thiết kế xây dựng nhà máy chế biến dầu thô

Chưng cất dầu thô là một phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí thànhnhóm các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗnhợp Nghĩa là ở cùng nhiệt độ, áp suất

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 7

CHƯƠNG I NỀN CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ 7

I Qúa trình phát triển 7

I.1.Sự phát triển chung của toàn thế giới : 7

I.2.Sự phát triển của ngành dầu khí ở Việt Nam 9

II Lĩnh vực phát triển của ngành dầu khí việt nam 10

II.1.Quan hệ giữa lọc dầu và hoá dầu : 10

II.2 Lĩnh vực tìm kiếm thăm dò và khai thác 11

CHƯƠNG II : NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ 13

I thành phần hoá học dầu mỏ : 13

I.1 Thành phần nguyên tố của dầu mỏ : 13

I.2 Thành phần hydrocacbon trong dầu mỏ : 13

I.3 Các thành phần phi hidrocacbon trong dầu mỏ: 21

II Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô : 29

II.1 Thành phần chưng cất của phân đoạn 29

II.2 Tỷ trọng : 32

II.3 Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu : 33

II.4 Thành phần phân đoạn : 33

II.5 Nhiệt độ sôi trung bình : 37

II.6 Hệ số đặc trưng K: 37

CHƯƠNG III:SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 38

I Khí hydrocacbon 38

II Phân đoạn xăng 38

II.1.Thành phần hoá học 38

II.2.Ứng dụng 39

III Phân đoạn Kerosen 40

III.1.Thành phần hoá học 40

III.2.Ứng dụng 40

IV Phân đoạn Diezel 41

IV.1.Thành phần hoá học : 41

IV.2.Ứng dụng của phân đoạn : 42

V Phân đoạn dầu nhờn ( còn được gọi là gasoil chân không ) 42

V.1.Thành phần hoá học : 42

V.2.Ứng dụng 42

VI Phân đoạn mazut: 43

VII Phân đoạn gudrron ( phân đoạn cặn dầu mỏ ) 43

VII.1.Thành phần hoá học : 43

VII.2.Ứng dụng: 44

CHƯƠNG IV: CHƯNG CẤT DẦU THÔ 45

I Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô 45

I.1.Các sơ đồ nguyên lý chưng cất được trình bày trên hình sau 46

II Chuẩn bị nguyên liệu dầu thô trước khi chế biến : 48

II.1.Các hợp chất có hại trong dầu thô : 48

II.2.Ổn định dầu nguyên khai : 50

II.3.Tách các tạp chất cơ học, nước và muối : 50

III Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất dầu thô 53

III.1.Chưng đơn giản : 53

III.2.Chưng cất phức tạp: 56

III.3.Chưng cất trong chân không và chưng cất bằng hơi nước 60

IV.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất : 62

IV.1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện 63

IV.2.Áp suất của tháp chưng: 67

IV.3.Những điểm cần chú ý khi điều chỉnh, khống chế làm việc của tháp chưng cất 68

IV.4.Các điều kiện cần thiết để đảm bảo cho việc chưng cất : 69

V.Sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chưng cất : 69

V.1.Sơ đồ công nghệ chưng cất AD với bay hơi một lần 69

V.2.Sơ đồ chưng cất AD với bay hơi hai lần : 70

VI.Chọn dây chuyền công nghệ : 73

VI.1.Chọn dây truyền công nghệ : 73

VI.2.Thuyết minh dây chuyền : 74

CHƯƠNG V : THIẾT BỊ CHÍNH CỦA SƠ ĐỒ 77

I Tháp chưng : 77

I.1.Tháp đệm 77

I.2.Tháp đĩa chụp : 79

I.3.Tháp đĩa sàng : 80

II Lò đốt : 81

II.1.Phân loại lò ống : 81

II.2.Cấu trúc của lò ống : 82

III.Thiết bị trao đổi nhiệt : 83

III.1.Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà : 83

III.2.Loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống : 85

III.3.Loại thiết bị ống chùm : 86

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 88

I Thiết lập đường cân bằng cho các sản phẩm .88

I.1.Đường cân bằng sản phẩm Naphta 88

I.2.Đường cân bằng của sản phẩm kerosen 90

I.3.Đường cân bằng của Gasoil: 92

I Xác định các đại lượng trung bình của sản phẩm 93

II.1.Tỷ trọng trung bình 93

II.2.Nhiệt độ sôi trung bình: 93

II.3.Hệ số đặc trưng K: 95

III Tính cân bằng vật chất 95

III.1.Tại tháp chưng cất : 95

III.2.Tại tháp tái bay hơi ( tháp tách phân đoạn ) 96

IV Tính tiêu hao hơi nước 97

IV.1.Tính tiêu hao hơi nước cho tháp phân đoạn 97

IV.2.Tiêu hao hơi nước cho các tháp tách: 97

V Tính chế độ của tháp chưng cất 99

V.1.Tính áp suất của tháp .99

V.2.Tính chế độ nhiệt của tháp: 100

V.3.Tính chỉ số hồi lưu đỉnh tháp : 105

VI Tính cân bằng nhiệt lượng: 106

VII Tính kích thước của tháp chưng cất : 107

VII.1.Tính đường kính tháp : 107

VII.2.Tính chiều cao của tháp : 109

VII.3.Tính số chóp và đường kính chóp : 109

PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG 111

I An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển 111

I.1.Yêu câu về phòng cháy chữa cháy 111

I.2.Trang thiết bị phòng hộ lao động 113

I.3.Yêu cầu đối với vệ sinh môi trường 114

II Tự động hoá : 114

II.1.Mục đích : 114

II.2.Hệ thống điều khiển tự động 116

II.3.Các dạng điều khiển tự động 116

PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG 118

I Yêu cầu chung 118

II.Yêu cầu về kỹ thuật .118

III.Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp 118

IV.Giải pháp thiết kế xây dựng 119

IV.1.Đặc điểm của phân xưởng sản xuất 119

IV.2.Bố trí mặt bằng trong phân xưởng 120

KẾT LUẬN 124

PHỤ LỤC 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

MỞ ĐẦU

Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa Thế kỷ thứ XVIII mỏ dầuđược sử dụng làm nguyên liệu đốt cháy, thắp sáng Sang thế kỷ thứ 19 dầu đượccoi như là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nềnkinh tế quốc dân Hiện nay, dầu mỏ qua các quá trình chế biến nâng cao hiệu quả

sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần và như vậy tiết kiệm được lượng dầu của thế giới

Dựa vào các quá trình chế biến như : chưng cất chân không, hydrocracking, refoming, alkyl hoá, đồng phân hóa, polyme hoá cho ra các sản phẩmxăng, nhiên liệu phản lực, dầu mỡ bôi trơn, có hiệu quả tối đa và một số sản phẩmkhác như : sản phẩm năng lượng, phi năng lượng, Bitum, cốc và khí lỏng cho dândụng, làm khí đốt và nhiên liệu

Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm : Hydrocacbon, khí thiên nhiên, dầu

mỏ và các hợp chất khác như : CO2, N2, H2, H2S, He, Ar, Ne … Dầu mỏ muốn sửdụng được phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ Sự phân chia đó dựa vàophương pháp chưng cất để thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau

Chưng cất dầu thô là một phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí thànhnhóm các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗnhợp ( Nghĩa là ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác nhau )

Trong trường hợp đơn giản nhất chưng và cô đặc hầu như không khác nhau,tuy nhiên giữa chúng có một ranh giới căn bản trong trường hợp chưng thì dungmôi và chất tan đều bay hơi, trường hợp cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi cònchất tan không bay hơi Khi chưng cất ta thu được nhiều sản phẩm thường là cóbao nhiêu cấu tử ta sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm, đối với trường hợp có 2 cấu

tử thì sản phẩm đỉnh thu được là cấu tử dễ bay hơi và một phần rất ít cấu tử khóbay hơi, còn sản phẩm đáy thu được cấu tử khó bay hơi và một phần ít cấu tử dễbay hơi

Trong sản xuất ta gặp những phương pháp chưng cất sau đây :

Chưng đơn giản, chưng theo hơi nước, chưng chân không, chưng luyện( Gồm có chưng ở áp suất thấp và ở áp suất cao )

Chưng cất phân đoạn trong các nhà máy chế biến dầu mỏ là một phươngpháp được sử dụng rộng rãi, chưng cất sơ khai dầu thô, chưng cất phân đoạn Cácphân đoạn thu được phù hợp cho các phương pháp chế biến khác

Thành phần phân đoạn là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xácđịnh đối với các sản phẩm trắng như : Xăng, diezel Theo thành phần cất phânđoạn có thể biết được các loại sản phẩm thu được và khối lượng của chúng Cácphân đoạn đầu bao giờ cũng gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôithay đổi Do vậy, đặc trưng cho tính bay hơi của một số phân đoạn là nhiệt độ sôiđầu và nhiệt độ sôi cuối Trường hợp một hỗn hợp phức tạp được xem như một tổhợp của nhiều phần nhỏ, mỗi phần nhỏ được đặc chưng bằng nhiệt độ sôi trungbình, một tỷ trọng trung bình, một trọng lượng trung bình

Các phân đoạn thu được từ quá trình chưng sơ khai được đem chế biếnbằng các phương pháp hoá học hay vật lý để thu được các sản phẩm có số lượng

cả chất lượng các sản phẩm năng lượng, các sản phẩm phi năng lượng và các sảnphẩm hoá học

Vì thế nghành khai thác chế biến dầu khí là một nghành công nghiệp mũinhọn, trong một tương lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng

lượng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào thay thếđược.

PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I NỀN CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ

I QÚA TRÌNH PHÁT TRIỂN

I.1.Sự phát triển chung của toàn thế giới :

Nền công nghiệp hoá dầu cổ sơ ban đầu chỉ biết lấy dầu hoả và cũng chỉbiết dùng dầu hoả để thắp sáng Sau đó nhận thấy xăng thắp sáng hơn dầu hoả nênmới lọc thêm phân đoạn xăng Nhà máy lọc dầu lúc bấy giờ chỉ có một nồi chưngcất gián đoạn, một thùng xử lý tạp chất có cánh khuấy và một thùng trung hoà axit.Dầu thô được chứa trong những thùng barit và được bảo quản bằng cách để tronghầm và lấp đất lên

Theo đà phát triển khoa học kỹ thuật ở mọi lĩnh vực sản xuất đời sống đặcbiệt là ở ngành giao thông, xăng trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho cácloại ô tô và máy bay Đồng thời người ta đã lấy thêm các phân đoạn Gasoil để sửdụng làm nhiên liệu cho dầu máy Diezel

Nhu cầu nhiên liệu về xăng tăng rất nhanh, đã thúc đẩy nền công nghiệp lọcdầu phải phát triển tăng năng suất Vào đầu thế kỷ 20 người ta đã biết dùng bể đểchứa dầu thô, tuy nhiên vẫn phải sử dụng nhiều nồi chưng cất dầu thô gián đoạn,đặt kế tiếp nhau để giải quyết nhu cầu tăng sản lượng Biện pháp chưng gián đoạnnày không đáp ứng nổi nhu cầu ngày càng tăng Người ta phải tìm cách chưng cấtliên tục Ban đầu cho đặt 4 nồi chưng gián đoạn ở các vị trí cao thấp khác nhau đểdòng chất lỏng có thể dễ dàng chảy từ nồi trên xuống nồi dưới và dòng hơi đượcdẫn ngược chiều từ nồi dưới lên nồi trên Với hệ thống này thì người ta đã đạtđược nguyện vọng chưng cất liên tục và năng suất đã tăng lên 6 - 7 lần Đây là tiền

đề cho tháp chưng cất liên tục ngày nay

Do nhu cầu về nhiên liệu quá lớn, phần phân đoạn xăng thu được từ dầu thô( hay còn gọi là xăng trực tiếp ) không đáp ứng đủ nhu caàu Các nhà nghiên cứu

đã dùng nhiệt độ và áp suất để cắt bớt mạch phân tử của phân đoạn Gasoil để tạo

ra xăng Đây là quá trình cracking nhiệt, tạo ra xăng cracking Đồng thời người tanhận thấy rằng xăng cracking có chất lượng cao hơn xăng trực tiếp, vì xăngcracking nhiệt có chỉ số octan cao hơn Điều đó đã thúc đẩy các nhà nghiên cứuphải chuyển hoá xăng trực tiếp Kết quả đưa đến quy trình reforming nhiệt cắt cácphần tử nặng ở nhiệt độ cao hơn và áp suất cao hơn

Đến năm 1936 Houndry đã thành công vào việc đưa xúc tác việc chuyển hoá cảitạo mạch phân tử và xây dựng thiết bị cracking nhiệt với qui mô công nghiệp trong

đó xúc tác được xếp ở dạng lớp đứng yên Vài năm sau thì Standart đã cải tiếnthiết bị xúc tác với lớp xúc tác chuyển động tầng sôi, mở màn cho loại thiết bịcracking xúc tác liên tục

Ngày nay 2 loại thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọcdầu hơn hẳn các thiết bị cracking và reforming nhiệt vì tạo ra sản phẩm xăng cóchất lượng cao hơn và độ chuyển hoá cao hơn

Trên đây, chỉ đề cập đến những vấn đề sản xuất ở áp suất khí quyển Về sảnphẩm phân đoạn chân không vào đầu thế kỷ 20 người ta đã tiến hành nghiên cứunhưng chất lượng chưa tốt Do đó trong thời gian chiến tranh thế giới lần thứ nhấtngười ta còn phải dùng dầu thực vật để bôi trơn cho máy

Mãi đến năm 1920 kỹ thuật chưng cất chân không mới hoàn hảo hơn đồngthời việc nghiên cứu dung môi chọn lọc để trích ly các hợp chất thơm và parafinđạt nhiều kết quả, từ đó dầu nhớt lấy từ dầu thô mới đạt chất lượng tốt hơn Năm

1927 lần đầu tiên lên máy bay Lingbert đã sử dụng dầu nhớt được chế biến từ dầuthô để bôi trơn cho máy bay trong quá trình vượt đại dương, đánh dấu bước trưởngthành đáng kể của ngành công nghiệp lọc hoá dầu

I.2.Sự phát triển của ngành dầu khí ở Việt Nam.

Tiền thân của ngành dầu khí Việt Nam là đoàn địa chất 36 Việt Nam đượcthành lập vào những năm 60 Trước năm 1975 công tác tìm kiếm dầu khí ở phía

bắc được tiến hành chủ yếu ở vùng trũng Hà Nội với sự giúp đỡ của các chuyêngia Liên Xô Mỏ khí Tiền Hải đã được phát hiện và hiện nay vẫn còn khai thác Ởphía nam một số các công ty nước ngoài đã tiến hành thăm dò và tìm kiếm dầu khí

ở thềm lục địa Việt Nam Đến năm 1975 thì Tổng Cục Dầu Khí Việt Nam đã đượcthành lập và tiến hành các hoạt động dầu khí trên lãnh thổ của mình Trên cơ sởmột số bể trầm tích đệ tam và mezozôi có triển vọng dầu khí khá lớn

Đến năm 1986 sản lượng dầu thô chỉ vào khoảng 40 nghìn tấn khai thác từ

mỏ Bạch Hổ Nhưng đến nay sản lượng dầu thô đã đạt được trên 10 triiêụ tấn/năm.Tính đến nay đã khai thác trên 50 triệu tấn/năm và 1 tỷ m3 khí đã đưa vào khaithác một số mỏ khác như: Mỏ Rồng, Đại Hùng, Bungakekwa ( khu vực tranh chấpvới Malaisia ) và sẽ đưa 2 mỏ mới là Hồng Ngọc và Dạng Đông vào khai thác

Ngày nay ngành dầu khí nước ta đã vươn lên hàng thứ 4 trong số các nướcĐông Nam Á và thứ 40 trên thế giới về khai thác dầu thô Đây là một thành tựuhết sức to lớn của nước ta, sau khi đã có luật đầu tư nước ngoài đến nay ta đã kýđược 32 hợp đồng dầu khí các loại trong đó có 10 hợp đồgn có phát hiện dầu khí

Ngoài các hoạt động thăm dò khai thác dầu khí đã nêu, các hợp đồng dầukhí ở khâu sau bao gồm lọc dầu, phân phối, kinh doanh sản phẩm Dầu khí đã đượcbắt đầu Trong số các dự án này quan trọng hơn hết là dự án nhà máy lọc dầu số 1Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm đang tiến hành ở Dung Quất ( QuảngNgãi ) Đây là một sự kiện quyan trọng của ngành dầu khí Việt Nam , bên cạnhcòn có dự án Nhà máy lọc dầu số 2 Ngày nay mặc dù còn gặp nhiều khó khăn thửthách nhất định về mặt tài chính ngành dầu khí Việt Nam vẫn là một trong nhữngngành hấp dẫn đối với các nhà đầu tư Tính đến nay ngành dầu khí Việt Nam đãtham ra trên 10 liên doanh trong đó quan trọng nhất là liên doanh Dầu khíViêtsopetro Đây là đơn vị khai thác Dầu khí chủ yếu ở Việt Nam

II LĨNH VỰC PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM

II.1.Quan hệ giữa lọc dầu và hoá dầu :

Lọc dầu và hoá dầu là 2 lĩnh vực kỹ thuật sản xuất riêng biệt nằm trongphạm vi công nghệ hoá dầu lâu đời

Công nghiệp hoá dầu ra đời từ bao đời nay lúc ban đầu đã hình thành vàphát triển trên cơ sở nguồn nguyên liệu thực vật và động vật, sau đó sử dụng thannguyên liệu tuy nhiên nguồn nguyên liệu lấy từ thiên nhiên ngày càng khan hiếmkhông thể đáp ứng đủ nhu cầu về phát triển công nghiệp hoá chất, do đó các nhàhoá học bắt đầu nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu mới.

