quá trình pha trộn tạo sản phẩm hóa dầu

LOGO

HÓA HỌC VÀ SẢN PHẨM
DẦU

GS.TS Đinh Thị Ngọ


LOGO

Chương 4. Quá trình pha

trộn tạo sản phẩm


NỘI DUNG
31

Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH

2

PHA TRỘN TẠO XĂNG

33

PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN
LỰC VÀ DIESEL

4

PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN


Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH

PHA TRỘN ĐỂ LÀM
GÌ?

Làm tăng một số tính chất của sản phẩm cuối: P bh , trị số octan, tỷ trọng, độ nhớt, chỉ
số độ nhớt… Đáp ứng tiêu chuẩn về chỉ tiêu kĩ thuật và chất lượng sản phẩm

Làm tăng sự linh hoạt của hệ thống lợi nhuận thu được từ nhà máy lọc dầu: nhà máy lọc
dầu sản xuất sản phẩm trung gian trộn các sản phẩm này sẽ tạo các sản phẩm cuối có
tính chất khác nhau sử dụng những thành phần có sẵn để tạo sản phẩm với chi phí tối
thiểu và lơi nhuận tối đa


Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH
Do trong nhà máy lọc dầu quá trình pha trộn được điều khiển tự động bằng máy tính 
pha chế tuyến tính tối ưu hóa điều kiện pha trộn để sản xuất ra các sản phẩm với thể tích
theo yêu cầu với chi phí thấp nhất

Tạo ra các sản phẩm pha trộn dùng phổ biến : xăng, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu
diesel, dầu tải nhiệt, dầu nhờn. Tuy nhiên phổ biến nhất là xăng và dầu nhờn


PHA TRỘN TẠO XĂNG
1. Pha trộn để tăng trị số octan
Để tăng trị số octan thường trộn vào thành phần cao octan:
alkylat, izomerat, polymerat, butan, các hydrocacbon thơm riêng

lẻ…hoặc thêm phụ gia: MTBE, MTBA…
Công thức pha chế: Bt
Bt(ON)t
(ON)t = Σ Bi
Bi(ON)t
(ON)t

i = 1,n

Bt - tổng hàm lượng xăng pha trộn
Bi - hàm lượng cấu tử
(ON)t
(ON)t ,(ON)i
,(ON)i - trị số octan yêu cầu và của cấu tử i


PHA TRỘN TẠO XĂNG
2. Pha trộn để điều chỉnh áp suất hơi bão hòa
* Xăng thu được từ quá trình lọc dầu là xăng nặng, có P bh nhỏ (vd xăng reforming xúc
tác) thêm phần nhẹ vào xăng để tăng áp suất hơi, để đảm bảo chỉ tiêu về phần cất phân
đoạn để có thể khởi động động cơ ở điều kiện nguội. Thường dùng condensat đã izome
hóa, izomerat từ naphta nhẹ để pha trộn
o
*Ngoài ra, trộn thêm n-butan với phân đoạn sôi 193 C để tạo xăng có áp xuất hơi bão hòa
(RVP) đạt yêu cầu.


PHA TRỘN TẠO XĂNG
Lượng n-butan tính theo:
Mt .(RVP)t = Σ Mi .(RVP)t

i=1,2,…,n

Mt - tổng lượng mol pha trộn; (RVP)
(RVP)t - áp suất hơi bão hòa Ried của sản phẩm, Psi
Mi - số mol của cấu tử i
(RVP)i - áp suất hơi bão hòa của cấu tử i
vd: RVP yêu cầu: 10 Psi ;
n-butan: MW = 58; RVP = 52
Lượng n-butan cần dùng là:
(2,17g).(2,38) + M.52+(2,17g + Mn-butan ).10
42,0M = 240 mol; Mn-butan = 240 mol


PHA TRỘN TẠO XĂNG
BDP
n-butan

1,64

1b/hr
13,92

MW

mol/hr

58

240

Tổng 10 Psi RVP của xăng = 21 + 1,64 = 22,64
*Tính toán theo lý thuyết,
Theo lý thuyết, để pha trộn sản phẩm có RVP đạt yêu cầu cần biết KLPT trung bình của các
thành phần. Tính KLPT trung bình bằng phương pháp thực nghiệm của công ty Chevron là
thuận tiện hơn cả. Chỉ số áp suất hơi pha trộn (VPBI) phụ thuộc vào dòng nguyên liệu pha
trộn. Phương trình:
RVPhh pha trộn = ∑Vi (VPBI)i


PHA TRỘN TẠO XĂNG
Trong TH thể tích butan pha trộn để đạt RVP thỏa mãn yêu cầu đinh trước sẽ được sẽ xác định
theo PT sau:
A(VPBI)a + B(VPBI)b  W(VPBI)w = (Y+W)(VPBI)m
A – lượng cấu tử a; W – lượng n-butan
Y= A + B + C + ....  lượng các cấu tử còn lại, trừ n-butan
(VPBI)m là VPBI tương ứng với RVP yêu cầu
vd: Cần RVP là 10 Psi thì (VPBI)m = 17,8
17,8(21+W) = 174,070 + 138W
(138 – 17,8)W = 373,8 – 174,070
120,2W = 199,730


