Đồ án tốt nghiệp: Công nghệ hoá học, Dầu và khí

Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

i

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

LỜI CẢM ƠN
Sau ba tháng làm việc, nhóm em đã hồn thành đề tài theo đúng thời hạn được
giao. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân dưới sự hướng dẫn
giúp đỡ tận tình của các thầy cơ, cùng sự động viên nhiệt tình từ gia đình và bạn bè.
Về phía nhà trường, nhóm em xin chân thành cám ơn lãnh đạo nhà trường cùng
các thầy cơ thuộc Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học Dầu và Khí, Khoa Hóa Kỹ Thuật –
Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện cũng như trang bị cho em những kiến
thức nền tảng trước khi được nhận đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, nhóm em xin gửi lời
cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Đặng Kim Hoàng đã hướng dẫn đề tài và tận tình giúp
đỡ nhóm em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Về phía bạn bè, cảm ơn tất cả những người bạn đã giúp đỡ em tháo gỡ những
khó khăn gặp phải khi làm đồ án.
Nhóm em xin trân trọng gửi đến q thầy cơ, gia đình và bạn bè của em những
lời chúc tốt đẹp nhất!
Đà Nẵng, tháng 05 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Như Phú
Lê Văn Trung

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

ii

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................................................xi
Bảng 1.1: Tính chất tỷ trọng, hàm lượng, lưu huỳnh của 24 cấu tử giả..............................................9
Bảng 2.1: Khoảng nhiệt độ các phân đoạn của tháp chưng cất khí quyển.......................................13
Bảng 2.2: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn Naphtha............................................13
Bảng 2.3: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn Kerosene...........................................14
Bảng 2.4: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn LGO...................................................14
Bảng 2.5: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn HGO..................................................15
Bảng 2.6: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn Naphtha....................................................15
Bảng 2.7: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn Kerosene...................................................16
..............................................................................................................................................................16
Bảng 2.8: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn LGO...........................................................16
Bảng 2.9: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn HGO...........................................................17
Bảng 2.10: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh các phân đoạn...........................................................17
Bảng 2.11: Nhiệt độ sơi trung bình các phân đoạn............................................................................18
Bảng 2.12: Hệ số Kw của các phân đoạn............................................................................................18
Bảng 2.13: Áp suất hơi bão hòa của các phân đoạn..........................................................................18
Bảng 2.14: Khối lượng phân tử trung bình của các phân đoạn.........................................................19
Bảng 2.15: Độ nhớt của các phân đoạn.............................................................................................20
Bảng 2.16: Chỉ số độ nhớt của các phân đoạn...................................................................................20
Bảng 2.17: Điểm chớp cháy của các phân đoạn.................................................................................20
Bảng 2.18: Chỉ số điểm chớp cháy của các phân đoạn......................................................................20
Bảng 2.19: Tổng hợp điểm chớp cháy, chỉ số điểm chớp cháy của các phân đoạn..........................21

Bảng 2.20: Chỉ số điểm chảy của các phân đoạn...............................................................................21
Bảng 2.21: Tương quan đường cong ASTM và TPB của phân đoạn LVGO........................................23

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

iii

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 2.22: Tương quan đường cong ASTM và TPB của phân đoạn HVGO.......................................23
Bảng 2.23: Tỷ trọng, hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn LVGO và HVGO.....................................24
Bảng 2.24: Tính chất của sản phẩm phân xưởng chưng cất chân khơng..........................................24
Bảng 2.25: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng Cracking nhiệt........................................25
Bảng 2.26: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt................................................26
Bảng 2.27: Tính chất sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt.......................................................27
Bảng 2.28: Tính chất sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt.......................................................27
Bảng 2.29: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO...................28
Bảng 2.30: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO.................................29
Bảng 2.31: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu LVGO....................30
Bảng 2.32: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu LVGO...................................30
Bảng 2.33: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Diesel...................31
Bảng 2.34: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO.................................31
Bảng 2.35: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Kerosene..............32
Bảng 2.36: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu Kerosene............................32

Bảng 2.37: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Naphtha...............33
Bảng 2.38: Lưu lượng khí tham gia phản ứng của phân xưởng Naphtha.........................................33
Bảng 2.39: Tính chất dịng ngun liệu khí........................................................................................34
Bảng 2.40: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu Naphtha.............................34
Bảng 2.41: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng FCC.........................................................35
Bảng 3.42: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng FCC.................................................................36
Bảng 2.43: Lưu lượng của sản phẩm FCC...........................................................................................36
Bảng 2.44: Tính chất của sản phẩm C3 – C5.......................................................................................37
Bảng 2.45: Tính chất sản phẩm phân xưởng FCC...............................................................................38
Bảng 2.46: Tính chất dòng nguyên liệu Gas to C5 đến từ phân xưởng CDU.....................................38
Bảng 2.47: Tính chất dịng ngun liệu Gas to C5 đến từ phân xưởng Cracking nhiệt....................39

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

iii


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

iv

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 2.48: Tính chất dịng ngun liệu Gas to C5 hợp nhất..............................................................39
..............................................................................................................................................................39
Bảng 2.49: Tính chất dịng CDU Naphtha...........................................................................................39
Bảng 2.50: Tính chất dòng nguyên liệu Naphtha đến từ các phân xưởng khác...............................40