Lúc đó ngành lọc dầu ra đời Những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong côngnghiệp hoá học là nền tảng vững chắc cho ngành lọc dầu phát triển nhanh chóng.Tuy nhiên trong quá trình lọc dầu có xuất hiện các sản phẩm phụ như : Olefin,Benzen, … mà lúc bấy giờ người ta chưa biết sử dụng vào mục đích gì ngoài việcđem đốt Do đó các nhà dầu khí mong muốn có biện pháp tăng giá trị sản phẩmphụ này cũng như tăng thêm giá trị khí Hydrocacbon khác

Các nhà hoá học đáp ứng ngay bằng cách tiếp nhận các sản phẩm của lọc

dò để làm nguồn nguyên liệu tổng hợp các hợp chất hữu cơ Thế là ngành hoá dầu

ra đời đã giải quyết được việc khó khăn cho ngành công nghiệp hoá học về nạnkhan hiếm nguyên liệu, đã giải quyết được khó khăn cho ngành lọc dầu vì đã sửdụng sản phẩm phụ của nó

Thế là thiết bị steam cracking ra đời phục vụ cho việc sản xuất Olefin Đã

có lúc người ta đã phải lấy một vài phân đoạn sản phẩm lọc dầu, như Naphta đểcung cấp cho hoá dầu làm giảm xút việc sản xuất xăng

Như vậy từ chỗ ngành công nghiệp phụ vì chỉ tiếp nhận sử dụng các sảnphẩm phụ của lọc dầu, hoá dầu đã trở thành ngành công nghiệp rất quan trọng và

đã phát triển mạnh mẽ, đôi khi chính nó lại quyết định qui mô cấu trúc của nhàmáy lọc dầu

Nói chung không những vì nhu cầu sản xuất về nhựa, chất dẻo, sợi tổnghợp, phân bón, … trong xã hội ngày càng tăng đã thúc đẩy ngành hoá dầu pháttriển mà còn do hoá dầu tạo ra những niềm thích thú riêng cho nhà hoá học vì cónhững đặc điểm sau :

+ Nguồn nguyên liệu rất tinh khiết và đã qua các quá trình xử lý ở lọc dầu

do đó tạo ra các sản phẩm sạch, ít tạp chất

+ Nguồn nguyên liệu ở dạng khí và lỏng dễ vận chuyển

+ Trong nguồn nguyên liệu có những chất hầu như tồn tại trong thiên nhiênhoặc rất khó chế biến tạo thành, ví dụ như : Diolefin, izopren, …

+ Trong kỹ thuật hó dầu các nhà hoá học có thể thay đổi cấu trúc phân tửnhư là cắt mạch cacbon theo kích thước như ý muốn hoặc ghép thành nhiều mạchcacbon khác nhau

Tóm lại công nghiệp hoá học và hóa dầu đã kếtd hợp với nhau để tạo racông nghiệp hoá dầu Đây là một nền công nghiệp trẻ và đang trên đà phát triểnmạnh mẽ

II.2 Lĩnh vực tìm kiếm thăm dò và khai thác.

Nền công nghiệp dầu khí Việt Nam vẫn còn non trẻ, mới phát triển Chỉmới bắt đầu khai thác dầu thô từ năm 1986 Lượng dầu thô khai thác này chủ yếu

là từ mỏ Bạch Hổ Đến năm 1995 thì có 2 mỏ mới nữa cũng được khai thác là mỏĐại Hùng và mỏ Rồng Sản lượng dầu thô đầu tiên là trên 40000 tấn/năm, tính đếnnăm 1996 là trên 8 triệu tấn/năm, tính bình quân là 20000 tấn/ngày Đến nay lượngdầu thô khai thác được bình quân là 30000 tấn/ngày trên các mỏ là Đại Hùng,Bạch Hổ, Rồng và Bungakekwa

Song song với quá trình khai thác dầu, lượng khí đồng hành cũng được khaithác ngày càng gia tăng Sản lượng khí khai thác được từ năm 1990 là 491 triệu

m3, năm 1993 là 1000 triệu m3 Tính đến nay lượng khí đã khai thác được trên

1000 triệu m3

Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam tiến hành công tác tìm kiếm, khai thácdầu khí tự lực ở một số khu vực Một số dự án phát triển như : Hồng Ngọc, LanTây, Lan Đỏ, … dự kiến sẽ đưa vào khai thác với mục tiêu đạt 20000 triêu tấn dầuqui đổi

Riêng về nền công nghiệp khí thì trong thời gian này đang gấp rút hoànthành hệ thống thu gom đường ống và vận chuyển khí từ mỏ Bạch Hổ đến ThủĐức, đồng thời phát triển các đề án phát triển dầu khí từ các vùng trũng Nam CônSơn

CHƯƠNG II : NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ

I THÀNH PHẦN HOÁ HỌC DẦU MỎ :

Trong thiên nhiên dầu mỏ nằm ở dạng chất lỏng nhờn dễ bắt cháy Khi khaithác ở nhiệt độ thường nó có thể ở dạng lỏng hoặc đông đặc, có màu từ vàng đến đen, là nguyên liệu chính cho quá trình chưng cất dầu thô

I.1 Thành phần nguyên tố của dầu mỏ :

Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, trong dầu có chứa tới hàng trăm chất khác nhau, nhưng các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu là cacbon và hydro Trong

đó C chiếm 82 87 %, H chiếm 0,0011,8% , oxi (O) chiếm 0,05 1,0% Và trong dầu còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như halogen ( Clo, iod ) các kim loại như : Niken, vanadi, volfram…

Dầu mỏ càng chứa nhiều hydrocacbon, càng ít các thành phần dị thể

nguyên tố càng tốt, loại dầu mỏ đó có giá trị kinh tế cao

I.2 Thành phần hydrocacbon trong dầu mỏ :

Đây là thành phần chính trong dầu, hầu như tất cả các loại hydrocacbon ( Trừ olefin ) đều có mặt trong dầu mỏ Chúng chiếm tới 90% trọng lượng của dầu Số nguyên tử có trong mạch từ 1 đến 60 hoặc có thể cao hơn Chúng được chia thành các nhóm Parafin, Naphaten, aromat, hỗn hợp naphaten - aromat Bằng các phương pháp hoá lý đã xác định được hơn 400 loại hydrocacbon khác nhau

I.2.1 Hydrocacbon Parafin : RHp

Parafin còn gọi là alkan, có công thức tổng quát là CnH2n+2 ( Với n 1)

Là loại hydrocacbon phổ biên nhất Về mặt cấu trúc, hydrocacbon parafin có hai loại Loại cấu trúc mạch thẳng gọi là n-Parafin và loại cấu trúc mạch nhánh gọi là iso-Parafin

Trong đó n-parafin chiếm đa số ( 25 30% thể tích ) chúng có số nguyên tửcácbon từ C1  C45

Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở ba dạng rắn, lỏng, khí ở điều kiện thường ( Nhiệt độ 250C, áp suất khí quyển ) Các parafin mạch thẳng chứa đến 4 nguyên

tử cacbon đều nằm ở thể khí Các n-parafin mà phân tử chứa 5 đến 17 nguyên tử cacbon nằm ở thể lỏng, còn các parafin chứa 18 nguyên tử cacbon trở lên nằm ở dạng tinh thể

Những hydrocacbon parafin C5 C17 ở dạng lỏng Trong hydrocacbon parafin từ C5C10 nằm trong phần nhẹ của dầu với nhánh là những cấu tử tốt của xăng, vì cho xăng có khả năng cháy kích nổ cao Trong khí đó các n-parafin lại có tác dụng xấu cho khả năng chống kích nổ ( n-C7 đã có trị số octan bằng 0 ) Nhữnghydrocacbon parafin có số nguyên tử từ C10C16 nằm trong nguyên liệu phản lực diezel, khi có cấu trúc thẳng lại là các cấu tử có ích cho nhiên liệu vì chúng có khả năng tự bốc cháy khi trộn với không khí bị nén trong động cơ Trong chế biến hoá dầu, những hydrocacbon parafin chứa trong phần nhẹ dầu hay trong khí đồng hànhlại là nguyên liệu rất tốt cho quá trình sản xuất olefin thấp như êtylen, propylen , butylen, và butadien đó là những nguyên liệu cơ sở cho tổng hợp hoá học để sản xuất chất dẻo, vải, sợi hoá học, tơ nhân tạo

Những n-parafin có số nguyên tử cao từ C18 trở lên, ở nhiệt độ thường có dạng tinh thể rắn trong dầu Chúng có thể hoà tan hoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu Nếu hàm lượng các parafin này cao, chúng có thể làm cho toàn bộ dầu thô bị đông đặc, mất hẳn tính linh động, gây khó khăn cho quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản Người ta phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật chuyên biệt

và công nghệ phức tạp để sử lý nhằm mục đích loại các parafin rắn đến mức độ cần thiết, sao cho sản phẩm có độ linh động trong điều kiện sử dụng

Ví dụ : Dầu Minas (Indonesia) có 13% parafin rắn nên ở 330C dầu đã bị đông đặc lại

Dầu LiBi có 10% parafin rắn, nhiệt độ đông đặc là 180C

Dầu Bạch Hổ có nhiệt độ đông đặc là 330C

Dầu Đại Hùng có nhiệt độ đông đặc là 270C

Nếu bơm và vận chuyển các loại dầu này ta phải áp dụng các biện pháp như: Gia nhiệt đường ống, cho thêm phụ gia, tách bớt parafin rắn ngay tại nơi khai thác để hạ điểm đông đặc Các biện pháp này gây tốn kém, làm giảm giá thành dầuthô

Tuy nhiên các parafin rắn tách được từ dầu thô lại là nguyên liệu quý củaquá trình chế biến, sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như nến, giấy sáp, diêm hayvật liệu chống thấm hay để điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơi sợ, phân bón, chấtdẻo… Mặt khác nếu đem oxi hoá chúng người ta nhận được các axit béo, alcolcao, đó là các nguyên liệu quý để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt là loại chất

có nhiều ứng dụng trong nền kinh tế

Còn các iso-parafin thường chỉ nằm trong phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôicao thì chúng rất ít Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm sau : các iso-parafin trongdầu mỏ đều có cấu trúc đơn giản mạch chính dài và mạch phụ ngắn Các nhánhphụ thường là gốc metyl Đối với các iso-parafin có một nhánh phụ thì thườngdính vào các vị trí cacbon số 2 hoặc số 3, còn vị trí sâu hơn thì rất ít Đối với cácloại hyđrocacbon có 2,3 nhánh phụ thì xu hướng tạo nên mạch cacbon bậc 4, nghĩa

là 2 nhánh phụ dính vào cùng một cacbon trong mạch chính thường ít hơn

Các iso-parafin so với n-parafin chúng có độ linh động cao hơn Chúng làm tăngtrị số octan của xăng.

