Sản phẩm dầu mỏ thương phẩm phần 6 pdf

Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Trong dầu đốt thì nhóm nhựa tan được trong nhóm dầu để tạo thành một dung dịch thực sự và hỗn hợp của hai nhóm chất này có một tên gọi chung là nhóm Malten. Asphalten không tan trong các dung môi thông thường, không tan trong nhóm maltene kể trên mà chỉ bị trương nở trong nhóm chất này khi tồn tại trong dầu đốt để tạo thành một hệ keo cân bằng mà tướng phân tán là Asphalten và môi trường phân tán là dầu và nhựa. Trong quá trình lưu trữ và tồn chứa, do có độ nhớt cao, thường phải tiếp xúc v ới oxy không khí nên các nhóm chất này sẻ bị biến đổi. Xu hương của sự biến đổi này là dầu chuyển thành nhựa và nhựa sẻ chuyển thành asphalten. Khi quá trình biến đổi này xãy ra mạnh sẻ làm cho cân bằng hệ keo bị phá vỡ, gây nên kết tủa asphalten. Sự phá vỡ cân bằng hệ keo này có thể còn do khi pha trộn vào dầu đốt những loại dầu có nguồn gốc khác, làm cho asphalten có thể bị kết tủa. Kết quả là chúng sẽ cùng với nước và cặn khác tạo thành một chất như “bùn” đọng ở đáy các thiết bị chứa, gây khó khăn khi sử dụng và cả khi rửa. 4.2.3. Phân loại nhiên liệu đốt lò Do nhiên liệu đốt lò được ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau nên yêu cầu về chất lượng của nó cũng khác nhau, hơn nữa chất lượng này còn tuỳ thuộc vào mức độ phát triển và yêu cầu của từng nước hay từ ng khu vực. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, nhiên liệu đốt lò được phân chia dựa vào hàm lượng lưu huỳnh và độ nhớt thành 4 loại như sau:  FO N 0 1 (2,0% lưu huỳnh)  FO N 0 2A (1,5% lưu huỳnh )  FO N 0 2B (3,0% lưu huỳnh)  FO N 0 3 (3,0% lưu huỳnh) ThS. Trương Hữu Trì Trang 76 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Chỉ tiêu chất lượng của các loại dầu này như sau: Chỉ tiêu chất lượng của dầu FO N 0 1 (2,0% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Đơn vị đo Phương pháp thử Mức quy định - Khối lượng riêng ở 15 0 C (max) - TCVN 3893-95 0,965 - Độ nhớt động học ở 40 0 C (max) cSt ASTM-D445 87 - Điểm chớp cháy cốc kín (min) 0 C ASTM-D93/TCVN 2693-95 66 - Hàm lượng lưu huỳnh (max) %kl ASTM-D129 2,0 - Điểm đông đặc (max) 0 C ASTM-D97/TCVN 3753-95 10 - Hàm lượng nước (max) %tt ASTM-D95/TCVN 2692-95 1,0 - Hàm lượng tạp chất (max) %kl ASTM-D473 0,15 - Nhiệt trị (min) Cal/g ASTM-D240 9800 - Hàm lượng tro (max) %kl ASTM-D482/TCVN 2690-95 0,15 - Cặn Carbon Coradson (max) %kl ASTM-D189 6 ThS. Trương Hữu Trì Trang 77 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Chỉ tiêu chất lượng của dầu FO N 0 2A (1,5% lưu huỳnh ) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Đơn vị đo Phương pháp thử Mức quy định - Khối lượng riêng ở 15 0 C (max) - TCVN 3893-95 0,97 - Độ nhớt động học ở 40 0 C (max) cSt ASTM-D445 180 - Điểm chớp cháy cốc kín (min) 0 C ASTM-D93/TCVN 2693- 