ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ LỜI CẢM ƠN Em xin chân thànhcảm ơn thầy giáo PGS TS Nguyễn Hữu Trịnh ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình ân cần bảo thầy giúp em hiểu đƣợc vấn đề cần thiết hoàn thành đồ án thời gian quy định Tuy nhiên với khối lƣợng công việc lớn, hoàn thành thời gian có hạn nên em tránh khỏi Kính mong thầy giáo, cô giáo bảo cho em Một lần em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS Nguyễn Hữu Trịnh thầy giáo, cô giáo môn công nghệ Hữu Cơ - Hoá dầu dã tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Phạm Bích Ngọc Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ MỞ ĐẦU Dầu mỏ đƣợc ngƣời biến đổi từ thời cổ xƣa công nghệ chế biến dầu mỏ đƣợc xem nhƣ bắt đầu đời vào năm 1859 mà Edwis Drake (Mỹ) khai thác đƣợc dầu thô, lúc lƣợng dầu thô khai thác đƣợc đƣợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt chảy thắp sáng Thế kỷ 19 dầu đƣợc coi nhƣ nguồn tài nguyên cho phƣơng tiện giao thông cho kinh tế quốc dân Hiện dầu mỏ trở thành nguồn lƣợng quan trọng quốc gia giới Khoảng 65  75% lƣợng sử dụng từ dầu mỏ, có 20 22% Dựa vào trình chế biến nhƣ: Chƣng cất, hydro crarking, reforming, ankil hoá, đồng phân hoá, polyme hoá cho sản phẩm xăng, nhiên liệu phản lực dầu mỏ bôi trơn, có hiệu tối đa số sản phẩm khác nhƣ: sản phẩm lƣợng, phi lƣợng, butan, cốc khí lỏng dân dụng, làm khí đốt nhiên liệu Ngày 90% sản phẩm hữu có nguồn gốc từ dầu khí tỷ lệ dầu khí sử dụng vào mục đích lƣợng giảm dần dầu khí tƣơng lai lâu dài chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực lƣợng nguyên liệu hoá học mà tài nguyên thiên nhiên cạnh tranh Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp có hàng trăm hợp chất khác nhau, nhƣng nguyên tố chứa dầu khí phần lớn hyđro cacbon chiếm từ 60  90% trọng lƣợng dầu, lại chất oxy, lƣu huỳnh, nƣớc, phức chất kim, chất nhựa, asphanten Trong khí chứa khí trơ nhƣ He, Ar, Xe… Đối với Việt Nam, coi dầu khí ngành kinh tế mũi nhọn, chỗ dựa cho ngành công nghiệp hoá, đại hoá, làm đà thúc đẩy cho kinh tế Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ quốc dân Đây mũi nhọn có tính chiến lƣợc Việt Nam, nhƣ ngành công nghiệp chế biến dầu nƣớc ta bƣớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nƣớc thực mục tiêu công nghiệp hoá, đại hoá chắn đóng góp ngành dầu khí công công nghiệp hoá đất nƣớc có ý nghĩa tiêu kinh tế cụ thể mà ngành công nghiệp nhọn nguồn động viên tinh thần đảng, toàn dân thành viên hoạt động ngành dầu khí, hăng hái lao động góp phần xây dựng đất nƣớc để sau vài thập niên tới sánh vai với nƣớc khu vực giới Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh nhờ đặc tính quý riêng nguyên liệu dầu mỏ ma từ nguyên liệu than đƣợc khoáng chất khác có, trình thấp, thuận tiện cho trình tự động hoá dễ khống chế điều kiện công nghệ có công suất chế biến lớn, sản phẩm thu đƣợc có chất lƣợng cao, tạp chất, dễ tinh chế, dễ tạo nhiều loại sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngành kinh tế quốc dân Cùng với ự phát triển mạnh công nghiệp dầu khí giới dầu khí Việt Nam đƣợc phát năm 1970 đà phát triển, tìm nhiều mỏ chứa dầu dự trữ lƣợng tƣơng đối lớn nhƣ mỏ Bạch hổ, Đại hùng mỏ rồng Nam côn sơn mỏ khí nhƣ Tiền hải (Thái Bình) Lan tây, lan đỏ… Đây nguồn nguyên liệu quý giúp nƣớc ta bƣớc vào kỷ nguyên công nghệ dầu khí Nhà máy lọc dầu số Dung Quất với công suất triệu tấn/năm, hoàn thành để hoạt động tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số nghi sơn - Thanh Hoá với công suất triệu