Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ít phần nhẹ với năng suất 2,5 triệu tấn năm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thànhcảm ơn thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Hữu Trịnh
ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ và tận tình ân cần chỉ bảo của thầy đã
giúp em hiểu đƣợc những vấn đề cần thiết và hoàn thành bản đồ án này đúng
thời gian quy định.
Tuy nhiên với khối lƣợng công việc lớn, hoàn thành trong thời gian có
hạn nên em không thể tránh khỏi. Kính mong các thầy giáo, cô giáo chỉ bảo
cho em.
Một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS.
Nguyễn Hữu Trịnh và các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn công nghệ Hữu
Cơ - Hoá dầu dã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Phạm Bích Ngọc

Lớp Hoá dầu V02 - 01

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

MỞ ĐẦU
Dầu mỏ đƣợc con ngƣời biến đổi từ thời cổ xƣa và công nghệ chế biến
dầu mỏ đƣợc xem nhƣ bắt đầu ra đời vào năm 1859 khi mà Edwis Drake (Mỹ)

khai thác đƣợc dầu thô, lúc bấy giờ lƣợng dầu thô khai thác đƣợc còn rất ít nó
đƣợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt chảy thắp sáng. Thế kỷ 19 dầu đƣợc coi
nhƣ nguồn tài nguyên cho mọi phƣơng tiện giao thông và cho nền kinh tế
quốc dân.
Hiện nay dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lƣợng quan trọng nhất của
mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65  75% năng lƣợng sử dụng từ dầu mỏ,
chỉ có 20 22%.
Dựa vào các quá trình chế biến nhƣ: Chƣng cất, hydro crarking,
reforming, ankil hoá, đồng phân hoá, polyme hoá cho ra các sản phẩm xăng,
nhiên liệu phản lực dầu mỏ bôi trơn, có hiệu quả tối đa và một số sản phẩm
khác nhƣ: sản phẩm năng lƣợng, phi năng lƣợng, butan, cốc và khí lỏng dân
dụng, làm khí đốt và nhiên liệu.
Ngày nay trên 90% sản phẩm hữu cơ có nguồn gốc từ dầu khí và tỷ lệ
dầu khí sử dụng vào mục đích năng lƣợng sẽ giảm dần do đó dầu khí trong
một tƣơng lai lâu dài vẫn chiếm dữ một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng
lƣợng và nguyên liệu hoá học mà không có một tài nguyên thiên nhiên nào
cạnh tranh nổi.
Dầu mỏ là hỗn hợp phức tạp trong đó có hàng trăm hợp chất khác nhau,
nhƣng nguyên tố cơ bản chứa trong dầu khí phần lớn là hyđro cacbon chiếm
từ 60  90% trọng lƣợng trong dầu, còn lại là các chất oxy, lƣu huỳnh, nƣớc,
các phức chất cơ kim, các chất nhựa, asphanten. Trong khí còn chứa các khí
trơ nhƣ He, Ar, Xe….
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 cho nền kinh tế

Lớp Hoá dầu V02 - 01

2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

quốc dân. Đây là mũi nhọn có tính chiến lƣợc của Việt Nam, nhƣ vậy ngành
công nghiệp chế biến dầu nƣớc ta đang bƣớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả
nƣớc 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 nƣớc sẽ có
ý nghĩa không chỉ bằng những chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà ngành công nghiệp
mọi nhọn này còn là nguồn động viên tinh thần của đảng, toàn dân và nhất là
thành viên đang hoạt động trong ngành dầu khí, hăng hái lao động góp phần
xây dựng đất nƣớc để sau vài thập niên tới sánh vai với các nƣớc trong khu
vực và trên thế giới.
Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh là nhờ các đặc tính quý riêng
của nguyên liệu dầu mỏ ma từ nguyên liệu than đƣợc các khoáng chất khác
không thể có, đó là quá trình 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 đƣợc có chất lƣợng cao, ít tạp chất, dễ tinh chế, dễ tạo ra nhiều loại sản
phẩm đáp ứng mọi nhu cầu của ngành kinh tế quốc dân.
Cùng với ự phát triển mạnh của công nghiệp dầu khí trên thế giới dầu
khí Việt Nam cũng đã đƣợc phát hiện những năm 1970 và đang trên đà phát
triển, chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu dự trữ lƣợng tƣơng đối lớn nhƣ
mỏ Bạch hổ, Đại hùng mỏ rồng Nam côn sơn các mỏ khí nhƣ Tiền hải (Thái
Bình) Lan tây, lan đỏ… Đây là nguồn nguyên liệu quý giúp nƣớc ta có thể
bƣớc vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc 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.
Nhƣ vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nƣớc ta đang bƣớc vào
thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nƣớc tađang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá,

hiện đại hoá. Chắc chắn sự đống góp của ngành dầu khí sẽ rấ có nghĩa.
Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp gồm hyđro cacbon, khí thiênnhiên,
khí dầu mỏ và các hợp chất khác nhƣ CO2, N2, H2S, He…. Dầu mỏ muốn sử
Lớp Hoá dầu V02 - 01