Bảng 2.51: Tỷ lệ LN và HN trong sản phẩm........................................................................................40
Bảng 2.52: Tính chất sản phẩm LN.....................................................................................................40
Bảng 2.53: Tính chất sản phẩm HN....................................................................................................41
Bảng 2.54: Tính chất sản phẩm phân xưởng phân tách xăng............................................................41
Bảng 2.55: Tính chất dịng ngun liệu của phân xưởng Reforming xúc tác....................................42
Bảng 2.56: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng Reforming xúc tác..........................................42
Bảng 2.57: Tỷ trọng của các cấu tử nhẹ..............................................................................................42
Bảng 2.58: Tính chất dịng sản phẩm của phân xưởng Reforming xúc tác.......................................43
Bảng 2.59: Tính chất dịng ngun liệu của phân xưởng Alkyl hóa...................................................44
Bảng 2.60: Lưu lượng của các sản phẩm............................................................................................45
Bảng 2.61: Thành phần sản phẩm Alkyltate của protylene...............................................................45
Bảng 2.62: Thành phần sản phẩm Alkyltate của butylene................................................................45
Bảng 2.63: Tổng lưu lượng sản phẩm của phân xưởng Alkyl hóa.....................................................45
Bảng 2.64: Bảng cân bằng vật chất các sản phẩm chính của các phân xưởng..................................46
Bảng 3.1: Cân bằng vật chất cho tháp chưng cất khí quyển..............................................................48
Bảng 3.2: Cân bằng vật chất cho vùng bốc hơi..................................................................................49
Bảng 3.3: Nhiệt độ của phân đoạn theo đường cong TBP, DRL, FRL.................................................50
Bảng 3.4: Nhiệt độ bốc hơi của từng phân đoạn...............................................................................50
Bảng 3.5: Hằng số cân bằng K cho các cấu tử ở đỉnh.........................................................................53
Bảng 3.6: Lượng nhiệt được cung cấp bởi dòng vào vùng bốc hơi...................................................54
Bảng 3.7: Lượng nhiệt được lấy đi bởi dòng ra vùng bốc hơi...........................................................55
Bảng 3.8: Nhiệt cung cấp bởi dòng vào tháp stripper (vùng tách HGO)...........................................55

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

v

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 3.9: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp (vùng tách HGO)..............................55
Bảng 3.10: Lượng nhiệt được cung cấp bởi dòng vào tháp striper (vùng tách LGO).......................56
Bảng 3.11: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp ( vùng tách LGO)............................56
Bảng 3.12: Lượng nhiệt được cung cấp bởi các dòng đi vào tháp (vùng tách kerosene).................56
Bảng 3.13: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp (vùng tách kerosen).......................57
Bảng 3.14: Nhiệt lượng của dầu thô khi vào tháp.............................................................................57
Bảng 3.15: Cân bằng nhiệt lượng cho tồn tháp...............................................................................57
Bảng 3.16: Cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh..........................................................................58
Bảng 3.17: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45................................................................................................60
Bảng 3.18: Cân bằng nhiệt cho đĩa tháo sản phẩm kerosene (đĩa 34)..............................................62
Bảng 3.19: Cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 1.5)...................................63
Bảng 3.20: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45 (với tỷ số hồi lưu là 1.5)........................................................63
Bảng 3.21: Cân bằng nhiệt cho tháp (với tỷ số hồi lưu là 1.5)...........................................................64
Bảng 3.22: Hằng số cân bằng của các cấu tử ở đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 2).....................................65
Bảng 3.23: Bảng cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 2).............................66
Bảng 3.24: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45 (với tỷ số hồi lưu là 2)...........................................................66
Bảng 3.25: Cân bằng nhiệt cho đĩa 34 (đĩa tháo kerosene với tỷ số hồi lưu là 2).............................67
Bảng 3.26: Cân bằng nhiệt lượng cho vùng bốc hơi..........................................................................70
Bảng 3.27: Đường kính tháp tại vùng bốc hơi:..................................................................................72
Bảng 3.2: Bảng tra enthalpy của hơi nước dùng cho thiết kế CDU.................................................104

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

vi

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Đường cong chưng cất điểm sơi thực của dầu thơ Saudi......................................................10
Hình 2: Đường cong API của dầu thơ Saudi nặng...............................................................................10
Hình 3: Đường cong hàm lượng lưu huỳnh của dầu thơ Saudi nặng.................................................11
Hình 3.1: Cân bằng nhiệt cho vùng bốc hơi........................................................................................54
Hình 3.2: Cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ......................................................................................58
Hình 3.3: Lưu lượng lỏng trên đĩa ở đỉnh tháp...................................................................................59
Hình 3.4: Cân bằng năng lượng cho các dòng thân tháp, tính lưu lượng hồi lưu bên dưới đĩa tháo
sản phẩm LGO......................................................................................................................................61
Hình 3.5: Cân bằng nhiệt cho pump around.......................................................................................68
Hình 3.6: Tháp chưng cất khí quyển và các thơng số..........................................................................73

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

vii

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

DANH MỤC BẢNG
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................................................xi
Bảng 1.1: Tính chất tỷ trọng, hàm lượng, lưu huỳnh của 24 cấu tử giả...............................................9
Bảng 2.1: Khoảng nhiệt độ các phân đoạn của tháp chưng cất khí quyển.......................................13
Bảng 2.2: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn Naphtha.............................................13
Bảng 2.3: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn Kerosene............................................14
Bảng 2.4: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn LGO....................................................14
Bảng 2.5: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn HGO...................................................15
Bảng 2.6: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn Naphtha....................................................15
Bảng 2.7: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn Kerosene....................................................16
..............................................................................................................................................................16
Bảng 2.8: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn LGO...........................................................16
Bảng 2.9: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn HGO...........................................................17
Bảng 2.10: Tỷ trọng và hàm lượng lưu huỳnh các phân đoạn...........................................................17
Bảng 2.11: Nhiệt độ sơi trung bình các phân đoạn.............................................................................18
Bảng 2.12: Hệ số Kw của các phân đoạn.............................................................................................18
Bảng 2.13: Áp suất hơi bão hòa của các phân đoạn...........................................................................18
Bảng 2.14: Khối lượng phân tử trung bình của các phân đoạn..........................................................19
Bảng 2.15: Độ nhớt của các phân đoạn..............................................................................................20
Bảng 2.16: Chỉ số độ nhớt của các phân đoạn....................................................................................20
Bảng 2.17: Điểm chớp cháy của các phân đoạn.................................................................................20
Bảng 2.18: Chỉ số điểm chớp cháy của các phân đoạn.......................................................................20
Bảng 2.19: Tổng hợp điểm chớp cháy, chỉ số điểm chớp cháy của các phân đoạn...........................21
Bảng 2.20: Chỉ số điểm chảy của các phân đoạn................................................................................21
Bảng 2.21: Tương quan đường cong ASTM và TPB của phân đoạn LVGO.........................................23

