Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập sản phẩm dầu mỏ
1 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tiến sĩ: Đỗ Chiếm Tài TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ MỤC LỤC 2 Câu 1: Xăng động cơ là gì? Thành phần hóa học của xăng động cơ? Phân loại xăng động cơ? Trà lời: 1. Khái niệm Xăng động cơ là hỗn hợp hydrocacbon ở thể lỏng, dễ bay hơi, không màu. Xăng động cơ không phải đơn thuần chỉ là sản phẩm của một quá trình chưng cất từ một phân đoạn nào đó của dầu mỏ hay một quá trình chưng cất đặc biệt khác. Nó là một sản phẩm hỗn hợp được lựa chọn cẩn thận từ một số thành phần, kết hợp với một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cầu hoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và cả trong các điều kiện tồn chứa, dự trữ khác nhau. Về bản chất hóa học, xăng động cơ là một hợp chất béo hydrocacbon với cấu trúc phân tử có từ 7 đến 11 nguyên tử cacbon (C) trong mạch liên kết hydrocacbon. 2. Thành phần hóa học của xăng động cơ Xăng động cơ là một loại nhiên liệu, là một hợp chất hóa học vô cùng phức tạp. Trong thành phần hóa học của xăng có khoảng 500loại hydrocacbon khác nhau (no và chưa no) và cả thành phần phi hydrocacbon. - Thành phần hydrocacbon: + Chứa hàm lượng lớn từ C 4 đến C 10 , C 11 + Nhiệt độ sôi thay đổi từ 30 – 200 0 C + Gồm: Paraffin, Naphthenic, Aromatic, Olefin Tuy nhiên trong đó, 3 dạng hydrocacbon chính thường được dùng để pha chế xăng thương phẩm là paraffin,aromatic và olefin. Đây là thành phần hóa học cơ bản của xăng. + Paraffin: là các hydrocarbon no mạch hở có công thức tổng quát C n H 2n+2 + Naphthenic: là các hydrocarbon no mạch vòng có công thức tổng quát C n H 2n + Aromatic: là các hợp chất thơm có chỉ số octane cao nhưng đang được giảm dần về thành phần do yếu tố môi trường, sức khỏe. + Olefin: là các hydrocaron không no mạch nhánh, sinh ra trong các quá trình chế biến thứ cấp. - Thành phần phi hydrocacbon chiếm một hàm lượng nhỏ gồm: + Hợp chất của lưu huỳnh: chủ yếu là mercaptan (RSH) khi cháy tạo ra SO x gây ra tính ăn mòn và ô nhiễm môi trường. + Hợp chất của nitơ: khi cháy tạo ra sản phẩm khí là NO x gây ảnh hưởng tới môi trường. + Hợp chất của oxy: gây nên hiện tượng ăn mòn và tính kém ổn định của xăng. 3.Phân loại xăng động cơ 3 a. Xăng chưng cất - Chiếm khoảng 15% khối lượng dầu thô ban đầu - Xăng chưng cất có chỉ số octane thấp 30 - 65 b. Xăng cracking nhiệt - Xăng cracking nhiệt có trị số octane cao hơn xăng chưng cất (60 – 68) nhưng chưa đạt chuẩn xăng thường. - Chứa nhiều olefin, độ bền kém, dễ gây ngưng tụ - Chứa lượng lưu huỳnh cao (0.5 – 1.2%) c. Xăng cracking xúc tác - Chứa hàm lượng olefin thấp hơn so với cracking nhiệt - Hàm lượng hydrocacbon phân nhánh cao hơn - Chỉ số octane 87 – 92 - Hàm lượng olefin 9 – 13% làm mất tính ổn định của xăng d. Xăng reforming - reformate - Có đặc tính thơm cao - Chỉ số octane cao 95 – 102 e. Xăng isomerate - Xăng chứa hydrocacbon phân nhánh - Có trị số octane cao hơn f. Xăng alkylate - Xăng chứa nhiều hydrocacbon phân nhánh - Chỉ số octane cao g. Xăng cốc hóa - Hàm lượng các hợp chất phi hydrocacbon lớn - Kém ổn định vì chứa lượng lớn các hợp chất không no 4 Câu 2: Một số tính chất kỹ thuật đặc trưng của xăng động cơ? Các phương pháp sản xuất xăng động cơ? Trả lời: Để động cơ hoạt động tốt và có hiệu suất cao, xăng phải tương thích với động cơ, nghĩa là phải có phẩm chất đáp ứng được một số yêu cầu sau: - Có khả năng bay hơi đủ tốt - Cháy điều hòa - Có nhiệt cháy lớn - Không tạo cặn - Không ăn mòn động cơ - Dễ lưu chuyển - Khí thải có ít thành phần độc hại với môi trường và con người Vì vậy, để đánh giá khả năng làm việc và cháy của xăng người ta thường căn cứ vào một số tính chất hóa lý đặc trưng của chúng. - Khả năng bay hơi của xăng - Khả năng cháy kích nổ - Trị số octan - Độ bền hóa học của xăng - Hàm lượng lưu huỳnh tổng - Hàm lượng benzen - Hàm lượng photpho Đây là những tính chất hóa lý đặc trưng cần xét đến để đánh giá phẩm chất xăng Các phương pháp sản xuất xăng động cơ: xăng động cơ là hỗn hợp phối trộn bởi các nguồn: - Xăng của quá trình cracking (FCC) - Reformate - Xăng chưng cất trực tiếp - Xăng của quá trình isomer hóa - Alkylate - Xăng của quá trình cốc hóa, các quá trình xử lý bằng hydrogen - Các phụ gia: Methanol, ethanol, MTBE…. 5 Câu 3: Trị số octane là gì? Nguyên nhân gây ra hiện tượng kích nổ? Sự phụ thuộc của trị số octane vào thành phần nhiên liệu? Phương pháp xác định trị số octane? Phương pháp tăng trị số octane? Trả lời: Trị số octan (Octan number)là một đại lượng quy ước đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu và được đo bằng % thể tích của iso-octane (2,2,4-trimetylpentan) có trong hỗn hợp của nó với n-heptan (C 7 H 16) và có khả năng chống kích nổ tương đương khả năng chống kích nổ của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện chuẩn. Nguyên nhân gây ra hiện tượng kích nổ ở động cơ đốt trong? Hiện tượng kích nổ bắt nguồn từ việc sử dụng nhiên liệu có khả năng chống kích nổ quá thấp, khiến cho hỗn hợp khí - nhiên liệu không được đốt cháy một cách điều hoà để tạo ra nguồn năng lượng tối đa. Cụ thể là quá trình cháy điều hòa sinh ra các bức xạ nhiệt đốt nóng vùng nhiên liệu chưa cháy phía trước và nếu như nhiên liệu có tính chống kích nổ tốt nó sẽ không cháy trước khi ngọn lửa lan tới. Chúng sẽ cháy một cách tuần tự cho đến khi hỗn hợp nhiên liệu hết và cung cấp một công tối đa lên piston. Thực tế, có nhiều phản ứng tiền kích nổ xảy ra trong vùng hỗn hợp nhiên liệu chưa cháy trong buồng đốt trước khi bề mặt ngọn lửa từ bugi ập đến. Các phản ứng đó tạo ra các phần tử hoạt động hóa học như các peroxide có khả năng tự bốc cháy bởi các bức xạ nhiệt trong khi ngọn lửa chưa lan đến. Các phản ứng này có tốc độ khoảng 1500-2500 m/s, nhanh gấp hằng trăm lần tốc độ cháy bình thường. Với tốc độ cháy như vậy chúng sẽ gây ra sự tăng đột ngột áp suất trong xi-lanh, giá tri áp suất tức thời ngay tại thời điểm xảy ra sự kích nổ lên tới 160 atm-170 atm, cao hơn