tổng hợp các câu hỏi ôn tập môn công nghệ chế biến dầu mỏ

tổng hợp các câu hỏi ôn tập môn công nghệ chế biến dầu mỏ

CHẾ BIẾN DẦU MỎ

Câu 1: Trình bày đặc tính vật lý của phân đoạn dầu mỏ: Trị số octan, thành phần chưng cất phân đoạn, áp suất hơi bão hòa, tỷ trọng, độ nhớt, đường cong điểm sôi thực?

- Trị số octan:

+ Đại lượng đặc trưng cho khả năng chống cháy nổ của nhiên liệu

+ Là đại lượng quy ước được tính bằng % thể tích của iso octan trong hỗn hợp của

nó với n-heptan khi hỗn hợp này có khả năng chống kích nổ tương đương với xăngđang xét

- Thành phần chưng cất phân đoạn:

+ Dầu mỏ là hỗn hợp phức tạp của nhiều chất nên không có nhiệt độ sôi cố định.+ Ứng với mỗi loại dầu thô, thành phần thoát ra ở các nhiệt độ tương ứng khi chưng cất khác nhau

+ Đường cong tương quan giữa thành phần cất và nhiệt độ gọi là đường cong chưng cất

- Áp suất hơi bão hòa:

+ Là áp suất hơi mà tại đó hơi nằm cân bằng với thể lỏng trong nhiệt độ nhất định.+ Đặc trưng cho phần nhẹ trong dầu thô cũng như các phân đoạn dầu mỏ, đối với xăng nguyên liệu ảnh hưởng đến khả năng khởi động

+ Đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Điểm sôi thực:

+ Đường cong nhận được khi tiến hành trong thiết bị chưng có tinh luyện và hồi lưu chính xác hơn, sự phân bố từng chất, nhiệt độ sôi, những chất trong cùng 1 nhiệt độ sôi thành 1 phân đoạn

Câu 2: Trình bày các đặc tính vật lý của phân đoạn dầu mỏ sau: Trị số octan, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ đông đặc và điểm vẫn đục, các tính chất nhiệt, hàm lượng nước trong các phân đoạn dầu mỏ?

-Trị số octan:

+ Đại lượng đặc trưng cho khả năng chống cháy nổ của nhiên liệu

+ Là đại lượng quy ước được tính bằng % thể tích của iso octan trong hỗn hợp của

nó với n-heptan khi hỗn hợp này có khả năng chống kích nổ tương đương với xăngđang xét

- Nhiệt độ chớp cháy: Là nhiệt độ tại đó, khi phân đoạn dầu mỏ được đốt nóng, hơiHydro cacbon sẽ thoát ra tạo ra không khí xung quanh 1 hỗn hợp mà nếu đưa ngọn lửa đến chúng sẽ bùng cháy rồi tắt

- Nhiệt độ đông đặc, điểm vẫn đục:

+ Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ cao nhất mà sản phẩm dầu lỏng đem làm lạnh trong điều kiện nhất định không cháy được nữa

+ Điểm vẩn đục: Nhiệt độ khi làm lạnh bắt đầu vẫn đục do 1 số cấu tử kết tinh

+ Hàm nhiệt: Toàn bộ nhiệt lượng chứa trong 1 HC riêng lẽ, 1 phân đoạn dầu mỏ,

ở 1 trạng thái xác định, thường trạng thái tiêu chuẩn(00C , 1at)

+ Nhiệt cháy là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy một lượng nhiên liệu với điều kiện

là nhiệt độ của nhiên liệu trước khi đốt và sản phẩm là 200C

- Hàm lượng nước: Nước không tan trong dầu mỏ và các phân đoạn dầu mỏ, sự có mặt của nước trong 1 số phân đoạn dầu gây nguy hiểm cho quá trình sử dụng

Câu 3: Trình bày thành phần nguyên tố và thành phần hóa học của dầu khí?

Một vòng: quan trọng nhiên liệu động cơ

một, hai vòng có mạch nhánh paraffin dài

- HC thơm: CnH2n-6

Benzen và dẫn xuất có mạch alkyl đính kèm

Trị số octan cao: cấu tử quý cho xăng

* Những thành phần khác:

- Các hợp chất chứa S

- Các hợp chất chứa N,O

- Hợp chất cao phân tử

Câu 4: Trình bày quá trình chuẩn bị nguyên liệu dầu khí trước khi chế

biến( ổn định dầu nguyên khai,tách các tạp chất cơ học, nước, muối)?