95 66 - Hàm lượng lưu huỳnh (max) %kl ASTM-D129 1,5 - Điểm đông đặc (max) 0 C ASTM-D97/TCVN 3753- 95 21 - Hàm lượng nước (max) %tt ASTM-D95/TCVN 2692- 95 1,0 - Hàm lượng tạp chất (max) %kl ASTM-D473 0,15 - Nhiệt trị (min) Cal/g ASTM-D240 9800 - Hàm lượng tro (max) %kl ASTM-D482/TCVN 2690-95 0,15 - Cặn Carbon Coradson (max) %kl ASTM-D189 10 ThS. Trương Hữu Trì Trang 78 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Chỉ tiêu chất lượng của dầu FO N 0 2B (3,0% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Đơn vị đo Phương pháp thử Mức quy định - Khối lượng riêng ở 15 0 C (max) - TCVN 3893-95 0,97 - Độ nhớt động học ở 40 0 C (max) cSt ASTM-D445 180 - Điểm chớp cháy cốc kín (min) 0 C ASTM-D93/TCVN 2693- 95 66 - Hàm lượng lưu huỳnh (max) %kl ASTM-D129 3,0 - Điểm đông đặc (max) 0 C ASTM-D97/TCVN 3753- 95 21 - Hàm lượng nước (max) %tt ASTM-D95/TCVN 2692- 95 1,0 - Hàm lượng tạp chất (max) %kl ASTM-D473 0,15 - Nhiệt trị (min) Cal/g ASTM-D240 9800 - Hàm lượng tro (max) %kl ASTM-D482/TCVN 2690- 95 0,15 - Cặn Carbon Coradson (max) %kl ASTM-D189 10 ThS. Trương Hữu Trì Trang 79 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Chỉ tiêu chất lượng của dầu FO N 0 3 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Đơn vị đo Phương pháp thử Mức quy định - Khối lượng riêng ở 15 0 C (max) - TCVN 3893-95 0,991 - Độ nhớt động học ở 40 0 C (max) cSt ASTM-D445 380 - Điểm chớp cháy cốc kín (min) 0 C ASTM-D93/TCVN 2693- 95 66 - Hàm lượng lưu huỳnh (max) %kl ASTM-D129 3,0 - Điểm đông đặc (max) 0 C ASTM-D97/TCVN 3753- 95 21 - Hàm lượng nước (max) %tt ASTM-D95/TCVN 2692- 95 1,0 - Hàm lượng tạp chất (max) %kl ASTM-D473 0,15 - Nhiệt trị (min) Cal/g ASTM-D240 9800 - Hàm lượng tro (max) %kl ASTM-D482/TCVN 2690- 95 0,35 - Cặn Carbon Coradson (max) %kl ASTM-D189 14 ThS. Trương Hữu Trì Trang 80 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Theo tiêu chuẩn của Pháp, dựa vào độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh người ta chia FO làm 4 loại chính: - FO N 0 1 : độ nhớt động học ở 50 0 C nhỏ hơn hoặc bằng 110mm 2 /s - FO N 0 2 : độ nhớt động học ở 50 0 C nhỏ hơn hoặc bằng 110mm 2 /s - FO N 0 2 BTS : hàm lượng lưu huỳnh thấp khoảng 4% khối lượng - FO N 0 2 TBTS : hàm lượng lưu huỳnh cực thấp khoảng 1% khối lượng Bảng phân loại các loại dầu FO theo tiêu chuẩn của Pháp FO Tính chất Đơn vị tính Giá trị giới hạn N 0 1 N 0 2 N 0 2 BTS N 0 2 TBTS - Độ nhớt động học 50 0 C (min) 50 0 C (max) 100 0 C (max) cSt Min Max Max 15 110 - 110 - 40 110 - 40 110 - 40 - Nhiệt độ chớp cháy 0 C Min 70 70 70 70 - Đường cong chưng cất E250 E350 % max 65 85 65 85 65 85 65 85 -Hàm lượng lưu huỳnh %kl max 2 4 2 1 -Hàm lượng nước %kl max 0,75 1,5 1,5 1,5 - Hàm lượng chất không tan %kl max 0,25 0,25 0,25 0,25 ThS. Trương Hữu Trì Trang 81 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 4.3. Sơ lược về quá trình đốt cháy nhiên liệu lỏng trong lò đốt 4.3.1. Một số khái niệm cơ bản về quá trình đốt cháy 4.3.1.1. Thành phần cháy được và không cháy được Dưới gốc độ đốt cháy, thì nhiên liệu thường được phân chia thành 2 thành phần:  Thành phần cháy được: Cacbon, hydro, một phần lưu huỳnh, nitơ, ôxy.  