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

vii


Đồ Án Tốt Nghiệp
& Khí

viii

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu

Bảng 2.22: Tương quan đường cong ASTM và TPB của phân đoạn HVGO.......................................23
Bảng 2.23: Tỷ trọng, hàm lượng lưu huỳnh của phân đoạn LVGO và HVGO.....................................24
Bảng 2.24: Tính chất của sản phẩm phân xưởng chưng cất chân khơng...........................................24
Bảng 2.25: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng Cracking nhiệt.........................................25
Bảng 2.26: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt.................................................26
Bảng 2.27: Tính chất sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt.......................................................27
Bảng 2.28: Tính chất sản phẩm của phân xưởng Cracking nhiệt.......................................................27
Bảng 2.29: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO....................28
Bảng 2.30: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO..................................29
Bảng 2.31: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu LVGO.....................30
Bảng 2.32: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu LVGO...................................30
Bảng 2.33: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Diesel....................31
Bảng 2.34: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu HVGO..................................31
Bảng 2.35: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Kerosene...............32
Bảng 2.36: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu Kerosene............................32
Bảng 2.37: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng HDS của nguyên liệu Naphtha................33
Bảng 2.38: Lưu lượng khí tham gia phản ứng của phân xưởng Naphtha..........................................33

Bảng 2.39: Tính chất dịng ngun liệu khí.........................................................................................34
Bảng 2.40: Tính chất sản phẩm của phân xưởng HDS của nguyên liệu Naphtha.............................34
Bảng 2.41: Tính chất nguồn nguyên liệu của phân xưởng FCC..........................................................35
Bảng 3.42: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng FCC..................................................................36
Bảng 2.43: Lưu lượng của sản phẩm FCC............................................................................................36
Bảng 2.44: Tính chất của sản phẩm C3 – C5.......................................................................................37
Bảng 2.45: Tính chất sản phẩm phân xưởng FCC................................................................................38
Bảng 2.46: Tính chất dòng nguyên liệu Gas to C5 đến từ phân xưởng CDU.....................................38
Bảng 2.47: Tính chất dịng ngun liệu Gas to C5 đến từ phân xưởng Cracking nhiệt.....................39

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

viii


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

ix

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 2.48: Tính chất dịng ngun liệu Gas to C5 hợp nhất..............................................................39
..............................................................................................................................................................39
Bảng 2.49: Tính chất dịng CDU Naphtha...........................................................................................39
Bảng 2.50: Tính chất dòng nguyên liệu Naphtha đến từ các phân xưởng khác................................40
Bảng 2.51: Tỷ lệ LN và HN trong sản phẩm.........................................................................................40
Bảng 2.52: Tính chất sản phẩm LN......................................................................................................40

Bảng 2.53: Tính chất sản phẩm HN.....................................................................................................41
Bảng 2.54: Tính chất sản phẩm phân xưởng phân tách xăng.............................................................41
Bảng 2.55: Tính chất dịng ngun liệu của phân xưởng Reforming xúc tác.....................................42
Bảng 2.56: Hiệu suất thu sản phẩm của phân xưởng Reforming xúc tác...........................................42
Bảng 2.57: Tỷ trọng của các cấu tử nhẹ...............................................................................................42
Bảng 2.58: Tính chất dịng sản phẩm của phân xưởng Reforming xúc tác........................................43
Bảng 2.59: Tính chất dịng ngun liệu của phân xưởng Alkyl hóa...................................................44
Bảng 2.60: Lưu lượng của các sản phẩm.............................................................................................45
Bảng 2.61: Thành phần sản phẩm Alkyltate của protylene...............................................................45
Bảng 2.62: Thành phần sản phẩm Alkyltate của butylene................................................................45
Bảng 2.63: Tổng lưu lượng sản phẩm của phân xưởng Alkyl hóa.....................................................45
Bảng 2.64: Bảng cân bằng vật chất các sản phẩm chính của các phân xưởng...................................46
Bảng 3.1: Cân bằng vật chất cho tháp chưng cất khí quyển...............................................................48
Bảng 3.2: Cân bằng vật chất cho vùng bốc hơi...................................................................................49
Bảng 3.3: Nhiệt độ của phân đoạn theo đường cong TBP, DRL, FRL..................................................50
Bảng 3.4: Nhiệt độ bốc hơi của từng phân đoạn................................................................................50
Bảng 3.5: Hằng số cân bằng K cho các cấu tử ở đỉnh.........................................................................53
Bảng 3.6: Lượng nhiệt được cung cấp bởi dòng vào vùng bốc hơi....................................................54
Bảng 3.7: Lượng nhiệt được lấy đi bởi dòng ra vùng bốc hơi............................................................55
Bảng 3.8: Nhiệt cung cấp bởi dòng vào tháp stripper (vùng tách HGO)............................................55

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

x

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 3.9: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp (vùng tách HGO)...............................55
Bảng 3.10: Lượng nhiệt được cung cấp bởi dòng vào tháp striper (vùng tách LGO)........................56
Bảng 3.11: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp ( vùng tách LGO).............................56
Bảng 3.12: Lượng nhiệt được cung cấp bởi các dòng đi vào tháp (vùng tách kerosene)..................56
Bảng 3.13: Lượng nhiệt được lấy ra bởi các dòng ra khỏi tháp (vùng tách kerosen)........................57
Bảng 3.14: Nhiệt lượng của dầu thô khi vào tháp..............................................................................57
Bảng 3.15: Cân bằng nhiệt lượng cho tồn tháp................................................................................57
Bảng 3.16: Cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh...........................................................................58
Bảng 3.17: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45.................................................................................................60
Bảng 3.18: Cân bằng nhiệt cho đĩa tháo sản phẩm kerosene (đĩa 34)...............................................62
Bảng 3.19: Cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 1.5)....................................63
Bảng 3.20: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45 (với tỷ số hồi lưu là 1.5).........................................................63
Bảng 3.21: Cân bằng nhiệt cho tháp (với tỷ số hồi lưu là 1.5)............................................................64
Bảng 3.22: Hằng số cân bằng của các cấu tử ở đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 2)......................................65
Bảng 3.23: Bảng cân bằng nhiệt cho bình ngưng tụ đỉnh (với tỷ số hồi lưu là 2)..............................66
Bảng 3.24: Cân bằng nhiệt cho đĩa 45 (với tỷ số hồi lưu là 2)............................................................66
Bảng 3.25: Cân bằng nhiệt cho đĩa 34 (đĩa tháo kerosene với tỷ số hồi lưu là 2)..............................67
Bảng 3.26: Cân bằng nhiệt lượng cho vùng bốc hơi...........................................................................70
Bảng 3.27: Đường kính tháp tại vùng bốc hơi:...................................................................................72

