có số cacbon bằng hoặc lớn hơn C 18, ở
nhiệt độ thờng chúng đã là chất rắn. Các parafin nay có thể hoà tan trong dầu
hoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu. Khi hàm lợng các parafin rắn
quá cao, dầu bị đông đặc gây khó khăn cho vấn đề khai thác, vận chuyển.
Hàm lợng của chúng càng cao thì nhiệt độ đông đặc càng lớn. Ví dụ dầu
Minas (Indonexia) có 13% parafin rắn, nhiệt độ đông đặc +300C ; còn dầu
Libi, có 10 % parafin rắn, nhiệt độ đông đặc là 18 0C ... Nh vậy, đối với những
mỏ dầu có nhiệt độ đông đặc cao nh dầu Minas khi khai thác, vận chuyển ngời
ta phải áp dụng các biện pháp chuyên biệt nh gia nhiệt đờng ống, cho thêm
phụ gia, tách bớt parafin rắn tại nơi khai thác để hạ điểm đông đặc. Các biện
pháp này gây tốn kém, làm tăng giá thành khai thác dầu thô. Tuy nhiên, các

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 4


parafin rắn tách đợc từ dầu thô lại là nguồn nguyên liệu quí để tổng hợp hoá
học nh điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi nhân tạo, phân bón, chất dẻo,...
b. Hydrocacbon naphtenic:
Hydrocacbon họ naphtenic trong dầu mỏ là những hydrocacbon vòng
no (xyclo parafin, công thức tổng quát CnH2n), thờng ở dạng vòng 5, 6 cạnh có
thể ở dạng ngng tụ 2, 3 vòng. Naphtenic là một trong số hydrocacbon phổ biến
và quan trọng trong dầu mỏ. Hàm lợng của chúng có thể thay đổi từ 30 đến
60% trọng lợng.
Hydrocacbon naphtenic là các thành phần rất quan trọng của nhiên liệu
và dầu nhờn. Các naphtenic một vòng làm cho xăng có chất lợng cao, những
hydrocacbon naphtenic một vòng có mạch nhánh dài là thành phần rất tốt của
dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ. Đặc
biệt, chúng là các cấu tử rất quí cho nhiên liệu phản lực, vì chúng cho nhiệt
cháy rất cao, đồng thời giữ đợc tính linh động ở nhiệt độ thấp, điều này rất phù
hợp khi động cơ phải làm việc ở nhiệt độ âm. Ngoài ra, những naphtenic nằm
trong dầu mỏ là nguyên liệu quí để từ đó điều chế đợc các hydrocacbon thơm:
benzen, toluen, xylen (BTX), là các chất khởi đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp
và chất dẻo.
Hydrocacbon họ naphenic là một thành phần quan trọng có hàm lợng
khá lớn, cấu trúc và sự phân bố của chúng trong các phân đoạn có ảnh hởng
rất lớn đến hiệu suất và chất lợng sản phẩm thu đợc.
Mặt khác, trong quá trình chế biến dầu mỏ để sản xuất nguyên liệu cơ sở
cho tổng hợp hoá dầu thì các hydrocacbon naphtenic trong các phân đoạn nhẹ
(phân đoạn xăng) có ý nghĩa quan trọng, quyết định hiệu suất các
hydrocacbon naphten tạo thơm nhận đợc qua phản ứng khử hydro naphten,

tạo thơm của quá trình reforming xúc tác.
Một số ví dụ về các RH naphtenic có trong dầu mỏ nh sau :
R

R

(CH2)10- CH3

R
Dầu mỏ càng chứa nhiều hydrocacbon naphtenic thì càng có giá trị kinh
tế cao.
c. Hydrocacbon aromatic (hydrocacbon thơm):
Hydrocacbon họ aromatic (công thức tổng quát C nH2n-6), trong dầu mỏ
thờng chiếm tỷ lệ ít hơn hai loại trên khoảng 30%, chúng thờng là những loại
vòng thơm. ảnh hởng của hydrocacbon loại này trong thành phần các sản
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 5


phẩm dầu mỏ thay đổi khác nhau. Loại hydrocacbon aromatic thờng gặp là
loại một vòng và đồng đẳng của chúng (BTX). Các chất này thờng nằm trong
phần nhẹ và là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. Các chất ngng tụ 2, 3 hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ sôi trung bình và
cao của dầu mỏ; hàm lợng các chất này thờng ít hơn.
Dới đây là một số loại aromatic thờng gặp trong dầu :
CH3