I.2.2 Các hydrocacbon naphtenic :

Naphtenic hay còn gọi là cyclo parafin, có công thức tổng quát là CnH2n.Hàm lượng có thể thay đổi 3060% trọng lượng Những hydrocacbon này thườnggặp là loại một vòng, trong đó chiếm chủ yếu là loại vòng 5 cạnh Loại vòngnaphten 7 cạnh hoặc lớn hơn ít gặp trong dầu Những naphten có từ 2 hay 3 vòngngưng tụ cũng ít gặp, nhưng loại naphten có vòng ngưng tụ với hydrocacbon thơmhay có mạch nhánh dài lại hay gặp trong dầu mỏ Hyđrocacbon này do bị ảnhhưởng của các vòng hay nhánh dài nên tính chất thuần của naphten không cònnguyên nữa mà đã mang tính chất lai hợp giữa mạch vòng và mạch thẳng nên gọi

là hydrocacbon lai hợp Hydrocacbon lai hợp có số lượng lớn ở nhiệt độ sôi caocủa dầu mỏ

Theo Rossini đối với những loại này ( loại naphten 1 vòng có nhánh dàinghĩa là khi số nguyên tử trong phần tử của chúng cao từ C20 lên thường có 2 - 4nhánh phụ, trong các nhánh phụ đó có một nhánh dài ( thường là mạch thẳng, nếu

có cấu trúc nhánh thì nhóm êtyl hay iso- propyl ) Gần đây Lideman dùng phươngpháp phổ khối và phổ cộng hưởng từ hạt đã xác định được trong dầu mỏ Califonianhững loại dầu mỏ có cấu trúc thế

Những loại Naphten 2 vòng cũng đã thấy có trong dầu mỏ và đã định được những loại naphten 2 vòng có số nguyên tử cácbon đến C 20 C25

Những naphten 3 vòng thường gặp là adamantan và những đồng đẳng của

nó : 1- metyl; 2- mêtyl; 1,3-demetyl; 1,3,5- trimetyl Nói chung các đồng đẳngthường có hàm lượng cao hơn là chính adamantan, lần đầu tiên chỉ tìm thấy trongmột loại dầu của Tiệp Gần đây cũng đã tìm thấy adamantan và những đồng đẳngcủa nó trong một số dầu mỏ khác

Còn những naphten 4 và 5 vòng cũng đã phát hiện thấy trong phần có nhiệt

độ sôi khoảng 4750C ( Của dầu mỏ Nigiêria và một số nước khác như Coweet,iran, Libi…) Loại naphten 5 vòng diamantan cũng đã tách ra dưới dạng tinh thể từdầu mỏ Hodonin ( Tiệp )

Nói chung các naphten nhiều vòng có số lượng không nhiều, trong dầu mỏhydrocacbon một vòng là thành phần quan trọng trong nhiên liệu động cơ, làm choxăng có chất lượng cao, những hydrocacbon- naphtenic một vòng hay hai vòng cómạch nhánh dài là những cấu tử tốt của dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độnhớt ít thay đổi theo nhiệt độ Đặc biệt chúng là cấu tử rất quý cho nhiên liệu phảnlực vì chúng có nhiệt cháy rất cao, đồng thời giữ được tính linh động ở nhiệt độthấp, điều này rất phù hợp khi động cơ phải làm việc ở nhiệt độ âm

Ngoài ra, những naphtenic nằm trong dầu mỏ còn là nguyên liệu quý từ đóđiều chế được các hydrocacbon thơm : Bezen, toluen, xylen (BTX) là chất khởiđầu để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo

Như vậy, dầu mỏ càng nhiều naphten thì càng có giá trị kinh tế cao, vì cóthể sản xuất được các sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên liệu đều có chất lượng tốt.Chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ được tính linh động không gây khókhăn tốn kém cho quá trình bơm, vận chuyển, phun nhiên liệu

I.2.3 Hydrocacbon thơm ( aromatic ) :

Hydrocacbon thơm hay còn gọi là hydrocacbon aromatic Có công thứctổng quát là CnH2n-6, có cấu trúc vòng 6 cạnh và đồng đẳng của chúng ( Benzen,Toluen, Xylen…) Trong dầu mỏ thường gặp là loại 1 vòng và nhiều vòng thơm cócấu trúc ngưng tụ hoặc qua nối nhưng loại này hàm lượng ít hơn

Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của chúng là loại phổbiến nhất, Benzen thường gặp với số lượng ít hơn tất cả, những đồng đẳng benzennói chung đều đã tách và xác định được trong nhiều loại dầu, những loại alkylbenzen với 1,2,3,4 nhánh phụ như 1,2,4 trimetyl benzen Tuy nhiên loại 4 nhánhnhư tetra-metyl benzen thường ta thấy với tỷ lệ nhiều nhất Trong dầu mỏ aclan( Liên Xô ) ta thấy trong số hydrocacbon thơm vòng với 2,3,4 nhóm thế metyl thìloại 1,3; 1,3,5 chiếm phần yếu Trong dầu hàm lượng tối đa của toluen khoảng25%, Xylen và benzen khoảng 1,6%.

Loại hydrocacbon thơm 2 vòng có cấu trúc ngưng tụ như naphten đồngđẳng hoặc cấu trúc cầu nối : diphenyl nói chung đều có trong dầu mỏ Trong dầu

mỏ Grosny, Bacu, Pocacity… Đều có mặt các đồng đẳng 1 hoặc 3 nhóm thế metylcủa naphten trong đó dimetyl naphtalen chiếm khoảng 40% Loại cấu trúc đơngiản kiểu diphenyl thì ít hơn so với cấu trúc 2 vòng ngưng tụ kiểu naphten Trongcác diphenyl này đã xác định được một số đồng đẳng của nó như 2-metyl, 3-metyl,4-metyl diphenyl, 3-etyl và iso-propyl, diphenyl, cũng như loại 2 và 3 nhóm thếmetyl

Trong những phần có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các đồng đẳng củaphenatren là 2,6 và 2,7 dimetyl; 2,3,6-trimetyl và tetrametyl phenol

Nói chung trong dầu mỏ, ngoài các đồng đẳng của phenol trên thường cónhiều các đồng đẳng của antaxen

Những hydrocacbon nhiều vòng như pyren, benzanthracen cũng đã tìm thấytrong dầu Califonia, dầu Kuweit, nói chung là số lượng rất ít, các đồng đẳng chủyếu là các nhóm thế metyl, các nhóm thế 2, 3 nguyên tử cacbon trở lên nói chungkhông gặp trong dầu mỏ

Một số ví dụ về hydrocacbon thơm có trong dầu mỏ như :

I.2.4 Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten- thơm.

Hydrocacbon loại hỗn hợp và naphten- thơm ( là loại trong cấu tử có vòngthơm, vừa có vòng naphten ) là loại rất phổ biến trong dầu mỏ, chúng thường nằm

ở phần có nhiệt độ sôi cao Cấu trúc hydrocacbon loại hỗn hợp này gần với cấutrúc trong các vật liệu hữu cơ ban đầu, nên dầu càng có biến chất thấp sẽ càngnhiều hydrocacbon loại hỗn hợp

Loại hidrocacbon hỗn hợp đơn giản nhất là tetralindan, đó là một loại một vòngthơm và một vòng naphten kết hợp

Điều cần chú ý, khi so sánh về cấu trúc các đồng đẳng của tetralin dầu mỏ

và các đồng đẳng tương ứng của naphtalen thì thấy có một sự tương tự số lượngcũng như vị trí các nhóm thế metyl dính vào phân tử của chúng, đó có thể xemchúng có cùng một nguồn gốc ban đầu và sự tạo thành hydrocacbon tetralin có lẽ

là một giai đoạn biến đổi tiếp theo sau của naphtalin trong quá trình hình thànhdầu mỏ

Những hidrocacbon hỗn hợp phức tạp hơn (1 vòng thơm ngưng tụ vớinaphten trở lên) so với loại đơn giản thì chúng ở trong dầu có ít hơn, vì vậy cấutrúc loại tetralin và indan được xem là cấu trúc chủ yếu

Trong những cấu trúc như vậy thì nhánh phụ dính vào vòng thơm là nhómmetyl, còn nhánh chính dính vào vòng naphten thường mạch thẳng, dài hơn Sựphân bố hidrocacbon hỗn hợp loại vòng thơm ngưng tụ với 1 hay 2 vòng naphtencủa dầu Poncacity

Đối với hidrocacbon có một vòng thơm và một vòng naphten hỗn hợp,ngoài dạng ngưng tụ, cũng có mặt dạng cầu nối giống như diphenyl

Nói chung tổng số vòng tối đa của loại cấu trúc hỗn hợp cũng chỉ đến 6.Nhưng nhánh phụ dính xung quanh các vòng này cũng mang các đặc tính như trên,nghĩa là trung quanh vòng thơm, thường chỉ có một số nhánh phụ ngắn chủ yếu làmetyl Chỉ ít khi mới có nhánh phụ là etyl trong khi đó trong các vòng naphtenthường có một hoặc hai nhánh phụ dài Số nhánh phụ nói chung có thể từ 2 đến 6nhánh

Một số loại hỗn hợp naphten thơm thừơng gặp trong dầu mỏ có cấu trúcnhư sau:

CH2 CH2

1-hexyl 2-phenyltan

I.3 Các thành phần phi hidrocacbon trong dầu mỏ:

