Đề cương ôn tập môn công nghệ chế biến dầu Phần 1: Các tính chất hóa lí của dầu và các sản phẩm dầu 1. Thành phần chưng cất phân đoạn: khái niệm; định nghĩa: Nhiệt độ sôi đầu, Nhiệt độ sôi cuối, Nhiệt độ phân hủy, Nhiệt độ sôi 10%, 50%, 90%, 95%; ý nghĩa của việc xác định thành phần chưng cất phân đoạn; ảnh hưởng đến khả năng khởi động, tăng tốc, và hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ xăng như thế nào? Trả lời : Khái niệm:dùng để biểu diễn phần trăm bay hơi theo nhiệt độ (hoặc nhiệt độ theo % thu được) khi tiến hành chưng cất mẫu trong thiết bị chuẩn theo những điều kiện xác định. - Nhiệt độ sôi đầu: khi tiến hành gia nhiệt 100ml mẫu xăng trong thiết bị chưng cất tiêu chuẩn, nhiệt độ tại đó giọt đầu tiên được ngưng tụ và rơi vào ống hứng gọi là nhiệt độ sôi đầu. - Nhiệt độ sôi cuối: là nhiệt độ cao nhất ghi được khi toàn bộ chất lỏng trong bình chưng cất đã bay hơi hết được gọi là nhiệt độ sôi cuối. - Nhiệt độ phân hủy: - Nhiệt độ sôi: 10%V, 50%V, 90%V, 95%V - Ý nghĩa của việc xác định thành phần chưng cất phân đoạn: + Đặc trưng cho tính chất bay hơi của một các sản phẩm dầu; +Biết được cá loại sản phẩm thu được và khối lượng của chúng; +Đánh giá thành phần hóa học của xăng; +Ảnh hưởng đến khả năng khởi động, khả năng tăng tốc và khả năng cháy hoàn toàn trong buồng cháy. - Phân đoạn xăng cracking xúc tác: - Ảnh hưởng đến khả năng khởi động của động cơ: + Khả năng khởi động của động cơ ở nhiệt độ thấp phụ thuộc nhiệt độ sôi đầu, nhiệt độ sôi 10%, 20%, 30% + Khoảng nhiệt độ này càng thấp, động cơ càng dễ khởi động. 1 + Nhưng nếu quá thấp => tạo nút hơi, thiếu hụt xăng cung cấp cho động cơ => quá trình cháy không hoàn toàn và tạo ra nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường. + Nếu quá lớn => xăng khó bay hơi, động cơ khó khởi động nguội. - Ảnh hưởng đến khả năng tăng tốc của động cơ: + Yêu cầu đối với nhiên liệu khi động cơ tăng tốc: lượng nhiên liệu nạp vào phải đủ lớn và bay hơi nhanh để đảm bảo cho quá trình cháy cung cấp nhiệt => khả năng nhanh chóng đạt được tốc độ cần thiết khi mở van tiết lưu và quá trình đốt nóng động cơ. + Nhiệt độ cất 50% càng nhỏ thì độ bay hơi càng tốt vì dễ dàng tăng số vòng quay của động cơ lên mức tối đa trong thời gian ngắn nhất, tạo điều kiện cho quá trình cháy tốt. - Ảnh hưởng đến khả năng cháy hết của nhiên liệu: + Nhiệt độ sôi cuối, 90%, 95% Nếu những nhiệt độ này quá cao => quá trình cháy sẽ không hoàn toàn. => Ảnh hưởng: +Gây ô nhiễm môi trường +Làm loãng màng dầu bôi trơn +Gây mài mòn xilanh, piston. 2. Tỷ trọng: Ý nghĩa của tỷ trọng đối với dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ? Tại sao phải qui đổi tỷ trọng về điều kiện tiêu chuẩn? Tỷ trọng thay đổi theo nhiệt độ như thế nào? Phương pháp xác định tỷ trọng? So sánh tỷ trọng xác định bằng tỷ trọng kế và picnomet? Trả lời : - Ý nghĩa của tỷ trọng đối với dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ: + Đặc trưng cho độ nặng nhẹ của nhiên liệu, thể hiện mối quan hệ giữa thể tích và khối lượng, được sử dụng trong tồn trữ, vận chuyển, buôn bán, là con số đơn giản nhưng có thể đánh giá khái quát sản phẩm + Nếu 2 nhiên liệu có cùng giới hạn nhiệt độ sôi thì nhiên liệu nào có tỷ trọng cao hơn thì thường có hàm lượng HC thơm và napthenic