PHA TRỘN TẠO XĂNG
W = 1,660 bbl yêu cầu
Tổng lượng xăng có RVP 10Psi là 22,66 BPCD
*Mặc dù có sai số so với kết quả trên (22,64) nhưng
vẫn chấp nhận được trong điều kiện hoạt động
bình thường của động cơ

PHA TRỘN TẠO XĂNG
Tính chất của các cấu tử pha trộn xăng
STT

Thành phần

1

i-C4

2

RVP, Psi

MON

RON

71,0

92,0

93,0

n-C4

52,0

92,0

93,0

3

i-C5

19,4

90,8

93,2

4

n-C5

14,7

71,5

72,4

5

i-C6

6,4

78,4

79,2

0

API

6

Xăng nhẹ( C5 – 180o F)

11,1

61,6

66,4

78,6

7

Xăng nhẹ izomerat

13,5

81,1

83,0

80,4

8

Xăng nặng

1,0

58,7

62,3

48,2

9

Hydrocrakat C5 - C6

15,5

85,5

89,2

86,4

10

Hydrocrakat 190 – 250oF

1,7

75,6

79,0

55,5


PHA TRỘN TẠO XĂNG
Tính chất của các cấu tử pha trộn xăng (tiếp theo )
STT

Thành phần

RVP, Psi

MON

RON

0

API

11

Hydrocrakat nặng

1,1

67,3

67,6

49,0

12

Xăng cốc hóa

3,6

60,2

67,2

57,2

13

Xăng cracking nhiệt C6+

1,1

68,1

76,8

55,1

14

Xăng FCC 200-300o F

1,4

77,1

92,1

49,5

15

Reformat, 94RON

2,8

84,4

94,0

45,8

16

Reformat, 98RON

2,2

86,5

98,0

43,1

17

Reformat, 100RON

3,2

88,2

100,0

41,2

18

Alkylat, C4

4,6

95,9

97,3

70,3

19

Alkylat, C5

1,0

88,8

89,7

20

Polymerat

8,7

84,0

96,9

21

Aromatic

1,1

94,0

107,0

59,5


PHA TRỘN TẠO XĂNG
3. Nguyên liệu để pha trộn
*Nguyên liệu để pha chế xăng gồm phân đoạn xăng gốc nào đó và các thành phần pha trộn có
phụ gia

*Các chất trong thành phần pha chế thường là reformat, xăng FCC , hydrocrackat, polymerat,
izomerat, alkylat. Ngoài ra còn có n-butan, các phụ gia oxygen như etanol, DME, MTBE…

*Ngoài ra, n – butan cho vào ngoài tác dụng điều chỉnh áp suất hơi bão hòa, nó còn đóng góp
đáng kể vào việc tăng trị số octan của xăng thu được.


PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU
PHẢN LỰC VÀ DIESEL
1.Mục đích
*Phân đoạn kerosen và phân đoạn gasoil chưng cất từ dầu thô thường đã đáp ứng nhu cầu về
chiều cao ngọn lửa không khói và trị số xetan để sản xuất nhiên liệu phản lực, dầu hỏa dân
dụng và nhiên liệu diesel. Tuy nhiên, để có sản phẩm thương phẩm, còn có nhiều các chỉ
tiêu khác cần điều chỉnh như thành phần cất phân đoạn, tỷ trọng, độ nhớt, khả năng chống
oxy hóa, khả năng chống tích điện…
*Đối với nhiên liệu diesel, việc pha trộn còn nhằm đáp ứng tiêu chuẩn về lưu huỳnh của nhiên
liệu.
 Vì vậy việc pha trộn là rất cần thiết.


PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU
PHẢN LỰC VÀ DIESEL

2.Nguyên liệu
a) Nhiên liệu phản lực
-Nhiên liệu phản lực được pha chế từ các nguồn nguyên liệu sau:
- Phân đoạn kerosen thu từ tháp chưng cất khí quyển đã xử lý hydro;
- Phân đoạn naphta nặng ( 350 – 400F) từ tháp chưng cất khí quyển;
- Các phân đoạn nhiên liệu phản lực (400 – 525F) từ
quá trình hydrocracking
 Các loại phụ gia khác nhau, trong đó có phụ gia chống tích điện, chống tác động của vi
sinh vật.


PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU
PHẢN LỰC VÀ DIESEL
Một số yêu cầu phẩm chất và các đại lượng kỹ thuật cần
có của nhiên liệu phản lực
STT

Đại lượng (phương pháp xác định)

Giá trị

1

vẻ dáng

Trong suốt, sáng

2

Trị số axit (ASTM D3242)

≤0,015 mgKOH/g

3

Olefin (ASTM D1319)

≥ 5%V

4

Aromatic (ASTM D1319)

≤ 20%V

5

Lưu huỳnh tổng (ASTM D 1266)

≤ 0,30%

6

Lưu huỳnh mercaptan (ASTM D 3227)

≤ 0,002%

7

Doctor test (ASTM D 235)

Không

8

Đường chưng cất (ASTM D 86)

T10 ≤204 độ C;
T100 ≤ 300 độ C

9

Nhiệt độ chớp lửa (ASTM D 3828)

≥ 38 độ C

10

Khối lượng riêng ở 15 độ C (ASTM
D1298)

0,775 – 0,840 g/ml


PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU
PHẢN LỰC VÀ DIESEL
Một số yêu cầu phẩm chất và các đại lượng kỹ thuật cần có
của nhiên liệu phản lực
STT

Đại lượng (phương pháp xác định)

Giá trị

11

Nhiệt độ chảy (ASTM D 2386)

≤ -47 độ C

12

Độ nhớt ở -20 độ C (ASTM D 445)

≤ 8cSt

13

Nhiệt cháy dưới (ASTM D 2382)

≤ 42,8kJ/g

14

Điểm khói (ASTM D 1322)

≥ 25mm

15

Trị số phát sáng (ASTM D 1740)

≥ 45

16

Độ ăn mòn tấm đồng (ASTM D 130)

2 giờ ở 100 độ C, ≤ 1

17

Độ bền oxy hoá nhiệt (ASTM D 3214)

∆P ≤ 25,0mmHg

18

Gôm thực tế (ASTM D 381)

≤ 7mg/100ml

19

Lượng nước cho phép (ASTM D 1094)

≤ 1b

20

Độ dẫn điện (ASTM D 2624)

50-450 pS/m


PHA TRỘN TẠO NHIÊN
LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL
b- Nhiên liệu diesel

- Phân đoạn gasoil nhẹ từ tháp chưng cất khí quyển đã xử lý lưu huỳnh bằng hydro;
- Phân đoạn diesel từ quá trình hydrocracking;
- Phân đoạn gasoil nhẹ, sản phẩm phụ từ quá trình cracking xúc tác;
- Phân đoạn diesel thứ cấp thu được từ nhiệt phân dầu nhờn thải;
- Phân loại phụ gia, trong đó có phụ gia tăng trị số xetan, phụ gia giảm khói thải đen, phụ gia
chống tạo cặn trong động cơ, phụ gia phân tán…


PHA TRỘN TẠO NHIÊN
LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL
-Phân đoạn diesel thứ cấp thu được từ nhiệt phân dầu
nhờn thải;

- Phân loại phụ gia, trong đó có phụ gia tăng trị số xetan,
phụ gia giảm khói thải đen, phụ gia chống tạo cặn trong
động cơ, phụ gia phân tán…

Các tiêu chuẩn kĩ thuật của nhiên liệu diesel tham khảo
trong bang sau:

PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU
PHẢN LỰC VÀ DIESEL
Loại nhiên liệu Diesel

Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu
Diesel
1.

Chỉ số cetan

2.

Thành phần chưng cất, t °C

DO
0,5% S

DO
1,0% S

Phương pháp thử

≥ 50

≥ 45

ASTM D 976

50% được chưng cất ở

280 °C

280 °C

TCVN

90% được chưng cất ở

370 °C

370 °C

2693–95

3.

Độ nhớt động học ở 20 °C
(đơn vị cSt: xenti-Stock)

1,8 ÷ 5,0

1,8 ÷ 5,0

ASTM D 445

4.

Hàm lượng S (%)

≤ 0,5

≤ 1,0

ASTM D 2622

5.

Độ tro (% kl)

≤ 0,01

≤ 0,01

TCVN 2690–95

6.

Độ kết cốc (%)

≤ 0,3

≤ 0,3

TCVN6 324–97

7.

Hàm lượng nước, tạp chất cơ học
(% V)

≤ 0,05

≤ 0,05

TCVN 2693–95

9.

Ăn mòn mảnh đồng ở 50 °C trong
3 giờ

N0 1

N0 1

TCVN 2694–95

10.

Nhiệt độ đông đặc, t °C

≤5

≤5

TCVN 3753–95

11.

Tỷ số A/F

14,4

14,4

—


PHA TRỘN TẠO NHIÊN
LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL
-Trong nhiên liệu phản lực và diesel cần phải chú ý đến hàm lượng lưu huỳnh đảm bảo chỉ tiêu cho
phép.

- Đối với phân đoạn diesel thứ cấp, bằng phương pháp xử lý hydro (hydrotreating) có thể giảm hàm
o
lượng lưu huỳnh xuống dưới 0.05%, giảm olefin và aromatic và tăng điểm anilin đến 89 C.

Thiết bị tách dầu nước của
hãng The Tando Allah Yar


PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN
1. Mục đích
Dầu bôi trơn động cơ,là sản phẩm điển hình tạo ra do quá trình pha để đạt được chất
lượng theo yêu cầu

Phải pha thêm các loại phụ gia khác nhau để tạo ra hoặc tăng cường các tính chất
mong muốn.

Để khắc phục sự suy giảm tính chất nhanh chóng và tăng cường khả năng bôi trơn,

thường phải pha thêm các thành phần khác như các cấu tử có độ nhớt cao, một hay nhiều
loại phụ gia v.v…


PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN


PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN

Sản phẩm dầu nhờn