Thành phần không cháy được: Tro, ẩm. Trong thành phần cháy được thì cacbon và hydro là những phần chiếm chủ yếu. Cacbon : Là thành phần chiếm đại đa số trong các nhiên liệu hữu cơ, khi cháy toả ra một lượng nhiệt khoảng 34150 kJ/kg. Thành phần cacbon càng nhiều, khi cháy toả ra nhiều nhiệt nhưng khó bắt cháy. Hydro : Cũng là thành phần cháy quan trọng, khi cháy toả rất nhiều nhiệt, khoảng 144500kJ/kg, gấp 4 lần cacbon và dễ bắt lửa. 4.3.1.2. Cháy hoàn toàn và không hoàn toàn Khi những thành phần có thể cháy trong nhiên liệu đều tham gia phản ứng cháy đến cùng và sản phẩm cháy tạo thành chỉ gồm những chất khí không thể cháy được nữa như CO 2 , H 2 O, SO 2 thì quá trình ấy được coi là cháy hoàn toàn. Ngược lại, nếu một phần nhiên liệu không cháy hết hoặc trong sản phẩm cháy còn có những khí cháy được như CO, H 2 , HC thì quá trình cháy đó được coi cháy không hoàn toàn. Có hai nguyên nhân gây ra quá trình cháy không hoàn toàn: Cháy không hoàn toàn hoá học do cung cấp không đủ oxy (không khí), do sự trộn lẫn không tốt giữa không khí và nhiên liệu. Hai nguyên nhân này phụ thuộc vào loại nhiên liệu, cấu tạo thiết bị đốt, điều kiện khống chế sự cháy, chúng có thể được hạn chế và loại trừ. Nguyên nhân thứ ba do phân huỷ nhiệt thì không thể tránh khỏi, nhất là khi lò có nhiệt độ cao, thời gian khí lưu lại trong lò lớn. Cháy không hoàn toàn cơ học do l ọt nhiên liệu qua ghi lò, mất mát nhiên liệu do bay bụi, do đường dẫn bị hở. . . cháy không hoàn toàn sẽ dẫn đến tổn thất nhiệt, tăng tiêu hao nhiên liệu và giảm nhiệt độ cháy lý thuyết. ThS. Trương Hữu Trì Trang 82 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 4.4.1.3. Hệ số thừa không khí Thông thường trong thực tế thì để bảo đảm cho quá trình được hoàn toàn thì lượng không khí đưa vào lò đốt lớn hơn lượng không khí tính toán theo hệ số tỷ lệ. Gọi : Lượng không khí cần cho sự cháy hoàn toàn tính theo lý thuyết là V 0 kk Lượng không khí cho vào thực tế thì là Vkk (Vkk > V 0 kk) Khi đó tỷ số Vkk / V 0 kk = α được gọi là hệ số thừa không khí: 4.4.1.4. Phương thức cháy Quá trình cháy nhiên liệu lỏng trong thực tế rất phức tạp. Đối với các loại dầu nặng thì quá trình cháy càng phức tạp hơn, vì khi ở nhiệt độ cao trong một thời điểm nào đó nhiên liệu chưa kịp phối trộn với không khí để cháy thì chúng có thể sẽ bị phân huỷ nhiệt tạo thành các hợp chất độc hạ i. Trong công nghiệp, quá trình cháy nhiên liệu lỏng chủ yếu là cháy dạng phun sương, nhiên liệu lỏng thường qua thiết bị phun