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

dụng đƣợc rộng rãi, chƣng cất sơ khai dầu, chƣng cất phân đoạn. Các phân
đoạn thu đƣợc phù hợp cho các phƣơng pháp chế biến khác.
Thành phần phân đoạn là một chỉ tiêu quan trọng cần xác định dối với
các sản phẩm trắng nhƣ xăng, terosen, điezen. Theo thành phần phân đoạn có
thể biết đƣợc các loại sản phẩm thu đƣợc và khối lƣợng của chúng các phân
đoạn bao giờ cũng gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôi thay
đổi. Do vậy đặc trƣng cho tính bay hơi của một số phân đoạn là nhiệt độ sôi
đầu và nhiệt độ sôi cuối.
Các phân đoạn thu đƣợc từ các quá trình chƣng cất sơ khai đƣợc chế
bién bằng các phƣơng pháp hoá học hay vật lý để thu các sản phẩm năng
lƣợng caực sản phẩm phi năng lƣợng và các sản phẩm hoá học.
Vì thế ngành khai thác chế biến dầukhí là một ngành công nghiệp mũi
nhọn, trong tƣơng lai lâu dài vẫn chiếm dữ một vị trí quan trọng trong lĩnh
vực năng lƣợng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên
nào thay thế đƣợc.
Đề tài của em là "Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ít phần nhẹ
với năng suất 2,5 triệu tấn/năm" và trên cơ sở trình bày các vấn đề lý thuyết
có liên quan.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
CHƢƠNG I. NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ

I.1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU MỎ.

Trong thiên nhiên dầu mỏ ở dạng chất lỏng nhờn, dễ bắt cháy, khi khai
thác ở nhiệt độ thƣờng có ở dạng lỏng hay đông đặc, có màu vàng đến đen là
nguyên liệu chính cho quá trình chƣng cất dầu thô.
I.1.1. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ.
Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, trong dầu có chứa tới hàng trăm chất
khác nhau, nhƣng các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu là cácbon và hyđro.
Trong đó C chiếm 82  87%: h chiếm 0,01 1,8% còn lại là các chất chứa oxy,
lƣu huỳnh nitơ, các phức cơ kim có chất nhựa, aphanten. Trong khí còn chứa
các khí trơ nhƣ N2, He, Ar, Xe…
Nhìn chung, dầu mỏ càng chứa nhiều hyđro cácbon càng ít thành phần
dị thể tố càng tốt và loại dầu mỏ đó có giá trị kinh tế cao.
I.1.2. Thành phần hydro cacbon trong dầu mỏ.
Hyđro cacbon là phần chính của dầu, nhƣ tất cả các loại hyđro cacbon
(trừ olefin) đều có mặt trong dầu mỏ. Chúng đƣợc chia thành các nhóm
parafin, naphten, aromat, hỗ hợp raphten - aromat. Bằng các phƣơng pháp hoá

lý, ngƣời ta đã xác định đƣợc hơn 400 loại hyđro cacbon khác nhau.
I.1.2.1. hyđro cacbon parafinic.
Hyđrocacbon parafinic còn họi là alkan, là loại hyđro cacbon phổ biến
nhất. Về mặt cấu trúc, hyđro cacbon parafin có hai loại: loại cấu trúc mạch
thẳng gọi là n - parafin và loại cấu mạch nhánh gọi là izo - parafin. Chungs

Lớp Hoá dầu V02 - 01

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

cói số nguyên tử cacbon từ C1  C45. Trong đó n - parafin chiếm đa số (25 
30% thể tích)
Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở ba dạng: lỏng,, khí và rắn.
Ở điều kiện thƣờng (nhiệt độ 250C, áp suất khí quyển) các parafin mạch
thẳng chứa từ C1  C4 đều nằm ở thể khí. Các n - parafin mà phân tử chừa từ
C5  C17 nằm ở thể lỏng, còn các n - parafin chứa 18 nguyên tử cacbon trở
lên nằm ở dạng tinh thể.
Nhƣng hyđro cacbon parafin từ C5  C10 nằm trong phần nhẹ của dầu
với nhánh là những cấu tử tốt của xăng, vì cho xăng có khả năng chống kích
nổ kém (nC7 có trị số octan = 0). Trong chế biến hoá dầu, nhƣng hyđro
cacbon chứa trong phần nhẹ dầu hay trong khí đồng hành lại là nguyên liệu
rất tốt cho quá trình sản xuất defin thấp nhƣ etylen, poropylen, butylen và
toluen đó là nguyên liệu cơ sở cho tổng hợp hoá học để sản xuất chất dẻ, vải,
sợi hoá học, tơ nhân tạo.
Phải áp dụng các biện pháp nhƣ: gia nhiệt đƣờng ống cho thêm phụ gia,