cao hơn, tỷ trọng thấp thường chứa nhiều parafins + Nhiệt trị( trên 1 đơn vị khối lượng) của nhiên liệu có xu hướng giảm khi tỷ trọng tăng - Tại sao phải qui đổi tỷ trọng về điều kiện tiêu chuẩn: + Do tỷ trọng là thông số ban đầu để đánh giá chất lượng sản phẩm phục vụ cho quá trình tồn trữ, vận chuyển, mua bán. Tỷ trọng phụ thuộc chủ yếu là nhiệt, vì vậy phải chuyển về điều kiện tiêu chuẩn để có thể đánh giá chất lượng sản phẩm, giao dịch, mua bán được thuận lợi hơn. - Tỷ trọng thay đổi theo nhiệt độ như thế nào: 2 • - Phương pháp xác định tỷ trọng: - So sánh tỷ trọng xác định bằng tỷ trọng kế và picnomet: + Phương pháp đo tỷ trọng sản phẩm dầu picnomet là phổ biến nhất, có thể dùng cho bất kể loại chất lỏng nào và cho độ chính xác cao hon phương pháp đo tỷ trọng kế. Phương pháp đo tỷ trọng kế không cho độ chính xác cao( vì khó độc thang chia do thang chia dễ dính ướt) nhưng vẫn được dùng phổ biến vì cho kết nhanh dễ thực hiện 3. Phân tử lượng: Mối quan hệ giữa phân tử lượng và tỷ trọng của phân đoạn dầu? Phẩn tử lượng của hỗn hợp phân đoạn dầu có thể tính như thế nào? Trả lời: - Phân tử lượng của dầu thô và sản phẩm dầu là một trong những chỉ số quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong tính toán nhiệt hóa hơi, thể tích hơi, áp suất riêng phần và thành phần hóa học của các phân đoạn hẹp … Công thức của Voinov B.P.: M = a + bt + ct 2 + a, b, c – là các hằng số có giá trị khác nhau đối với từng nhóm hydrocacbon. + t – nhiệt độ sôi trung bình phân tử của sản phẩn dầu, 0 C. - Đối với hydrocacbon parafin: M = 60 + 0,3t + 0,001t 2 - Đối với các phân đoạn dầu: M = (7K – 21,5) + (0,76 – 0,04K)t + (0,0003K – 0,00245) t 2 K là thừa số đặc trưng: 3 Mối quan hệ giữa phân tử lượng và tỷ trọng của phân đoạn dầu - Mối quan hệ giữa phân tử lượng và tỷ trọng của phân đoạn dầu xác định theo biểu thức Creg: - Phẩn tử lượng của hỗn hợp phân đoạn dầu có thể tính theo công thức sau: 4. Áp suất hơi bão hòa: Định nghĩa? Dụng cụ đo? Xăng thường có giá trị áp suất hơi bão hòa là bao nhiêu? Tại sao? Ý nghĩa? Áp suất hơi của một sản phẩm lỏng phụ thuộc vào yếu tố nào? Trả lời: Áp suất hơi bão hòa: + Áp suất hơi là một đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất các phân tử trong pha lỏng có xu hướng thoát khỏi bề mặt của nó để chuyển sang pha hơi ở nhiệt độ nào đó.Nói cách khác đây là áp suất hơi mà tại đó thể hơi cân bằng vơi thể lỏng. + Áp suất hơi bão hòa – áp suất mà tại đó thể hơi cân bằng với thể lỏng. + Áp suất hơi bão hòa càng lớn thì độ bay hơi của nhiên liệu càng cao. Dụng cụ đo: 4 1. Buồng không khí 2. Buồng chứa xăng 3. Bình ổn nhiệt 4. Áp kế thủy ngân 5. Van Xăng thường có giá trị áp suất hơi bão hòa là bao nhiêu: Nhiên liệu Áp suất hơi bão hòa (kPa) ở 37,8 o C Mogas 83 Max 70 Mogas 92 Max 75 Xăng thường Max 67 Xăng cao cấp Max 67 Xăng đặc biệt Max 74 Tại sao: Ý nghĩa: 5 Áp suất hơi của một sản phẩm lỏng phụ thuộc vào yếu tố nào: 5. Độ nhớt: Phân loại? Ý nghĩa? Phương pháp xác định? Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất tới độ nhớt? Độ nhớt và chỉ số nhớt? Mối quan hệ giữa độ nhớt, chỉ số độ nhớt và thành phần hydrocacbon? Phương pháp xác định độ nhớt của hỗn hợp sản phẩm dầu? Trả lời: Độ nhớt: - Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, được xem là ma sát nội của chất lỏng. - Nguyên nhân có độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng. - Độ nhớt đặc trưng cho sự chảy của dầu khi vận chuyển, sự bôi trơn, sự phun nhiên liệu trong các động cơ, trạng thái của dầu nhờn bôi trơn - Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất. Phân loại: - Độ nhớt tuyệt đối (độ nhớt động lực học η hoặc µ): + Đại lượng vật lí, đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. + Độ nhớt động học biểu thị cho các chất lỏng dòng không có gia tốc. + Xác định: nhớt kế mao quản – chất lỏng chảy qua nhớt kế có đường kính mao quản khác nhau, ghi nhận thời gian chảy của chúng ta có thể xác định được độ nhớt động lực. - Độ nhớt động học (ν): 6 • - Độ nhớt tương đối (BY) (độ nhớt quy ước). • Ý nghĩa: - Đặc trưng cho khả năng bôi trơn cùa sản phẩm - Đặc trưng cho khả năng lưu chuyển của sản phẩm. Sản phẩm có độ nhớt càng cao thì khả năng lưu chuyển càng kém. - Liên quan đến khả năng tạo sương của nhiên liệu. Độ nhớt càng cao, khả năng tạo sương càng khó Phương pháp xác định: Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất tới độ nhớt: - Khi tăng áp suất, độ nhớt tăng theo đường parapol. 7 - Dầu nhờn parafin có độ nhớt ít thay đổi nhất khi tăng áp suất, hydrocacbon naphten và thơm – thay nhiều nhất. - Dầu nhớt có độ nhớt càng cao, khi tăng áp suất độ nhớt tăng nhiều hơn dầu nhớt có độ nhớt thấp. - Nhiệt độ càng cao thì độ nhớt phụ thuộc vào áp suất càng ít Độ nhớt và chỉ số nhớt: Chỉ số độ nhớt (vis.Ind) – đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ. Khi thay đổi nhiệt độ, độ nhớt của dầu bôi trơn thay đổi càng ít => chỉ số nhớt càng cao => dầu có chất lượng cao. Chỉ số độ nhớt phụ thuộc thành phần nhóm hydrocacbon. Chỉ số độ nhớt cao nhất – parafin; thấp nhất – hydrocacbon đa vòng với mạch nhánh ngắn. Mối quan hệ giữa độ nhớt, chỉ số độ nhớt và thành phần hydrocacbon: - Trong các hydrocacbon thì alkan có độ nhớt thấp nhất, cycloalkan – cao nhất, aren chiếm vị trí trung gian. - Độ nhớt của n- và isoparafin không khác biệt nhiều. - Tăng số vòng trong phân tử hydrocacbon napten và aromat, cũng như mạch nhánh dài thì độ nhớt sẽ tăng. Phương pháp xác định độ nhớt của hỗn hợp sản phẩm dầu: - Độ nhớt của sản phẩm dầu lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ (tỷ lệ nghịch): Tăng nhiệt độ => độ nhớt giảm. - Ngoài ra độ nhớt còn được xác định theo công thức kinh nghiệm của Walter: 8 - Sự phụ thuộc độ nhớt của dầu nhờn bôi trơn vào nhiệt độ có ý nghĩa đặc biệt to lớn trong sử dụng, máy móc hoạt động trong điều kiện biến thiên nhiệt độ rộng. - Để đặc trưng cho sự phụ thuộc này có thể sử dụng các chỉ số khác nhau: Chỉ số độ nhớt, tỷ lệ độ nhớt ν 50 /ν 100 và các đại lượng khác. Độ nhớt của hỗn hợp: 6. Nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ bắt cháy và nhiệt độ tự bắt cháy: định nghĩa, ý nghĩa? Phân biệt? Mối liên hệ giữa nhiệt độ tự bắt cháy và thành phần hydrocacbon? Trả lời: Nhiệt độ chớp cháy: * Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ, tại đó sản phẩm dầu được gia nhiệt trong điều kiện tiêu chuẩn, sinh ra một lượng hơi, tạo thành với không khí xung quanh hỗn hợp nhiên liệu, sẽ chớp cháy khi đưa ngọn lửa đến gần. Nhiệt độ chớp cháy – nhiệt độ thấp nhất mà tại đó, khi