Chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ

Đồ án môn học
nhẹ

Chưng cất dầu thô nhiều phần

MỤC LỤC
Mở đầu ……………………………………………………..5
ATỔNG QUAN. ……………………………………………8
I.Chuẩn bị nguyên liêu ………. ……………………………..8
a.ổn định dầu nguyên khai……………………………………8
bTách các tạp chất cơ học,nước, muối khoáng……………….8
b.1.Tách bằng phương pháp cơ học…………………………..8
b.11.Lắng ……………………………………………………..8
b.12.Ly tâm ……………………………………………………9
b.1.3.Lọc ………………………………………………………9
II.Sản phẩm của quá trình………………………………………9
1.Khí hydrocacbon……………………………………………..9
2.Phân đoạn xăng……………………………………………..10
3.Phân đoạn Kerosen………………………………………….10
4. Phân đoạn Diezen…………………………………………...10
5. Phân đoạn Mazut…………………………………………….10
6. Phân đoạn Dầu nhờn…………………………………………11
7. Phân đoạn Gudron……………………………………………11
III.Công nghệ của quá trình …………………………………….11
III.1Phân loại công nghệ…………………………………………11
III.2Dây chuyền công nghệ………………………………………15
1.Chọn công nghệ và sơ đồ công nghệ…………………………...15
2.Chọn sơ đồ công nghệ…………………………………………..15
3.Thuyết minh sơ đồ chưng cất bằng pp hai tháp…………………18
4.Ưu điểm của sơ đồ chưng cất hai tháp…………………………..18
III.3Thiết bị chính trong dây chuyền………………………………19

1.Tháp chưng cất…………………………………………………...19
2.Các loại tháp chưng luyện………………………………………20
a. Đệm……………………………………………………………...20
b.Đĩa chóp …………………………………………………………21
IV.Thiết bị đun nóng……………………………………………….25
1

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
nhẹ

Chưng cất dầu thô nhiều phần

1Đun nóng bằng khói lò……………………………………………25
2.Thiết bị đun nóng bằng lò ống……………………………………25
V.Thiết bị trao đổi nhiệt……………………………………………27
1.Loại vỏ bọc……………………………………………………….28
2.Loại ống………………………………………………………….28
3. Loại ống lồng……………………………………………………30
4.Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm…………………………………31

B.TÍNH TOÁN………………………………………………….32
I.Tính cân bằng vật chất……………………………………………32
I.1.Tại tháp tách sơ bộ………………………………………………32
I.2.Tại tháp tách phân đoạn…………………………………………33
II.Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm…………………34

II.1.Tỷ trọng trung bình……………………………………………..34
II.2xác định nhiệt độ sôi trung bình…………………………………35
II.3Tính phân tử lượng trung bình của các sản phảm………………..36
III.Tính tiêu hao hơinước…………………………………………….36
III.1.Tính tiêu hao cho tháp phân đoạn………………………………36
III.2.Tính tiêu hao cho tháp tách……………………………………..36
IVTính chế độ của tháp chưng cất……………………………………37
IV.1.Tính áp suất của tháp……………………………………………37
IV.1.1.Áp suất tại đỉnh tháp……………………………………………37
IV.1.2.Áp suất tại dĩa lấy Kerosen…………………………………….37
IV.1.3.Áp suất tại đĩa nạp liệu…………………………………………37
IV.2.Tính nhiệt độ của tháp………………………………………….38
IV.2.1.Nhiệt độ tại dĩa nạp liệu……………………………………….39
IV.2.2 Nhiệt độ tại đáytháp…………………………………………..39
IV.2.3 Nhiệt độ tại dĩa lấy Kerosen…………………………………..41
IV.2.4 Nhiệt độ tại đĩa lấy Gazoil…………………………………….43
IV.3 Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp……………………………………45
V.Tính kích thước của tháp…………………………………………..45
2

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
nhẹ

Chưng cất dầu thô nhiều phần

V.1.Tính đường kính của tháp……………………………………….45
V.2.Tính chiều cao của tháp………………………………………… 46
Kết luận……………………………………………………………..47
Tài liệu tham khảo…………………………………………………..48