benzen

toluen

CH3
CH3
xylen

naphtalen

antraxen

phenantren
diphenyl
pyren
Hydrocacbon thơm trong xăng là các cấ tử có trị số octan cao nhất nên
chúng là những cấu tử quý cho xăng. Nhng nếu chúng có mặt trong nhiên liệu
phản lực hay nhiên liệu diezel thì lại làm giảm chất lợng của các loại nhiên
liệu này.
Các loại dầu mỏ điển hình chứa nhiều hydrocacbon aromatic trên thế giới
là dầu thô ở đảo Bornéo, Sumatra và Java của Indonexia, hoặc dầu thô Đại
Hùng ở Việt Nam, những loại dầu thô này chứa từ 30 đến 40 % aromatic trong
phần nhẹ.
d. Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten - thơm:
Loại này rất phổ biến trong dầu, chúng thờng nằm ở phần có nhiệt độ
sôi cao. Cấu trúc của chúng rất gần với cấu trúc trong các vật liệu hữu cơ ban
đầu tạo thành dầu, nên càng có độ biến chất thấp sẽ càng có nhiều RH loại
này.
Một số RH hỗn hợp naphten-thơm thờng gặp trong dầu mỏ có cấu trúc
nh sau:

tatralin

indan

- CH2SVTH: Hoàng Thị Kim-CH
Oanh
2

xyclohexyl benzen

Trang 6


1- xyclohexyl -2- phenyl etan
1.2.2. Các thành phần phi hydrocacbon:
Những hydrocacbon thờng hay gặp trong dầu khí là CO2, H2S, He, Ar...
(trong khí thiên nhiên) và các hợp chất chứa lu huỳnh, nitơ, oxy, các chất
nhựa, asphanten và kim loại trong dầu mỏ.
a. Các hợp chất hữu cơ chứa lu huỳnh:
Các chất hữu cơ chứa lu huỳnh là loại hợp chất phổ biến nhất, chúng
làm xấu đi chất lợng của dầu thô. Ngời ta đã phát hiện trong dầu có khoảng
450 loại hợp chất khác nhau, thì các hợp chất chứa S đã chiếm tới 380 hợp
chất.
Các loại dầu chứa ít hơn 0,5% lu huỳnh là loại dầu tốt, còn dầu chứa từ
1 đến 2% lu huỳnh trở lên là dầu xấu. Các chất chứa lu huỳnh thờng gặp ở các
dạng nh:
- Mercaptan
: R- S - H
- Sunfua
: R- S -R
- Disunfua
: R- S -S-R

- Thiophen
:
S
- Lu huỳnh tự do : S , H2S
Các hợp chất chứa lu huỳnh của dầu mỏ có thể ở dạng khí hoà tan trong
dầu (H2S) hoặc ở dạng lỏng phân bố hầu hết trong các phân đoạn dầu mỏ.
Phân đoạn càng nặng các hợp chất chứa lu huỳnh càng nhiều so với các phân
đoạn nhẹ. Các chất hữu cơ có chứa lu huỳnh là loại hợp chất phổ biến nhất,
làm xấu đi chất lợng của dầu thô.
Nói chung, các hợp chất chứa S trong dầu là các chất có hại, vì ảnh hởng
của các hợp chất chứa lu huỳnh chủ yếu là gây ăn mòn thiết bị công nghệ khi
chế biến, ăn mòn động cơ khi sử dụng, các sản phẩm chứa nhiều lu huỳnh gây
ô nhiễm môi trờng. Vì vậy dầu mỏ chứa nhiều các hợp chất chứa lu huỳnh
phải sử dụng nhiều quá trình công nghệ phụ thêm để làm sạch các sản phẩm
cũng nh sử dụng các thiết bị công nghệ với các vật liệu chịu ăn mòn (tháp ch ng sơ khởi), do đó giá thành tăng; các sản phẩm khi chế biến dầu mỏ nhiều S,
rất nhiều sản phẩm cũng không đạt chất lợng mong muốn. Do vậy mà hàm lSVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 7


ợng lu huỳnh đợc coi là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá chất lợng của
dầu thô và các sản phẩm dầu.
b. Các hợp chất chứa nitơ:
Các chất chứa nitơ thờng rất ít trong dầu mỏ (chiếm từ 0,01 đến 1%
trọng lợng), chúng nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao; thờng có 1, 2 hoặc 3
nguyên tử N. Những hợp chất có một nguyên tử N thờng có tính bazơ và là
loại chính; còn các chất chứa từ 2 nguyên tử trở lên thờng rất ít. Những chất
này thờng có xu hớng tạo phức với kim loại nh V, Ni ...
Một số hợp chất chứa một nitơ nh :

N
pyridin

N
acridin

N

N

quinolin

izo-quinolin

NH
pyrol

NH
indol

Tuy các hợp chất chứa N có số lợng nhỏ hơn các hợp chất chứa S, nhng
các hợp chất chứa N cũng là có hại, rất độc cho xúc tác trong quá trình chế
biến, đồng thời chúng phản ứng tạo nhựa, làm tối màu sản phẩm trong thời
gian bảo quản. Khi có mặt trong nhiên liệu, các hợp chất chứa N cháy tạo ra
khí NOX là những khí rất độc, gây ăn mòn mạnh. Do vậy, cũng nh các hợp
chất chứa S, khi hàm lợng các hợp chất chứa N vợt quá giới hạn cho phép, thì
cũng tiến hành loại bỏ chúng trớc khi đa vào các quá trình chế biến.
c. Các hợp chất chứa oxy:
Các hợp chất chứa oxy có trong dầu ở các dạng axit hữu cơ, phổ biến là
axit naphtenic, phenol, xeton, ete, este... Trong đó, các axit và phenol là quan

