Mô phỏng phân xưởng chưng cất dầu thô Bạch Hổ bằng phần mềm Hysys với năng suất 10 triệu tấn/năm

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...............................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT..............................................................4
I. Dầu thô........................................................................................................4
1. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô.................................................4
2. Thành phần hoá học....................................................................................9
3. Phân loại dầu mỏ.......................................................................................12
II. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất...............................................................14
1. Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu.......................................15
III. Các phương pháp chưng cất.......................................................................18
1. Chưng đơn giản.........................................................................................22
2. Chưng phức tạp.........................................................................................23
IV. Các yếu tố ảnh hưởng.................................................................................27
1. Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện...........................................................27
2. Yếu tố áp suất của tháp chưng luyện.........................................................29
3. Điều khiển, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng cất.....................30
V. Sản phẩm của quá trình chưng cất...............................................................30
1. Phân đoạn khí hydrocacbon......................................................................31
2. Phân đoạn xăng.........................................................................................31
3. Phân đoạn kerosen....................................................................................32
4. Phân đoạn diezen......................................................................................32
5. Phân đoạn mazut.......................................................................................32
6. Phân đoạn dầu nhờn..................................................................................33
7. Phân đoạn gudron......................................................................................33
Chương 2: CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH...................................................34
I. Phân loại sơ đồ công nghệ............................................................................34

II. Dây chuyền công nghệ................................................................................36
1. Chọn chế độ công nghệ và sơ đồ công nghệ.............................................36
2. Chọn sơ đồ công nghệ...............................................................................36
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 1


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

3. Thuyết minh sơ đồ chưng cất dầu loại hai tháp..........................................39
4. Ưu điểm của sơ đồ chưng cất 2 tháp.........................................................39
III. thiết bị chính trong dây chuyền..................................................................40
1. Tháp chưng cất..........................................................................................40
2. Các loại tháp chưng luyện.........................................................................41
IV. thiết bị đun nóng.........................................................................................46
1. Thiết bị đun nóng lò ống...........................................................................46
V. thiết bị trao đổi nhiệt....................................................................................46
1. Loại vỏ bọc................................................................................................47
2. Loại ống....................................................................................................47
Chương 3: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU
DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS....................................................51
I. Đặc tính của nguyên liệu............................................................................51
1. Thành phần cấu tử nhẹ............................................................................51
2. Thành phần các phân đoạn của dầu thô..................................................51
3. Thành phần phân đoạn sau khi tách các cấu tử nhẹ................................52
4. Đường cong chưng cất của dầu thô Bạch Hổ.........................................53
5. Tiềm lượng sản phẩm.............................................................................54
II.

Tiến hành mô phỏng.............................................................................55

1. Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết...................55
2. Các bước mô phỏng................................................................................58
3. Tận dụng nhiệt dòng sản phẩm...............................................................68
2. Phân tích – biện luận...............................................................................74
3. Đánh giá..................................................................................................75
KẾT LUẬN.........................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................78

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 2


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

MỞ ĐẦU
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ 18, dầu mỏ
được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ19, dầu
được coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và
cho nền kinh tế quốc dân.
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.
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.
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 dầu số 1 Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm đã đi vào
hoạt động cung cấp 30% năng lượng cho toàn quốc và đang trong quá trình
hoàn thiện để mở rộng năng suất của nhà máy cùng với đó nhà máy lọc dầu
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 3


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

số 2 Nghi Sơn đang được xây dựng dự kiến sẽ cho ra dòng sản phẩm đầu
tiên vào năm 2017 và một loạt các dự án lọc hóa dầu khác đang được xem
xét. 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.
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 CO 2 , N2 , H2 S, N 2 , 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 và lựa chọn dây chuyền chưng cất dầu thô
nhiều phần nhẹ.
Đề tài của em là "Mô phỏng phân xưởng chưng cất dầu thô Bạch Hổ
bằng phần mềm Hysys với năng suất 10 triệu tấn/năm" và trên cơ sở trình bày
các vấn đề lý thuyết có liên quan.

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 4


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

Chương 1:
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
I. Dầu thô
Dầu mỏ là một nguyên liệu hydrocacbon có trong thiên nhiên, có
thành phần hóa học rất phức tạp, có những đặc tính vật lý thay đổi trong
giới hạn rất rộng như độ nhớt, màu sắc và tỷ trọng. Màu sắc của dầu mỏ
nguyên khai có thể màu sáng cho đến nâu đen. Tỷ trọng có thể thay đổi từ
0,7  1, độ nhớt cũng thay đổi trong giới hạn từ 1  50 cst ở 20 0 C.
Thành phần hoá học của dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, gồm rất
nhiều hydrocacbon. Các hydrocacbon thường thuộc vào 3 họ: họ para-finic,
họ naphtenic, họ aromatic hay còn gọi là hydrocacbon thơm.
Với mức độ phức tạp khác nhau, trong cấu trúc dầu mỏ đồng thời cũng
có mặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp của cả 3 loại trên. Trong dầu mỏ
nguyên khai không có hydrocacbon họ olephinic và sự phân bố của các
hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ quyết định công nghệ chế biến, hiệu suất
và chất lượng sản phẩm.
1. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô
a. Tỷ trọng
Khối lượng riêng của dầu là khối lượng của 1 lít dầu tính bằng
kilôgam. Tỷ trọng của dầu là khối lượng của dầu so với khối lượng của
nước ở cùng một thể tích và ở nhiệt độ xác định. Do vậy tỷ trọng sẽ có giá
trị đúng bằng khối lượng riêng khi coi khối lượng riêng của nước ở 4 o C

bằng 1.Trong thực tế, tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng sau : d 4 20 , d 4 15,