3

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
nhẹ

Chưng cất dầu thô nhiều phần

MỞ ĐẦU
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ 18, với
mục đích làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Năm 1858 tại Mỹ xuất
hiện giếng khoan đầu tiên, đây là bước chuyển mình và đi lên của ngành
khai thác và chế biến dầu mỏ .
Đến năm 1992 thế giới có tới 100 loại dầu mỏ khác nhau,thuộc sở hữu
có 48 quốc gia, trong đó có Việt Nam. Quốc gia có sản lượng dầu mỏ lớn nhất
là ArậpXêút chiếm 26% tổng sản lượng dầu mỏ trên thế giới.
Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất
của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65  70% năng lượng sử dụng đi từ
dầu mỏ, chỉ có 20  22% năng lượng đi từ than, 5  6% từ năng lượng nước
và 8  12% từ năng lượng hạt nhân.
Ngày nay trên 90% sản phẩm hữu cơ là có nguồn gốc từ dầu_khí và tỷ lệ

dầu- khí sử dụng vào mục đích năng lượng sẽ giảm dần. Do đó dầu khí trong
một tương lai còn dài vẫn chiếm giữ một địa vị quan trọng trong lĩnh vực
năng lượng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nào cạnh
tranh nổi. Bên cạnh đó hướng sử dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu
mỏ là làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như: sản xuất cao
su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân bón, thậm chí
cả protêin.
Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp trong đó có hàng trăm cấu tử khác
nhau. Mỗi loại dầu mỏ được đặc trưng bởi thành phần riêng, song về bản chất
chúng đều có các hydrocacbon là thành phần chính, các chất đó chiếm 60
90% trọng lượng trong dầu, còn lại là các chất Oxy, Lưu huỳnh, Nitơ, các
phức chất cơ kim, các chất nhựa, asphanten. Trong khí còn các khí trơ như:
He,Ar,Xe, N2 …

4

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
Chưng cất dầu thô nhiều phần
nhẹ
Đối với Việt Nam, coi dầu khí là ngành kinh tế mũi nhọn, là chỗ dựa cho
ngành công nghiệp hoá, hiện đại hoá làm đà thúc đẩy,phát triển cho nền kinh
tế quốc dân. Đây là mũi nhọn có tính chiến lược của Việt Nam, như vậy
ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào thời kì mới, thời
kì mà cả nước đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá, chắc
chắn sự đóng góp của ngành dầu khí trong công cuộc công nghiệp hoá đất

nước sẽ rất có ý nghĩa, không những bằng các chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà
ngành công nghiệp mũi nhọn này còn là nguồn động viên tinh thần tòan đảng
toàn dân ta và nhất là các thành viên đang hoạt động trong ngành dầu khí
hăng hái lao động, sáng tạo góp phần xây dựng đất nước để sau vài thập niên
tới sánh vai các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.
Ngoài các sản phẩm nhiên liệu và sản phẩm hoá học của dầu mỏ, các sản
phẩm phi nhiên liệu như dầu mỡ bôi trơn, nhựa đường, hắc ín... cũng là một
phần quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp. Nếu không có dầu mỡ
bôi trơn thì không thể có công nghiệp động cơ, máy móc, là nền tảng của kinh
tế xã hội.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng
của nguyên liệu dầu mỏ và nguyên liệu từ than hoặc các khoáng chất khác
không thể có, đó là giá thành thấp, thuận tiện cho quá trình tự động hoá, dễ
khống chế các điều kiện công nghệ và có công suất chế biến lớn, sản phẩm
thu được có chất lượng cao, ít tạp chất và dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều chủng
loại sản phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới,
dầu khí Việt Nam cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà
phát triển. Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu trữ lượng tương đối lớn như
mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; các mỏ khí như Tiền
Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ... Đây là nguồn tài nguyên quí để giúp
nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc
5

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học

Chưng cất dầu thô nhiều phần
nhẹ
dầu số 1 Dung Quất với công suất 6 triệu tấn/năm sắp hoàn thành để hoạt
động và đang tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số 2 Nghi Sơn – Thanh
Hoá với công suất 7 triệu tấn/năm. Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu
khí nước ta đang bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện
mục tiêu công nghiệp hoá và hiện đại hoá. 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 công nghiệp mũi nhọn này còn là nguồn động viên tinh thần của toàn
Đảng, toàn dân ta và nhất là các thành viên đang hoạt động trong ngành dầu
khí hăng hái lao động sáng tạo, góp phần xây dựng đất nước.
Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của các quá trình
chế biến. Theo các chuyên gia về hoá dầu ở châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua
các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên 5
lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý hiếm này.
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí
dầu mỏ và các hợp chất khác như CO2, N2, H2S, N2, He, Ar... Dầu mỏ muốn
sử dụng được thì phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân
chia đó dựa vào phương pháp chưng cất ở các khoảng nhiệt độ sôi khác nhau.
Quá trình chưng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành các
thành phần gọi là các phân đoạn. Quá trình này được thực hiện bằng các biện
pháp khác nhau nhằm để tách các cấu tử có trong dầu thô theo từng khoảng
nhiệt độ sôi khác nhau mà không làm phân huỷ chúng. Tuỳ theo biện pháp
tiến hành chưng cất mà người ta phân chia quá trình chưng cất thành chưng
đơn giản, chưng phức tạp, chưng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất trong
chân không. Trong các nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô cho
phép ta thu được các phân đoạn dầu mỏ để chế biến tiếp theo.
Trong đồ án này sẽ tiến hành đề cập tới các vấn đề lý thuyết có liên
quan. Trên cơ sở đó thiết kế dây chuyền chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ.
Đồng thời xem xét thiết kế mặt bằng phân xưởng và vấn đề an toàn lao động.