tấn/năm Nhƣ ngành công nghiệp chế biến dầu khí nƣớc ta bƣớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nƣớc tađang thực mục tiêu công nghiệp hoá, đại hoá Chắc chắn đống góp ngành dầu khí rấ có nghĩa Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp gồm hyđro cacbon, khí thiênnhiên, khí dầu mỏ hợp chất khác nhƣ CO2, N2, H2S, He… Dầu mỏ muốn sử Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ dụng đƣợc rộng rãi, chƣng cất sơ khai dầu, chƣng cất phân đoạn Các phân đoạn thu đƣợc phù hợp cho phƣơng pháp chế biến khác Thành phần phân đoạn tiêu quan trọng cần xác định dối với sản phẩm trắng nhƣ xăng, terosen, điezen Theo thành phần phân đoạn biết đƣợc loại sản phẩm thu đƣợc khối lƣợng chúng phân đoạn gồm nhiều đơn chất khác với nhiệt độ sôi thay đổi Do đặc trƣng cho tính bay số phân đoạn nhiệt độ sôi đầu nhiệt độ sôi cuối Các phân đoạn thu đƣợc từ trình chƣng cất sơ khai đƣợc chế bién phƣơng pháp hoá học hay vật lý để thu sản phẩm lƣợng caực sản phẩm phi lƣợng sản phẩm hoá học Vì ngành khai thác chế biến dầukhí ngành công nghiệp mũi nhọn, tƣơng lai lâu dài chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực lƣợng nguyên liệu hoá học mà tài nguyên thiên nhiên thay đƣợc Đề tài em "Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô phần nhẹ với suất 2,5 triệu tấn/năm" sở trình bày vấn đề lý thuyết có liên quan Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ PHẦN I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT CHƢƠNG I NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ I.1 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU MỎ Trong thiên nhiên dầu mỏ dạng chất lỏng nhờn, dễ bắt cháy, khai thác nhiệt độ thƣờng có dạng lỏng hay đông đặc, có màu vàng đến đen nguyên liệu cho trình chƣng cất dầu thô I.1.1 Thành phần nguyên tố dầu mỏ Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, dầu có chứa tới hàng trăm chất khác nhau, nhƣng nguyên tố chứa dầu cácbon hyđro Trong C chiếm 82  87%: h chiếm 0,01 1,8% lại chất chứa oxy, lƣu huỳnh nitơ, phức kim có chất nhựa, aphanten Trong khí chứa khí trơ nhƣ N2, He, Ar, Xe… Nhìn chung, dầu mỏ chứa nhiều hyđro cácbon thành phần dị thể tố tốt loại dầu mỏ có giá trị kinh tế cao I.1.2 Thành phần hydro cacbon dầu mỏ Hyđro cacbon phần dầu, nhƣ tất loại hyđro cacbon (trừ olefin) có mặt dầu mỏ Chúng đƣợc chia thành nhóm parafin, naphten, aromat, hỗ hợp raphten - aromat Bằng phƣơng pháp hoá lý, ngƣời ta xác định đƣợc 400 loại hyđro cacbon khác I.1.2.1 hyđro cacbon parafinic Hyđrocacbon parafinic họi alkan, loại hyđro cacbon phổ biến Về mặt cấu trúc, hyđro cacbon parafin có hai loại: loại cấu trúc mạch thẳng gọi n - parafin loại cấu mạch nhánh gọi izo - parafin Chungs Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ cói số nguyên tử cacbon từ C1  C45 Trong n - parafin chiếm đa số (25  30% thể tích) Trong dầu mỏ chúng tồn ba dạng: lỏng,, khí rắn Ở điều kiện thƣờng (nhiệt độ 250C, áp suất khí quyển) parafin mạch thẳng chứa từ C1  C4 nằm thể khí Các n - parafin mà phân tử chừa từ C5  C17 nằm thể lỏng, n - parafin chứa 18 nguyên tử cacbon trở lên nằm dạng tinh thể Nhƣng hyđro cacbon parafin từ C5  C10 nằm phần nhẹ dầu với nhánh cấu tử tốt xăng, cho xăng có khả chống kích nổ (nC7 có trị số octan = 0) Trong chế biến hoá dầu, nhƣng hyđro cacbon chứa phần nhẹ dầu hay khí đồng hành lại nguyên liệu tốt cho trình sản xuất defin thấp nhƣ etylen, poropylen, butylen toluen nguyên liệu sở cho tổng hợp hoá học để sản xuất chất dẻ, vải, sợi hoá học, tơ nhân tạo Phải áp dụng biện pháp