15,6
d15,6

,

( hay theo đơn vị Anh Mỹ là Spgr 60/60 0 F ); độ API (API=141,5/s.g
60 0F/60 0 F)- 131,5), trong đó chỉ số bên trên là nhiệt độ của dầu trong lúc
thử nghiệm còn chỉ số bên dưới là nhiệt độ của nước khi thử nghiệm. Tỷ
trọng của dầu dao động trong khoảng rộng, tuỳ thuộc vào loại dầu và có trị
số từ 0,8 đến 0,99. Tỷ trọng của dầu rất quan trọng khi đánh giá chất lượng

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 5


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

dầu thô. Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng có liên quan đến bản chất hoá học cũng
như đặc tính phân bố các phân đoạn trong dầu thô.
Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầu
paraphinic, đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít. Ngược lại, dầu càng
nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặc
naphantenic, các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao. Sở dĩ như vậy vì tỷ
trọng hydrocacbon parafinic bao giờ cũng thấp hơn so với naphtenic và
aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon trong phân tử. Mặt
khác những phần không phải là hydrocacbon như các chất nhựa, asphaten,

các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa Nitơ,chứa kim loại lại thường tập trung
trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao vì vậy dầu thô có tỷ trọng cao,
chất lượng càng giảm.
b. Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu
Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại
của dầu. Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển và
chế biến dầu.
Quan trọng hơn, độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi trơn,
tạo mù sương nhiên liệu khi phun vào động cơ, lò đốt. Độ nhớt phụ thuộc
vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Có 2 loại độ nhớt :
+ Độ nhớt động học (St hay cSt)
+ Độ nhớt quy ước (độ nhớt biểu kiến) còn gọi là độ nhớt Engler ( 0E)
c. Thành phần phân đoạn
Vì dầu mỏ là thành phần hỗn hợp của nhiều hydrocacbon, có nhiệt độ
sôi khác nhau, nên dầu mỏ không có một nhiệt độ sôi cố định đặc trưng
như mọi đơn chất khác. Ở nhiệt độ nào cũng có những hợp chất có nhiệt độ
sôi tương ứng thoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu thô chính là sự
khác nhau về lượng chất thoát ra ở các nhiệt độ tương ứng khi chưng cất.
Vì thế, để đặc trưng cho từng loại dầu thô, thường đánh giá bằng đường
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 6


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

cong chưng cất, nghĩa là các đường cong biểu diễn sự phân bố lượng các
sản phẩm chưng cất theo nhiệt độ sôi. Những điều kiện chưng cất khác
nhau sẽ cho các đường cong chưng cất khác nhau.

Đường cong chưng cất là đường cong biểu diễn tương quan giữa
thành phần cất và nhiệt độ sôi.
Để đặc trưng cho từng loại dầu thô thường xác định bằng 2 đường
cong chưng cất sau :
* Đường cong chưng cất Engler
Hay còn gọi là đường cong chưng cất đơn giản, hay là đường cong
chưng cất Engler. Các đặc tính bốc hơi của dầu mỏ được xác định bằng
cách chưng đơn giản trong thiết bị chưng kiêủ Engler (chưng cất dầu trong
một bình cầu đơn giản, không có tinh luyện và hồi lưu) ở đó sự phân chia
rất yếu thường tương ứng từ 12 đĩa lý thuyết.
Đường cong thu được qua quan hệ % thể tích chưng cất được và
nhiệt độ chưng cất. Đường cong này cho biết sơ bộ và nhanh sự phân bố
các hợp chất có nhiệt độ sôi khác nhau trong dầu thô.

Đường cong Engler của hỗn hợp 3
cấu tử
Đường cong Engler của hỗn hợp
phức tạp
100%Vchưng cất

Hình 1 : Đường cong chưng cất Engler
* Đường cong điểm sôi thực :
Đường cong này còn gọi là đường cong chưng cất có tinh luyện.
Đường cong chưng cất nhận được khi chưng cất dầu thô trong thiết bị
chưng cất có trang bị phần tinh luyện và hồi lưu, có khả năng phân chia
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 7


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

tương ứng với số đĩa lý thuyết trên 10 với tỷ số hồi lưu sản phẩm khoảng 5.
Về lý thuyết trong chưng cất điểm sôi thực đã sử dụng hệ chưng cất có khả
năng phân chia rất triệt để nhằm làm các cấu tử có mặt trong hỗn hợp sẽ
được phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của từng cấu tử và với số
lượng đúng bằng số lượng có trong hỗn hợp. Đường cong này phản ánh
chính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó trong
dầu thô.
t

2

tB
tA

1

%Vchưng cất
30

100

Hình 2: Đường cong điểm sôi thực của hỗn hợp 2 cấu tử A và B
1. Đường cong điểm sôi thực lý thuyết .
2. Đường cong điểm sôi thực thực tế.
Trên hình (2) trình bày đường cong diểm sôi thực của hỗn hợp hai
cấu tử với thành phần 30% cấu tử A và 70% cấu tử B. Cấu tử A sôi ở nhiệt
độ t A và cấu tử B sôi ở nhiệt độ t B dưới áp suất chung của hệ khi chưng

cất .
Đường biểu diễn bậc thang chính là đường
thuyết, có nghĩa là sự phân chia

cong điểm sôi thực lý

thành 2 cấu tử. ở đây đã thực hiện một

cách hoàn hảo. Còn đường cong đứt khúc chính là đường cong điểm sôi
thực trong thực tế. Vì sự phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra không thể
nào hoàn toàn cả. Vì thông thường chỉ sử dụng dụng cụ chưng cất với số
đĩa lý thuyết từ 10-20 đĩa.
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 8