tách bớt n - parafin rắn ngay tại nơi khai thác để tại điểm đông đặc, các biện
pháp này gây tốn kém, làm tăng giá thành dầu thô. Tuy nhiên, các parafin rắc
tách ra đƣợc từ dầu thô lại là nguyên liệu quý cho tổng hợp hoá học để điều
chế chất tẩy rửa tổng hợp, phân tích…
Còn các izo - parafin thƣờng chỉ nằm trong phần nhẹ và phần có nhiệt
độ sôi cao thì ít. Chúng thƣờng có cấu trúc đơn giản, mạch chính dào, nhánh
phụ ít và ngắn, nhánh phụ thƣờng là nhóm metyl. Các izo - parafin có cacbon
từ C5 C10 là các cấu tử rất quý trong phần nhẹ của dầu mỏ, chúng làm tăng
khả năng chống kích nổ của xăng.
Các izo - parafin so với n - parafin chúng có độ linh động cao hơn và
chúng làm tăng trị số octan của xăng.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

I.1.2.2. Hydro cacbon Naphtenic.
Naphteric còn gọi là cyclo parafin, có công thức tổng quát là CnH2n.Nó
là một trong những hyđro cacbon phổ biến và quan trọng dầu mỏ, hàm lƣợng
của chúng có thể thay đổi từ 30  60% t rọng lƣợng. Các hyđro cacbon
thƣờng gặp là loại một vòng, trong đó chiếm chủ yếu là loại vòng 5,6 cạnhm
loại vòmg 7 cạnh hoặc lớn hhơn ít gặp trong dầu, và khác những naphten có
từ 2  3 vòng ngƣng tụ cũng ít gặp, các loại hyđro cacbon naphten có mặt
trong phân đoạn nhẹ (thƣờng là một vòng và ít nhánh phụ) hoặc ở phần có
nhiệt độ sôi trung bình và cao (khi đó là những cấu tử có nhiều vòng và nhánh

phụ dài). Một số ví về các hyđro cacbon có trong dầu mỏ nhƣ sau:

R

R

(c h 2)40
R

ch3

ch3

(c h 2)11 c h 3

ch3

ch3

Hyđro cacbon naphten là thành phần rất quan trọng trong nhiên liệu
động cơ và dầu nhờn. Các naphten một vòng làm cho xăng có chất lƣợng cao
những hyđro cacbon naphten một vòng có mạch dài là thành phần rất tốt của
dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và ít thay đổi theo nhiệt, đặc biệt chúng là
các cấu tử rất quý cho nhiên liệu phản lực,do chúng có nhiệt cháy cao, đồng
thời giữ đƣợc tính linh động ở nhiệt độ thấp, điều này rất phù hợp khi động cơ
phải làm việc ở nhiệt độ âm.
Ngoài ra, hyđro cacbon naphten trong dầu mỏ còn là nguyên liệu quý
để từ đó điều chế các hyđro cacbon thơm bezen butaen xylen (BTX) là chất
khởi đầu trong sản xuất tơ sợi tổng hợp.
Nhƣ vậy dầu mỏ chứa nhiều hyđro cacbon naphten thì càng có giá trị

kinh tế cao vì từ đó có thể sản xuất đƣợc các sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên

Lớp Hoá dầu V02 - 01

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

liệu có chất lƣợng tốt, chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ đƣợc tính
linh động không gây khó khăn tốn kém cho quá trình bơm, vận chuyển phun
nhiên liệu.
I.1.2.3. Hyđro cacbon aromatic (hyđro cacbon thơm).
Hyđro cacbon thơm thƣờng gặp là loại một vòng no và đồng đẳng của
chúng (bezen, toluen xylen…). Các chất này thƣờng nằm trong phần nhẹ và
là cấu tử làm tăng khả năng chống kiéch nổ của xăng. Các chất ngƣng tụ 2,3
hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ số trung bình và cao của dầu
mỏ, hàm lƣợng các chất loại này thƣờng ít hơn.
Dƣới đây là một số aromat thƣờng gặp trong dầu.
ch3
ch3
ch3
bezen

antraxen

toluen

xylen

pherantren

Naphtalen

pyren

diphenyl

Khác với nhiêu liệu xăng ở nhiên liệu phản lực và điezen, nếu hàm
lƣợng aromat cao thì chúng làm giảm chất lƣợng của các loại nhiên liệu đó do
khó tự bố cháy và tạo cốc, tạo tàn trong động cơ. Cũng nhƣ hyđro cacbon
naphtentic, các cấu tử dromat một vòng có nhánh phụ dài làl nguyên liệu quý
để sản xuất dầu nhờn có độ nhớt và chỉ số độ nhớt cao (độ nhớt ít bị biến đổi
theo nhiệt độ).

Lớp Hoá dầu V02 - 01

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

I.1.2.4. Hyđro cacbon loại hỗn hợp naphten - thơm.
Loại này rất phổ biến trong dầu, chúng thƣờng nằm ở phàn có đƣợc sôi
cao. Cấu trúc của chúng rất giống với cấu trúc trong các vật liệu hữu cơ ban
đầu tạo thành dầu nên dầu càng có độ biến đổi chất thấp sẽ càng có nhiều các

hyđro cacbon loại này.
Một số loại hyđro cacbon hỗn hợp naphten - thơm thƣờng gặp trong
dầu mỏ có cấu trúc nhƣ sau:

ch2
tetralin

indan

ch2

1-xyclohexyl - 2 phenyletan

xyclohexylbenzen

I.1.3. Các thành phần phihydrocacbon.
I.1.3.1. Các hợp chất chứa lưu huỳnh
Trong thành phần phi hyđro cacbon, các chất hữu cơ chứa lƣu huỳnh là
loại hợp chất phổ biến nhất, chúng làm xấu đi chất lƣợng của dầu thô. Ngƣời
ta dã xác định đƣợc trên 250 loại hợp chất của lƣu huỳnh. Các loại dầu thô
chứa ít hơn 0,5% lƣu huỳnh là loại dầu tốt, còn dầu chứa từ 1 đến 2% lƣu
huỳnh trở lên là dầu xấu. Các chất chứa lƣu huỳnh thƣờng scó các dạng nhƣ:
- Mercaptan R - S - H

Disunfua R - S - S - R'.

- Sùnua R - S R'

Thiophen.

S

- Lƣu huỳnh tự do S, H2S
- Lƣu huỳnh dạng marcaptan.
Mecaptan là các hợp chất có nhóm SH liên kết trực tiếp với gốc hyđro
cacbon chúng không bền và dễ phân huỷ ở nhiệt độ cao.
0

300 C
2RSH 
 R - S - R + H2S.
0

500 C
RSH 
 R' - CH = CH2 + H2S.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

Các chất Mecaptan thƣờng có mặt ở phần nhiệt độ sôi thấp có phân
đoạn xăng, với nhiệt độ dƣới 2000C) gốc hyđro cacbon thƣờng từ C1  C8.
Lƣu huỳnh dạng sunfua và disunfua.
Các chất này có ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và cao. Gốc hyđro

cacbon có thể là mạch thẳng vòng no hoặc thơm.
Ví dụ:

(c h 2)n
S- R

S- R

Đặc biệt ở phần có nhiệt độ sôi cao thƣờng thấy nhiều lƣu huỳnh dangj
disunfua, có thể là do các chất mercapten bị phân huỷ đƣợc dẽ dàng oxy hoá
để tạo ra disunfua theo phản ứng.
2RSH +

1
O2 
 R - S - S - R + H2O
2

Lƣu huỳnh dạng thi ophen.
Các hợp chất chứa lƣu huỳnh dạng thiophen có cấu trúc mạch vòng nhƣ:

S
thiophen

S
benzo thiophen

dibenzen thiophen

Thiophen là bạc chất chứa lƣu huỳnh phổ biến nhất (chiếm từ 45 

92 % trong tất cả các dạng hợp chất chứa lƣu huỳnh của dầu mỏ) chúng
thƣờng có ở phầncơ nhiệt độ sôi trung bình và cao của dầu.
- Lƣu huỳnh dạng tự do.
Đó là lƣu huỳnh dạng nguyên tố và dạng H2S. Dựa vào hàm lƣợng lƣu
huỳnh dạng H2S có trong dầu mà ngƣời ta phân ra hai loại dầu : Dầu chua
lƣợng H2S > 3,7 ml H2S/1lit dầu ngọt lƣợng H2S < 3,7ml H2S/ 1lit dầu.
Khi đun nóng H2S sẽ bay ra, gây nên ăn mòn đƣờng ống, thiết bị.
Lớp Hoá dầu V02 - 01