phân đoạn dầu mỏ được đốt nóng trong điều kiện tiêu chuẩn, hơi hydrcacbon sẽ thoát ra tạo với không khí xung quanh một hỗn hợp mà nếu đưa ngọn lửa đến gần chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp. Nhiệt độ chớp cháy – đặc trưng cho các phần nhẹ dễ bay hơi trong nhiên liệu. Khi phần nhẹ càng nhiều thì khả năng bay hơi càng lớn ⇒ Gây mất mát vật chất, có thể tạo ra hỗn hợp nỗ trong quá trình bảo quản và vận chuyển ⇒ Nhiệt độ chớp cháy đặc trưng cho mức độ hỏa hoạn của nhiên liệu Phân đoạn xăng có nhiệt độ chớp cháy âm (dưới âm 40); kerosen: 28-60 0 C, phân đoạn dầu nhờn: 130-325 0 C. 9 Ý nghĩa: xác định điều kiện tồn chứa và bảo quản nhiên liệu, xác định hàm lượng các sản phẩm nhẹ có trong phân đoạn Điểm bắt cháy và nhiệt độ tự bắt cháy Điểm bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất sau khi đưa ngọn lửa kiểm tra ngang qua mặt cốc, hỗn hợp hơi không khí trên mặt cốc bắt cháy liên tục trong thời gian ít nhất 5 giây ** Nếu sản phẩm gia nhiệt đến nhiệt độ cao, sau đó tiếp xúc với không khí thì nó tự bắt cháy ⇒ điểm tự bắt cháy. Nhiệt độ tự bắt cháy của sản phẩm dầu phụ thuộc thành phần hóa học và cao nhất ở hydrocacbon thơm và sản phẩm giàu aromat => Nguyên nhân gây hỏa hoạn của sản phẩm dầu khi bị rò rỉ trong mối nối, lò nung. 7. Nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ vẩn đục, nhiệt độ kết tinh, nhiệt độ nóng chảy: định nghĩa; Sự phụ thuộc nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn vào nồng độ parafin rắn Trả lời: Nhiệt độ đông đặc: Điểm đông đặc – nhiệt độ cao nhất mà sản phẩm dầu lỏng đem làm lạnh trong điều kiện nhất định không còn chảy được nữa. Nhiệt độ vẩn đục: Điểm vẩn đục – nhiệt độ mà khi sản phẩm đem làm lạnh trong điều kiện nhất định, nó bắt đầu vẩn đục do một số cấu tử bắt đầu kết tinh. Nhiệt độ kết tinh: Điểm kết tinh – nhiệt độ để sản phẩm bắt đầu kết tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nhiệt độ nóng chảy: Nhiệt độ nóng chảy – nhiệt độ tại đó sản phẩm dầu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Sự phụ thuộc nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn vào nồng độ parafin rắn: Sự phụ thuộc của nhiệt độ đông đặc vào nồng độ parafin rắn: t đđ = K 1 + K 2 lgC K 1 , K 2 – hệ số, phụ thuộc vào tính chất vật lý của dầu nhờn và parafin C – Nồng độ parafin rắn trong dầu nhờn, %kl. 10 [...]... phẩm? Điều kiện công nghệ? Cấu tạo tháp chưng cất? Phân loại? Sơ đồ công nghệ: phân loại? thuyết minh và thiết kế Trả lời: 4 Chưng cất cặn dầu ở áp suất chân không: mục đích? Sản phẩm và đặc điểm sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Cấu tạo tháp chưng cất? Phân loại? Sơ đồ công nghệ: phân loại? thuyết minh và thiết kế 5 Sơ đồ công nghệ cụm AVR Phần 3: Các quá trình chế biến thứ cấp 1 Quá trình chế biến nhiệt:... liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ quá trình cracking nhiệt sử dụng 2 lò đốt: thuyết minh và thiết kế - Cốc hóa: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: phân loại? Sơ đồ công nghệ cốc hóa chậm: thuyết minh và thiết kế Sơ đồ công nghệ cốc hóa tiếp xúc Sơ đồ công nghệ cốc hóa lớp sôi: thuyết... liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: phân loại? Sơ đồ công nghệ coil cracking: thuyết minh và thiết kế Sơ đồ công nghệ soaker cracking: thuyết minh và thiết kế 2 Cracking xúc tác: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công 21 3 4 5 6 7 8 nghệ: phân loại? Sơ đồ cracking... Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: Sơ đồ công nghệ REFORMING đơn giản: thuyết minh và thiết kế.; Sơ đồ công nghệ hydroreforming với xúc tác Alumo-molipden lớp tĩnh: thuyết minh và thiết kế.; Sơ đồ công nghệ PLATFORMING của UOP (Mỹ): thuyết minh và thiết kế.; Hydrocracking: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc... của quá trình? Sơ đồ công nghệ: thuyết minh và thiết kế Alkyl hóa: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: thuyết minh và thiết kế Izome hóa: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: thuyết minh và... và thiết kế Polyme hóa: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: thuyết minh và thiết kế Hydro hóa: Mục đích? Nguyên liệu? Sản phẩm? Điều kiện công nghệ? Xúc tác: phân loại, vai trò, tái sinh? Bản chất hóa học của quá trình? Sơ đồ công nghệ: thuyết minh và thiết kế 22 ... lại tác dụng với sắt Tác hại của muối trong dầu thô:  bụi và muối gây ăn mòn đường ống dẫn;  tạo cặn trong các thiết bị chế biến dầu,  tích lũy lại trong sản phẩm dầu làm giảm chất lượng của chúng;  tăng độ tro trong mazut và gudron  muối trong nước vỉa phủ lên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt => giảm hiệu suất trao đổi nhiệt và giảm công suất thiết bị CÔNG NGHỆ TÁCH MUỐI • Phương pháp tách muối-nước... bậc, kết hợp với cụm AR hoặc AVR, công suất 3-9 triệu tấn/năm, Ưu điểm cụm liên hợp: giảm nhân công lao động và thể tích chứa; tất cả các thiết bị được điều hành thống nhất Phân loại thiết bị EDS  Dạng đứng: công suất thấp 1-1,5 triệu tấn/năm Nhược điểm: dung tích nhỏ, khó phân bố đều các dòng dầu thô, nước và khó thao tác  Dạng hình cầu: công suất lớn Nhược điểm: không liên kết chặt chẽ với cụm chưng... 1,2; C-1,2 – van trộn; E-1 – bể chứa dầu loại muối Sơ đồ loại nước-muối bằng điện với thiết bị loại nước nằm ngang 1 – thiết bị loại nước nằm ngang; 2 – nung nóng bằng hơi; 3 – trao đổi nhiệt; I – dầu nguyên liệu; II – chất phá nhũ; III – nước mới; IV – kiềm; V – nước lắng; VI – dầu loại nước Sơ đồ công nghệ loại nước, muối trong nhà máy chế biến dầu 20 3 Chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển: mục đích?... cơ học: thành phần? tác hại? Sơ đồ công nghệ loại muối nước bằng điện Trả lời: a.Nước trong dầu thô Nước trong các mỏ dầu tăng lên theo thời gian khai thác Chúng thường hình thành nhũ với dầu Nhũ tương – hệ gồm hai chất lỏng không hòa tan lẫn nhau; chất lỏng này phân bố trong chất lỏng kia ở trạng thái giọt nhỏ, lơ lửng Thành phần nước trong dầu thô - Nước trong dầu chứa nhiều muối khoáng khác nhau . Đề cương ôn tập môn công nghệ chế biến dầu Phần 1: Các tính chất hóa lí của dầu và các sản phẩm dầu 1. Thành phần chưng cất phân đoạn: khái niệm; định. vào tính chất vật lý của dầu nhờn và parafin C – Nồng độ parafin rắn trong dầu nhờn, %kl. 10 1- dầu nhờn máy kéo; 2- dầu nhờn máy bay; 3- dầu nhờn công nghiệp nhẹ; 4- dầu nhờn truyền động 8 lượng? Cơ chế ăn mòn? Các phương pháp loại muối? Phân loại sơ đồ công nghệ? - Tạp chất cơ học: thành phần? tác hại? - Sơ đồ công nghệ loại muối nước bằng điện. Trả lời: a.Nước trong dầu thô Nước