* Ổn định dầu nguyên khai: Còn chứa các khí hòa tan như khí đồng hành và các

khí phi HC lúc phun ra khỏi giếng khoan

- Chưng cất áp suất cao

* Tách các tạp chất cơ học muối, nước:

- Tách nhũ tương trong dầu bằng phương pháp hóa học:

Cho thêm các chất hoạt động về mặt

Chọn chất khử nhũ; không ăn mòn; không phân hủy

- Phương pháp dùng điện trường

Câu 5: Trình bày các sản phẩm của quá trình chưng cất?

- Khí hydro cacbon: C3, C4 Khi khai thác dầu sự giảm áp suất khí được tách ra Nguyên liệu quá trình phân tích khí nhận các khí riêng cho các quá trình chế biến tiếp

- Phân đoạn xăng: C5- C10,C11

Nhiệt độ sôi: 30,351800C, Nguyên liệu cho quá trình izome hóa, reforming xúc tác để tạo thành xăng, HC thơm

- Phân đoạn kerosene: C11- C15,C16

Nhiệt độ sôi 140-360(380)0C, Nguyên liệu diesel, sản xuất paraffin lỏng

- Phân đoạn mazut: Nhiệt độ sôi 250-3500C, nguyên liệu đốt lò công nghiệp,

nguyên liệu quá trình chưng cất chân không

- Phân đoạn dầu nhờn: Nhiệt độ sôi 350-5000C, nguyên liệu của quá trình cracking xúc tác, hydro cracking, bôi trơn

- Phân đoạn gudron: C41 trở lên C80: Nhiệt độ sôi lớn hơn 15000C, nguyên liệu cho quá trình cốc hóa, chế tạo bitum…

Câu 6: Trình bày ảnh hưởng của chế độ nhiệt, áp suất của quá trình làm việc tới tháp chưng? Những điều cần chú ý khi điều chỉnh, khống chế chế độ làm việc của tháp chưng?

- Chế độ nhiệt:

+ Nguyên liệu đi vào tháp phụ thuộc bản chất dầu thô( nhiệt độ không phân hủy)+ Ở đáy tháp có thiết bị đun sôi để các sản phẩm có thể sôi và bay hơi nhưng đảm bảo các sản phẩm nhẹ bay hơi các sản phẩm nặng lắng xuống cặn đáy

+ Phụ thuộc phương pháp bay hơi và phần hồi lưu ở đáy Nhiệt độ đỉnh tháp đảm bảo sự bay hơi ( 100-1200C) đến thiết bị làm lạnh(ngưng tụ)  sản phẩm 1 phần hồi lưu(Các sản phẩm nặng chưng) phương pháp triệt để hơn

- Áp suất:

+ Khi chưng cất dầu mỏ ở áp suất khí quyển, áp suất tuyệt đối trong tháp thường cao hơn so với áp suất khí quyển

+ Áp suất chưng không < áp suất khí quyển(760amt) từ 10-70mmHg

+ Nếu áp suất quá thấp sẽ khó chế tạo thiết bị với công suất lớn

- Những điều cần chú ý:

+ Điều chỉnh áp suất  nhiệt độ sôi của chất lỏng

+ Tăng áp suất, nhiệt độ sôi cao Áp suất tăng lượng chất lỏng nhiều  “sặc” sặc” tháp , giảm hiểu quả

+ Điều kiện cố định, sản phẩm đỉnh, đáy, cạnh sường  nhẹ hơn, áp suất tăng.+ Nhiệt độ đáy giảm sản phẩm đáy nhiều phần nhẹ

+ Nhiệt độ cấp liệu giảm lượng hơi các khay giảm lỏng nhiều chảy xuống dưới vào bộ phận chưng

+ Nhiệt độ reboiler giảm không tách hết phần nhẹ trong cặn tăng lượng cặn.+ Nhiệt độ dầu thô nặng > dầu thô nhẹ

+ Nhiệt độ đỉnh tháp tăng  làm lạnh không đủ thay đổi chế độ hồi lưu chất lượng sản phẩm

Câu 7: Trình bày thành phần và tính chất của phân đoạn dầu nhờn, nêu các quá trình chính sản xuất dầu nhờn gốc và sơ đồ công nghệ sản xuất dầu nhờn gốc?