trọng hơn cả, chúng thờng nằm ở phần có nhiệt độ sôi trung bình và nhiệt độ
sôi cao. Các axit naphtenic chủ yếu là loại vòng 5 hay 6 cạnh. Ngời ta cũng
tìm thấy các axít hữu cơ mạch thẳng với số nguyên tử cacbon từ C 20, C21 trở
lên.
Các axit thờng có một chức và nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung
bình, còn ở nhiệt độ sôi cao hơn hàm lợng axít giảm. Các hợp chất chứa oxy
thờng gặp là :
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 8


CH3

OH

OH

OH
phenol

-naphtol

crezol

d. Các hợp chất cao phân tử và các kim loại nặng:
Các hợp chất cao phân tử là nhóm các chất nhựa, asphanten, cacben và
cacboit thờng gặp ở phần có nhiệt độ sôi cao của dầu. Hàm lợng nhựa và
asphanten dao động trong giới hạn khá rộng: nhựa có thể từ 4 đến 18%, còn
asphanten có thể từ 0 đến 6%.

Những hợp chất nhựa, asphanten làm xấu đi chất lợng của dầu mỏ và
sản phẩm dầu, dễ tạo cặn, cốc khi cháy. Ngoài ra còn gây ngộ độc xúc tác
trong các quá trình chế biến. Tuy nhiên khi có mặt trong phần cặn chúng là
những cấu tử có lợi để sản xuất bitum, nhựa đờng hoặc sản xuất cốc dầu mỏ...
Các kim loại nặng có trong dầu thờng không nhiều và tồn tại dới dạng
phức chất cơ kim, phổ biến nhất là các hợp chất của niken, vanadi...và một ít
các kim loại khác nh sắt, đồng, chì... Hàm lợng các kim loại này càng nhiều sẽ
gây trở ngại cho các quá trình chế biến có xúc tác, gây ăn mòn kim loại thậm
chí có thể gây thủng lò khi sử dụng làm nhiên liệu đốt lò.
e. Nớc lẫn trong dầu mỏ (nớc khoan):
Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lợng nớc nhất định, chúng tồn tại ở
dạng nhũ tơng.
Khi khai thác dầu, để lắng nớc sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trờng hợp nớc
tạo thành hệ nhũ tơng bền vững, lúc đó muốn tách đợc hết nớc phải dùng phụ
gia phá nhũ. Cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nớc bị thủy phân tạo
ra axít, gây ăn mòn thiết bị, bơm, đờng ống theo các phản ứng sau:
MgCl2 + 2 H2O

Mg(OH)2

+ 2 HCl

MgCl2 + H2O

Mg(OH)Cl

+ HCl

Vì vậy, phải nghiên cứu kỹ về nớc khoan và có biện pháp ngăn ngừa sự
ăn mòn đó.

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 9


2. Phân loại dầu thô:
Dầu thô muốn đa vào chế biến hoặc buôn bán trên thị trờng, cần phải
xác định xem chúng thuộc loại nào: dầu nặng hay dầu nhẹ; dầu có chứa nhiều
parafinic, naphtenic hay aromatic; dầu có chứa nhiều lu huỳnh hay không? Từ
đó mới xác định đợc giá trị của dầu trên thị trờng và hiệu quả thu đợc của các
sản phẩm khi chế biến.
Có nhiều phơng pháp để phân loại dầu mỏ, song chủ yếu dựa vào hai
phơng pháp, đó là: dựa vào bản chất hoá học và bản chất vật lý.
2.1. Phân loại dầu thô dựa vào bản chất hoá học:
Phân loại theo bản chất hoá học có nghĩa là dựa vào thành phần của
hydrocacbon có trong dầu. Nếu trong dầu, họ hydrocacbon nào chiếm phần
chủ yếu thì dầu sẽ mang tên loại đó. Ví dụ, dầu parafinic thì hàm lợng RH
parafin trong đó phải chiếm 75% trở lên. Trong thực tế, không tồn tại các loại
dầu thô thuần chủng nh vậy, mà chỉ có các loại dầu trung gian, chẳng hạn: dầu
naphteno-parafinic, có nghĩa là hàm lợng parafin trội hơn (50% parafin, 25%
naphten, còn lại các loại khác). Có nhiều phơng pháp khác nhau để phân loại
theo bản chất hoá học.
a. Phơng pháp của Viện dầu mỏ Nga:
Phơng pháp này phân tích hàm lợng của từng loại RH trong phân đoạn
có nhiệt độ sôi từ 250 đến 3000C, kết hợp với xác định hàm lợng parafin rắn
và asphanten có trong dầu, rồi tuỳ theo số liệu có đợc để xác định loại dầu.
b. Phơng pháp của Viện dầu mỏ Pháp:
Phơng pháp này đo tỷ trọng (d415) của phân đoạn 250 đến 3000C của dầu
thô, trớc và sau khi xử lý với axit sunfuric. Sau đó dựa vào khoảng tỷ trọng để