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

Đây là đường cong rất quan trọng được sử dụng để đặc trưng cho
từng loại dầu thô. Trên thực tế, không có loại dầu thô nào có đường cong
chưng cất điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả.
Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhưng thường
phân chia 3 phân đoạn chính như sau: phân đoạn nhẹ, phân đoạn trung bình
và phân đoạn nặng.
Phân đoạn nhẹ: là phân đoạn bao gồm các hợp chất có khoảng sôi
nằm trong nhiệt độ thường đến 200 0C, còn gọi là phân đoạn xăng thô hay
naphta. Phân đoạn này bao gồm những hydrocacbon chứa từ 5 đến 10
nguyên tử cacbon.

ở phân đoạn này không có những hydrocacbon có cấu trúc bị lai hoá,
mà chỉ có các hydrocacbon thuần chủng mang đặc tính paraphinic,
naphtenic hoặc aromatic một cách rõ rệt. Phân đoạn này được sử dụng chủ
yếu để chế tạo xăng cho động cơ, chế tạo các dung môi nhẹ, cũng như làm
nguyên liệu hoá dầu để sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá
dầu nhờ vào các quá trình nhiệt phân, reforming, đồng phân hoá, oxy hoá
bộ phận.
Phân đoạn trung bình: là phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 2003500 C ở
đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon từ 10-20 nguyên tử cacbon,
với cấu trúc không còn thuần chủng, bị lai hoá bộ phận. Phân đoạn này
được sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diezel,
cũng như làm nguyên liệu để sản xuất nhờ vào quá trình biến đổi hoá học
(cracking)
Phân đoạn nặng: có nhiệt độ sôi trên 350 0 C là phân đoạn bao gồm
các hợp chất hydrocacbon có từ 20-50 nguyên tử các bon với cấu trúc bị lai
hoá rất phức tạp, được sử dụng để chế tạo các loại nhiên liệu nặng như dầu
FO (Fuel Oil), chế tạo nhớt (dầu nhờn) cho máy móc cơ khí và động cơ,
chế tạo nhựa đường (bium) hoặc làm nguyên liệu cho quá trình cracking
hoặc hydrocracking.
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54 Trang 9


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

2. Thành phần hoá học
a. Hydrocacbon họ parafinic
Hydrocacbon họ parafinic trong dầu mỏ có từ C l  C 4 hoặc cao hơn.

Nhưng hydrocacbon họ parafinic từ C l  C4 đều là ở thể khí nằm trong dầu
mỏ dưới dạng hoà tan trong dầu mỏ trước khi đưa vào các thiết bị chế biến
dầu đều phải qua giai đoạn loại bỏ các khí này trong các thiết bị đặc biệt:
Các thiết bị ổn định thành phần phân đoạn dầu mỏ. Những hydrocacbon họ
parafinic từ C 5  C16 đều là những hydrocacbon ở dạng lỏng chúng nằm
trong các phân đoạn xăng, phân đoạn kerosen, phân đoạn gazoil của dầu
mỏ.
Về cấu trúc chúng có nhiều dạng đồng phân với mức độ phân nhánh
khác nhau. Trong dầu mỏ có 2 loại parafin: n-parafin và izo-parafin. trong
đó n-parafin chiếm đa số (25  30% thể tích), chúng có số nguyên tử
cacbon từ C 1  C 45. Một điểm cần chú ý là các n-parafin có số cacbon  18,
ở nhiệt độ thường chúng đã là chất rắn. Chúng có thể hoà tan trong dầu
hoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu. Nếu hàm lượng của các
parafin rắn này cao, dầu có thể bị đông đặc lại gây khó khăn cho vấn đề
vận chuyển. Do vậy, các chất parafin rắn có liên quan đến độ linh động của
dầu mỏ. Hàm lượng chúng càng cao, nhiệt độ đông đặc của dầu càng lớn.
Tuy nhiên, các parafin rắn tách từ dầu thô lại là nguyên liệu quý để tổng
hợp hoá học, như để điều chế: chất tẩy rửa hỗn hợp, tơ sợi, phânbón, chất
dẻo...
Các izo-parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi
trung bình của dầu. Chúng thường có cấu trúc đơn giản: mạch chính dài,
nhánh phụ ít và ngắn, nhánh phụ thường là nhóm metyl. Các izo-parafin có
số cacbon từ C 5  C10 là các cấu tử rất quý trong phần nhẹ của dầu mỏ.
Chúng làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. So với n-parafin thì izoparafin có độ linh động cao hơn.
Thành phần và cấu trúc của các hydrocacbon họ parafinic này trong
các phân đoạn của dầu mỏ quyết định rất nhiều đến hiệu suất và chất lượng
của các sản phẩm thu được. Những hydrocacbon họ parafinic từ C 17 trở lên
có cấu trúc thẳng n-parafin, trong dầu mỏ là những hydro-cacbon rắn,
chúng thường nằm dưới dạng các tinh thể lẫn lộn với các hợp chất khác
trong dầu mỏ. Các parafin này có cấu trúc tinh thể dạng tấm hoặc dạng dài