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

xi

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
API

American Petroleum Institute

ASTM

American Society for Testing Materials

AR

Atmospheric Residue

Bbls/DAY

Barrels/day

BPCD

Barrels Per Calender Day

BTX

Benzen – Toluen - Xylene

BPSD

Barrels Per Sream Day

CDU

Cruide Distillation Unit

CRU

Cruide oil

CCR

Carbon Conradson Residue

DES HVGO

Desulfur Heavy Vacuum Gas Oil

DES LVGO

Desulfur Light Vacuum Gas Oil

DES LGO

Desulfur Light Gas Oil

DES KEROSENE Desulfur Kerosene
DRL

Distillation Reference Lines

EFV

Equilibrium Flash Vaporization

FRL

Flash Reference Lines

FCC

Fluid Catalytic Cracking

F

Fahrenheit

GPH

Gallon Per Hour

HGO

Heavy Gas Oil

HDS

Hydrodesulfurization

HN

Heavy Naphtha

IBP

Initial Boiling Point

LVGO

Light vacuum Gas Oil

LEH

Light ends Hidrogen

LN

Light Naphtha

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

xii

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

LCO

Light Cycle Oil

MEABP

Mean Average Boiling Point

MABP

Moles Average Boiling Point

MW

Moles Weight

mmLbs/day

million pound/day

mmScf/day

million Standard Cubic Feet/day

mmBtu/hr

million British Thermal Unit/day

PA

Pump Around

RES

Residue

Ref

Reference

Cor

Correlated

RON

Research Octan Number

SCFP

Standard Cubic Feet Per barrel

SG

Specific Gravity

TC

Thermal Cracking

TBP

True Boiling Point

VDU

Vacuum Distillation Unit

VR

Vacuum Residue

VABP

Volumn Average Boiling Point

WABP

Weight Average Boiling Point

Wt

Weight

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

xii


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

1

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

LỜI MỞ ĐẦU
Kể từ năm 1859, khi dầu mỏ bắt đầu được khám phá cho đến ngày nay,
nguồn tài nguyên mà người ta gọi là « vàng đen » đã tạo nên một nền văn minh mà
người ta gọi là « nền văn minh dầu mỏ », và nó là nguồn cung cấp năng lượng chủ
yếu cho con người trong hiện tại và tương lai gần. Cho đến nay, dầu thô đã được
nghiên cứu chế biến thành nhiều phân đoạn phù hợp với mục đích sử dụng của con
người, từ các phân đoạn này, người ta có thể sử dụng nó như một sản phẩm phục vụ
mục đích năng lượng hay các sản phẩm phi năng lượng khác.
Cùng với sự ra đời của động cơ đốt trong, các loại động cơ ô tô, tàu thủy, hàng
không, các phân đoạn sản phẩm dầu mỏ trở thành nguồn nhiên liệu chủ yếu, là động
lực phát triển nền kinh tế thế giới. Hơn nữa, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ
thuật, đặc biệt là hóa học, dầu mỏ trở thành nguồn nguyên liệu phong phú cho
ngành cơng nghiệp hóa dầu, sản xuất các sản phẩm phi năng lượng. Hầu như các
sản phẩm có mặt trong đời sống hàng ngày đều được làm từ sản phẩm hóa dầu :
giày da, túi nhựa, dược phẩm,…Các sản phẩm năng lượng cũng như phi năng lượng
đang ngày càng đòi hỏi những tiêu chuẩn khắc khe hơn, trong đó chủ ́u là tiêu
chuẩn mơi trường. Do vậy, xu hướng hiện nay là nghiên cứu, khám phá ra các cơng
nghệ phù hợp, tìm tịi các vật liệu xúc tác nhiều ưu điểm hơn để xử lý các nguồn
dầu thô chất lượng ngày càng thấp, tỷ trọng càng lớn, thành phần càng chứa nhiều

tạp chất sang các sản phẩm chất lượng càng tốt, càng thân thiện với mơi trường.
Vì vậy, đối với sinh viên Lọc hóa dầu, việc hiểu những yêu cầu và kiến thức
cơ bản về các quá trình lọc, chế biến dầu thơ. Trong đồ án này sinh viên sẽ cũng cố
các kiên thức về quá trình lọc tách dầu cũng như làm quen việc tính toán thiết kế
một tháp chưng cất.

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

2

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ DẦU THÔ, CHỨC NĂNG
NHIỆM VỤ CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU
1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu thô
1.1.1.
Thành phần cơ bản dầu thô
Dầu thô là một chất lỏng có nguồn gốc từ những vật liệu hữu cơ là
nguồn các xác sinh vật nổi và chất mùn qua quá trình lắng đọng trầm tích và tích
tụ nên cácn mỏ dầu.
Về bản chất hóa học, dầu thơ là một hổn hợp rất phức tạp chứa chủ yếu là
các hợp chất hydrocarbon, bao gồm các hydrocarbon: paraffin, naphtene và
aromatic. Người ta thường dựa vào thành phần các họ hydrocarbon này để phân

loại dầu thơ. Ngồi ra, thành phần dầu thơ cịn chứa các hợp chất phi
hydrocarbon là những chất ngoài hydro và carbon, còn chứa các nguyên tố O,
N, S và các kim loại như Ni, V, Na,…
1.1.2.
Tính chất của dầu thô
Một số đăc trưng vật lý quan trọng của dầu thô.
 Tỷ trọng
Đây là đặc trưng nổi bật nhất của dầu thô. Tỷ trọng của dầu thô khác nhau
trong các mỏ khác nhau, và kể cả giữa vỉa này và vỉa khác của một mỏ. Tỷ
trọng của dầu thô càng nhỏ khi tỷ số H/C càng lớn. Tỷ trọng của dầu thơ có thể
nằm trong khoảng từ 0,7 – 1. Việc hiểu biết tỷ trọng của một loại dầu thô đóng
vai trị quan trọng trong mua bán dầu thơ và định hướng công nghệ chế biến,
lưu trữ, vận chuyển.
Tỷ trọng của dầu thơ có thể được thể hiện bằng tỷ trọng d15
4 , tỷ trọng tiêu
chuẩn (Specific Gravity) hay độ API. Công thức tính độ API theo tỷ trọng tiêu
chuẩn như sau:
ο