nhƣ: gia nhiệt đƣờng ống cho thêm phụ gia, tách bớt n - parafin rắn nơi khai thác để điểm đông đặc, biện pháp gây tốn kém, làm tăng giá thành dầu thô Tuy nhiên, parafin rắc tách đƣợc từ dầu thô lại nguyên liệu quý cho tổng hợp hoá học để điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, phân tích… Còn izo - parafin thƣờng nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sôi cao Chúng thƣờng có cấu trúc đơn giản, mạch dào, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thƣờng nhóm metyl Các izo - parafin có cacbon từ C5 C10 cấu tử quý phần nhẹ dầu mỏ, chúng làm tăng khả chống kích nổ xăng Các izo - parafin so với n - parafin chúng có độ linh động cao chúng làm tăng trị số octan xăng Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ I.1.2.2 Hydro cacbon Naphtenic Naphteric gọi cyclo parafin, có công thức tổng quát CnH2n.Nó hyđro cacbon phổ biến quan trọng dầu mỏ, hàm lƣợng chúng thay đổi từ 30  60% t rọng lƣợng Các hyđro cacbon thƣờng gặp loại vòng, chiếm chủ yếu loại vòng 5,6 cạnhm loại vòmg cạnh lớn hhơn gặp dầu, khác naphten có từ  vòng ngƣng tụ gặp, loại hyđro cacbon naphten có mặt phân đoạn nhẹ (thƣờng vòng nhánh phụ) phần có nhiệt độ sôi trung bình cao (khi cấu tử có nhiều vòng nhánh phụ dài) Một số ví hyđro cacbon có dầu mỏ nhƣ sau: R R (c h 2)40 R ch3 ch3 (c h 2)11 c h ch3 ch3 Hyđro cacbon naphten thành phần quan trọng nhiên liệu động dầu nhờn Các naphten vòng làm cho xăng có chất lƣợng cao hyđro cacbon naphten vòng có mạch dài thành phần tốt dầu nhờn chúng có độ nhớt cao thay đổi theo nhiệt, đặc biệt chúng cấu tử quý cho nhiên liệu phản lực,do chúng có nhiệt cháy cao, đồng thời giữ đƣợc tính linh động nhiệt độ thấp, điều phù hợp động phải làm việc nhiệt độ âm Ngoài ra, hyđro cacbon naphten dầu mỏ nguyên liệu quý để từ điều chế hyđro cacbon thơm bezen butaen xylen (BTX) chất khởi đầu sản xuất tơ sợi tổng hợp Nhƣ dầu mỏ chứa nhiều hyđro cacbon naphten có giá trị kinh tế cao từ sản xuất đƣợc sản phẩm nhiên liệu phi nhiên Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ liệu có chất lƣợng tốt, chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ đƣợc tính linh động không gây khó khăn tốn cho trình bơm, vận chuyển phun nhiên liệu I.1.2.3 Hyđro cacbon aromatic (hyđro cacbon thơm) Hyđro cacbon thơm thƣờng gặp loại vòng no đồng đẳng chúng (bezen, toluen xylen…) Các chất thƣờng nằm phần nhẹ cấu tử làm tăng khả chống kiéch nổ xăng Các chất ngƣng tụ 2,3 vòng thơm có mặt phần có nhiệt độ số trung bình cao dầu mỏ, hàm lƣợng chất loại thƣờng Dƣới số aromat thƣờng gặp dầu ch3 ch3 ch3 bezen antraxen toluen xylen pherantren Naphtalen pyren diphenyl Khác với nhiêu liệu xăng nhiên liệu phản lực điezen, hàm lƣợng aromat cao chúng làm giảm chất lƣợng loại nhiên liệu khó tự bố cháy tạo cốc, tạo tàn động Cũng nhƣ hyđro cacbon naphtentic, cấu tử dromat vòng có nhánh phụ dài làl nguyên liệu quý để sản xuất dầu nhờn có độ nhớt số độ nhớt cao (độ nhớt bị biến đổi theo nhiệt độ) Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ I.1.2.4 Hyđro cacbon loại hỗn hợp naphten - thơm Loại phổ biến dầu, chúng thƣờng nằm phàn có đƣợc sôi cao Cấu trúc chúng giống với cấu trúc vật liệu hữu ban đầu tạo thành dầu nên dầu có độ biến đổi chất thấp có nhiều hyđro cacbon loại Một số loại hyđro cacbon hỗn hợp naphten - thơm thƣờng gặp dầu mỏ có cấu trúc nhƣ sau: ch2 tetralin indan ch2 1-xyclohexyl - phenyletan xyclohexylbenzen I.1.3 Các thành phần phihydrocacbon I.1.3.1 Các hợp chất chứa lưu huỳnh Trong thành phần phi hyđro cacbon, chất