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 10


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

có nhiệt độ nóng chảy từ 40  700C chúng thường có trong các phân đoạn
dầu nhờn. Sự có mặt của các hydrocacbon parafinic loại này trong dầu mỏ
tuỳ theo mức độ nhiều ít mà sẽ có ảnh hưởng lớn nhỏ đến tính chất lưu
biến của dầu mỏ nguyên khai.
Các hydrocacbon parafinic trong dầu mỏ (dạng khí và lỏng) còn là một
nguyên liệu ban đầu rất quí để tổng hợp hoá học, vì vậy thường sử dụng
hoặc cả phân đoạn (phân đoạn khí và xăng hay còn gọi là naphta hoặc tách
ra khỏi phân đoạn dưới dạng các hydrocacbon riêng lẻ bằng cách chưng
cất, hấp thụ qua rây phân tử, kết tinh ở nhiệt độ thấp... Những parafin rắn
thường được tách ra sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy, nến, giấy
cách điện...
b. Hydrocacbon họ naphtenic
Hydrocacbon họ naphtenic trong dầu mỏ là những hydrocacbon vòng
no (xyclo parafin), thường ở dạng vòng 5, 6 cạnh có thể ở dạng ngưng tụ 2
 3 vòng, với số vòng từ 1  4 là chủ yếu. Naphtenic là một trong số
hydrocacbon phổ biến và quan trọng trong dầu mỏ. Hàm lượng của chúng
có thể thay đổi từ 30  60% trọng lượng.
Hydrocacbon naphtenic là các thành phần rất quan trọng của nhiên
liệu mô tơ và dầu nhờn. Các naphtenic một vòng làm cho xăng có chất
lượng 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 quý cho nhiên liệu phản

lực, vì chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời giữ được 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 còn là nguyên liệu quý để từ
đó điều chế được các hydrocacbon thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), là
các chất khởi đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo.
Hydrocacbon họ naphtenic là một thành phần quan trọng, hàm lượng,
cấu trúc và sự phân bố của chúng trong các phân đoạn có ảnh hưởng rất lớn
đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm thu được.
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
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 11


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

hydrocacbon thơm nhận được qua phản ứng khử hydro naphten của quá
trình reforming xúc tác.
c. Các hydrocacbon họ aromatic (hydrocacbon thơm)
Hydrocacbon họ aromatic trong dầu mỏ thường chiếm lỷ lệ ít hơn hai
loại trên khoảng 5  30%, chúng thường là những loại vòng thơm. ảnh
hưởng của hydrocacbon loại này trong thành phần các sản phẩm dầu mỏ
thay đổi khác nhau. Loại hydrocacbon aromatic thường gặp là loại một
vòng và đồng đẳng của chúng (BTX...). Các chất này thường nằm trong
phần nhẹ và là cấu tử làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. Các chất
ngưng tụ 2, 3 hoặc 4 vòng thơm có mặt trong phần có nhiệt độ sôi trung
bình và cao của dầu mỏ; hàm lượng các chất loại này thường ít hơn.

Trong thành phần cặn các loại dầu mỏ đều tập trung hydrocacbon loại
thơm ngưng tụ cao song ở đây cấu trúc đã bị lai hợp với các mức độ khác
nhau giữa ba loại thơm  naphten  parafin.
Ngoài thành phần các hydrocacbon kể trên trong dầu mỏ bao giờ cũng
chứa các hợp chất khác không phải hydrocacbon, ngoài hydro và cacbon
trong phân tử của chúng có chứa các nguyên tố O, N, S và các kim loại.
Đó là các hợp chất phi hydrocacbon trong đó đáng kể nhất là các hợp chất
chứa S và nhựa asphanten.
d. Các hợp chất chứa lưu huỳnh
Các hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ có thể ở dạng khí hoà tan
trong dầu (H 2S) hoặc ở dạng lỏng phân bố hầu hết trong các phân đoạn dầu
mỏ. Phân đoạn càng nặng các hợp chất chứa lưu huỳnh càng nhiều so với
các phân đoạn nhẹ. Các chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh là loại hợp chất phổ
biến nhất, làm xấu đi chất lượng của dầu thô.
ảnh hưởng của các hợp chất chứa lưu huỳnh chủ yếu gây ăn mòn thiết
bị công nghệ khi chế biến, ăn mòn động cơ khi sử dụng, các sản phẩm chứa
nhiều S gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy dầu mỏ chứa nhiều các hợp chất
chứa lưu huỳnh phải sử dụng nhiều quá trình công nghệ phụ thêm để làm
sạch các sản phẩm cũng như sử dụng các thiết bị công nghệ với các vật liệu
chịu ăn mòn (tháp chưng sở khởi) do đó giá thành hạ các sản phẩm khi chế
biến dầu mỏ nhiều S, rất nhiều sản phẩm cũng không đạt chất lượng mong
muốn.
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 12