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

I.1.3.2. Các chất chứa Nitơ.
Các chất chứa nitơ thƣờng có ít trong dầu mỏ (0,01  1% trọng lƣợng)
chúng nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao, thƣờng có 1,2 hoặc 3 nguyên tử N,
những hợp chất có một nguyên tử nitơ thƣờng có tính bazơ và là loại chính
còn các chất chứa từ hai nguyên tử nitơ trở lên rất ít. Cũng có loại chứa tới
bốn nguyên tử nitơ. Cũng có loại chứa tối bốn nguyên tử nƣớc. Nhƣng chất
này thƣờng có xu hƣớng tạo phức với kim loại nhƣ V, Ni (ở dạng Porfinin).
Một số dạng hợp chất chứa một nitơ nhƣ sau:

quirolin

pyridin

NH

pyrol

N

N

N

N
ocridin

izo - quindin

NH
cacbazol

NH
indol

NH
benzocacbazol

I.1.3.3. Các chất chứa oxy.
Các chất chứa oxy trong dầu mỏ thƣờng tồn tại dƣới dạng axit, xetôn,
phênol, ete, este…Trong đó cac axit và phenol là quan trọng hơn cả, chúng
thƣờng nằm ở phần có nhiệt độ sôi trung bình và cao. Các axit thƣơng có một
chức năng và nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình,còn ở nhiệt độ cao
hơn, hàm lƣợng axit giảm.Các phenol thƣờng gặp là:

oh

phenol

Lớp Hoá dầu V02 - 01

ch3

oh
Crezol

11

oh

 - naphatol


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

I.1.3.4. Các kim loại nặng.
Hàm lƣợng các kim loại có trong dầu thƣờng không nhiều (phần vạn
đến phần triệu) chúng có trong cấu trúc của các phức cơ kim (dạng parphirin),
chủ yếu là phức của hai nguyên tố V và Ni. Ngoài ra còn một lƣợng nhỏ các
nguyên tố khác nhƣ Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,…
Hàm lƣợng kim loại nặng nhiều sẽ gây trở ngại cho các quá trình chế
biến xúc tác, do chúng gây ngộ độc xúc tác. Vì vậy đối với quá trình craking
và reforming, yêu cầu hàm lƣợng các kim loại này không đƣợc quá 5 đến 19
ppm. Ngoài ra, phần cặn của dầu mỏ nếu chứa nhiều kim loại nặng, khi sử

dụng làm nhiệt độ đốt là sẽ có thể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có
nhiệt độ nóng chảy thấp.
I.1.3.5. Các chất nhựa và asphanten.
Nhựa và asphanten kỹ thuật những chất chứa đồng thời các nguyên tố
C, H, O, S, N có phần tử lƣợng rất lớn (500  600 đvC trở lên) Nhìn bề ngoài
chúng đều có mầu xẫm nặng hơn nƣớc (tỷ trọng lớn hơn 1) và không tan
trong nƣớc chúng đều có cấu trúc hệ vòng ngƣng tụ cao, thƣờng tập trung
nhiều ở phần nặng, nhất là cặn trong dầu mỏ. Tuy nhiên cũng có thể phân biệt
đƣợc nhựa và asphanten theo các đặc điểm:
Nhựa

Asphanten

- Trọng lƣợng phân tử: 600  100đvC - trọng lƣợng phân tử 100  2500đvC
- Dễ tan trong dung môi hữu cơ, khi - Khó tan trong dung môi hữu cơ, khi
tạo dung dịch thực

tan trong dung dịch keo.

- Độ thơm hoá: 0,14  0,25

- Độ thơm hoá: 0,2  0,7.

Các chất nhựa và asphanten thƣờng có nhiều ở phần nặng, đặc biệt là
phần cặn sau khi chƣng cất, chúng đềi làm xấu đi chất lƣợng của dầu mỏ, sự
có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy
không hết sẽ tạo cặn, tạo tàn. Trong quá trình chế biến chúng rễ gây ngộ độc
Lớp Hoá dầu V02 - 01