Là các chất hữu cơ mà trong thành phần của chúng có chứa nguyên tốO, N,

S hoặc đồng thời cgứa cả O, N, S (Các hợp chất nàylà chất nhựa và asphanten)

Hàm lượng các hợp chất này chứa trong dầu mỏ tuỳ thuộc vào chất liệu hữu

cơ ban đầu tạo thành dầu Mỗi loại dầu có hàm lượng và tỷ lệ các chất phihidrocacbon khác nhau Nếu dầu thô khai thác lên mà thuộc loại non thì độ biếnchất thấp chứa nhiều hợp chất phi hidrocacbon hơn loại già độ biến chất cao.Một số hợp chất phi hidrocacbon cần quan tâm là:

I.3.1.Các hợp chất chứa S:

Các hợp chất chứa S là loại hợp chất phổ biến nhất Các hợp chất làm xấu đi chấtlượng của dầu thô Đã xác định treen 250 loại hợp lưu huỳnh Các loại dầu chứa íthơn 0,5% lưu huỳnh là loại dầu tốt, còn chứa từ 1%-2% lưu huỳnh trở lên là loạidầu xấu Các hợp chất chứa lưu huỳnh thường ở các dạng như sau:

I.3.1.1.Lưu huỳnh dạng mercaptan:

Là hợp chất có nhóm SH liên kết trực tiếp với gốc hydrocacbon là hợp chấtkhông bền, dế bị phần huỷ ở nhiệt độ cao

2RSHb 300 0c R - S - R + H2S

S

I.3.1.2 Lưu huỳnh dạng sunphua và dạng disunphua.

Các chất này thường ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và cao Gốchydrocacbon có thể là mạch thẳng, vòng no hoặc thơm Các gốc hydrocacbonmạch thẳng thường từ C2C3, các sunphua nằm trong naphten 1 vòng từ C4C14

các sunphua nằm trong naphten 2 vòng C7 C9 Còn các sunphua nằm trongnaphten vòng chỉ xác định được một chất là tiodamantan ( cấu trúc hoàn toàn nhưmantan ) Các dạng hợp chất này thường trong phân đoạn có nhiệt độ trung bình

Còn ở những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn là những sunphua có gốc làhydrocacbon thơm 1 vòng hay nhiều vòng hoặc hydrocacbon thơm hỗn hợp vớicác vòng naphten

Một số lưu huỳnh dạng sunphua

I.3.1.3 Lưu huỳnh dạng tiophen:

Tiophen là loại chất chứa lưu huỳnh phổ biến nhất ( chiếm từ 592%)trong tất cả các dạng hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ Chúng thường ở nhiệt

độ sôi trung bình và cao của dầu

Những đồng đẳng của tiophen đã xác định được là những loại nhóm thếnhư 2,3 metyl tiophen, loại 2 nhóm thế như 2,4 dimetyl tiophen, và cả loại 3 nhómthế, 4 nhóm thế Nhóm thế chủ yếu là nhóm thế metyl.

I.3.1.4 Lưu huỳnh dạng tự do :

Đó là lưu huỳnh dạng nguyên tố và dạng H2S Dựa vào hàm lượng có trongdầu mà người ta phân ra hai loại

+ Dầu chua : Khi lượng H2S >3,7ml H2S /1lít dầu

+ Dầu ngọt : Lượng H2S < 3,7ml H2S 1lít dầu

Khi đun nóng, H2S sẽ bay hơi gây nên ăn mòn các hệ thống đường ống dẫnvào thiết bị

Trên thế giới, dầu thô Mehico là loại dầu có hàm lượng có H2S cao Ngoài

ra trong dầu còn có dạng chứa lưu huỳnh là loại hợp chất trong cấu trúc của nó cóchứa cả nitơ như tiazel, tiacridin

ta phải áp dụng các biện pháp sử lý tốn kém Do vậy hàm lượng của hợp chất lưuhuỳnh được coi là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu và sản phẩm dầu

I.3.2.Các hợp chất chứa Nitơ:

Các chất chứa nitơ thường có rất ít trong dầu mỏ ( 0,011% trọng lượng ).Các hợp chất nitơ nằm ở phần nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các hợp chất của nitơchỉ thấy ở dạng vết Các hợp chất thường chứa 1,2 hoặc 3 nguyên tử

Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ thường là những hợp chất loạipyridin ( dạng bazơ nitơ) và các hợp chất nitơ trung tính loại đồng đẳng của indol,cabazol, Benzocacbazol…

Một số ví dụ về các hợp chất chứa nitơ:

Trong các hợp chất chứa một nguyên tử nitơ thì dạng pyridin và Quinolin thường có nhiều

Tuy với số lượng nhỏ hơn các hợp chất chứa lưu huỳnh nhưng các hợp chấtchứa nitơ cũng là những chất có hại, rất độc cho xúc tác trong quá trình chế biến đồng thời chúng phản ứng tạo nhựa, làm tốc màu sản phẩm trong thời gian bảo quản Khi có mặt trong nhiên liệu, các hợp chất nitơ cháy tạo ra khí NO là những khí gây độc, gây ăn mòn mạnh Do vậy cũng như các hợp chất lưu huỳnh khi hàm lượng nitơ vượt quá giới hạn cho phép, người ta cũng phải tiến hành loại bỏ

chúng, khi đưa dầu thô vào quá trình chế biến

I.3.3 Các hợp chất chứa oxy:

Các chất chứa oxi trong dầu mỏ thường tồn tại dưới dạng axit, xeton, phenol, este, ete Trong đó, các axit và phenol là quan trọng hơn cả Chúng thườngnằm ở những vùng có nhiệt độ sôi trung bình cao

Các axit thường có một chức và có nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình, còn ở nhiệt độ sôi cao hơn hàm lượng axit giảm Các axit naphtenic, là những axit nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình hầu như là các axit có gốc là vòng naphten nên chúng được gọi là naphtenic, chủ yếu là vòng 5 cạnh và 6

cạnh Hàm lượng axit naphtenic chiếm khoảng 0,01% 0,04% đôi khi lên đến 1,7%.

Tuy nhiên, ở nhiệt độ sôi cao hơn, người ta cũng tìm thấy các axit hữu cơ mạch thẳng với số nguyên tử C20 C21 trở lên và có cả axit hữu cơ mạch nhánh kiểu iso- prinoid, nhưng hàm lượng của chúng không nhiều so với các axit

naphtenic

Ở các phân đoạn nặng thì các vòng hydrocacbon lại mang tính chất hỗn hợpgiữa naphten- thơm Còn trong các axit nằm trong phần cặn của dầu có cấu trúcphức tạp giống như cấu trúc các nhựa asphanten, nên được gọi là asphantic, đồngthời trong thành phần của nó còn có thể có cả dị nguyên tố khác

Các phênol trong dầu mỏ thường gặp phải là các phenol và đồng đẳng của

nó Hàm lượng của phenol rất ít khoảng 0,0010,05 % và phenol thường có íthơn so với đồng đẳng của nó

I.3.4.Các kim loại nặng:

Hàm lượng các kim loại nặng có trong dầu thường không nhiều, chúng cócấu trúc là các phức cơ kim, ở dạng porphidin Trong đó chủ yếu là phức của 2nguyên tố V, Ni ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Fe, Cu,

Zn, Mg, Ti… Hàm lượng của các phức kim loại porphidin trong dầu mỏ có sốlượng ít, chúng dao động trong khoảng 10%0 1000%0 và có nhiều loại cấu trúckhác nhau

Hàm lượng các kim loại nặng nhiều sẽ gây phiền phức cho quá trình chếbiến xúc tác, vì chúng gây ngộ độc xúc tác Đặc biệt đối với quá trình Crackig hay

Reforming yêu cầu các kim loại này không quá 5410ppm Và trong phần cặn

của dầu mỏ mà chứa nhiều kim loại nặng khi sử dụng làm nhiên liệu đốt lò sẽ cóthể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp

I.3.5.Các chất nhựa và asphanten:

Nhựa và asphanten chứa đồng thời các nguyên tố C, H và O, S, N chúng cóphân tử lượng lớn từ 500600 đvC trở lên Nhựa và asphanten đều không tantrong nước, nặng hơn nước tỉ trọng của chúng lớn hơn 1

Chúng đều có cấu trúc hệ vòng thơm, ngưng tụ cao Chúng thường tậpchung nhiều ở phần nặng, nhất là cặn dầu mỏ Ta có thể phân biệt nhựa vàasphanten theo những dấu hiệu dưới đây :

- Nhưa, khi tách ra khỏi dầu mỏ chúng là những chất lỏng đặc quánh có khi rắn Nhựa có màu vàng sẫm, tỷ trọng lớn hơn1, trọng lượng phân tử 6001000đvC Nhựa dễ tan trong dung môi hữu cơ Khi tan tạo thành dung dịch thực Độ thơm hoá là tỷ số giữa nguyên tử cacbon nằm ở vòng thơm so với tổng số nguyên tử cacbon trong toàn phân tử là

Độ thơm hoá 0,2  0,7 Đặc biệt đối với loại dầu mang họ paraphinic,rất nhiều hydrocacbon paraphinic trong phần nhẹ thì asphanten thườngrất ít và nằm dưới dạng phân tán lơ lửng, đôi khi chỉ có dạng vết, ngượclại dầu chứa nhiều hydrocacbon thơm thì thường chứa nhiều asphanten

và chúng thường ở dưới dạng dung dịch keo bền vững

- Nói chung các chất nhựa và các asphanten thường có nhiều ở phầnnặng đặc biệt ở phần cặn sau khi trưng cất Các chất này đều làm xấu đichất lượng của dầu mỏ Sự có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm chosản phẩm bị sẫm màu, khi cháy không hết sẽ tạo tàn, tạo cặn Trong quátrình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác Tuy nhiên dầu mỏ chứanhiều nhựa asphanten sẽ là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất nhựađường.