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ
e. Các hợp chất nhựa



GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

asphanten

Các hợp chất nhựa  asphanten thường nằm trong phần cặn của dầu
mỏ ở nhiệt độ sôi 350 0C. Đó là những hợp chất hữu cơ có trọng lượng
phân tử lớn, trong cấu trúc có cả vòng thơm, vòng asphanten, các mạch
thẳng đính chung quanh đồng thời còn chứa các nguyên tố C, H, O, S, N
dưới dạng dị vòng hay dạng cầu nối. Hàm lượng và thành phần hoá học
các chất này trong dầu mỏ quyết định đến việc chọn lựa các phương pháp,
đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Ngoài ra trong nhóm chất phi hydrocacbon của dầu mỏ cần phải kể
đến các hợp chất chứa nitơ, oxy, các hợp chất cơ kim chứa kim loại như Ni,
Fe, Cu...
Tất cả các hợp chất này đều gây cản trở cho việc chế biến dầu mỏ.
3. Phân loại dầu mỏ
Như ta đã biết các loại dầu mỏ trên thế giới đều khác nhau về thành
phần hoá học và đặc tính. Do đó để phân loại chúng thành từng nhóm có
tính chất giống nhau rất khó. Trong dầu mỏ phần chủ yếu và quan trọng
nhất quyết định các đặc tính cơ bản của dầu mỏ chính là phần các hợp chất
hydrocacbon chứa trong đó. Cho nên dầu mỏ thông thường được chia theo
nhiều loại. Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon còn có những thành phần
không phải hydrocacbon, tuy ít nhưng chúng không kém phần quan trọng.
Do đó chưa có một sự phân loại bao trùm các tính chất khác nhau và vì vậy
cho đến nay cũng chưa có cách phân loại nào được hoàn hảo.
* Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon
Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phương pháp phân loại
thông dụng nhất. Theo cách phân loại này dầu mỏ nói chung sẽ mang đặc
tính của loại hydrocacbon nào chiếm ưu thế trong đó nhất. Như vậy trong

dầu mỏ có 3 loại hydrocacbon chính: parafin, naphten và hydrocacbon
thơm, có nghĩa là sẽ có 3 loại dầu mỏ tương ứng là dầu mỏ parafinic, dầu
mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic, nếu một trong từng loại trên lần lượt
chiếm ưu thế về số lượng trong dầu mỏ.
Dầu mỏ parafinic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng của
các hydrocacbon họ parafinic, tương tự dầu mỏ naphtenic sẽ mang tính
chất hoá học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ naphtenic. Dầu mỏ
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 13


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

aromatic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ
thơm.
Tuy nhiên trong phần nặng trên 350 0 C các hydrocacbon thường không
còn nằm ở dạng thuần chủng nữa mà bị hỗn hợp lẫn nhau, lai hoá lẫn nhau.
Do đó để phân loại thường phải xét sự phân bố từng họ hydrocacbon chỉ
trong các phân đoạn chưng cất. Trong thực tế những họ dầu thuần chủng rất
ít gặp đặc biệt là họ dầu aromatic hầu như trên thế giới không có. Vì vậy
những trường hợp mà hydrocacbon trong đó chiếm tỷ lệ không chênh lệch
nhau nhiều, dầu mỏ sẽ mang đặc tính hỗn hợp trung gian giữa những loại
hydrocacbon đó.
Như vậy 3 họ dầu chính sẽ gặp những họ dầu hỗn hợp trung gian giữa
parafinic  naphtenic  aromatic.
Bằng cách như vậy rõ ràng dầu mỏ có thể phân thành các họ sau:
Có 3 họ chính:
+ Họ parafinic

+ Họ naphtenic
+ Họ aromatic
Có 6 họ dầu trung gian:
Họ naphteno  parafinic
Họ parafino  naphtenic
Họ aromato  naptenic
Họ naphteno  aromatic
Họ aromato  parafinic
Họ parafino  aromatic.
Có 6 loại dầu hỗn hợp:
Họ parafino  aromato  naphtenic
Họ aromato  parafino  naphtenic
Họ naphteno  parafino  aromatic
Họ parafino  naphteno  aromatic
Họ naphteno  aromato  parafinic
Họ aromato  naphteno  parafinic.

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 14


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

Trong thực tế, dầu họ aromatic, dầu họ aromato  parafinic, parafino 
aromatic hầu như không có, còn những họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ cũng rất
ít. Chủ yếu là các họ dầu trung gian.
Để có thể phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon như trên có thể sử
dụng phương pháp phân tích xác định thành phần hoá học nhằm khảo sát sự

phân bố hydrocacbon các loại khác nhau trong dầu mỏ.
Tuy nhiên, cách làm như vậy rất phức tạp. Ngày nay để đơn giản hoá
việc phân loại, thường sử dụng các thông số vật lý như đo tỷ trọng, nhiệt
độ sôi v.v...
* Phân loại đầu mỏ theo hydrocacbon bằng cách đo tỷ trọng một
số phân đoạn chọn lựa.
Phương pháp này thực hiện bằng cách đo tỷ trọng của 2 phân đoạn dầu
mỏ tách ra trong giới hạn sau:
 Phân đoạn 1: Bằng cách chưng cất dầu mỏ áp suất thường lấy ra
phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250  270 0C.
 Phân đoạn 2: Bằng cách chưng cất phần còn lại trong chân không (ở
40 mmHg) lấy ra phân đoạn sôi ở 275  300 0 C ở áp suất chân không (tương
ứng 390  415 0C ở áp suất thường).
Căn cứ vào giá trị tỷ trọng đo của 2 phân đoạn và đối chiếu vào giới
hạn quy định cho từng loại dầu trong bảng dưới đây mà xếp dầu thuộc họ
nào.
Họ dầu mỏ

Phân đoạn 1

Phân đoạn 2

Họ parafinic
Họ parafino  trung gian

 0,8251

 0,8762

 0,8251

 0,8767  0,334

Họ trung gian  parafinic

0,8256  0,8597

Họ trung gian
Họ trung gian  naphtenic

0,8256  0,8597

< 0,8762
< 0,8767  0,9334

0,8265  0,8597

 0,9340

Họ naphteno  trung gian

 0,8602

0,8767  0,9334

Họ naphtenic

 0,8602

 0,9304

II. Xử lý dầu thô trước khi chưng cất
Dầu thô được khai thác từ các mỏ dầu và chuyển vào các nhà máy chế
biến. Trước khi chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu vì trong dầu còn
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 15