12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

xúc tác. Tuy nhiên, dầu mở nào chứa nhiều nhựa và asphaten sẽ làm nguồn
nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa đƣờng.
Nhựa và asphaten ở các loại dầu mỏ khác nhau vẫn có thành phần
nguyên tố gần giống nhau. Nhựa dễ chuyển thành asphanten khi bị oxy hoá,
do đó có thể coi rằng asphanten là sản phẩm chuyển hoá tiếp theo của nhựa.
Vì vậy mà phân tử lƣợng của asphanten bao giờ cũng cao hơn của nhựa.
I.1.3.6. Nước lẫn trong dầu mỏ (Nước khoan).
Trong dầu mỏ bao giờ cũng có lãn một lƣợng nƣớc nhất định, cúng đều
tồn tại ở dạng nhũ tƣơng. Các nguyên tố nhân dẫn đến sự có mặt của nƣớc
trong dầu đó là: Nƣớc có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của
các vật liệu hữu cơ dƣới đáy biển và nƣớc từ khí quyển (nhƣ nƣớc mƣa) ngấm
vào các mỏ dầu.
Trong nƣớc khoan chứa một lƣợng rất lớn các mối khoáng các cation
và anion thƣờng gặp là: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, CHO-3, SO2-4, SO2-3,
Br-, I-… Ngoài ra có một số oxit không phân ly ở dạng keo nhƣ H2O3, Fe2O3,
SiO2.
Khi khai thác dầu, để lắng, nƣớc sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trƣờng hợp
nƣớc tạo thành hệ nhũ tƣơng bền vững, lúc đó muốn tách đƣợc hết nƣớc thải
dùng phụ gia phá nhũ.
Cần chú ý rằng một số muối khoáng trong nƣớc bị phân huỷ phân tạo
ra axit gây ra ăn mòn thiết bị, bơm, đƣờng ống, theo phản ứng.
MgCl2 + 2H2O 
 Mg(OH)2 + 2HCl.
MgCl2 + H2O 

 Mg(OH)Cl + HCl.
Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nƣớc khoan và có biện pháp để phòng sự
ăn mòn đó.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

I.2. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHẾ BIẾN.

I.2.1. Các hợp chất có hại trong dầu thô .
Dầu thô vừa mới khai thác ở mở lên, ngoài phần chủ yếu là hyđro
cacbon, trong dầu thô còn chứa khí, nƣớc muối, cát, đất nằm lẫn trong dầu
thô. Muối lẫn t rong dầu thô nhƣ: NaCl, CaCl2, MgCl2… Nƣớc lẫn trong dầu
mỏ ở trạng thái tự do và trạng thái nhũ tƣơng.
Trong dầu mỏ còn lẫn các khí hữu cơ nhƣ CH4, C2H2, C3H8, C4H10 và
khí vô cơ nhƣ: H2S, CO2, H2. Việc có mặt các tạp chất kể trên có hại tới quá
trình vận chuyển và tồn chứa rất lớn, đặc biệt là khi chƣng cất dầu, chúng sẽ
tạo cặn và các hợp chất ăn mòn, phá hỏng thiết bị làm giảm công suất chế
biến vì thế trƣớc khi đƣa vào chế biến, dầu thô cần phải đƣợc cho qua các
bƣớc xử lý khác nhau để tách các tạp chất có hại.
I.2.2. Ổn định dầu khai nguyên.
Dầu nguyên khai còn chứa các khí hoà tan nhƣ khí đồng hành và các
khí phi hyđro cacbon. Đại bộ phận chúng dễ tách ra khi áp suất trong lúc phun
ra khỏi giếng khoan. Nhƣng dù sao vẫn còn lại một lƣợng nhất định lẫn vào

trong dầu cần phải tách tiếp trƣớc khi đƣa chúng vào chế biến nhằm mục đích
hạ thấp áp suất hơi khi chƣng cất cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu
cho chế biến hoá dầu, vì rằng khi các khí hyđro cacbon nhẹ (C1  C4) là
nguồn nguyên liệu quý c ho quá trình sản suất difin nhẹ. Ổn định dầu thực
chất là tích bớt phần nhẹ, nhƣng để tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất là
tiến hành chƣng cất ở áp suất cao, khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C4 bay
hơi còn các phân tử C5 trở lên vẫn còn lại trong dầu.
I.2.3. Tách các tạp chất cơ học, nƣớc và muối.
I.2.3.1. Tách bằng phương pháp cơ học.
I.2.3.1.1. Lắng.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

Bản chất của phƣơng pháp lắng là dựa vào sự khác nhau vể tỷ trọng
dầu và các tạp chất nhƣ đất đá, nƣớc và muối. Nếu dầu có tạp chất nàu khi để
lâu ngày thì tạp chất sẽ tách và và lắng xuống tạo thành hai lớp rõ rệt và có
thể tách ra dễ dàng.
Tốc độ lắng của hạt có tính theo công thức Stockes, áp dụng khi kích
thƣớc hạt lớn hơn 0,5m.