6

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
nhẹ

Chưng cất dầu thô nhiều phần

A.TỔNG QUAN
I- Chuẩn bị nguyên liệu trước khi chế biến:
- Dầu thô vừa khai thác ở mỏ lên ngoài phần chủ yếu là hydrôcacbon trong
dầu còn lẫn nhiều tạp chất như:
Tạp chất cơ học,đất đá,nước và cả muối khoáng. Chúng lẫn vào dầu khí và
phổ biến là nằm ở dạng nhũ tương nên khó tách ở điều kiện bình thường. Nếu
không tách các tạp chất này, khi vận chuyển hay tồn chứa và đặc biệt khi
chưng cất dầu chúng sé tạo cặn bùn và các hợp chất ăn mòn phá hỏng thiết bị
làm giảm công suất chế biến. Chính vì thế trước khi đưa vào chế biến dầu thô
cần phải được cho qua các bước xử lý.
a- ổn định dầu nguyên khai.
- dầu nguyên khai còn chứa các khí hoà tan như: 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. Nhưng dù sao vẫn còn một lượng nhất định lẫn vào
trong dầu và phải tách tiếp trước khi chế biến nhằm mục đích hạ tấp áp suất
hơi khi chưng cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến hoá
dầu vì rằng khí hydrocacbon nhẹ (C1-C4) là nguồn nguyên liệu quí cho quá
trình sản xuất olêfin nhẹ. ổn định dầu là thực chất là chưng tách bớt phần nhẹ.

Nhưng để tránh bay hơi xăngtốt nhất là tiến hành chưng cất ở áp suất cao khi
đó chỉ có cấu tử nhẹ hơn C4 bay hơi.
b- Tách các tạp chất cơ học, nước, muối khoáng.
b1-Tách bằng phương pháp cơ học.
b.1.1 lắng.
Bản chất của phương pháp lắng là dựa vào sự khác nhau về tỷ trọng của dầu
và các tạp chất như đất đá, nước, muối. Nếu dầu có tạp chất này khi để lắng
7

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
Chưng cất dầu thô nhiều phần
nhẹ
lâu ngày các tạp chất sẽ tách ra và lắng xuống dưới tạo thanhf hai lớp rõ rệtvà
có thể tách ra được.
Để tăng tốc độ lắng người ta thường dùng biện pháp gia nhiệtđể giảm độ
nhớt, nhiệt độ thường được duy trì trong khoảng 50-600C để trách mất mát
dầu bay hơi. Nếu duy trì ở áp suất cao ta có thẻ nâng nhiệt độ cao để tăng tốc
độ lắngmà không sợ mất mát vì áp suất hơi lúc này thấp hơn so với trường
hợp dùng áp suất thấp.
b.1.2.Ly tâm
là phương pháp hay dùng để tách nướcvà các tạp chất đất đá.lực ly tâm càng
lớncàng có khả năng phân chia cao các hạt có tỷ trọng khác nhau khỏi dầu.
Lực ly tâm tỷ lệ với bình phương số vòng quay ly tâm của roto nên số vòng
quay càng lớnhiệu quả tách càng cao.
b1.3.Lọc

Để tách nước và các tạp chất đất đá khỏi dầu có thể dùng phương pháp lọc khi
chúng ta cho thêm vào dầu một chất dễ thấm nước, dễ dữ nướcvà tách chúng
ra. Các chất này thuộc loại “chất trợ lọc”. Trong thực tế người ta dùng bông
thuỷ tinh để lọc nước khỏi dầu phương pháp này đơn giản va có thể đạt được
hiệu quả cao nhưng gặp phải khó khăn là phải liên tục thay thế màng lọcdo
bẩn hay quá tải mà đôi khi việc thay thế cũng rất tốn kém và phức tạp.
Ngoài ra cònn các phương pháp khác như: Tách nhũ tươngnước trong dầu
bằng phương pháp hoá học,phương pháp điện trường.
II- Sản phẩm của quá trình chưng cất.
- Khi tiến hành chưng cất sơ khởi dầu mỏ, chúng ta nhận được nhiều phân
đoạn và sản phẩmdầu. Chúng được phân biệt với nhaubởi giớ hạn nhiệt độ
sôi(hay khoảng nhiệt độ chưng) bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt,nhiệt
độ chớp cháy, nhiệt độ đông đặc à bởi nhiều tính chất khác có liên quan dến
việc sử dụng chúng.Sản phẩm của quá trình chưng cát gồm:
8

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
nhẹ
1- Khí hydrocacbon.