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

chứa các khí hoà tan như khí đồng hành và các khí phi hydrocacbon. Khi
dầu phun ra khỏi giếng khoan thì áp suất giảm, nhưng dù sao vẫn còn lại
một lượng nhất định lẫn vào trong dầu và phải tách tiếp trước khi chế biến
mục đích là hạ thấp áp suất hơi khi chưng cất dầu thô và nhận thêm nguồn
nguyên liệu cho chế biến dầu. Vì trong các khí hydrocacbon nhẹ từ C l  C 4
là nguồn nguyên liệu quý cho quá trình nhận olefin. Xử lý dầu thực chất là
chưng tách bớt phần nhẹ nhưng để tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất là
tiến hành chưng cất ở áp suất cao khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C 4 bay
hơi, còn phần từ C 5 trở lên vẫn còn lại trong dầu.
Muốn xử lý dầu thô trước khi đưa vào chưng cất chúng ta phải trải qua
những bước tách cơ bản
1. Tách tạp chất cơ học, nước, muối lẫn trong dầu
Nước lẫn trong dầu ở dưới mỏ chỉ ở dạng tự do không có dạng nhũ
tương. Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nước
cùng với dầu và các tạp chất tạo thành ở dạng nhũ tương.
Nước nằm dưới dạng nhũ tương thì rất bền vững và rất khó tách. Có 2
dạng nhũ tương:
+ Dạng nhũ tương nước ở trong dầu

+ Dạng nhũ tương dầu ở trong nước
Lượng nước ở trong dầu nhiều hay ít trong nhũ tương dầu ở mỏ khai
thác bằng cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm người ta kiểm tra thấy nếu
dầu chứa 10% nước thì màu cũng tương tự dầu không chứa nước. Nếu nhũ
tương dầu chứa 15  20% nước, có màu ghi đến vàng, nhũ tương chứa 25%
nước có màu vàng.
Dầu mỏ có lẫn nước ở dạng nhũ tương đưa đi chế biến thì không thể
được mà phải khử chúng ra khỏi dầu. Khử nước và muối ra khỏi dầu đến
giới hạn cho phép, cần tiến hành khử ngay ở nơi khai thác là tốt nhất.
Tiến hành tách nước ở dạng nhũ tương có 3 phương pháp:
 Phương pháp cơ học (lắng  lọc  ly tâm).
 Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học
 Tách bằng phương pháp dùng điện trường.
a. Tách bằng phương pháp cơ học (lắng



lọc



ly tâm)

Khi dầu và nước trong dầu chưa bị khuấy trộn mạnh và nước lẫn trong
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 16


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

dầu ở dạng tự do với hàm lượng lớn có thể gần 50% và cao hơn.
* Phương pháp lắng: phương pháp này dùng khi dầu mới khai thác ở
giếng khoan lên, dầu và nước chưa bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tương mới
tạo ít và nhũ tương chưa bền vững, nước ở dạng tự do còn tương đối lớn.
Dầu mỏ này người ta đưa đi lắng, nhờ có tỷ trọng nước nặng hơn dầu nước
sẽ được lắng sơ bộ và tháo ra ngoài.
Tốc độ lắng của các hạt nước tính theo công thức Stockes nếu kích
thước hạt lớn hơn 0,5 m.
(1)
Trong đó:
V: tốc độ lắng, cm/s
r: đường kính của hạt, cm
d1, d2 : tỷ trọng nước và dầu tương ứng, g/cm 3
g: gia tốc trọng trường, cm/s 2
: độ nhớt động học của hỗn hợp.
Từ công thức (1) ta thấy kích thước hạt của pha phân tán càng nhỏ và
tỷ trọng của nước và dầu khác nhau càng ít. Độ nhớt của môi trường càng
lớn thì sự phân lớp và lắng càng xảy ra chậm.
Việc tách nước và tạp chất thực hiện ở nơi khai thác thường lắng và
gia nhiệt ở thiết bị đốt nóng.
ở các nhà máy chế biến dầu tách nước thường gia nhiệt để lắng, khống
chế nhiệt độ 120  160 0 C và p = 8  15at để cho nước không bay hơi. Quá
trình lắng thường xảy ra trong thời gian 2  3 giờ.
* Phương pháp ly tâm: phương pháp ly lâm tách nước ra khỏi dầu nhờ
tác dụng của lực ly tâm để tách riêng các chất lỏng có tỷ trọng khác nhau.
Giá trị lực ly tâm xác định theo phương trình sau:
f = K.m.r.n 2
Trong đó:

m: khối lượng hạt nước (g)
r: bán kính quay (cm)
n: số lượng vòng quay của máy ly tâm (phút).
Lực ly tâm và tốc độ tách nước thay đổi tỷ lệ thuận với bán kính quay
và tỷ lệ với bình phương số vòng quay của rôto.Trong công nghiệp thường
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 17