nhiều lần so với áp suất hoạt động bình thường. Tuy nhiên áp suất tác động lên thành piston lại không khác mấy so với áp suất hoạt động ổn định khi không có kích nổ. Nguyên nhân là do sự bù trừ áp suất của hai dòng khí ngược nhau: Một dòng sinh ra do bề mặt lửa lan truyền còn dòng kia sinh ra từ các điểm kích nổ Sự phụ thuộc của chỉ số octane vào thành phần của nhiên liệu như thế nào? Xăng chứa càng nhiều hydrocacbon thơm hoặc iso-paraffin thì cho chỉ số octane càng cao. Cụ thể ta có khả năng chống kích nổ của các hydrocacbon như sau? - Hydrocacbon thơm - Olefin mạch nhánh - Paraffin mạch nhánh - Naphthene mạch nhánh - Olefin mạch thẳng - Naphthene - Paraffin mạch thẳng - Paraffin mạch thẳng lớn 6 Các phương pháp xác định trị số octane: có 2 phương pháp chính - Phương pháp RON – Research Octane Number (ASTM D 2700) Đây là phương pháp thông dụng nhất, đo ở 49 0 C (120F), xác định ở tốc độ quay của động cơ 600 vòng/phút và phù hợp với xe chạy trong thành phố, thường xuyên thay đổi tốc độ và tải trọng nhẹ. - Phương pháp MON – Motor Octane Number ( ASTM D 2699) Phương pháp xác định ở tốc độ quay của động cơ 900 vòng/phút, đo ở 149 0 C, có giá trị thấp hơn RON và phù hợp với loại xe vận tải đường trường, tốc độ vận hành cao và ổn định. - Ngoài ra, dựa trên RON và MON người ta còn đưa ra PON (popular octane Number), RdON (observed Road Octane Number) để chỉ trị số octane của xăng Các phương pháp tăng trị số octane: có 2 phương pháp thường dùng để tăng trị số octane đó là: - Dùng phụ gia: Phụ gia họ cơ kim (Pb, Mn, Fe), phụ gia chứa oxy, phụ gia amine thơm, … Phương pháp hóa học: sử dụng các quá trình chế biến thứ cấp như isome hóa, reforming xúc tác, FCC, alkyl hóa, … 7 Câu 4: Phụ gia cho xăng động cơ: phụ gia oxygenate, phụ gia chứa kim loại, phụ gia họ amine? Mỗi họ phụ gia cho một vài ví dụ? Ở Nhà máy Lọc hóa dầu Dung Quất người ta sử dụng phụ gia nào? Trả lời: Phụ gia Tác dụng Ví dụ Giới hạn Tác hại Phụ gia Oxygenation - Tăng ON - Cung cấp oxy cho phản ứng cháy hoàn toàn - Methanol, Ethanol, MTBE, ETBE, TAME - Hàm lượng Oxy: <2.7% khối lượng - Tăng RVP - Gây ô nhiễm - Dễ gây phân lớp khi tồn chứa và bảo quản - Một số chất gây ăn mòn rất mạnh Phụ gia chứa kim loại - Tăng ON - Ngăn cản sự tạo thành tác nhân peroxide - Giảm các CO x , NO x , SO x , HC trong khí thải - Phụ gia chì: TEL, TML - Phụ gia chứa Mn: MMT - Phụ gia chứa Fe: Plutocen hoặc Sunazocen - Phụ gia chứa Pb đã cấm sử dụng - Phụ gia chứa Mn <50mg Mn/l - Phụ gia chứa sắt: <38mg Fe/l - Làm tăng sự mài mòn động cơ và làm hỏng bộ phần đánh lửa trong buồng đốt chính Phụ gia họ Amine - Tăng ON cao nhất - Làm ổn định xăng - Làm giảm bớt hay hạn chế tạp chất trong xăng - PT-10515 G chứa N- methylaniline - A-819(Trung Quốc)- chứa Amine thơm - ADA- KRATA(Nga )- chứa N- methyl Aniline hoặc monoaniline - … - Có xúc tác : <6% thể tích - Không có xúc tác: 1- 1.3% - Dễ tạo nhựa trong động cơ và bộ phận đốt trong 8 Câu 5: Công nghệ sản xuất MTBE: lịch sử phát triển, mục đích và