hữu chứa lƣu huỳnh loại hợp chất phổ biến nhất, chúng làm xấu chất lƣợng dầu thô Ngƣời ta dã xác định đƣợc 250 loại hợp chất lƣu huỳnh Các loại dầu thô chứa 0,5% lƣu huỳnh loại dầu tốt, dầu chứa từ đến 2% lƣu huỳnh trở lên dầu xấu Các chất chứa lƣu huỳnh thƣờng scó dạng nhƣ: - Mercaptan R - S - H Disunfua R - S - S - R' - Sùnua R - S R' Thiophen S - Lƣu huỳnh tự S, H2S - Lƣu huỳnh dạng marcaptan Mecaptan hợp chất có nhóm SH liên kết trực tiếp với gốc hyđro cacbon chúng không bền dễ phân huỷ nhiệt độ cao 300 C 2RSH   R - S - R + H2S 500 C RSH   R' - CH = CH2 + H2S Lớp Hoá dầu V02 - 01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ Các chất Mecaptan thƣờng có mặt phần nhiệt độ sôi thấp có phân đoạn xăng, với nhiệt độ dƣới 2000C) gốc hyđro cacbon thƣờng từ C1  C8 Lƣu huỳnh dạng sunfua disunfua Các chất có phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình cao Gốc hyđro cacbon mạch thẳng vòng no thơm Ví dụ: (c h 2)n S- R S- R Đặc biệt phần có nhiệt độ sôi cao thƣờng thấy nhiều lƣu huỳnh dangj disunfua, chất mercapten bị phân huỷ đƣợc dẽ dàng oxy hoá để tạo disunfua theo phản ứng 2RSH + O2   R - S - S - R + H2O Lƣu huỳnh dạng thi ophen Các hợp chất chứa lƣu huỳnh dạng thiophen có cấu trúc mạch vòng nhƣ: S thiophen S benzo thiophen dibenzen thiophen Thiophen bạc chất chứa lƣu huỳnh phổ biến (chiếm từ 45  92 % tất dạng hợp chất chứa lƣu huỳnh dầu mỏ) chúng thƣờng có phầncơ nhiệt độ sôi trung bình cao dầu - Lƣu huỳnh dạng tự Đó lƣu huỳnh dạng nguyên tố dạng H2S Dựa vào hàm lƣợng lƣu huỳnh dạng H2S có dầu mà ngƣời ta phân hai loại dầu : Dầu chua lƣợng H2S > 3,7 ml H2S/1lit dầu lƣợng H2S < 3,7ml H2S/ 1lit dầu Khi đun nóng H2S bay ra, gây nên ăn mòn đƣờng ống, thiết bị Lớp Hoá dầu V02 - 01 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ I.1.3.2 Các chất chứa Nitơ Các chất chứa nitơ thƣờng có dầu mỏ (0,01  1% trọng lƣợng) chúng nằm phần có nhiệt độ sôi cao, thƣờng có 1,2 nguyên tử N, hợp chất có nguyên tử nitơ thƣờng có tính bazơ loại chất chứa từ hai nguyên tử nitơ trở lên Cũng có loại chứa tới bốn nguyên tử nitơ Cũng có loại chứa tối bốn nguyên tử nƣớc Nhƣng chất thƣờng có xu hƣớng tạo phức với kim loại nhƣ V, Ni (ở dạng Porfinin) Một số dạng hợp chất chứa nitơ nhƣ sau: quirolin pyridin NH pyrol N N N N ocridin izo - quindin NH cacbazol NH indol NH benzocacbazol I.1.3.3 Các chất chứa oxy Các chất chứa oxy dầu mỏ thƣờng tồn dƣới dạng axit, xetôn, phênol, ete, este…Trong cac axit phenol quan trọng cả, chúng thƣờng nằm phần có nhiệt độ sôi trung bình cao Các axit thƣơng có chức nhiều phần nhiệt độ sôi trung bình,còn nhiệt độ cao hơn, hàm lƣợng axit giảm.Các phenol thƣờng gặp là: oh phenol Lớp Hoá dầu V02 - 01 ch3 oh Crezol 11 oh  - naphatol ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ I.1.3.4 Các kim loại nặng Hàm lƣợng kim loại có dầu thƣờng không nhiều (phần vạn đến phần triệu) chúng có cấu trúc phức kim (dạng parphirin), chủ yếu phức hai nguyên tố V Ni Ngoài lƣợng nhỏ nguyên tố khác nhƣ Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,… Hàm lƣợng kim loại nặng nhiều gây trở ngại cho trình chế biến xúc tác, chúng gây ngộ độc xúc tác Vì trình craking reforming, yêu cầu hàm lƣợng kim loại không đƣợc đến 19 ppm Ngoài ra, phần cặn dầu mỏ chứa nhiều kim loại nặng, sử dụng làm nhiệt độ đốt xảy cố thủng lò tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp I.1.3.5 Các chất nhựa asphanten Nhựa asphanten kỹ thuật chất chứa đồng thời nguyên tố C, H, O, S, N có phần tử lƣợng lớn (500  600 đvC trở lên) Nhìn