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

dùng máy ly tâm có số vòng quay từ 3500  5000 vòng trong một phút. 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.
Nhược điểm của phương pháp này là công suất máy bé, khả năng phân
chia không cao, vốn chi tiêu lớn vì vậy phương pháp này không phổ biến
trong công nghệ tách nước và tạp chất.
* Phương pháp lọc: là tách nước ra khỏi dầu sử dụng khi mà hỗn hợp
nhũ tương dầu, nước đã bị phá vỡ nhưng nước vẫn ở dạng lơ lửng trong
dầu mà chưa được lắng xuống đáy. Dùng phương pháp này là nhờ lợi dụng
tính chất thấm ướt chọn lọc của các chất lỏng khác nhau lên các chất lọc.
Phương pháp lọc đạt hiệu quả rất cao và có thể tách đồng thời cả nước lẫn
muối.
b. Tách nhũ tương nước trong dầu bằng phương pháp hoá học
Bản chất của phương pháp hoá học là cho thêm một chất hoạt động bề
mặt để phá nhũ tương.
Khi các điều kiện thao tác như nhiệt độ, áp suất được chọn ở chế độ
thích hợp thì hiệu quả của phương pháp cũng rất cao nhưng khó khăn nhất

là phải chọn được chất hoạt động bề mặt thích hợp không gây hậu quả khó
khăn cho chế biến sau này cũng như không phân huỷ hay tạo môi trường ăn
mòn thiết bị.
c. Tách bằng phương pháp dùng điện trường
Phương pháp dùng điện trường để phá nhũ, tách muối khỏi dầu là một
phương pháp hiện đại công suất lớn, quy mô công nghiệp và dễ
tự động hoá nên các nhà máy chế biến dầu lớn đều áp dụng phương
pháp này.
Vì bản thân các tạp chất đã là các hạt dễ nhiễm điện tích nếu ta dùng
lực điện trường mạnh sẽ làm thay đổi điện tích, tạo điều kiện cho các hạt
đông tụ hay phát triển làm cho kích thước lớn lên do vậy chúng dễ tách ra
khỏi dầu.
Sự tương tác giữa điện trường và các hạt làm cho các hạt tích điện
lắng xuống. Nguyên tắc này được áp dụng để tách muối nước ra khỏi dầu
thô. Dầu thô được đốt nóng trong các thiết bị trao đổi nhiệt rồi trộn với một
lượng nước sạch để tạo thành nhũ tương chứa muối. Lực hút giữa các hạt
tích điện làm chúng lớn lên ngưng tụ thành hạt có kích thước lớn, chúng dễ
tách thành lớp nước nằm dưới dầu.
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 18


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

Trên thực tế người ta pha thêm nước vào dầu một lượng từ 3  8% so với
dầu thô và có thể pha thêm hoá chất rồi cho qua van tạo nhũ tương sau khi
qua thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt độ từ 130  l50 0 C muối trong dầu thô
được chuyển vào nhũ tương. Khi dẫn vào khoảng cách giữa hai điện cực có

hiệu điện thế từ 20.000 vôn trở lên chúng tích điện vào nhau tăng dần kích
thước cuối cùng tách thành lớp nước nằm ở dưới dầu. Tránh sự bay hơi dầu
do tiếp xúc ở nhiệt độ cao, áp suất ở trong thiết bị tách muối được giữ ở áp
suất 9  12 kG/cm 2 , bộ phận an toàn được bố trí ngay trong thiết bị. Khi
tách một bậc người ta có thể tách 90  95% muối, còn tách 2 bậc hiệu suất
tách muối lên lới 99%.
III. Các phương pháp chưng cất
ý nghĩa của quá trình chưng cất: Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu
thô sau khi đã qua xử lý như: tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưa
vào chưng cất, các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD và
chưng cất chân không VD thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý.
Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi
còn gọi là CDU. Còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình
chưng cất AD. Trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chưng cất. Tùy theo bản
chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình chúng ta áp dụng chưng cất
AD, VD hay kết hợp cả hai AD và VD. Các nhà máy hiện đại ngày nay
luôn dùng loại hình công nghệ AVD. Khi áp dụng loại hình công nghệ AD
chúng ta chỉ chưng cất dầu thô để nhận các phân đoạn: xăng (naphata nhẹ,
naphta nặng), phân đoạn kerosen, phân đoạn diezen và phần cặn còn lại sau
khi chưng cất. Như vậy tuỳ thuộc vào thành phần dầu mỏ nguyên liệu và
mục đích chế biến mà người ta áp dụng một trong các loại hình công nghệ
chưng cất (hình 3: a, b, c, d).
 Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất
Quá trình chưng cất dầu thô là một quá trình phân đoạn. Quá trình này
được thực hiện bằng các biện pháp khác nhau nhằm tách các phần dầu theo
nhiệt độ sôi của các cấu tử trong dầu mà không xảy ra sự phân huỷ. Hơi
nhẹ bay lên và ngưng tụ thành phần lỏng 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 nhờ cấu tử bay hơi hay chưng cất trong chân không.

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 19


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ
III

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

3
6

II
4
3
1

5

V

1

V
V

2

I

1

3

1

3

1

3

1

3

IV
VI
VII

VIII
V
1

3
IX

Hình 3.a)

1

3

VIII

7
XI
1

2

IX

XII

Hình 3.b
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 20


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

X
1
7
1

5

V
V

1

V

2

IX

3

VIII
1

3

1

3

1

3

XIII
XIV

XV
V
1

3
XII

Hình 3.c)
III

3
X

6
II
4
3
1

1

5

V
V

2

1

3

1

3

1

V

I

1

3

1
IV
VI

7
1

VII

3
VIII

5

V
V
2

V

3

VIII
1

3

1

3

1

3

XIII
XIV

XV
V

V

1

3
XII

Hình 3.d)
Chú thích: 1. Thiết bị trao đổi nhiệt; 2. Lò đốt; 3. Làm lạnh; 4. Tháp
chưng cất; 5. Tháp tái sinh hơi; 6. Bể chứa; 7. Tháp chưng cất chân không;
I. Dầu thô; II.Xăng; III. Khí; IV. Xăng nặng; V. Hơi nước; VI. Kerosen;
VII. Gazoil nẹ; VIII. Gazoil nặng; IX. Cặn AD; X  XV. Dầu nhờn (các
loại dầu nhờn).
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 21