phân loại dầu tơng ứng.
c. Phơng pháp của Viện dầu mỏ Mỹ:
Chng cất dầu thô sơ bộ, tách ra làm hai phân đoạn: phân đoạn 250 đến
2750C và phân đoạn 275 đến 4150C, sau đó đo tỷ trọng ở 15,6 0C (600F) của
mỗi phân đoạn. So sánh chúng với các giá trị tỷ trọng để xếp loại dầu thô.
d. Phân loại theo Nelson, Watson và Murphy:
Theo các tác giả này, dầu mỏ đợc đặc trng bởi hệ số K, là một hằng số
vật lý quan trọng, đặc trng cho bản chất hoá học của dầu, đợc tính theo công
thức:
3

T

K= d
T : nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô, 0R
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 10


d : tỷ trọng dầu thô, xác định ở 15,6 0C (600F) so với nớc ở
cùng nhiệt độ.
Giới hạn hệ số K đặc trng để phân chia dầu mỏ nh sau :
Dầu mỏ họ parafinic
: K = 13 ữ 12,15
Dầu mỏ họ trung gian
: K = 12,1 ữ 11,5
Dầu mỏ họ naphtanic
: K = 11,45 ữ 10,5
Dầu mỏ họ aromatic

: K = 10
2.2. Phân loại dầu thô theo bản chất vật lý:
Cách phân loại này dựa theo tỷ trọng. Biết tỷ trọng có thể chia dầu thô
theo ba cấp:
Dầu nhẹ
: d415 < 0,830
Dầu trung bình
: d = 0,830 ữ 0,884
Dầu nặng
: d > 0,884
Hoặc có thể phân loại theo 5 cấp sau :
Dầu rất nhẹ
: d415 < 0,830
Dầu nhẹ vừa
: d = 0,830 ữ 0,850
Dầu hơi nặng
: d = 0,850 ữ 0,865
Dầu nặng
: d = 0,865 ữ 0,905
Dầu rất nặng
: d > 0,905
Ngoài ra, trên thị trờng dầu thế giới còn sử dụng độ 0API thay cho tỷ
trọng và đợc tính nh sau:
0

API =

141,5 - 131,5
d15,6
15,6

Dầu thô thờng có độ 0API từ 40 (d = 0,825) đến 10 (d 1) .

3. Các đặc tính vật lý quan trọng cuả dầu thô:
3.1. Tỷ trọng:
Tỷ trọng của dầu là khối lợng của dầu so với khối lợng của nớc ở cùng
một nhiệt độ và thể tích xác định. Đây là đặc tính vật lý quan trọng để đánh
giá chất lợng dầu thô: dầu nặng hay nhẹ, mức độ biến chất cao hay thấp, khả
năng chứa lu huỳnh nhiều hay ít... Trị số tỷ trọng của dầu dao động trong
khoảng rộng từ 0,8 ữ 0,99 và tùy thuộc vào từng loại dầu. Tỷ trọng càng nhỏ
dầu càng nhẹ, hàm lợng các sản phẩm trắng cao và càng chứa ít lu huỳnh do
đó sẽ có giá trị kinh tế cao khi dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 11


chất lợng tốt. Ngợc lại, dầu càng nặng thì khả năng sản xuất các sản phẩm
bitum, cốc càng có giá trị.
3.2. Thành phần phân đoạn:
Nh ta đã biết dầu mỏ không phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp rất
phức tạp của nhiều chất nên không có nhiệt độ sôi cố định mà có thể thay đổi
từ nhiệt độ thờng cho đến 7500C và đợc chia thành từng phân đoạn, trong đó
sự phân bố về hàm lợng các phân đoạn trong dầu thô gọi là thành phần phân
đoạn của dầu thô.
Có 2 cách phân chia nh sau:
- Phân chia dầu thô thành 3 phân đoạn :
Phân đoạn nhẹ là phân đoạn gồm các cấu tử (C5 ữ C10) có khoảng nhiệt độ
sôi từ 30 ữ 2000C dùng làm nguyên liệu để sản xuất xăng cho động cơ hay để
tổng hợp hóa dầu.