bề chúng có mầu xẫm nặng nƣớc (tỷ trọng lớn 1) không tan nƣớc chúng có cấu trúc hệ vòng ngƣng tụ cao, thƣờng tập trung nhiều phần nặng, cặn dầu mỏ Tuy nhiên phân biệt đƣợc nhựa asphanten theo đặc điểm: Nhựa Asphanten - Trọng lƣợng phân tử: 600  100đvC - trọng lƣợng phân tử 100  2500đvC - Dễ tan dung môi hữu cơ, - Khó tan dung môi hữu cơ, tạo dung dịch thực tan dung dịch keo - Độ thơm hoá: 0,14  0,25 - Độ thơm hoá: 0,2  0,7 Các chất nhựa asphanten thƣờng có nhiều phần nặng, đặc biệt phần cặn sau chƣng cất, chúng đềi làm xấu chất lƣợng dầu mỏ, có mặt chúng nhiên liệu làm cho sản phẩm bị sẫm màu, cháy không hết tạo cặn, tạo tàn Trong trình chế biến chúng rễ gây ngộ độc Lớp Hoá dầu V02 - 01 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ xúc tác Tuy nhiên, dầu mở chứa nhiều nhựa asphaten làm nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa đƣờng Nhựa asphaten loại dầu mỏ khác có thành phần nguyên tố gần giống Nhựa dễ chuyển thành asphanten bị oxy hoá, coi asphanten sản phẩm chuyển hoá nhựa Vì mà phân tử lƣợng asphanten cao nhựa I.1.3.6 Nước lẫn dầu mỏ (Nước khoan) Trong dầu mỏ có lãn lƣợng nƣớc định, cúng tồn dạng nhũ tƣơng Các nguyên tố nhân dẫn đến có mặt nƣớc dầu là: Nƣớc có từ hình thành nên dầu khí lún chìm vật liệu hữu dƣới đáy biển nƣớc từ khí (nhƣ nƣớc mƣa) ngấm vào mỏ dầu Trong nƣớc khoan chứa lƣợng lớn mối khoáng cation anion thƣờng gặp là: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, CHO-3, SO2-4, SO2-3, Br-, I-… Ngoài có số oxit không phân ly dạng keo nhƣ H2O3, Fe2O3, SiO2 Khi khai thác dầu, để lắng, nƣớc tách khỏi dầu Trong trƣờng hợp nƣớc tạo thành hệ nhũ tƣơng bền vững, lúc muốn tách đƣợc hết nƣớc thải dùng phụ gia phá nhũ Cần ý số muối khoáng nƣớc bị phân huỷ phân tạo axit gây ăn mòn thiết bị, bơm, đƣờng ống, theo phản ứng MgCl2 + 2H2O   Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + H2O   Mg(OH)Cl + HCl Vì phải nghiên cứu kỹ nƣớc khoan có biện pháp để phòng ăn mòn Lớp Hoá dầu V02 - 01 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ I.2 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHẾ BIẾN I.2.1 Các hợp chất có hại dầu thô Dầu thô vừa khai thác mở lên, phần chủ yếu hyđro cacbon, dầu thô chứa khí, nƣớc muối, cát, đất nằm lẫn dầu thô Muối lẫn t rong dầu thô nhƣ: NaCl, CaCl2, MgCl2… Nƣớc lẫn dầu mỏ trạng thái tự trạng thái nhũ tƣơng Trong dầu mỏ lẫn khí hữu nhƣ CH4, C2H2, C3H8, C4H10 khí vô nhƣ: H2S, CO2, H2 Việc có mặt tạp chất kể có hại tới trình vận chuyển tồn chứa lớn, đặc biệt chƣng cất dầu, chúng tạo cặn hợp chất ăn mòn, phá hỏng thiết bị làm giảm công suất chế biến trƣớc đƣa vào chế biến, dầu thô cần phải đƣợc cho qua bƣớc xử lý khác để tách tạp chất có hại I.2.2 Ổn định dầu khai nguyên Dầu nguyên khai chứa khí hoà tan nhƣ khí đồng hành khí phi hyđro cacbon Đại phận chúng dễ tách áp suất lúc phun khỏi giếng khoan Nhƣng dù lại lƣợng định lẫn vào dầu cần phải tách tiếp trƣớc đƣa chúng vào chế biến nhằm mục đích hạ thấp áp suất chƣng cất cất dầu thô nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến hoá dầu, khí hyđro cacbon nhẹ (C1  C4) nguồn nguyên liệu quý c ho trình sản suất difin nhẹ Ổn định dầu thực chất tích bớt phần nhẹ, nhƣng để tránh bay phần xăng, tốt tiến hành chƣng cất áp suất cao, có cấu tử nhẹ C4 bay phân tử C5 trở lên lại dầu I.2.3 Tách tạp chất học, nƣớc muối I.2.3.1 Tách phương pháp học I.2.3.1.1 Lắng Lớp Hoá dầu V02 - 01 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ Bản chất phƣơng pháp lắng dựa vào khác vể tỷ trọng dầu tạp chất nhƣ đất đá, nƣớc muối Nếu dầu có tạp chất nàu để lâu ngày tạp chất tách và lắng xuống tạo thành hai lớp rõ rệt tách dễ dàng Tốc độ lắng hạt có tính theo công thức Stockes, áp dụng kích thƣớc hạt lớn 0,5m V r  d1  d2  g 18 Trong đó: V - Vận tốc lắng cm/s r - đƣờng kính hat d1, d2 - tỷ trọng hạt dầu tƣơng ứng  - độ nhớt động học hỗn hợp Từ công thức ta thấy kích thƣớc hạt bé, chênh lệch tỷ trọng ít, độ nhớt hỗn hợp lớn tốc lắng nhỏ nhƣ vậy, để phân chia thành lớp riêng biệt đòi hỏi thời gian lớn Để tăng thời gian lắng, ngƣời ta thƣờng dùng biện pháp gia nhiệt để giảm độ nhớt, nhiệt độ thƣờng đƣợc trì khoảng 50  60%C để tránh mát dầu bay Nếu trì áp suất cao, ta nâng cao nhiệt độ lắng mà không sợ mát lúc thấp so với trƣờng hợp dùng áp suất thấp I 2.3.2.3 Ly tâm Ly tâm phƣơng pháp hay đƣợc dùng để tách nƣớc tạp chất đất đá Lực ly tâm lớn có khả phân chia cao hạt có tỷ trọng khác khỏi dầu Lực ly tâm tỷ lệ với bình phƣơng só vòng quay ly tâm roto nên số vòng quay lớn, hiệu tách cao Trong công nghiệp thƣờng dùng máy ly tâm so với vòng quay từ 3500  50.000 vòng/phút Nhƣng số vòng quay lớn việc chế tạo thiết bị Lớp Hoá dầu V02 - 01 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ khó khăn chế tạo thiết bị với công suất lớn Do vậy, lĩnh vực áp dụng ảu phƣơng pháp bị hạn chế I.2.3.1 Phương pháp lọc Để tách nƣớc tạp chất đất đá khỏi dầu dùng phƣơng pháp lọc cho thêm vào dầu chất dễ thấm nƣớc, dễ nƣớc tách chúng Các chất thuộc loại (chất lọc trơ" Ví dụ thực tế ngƣời ta dùng bong thuỷ tinh đểlọc nƣớc khỏi dầu I.2.3.2 Các phương pháp I.2.3.2.1 Tách nhũ tương dầu phương pháp hoá học Bản chất phƣơng pháp cho thêm chất hoạt động bề mặt để nhủ tƣơng gọi chất khử nhủ) Khi cac điều kiện thao tác nhƣ nhiệt độ, áp suất chất rung động… đƣợc chọn chế độ thích hợp hiệu phƣơng pháp cao Song khó khăn phải chọn đƣợc chất hoạt động bề mặt thích hợp không gây hậu khó khăn cho việ chế biến sau này, nhƣ không phân huỷ hay tạo môi trƣờng ăn mòn thiết bị I.2.3.2.2 Phương pháp dùng điện trường Dùng điện trƣờng để phá nhủ tƣơng, tách muối khỏi dầu phƣơng pháp đại, công suất lớn, quy mô công nghiệp dễ tự động hoá nênn nhà máy chế biến dầu có công suất lớn áp dụng phƣơng pháp Vì thân tạp chất kù hạt dễ nhiễm điện tích, ta dùng lực điện trƣờng mạnh làm thay đổi điện tích tạo điều kiện cho hạt đông tụ hay phát triển làm cho kích thƣớc lớn lên nhƣ vâỵa chúng dễ bị tách khỏi dầu Tƣơng tác điện trƣờng hạt làm cho hạt tích điện lắng xuống Nguyên tắc đƣợc áp dụng để tách muối, nƣớc khỏi dầu thô Dầu Lớp Hoá dầu V02 - 01 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ thô đƣợc gia nhiệt trƣớc cac thiết bị trao đổi nhiệt độ đƣợc trộn với lƣợng nƣớc để tạo thành nhũ tƣơng chứa mối Lực hút hạt tích điện làm hco hạt lớn lên, ngƣng tụ thành hạt có kích thƣớc lớn chúng dễ tách thành lớp nƣớc nằm dƣới lớp dầu Trong thực tế ngƣời ta pha thêm nƣớc vào dầu với lƣợng từ  8% so với dầu thô cho thêm hoá chất cho qua van tạo nhũ, sau qua thiết bị trao đổi nhiệt nhiệt độ 130  1500C, muối t rong dầu thô đƣợc chuyển nhũ tƣơng đƣợc dẫn vào khoảng cách hai điện cực có hiệu điện từ 26000 V trở lên chúng tích điện va vào tăng dần kích thƣớc, cuối tách thành lớp nƣớc nằm thiết bị tách muối đƣợc giữ áp suất tử  12 kg/cm2, phận an toàn đƣợc bố trí thiết bị, tách mtộ bậc ngƣời ta tách 90  95% muối áp dụng tách hai cực nâng hiệu suất muối lên 99% Thiết bị tách muối nƣớc thƣờng có dạng hình trụ hay hình cầu, dạng hình trị loại ngang đƣợc sử dụng phổ biến dễ chế tạo, lăp đặt tốn kim loại Thiết