ý nghĩa sử dụng MTBE, cơ sở lý thuyết công nghệ sản xuất MTBE và các công nghệ sản xuất MTBE (nguyên liệu, phản ứng hóa học, sơ đồ công nghệ). Trả lời: MTBE là tên viết tắt của Metyl tert butyl ete là hợp chất chứa oxy có công thức cấu tạo: MTBE được tổng hợp từ TBA hoặc tổng hợp từ isobutylen với metanol ( đây là hai phương pháp chính trong công nghiệp). MTBE là cấu tử có trị số octan rất cao do vậy được sử dụng chủ yếu để pha vào xăng nhằm cải thiện chất lượng xăng và giảm ô nhiễm môi trường. MTBE có nhiều ưu điểm hơn so với phụ gia Pb ở chỗ MTBE vừa có tác dụng nâng cao trị số MON của xăng vừa làm tăng khả năng cháyhoàn toàn của nhiên liệu, do đó giảm khí thải gây ô nhiễm( khí CO ), không làm tăng áp suất hơi bão hoà của nhiên liệu, ổn định tốt có tính tương thích khi pha chộn với nhiên liệu, tan tốt trong nhiên liệu… Nhu cầu tiêu thụ MTBE đang tăng nhanh, MTBE là một trong những hoá chất tăng trưởng mạnh nhất trênthế giới với tốc độ tăng trưởng trung bình 20% mỗi năm (1989 1994).Dù báo đến năm 2010 nhu cầu về MTBE trên toàn thế giới có thể lên tới 29000 tấn/năm. Có nhiều công nghệ sản xuất MTBE của các hãng khác nhautrênthếgiới, vídụnhưquitrìnhcôngnghệ sảnxuấtMTBEcủa Snamprogatti (Mỹ) sử dụng nguyên liệu là hỗn hợp khí C 4 chứa isobutylen. Quy trình công nghệ sản xuất MTBE của Huls ( Cộng hoà liên bang Đức). quá trình của CD Tech dùng nguyên liệu C1 và C5( hỗn hợp khí). Quátrình ARCO với nguyên liệu từ quá trình đehydrat hoá Tert Butyl Alcohol. 1.Tính chất lí học: MTBE là chất lỏng không màu, linh động, độ nhít thấp, dễ cháy, tan vô hạn trong các dung môi hữu cơ và hydrocacbon. 2.Tính chất hoá học: MTBE khá ổn định dưới điều kiện axit yếu, môi trường kiềm hoặc trung tính. Nguyên tử oxy O trong phân tử MTBE có một cặp điện tử không chia và các nguyên tử gốc alkyl -CH3 và -C(CH 3 ) 3 có hiệu ứng cảm ứng dương (+I) đã tạo ra cho MTBE (ete) mang đặc tính của một bazơ. Do đó MTBE tham gia các phản ứng hoá học với các axit. 3. Ứng dụng Ứng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu . Hiện nay hơn 90% MTBE sản xuất được làm phụ gia nhằm tăng trị số octan của xăng do MTBE có trị số octan cao : RON : 115 - 135 MON : 90 - 120 9 Pha trộn đạt hiệu quả cao nhất khi MTBE trộn với xăng dầu parafino và ngược laị khi trộn với xăng xăng giàu olefin thì áp xuất hơi bão hoà của xăng giảm. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng pha trộn Butan vào nhiên liệu do đó làm giảm tính kinh tế của nã. Khi áp xuất bão hoà giảm xuống thì khả năng pha trộn Butan vào xăng tăng lên , làm tăng triển vọng kinh tế do Butan là cấu tử dễ tìm , rẻ tiền và có trị số octan cao. Ngoài mục đích tăng trị số octan cho xăng . Khi thêm MTBE vào xăng sẽ làm giảm áp xuất hơi bão hoà của xăng do đó làm giảm tính bay hơi đồng thời khi cháy tạo giảm hàm lượng Hydrocacbon không cháy hết. Mặc dù MTBE có nhiệt cháy thấp hơn một chút so với xăng nhưng khi trộn khoảng 20%V thì nó không làm giảm công suất của động cơ và mức tiêu hao nhiên liệu. Đồng