Tính chất của nhựa và asphanten giống nhau Do vậy mà nhựa có thểchuyển hoá thành asphanten khi oxi hoá hay chỉ đun nóng, khi có mặt không khínhựa cũng chuyển thành asphanten do quá trình phản ứng ngưng tụ được thực hiệnsâu rộng Dầu mỏ khi có độ biến chất cao thì mức độ chuyển hoá càng dễ, mặc dùhàm lượng nhựa giảm đi nhưng lượng asphanten lại tăng lên Do đó có thể coirằng asphanten là kết quả biến đổi tiếp theo của nhựa Vì vậy mà phân tử lượngcủa asphanten bao giờ cũng cao hơn nhựa

I.3.6 Nước lẫn trong dầu mỏ ( nước khoan ).

Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lượng nước nhất định chúng tồn tại ởdạng nhũ tương Nước nằm ở dạng nhũ tương bền nên khó tách Khi khai thác dầu,

để lắng, nước sẽ tách ra khỏi dầu Trong trường hợp nước tạo thành hệ nhũ tươngbền vững, lúc đó muốn tách được hết nước phải dùng phụ gia phá nhũ

Có hai nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của nước trong dâu, đó là : Nước có

từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ dưới đáy biên;nước từ khí quyển ( như nước mưa ) ngấm vào các mỏ dầu

Trong nước chứa một lượng rất lớn các muối khoáng khác nhau Các cation

và anion thường gặp là : Na2+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, HCO3-, SO42-, Br, I…

Ngoài ra còn có một số oxit không phân ly ở dạng keo như là Al2O3, Fe2O3 ,SiO2

Trong số các cation và anion thì nhiều nhất là Na+ và Cl- Một số mỏ dầu

mà nước khoan có chứa lượng 2 ion này có khi lên đến 90% Hàm lượng chungcác muối khoáng của nước khoan có thể nhỏ hơn 1% cho đến 20 26%

Điều cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nước có thể bị phân huỷ tạothành axit ( dưới dạng của nhiệt )

Ví dụ : MgCl2 + 2 H2O   Mg(OH)2 + HCl

MgCl2 + H2O   Mg(OH)Cl + H2OQuá trình phân huỷ các muối khoáng gây tác hại rất lớn như là gây ăn mònthiết bị, bơm, đường ống…

Mặt khác trong nước khoan còn có H2S khi có mặt của H2S và các muối dễ

bị thuỷ phân thiết bị càng nhanh bị ăn mòn vì khi H2S tạo nên một lớp sunfuachẳng hạn như FeS2 lớp sunfua này lại có tác dụng như một màng bảo vệ chống lại

sự ăn mòn của H2S nhưng các muối khoáng khác khi bị phân huỷ tạo ra HCl vàchính HCl này tác dụng với lớp sunfua bảo vệ

Ví dụ như : HCl + FeS2   H2S + FeCl2

Cứ như thế sẽ gây ăn mòn thiết bị, đường ống, bơm trong quá trình vậnchuyển và chế biến

Vì vậy phải nghiên cứu kỹ về nước khoan và các biện pháp ngăn ngừa sự

ăn mòn đó hay nói cách khác vấn đề làm sạch nhũ tương nước trong dầu trước khiđưa vào chế biến là rất quan trọng

II CÁC ĐẶC TÍNH VẬT LÝ QUAN TRỌNG CỦA DẦU THÔ :

II.1 Thành phần chưng cất của phân đoạn.

Thành phần chưng cất là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xácđịnh đối với các sản phẩm trắng như xăng, kerosel, diezel Theo thành phần cấtphân đoạn có thể biết được các loại sản phẩm thu và khối lượng của chúng Cácphân đoạn dầu mỏ đều bao gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôithay đổi trong suốt cả giới hạn sôi của phân đoạn đó Vì vậy đặc trưng cho tínhchất bay hơi và sôi của một số phân đoạn dầu mỏ, thường đánh giá bằng nhiệt độbắt đầu sôi (tsđ), nhiệt độ sôi kết thúc sôi ( tsc) và nhiệt độ tương ứng với các phầntrăm sản phẩm ngưng tụ khi chưng cất trong dụng cụ chưng tiêu chuẩn ( được gọi

là thành phần chưng cất của phân đoạn dầu mỏ)

Dụng cụ chưng tiêu chuẩn này là bộ chưng cất Engler.

Khi lượng sản phẩm chưng cất tăng lên 5%, 10%, 20%… , 90%, 95% so với

số lượng mẫu chưng cất, cũng sẽ có các giá trị nhiệt độ sôi tương ứng với nó t5%,

t50% , t95% ….Nhiệt độ này tăng đêù đặn theo số phần trăm sản phẩm chưng cất

Hình 1: Bộ chưng cất Engler để xác định th nh ph ành ph ần chưng cất của các

được, và cuối cùng khi nhiệt độ bắt đầu hạ xuống, nhiệt độ tương ứng với nó sẽ lànhiệt độ sôi cuối của phân đoạn.

Ví dụ: chưng cất một phân đoạn xăng nhẹ, ta thu được các số liệu sau:

- Nhiệt độ sôi đầu ( tsđ ) 35oC

- Đối với phân đoạn xăng, nhiệt độ sôi từ 10 –30% có ý nghĩa quyết địnhkhả năng khởi động của động cơ Khoảng nhiệt độ đó càng thấp, động cơ càng dễkhởi động khi máy nguội Tuy nhiên nếu thấp, nó dễ tạo nút hơi trong hệ thốngcấp nhiên liệu gây hao tốn nhiên liệu Nên ts 10% không vượt quá 70oC

- Nhiệt độ cất 50% có ý nghĩa quyết định khả năng tăng tốc của động cơ( khả năng nhanh chóng đạt đưọc tốc độ cần thiết khi mở van tiết lưu) và quá trìnhđốt cháy động cơ Nếu nhiệt đô cất 50% quá cao ( Ít Hydrocacbon nhẹ ) khi thayđổi tốc độ, lượng nhiên liệu trong máy ít, công suất giảm đều khiển xe khó khăn

Do vậy nhiệt độ cất 50% ( từ 40 – 70% ) càng thấp càng tốt vì dễ dàng tăng sốvòng quay của động cơ lên mức tối đa trong thời gian ngắn nhất Tuy vậy nếu thấpquá dễ tạo nút hơi và gây thất thoát nhiên liệu Vì vậy không nên vượt quá 140oC

- Nhiệt độ cất 90% có ý nghĩa về mặt kinh tế Nếu nhiệt độ cất 90% cao thìxăng không bốc hơi hoàn toàn trong buồng đốt Xăng ở trạng thái lỏng theoXylanh lọt qua Xecmăng đi vào các te chứa dầu, làm loãng dầu nhờn giảm khảnăng bôi trơn và gây mài mòn động cơ

- Nhiệt độ cất cuối (cặn cất ) đánh giá mức độ bay hơi hoàn toàn và làmloãng dầu nhờn Nếu nhiệt độ sôi cuối cao quá thì dầu nhờn sẽ bị rửa trôi trênthành Xylanh, mài màn piston Vì thế Tsc không nên quá 205oC

II.2 Tỷ trọng :

Khối lượng riêng của dầu là khối lượng của một lít dầu tính bằng kilogam

Tỷ trọng của dầu là khối lượng của dầu so với khối lượng của nước ở cùng mộtthể tích và ở nhiệt độ xác định Do vậy tỷ trọng sẽ có giá trị đúng bằng khối lượngriêng khi coi khối lượng riêng của nước ở 40C bằng 1 Trong thực tế tồn tại các hệthống đo tỷ trọng sau : d420, d415, d15,615,6, ( hay theo đơn vị Anh Mỹ là Spgr60/600F ); độ API ( API = 141,5/s.g 600F/600F - 131,5), trong đó chỉ số bên trên lànhiệt độ của dầu trong lúc thử nghiệm còn chỉ số bên dưới là nhiệt độ của nước khithử nghiêm Tỷ trọng của dầu giao động trong khoảng rộng, tuỳ thuộc vào loại dầu

và có trị số từ 0,8 đến 0,99 Tỷ trọng của dầu rất quan trọng khi đánh giá chất

lượng dầu thô Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng có liên quan đến bản chất hoá học cũngnhư đặc tính phân bố các phân đoạn trong dầu thô.

Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầu paraphinic,đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít Ngược lại, dầu càng nặng tức tỷ trọngcao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặc naphntenic các phân đoạnnặng sẽ chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng hydrocacbon paraphinic bao giờcũng thấp hơn so với naphtenic và aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tửcacbon trong phân tử Mặt khác những phần khoong phải là hydrocacbon như cácchất nhựa, asphanten, các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa nitơ, chứa các kim loạilại thường tập chung trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao vì vậy dầu thô có tỷtrọng cao, chất lượng càng giảm

II.3 Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu :

Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại củadầu Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển và chế biếndầu

Quan trọng hơn độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi trơn, tạo mùsương nhiên liệu khi phun vào động cơ, lò đốt Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ,khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm có hai loại độ nhớt :

+ Độ nhớt động học ( St hay cSt )

+ Độ nhớt quy ước ( độ nhớt biểu kiến ) còn gọi là độ nhớt Engler (0E)

II.4 Thành phần phân đoạn :

Vì dầu mỏ là thành phần hỗn hợp của nhiều hydrocacbon, có nhiệt độ sôikhác nhau, nên dầu mỏ không có một nhiệt độ sôi nhất định đặc trưng như mọiđơn chất khác Ở nhiệt độ nào cũng có những hợp chất có nhiệt độ sôi tương ứngthoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu thô chính là sự khác nhau về lượngchất thoát ra ở các nhiệt độ tương ứng khi chưng cất Vì thế, để đặc trưng cho từngloại dầu thô, thường đánh giá bằng đường cong chưng cất, nghĩa là các đườngcong biểu diễn sự phân bố lượng các sản phẩm chưng cất theo nhiệt độ sôi Nhữngđiều kiện khi chưng cất khác nhau sẽ cho các đường cong chưng cất khác nhau

Đường cong chưng cất là đường cong biểu diễn tương quan giữa thànhphần cất và nhiệt độ sôi.

Để đặc trưng cho từng loại dầu thô thường xác định bằng hai đường congchưng cất sau :

II.4.1 Đường cong điểm sôi thực :

Đường cong này còn gọi là đường cong chưng cất có chưng luyện đườngcong chưng cất nhận được khi chưng cất mẫu thô trong thiết bị chưng cất có trang

bị phần tinh luyện và hồi lưu, có khả năng phân chia tương ứng với số đĩa lýthuyết trên 10 với tỷ số hồi lưu sản phẩm khoảng 5 Về lý thuyết trong chưng cấtđiểm sôi thực đã sử dụng hệ chưng cất có khả năng phân chia rất triệt để nhằm làmcấu tử có mặt trong hỗn hợp sẽ được phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi củatừng cấu tử và với số lượng đúng bằng số lượng có trong hỗn hợp Đường congnày phản ánh chính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của

nó trong dầu thô

1 Đường cong điểm sôi thực lý thuyết

2 Đường cong điểm sôi thực thực

Trên hình (2) trình bày đường cong điểm sôi thực của hỗn hợp hai cấu tử với thànhphần 30% cấu tử A và 70% cấu tử B Cấu tử A sôi ở nhiệt độ ta và cấu tử B sôi ở nhiệt độ tb dưới áp suất chung của hệ khi chưng cất

1 2

Đường biểu diễn bậc thang chính là đường cong điểm sôi thực lý thuyết,

có nghĩa là sự phân chia thành 2 cấu tử Ở đây đã thực hiện một cách hoàn toàn còn đường cong đứt khúc chính là đường cong điểm sôi thực trong thực tế do sự phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra không thể hoàn toàn cả Thông thường chỉ sửdụng dụng cụ chưng cất với số đĩa lý thuyết từ 10  20 đĩa

Đây là đường cong rất quan trọng được sử dụng để đặc tính cho từng loạidầu thô Trên thực tế không có loại dầu thô nào có đường cong chưng cất điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả

Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhưng thường phânchia 3 phân đoạn chính như sau : Phân đoạn nhẹ, phân đoạn trung bình và phân đoạn nặng

Phân đoạn nhẹ : là phân đoạn bao gồm các hợp chất có khoảng nhiệt độ

sôi nằm trong nhiệt độ thường đến 2000C, còn gọi là phân đoạn xăng thô hay naphta Phân đoạn này bao gồm những hydrocacbon chứa từ 5 đến 10 nguyên tử cácbon

ở phân đoạn này không có những hydrocacbon có cấu trúc bị lai hợp mà chỉ có các hydrocacbon thuần chủng mang đặc tính paraphinic, naphtenic hoặc aromatic một cách rõ rệt Phân đoạn này được sử dụng chủ yếu để chế tạo xăng động cơ, chế tạo các dung môi nhẹ, cũng như làm nguyên liệu hoá dầu Để sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nhờ vào các quá trình nhiệt phân, refoming, đồng phân hoá, oxi hoá bộ phận

Phân đoạn trung bình : Là phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 2003000C ở

đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon từ 10 20 nguyên tử cacbon, với cấutrúc không còn thuần chủng, bị lai hoá bộ phận Phân đoạn này được sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diezel, cũng như làm nguyên liệu

để sản xuất nhờ vào quá trình biến đổi hoá học ( Cracking )

Phân đoạn nặng : Có nhiệt độ sôi trên 3500C là phân đoạn bao gồm các hợp chất hydrocacbon có từ 2050 nguyên tử cacbon với cấu trúc bị lai hoá rất phức tạp, được sử dụng để chế tạo các loại nhiên liệu nặng như dầu FO ( Fuel oil ),

chế tạo nhớt ( dầu nhờn ) cho máy móc cơ khí và động cơ, chế tạo nhựa đường ( bitum ) hoặc làm nguyên liệu cho quá trình cracking hoặc hydrocracking.

Ngoài ra người ta còn dựa vào tên các sản phẩm chế biến khi đó dầu thô được chia thành các phân đoạn sau :

- Phân đoạn khí bao gồm các hydrocacbon từ C1 đến C4

- Phân đoạn xăng gồm các hợp chất có khoảng nhiệt độ sôi từ 28300C tới

- Phân đoạn gudron, bitum có nhiệt độ sôi trên 5000C

Các phân đoạn xăng, kerosen, gasoil là các sản phẩm có màu sáng nên còn gọi là sản phẩm trắng và chưng cất ở áp suất khí quyển Còn phân đoạn dầu nhờn phải tiến hành chưng cất ở áp suất chân không Với các loại dầu thô khác nhau, hiệu suất các phân đoạn trên khác nhau Ngay trong cùng một loại mỏ dầu, dầu thô khaithác ở các độ sâu khác nhau, cũng có thành phần phân đoạn khác nhau

II.5 Nhiệt độ sôi trung bình :

Nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô và các phân đoạn dầu có quan hệ với các tính chất vật lý khác nhau như tỷ trọng, độ nhớt, hàm nhiệt và trọng lượng phân tử của dầu Do vậy nó là một thông số quan trọng được sử dụng trong đánh giá và tính toán công nghệ chế biến dầu Từ đường cong chưng cất ta dễ dàng xác định được nhiệt độ sôi trung bình thể tích hay trọng lượng bằng các đồ thị chuyển đổi, ta có thể xác định được nhiệt độ sôi trung bình mol, nhiệt độ sôi trung bình

II.6 Hệ số đặc trưng K:

Hệ số đặc trưng K được dùng để phân loại dầu thô, tính toán thiết kế hay chọn điều kiện công nghệ chế biến thích hợp cũng như nhiệt độ sôi trung bình, K

có quan hệ với thông số vật lý quan trọng khác như tỷ trọng, trọng lượng phân tử

và cả trị số octan hay xetan của sản phẩm dầu K được xác định theo công thức sau:

K =

F)F/6060

3 / 1

d Tm

Ở đây : Tm là nhiệt độ sôi trung bình tính theo độ Rankine (0R)

2

v v

t

t t t

Tv : nhiệt độ sôi trung bình thể tích

CHƯƠNG III:SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

Khi tiến hành chưng cất sơ khởi dầu mỏ, chúng ta nhận được nhiều phânđoạn và sản phẩm dầu Chúng được phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ (haykhoảng nhiệt độ chưng) bởi thành phần hydrocacbon, độ nhớt, độ chớp cháy, nhiệt

độ đông đặc và bởi nhiều tính chất có liên quan đến sử dụng chúng Dưới đây sẽnói đến các sản phẩm của quá trình chưng cất

Phân đoạn này thường được dùng làm nguyên liệu trong quá trình phântách khí để nhận các khí riêng biệt cho các quá trình chế biến tiếp thành những hoáchất cơ bản.

Ví dụ: thực hiện phảnh ứng oxy hoá ghép đôi Metan thu được C2H4 sử dụngcho quá trình polime hoá vật liệu Hoặc từ n-butan điều chế iso-butan, là nguyênliệu quý để sản xuất MTBE phụ gia vào xăng làm tăng trị số octan

Hay được sử dụng làm nhiên liệu dân dụng, như khi được nén khí hoá lỏngLPG là sản phẩm năng lượng rất phổ biến phục vụ công nghệ và cuộc sống conngười

II PHÂN ĐOẠN XĂNG

II.1.Thành phần hoá học

Với khoảng nhiệt độ sôi <1800C, phân đoạn xăng bao gồm các hydrocacbon

từ C5C10,C11 Cả ba loại hydrocacbon parafin, naphtenic, atomatic đều có mặttrong phân đoạn Tuy nhiên thành phần, số lượng các hydrocacbon đều khác nhau,phụ thuộc vò nguồn gốc dầu thô ban đầu

Chẳng hạn từ dầu parafin sẽ thu được xăng chứa parafin, còn dầu naphtenic

sẽ thu được nhiều cấu tử vòng no hơn Các hydrocacbon thơm thường có rất íttrong xăng

Ngoài hydrocacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp chất S, N, O.Các chất chứa lưu huỳnh thường ở dạng hợp chất không bền như mercaptan(RSH) Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng pysidin là chủ yếu, còn các hợp chất chứaoxy rất ít, thường ở dạng phenol và đồng đẳng Các chất nhựa và asphanten đềuchưa có

II.2.Ứng dụng

Phân đoạn xăng thường được sử dụng 3 mục đích chủ yếu sau đây

- Sản xuất nhiên liệu cho động cơ xăng

- Sản xuất nhiên liệu cho công nghiệp hoá dầu

- Sản xuất dung môi cho công nghiệp sơn, cao su, keo dán Ngoài ra được

sử dụng trích ly chât béo, trong công nghiệp hương liệu, dược liệu

Trong thành phần phân đoạn xăng nói chung đều có nhiều hydrocacbon parafintrong đó loại n-parafin lại chiếm phần chủ yếu, loại iso- parafin và aromatic chiếm