V

r 2  d1  d2  g

18

Trong đó:
V - Vận tốc lắng cm/s
r - đƣờng kính của hat.
d1, d2 - tỷ trọng của hạt và của dầu tƣơng ứng.
 - độ nhớt động học của hỗn hợp.
Từ công thức này ta thấy nếu kích thƣớc hạt càng bé, sự chênh lệch về
tỷ trọng càng ít, độ nhớt của hỗn hợp càng lớn thì tốc lắng càng nhỏ và nhƣ
vậy, để phân chia thành các lớp riêng biệt đòi hỏi thời gian càng lớn.
Để tăng thời gian lắng, ngƣời ta thƣờng dùng biện pháp gia nhiệt để
giảm độ nhớt, nhiệt độ thƣờng đƣợc duy trì trong khoảng 50  60%C để tránh
mất mát do dầu bay hơi. Nếu duy trì ở áp suất cao, ta có thể nâng cao nhiệt độ
lắng mà không sợ mất mát vì hơi lúc này thấp hơn so với trƣờng hợp dùng áp
suất thấp.
I. 2.3.2.3. Ly tâm.
Ly tâm là phƣơng pháp hay đƣợc dùng để tách nƣớc và các tạp chất đất
đá. Lực ly tâm càng lớn càng có khả năng phân chia cao và các hạt có tỷ
trọng khác nhau khỏi dầu. Lực ly tâm tỷ lệ với bình phƣơng só vòng quay ly
tâm của roto

nên số vòng quay càng lớn, hiệu quả tách càng cao. Trong

công nghiệp thƣờng dùng máy ly tâm so với vòng quay từ 3500  50.000
vòng/phút. Nhƣng nếu số vòng quay càng lớn thì việc chế tạo thiết bị càng
Lớp Hoá dầu V02 - 01

15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

khó khăn và không thể chế tạo thiết bị với công suất lớn. Do vậy, lĩnh vực áp
dụng ảu phƣơng pháp này cũng bị hạn chế.
I.2.3.1 Phương pháp lọc.
Để tách nƣớc và tạp chất đất đá khỏi dầu có thể dùng phƣơng pháp lọc
khi chúng ta cho thêm vào dầu một chất dễ thấm nƣớc, dễ dữ nƣớc và tách
chúng ra. Các chất này thuộc loại các (chất lọc trơ". Ví dụ trong thực tế ngƣời
ta dùng bong thuỷ tinh đểlọc nƣớc ra khỏi dầu.
I.2.3.2. Các phương pháp các .
I.2.3.2.1. Tách nhũ tương trong dầu bằng phương pháp hoá học.
Bản chất của phƣơng pháp là cho thêm một chất hoạt động bề mặt để
nhủ tƣơng còn gọi là chất khử nhủ). Khi cac điều kiện thao tác nhƣ nhiệt độ,
áp suất chất rung động… đƣợc chọn ở chế độ thích hợp thì hiệu của các
phƣơng pháp cũng rất cao. Song khó khăn là phải chọn đƣợc chất hoạt động
bề mặt thích hợp không gây hậu quả khó khăn cho việ chế biến sau này, cũng
nhƣ không phân huỷ hay tạo môi trƣờng ăn mòn thiết bị.
I.2.3.2.2. Phương pháp dùng điện trường.
Dùng điện trƣờng để phá nhủ tƣơng, tách muối khỏi

dầu là một

phƣơng pháp hiện đại, công suất lớn, quy mô công nghiệp và dễ tự động hoá
nênn các nhà máy chế biến dầu có công suất lớn đều áp dụng phƣơng pháp
này.
Vì bản thân các tạp chất đã kù các hạt dễ nhiễm điện tích, do vậy nếu ta
dùng lực điện trƣờng mạnh sẽ làm thay đổi điện tích tạo điều kiện cho các hạt
đông tụ hay phát triển làm cho kích thƣớc lớn lên và nhƣ vâỵa chúng sẽ dễ bị

tách ra khỏi dầu.
Tƣơng tác điện trƣờng giữa các hạt làm cho các hạt tích điện và lắng
xuống. Nguyên tắc này đƣợc áp dụng để tách muối, nƣớc ra khỏi dầu thô. Dầu

Lớp Hoá dầu V02 - 01

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

thô đƣợc gia nhiệt trƣớc trong cac thiết bị trao đổi nhiệt độ rồi đƣợc trộn với
một lƣợng nƣớc sạch để tạo thành nhũ tƣơng chứa mối. Lực hút giữa các hạt
tích điện làm hco các hạt lớn lên, ngƣng tụ thành hạt có kích thƣớc lớn và
chúng dễ tách thành lớp nƣớc nằm dƣới lớp dầu. Trong thực tế ngƣời ta pha
thêm nƣớc vào dầu với lƣợng từ 3  8% so với dầu thô và có thể cho thêm
hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ, sau khi đã qua thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt
độ 130  1500C, muối t rong dầu thô đƣợc chuyển nhũ tƣơng và khi đƣợc dẫn
vào khoảng cách giữa hai điện cực có hiệu điện thế từ 26000 V trở lên chúng
tích điện va vào nhau và tăng dần kích thƣớc, cuối cùng tách thành lớp nƣớc
nằm trong thiết bị tách muối đƣợc giữ ở áp suất tử 9  12 kg/cm2, bộ phận an
toàn đƣợc bố trí ngay trong thiết bị, khi tách mtộ bậc ngƣời ta có thể tách 90 
95% muối còn nếu áp dụng tách hai cực sẽ nâng hiệu suất muối lên 99%.
Thiết bị tách muối và nƣớc thƣờng có dạng hình trụ hay hình cầu, dạng
hình trị loại ngang đƣợc sử dụng phổ biến do dễ chế tạo, lăp đặt và tốn ít kim
loại hơn. Thiết bị thƣờng có kích thƣớc nhƣ sau: đƣờng kính 3  5m chiều dài
18  20 m dung tích thƣờng từ 100  150m3. và có thể chịu đƣợc áp suất đến
18  20 kg/cm2.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