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

3
Sản phẩm
chưngphần cất được
1

Dầu thô

Thùng bay hơi dần dần
2

Sản phẩm đáy

a)

Lò đốt nóng
3

Sản phẩm
chưng(lỏng)
1

Thùng bay hơi một lần
2

Dầu thô

b)

Lò đốt

Sản phẩm
đáy(cặn)

Sản
phẩmlỏng

3
1

3

Thùng bay hơi nhiều lần

Sản phẩm
lỏng

2
Dầu thô

Lò đốt

2
Cặn đáy
Lò đốt

Hình 4. Sơ đồ chưng cất dầu thô
1. Thùng; 2. Lò đốt nóng; 3. Thiết bị làm lạnh.
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 22

c)


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

1. Chưng đơn giản
Chưng đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách bay
hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp chất lỏng cần chưng được
mô tả trên hình 4 (a, b, c).
a. Chưng cất bay hơi dần dần

Sơ đồ chưng cất bay hơi dần dần được trình bày trên (hình 4a) gồm
thiết bị đốt nóng liên tục, một hỗn hợp chất lỏng trong bình chưng 1. Từ
nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm và ngưng
tụ hơi bay lên trong thiết bị ngưng tụ 3 và thu sản phẩm lỏng trong bể chứa
4. Phương pháp này thường được áp dụng trong phòng thí nghiệm.
b. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần
Sơ đồ chưng cất bằng cách bay hơi một lần được trình bày trên (hình
4b), phương pháp này còn gọi là phương pháp bay hơi cân bằng. Phương
pháp này người ta tiến hành ở nhiệt độ nhất định cho trước và áp suất cố
định.
 Ưu điểm của quá trình chưng cất cho phép áp dụng trong điều kiện
thực tế chưng cất đầu, tuy với nhiệt độ chưng bị giới hạn nhưng vẫn cho
phép nhận được một lượng phần cất lớn hơn.
 Nhược điểm của phương pháp là độ phân chia chưa cao.
c. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần
Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp
nhau ở nhiệt độ tăng dần hay ở áp suất thấp hơn đối với phần cặn (hình 4c)
trình bày sơ đồ chưng lần 2. Phần cặn của chưng lần một là nguyên liệu
cho chưng lần hai, sau khi được đốt nóng đến nhiệt độ cao hơn từ đỉnh của
thiết bị chưng lần một ta nhận được sản phẩm đỉnh còn đáy chưng lần 2 ta
nhận được sản phẩm cặn.
Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi một lần và bay hơi nhiều lần
có ý nghĩa rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biến dầu, ở đây các dây
chuyền hoạt động liên tục. Quá trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốt
nóng dầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt, trong lò ống và quá trình tách rời
pha hơi khỏi pha lỏng ở bộ phận cung cấp, phân phối của tháp tinh luyện.
Chưng đơn giản nhất là với loại bay hơi một lần, không đạt được bộ
phận phân chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần của
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 23

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

hỗn hợp chất lỏng người ta phải tiến hành chưng cất có tinh luyện đó là
chưng phức tạp.
2. Chưng phức tạp
a. Chưng cất có hồi lưu
Quá trình chưng cất có hồi lưu là một quá trình chưng khi lấy một
phần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng bay hơi
lên nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa pha lỏng và pha
hơi mà pha hơi khi tách ra khỏi hệ thống lại được làm giàu thêm cấu tử nhẹ
(có nhiệt độ sôi thấp hơn) so với khi không có hồi lưu, nhờ vậy có sự phân
chia cao hơn. Việc hồi lưu lại chất lỏng được khống chế bằng bộ phận phân
chia đặc biệt và được bố trí ở phía trên thiết bị chưng.
b. Chưng cất có tinh luyện
Chưng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với
hồi lưu. Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả 2
phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình
này được thực hiện trong tháp linh luyện. Để đảm bảo sự tiếp xúc hoàn
thiện hơn giữa pha hơi và pha lỏng trong tháp được trang bị các đĩa hay
đệm. Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lần
tiếp xúc giữa các pha vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa và hồi lưu ở đỉnh tháp.
Công nghệ hiện đại chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng
cất một lần và nhiều lần có tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân loại
trong tháp có bố trí các đĩa.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của tháp chưng cất.

Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 24


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ S Ư
Vũ

GVHD: Ts. Nguy ễn Anh

Chất lỏng
Máng chảy chuyền
Thân tháp

Hồi lưu
trung gian

Tới tháp
bay hơi phụ

Đĩa chụp
Ln1
Vn
Ln
Vn+1

Cửa tháo hồi lưu

Hơi
Hình 5. Nguyên lý làm việc của các tầng đĩa trong tháp tinh luyện
Pha hơi V n bay lên từ đĩa thứ n lên đĩa thứ n1 được liếp xúc với pha
lỏng L n-1 chảy từ đĩa n1 xuống, còn pha lỏng Ln từ đĩa n, chảy xuống đĩa

phía dưới n+1 lại tiếp xúc với pha hơi V n+1 bay từ dưới lên. Nhờ quá trình
tiếp xúc như vậy mà quá trình trao đổi chất xảy ra tốt hơn. Pha hơi bay lên
Hồ Mậu NHân – KTHH2 – K54Trang 25