bị thƣờng có kích thƣớc nhƣ sau: đƣờng kính  5m chiều dài 18  20 m dung tích thƣờng từ 100  150m3 chịu đƣợc áp suất đến 18  20 kg/cm2 Lớp Hoá dầu V02 - 01 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ CHƢƠNG II CHƢNG CẤT DẦU THÔ II MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT DẦU THÔ Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau đƣợc xử lý qua trình tách nƣớc, muối tạp chất học, đƣợc đƣa vào chƣng cất Các trình chƣng cất dầu áp suất khí ADCA tmospheric Distillation) chƣng cất chân không VD (Vacum Distillation) thuộc nhóm trình chế biến vật lý.Chƣng cất áp suất khí AD với nguyên liệu dầu thô gọi trình CDU (Caud oil Distitlation Uint) chƣng cất VD dùng nguyên liệu cặn trình chƣng cất AD, thực tế gọi cặn tình chƣng cất (cặn thô hay mazut) tuỳ theo chất nguyên liệu mục đích trình mà áp dụng chƣng cất AD, VD hay hay kết hợp hai AD - VD (gọi tắt A - V - D) Các nhà máy đại luôn dùng loại công nghệ A - V - D Khi áp dụng loại hình công nghệ AD chƣng cất dầu thô với mục đích nhận phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng) phân đonạ kerosen, phân đoạn diezen (nặng, nhẹ) phần cặn lại sau chƣng cất muốn chƣng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn, ngƣời ta chƣng cất VD Phân đoạn gasoil trình crarking phân đoạn dầu nhờn đƣợc dùng để chế tạo sản phẩm dầu mỡ bôi trơn Còn phân đoạn cặn chƣng cất VD gọi phân đoạn cặn gurdon, đƣợc dùng để chế tạo bitum nhựa đƣờng hay làm nguyên liệu cho trình cốc hoá sản xuất dầu mỏ Nhƣ tuỳ theo thành phần dầu mỏ, mục đích chế biến mà ngƣời ta áp dụng loại hình công nghệ chƣng cất thích hợp Lớp Hoá dầu V02 - 01 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ II.1.1 Các sơ đồp công nghệ đƣợc trình bày hình sau:   1 3 IV V  2 V VI XI V VII V 1 IX VIII V IX XII Hình 1a Sơ đồ chƣng cất dầu thô loại AD Hình 1b: Sơ đồ chƣng cất dầu thô loại VD X VIII 1 XIII 1 V V IX XIV V XV V XII Hình 1c: Sơ đồ chƣng cất dầu thô loại VD nhận dầu nhờn Lớp Hoá dầu V02 - 01 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô phần nhẹ X   VIII  IV V 3 V XIII VI V V V XIV VII V V VIII XV V V XII Hình 1d Sơ đồ chƣng cất kết hợp AVD II.1.2 Cơ sở lý thuyết trình chƣng cất dầu thô Quá trình chƣng cất dầu trình vật lý phân chia dầu thô thành phần gọi phân đoạn trình đƣợc thực biện pháp khác nhằm tách phần đầu theo nhiệt độ sôi cấu tử có dầu mà không làm phân huỷ chúng Tuỳ theo biện pháp tiến hành chƣng cất mà ngƣời ta phân chia trình chƣng cất thành chƣng cất đơn giản, chủng phức tạp, chƣng cất nhờ cấu tử bay hay chƣng cất t rong chân không II.1.2.1 Chưng đơn giản Chƣng đơn giản trình chƣng cất đƣợc tiến hành cách bay dần dần, lần hay nhiều lần, hỗn hợp lỏng cần chƣng Lớp Hoá dầu V02 - 01 20 [...]... chƣng cất dầu thô loại VD nhận dầu nhờn Lớp Hoá dầu V02 - 01 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ X 3  7 1 3 6 5  VIII 1 3 1 4 1 2  1 IV V 3 5 1 3 1 3 V 1 XIII 1 VI V 2 3 V 3 V XIV VII V 1 V 3 1 VIII 3 XV V V 1 3 XII Hình 1d Sơ đồ chƣng cất kết hợp AVD II.