thời có tác dụng làm khởi động động cơ dễ dàng lúc nhiệt độ thấp và ngăn cản quá trình tạo muội trong xilanh. Những ứng dụng khác: MTBE cũng được sử dụng làm nguyên liệu hoặc các hợp chất trung gian trong công nghiệp tổng hợp hưũ cơ hoá dầu. MTBE bị bẻ gãy tạo Metanol . Ngoài ra MTBE còn được làm nguyên liệu để sản xuất các hợp chất quan trọng khác Metacrolein , axitMetacrylic , iso- pren , dùng làm dung môi trong quá trình phân tích và làm dung môi chiết. 4. Những ưu, nhược điểm của MTBE khi sử dụng : Ưu điểm : - Trị số octan cao - Độ bay hơi thấp - Khả năng pha trộn với xăng tốt - Giảm tạo CO và cháy hết Hydrocabon - Tính kinh tế không phụ thuộc vào sự trợ giá - Sản phẩm có thể thay thế một chất khác có giá trị tương đương - Được chấp nhận trên thị trường. Nhược điểm : - Nguyên liệu isobutylen khó tìm và đắt tiền - Độc hại với môi trường nước. Tuy vậy hiện phụ gia MTBE vẫn được đánh giá là một trong những phụ gia được sử dụng rộng nhất trên thế giới để thay thế cho phụ gia chì. 5. Cơ sở hoá học của quá trình sản xuất MTBE: MTBE được tạo thành bởi phản ứng cộng hợp metyl alcohol(metanol) vào liên kết đôi hoạt động của isobutylen, phản ứng như sau: 10 [...]... atm - Dầu đốt FO (Fuel Oil) Là khái niệm chỉ tất cả các sản phẩm năng lượng của dầu mỏ không được dùng vì không có đủ các phẩm chất cần có, được gọi chung là dầu cặn Thường là sản phẩm thu được từ phần cặn của ADU, cặn của VDU, cặn quá trình chế biến sâu các phân đoạn dầu thô (FCC), phần tách chiết ra trong các công nghệ sản xuất dầu nhờn Phân loại dầu FO: gồm dầu đốt nhẹ và dầu đốt nặng - - Dầu đốt... là các phân đoạn dầu khoáng gốc dầu mỏ, được chế biến theo công nghệ truyền thống Ngoài ra còn có thể dùng một số loại dầu gốc tổng hợp hay dầu gốc động thực vật 1 Dầu gốc chế biến từ dầu mỏ Dầu gốc chế iến từ dầu mỏ có nhiều chủng loại Tuy vậy chúng được sản xuất từ quy trình pha trộn trên cơ sở bốn loại nguyên liệu là: - Phân đoạn dầu nhẹ: sôi trong khoảng 350oC – 400oC Phân đoạn dầu trung bình: sôi... nhũ với dầu FO làm tạo các lớp keo lầy nhầy đọng dưới đáy bể, khi tồn chứa lâu ngày sẽ tạo bùn 33 Câu 12: Khái niệm dầu nhờn? Công dụng của dầu nhờn? Thành phần hóa học của dầu nhờn? Các loại phụ gia dùng cho dầu nhờn? Trả lời: Khái niệm dầu nhờn: Dầu nhờn là loại dầu dùng để bôi trơn cho các động cơ Dầu nhờn là hỗn hợp bao gồm dầu gốc và phụ gia, hay người ta thường gọi là dầu nhờn thương phẩm Phụ... muội than của dầu mỏ Chiều cao ngọn lửa không khói càng cao thì dầu càng tốt 19 Câu 7: Dầu hỏa là gì? Thành phần hóa học của dầu hỏa? Các yêu cầu cơ bản của dầu hỏa đun nấu? Trả lời: Dầu hỏa hay Kerosen là hỗn hợp của các hydrocacbon lỏng không màu, dễ bắt cháy, thu được từ chưng cất phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ 150 °C đến 275 °C (các chuỗi cacbon từ C12 đến C15) Thành phần hóa học của dầu hỏa: ảnh hưởng... 