Chưng cất dầu thô nhiều phần

- Khí hydrocacbon thu được chủ yếu là C3 – C4.Tuỳ thuộc công nghệ chưng
cấtphân đoạn C3,C4 nhận đượcở thể khí hay đã nén hoá lỏng. Phân đoạn này
thường dùng làm nguyên liệu cho quá trình phân tách khí để nhận được các

khí riêng biệt cho các quá trình chế biến tiép thành những hoá chất cơ bản hay
được dùng làm nguyên liệu dân dụng.
2- Phân đoạn xăng.
- Phân đoạn xăng có nhiệt độ sôi từ 30-350C đến 1800C đựoc tinh cất tiếp để
nhận được các phân đoạn hẹp như: 30-620C, 62-850C, 85-1050C, 105-1400C,
hay phân đoạn rộng 85-1400C dùng làm nguyên liệu cho quá trình izome hoá,
Reforming xúc tác với mục đích nhận xăng hay BTX hoặc làm nguyên liệu
cho Cracking nhằm sản xuất các olêfin thấp như: êtylen,P=,B=,B= =. Ngoài ra
phân đoạn xăng còn được dùng làm dung môi như dung môi parafinic cho
công nghiệp trícg ly, pha chế mỹ phẩm.
3- Phân đoạn Kerosen.
- Phân đoạn Kerosen có nhiệt độ sôi trong khoảng 120-2400C được dùng làm
nhiên liệu cho động cơ phản lực. Nếu hàm lượng S hoạt động cao, người ta
phải tiến hành làm sạch nhờ xử lý bằng hydro. Phân đoạn150-2800C hay 1503150C từ các loại dầu ít S được dùng làm dầu hoả dân dụng còn phân
đoạn140-2000C thường được dùng làm dung môi cho công nghiệp sơn.
4- Phân đoạn Diezen.
- Phân đoạn Diezen là phân đoạn có nhiệt độ sôi 140-3600C (3800C) được
dùng làm nhiên liệu Diezen. Khi nhận nhiên liệu này từ dầu mỏ có nhiều S
người ta cũng phải các hợp chấtS bằng hydro hoá làm sạch. Phân đoạn 2003200C(3400C) từ dầu mỏ chứa nhiều hydrocacbon parafin còn phải tiến hành
tách n-parafin.
5- Phân đoạn Mazut.
9

Sinh viên:

_ Hoá dầu


Đồ án môn học
Chưng cất dầu thô nhiều phần

nhẹ
- Phân đoạn Mazut là phân đoạn chưng cất khí quyển được dùng làm nhiên
liệu đốt cho các lò công nghiệp hay được sử dụng làm nguyên cho quá trình
chưng cất chân không để nhận được các cấu tử dầu nhờn hay nhận nguyên
liệu cho các quá trình Cracking nhiệt, Cracking xúc tác và hydrocacking.
6- Phân đoạn dầu nhờn.
- Phân đoan j có nhiệt độ sôi 350-5000C,350-5400C(5800C) được gọi là gasoil
chân không, được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình Cracking xúc tác
hay hydrocracking . Còn phân đoạn dầu nhờn hẹp 320-4000C, 300- 4200C,
400- 4500C, 420-4900C, 450-5000C được dùng làm nguyên liệu cho sản xuất
các loại dầu nhờnbôi trơn khác nhau.
7- Phân đoạn Gudron.
- Phân đoạn Gudron là phần cặn của quá trình chưng cất chân không được
dùng làm nguyên lieuụ cốc hoá để sản xuất cốc hoặc để dùng sản xuất bitum
các loại khác nhau hay chế tạo thêm phần dầu nhờn nặng

III.công nghệ của quá trình
III.1. Phân loại sơ đồ công nghệ.
Các loại sơ đồ công nghệ chưng luyện dầu mỏ ở áp suất thường gồm:
 Sơ đồ bốc hơi một lần và tinh luyện một lần trong cùng một tháp
Xăng
chưng luyện.
Phân đoạn 1
Dầu thô

Phân đoạn 2
Phân đoạn 3

Mazut
10

Sinh viên:

_ Hoá dầu