Phân đoạn trung bình có nhiệt độ sôi từ 200 ữ 3500C (gồm các cấu tử C 10
ữ C20) dùng làm nguyên liệu để chế tạo nhiên liệu phản lực diezel hoặc làm
nguyên liệu cho quá trình Cracking.
Phân đoạn nặng (C20 ữ C60) có nhiệt độ sôi trên 3500C dùng để chế tạo
dầu nhờn, nhựa đờng hoặc làm nguyên liệu cho quá trình Cracking,
hydrocracking.
- Phân chia dầu thô dựa trên các sản phẩm chế biến gồm có 7 phân đoạn
sau: khí, xăng, kerosen, diezel, mazut, dầu nhờn và gudron (sẽ nói rõ hơn ở
mục sản phẩm của quá trình chng cất).
Các phân đoạn xăng, kerosen, diezel là các sản phẩm sáng màu nên đợc gọi
là sản phẩm trắng và với mỗi loại dầu thô khác nhau hiệu suất các phân đoạn
trên sẽ khác nhau.
3.3. Hệ số đặc trng K:
Hệ số đặc trng K đợc dùng để phân loại dầu thô, tính toán thiết kế hay
chọn điều kiện công nghệ chế biến thích hợp. Dựa vào hệ số đặc trng K ngời
ta biết đợc dầu thô mang đặc tính của loại hydrocacbon nào là chính.
Dầu thô mang đặc tính parafinic thờng cho hiệu suất xăng, kerosen, gasoil
cao, cho dầu nhờn chất lợng tốt. Còn dầu thô mang đặc tính naphtenic thờng
cho hiệu suất sản phẩm trắng thấp nhng chất lợng xăng cao, khả năng
reforming lại cao nên hiệu suất tạo BTX lớn.
Ngoài các đặc tính cơ bản trên dầu thô còn có nhiều đặc tính quan trọng
khác nh trọng lợng phân tử, độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, hàm lợng các hợp
chất chứa nguyên tố dị thể hay nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô...Từ các
Trang 12
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh


đặc tính vật lý trên chúng ta có thể phân tích đánh giá dầu thô để đa ra phơng
án sử dụng dầu thô sao cho hợp lý và hiệu quả nhất.
II. CHUẩN Bị NGUYÊN LIệU TRƯớc KHI CHƯNG CấT:

Nguyên liệu dùng cho quá trình chng cất ở đây là loại dầu nặng do đó
để phù hợp với yêu cầu này chúng ta chọn dầu thô Mandji. Đây là loại dầu có
chứa nhiều lu huỳnh, là hợp chất có hại cho quá trình chng cất cũng nh các
quá trình chế biến khác. Chúng chủ yếu gây ăn mòn hệ thống đờng ống, các
thiết bị gia nhiệt và tháp chng luyện sơ khởi. Vì vậy trớc khi tiến hành chng
cất cần phải qua công đoạn xử lý lu huỳnh. Phơng pháp làm sạch lu huỳnh thờng dùng đó là làm sạch bằng phơng pháp hóa học (sử dụng axit H 2SO4, kiềm
NaOH, hay dùng dung dịch hấp phụ phenolat natri, kaliphotphat) hoặc làm
sạch bằng hấp phụ và xúc tác (chất hấp phụ nh đất sét, silicagel; chất xúc tác
Mo-Co/Al2O3, Ni-Mo/Al2O3) hay dùng dung môi chọn lọc để làm sạch lu
huỳnh. Trong các phơng pháp trên thì phơng pháp làm sạch bằng xúc tác là
đem lại hiệu quả cao nhất.
Mặt khác dầu thô vừa khai thác lên ngoài thành phần chính là
hydrocacbon ra còn chứa nhiều tạp chất cơ học, đất đá, nớc và cả muối
khoáng. Chúng lẫn vào trong dầu và nằm phổ biến ở dạng nhũ tơng nên khó
tách ở điều kiện thờng. Nhng nếu không tách các tạp chất này khi vận chuyển
hay tồn chứa và đặc biệt là khi chng cất dầu chúng sẽ tạo cặn bùn và các hợp
chất ăn mòn, phá hỏng thiết bị làm giảm công suất chế biến. Vì thế trớc khi đa
vào chế biến, dầu thô phải đợc cho qua các bớc xử lý khác nhau nh sau:

1. ổn định dầu nguyên khai:
Dầu nguyên khai còn chứa các khí hoà tan nh khí đồng hành và các khí
phi hydrocacbon. Đại bộ phận chúng dễ tách ra khi giảm áp suất trong lúc
phun ra khỏi giếng khoan. Nhng dù sao vẫn còn lại một lợng nhất định lẫn
trong dầu và cần phải tách tiếp trớc khi đa chúng vào chế biến nhằm mục đích
hạ thấp áp suất hơi khi chng cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho
chế biến hóa dầu vì các khí hydrocacbon nhẹ từ C1 ữ C4 là nguyên liệu quý
cho quá trình sản xuất olefin nhẹ. ổn định dầu thô thực chất là chng tách bớt
phần nhẹ; để tránh bay hơi cả phần xăng tốt nhất là tiến hành chng cất ở áp
suất cao khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C 4 bay hơi, còn phần tử từ C 5 trở lên
vẫn còn lại trong dầu.