* Thành phần và tính chất của phân đoạn dầu nhờn:

+ Parafin nhánh và không nhánh

+ Hydrocacbon naphten đơn,đa vòng

+ Hydrocacbon thơm đơn,đa vòng

+ Hợp chất lai hợp naphten và paraffin

+ Hợp chất dị nguyên tố

- Tính chất quan trọng: Độ nhớt và tính chất nhớt nhiệt của nó

Nguyên liệu: Cặn phân đoạn sau chưng cất khí quyển, nhiệt độ sôi 3500C C21-C25, Loại HC naphten(1-4) HC thơm 1,2,3 thường gặp, n-parafin, iso paraffin, số lượng

ít hơn, hợp chất phi hidrocacbon chiếm phần lớn trong phân đoạn dầu nhờn, các hợp chất chứa kim loại thường gặp.

* Các quy trình chính:

+ Chưng cất không nguyên liệu cặn mazut

+ Chiết tách, trích ly bằng dung môi

+ Tách hidrocacbon rắn

+ Làm sạch lần cuối bằng hydro hóa

* Sơ đồ công nghệ:

Câu 8: Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn xăng và các ứng dụng chính của phân đoạn này?

- Thành phần hóa học: Nhiệt độ sôi 1800C, thành phần số lượng các hydrocacbon khác, thuộc nguồn gốc dầu thô ban đầu

Phân đoạn xăng còn có các hợp chất lưu huỳnh, nito, oxi Các chất chứa lưu huỳnhthường ở dạng hợp chất không bền như mer captem Chất chứa nito chủ yếu ở dạng pyridine, còn các chất chứa oxy rất ít, thường dạng phenol và đồng đẳng

- Ứng dụng:

+ Xăng: Làm nhiên liệu, Động cơ xăng, Xăng máy bay…

+ Xăng làm dung môi

+ Xăng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu

Câu 9: Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn kerosene và các ứng dụng chính của phân đoạn này?

- Thành phần hóa học: là n-parafin, ít iso paraffin Các hydrocacbon naphtenic và thơm, cấu trúc 1 vòng và nhiều nhánh phụ, hợp chất 2,3 vòng đặc biệt là naphten

và thơm 2 vòng Có hydrocacbon cấu trúc hỗn hợp giữa vòng thơm và vòng

naphten như tetralin và đồng đẳng hợp chất chứa S,N, O tăng dần Hợp chất N với hàm lượng nhỏ, dạng quinidin pyrol,indol

- Ứng dụng:

+ Kerosene làm nhiên liệu phản lực

+ Kerosene làm dầu hỏa dân dụng

Câu 10: Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn gasoil nhẹ và các ứng dụng chính của phân đoạn này?

- Thành phần hóa học: Là các n-parafin, iso-parafin còn hydrocacbon thơm rất ít Cuối phân đoạn có những n-parafin có nhiệt độ kết dính cao Trong gasoil ngoài naphten và thơm 2 vòng là chủ yếu

Hàm lượng các chất chứa S, N , O tăng lên S ở dạng disunfua, dị vòng Các chất chứa oxy có nhiều và cực đại, trọng lượng của nhựa còn thấp.

- Ứng dụng:

+ Động cơ điezel

+ Nhiên liệu điezel

Câu 11: Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn gasoil nặng và các ứng dụng chính của phân đoạn này?

- Thành phần hóa học: n-parafinl, izo paraffin ít gặp, naphten 1,2,3 vòng và HC thơm nhiều hơn 1,2,3 naphten Hàm lượng các hợp chất S,N,O tăng mạnh Hợp chất S có disunfua, thiophen, sunfua Chất N đồng đẳng của pyridine, pyrol,

cacbonol Hợp chất oxi dạng axit Kim loại nặng V; Ni; cu; Pb Các nhựa, asphaten

- Ứng dụng:

+ Dầu bôi trơn: giảm ma sát, làm mát, làm sạch, làm kín, bảo vệ kim loại

Câu 12: Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn cặn dầu mỏ và các ứng dụng chính của phân đoạn này?