sương và bị phân chia nhỏ thành dòng các hạt sương nhỏ (hay bụi dầu) có kích thước khoảng 50 đến 200 µm ở dưới dạng hình côn. Xung quanh các hạt sương dầu có không khí. Khi dòng hạt dầu ở trong buồng lửa được đốt nóng, hạt dầu sẽ bốc hơi vừa hổn hợp với không khí vừa cháy. Vì đ iểm sôi của dầu thấp hơn nhiệt độ bắt cháy do vậy không thể hình thành mặt cháy ngay trên bề mặt hạt dầu mà phải cách bề mặt giọt dầu một khoảng cách nhất định mới hình thành bề mặt ngọn lửa. 4.4.2. Thiết bị đốt nhiên liệu Nhiên liệu đốt lò trước khi bị đốt cháy thì chúng phải trải qua quá trình bay hơi, trộn lẫn với không khí. Muốn cho quá trình bay hơi và trộn lẫ n được tốt thì trước hết nhiên liệu cần phải bị xé thành các hạt sương có kích thước nhỏ (hay còn gọi là bụi dầu). Thông thường để đạt được yêu cầu này thì nhiên liệu được phun ra từ một hệ thống kim phun cùng với việc sử dụng một chất khác để phá vỡ độ bền của các hạt sương. Chất đưa thêm này gọi là chất biến bụi, chất thường được s ử dụng là không khí nén, hơi nước có áp suất cao hay gió của quạt ly tâm cao áp. ThS. Trương Hữu Trì Trang 83 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Người ta dùng loại thiết bị để đốt chýa nhiên liệu lỏng gọi là mỏ phun. Nó có nhiệm vụ biến bụi nhiên liệu để đưa hổn hợp chất biến bụi và nhiên liệu vào đốt cháy trong lò. Với nhiệm vụ này mỏ phun cần đảm bảo yêu cầu sau:  Biến dòng nhiên liệu thành sương và hoà trộn tốt với không khí  Bảo đảm cho nhiên liệu cháy với ngọn lửa bền và có kích thước xác định  Mỏ phun có cấu tạo đơn giản, chắc chắn, bền và vận hành thuận tiện. Nếu quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường với hổn hợp của chất biến bụi và nhiên liệu tốt thì quá trình cháy xảy ra nhanh. Hạt dầu càng nhỏ, thời gian sấy nóng càng ngắn, nhiên liệu bốc hơi càng nhanh và sự cháy xảy ra càng nhanh. Có nhiều loại mỏ phun nhiên liệu khác nhau, khí xét theo áp suất phun thì người ta chia chúng thành 2 loại: mỏ ohun cao áp và mỏ phun thấp áp. 4.4.2.1. Mỏ phun thấp áp Sơ đồ cấu tạo mỏ phun thấp áp như hình dưới. Khi mỏ phun làm việc, nhiên liệu vào mỏ phun qua ống dẫn 1, không khí vào qua đường dẫn 2. Nhiên liệu và không khí gặp nhau ở trước cửa ra của mỏ phun. Ở đây dầu biến thành bụi và hổn hợp bụi dầu và không khí qua miệng mỏ phun 3 vào để cháy ở trong lò. Áp suất của không khí khi vào mỏ phun là 5 kN/m2, tạo cho không khí chuyển động với tốc độ 70 - 80 m/s. Kiể u mỏ đốt này có cấu tạo đơn giản, vận hành ổn định. Nhược điểm của nó là phải giữ cho mỏ phun làm việc đủ công suất. Nếu công suất thay đổi thì chất lượng biến bụi dầu cũng ảnh hưởng rất nhiều. Nếu cần giảm công suất nhiệt theo yêu cầu công nghệ trong lò thì không được giảm đến mức để cho tốc độ không khí nhỏ hơn 50 - 60 m/s. Lo ại mỏ này làm việc với hệ số tiêu hao không khí n = 1,1 - 1,25. ThS. Trương