450oC Phân đoạn dầu nặng: sôi trong khoảng 450oC – 500oC Phân đoạn dầu cặn: sôi khoảng trên 500oC Thông thường có bốn loại dầu gốc tương ứng với bốn phân đoạn chưng cất nói trên là: dầu gốc SN 150, dầu gốc SN 300, dầu gốc SN 450 và dầu gốc cặn BS 150 Trong đó SN: chỉ dầu trung tính làm sạch bằng dung môi, BS: dầu cặn và 150, 300, 450 chỉ độ nhớt quy ước ở 100oF Thành phần hydrocacbon của dầu gốc Thành... với mục đích là giúp cho dầu nhờn thương phẩm có được những tính chất phù hợp với chỉ tiêu đề ra mà dầu gốc không có được Công dụng của dầu nhờn: Bôi trơn các bề mặt có chuyển động trượt giảm ma sát, giảm mài mòn, tăng tuổi thọ của chi tiết - Rửa sạch bề mặt ma sát của các chi tiết Thành phần hóa học của dầu nhờn: - Dầu nhờn thương phẩm bao gồm hai hợp phần là dầu gốc và phụ gia Dầu gốc được sử dụng nhiều... thải rắn trong khí thải Giá trị này thường được đo bằng phương pháp ASTM D189 Hàm lượng tro: Là sản phẩm của quá trình đốt cháy FO, các sản phẩm cơ kim và muối có trong dầu mỏ đều tập trung đa phần ở dầu cặn và khi đốt chúng được tạo ra tro Tro là các hạt muối có Tnc thấp bám vào thành lỗ thiết bị phun dầu, làm tắc vòi phun Tro bám vào thành ống gia nhiệt sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt của lò Ở... tiêu chất lượng của diesel? Trả lời: Dầu diesel là một loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ bằng quá trình chưng cất trực tiếp, có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hỏa và dầu bôi trơn, nặng hơn dầu lửa và xăng Chúng thường có nhiệt độ bốc hơi từ 1750C đến 370oC Các nhiên liệu Diesel nặng hơn thì có nhiệt độ bốc hơi từ 3150C đến 425oC Diesel có nguồn gốc dầu khí bao gồm khoảng 75% hydrocacbon... của dầu bôi trơn làm chúng có màu sẫm, dễ bị biến chất tạo cặn trong dầu khi làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao Tuy nhiên sự có mặt của chúng với hàm lượng nhỏ sẽ làm tăng tính bám dính của dầu nhờn đối với bề mặt kim loại giúp cho khả năng chống ăn mòn, mài mòn các chi tiết máy tốt hơn 2 Dầu nhờn tổng hợp Có nguồn gốc là sản phẩm của những phản ứng hóa học Loại này khác phục nhược điểm của dầu. .. phần hóa học của nhiên liệu đốt lò?Các chỉ tiêu chất lượng quan trọng của nhiên liệu đốt lò? Trả lời: 1 Các loại nhiên liệu đốt lò: LPG LPG hay khí dầu mỏ hóa lỏng là sản phẩm của nhà máy chế biến khí hoặc nhà máy lọc dầu Nếu thu được trong nhà máy lọc dầu nó được thu hồi từ các quá trình chính đó là: phân đoạn khí của xưởng CDU, phần khí của Naphtha Hydrotreating, FCC, HydroCracking, Coking, Visbreaking . 1 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tiến sĩ: Đỗ Chiếm Tài TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ MỤC LỤC 2 Câu 1: Xăng động cơ là gì? Thành phần hóa học của xăng động. muội than của dầu mỏ. Chiều cao ngọn lửa không khói càng cao thì dầu càng tốt. 19 Câu 7: Dầu hỏa là gì? Thành phần hóa học của dầu hỏa? Các yêu cầu cơ bản của dầu hỏa đun nấu? Trả lời: Dầu hỏa hay. cơ không phải đơn thuần chỉ là sản phẩm của một quá trình chưng cất từ một phân đoạn nào đó của dầu mỏ hay một quá trình chưng cất đặc biệt khác. Nó là một sản phẩm hỗn hợp được lựa chọn cẩn