- Thành phần hóa học: Nhiệt độ sôi > 5000C C41-C80, chia ra làm 3 nhóm:

+ Nhóm chất dầu: HC phân tử trọng lượng lớn: HC thơm nhiều vòng và naphten, hòa tan trong xăng, n-pentan…không tan trong cồn Chiếm 45-46%

+ Nhóm chất nhựa(molten) có 2 nhóm Chất trung tính, chất axit

Chất trung tính: đen hoặc nâu, nhiệt độ hóa mềm <1000C, hòa tan trong xăng, naphten,tạo nhựa có tính dẻo dai và kết dính khoảng 10-15%

Các chất axit(-COOH) màu nâu sẩm, hòa tan trong clorofon rượu etylic, axit

tạo nhựa có tính hoạt động bề mặt chiếm 1%

+ Nhóm asphanten: Chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thế, chứa phần lớn HC dị vòng, hòa tan trong cacbon disunfua

Còn có hợp chất cơ kim của kim loại nặng, các chất cacben,… tan trong pyridine

- Ứng dụng:

Sản xuất bitum

Làm nhiên liệu lò đốt.

Câu 13: Trình bày sự biến đổi của Hydrocacbon paraffin, hydrocacbon

naphten, hydrocacbon thơm trong quá trình chế biến nhiệt?

- HC parafin: xảy ra theo cơ chế cracking C-C đứt mạch trước ( kém bền) C-H đứt sau

CnH2n+2  CnH2n + CpH2q + H2

Cracking mạch ngắn: CpH2p+2  CqH2q + H2

Nhiệt độ cao, áp suất thấp vị trí đứt mạch ở 2 đầu mạch sản phẩm khí

Nhiệt độ thấp, áp suất cao vị trí đứt mạch ở giữa mạch sản phẩm lỏng(xăng)

Cơ chế phân huy parafin xảy ra 3 giai đoạn:

Khử hydro tạo ra olefin vòng HC thơm

Phân hủy vòng đối với naphten đa vòng thành naphten đơn

Khử naphten đơn vòng  parafin và olefin hay diolefin

Tạo ra sản phẩm lỏng

- Biến đổi của HC thơm

Ở nhiệt độ cao khử alkyl, các gốc thơm ngưng tụ, khử hydro tạo gốc mới tăngcacboit(cốc)

Câu 14: Cracking xúc tác gasoil chưng cất chân không cho sản phẩm gì? Nguyên nhân hình thành cốc và các giai đoạn của quá trình cracking xúc tác

- Chế độ công nghệ chưa tối ưu

* Các giai đoạn quá trình cracking

- Khuyếch tán nguyên liệu trên bề mặt xúc tác

- Khuyếch tán hơi nguyên liệu đến tâm hoạt tính trong lỗ xốp của xúc tác

- Hấp phụ nguyên liệu trên tâm hoạt tính

+ Oxit kim loại để bù trừ điện tích, Na nhiều làm giảm hoạt tính xúc tác thay bằng CaO

+ Al2O3.SiO2 nối với axit kim loại

+ Độ bền nhiệt tăng theo kích thước của kim loại, cấu trúc mạng lỗ hổng, rách, nhỏthông với nhau

+ Các chất zeolit được chế tạo cùng với các xúc tác alumino-silicat hay với đất sét thiên nhiên, xử lý bằng phương pháp đặc biệt Xúc tác chứa zeolit

+ Có độ hoạt tính cao, độ chọn lọc tốt, giá thành vừa phải

+ Xúc tác chứa zeolit X, Y kích thước lỗ khoảng 8 đến 10 Acgon(A0) dùng để cracking nguyên liệu

+ Các phương trình lớn của nguyên liệu vẫn có thể dễ dàng tới bề mặt của xúc tác, còn phân tử nhỏ có thể tiếp xúc với tâm hoạt tính ở bề mặt trong của xúc tác

Câu 16: Thế nào là độ hoạt tính, độ chọn lọc của xúc tác? Trình bày những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc trong quá trình cracking xúc tác?

+ dựa vào tỉ số hiệu suất sản phẩm chính trên hiệu suất sản phẩm phụ(xăng/cốc), tỉ

số giữa hiệu suất sản phẩm chính với sản phẩm phụ càng cao độ chọn lọc của xúc tác càng cao

* Những thay đổi tính chất của xúc tác khi làm việc:

+ Qua quá trình sử dụng  trơ hóa xúc tác

+ Độc tố như NH3, CO2, các hợp chất S và đặc biệt H2S ở nhiệt độ cao

+ Sự tích tụ các kim loại nặng dưới dạng các oxyt làm thay đổi chức năng xúc tác.+ Sự tác động nhiệt độ cao và hơi nước các yếu tố đó làm che tâm hoạt tính không phản ứng được  giảm độ hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác  tái sinh xúc tác(thổi 1 ít hơi nước ở nhiệt độ không cao lắm, rửa bề mặt xúc tác)

Câu 17: Vì sao xúc tác bị mất hoạt tính? Trình bày quá trình tái sinh xúc tác trong quá trình cracking xúc tác?