API =

141,5
− 131,
SG

 Độ nhớt

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

3

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Việc đo độ nhớt ở những nhiệt độ khác nhau rất quan trọng vì nó cho phép
tính tốn hao hụt ngun liệu trong đường ống, hệ thống ống trong nhà máy lọc
dầu, tính tốn cơng suất bơm và hệ thống trao đổi nhiệt.
Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ của các loại dầu thô không giống nhau.
Độ nhớt của dầu parafinic sẽ tăng nhanh khi hạ nhiệt độ. Độ nhớt động học của
dầu thô được xác định bằng phép đo thời gian chảy của dầu trong một ống mao
quản có độ dài biết trước nhân với chỉ số nhớt kế, phụ thuộc vào từng loại nhớt
kế khác nhau. Đơn vị độ nhớt động học là cSt hay mm2/s.
 Áp suất hơi và điểm chớp cháy
Người ta đánh giá áp suất hơi của dầu thô theo phương pháp áp suất hơi
Reid (RVP). Dầu thơ khi ra khỏi giếng có áp suất hơi có thể đạt tới 20 bar, rất
khó khăn cho điều kiện tồn chứa và vận chuyển. Do đó, dầu thô phải được đưa
qua thiết bị phân ly để tách một phần các cấu tử nhẹ trong dầu thô, giảm áp suất
xuống cịn 1 bar.
Điểm chớp cháy có liên quan chặt chẽ đến áp suất hơi của dầu thơ. Nó
qút định điều kiện làm việc, tồn trữ, vận chuyển và vận hành thiết bị. Điểm
chớp cháy càng thấp chứng tỏ hàm lượng hydrocacbon nhẹ trong dầu thô càng
lớn.
 Điểm chớp cháy, điểm vẫn đục của dầu thô
Khi dầu thô được đưa về trạng thái lạnh, người ta không quan sát thấy hiện
tượng chuyển tiếp rõ nét từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn như một chất lỏng

tinh khiết mà xảy ra hiện tượng như sau: đầu tiên xuất hiện sự gia tăng về độ
nhớt, sau đó nếu nhiệt độ tiếp tục hạ xuống thì các tinh thể nhỏ bắt đầu xuất
hiện. Trong trường hợp dầu trong suốt, ta sẽ quan sát được sự vẩn đục của đám
mây. Nhiệt độ vào thời điểm xuất hiện đám mây đó gọi là nhiệt độ vẫn đục
(Cloud Point) của dầu thô. Nếu ta vẫn tiếp tục hạ nhiệt độ thì các tinh thể sẽ tiếp
tục gia tăng kích thước, dầu trở nên đặc hơn và đến một lúc nào đó khơng cịn
khả năng lưu chất nữa. Nhiệt độ tại thời điểm dầu thô khơng cịn khả năng lưu
chất gọi là điểm chảy (Pour point). Sự tạo thành các tinh thể trong dầu thô chủ
yếu do các hợp chất n-paraffine dễ kết tinh khi hạ nhiệt độ.

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

4

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Điểm chảy của dầu thô thường nằm trong khoảng từ -30 đến 60 oC. Việc xác
định điểm vẩn đục và điểm chảy sẽ cho phép điều kiện vận hành, tồn chứa, vận
chuyển, công suất bơm.
 Thành phần các phân đoạn
Biểu diễn thành phần phân đoạn của dầu thô bằng đường cong chưng cất
TBP, đây là đồ thị thể hiện phần trăm chưng cất được theo nhiệt độ. Xác định
được đường cong TBP sẽ cho phép ta đánh giá hiệu suất thu hồi các phân đoạn
sản phẩm, từ đó hoạch định năng suất thu hồi theo từng loại dầu thô.

1.2. Tổng quan về sản phẩm dầu mỏ
Các sản phẩm của quá trình lọc dầu nói chung được chia thành 2 loại : các sản
phẩm dùng cho mục đích năng lượng và sản phẩm dùng cho mục đích phi năng
lượng.
1.2.1.
Các sản phẩm năng lượng
1.2.1.1.
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG
Hiện nay, LPG được sử dụng cho 3 mục đích: làm chất đốt, nhiên liệu cho động
cơ, và là ngun liệu cho cơng nghiệp hóa dầu. Trong đó, vai trị chủ ́u của LPG
vẫn là chất đốt, chiếm tới 70%, và LPG là một chất đốt có chất lượng tốt, cháy gần
như hồn tồn, ít tạp chất và khí thải ô nhiễm. Gần đây, LPG được phát hiện có chỉ
số octane cao, nên nó đã, đang và sẽ được nghiên cứu làm nhiên liệu cho động cơ
cháy cưỡng bức. Nhược điểm chủ yếu của nhiên liệu LPG là độ hóa hơi quá lớn và
nhiệt trị cháy thể tích thấp hơn xăng và diesel.
LPG được chia làm 2 loại sản phẩm: propane thương mại và butane thương
mại ; được lưu trữ ở trạng thái lỏng dưới áp suất 13 bar, nhiệt độ môi trường. Hai
dạng sản phẩm này khác nhau về thành phần cấu tử và tỷ trọng.
Các nguồn sản xuất LPG chủ yếu trong nhà máy lọc dầu: phân đoạn khí đã tách
C2- từ phân xưởng chưng cất khí quyển, và phần khí thu được trong phân xưởng
FCC giàu các hydrocacbon C3, C4 loại olefine. Ngồi ra, LPG cịn thu được từ các
q trình cracking nhiệt, giảm nhớt, HDS,…
1.2.1.2.
Xăng
Người ta phân biệt chủ yếu 2 loại xăng thường và xăng SUPER, tùy thuộc vào
trị số octane của nó, trong đó xăng SUPER có RON lớn hơn nhiều.
Xăng động cơ không phải đơn thuần là một sản phẩm của một q trình, mà nó
được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau, được lấy ra từ các quá trình khác nhau.
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

5

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Tùy thuộc chất lượng của xăng, yêu cầu và đặc tính của dầu thô mà các nhà máy lọc
dầu sẽ thiết kế các quá trình nâng cao chất lượng nguồn phối liệu cơ sở cho xăng.
Xăng là sản phẩm thường chiếm một lượng lớn trong nhà máy, chủ yếu là xăng thu
được từ phân xưởng FCC với chất lượng trung bình, xăng tạo thành từ q trình
reforming với RON lớn, ngồi ra cịn có xăng ankylate, isomeARte, xăng nhẹ từ
phân xưởng chưng cất khí quyển. Người ta có thể kết hợp thêm một số phụ gia
nhằm mục đích nâng cao chất lượng của xăng hoặc cho quá trình tồn chứa, hoạt
động của động cơ như : phụ gia tăng RON (phụ gia oxygene hay phụ gia cơ kim),
phụ gia ổn định chống oxy hóa…
1.2.1.3. Nhiên liệu phản lực
Nhiên liệu phản lực chủ yếu được lấy từ phân đoạn Kerosene của tháp chưng
cất khí quyển, có khoảng nhiệt độ sơi từ 180 – 250 oC. Phân đoạn Kerosene được
trích ra từ tháp chưng cất khí quyển qua một stripper dùng thiết bị đun sôi lại. Yêu
cầu quan trọng nhất của loại nhiên liệu này là khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp,
liên quan đến điểm kết tinh (Freezing point) và hàm lượng nước có trong nhiên liệu.
Nói chung, phân đoạn Kerosene đi ra từ tháp chưng cất khí quyển có chất lượng
đáp ứng tiêu chuẩn của nhiên liệu Jet A1. Hiệu suất thu hồi phân đoạn này phụ
thuộc vào điểm cắt và bản chất của dầu thô, nhưng thường hiệu suất này lớn hơn so
với nhu cầu thị trường. Ngoài ra, các phân đoạn trung bình thu được từ quá trình
Hydrocracking cũng rất thích hợp cho việc phối trộn nhiên liệu phản lực.

Để đảm bảo cho quá trình hoạt động tốt của động cơ, người ta còn thêm vào
một số phụ gia như: phụ gia chống oxy hóa, phụ gia tĩnh điện, phụ gia chống ăn
mịn, phụ gia chống đơng,…
1.2.1.4. Nhiên liệu diesel
Diesel là loại nhiên liệu nặng hơn xăng và nhiên liệu phản lực, dùng cho động
cơ cháy kích nổ. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí tự bốc cháy khi bị nén dưới áp
suất cao. Loại động cơ này tương đối phổ biến và đa dạng chủng loại, từ các loại xe
đặc biệt, xe chuyên dụng đến các loại phương tiện tải trọng lớn nhỏ khác nhau như
ô tô, tàu thủy, tàu hỏa,…
Một số đặc trưng quan trọng của nhiên liệu diesel như: độ nhớt, khả năng làm
việc ở nhiệt độ thấp, chỉ số cetane, hàm lượng lưu huỳnh. Trong các yêu cầu trên,
khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp và độ nhớt được chú ý hơn cả, vì chỉ số cetane là
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

6

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

u cầu dễ đạt được mà không phải qua các quá trình chuyển hóa phức tạp. Cụ thể
hơn, khi phối trộn gasoil cần chú ý đến các tính chất như : điểm vẩn đục, điểm chảy,
độ nhớt,…
Trong nhà máy lọc dầu, diesel được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau như :
− Phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất khí quyển. Hiệu suất thu hồi
cũng như tính chất của phân đoạn này phụ thuôc vào điểm cắt và bản chất của

dầu thô. Tùy thuộc vào lượng phối trộn và hàm lượng S địi hỏi trong diesel mà
có thể xử lý lưu huỳnh một phần hay hoàn toàn các phân đoạn gasoil từ tháp
chưng cất khí quyển.
− Phân đoạn gasoil thu được từ quá trình FCC (LCO – Light Cycle Oil),
phân đoạn này có hạn chế là chỉ số cetane rất thấp, khoảng 20, hàm lượng
aromatic và lưu huỳnh lớn. Có thể nâng cao chất lượng của phân đoạn này bằng
quá trình xử lý hydro, giảm hàm lượng S, Aromatic, tăng chỉ số cetane. Tuy
nhiên, q trình này khơng thay đổi lớn chất lượng của LCO, do đó nó được
phối trộn hạn chế vào diesel và định hướng phối trộn cho dầu đốt dân dụng.
− Phân đoạn gasoil từ quá trình hydrocracking có chất lượng rất tốt. Tuy
nhiên, q trình này vẫn còn sử dụng hạn chế do chi phí quá lớn.
− Ngồi ra có thể phối trộn một lượng nhỏ gasoil từ q trình giảm nhớt
hoặc lượng Kerosene cịn dư sau khi phối trộn nhiên liệu phản lực.
1.2.1.5.
Dầu đốt dân dụng
Hiện nay, nhu cầu về sản phẩm này đang dần bị thu hẹp lại do sự phát triển của
năng lượng hạt nhân, năng lượng điện và nguồn khí tự nhiên. Tuy nhiên, cho đến
nay, nó vẫn cịn đóng vai trị quan trọng trong cuộc sống ; đặc biệt ở các nước châu
Âu, loại sản phẩm này chủ yếu dùng trong các lò sưởi.
So với Diesel, yêu cầu về tiêu chuẩn của FOD ít khắc khe hơn nhiều, chủ yếu là
hàm lượng lưu huỳnh (≤ 0,2%). Do đó, việc phối trộn nó khơng gặp nhiều khó
khăn.
1.2.1.6.
Dầu đốt cơng nghiệp
Loại nhiên liệu này chủ yếu áp dụng cho các quá trình đốt cháy trong cơng
nghiệp (nhà máy điện, lị đốt…), và một phần có thể cung cấp cho các tàu thủy cơng
suất lớn, sử dụng động cơ diesel. Ứng dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel của
dầu đốt công nghiệp ngày càng giảm, trong khi đó nhu cầu áp dụng cho các lĩnh vực
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