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình chƣng cất dầu thô Quá trình chƣng cất dầu là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành các phần. .. và có thể chịu đƣợc áp suất đến 18  20 kg/cm2 Lớp Hoá dầu V02 - 01 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ CHƢƠNG II CHƢNG CẤT DẦU THÔ II 1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT DẦU THÔ Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã đƣợc xử lý qua các quá trình tách nƣớc, muối và các tạp chất cơ học, đƣợc đƣa vào chƣng cất Các quá trình chƣng cất dầu ở áp suất khí quyển ADCA tmospheric... NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ I.2 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHẾ BIẾN I.2.1 Các hợp chất có hại trong dầu thô Dầu thô vừa mới khai thác ở mở lên, ngoài phần chủ yếu là hyđro cacbon, trong dầu thô còn chứa khí, nƣớc muối, cát, đất nằm lẫn trong dầu thô Muối lẫn t rong dầu thô nhƣ: NaCl, CaCl2, MgCl2… Nƣớc lẫn trong dầu mỏ ở trạng thái tự do và trạng thái nhũ tƣơng Trong dầu mỏ còn... áp dụng chƣng cất AD, VD hay hay kết hợp cả hai AD - VD (gọi tắt là A - V - D) Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại công nghệ A - V - D Khi áp dụng loại hình công nghệ AD chúng ta chỉ chƣng cất dầu thô với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng) phân đonạ kerosen, phân đoạn diezen (nặng, nhẹ) và phần cặn còn lại sau chƣng cất khi muốn chƣng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích... trong dầu cần phải tách tiếp trƣớc khi đƣa chúng vào chế biến nhằm mục đích hạ thấp áp suất hơi khi chƣng cất cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến hoá dầu, vì rằng khi các khí hyđro cacbon nhẹ (C1  C4) là nguồn nguyên liệu quý c ho quá trình sản suất difin nhẹ Ổn định dầu thực chất là tích bớt phần nhẹ, nhƣng để tránh bay hơi cả phần xăng, tốt nhất là tiến hành chƣng cất ở áp suất. .. khỏi dầu thô Dầu Lớp Hoá dầu V02 - 01 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ thô đƣợc gia nhiệt trƣớc trong cac thiết bị trao đổi nhiệt độ rồi đƣợc trộn với một lƣợng nƣớc sạch để tạo thành nhũ tƣơng chứa mối Lực hút giữa các hạt tích điện làm hco các hạt lớn lên, ngƣng tụ thành hạt có kích thƣớc lớn và chúng dễ tách thành lớp nƣớc nằm dƣới lớp dầu Trong thực tế ngƣời ta pha thêm nƣớc vào dầu. .. mà ngƣời ta áp dụng loại hình công nghệ chƣng cất thích hợp Lớp Hoá dầu V02 - 01 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ II.1.1 Các sơ đồp công nghệ đƣợc trình bày ở trên hình sau: 3  7 6 5  1 1 3 1 3 1 3 IV V 1 3 4 1  2 2 V VI XI V VII V 1 1 2 IX 3 VIII V 1 3 IX XII Hình 1a Sơ đồ chƣng cất dầu thô loại AD Hình 1b: Sơ đồ chƣng cất dầu thô loại VD X 7 1 3 VIII 5 1 1 XIII 1 1 3 V 3 V... mục đích nhận các phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn, ngƣời ta chƣng cất VD Phân đoạn gasoil quá trình crarking phân đoạn dầu nhờn đƣợc dùng để chế tạo các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn Còn phân đoạn cặn chƣng cất VD gọi là phân đoạn cặn gurdon, đƣợc dùng để chế tạo bitum nhựa đƣờng hay làm nguyên liệu cho quá trình cốc hoá sản xuất dầu mỏ Nhƣ vậy tuỳ theo thành phần của dầu mỏ, và mục đích... và cao Các axit thƣơng có một chức năng và nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình,còn ở nhiệt độ cao hơn, hàm lƣợng axit giảm.Các phenol thƣờng gặp là: oh phenol Lớp Hoá dầu V02 - 01 ch3 oh Crezol 11 oh  - naphatol ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ I.1.3.4 Các kim loại nặng Hàm lƣợng các kim loại có trong dầu thƣờng không nhiều (phần vạn đến phần triệu) chúng có trong cấu trúc của... thƣờng dùng máy ly tâm so với vòng quay từ 3500  50.000 vòng/phút Nhƣng nếu số vòng quay càng lớn thì việc chế tạo thiết bị càng Lớp Hoá dầu V02 - 01 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣng cấtt dầu thô ít phần nhẹ khó khăn và không thể chế tạo thiết bị với công suất lớn Do vậy, lĩnh vực áp dụng ảu phƣơng pháp này cũng bị hạn chế I.2.3.1 Phương pháp lọc Để tách nƣớc và tạp chất đất đá khỏi dầu có thể dùng phƣơng pháp