2. Tách các tạp chất cơ học, nớc, muối khoáng:
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 13


Muốn xử lý dầu thô trớc khi đa vào chng cất chúng ta phải trải qua
những bớc tách cơ bản :
Nớc lẫn trong dầu ở dới mỏ chỉ ở dạng tự do chứ không có dạng nhũ tơng. Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nớc cùng với
các tạp chất tạo thành ở dạng nhũ tơng. Vì vậy rất bền và khó tách nhng nếu
để vậy đa đi chế biến thì không thể đợc mà phải khử chúng ra khỏi dầu. Việc
khử nớc và muối này tiến hành ở nơi khai thác là tốt nhất.
Có 3 phơng pháp tách nh sau:
2.1. Tách bằng phơng pháp cơ học (lắng- lọc- ly tâm)
Khi dầu và nớc trong dầu cha bị khuấy trộn mạnh và nớc ở trong dầu ở
dạng tự do với hàm lợng lớn có thể gần 50% và cao hơn.
2.1.1. Phơng pháp lắng:
Phơng pháp này dùng khi dầu mới khai thác ở giếng khoan lên dầu và
nớc cha bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tơng mới tạo ít và nhũ tơng cha bền
vững, nớc ở dạng tự do còn tơng đối lớn. Bản chất của phơng pháp này là dựa
vào sự khác nhau về tỷ trọng của dầu và các tạp chất đất đá, nớc, muối. Dầu
khi để lắng lâu ngày, nhờ tỷ trọng của các tạp chất này lớn hơn dầu nên sẽ
lắng xuống tạo thành hai lớp và có thể tách ra dễ dàng.
Tốc độ lắng của các hạt đợc tính theo công thức Stockes nếu kính thớc
hạt lớn hơn 0,5 àm.
r 2 (d1 d 2 ) g
V=
18.

(1)

Trong đó:
V: tốc độ lắng, cm/s
r: đờng kính hạt
d1,d2: tỷ trọng nớc và dầu tơng ứng, g/cm3
g: gia tốc trọng trờng, cm/s2
: độ nhớt động học của hỗn hợp.
Từ công thức (1) ta thấy nếu kích thớc hạt càng bé, tỷ trọng của dầu và
hạt khác nhau càng ít và độ nhớt của hỗn hợp càng lớn thì tốc độ lắng càng
nhỏ nghĩa là thời gian để phân thành 2 lớp càng lớn. Muốn tăng tốc độ lắng
ngời ta phải gia nhiệt để giảm độ nhớt của hỗn hợp.
ở các nhà máy chế biến dầu tách nớc thờng gia nhiệt để lắng, khống chế
nhiệt độ từ 120 ữ 1600C và p = 8 ữ 15 at để cho nớc không bay hơi. Quá trình
lắng thờng xảy ra trong thời gian 2 ữ 3 giờ.
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 14


2.1.2. Phơng pháp ly tâm:
Nhờ tác động của lực ly tâm mà các tạp chất (nớc, đất đá) đợc tách ra
khỏi dầu. Lực ly tâm càng lớn khả năng tách càng cao.
Giá trị lực ly tâm xác định theo phơng trình sau:
F = K.m.r.n2
2
K =
60

2

m: khối lợng hạt nớc (g)
r: bán kính quay (cm)
n: số lợng vòng quay của máy ly tâm (vòng/phút)
Lực ly tâm và tốc độ tách thay đổi tỷ lệ thuận với bán kính quay và tỷ
lệ với bình phơng số vong quay của roto. Trong công nghiệp thờng dùng máy
ly tâm có vòng quay từ 3500 ữ 50000 vòng trong một phút. Nhng nếu số vòng
quay càng lớn thì khả năng chế tạo thiết bị càng khó khăn và không thể chế
tạo thiết bị với công suất lớn. Do đó, phơng pháp này ít đợc sử dụng vì nó có
nhợc điểm là công suất máy bé, khả năng phân chia không cao, vốn chi tiêu
lớn.
2.1.3. Phơng pháp lọc:
Phơng pháp này dựa vào tính thấm ớt chọn lọc của các chất lỏng khác
nhau lên các chất lọc khác nhau. Khi đó ngời ta cho vào dầu một chất dễ thấm
nớc, dễ giữ nớc và tách chúng ra khỏi dầu. Phơng pháp lọc tuy đơn giản, đạt
hiệu quả cao đồng thời có thể tách cả nớc lẫn muối nhng vấn đề khó khăn là
phải liên tục thay thế màng lọc do bẩn hay quá tải mà đôi khi việc thay thế
cũng rất tốn kém phức tạp.
2.2. Tách nhũ tơng nớc trong dầu bằng phơng pháp hoá học:
Bản chất của phơng pháp hoá học là cho thêm một hoá chất hoạt động
bề mặt để phá nhũ tơng. Khi các điều kiện thao tác nh nhiệt độ, áp suất đợc
chọn ở chế độ thích hợp thì hiệu quả của phơng pháp cũng rất cao nhng khó
khăn nhất là phải chọn đợc chất hoạt động bề mặt thích hợp không gây hậu
quả khó khăn cho chế biến sau này cũng nh không phân huỷ hay tạo môi trờng ăn mòn thiết bị.
2.3. Tách bằng phơng pháp dùng điện trờng:
Đây là một phơng pháp hiện đại, công suất lớn quy mô công nghiệp và
dễ tự động hóa nên đợc sử dụng rất nhiều.
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 15