7

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

như : lò đốt của các nhà máy xi măng, sấy và chế biến thực phẩm vẫn đóng vai trị
quan trọng và khó thay thế.
Trong nhà máy lọc dầu, dầu đốt công nghiệp được phối trộn từ các nguồn khác
nhau như: cặn mazut, cặn giảm nhớt, cặn chưng cất chân không, LCO, HCO,…
Các ràng buộc đối với loại nhiên liệu này ngày càng khắc khe hơn, chủ yếu là
hàm lượng S và độ nhớt. Do vậy, việc lựa chọn các nguồn phối liệu cơ sở đóng vai
trị nhất định: LCO và HCO có độ nhớt nhỏ hơn nhiều so với các nguồn phối liệu là
cặn, cặn chưng cất chân không và cặn giảm nhớt lại có hàm lượng S khá cao.
1.2.2.
Các sản phẩm phi năng lượng
1.2.2.1.
Dung môi hydrocacbon
Các dung môi hydrocacbon là các phân đoạn dầu mỏ tương đối nhẹ, nằm trong
khoảng từ C4 đến C14 với ứng dụng đa dạng từ công nghiệp cho đến nông nghiệp.
Người ta sử dụng đặc tính bốc hơi nhanh và phân chia dung môi hydrocacbon theo
nhiệt độ sôi.
− Xăng đặc biệt : phân bố trong khoảng 30 đến 205oC
− White-spirits : 135 – 205oC, hàm lượng aromatic thấp, chủ yếu dùng làm dung
môi pha sơn.
− Lamp oils : từ C10 đến C14, khoảng sôi từ 160 – 300 oC, chủ yếu làm dung môi

cho các loại mực in.
− Các sản phẩm aromatic tinh khiết (BTX) : làm dung môi cho keo dán, nguyên
liệu sản xuất thuốc trừ sâu, làm môi trường cho phản ứng polymer hóa,…
 Các tính chất cần thiết cho dung mơi hydrocacbon như :
− Độ bốc hơi: đặc trưng bằng đường cong chưng cất hay áp suất hơi, ảnh
hưởng đến thời gian sấy khơ sản phẩm.
− Độ hịa tan: dung mơi phải có độ hịa tan chọn lọc.
− Độ tinh khiết: cần phải kiểm tra nồng độ các chất hòa tan như các hợp chất
của lưu huỳnh, olefine, aromatic,…
− Mùi: không khó chịu
− An tồn và tính độc: liên quan đến nguy cơ cháy nổ, có thể đánh giá bằng
điểm chớp cháy, và hàm lượng benzene có trong dung mơi.
1.2.2.2.
Naphtha
Naphta là một nhóm đặc biệt của dung mơi hydrocacbon, có đặc tính bốc hơi
tương tự như White-spirits. Đây là sản phẩm cơ bản của cơng nghiệp hóa dầu, được
sử dụng chủ yếu cho quá trình Cracking hơi, sản xuất các olefine có giá trị cao như
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

8

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

propylene, butene. Khơng có tiêu chuẩn chính thức cho loại sản phẩm này mà chỉ có

tiêu chuẩn thương mại được thỏa thuận theo hợp đồng.
Có hai yêu cầu cơ bản đối với naphta:
− Thành phần : diễn tả qua đường cong chưng cất, có thể đi kèm với tỷ trọng
và áp suất hơi.
− Độ tinh khiết: được xác định thông qua màu sắc hoặc bằng phương pháp
test thông dụng như ăn mòn lá đồng, kiểm tra nồng độ rượu, ether, mercaptane,
…
1.2.2.3.
Dầu nhờn
Người ta phân loại dầu nhờn chủ yếu theo độ nhớt. Tất cả các loại dầu nhờn đều
được tạo nên từ 2 loại: dầu gốc và phụ gia. Dầu gốc có thể là dầu gốc khống hay
dầu gốc tổng hợp. Sự có mặt của phụ gia cho phép điều chỉnh các tính chất của dầu
gốc. Các loại phụ gia thường dùng: phụ gia tăng chỉ số nhớt, giảm điểm chảy, chống
mài mịn, chống oxy hóa, chống tạo bọt,…
1.2.2.4.
Sáp và paraffine
Trong q trình sản xuất dầu gốc khống, phần n-paraffine loại trừ AR được
chia thành 2 loại: paraffine thu được từ distilate nhẹ, còn cire thu được từ distilate
nặng và trung bình.
Các sản phẩm này có đặc tính hồn tồn khơng chứa hydrocacbon thơm, chúng
thường được dùng để sản xuất bao bì thực phẩm, nến, mỹ phẩm, xi…
1.2.2.5.
Bitume
Đây là loại sản phẩm dễ kết dính, gồm các loại sau :
− Bitume nguyên chất thu trực tiếp từ quá trình lọc dầu.
− Bitume lỏng : là hỗn hợp bitume với một dung mơi, thường là phân đoạn
Kerosene có chất lượng thấp, có tác dụng làm giảm độ nhớt của bitume.
− Bitume pha lỗng : hỗn hợp với một loại dầu có độ nhớt thấp, thơng thường
là dầu than đá hay dầu có nguồn gốc dầu mỏ. Sản phẩm này thường có độ nhớt
cao hơn bitume lỏng.

− Bitume thường được sử dụng để làm đường giao thông, làm tấm lợp, bọc
ống, cách điện, cách âm,…
1.3. Giới thiệu về dầu thô Arập Saudi
Nguồn nguyên liệu là dầu thô Saudi nặng. Sau đây là một số tính chất của
dầu thô Saudi nặng như sau:
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

9

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Bảng 1.1: Tính chất tỷ trọng, hàm lượng, lưu huỳnh của 24 cấu tử giả

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

10

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Hình 1: Đường cong chưng cất điểm sôi thực của dầu thơ Saudi

Hình 2: Đường cong API của dầu thơ Saudi nặng
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

10


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

11

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

Hình 3: Đường cong hàm lượng lưu huỳnh của dầu thô Saudi nặng
1.4. Chức năng nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu
 Dầu thô sau khi khai thác lên được sử dụng trực tiếp mà không thông qua
công đoạn chế biến nào cả thì có giá trị sử dụng rất hạn chế, trong khi thành phần
của nó có rất nhiều cấu tử quý cho nhiều mục đích khác nhau. Vi vậy nhà máy lọc
dầu được xây dựng để tách dầu thô thành các sản phẩm tùy theo mụch đích sử dụng
khác nhau.
Đầu tiên dầu thơ trải qua các q trình lọc tách vật lý nhằm mục đích phân
riêng hổn hợp nhiều cấu tử thành các phân đoạn có nhiệt độ sơi khác nhau, sản
phẩm trung gian khác nhau nhờ vào các quá trình sau:
− Quá trình chưng cất (khí quyển, chân khơng, các tháp tách)
− Q trình hấp thụ

− Q trình hấp phụ
− Quá trình trích ly
− Quá trình kết tinh
 Nhiệm vụ đồ án
Nguồn nguyên liệu là dầu thô Saudi nặng. Nhiệm vụ của đồ án gồm:
 Tính toán cân bằng vật chất các phân xưởng.
SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

11


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

12

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

− Phân xưởng chưng cất khí quyển xử lý nguồn nguyên liệu dầu thô.
− Phân xưởng chưng cất chân không xử lý hoàn toàn hay một phần nguyên liệu
cặn chưng cất khí quyển, nhằm thu được 2 loại sản phẩm làm nguyên liệu cho phân
xưởng tiếp theo: phần cất chân không nhằm làm nguyên liệu cho phân xưởng
cracking xúc tác FCC, phần cặn chưng cất chân không làm nguyên liệu cho sản xuất
bitum.
− Phân xưởng Cracking nhiệt: biến đồi các phân đoạn xăng thành các sản
phẩm nhẹ, tương ứng với khoảng sôi của các sản phẩm trắng như xăng, kerosene,
diesel.
− Phân xưởng Reforming xúc tác: bao gồm một loạt các phản ứng nhằm làm

thơm hóa các sản phẩm dầu mỏ, tăng tri số octan của xăng và cung cấp nguồn khí
hydro cho công nghệ làm sạch dầu mỏ.
− Phân xưởng Alkyl hóa: alkyl hóa alkan nhằm tăng trị số octan, chuyển hóa
các hydrocarbon thơm làm nguyên liệu tổng hợp hóa dầu.
− Phân xưởng HDS nhằm tách loại lưu huỳnh các nguồn phối liệu cơ sở như
gasoil nhẹ, gasoil nặng hoặc khử S cho các bán sản phẩm làm nguyên liệu cho quá
trình xử lý tiếp theo, nhằm đảm bảo tiêu chuẩn về hàm lượng S cho sản phẩm
thương phẩm.
− Phân xưởng FCC: chuyển hóa các phân đoạn nặng dưới tác dụng của chất
xúc tác, nhằm tăng hiệu suất thu hồi xăng và LPG
 Thiết kế tháp chưng cất: tính toàn nhiệt độ nguyên liệu vào, nhiệt độ nguyên
liệu ra, đường kính, chiều cao tháp …

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

12


Đồ Án Tốt Nghiệp
Khí

13

Cơng Nghệ Hóa Học – Dầu &

CHƯƠNG 2:
TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
2.1. Phân xưởng chưng cất khí quyển

2.1.1.
Mục đích phân xưởng
Phân xưởng chưng cất khí quyển là phân xưởng xử lý một lượng nguyên liệu
lớn nhất so với các phân xưởng khác của nhà máy. Đây là quá trình xử lý sơ bộ đầu
tiên thực hiện quá trình vật lý chưng cất nhằm phân tách dầu thô ra làm các phân
đoạn: Naphtha, Kerosene, LGO, HGO và Residue cho quá trình chưng cất khí
quyển.
2.1.2.
Nguyên liệu
Nguyên liệu của q trình này là dầu thơ sau khi đã qua các quá trình xử lý
để tách muối, tạp chất cơ học và ổn định dầu.
2.1.3.
Tính tốn cân bằng vật chất cho phân xưởng
Khoảng nhiệt độ sôi của các phân đoạn
2.1.3.1.
Khoảng nhiệt độ sôi của các phân đoạn sản phẩm: Ti – Tf .
Theo các số liệu khoảng nhiệt độ ( oF) các phân đoạn sản phẩm được lấy ra
tại tháp chưng cất khí quyển như sau:
Bảng 2.1: Khoảng nhiệt độ các phân đoạn của tháp chưng cất khí quyển

Thiếp lập đường cong chưng cất điểm sôi thực của các phân đoạn
 Đường cong chưng cất điểm sôi thực TPB của phân đoạn Naphtha
(<375 oF)
− Hiệu suất thu phân đoạn % = 22.8
− Nhiệt độ điểm cắt cuối theo đườg cong TPB =375 oF
− Từ bảng tương quan về điểm cắt (bảng 1.17 phụ lục I), suy ra được điểm cắt
theo ASTM = 375 – 11 =364 oF
− Điểm cắt TPB 50 % theo thể tích = 22.8/2 = 11,4
− Nhiệt độ TPB 50 % tương ứng với 11.4 % thể tích = 225 oF
− Từ tương quan về điểm cắt, ta suy ra được điểm cắt theo ASTM = 231 oF

− Sử dụng biểu đồ xác định nhiệt độ ASTM theo phần thể tích hình 2.1 (phụ
lục II), để ước lượng nhiệt độ ASTM từ hai điểm bất kì là ASTM 50% và ASTM
100%. Ta có được bảng số liệu sau:
2.1.3.2.

Bảng 2.2: Tương quan đường cong ASTM và TBP phân đoạn Naphtha

SVTH: Nguyễn Như Phú – Lê Văn Trung – 10H5

GVHD: TS. Đặng Kim Hoàng

13