ít hơn, nghĩa là hàm lượng các cấu tử có trị số octan cao thường rất ít Vì vậy phânđoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ hay chưng cất sơ khởi thường không đáp ứngđược yêu câu về khản năng chống kích nổ khi sử dụng làm nhiên liệu cho động cơxăng, chúng có trị số octan rất thấp từ 30-60 trong khi trị số octane cho động cơxăng phải trên 70 Vì vậy để có thể sử dụng được phải áp dụng các biện phápnhằm nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng thu được

Phân đoạn xăng ( còn gọi là phân đoạn napha) còn được sử dụng vào mụcđích sản xuất nguyên vật liệu hoá dầu, chủ yếu là sản xuất các hydrocacbon thơm (benzen, toluen, xylen) và dùng để sản xuất các hydrocacbon olefin nhẹ ( êtylen,propylen, butadien )

III PHÂN ĐOẠN KEROSEN:

Phân đoạn này còn gọi là dầu lửa, có nhiệt độ sôi từ 180-2500 bao gồm cáchydrocacbon có số cacbon từ C11-C15, C16

III.1 Thành phần hoá học

Trong phân đoạn này, hầu hết là các naphten-parafin Các hydrocacbonnaphten và thơm ngoài loại có cấu trúc 1 vòng và nhiều nhánh phụ, còn có mặt cáchợp chất 2 hoặc 3 vòng đặc biệt là loại naphten và thơm 2 vòng chiếm phần lớn.Trong kerosen bắt đầu có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp giữavòng thơm và vòng naphten như tetralin và đồng đẳng của chúng Các hợp chấtchứa S, N, O tăng dần Lưu huỳnh dạng mercaptan giảm dần, xuất hiện lưu huỳnhdạng sunfua Các chất Nitơ với hàm lượng nhỏ, dạng quinolin, pyrol, indol

tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều hoà, không bị tắt trong

dòng không khí có tốc độ xoáy lớn nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổnđịnh Để đáp ứng yêu cầu trên, người ta thấy trong thành phần các hydrocacboncủa phân đoạn Kerosen thì các hydro naphten và parafin thích hợp nhất với nhữngđặc điểm của quá trình cháy trong động cơ phản lực Vì vậy phân đoạn Kerosen làphân đoạn xăng của dầu mỏ họ naphten parafin hoặc parafino - naphten là nguyênliệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực Trong khi đó sự có mặtcủa hydrocacbon thơm không thuận lợi cho quá trình cháy, do vậy nếu hàm lượngcủa chúng quá lớn, cần phải loại bớt chúng ra để chúng nằm trong giới hạn dưới

20 - 25%

Cần lưu ý hàm lượng của hydrocacbon parafin trong nhiên liệu phản lựctrong khoảng 30 - 60%, nếu cao hơn cần phải tiến hành loại bỏ nhằm đảm bảo tínhlinh động tốt của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp ( chỉ cho phép nhiên liệu mất tính linhđộng ở 600C vì lên cao 10000m, nhiệt độ khí quyển bằng -560C và áp suất khíquyển giảm mạnh, để tránh sự bốc hơi mạnh, tạo nút hơi trong hệ thống, yêu cầunhiên liệu phản lực có áp suất hơi bão hoà nằm trong khoảng 140 - 210g/cm2

Phân đoạn Kerosen của dầu mỏ họ parafin còn được dùng để sản xuất dầuhoả dân dụng ( thắp sáng hoặc đun nấu ) mà không đòi hỏi 1 quá trình biến đổithành phần bằng các phương pháp hoá học phức tạp vì nó đáp ứng được yêu cầucủa dầu hoả là ngọn lửa cháy xanh, không có màu vàng đỏ, không tạo nhiều khóiđen, không tạo nhiều tàn đọng ở đầu bấc và dầu phải dễ dàng bốc hơi theo lên phíatrên để cháy

IV PHÂN ĐOẠN DIEZEL

Phân đoạn diezel hay còn gọi là phân đoạn gasoil nhẹ, có khoảng nhiệt độ

2503500C, chứa các hydrocacbon có số cacbon từ C16C20,C21

IV.1 Thành phần hoá học :

Phần các n-parafin, iso-parafin và hydrocacbon thơm rất ít, ở cuối phânđoạn có những n-parafin có nhiệt độ kết tinh cao Chúng là những mầm mống gâymất tính linh động của phân đoạn ở nhiệt độ thấp Trong gasoil ngoài naphten và

thơm 2 vòng là chủ yếu những chất có 3 vòng bắt đầu tăng lên Có các hợp chấtcấu trúc hỗn hợp ( giữa naphten và thơm ).

Hàm lượng các chất S, N, O tăng nhanh Lưu huỳnh chủ yếu ở dạngdisunfua, dị vòng Các chất chứa oxy ( ở dạng axit naphteic ) nhiều và đạt cực đại

ở phân đoạn này Ngoài ra còn các chất dạng phenol như dimety phenol Tronggasoil đã xuất hiện nhựa song còn ít, trọng lượng phân tử của nhựa còn thấp ( 300

 400đvC )

IV.2 ứng dụng của phân đoạn :

Phân đoạn gasoil nhẹ của dầu mỏ chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu chođộng cơ diezel Do động cơ diezel đòi hỏi nhiên liệu phải có chỉ số xetan cao ( cótính chất rất dễ oxy hoá để tự bốc cháy tốt ) do phân đoạn gasoil ( của dầu mỏ họparafin ) lấy trực tiếp từ quá trình chưng cất sơ khai thường có trị số xetan rất cao

Vì vậy chúng thường được sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu diezel thích hợp nhất

mà không phải qua một quá trình biến đổi hoá học nào Tuy nhiên khi cần làmtăng trị số xetan của nhiên liệu diezel, người ta cũng có thể cho thêm vào một sốchất phụ gia thúc đẩy quá trình oxy hoá Với số lượng khoảng 1,5% V ta có thểtăng chỉ số xetan lên đến 15- 20 đơn vị so với trị số ban đầu của nó là 40 đơn vị

V PHÂN ĐOẠN DẦU NHỜN ( CÒN ĐƯỢC GỌI LÀ GASOIL CHÂN

Thông thường người ta tách phân đoạn dầu nhờn bằng cách chưng cất chânkhông phần cặn dầu mỏ, để tách phân huỷ ở nhiệt độ cao.

V.2 ứng dụng

Các phân đoạn dầu nhờn hẹp 3204000C, 3004000C, 4004500C,4204900C, 4505000C được dùng để sản xuất các loại dầu nhờn bôi trơn khácnhau

Ngoài ra phân đoạn này còn được dùng để sản xuất sản phẩm trắng, các sảnphẩm trắng là tên gọi của 2 nhiên liệu là xăng, kerosen diezel Đó là các loại nhiênliệu được sử dụng nhiều nhất, quan trọng nhất Để làm tăng số lượng các nhiênliệu này, có thể tiến hành phân huỷ gasoil nặng bằng phương pháp cracking hoặchydrocracking; với cách này, có thể biến các cấu tử C21C40 thành xăng( C5C11 ), kerosen ( C11C16 ), diezel ( C16C20 ) Như vậy nâng cao được hiệusuất sử dụng của dầu mỏ

VI PHÂN ĐOẠN MAZUT:

Phân đoạn mazut là phân đoạn cặn chưng cất khí quyển, được dùng làmnhiên liệu đốt cho các lò công nghiệp hay được sử dụng làm nhiên liệu cho quátrình chưng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nhiên liệu choquá trình cracking nhiệt, cracking xúc tác hay hydrocracking

VII PHÂN ĐOẠN GUDRRON ( PHÂN ĐOẠN CẶN DẦU MỎ )

VII.1.2 Nhóm chất nhựa :

Là chất ở dạng keo quánh, nó gồm 2 nhóm thành phần, đó là các chất trung tính và các chất axit.

+ Các chất trung tính có màu đen hoặc nâu, nhiệt độ hoá mềm của nó nhỏ hơn 1000C, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hoà tan trong xăng Chất trung tính tạo chonhựa có tính dẻo dai và tính dính kết Hàm lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến

độ kéo dài của nhựa, nó chiếm khoảng 1015% khối lượng của cặn gudron

+ Các chất axit : là chất có nhóm gốc - COOH, màu nâu sẫm tỷ trọng lớn hơn 1, hoà tan dễ trong clrofoc và rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt, khả năng kết dính của bitum phụ thuộc vào hàm lượng chất axit có trong nhựa, nó chỉ chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ

VII.1.3 Nhóm asphanten :

Là nhóm chất rắn màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn 1 chứa phần lớn các chất dị vòng có khả năng hoà tan trong cacbon disunphua (CS2)

Đun ở 3000C không bị nóng chảy mà bị cháy thành tro

Ngoài 3 nhóm chất dính ở trên trong cặn gudron còn có các hợp chất cơkim của kim loại nặng, các chất cacbon, caboit rắn, giống nhau như cốc, màu sẫmkhông tan trong các dung môi thông thường, chỉ tan trong pyridin nóng

VII.2 ứng dụng:

Phân đoạn cặn gudron được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như :sản xuất bitum, than cốc, bồ hóng, nhiên liệu đốt lò Trong các ứng dụng trên, đểsản xuất bitum là quan trọng nhất