CHƢƠNG II. CHƢNG CẤT DẦU THÔ.

II. 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT DẦU THÔ

Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã đƣợc xử lý qua các
quá trình tách nƣớc, muối và các tạp chất cơ học, đƣợc đƣa vào chƣng cất.
Các quá trình chƣng cất dầu ở áp suất khí quyển ADCA tmospheric
Distillation) và chƣng cất trong chân không VD (Vacum Distillation) thuộc về
nhóm các quá trình chế biến vật lý.Chƣng cất ở áp suất khí quyển AD với
nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là quá trình CDU (Caud oil Distitlation
Uint) còn chƣng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chƣng cất AD,
trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn của quá tình chƣng cất (cặn thô hay mazut)
tuỳ theo bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình mà chúng ta sẽ
áp dụng chƣng cất AD, VD hay hay kết hợp cả hai AD - VD (gọi tắt là A - V
- D). Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại công nghệ A - V - D.
Khi áp dụng loại hình công nghệ AD chúng ta chỉ chƣng cất dầu thô
với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng) phân đonạ
kerosen, phân đoạn diezen (nặng, nhẹ) và phần cặn còn lại sau chƣng cất khi
muốn chƣng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận các phân đoạn
gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn, ngƣời ta chƣng cất VD. Phân

đoạn gasoil quá trình crarking phân đoạn dầu nhờn đƣợc dùng để chế tạo các
sản phẩm dầu mỡ bôi trơn. Còn phân đoạn cặn chƣng cất VD gọi là phân
đoạn cặn gurdon, đƣợc dùng để chế tạo bitum nhựa đƣờng hay làm nguyên
liệu cho quá trình cốc hoá sản xuất dầu mỏ. Nhƣ vậy tuỳ theo thành phần
của dầu mỏ, và mục đích chế biến mà ngƣời ta áp dụng loại hình công nghệ
chƣng cất thích hợp.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

II.1.1. Các sơ đồp công nghệ đƣợc trình bày ở trên hình sau:
3



7

6
5


1

1

3

1

3

1

3

IV

V
1

3

4
1


2

2

V

VI
XI

V

VII

V

1

1

2

IX

3
VIII

V
1

3
IX

XII

Hình 1a. Sơ đồ chƣng cất dầu thô
loại AD

Hình 1b: Sơ đồ chƣng cất dầu thô

loại VD
X

7
1

3
VIII
5
1

1

XIII
1

1

3

V
3

V

2

IX

XIV

V

1

3
XV

V
1

3
XII

Hình 1c: Sơ đồ chƣng cất dầu thô
loại VD nhận dầu nhờn

Lớp Hoá dầu V02 - 01

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ
X

3



7
1

3

6
5


VIII
1

3

1
4

1

2



1

IV

V
3

5

1

3

1

3

V

1

XIII
1

VI

V

2

3

V
3

V

XIV

VII

V

1

V

3

1

VIII

3
XV

V

V
1

3
XII

Hình 1d. Sơ đồ chƣng cất kết hợp AVD

II.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chƣng cất dầu thô.
Quá trình chƣng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành
các phần gọi là các phân đoạn quá trình này đƣợc thực hiện bằng các biện
pháp khác nhau nhằm tách các phần đầu theo nhiệt độ sôi của các cấu tử có
trong dầu mà không làm phân huỷ chúng. Tuỳ theo biện pháp tiến hành chƣng
cất mà ngƣời ta phân chia quá trình chƣng cất thành chƣng cất đơn giản,
chủng phức tạp, chƣng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chƣng cất t rong chân
không.
II.1.2.1. Chưng đơn giản.
Chƣng đơn giản là quá trình chƣng cất đƣợc tiến hành bằng cách bay
hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp lỏng cần chƣng.

Lớp Hoá dầu V02 - 01

20