Hữu Trì Trang 84 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Sơ đồ mỏ phun thấp áp 1-ống dẫn dầu; 2-ống dẫn không khí; 3-tường lò 4.4.2.2. Mỏ phun cao áp Sơ đồ cấu tạo mỏ phun cao áp như sau: Sơ đồ mỏ phun cao áp 1-đường dẫn dầu; 2-cơ cấu hãm; 3-đường dẫn không khí làm chất biến bụi Các bộ phận chính của mỏ phun này là: ống dẫn dầu ở trong và ống dẫn chất biến bụi 3 bao bên ngoài. Ống dẫn không khí đợt hai đưa vào đốt cháy nhiên liệu được bố trí riêng ngay tại lò nơi đặt mỏ phun. Khi mỏ phun làm việc, chất biến bụi vào mỏ phun chuyển động xung quanh ống d ẫn dầu và ra gặp dòng dầu ở đầu của mỏ phun. Tiết diện miệng ra của chất biến bụi quyết định lưu lượng chất biến bụi vào phá vỡ ThS. Trương Hữu Trì Trang 85 [...].. .Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm dòng dầu có thể thay đổi nhờ sự chuyển dịch của ống dẫn dầu Đối với các mỏ phun đơn giản đây chính là cơ cấu điều chỉnh lượng tiêu hao chất biến bụi Nếu chất biến bụi là không khí nén thì áp suất là 400 - 60 0 kN/m2 Chất biến bụi là hơi nước thì áp suất hơi nước là 500 -1500 kN/m2 Để điều chỉnh lượng dầu qua mỏ phun ta đặt van điều chỉnh trên đường ống dẫn dầu trước mỏ. .. cho một kg 0 ,6 - 0,8 dầu, kg Tốc độ chất biến bụi khi ra khỏi Thường đến 330, đôi khi 50 - 80 miệng ống, m/s lớn hơn 330 Mức độ biến bụi (đường kính Đến 0,5 0,1 - 0,2 hạt bụi dầu) , mm ThS Trương Hữu Trì Trang 86 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Sự khác nhau giữa hai mỏ phun này chủ yếu là: Trong mỏ phun thấp áp chất biến dầu thành bụi là không khí được cấp từ quạt ly tâm có áp suất cao Còn trong mỏ phun cao... cho quá trình lắng tách nước cũng tốt hơn 4.5.4 Hàm lượng nước Nước không phải là thành phần của dầu mỏ nhưng nó luôn có mặt trong dầu thô hay trong tất cả các sản phẩm của dầu mỏ Sự có mặt của nước luôn gây ra những tác hại nhất định Nước có mặt trong dầu thô hay các sản phẩm có thể từ các nguồn gốc sau: Trong dầu thô ban đầu nhưng không tách loại hết trong quá trình xử lý Do sự thở của các bồn chứa... chất biến bụi dầu là không khí nén hay hơi nước có áp suất cao Ở mỏ phun thấp áp tất cả không khí cần để đốt cháy nhiên liệu đều đi qua mỏ phun Nhiệt độ nung trước không khí không được lớn hơn 3000C để tránh hiện tượng phân huỷ nhiên liệu làm tắc mỏ phun Ở mỏ phun cao áp, lượng không khí nén đưa qua mỏ phun để biến bụi dầu chỉ chiếm 7 - 12 % tổng số không khí cần đốt cháy nhiên liệu, phần không khí... động của mỏ đốt không bình thường Sự có mặt của nước sẻ gây rỉ trong bảo quan 4.5.5 Cặn Cacbon Để đánh giá khả năng tạo cặn, người ta thường sử dụng tiêu chuẩn đặc trưng là độ cốc hoá, tùy theo phương pháp tiến hành xác định cặn mà cặn thu được gọi là cặn cacbon conradson hoặc cặn cacbon rabostton ThS Trương Hữu Trì Trang 89 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Hàm lượng cặn cacbon conradson trong dầu nhiên... thường là dưới dạng các hợp chất sulfua, disulfua hay dưới dạng di vòng Khi bị đốt ThS Trương Hữu Trì Trang 87 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm cháy lưu huỳnh sẻ chuyển thành SO2, khí này cùng với khói thải sẻ được thoát ra ngoài, trong thời gian này chúng có thể tiếp xác với oxy để chuyển một phần thành khí SO3 Khi nhiệt độ của dòng khí thải xuống thấp thì các khí này sẻ kết hợp với hơi nước để tạo thành... thuộc vào thành phần hoá học Nếu trong thành phần nhiên liệu đốt lò càng có nhiều hydrocacbon mang đặc tính parafinic, càng có ít hydrocacbon thơm nhiều vòng và trọng lượng phân tử càng bé thì nhiệt năng của chúng càng cao Những thành phần không thuộc loại hydrocacbon trong dầu cặn cũng có ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt trị của nó Các hợp chất lưu huỳnh trong dầu mỏ tập trung chủ yếu vào dầu cặn Sự có mặt... ta đã thấy nhiên liệu đốt lò được phối trộn chủ yếu từ cặn của các quá trình khác nhau, điều này cho thấy trong thành phần của nó sẻ chứa một lượng lớn các hợp chất có hại cho việc sử dụng nó như lưu huỳnh, nitơ, kim loại Vì vậy, cũng như những sản phẩm dầu mỏ khác, nhiên liệu đốt lò thương phẩn phải đạt được những chỉ tiêu chất lượng nhất định để bảo đảm cho việc sử dụng của nó trong các lò đốt cũng... để cho dòng chất biến bụi sau khi ra khỏi miệng ống dẫn với tốc độ lớn, đập vào dòng dầu và biến chúng thành những hạt bụi Các đặc tính của mỏ phun thấp áp và mỏ phun cao áp Đặc tính Mỏ phun Thấp áp Cao áp Không khí Chất biến bụi dầu Không khí nén hơi nước do quạt cấp Áp suất của chất biến bụi, Không khí nén : 400 -60 0 2,59 - 8,8 kN/m2 Hơi nước : 500 - 1500 Lượng chất biến bụi (không khí), % của tổng... nhiệt cháy và thải ra nhiều chất gây ô nhiễm cho môi trường Ngoài ảnh hưởng đến quá trình cháy thì khi độ nhớt lớn sẻ làm tăng trở lực ma sát trong hệ thống bơm ThS Trương Hữu Trì Trang 88 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm 4.5.3 Tỷ trọng Tỷ trọng là một đại lượng rất quan trọng đối với nhiên liệu đốt lò bởi nó liên quan đến bản chất của nhiên liệu, độ nhớt, độ bay hơi nghĩa là nó liên quan đến quá trình . Hữu Trì Trang 76 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Chỉ tiêu chất lượng của các loại dầu này như sau: Chỉ tiêu chất lượng của dầu FO N 0 1 (2,0% lưu huỳnh) Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Đơn vị. 86 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Sự khác nhau giữa hai mỏ phun này chủ yếu là: Trong mỏ phun thấp áp chất biến dầu thành bụi là không khí được cấp từ quạt ly tâm có áp suất cao. Còn trong mỏ. nhỏ hơn 50 - 60 m/s. Lo ại mỏ này làm việc với hệ số tiêu hao không khí n = 1,1 - 1,25. ThS. Trương Hữu Trì Trang 84 Sản Phẩm Dầu Mỏ Thương Phẩm Sơ đồ mỏ phun thấp áp 1-ống dẫn dầu; 2-ống