Các tạp chất là các hạt dễ nhiễm điện vì vậy dới tác động của lực điện trờng mạnh sẽ làm thay đổi đIện tích các hạt và sẽ đông tụ lại hoặc phát triển
thành hạt có kích thớc lớn rồi lắng xuống và dễ dàng tách ra khỏi dầu.
Sơ đồ nh hình vẽ:
1- Máy biến áp
2- Máy trộn
3- Van điều khiển
4- Bơm
5- Bộ phận trao đổi nhiệt.
I- Dầu thô
II- Nớc sạch
III-Dầu đã tách muối và nớc
IVMuối, nớc
Sơ đồ công nghệ khử nớc, muối bằng điện
Nguyên lý làm việc nh sau:
Dầu thô đợc đốt nóng trong các thiết bị trao đổi nhiệt rồi trộn với một lợng nớc sạch để tạo thành nhũ tơng chứa muối. Lực va chạm giữa các hạt tích
điện làm chúng lớn lên, ngng tụ thành hạt có kích thớc lớn và chúng dễ tách
thành lớp nớc nằm dới dầu.
Trên thực tế ngời ta pha thêm nớc vào dầu một lợng từ 3 - 8% so với dầu
thô, có thể pha thêm hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ tơng. Sau khi qua thiết
bị trao đổi nhiệt ở nhiệt độ từ 130 đến 150 0C, muối trong dầu thô đợc chuyển
vào nhũ tơng. Khi đợc dẫn vào khoảng cách giữa hai điện cực có hiệu điện thế
từ 20.000 vôn trở lên chúng tích điện, va vào nhau và tăng dần kích thớc cuối
cùng tách thành lớp nớc nằm ở dới dầu. Để tránh sự bay hơi dầu do tiếp xúc ở
nhiệt độ cao, áp suất ở trong thiết bị tách muối đợc giữ từ 9 đến 12 kG/cm2,
bộ phận an toàn đợc bố trí ngay trong thiết bị. Khi tách một bậc ngời ta có thể
tách 90 đến 95% muối, còn tách hai bậc hiệu suất tách muối lên tới 99%.
III. Sản phẩm của quá trình chng cất:
Khi tiến hành chng cất sơ khởi 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
(hay khoảng nhiệt độ chng), bởi thành phần hydrocacbon và nhiều tính chất
khác.

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 16


1. Khí hydrocacbon :
Khí hydrocacbon thu đợc chủ yếu là C3, C4 có thể ở thể khí hay đợc nén
hóa lỏng tùy thuộc vào công nghệ chng cất. Phân đoạn này thờng đợc dùng
làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu hoặc dùng làm nhiên liệu
dân dụng.

2. Phân đoạn xăng :
Gồm có phân đoạn xăng nhẹ và xăng nặng
Phân đoạn xăng nhẹ chủ yếu là C5, C6 có nhiệt độ sôi từ 30 ữ 350C đến
85 ữ 950C.
Phân đoạn xăng nặng gồm các cấu tử từ C7 trở lên có nhiệt độ sôi từ 95
ữ 1800C.
Phân đoạn xăng đợc dùng làm nguyên liệu cho quá trình isome hóa,
reforming xúc tác hoặc dùng làm dung môi cho công nghiệp trích ly dầu, pha
chế mỹ phẩm.

3. Phân đoạn kerosen :
Phân đoạn kerosen có nhiệt độ sôi trong khoảng 120 ữ 2400C đợc dùng
làm nhiên liệu cho động cơ phản lực. Phân đoạn này còn đợc gọi là dầu lửa do
đó có thể dùng để thắp sáng, sởi ấm.
Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực đợc chế tạo từ phân đoạn

kerosen. Do đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu đùng cho động cơ phản lực
là làm sao có tốc độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp
suất qui định, cháy điều hoà không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy
lớn nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổn định. Để đáp ứng yêu cầu trên
ngời ta thấy trong thành phần các hydrocacbon của phân đoạn kerosen thì các
hydrocacbon naphtenic và parafinic thích hợp với đặc điểm của quá trình cháy
trong động cơ phản lực nhất. Vì vậy phân đoạn kerosen và phân đoạn xăng
của họ dầu mỏ naphteno - parafinic hoặc parafino - naphtenic là nguyên liệu
tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực. Nếu hàm lợng lu huỳnh
hoạt động (mercaptan) cao, ngời ta phải tiến hành làm sạch nhờ xử lý hydro.

4. Phân đoạn diezel :
Phân đoạn diezel hay còn gọi là phân đoạn gasoil nhẹ, có khoảng nhiệt
độ sôi từ 140 ữ 3600C (3800C), chứa các hydrocacbon có số cacbon từ C 16 ữ
C20, C21. Phân đoạn này đợc dùng làm nhiên liệu cho động cơ diezel tuy nhiên
trong nhiên liệu sẽ có chứa nhiều lu huỳnh nên cần phải đợc hydro hoá làm
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 17


sạch. Ngoài ra đối với phân đoạn 200 ữ 3200C cũng cần phải tách n-parafin
rắn, n-parafin rắn tách ra sẽ dùng để sản xuất parafin lỏng, sáp ...

5. Phân đoạn mazut :
Đó là phân đoạn cặn chng cất khí quyển dùng làm nhiên liệu đốt lò cho
các lò công nghiệp, lò phản ứng hay dùng làm nguyên liệu cho các quá trình
chng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nguyên liệu cho
quá trình cracking xúc tác, cracking nhiệt và hydrocacking.

6. Phân đoạn dầu nhờn :
Phân đoạn này có nhiệt độ từ 350 ữ 5000C, 350 ữ 5400C và đợc gọi là
gazoil chân không. Đó là nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác hay
hydrocracking. Còn phân đoạn dầu nhờn có nhiệt độ sôi hẹp từ 320 ữ 4000C;
300 ữ 4200C; 400 ữ 4500C đợc làm nguyên liệu cho sản xuất các loại dầu nhờn
bôi trơn khác nhau nh: dầu nhờn bôi trơn, dầu nhờn bảo quản và dầu nhờn cho
các lĩnh vực khác.

7. Phân đoạn Gudron:
Là sản phẩm cặn của quá trình chng cất trong chân không đợc dùng làm
nguyên liệu cho quá trình cốc hoá để sản xuất cốc hoặc để chế tạo các loại
bitum khác nhau hoặc để chế tạo thêm phần dầu nhờn nặng.
Trong các phân đoạn trên thì phân đoạn xăng, kerosen, diezel là những
phân đoạn quan trọng, chúng đợc gọi là các sản phẩm trắng, vì chúng cha bị
nhuộm màu. Phân đoạn mazut, dầu nhờn, gudron ngời ta gọi là sản phẩm đen.
Do vậy trong dầu mỏ loại nào có trữ lợng các sản phẩm trắng cao thì đó
là loại dầu rất tốt cho quá trình chế biến thu các sản phẩm về nhiên liệu. Chính
vì thế mà tiềm lợng sản phẩm trắng đợc xem là một trong những chỉ tiêu đánh
giá chất lợng của dầu thô.

SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh

Trang 18


CHƯƠNG II

CÔNG NGHệ CHƯNG CấT Dầu thô
Chng cất dầu thô là một quá trình chế biến vật lý trong đó các cấu tử có
trong dầu thô không hề bị biến đổi mà chúng chỉ đợc phân chia đơn thuần

thành các nhóm sản phẩm gọi là các phân đoạn. Phơng pháp này bao gồm quá
trình sôi và bay hơi hỗn hợp chất lỏng sau đó ngng tụ hơi và làm lạnh bằng nớc. Nh vậy hơi nhẹ bay lên ngng tụ thành lỏng, chất lỏng thu đợc này sẽ tinh
khiết hơn nguyên liệu ban đầu mà thành phần chất vẫn không thay đổi. Thực
chất của quá trình chng cất là dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các
cấu tử trong hỗn hợp lỏng. Đây là quá trình quan trọng nhất trong nhà máy
tinh chế nhằm tách các sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trờng.
I. Vai trò, mục đích và ý nghĩa của quá trình chng cất:

1.Vai trò:
Quá trình chng cất là quá trình đầu tiên làm cơ sở cho các quá trình chế
biến khác. Và phân xởng chng cất dầu thô là phân xởng quan trọng số 1 trong
mỗi nhà máy lọc dầu, có nó thì các phân xởng chế biến tiếp theo mới hoạt
động đợc.

2. Mục đích:
Mục đích của quá trình chng cất dầu thô là chia dầu thô (là nguyên liệu
ban đầu) thành những phân đoạn hẹp để tiện lợi cho các quá trình chế biến về
sau, chẳng hạn nh các quá trình cracking, reforming hay quá trình sản xuất
dầu nhờn...
Trong đó yêu cầu của quá trình chng cất là không xảy ra các phản ứng
phân hủy và độ phân chia càng cao càng tốt.

3. ý nghĩa:
Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã đợc xử lý qua các
quá trình tách nớc, muối và tạp chất cơ học sẽ đợc đa vào chng cất. Tùy theo
bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình mà chúng ta sẽ áp dụng
chng cất dầu ở áp suất khí quyển AD (Atmospheric Distillation) hay chng cất
trong chân không VD (Vacuum Distillation) hay kết hợp cả 2 công nghệ ADVD gọi tắt là AVD (hình 1d).
- Với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng),
phân đoạn kerosen, phân đoạn diezel (nhẹ, nặng) và phần cặn còn lại sau chng

cất ngời ta sử dụng công nghệ AD (hình 1a).
Trang 19
SVTH: Hoàng Thị Kim Oanh