- Vì qua quá trình sử dụng, xúc tác sẽ bị trơ hóa

- Do nhiều nguyên nhân, hơi nước tạo cốc độc tố kim loại nặng, che tâm hoạt tính không phản ứng được giảm độ hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác  tái sinh xúc tác( thổi 1 ít hơi nước ở nhiệt độ không cao lắm, rửa bề mặt xúc tác)

- Độc tố như NH3, CO2 các hợp chất S và đặc biệt H2S ở nhiệt độ cao

- Sự tích tụ các kim loại nặng dưới dạng các oxyt làm thay đổi chức năng xúc tác

- Nhiệt độ cao và hơi nước

* Quá trình tái sinh xúc tác:

- Tiến hành đốt cốc( thổi O2) vào phản ứng  CO;CO2 bay lên, phản ứng tỏa nhiệt

C + O2  CO2

C + 1/2O2  CO

- Phản ứng khử S bằng H2 H2 bay lên các chất nặng bay hơi hết

- Nhiệt độ tái sinh phụ thuộc nhiều vào xúc tác được dùng và loại lò tái sinh

Câu 18: Trình bày nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cracking xúc tác?

* Nguyên liệu cracking xúc tác:

- Cặn phần chưng cất khí quyển ( nhiệt độ sôi > 5500C)

- phân đoạn kerosene-gasoil

- Xúc tác zeolit ( độ hoạt tính cao) nguyên liệu càng nặng  giảm trị số octan

Chia làm 4 nhóm:

+ Nhóm 1: Nguyên liệu nhẹ(kerozen-sola 210-3600C)

+ Nhóm 2: Phân đoạn gasoil chân không ( 300-5000C)

+ Nhóm 3: Phần cất rộng, nhiệt độ sôi 210-3000C

+ Nhóm 4: Nhiệt độ 300-4500C

* Sản phẩm của quá trình cracking xúc tác:

- Khí hydrocacbon, đưa đến bộ phận tách khí, khí thô sử dụng làm nhiên liệu khí còn propan-propylen,butan-butylen làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa,

nguyên liệu tổng hợp hóa dầu và hóc học

- Phân đoạn xăng: nhiệt độ sôi 204-2200C

- Phân đoạn sôi cao hơn 1950C

Câu 19: Trình bày hướng phát triển và cải tiến của công nghệ xúc tác lớp sôi (FCC) trong lọc dầu?

Phản ứng xảy ra: Dehydro hóa hydrocacbon naphten, dehydro vòng hóa các

hydrocacbon parafin, đồng phân hóa và hydrocracking

- Ngoài ra còn có phản ứng phụ:

+ Phản ứng phân hủy và khử các hợp chất chưa O, N, S thành H2S, NH3, H2O

+ Phân hủy các hợp chất chứa kim loại và halogen

+ Phản ứng ngưng tụ của hợp chất trung gian kém bền

VD:

- Dehydro hóa naphaten thành HC thơm:

OH  OH + 3H2O

- Dehydro vòng n-parafin NH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 NH2 + 4H2

Câu 21: Trình bày đặc điểm của các phản ứng chính trong quá trình

reforming ( dehydro hóa naphten thành hydrocacbon thơm, hehydro vòng hòa n-parafin, hydroizome hóa, phản ứng tạo cốc)?

- Dehydro hóa naphten thành hydrocacbon thơm:

+Loại hydro ra khỏi naphten

Tăng nhiệt độ, giảm áp suất, hiệu suất HC thơm sẽ tăng lên

H2/RH nguyên liệu có ảnh hưởng không nhiều

- Phản ứng dehydro vòng hóa n-parafin:

Nhiệt độ cao mới nhận được HC thơm đáng kể Phát triển chiều dài mạch cacbon trong parafin, hằng số cân bằng tạo HC thơm cũng được tăng lên

- Hydroizome hóa: