CÔNG NGHỆ TÁCH ASPHALTEN và NHỰA

MỞ ĐẦU Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các nghành công nghiệp và dân dụng. Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày càng tốt, độ nhớt ổn định và chỉ số độ nhớt cao. Ở nước ta theo đánh giá của cá chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài mòn và các chi phí bão dưỡng hàng năm rất lớn. Tổn hất do ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng dầu bôi trơn với độ nhớt và phẩm cấp thấp ... vì vậy sử dụng dầu bôi trơn có chất lượng phù hợp với quy định của chế tạo thiết bị, kỹ thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảo bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn được thực hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lượng cao. Quá trình sản xuất dầu gốc từ dầu khoáng trải qua nhiều giai đoạn như: Quá trình chưng cất chân không Quá trình tách nhựa và asphalten Quá trình tách các hydrocacbon thơm Quá trình tách sáp Quá trình làm sạch bằng hydro Trong đồ án này chúng tôi nghiên cứu quá trình tách nhựa và asphalten bằng dung môi propan lỏng. Quá trình này là một quá trình trích ly sử dụng dung môi propan lỏng để hòa tan chọn lọc các cấu tử tốt của dầu nhờn, các hợp chất nhựa và asphalten không bị hòa tan trong prppan lỏng vì thế chúng ta có thể tách được các hợp chất nhựa và asphanlten ra khỏi dầu nhờn.

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn MỞ ĐẦU Trên thế giới hiện nay dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các nghành công nghiệp và dân dụng. Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì càng nhiều công cụ máy móc mới càng phát triển. Khi đó thì những máy móc này đòi hỏi dầu mỡ bôi trơn ngày càng tốt, độ nhớt ổn định và chỉ số độ nhớt cao. Ở nước ta theo đánh giá của cá chuyên gia dầu khí, thiệt hại do ma sát mài mòn và các chi phí bão dưỡng hàng năm rất lớn. Tổn hất do ma sát và mài mòn có nhiều nguyên nhân, do thiếu dầu bôi trơn và sử dụng dầu bôi trơn với độ nhớt và phẩm cấp thấp vì vậy sử dụng dầu bôi trơn có chất lượng phù hợp với quy định của chế tạo thiết bị, kỹ thuật bôi trơn đúng có vai trò lớn để đảm bảo thiết bị làm việc liên tục, ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng nhằm nâng cao tuổi thọ động cơ, hiệu suất sử dụng và độ tin cậy của máy móc. Tuy nhiên để sản xuất dầu nhờn đảo bảo những yêu cầu trên, cần tách các cấu tử không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn được thực hiện nhờ quá trình tách lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc có chất lượng cao. Quá trình sản xuất dầu gốc từ dầu khoáng trải qua nhiều giai đoạn như: - Quá trình chưng cất chân không - Quá trình tách nhựa và asphalten - Quá trình tách các hydrocacbon thơm - Quá trình tách sáp - Quá trình làm sạch bằng hydro Trong đồ án này chúng tôi nghiên cứu quá trình tách nhựa và asphalten bằng dung môi propan lỏng. Quá trình này là một quá trình trích ly sử dụng dung môi propan lỏng để hòa tan chọn lọc các cấu tử tốt của dầu nhờn, các hợp chất nhựa và asphalten không bị hòa tan trong prppan lỏng vì thế chúng ta có thể tách được các hợp chất nhựa và asphanlten ra khỏi dầu nhờn. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TÁCH NHỰA VÀ SPHALTEN I.1 Giới thiệu về dầu nhờn và dầu gốc I.1.1 Cơ chế bôi trơn và chứa năng của dầu nhờn  Cơ chế bôi trơn của dầu nhờn Dầu nhờn làm giảm ma sát giữa bề mặt tiếp xúc bằng cách cách ly giữa hai bề mặt để chống lại sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt chi tiết máy. Khi dầu nhờn được đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc tạo nên một lớp màng dầu rất mỏng đủ sức để tách riêng hai bề mặt không cho tiếp xúc trực tiếp với nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động chỉ có các phân tử trong lớp dầu nhờn chuyển động trượt lên nhau tạo nên một lực ma sát gọi là ma sát nội tại của dầu nhờn, lực ma sát nàu nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt tiếp xúc trực tiếp lên nhau. Nếu hai bề mặt này được cách ly hoàn toàn bằng một lớp dầu thích hợp thì hệ số ma sát giảm đi khoảng 1000 đến 1000 lần so với khi chưa có lớp dầu ngăn cách.  Mục đích - Bôi trơn để làm giảm lực ma sát và cường độ mài mòn, ăn mòn các bề mặt tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt động êm, qua đó đảm bảo cho máy móc hoạt động với công suất tối đa và tuổi thọ động cơ được kéo dài. - Làm sạch bảo vệ động cơ và các thiết bị tránh tạo thành các lớp cạn bùn, muội than bám trên bề mặt thiết bị. - Làm mát động cơ, chống lại sự quá nhiệt của chi tiết. - Làm kín do dầu nhờn có thể lấp kín những chỗ hở trong quá trình gia công máy móc, thiết bị. Qua đó giảm mức tiên thụ năng lượng của thiết bị, giảm chi phí bảo dưỡng, sữa chữa cũng như thời gian chết do hỏng hóc thiết bị. I.1.2 Thành phần hóa học của nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc Dầu mỏ là thành phần chính để sản xuất dầu nhờn gốc, thành phần chính của nó là các hydrocacbon và phi hydrocacbon. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dầu nhờn gốc là phần cất ở nhiệt độ sôi trên 350 o C từ dầu mỏ (phân đoạn cặn chưng cất chân không). Vì thế hầu hết các hợp chất có mặt trong phân đoạn này đều có mặt trong thành phần của dầu gốc. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn a) Các hợp chất hydrocacbon naphten và paraffin Đây là nhóm hydrocacbon chủ yếu có trong dầu nhờn gốc từ dầu mỏ. Hàm lượng của nhóm này tùy thuộc vào bản chất của dầu mỏ và khoảng nhiệt độ sôi, chiếm khoảng từ 40% - 90% của dầu nhờn gốc. Nhóm hydrocacbon này có cấu trúc chủ yếu là hydrocacbon naphten vòng 5-6 cạnh, có kết hợp các nhánh ankyl hoặc iso ankyl, số nguyên tử cacbon trong phân tử có thể lên tới 20 đến 70. Cấu trúc nhánh của các vòng naphten này cũng rất đa dạng chúng khác nhau bởi một số mạch nhánh, chiều dài của mạch, mức độ phân nhánh của mạch và vị trí thế của mạch trong vòng. Thông thờng ngời ta nhận thấy rằng: -Phân đoạn dầu nhờn nhẹ có chứa chủ yếu là các dãy đồng đẳng của xyclo hexan, xyclo pentan. -Phân đoạn dầu nhờn trung bình chủ yếu các vòng naphten có các mạch nhánh alkyl, izo-alkyl với số vòng từ 2-4 vòng. -Phân đoạn dầu nhờn cao phát hiện thấy các hợp chất các vòng ngưng tụ từ 2-4 vòng. Ngoài hydrocacbon vòng naphten, trong nhóm này còn có các hydrocacbon dạng n-paraphin và izo-paraphin. Hàm lượng của chúng không nhiều và mạch cacbon thường chứa không quá 20 nguyên tử cacbon và nếu số nguyên tử cacbon lớn hơn 20 thì parafin sẽ ở dạng rắn và được tách ra trong qua trình sản xuất dầu nhờn. b) Nhóm hydrocacbon thơm và hydrocacbon naphten-thơm Loại này phổ biến ở trong dầu chúng thường nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao. Thành phần cấu trúc của nhóm hydrocacbon này có ý nghĩa quan trọng đối với dầu gốc. Một loạt các tính chất sử dụng của dầu nhờn như tính ổn định chống oxy hoá, tính chịu nhiệt, tính chống bào mòn, tính hấp thụ phụ gia phụ thuộc vào tính chất và hàm lượng của nhóm hydrocacbon này. Tuy nhiên hàm lượng và cấu trúc của chúng còn tuỳ thuộc vào bản chất dầu gốc và nhiệt độ sôi của các phân đoạn. -Phân đoạn dầu nhờn nhẹ (350-400 o C) có mặt chủ yếu các hợp chất các dãy đồng đẳng benzen và naphtalen. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn - Phân đoạn dầu nhờn nặng hơn (400-450 o C) phát hiện thấy hydrocacbon thơm 3 vòng dạng đơn hoặc kép. - Trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn có chứa các chất thuộc dãy đồng đẳng naphtalen, phenatren, antraxen và một số lợng đáng kể loại hydrocacbon đa vòng. c) Nhóm hydrocacbon rắn Các hydrocacbon rắn có trong nguyên liệu sản xuất dầu nhờn đôi khi lên tới 40- 50% tuỳ thuộc bản chất của dầu thô. Phần lớn các hợp chất này được loại khỏi dầu bôi trơn nhờ quy trình lọc tách parafin rắn. Tuỳ theo kĩ thuật lọc mà nhóm hydrocacbon rắn được tách triệt để hay không, nhưng dù sao chúng vẫn còn tồn tại trong dầu với hàm lượng rất nhỏ. Sự có mặt của nhóm hydrocacbon này trong dầu nhờn làm tăng nhiệt độ đông đặc, giảm khả năng sử dụng dầu ở nhiệt độ thấp nhưng lại làm tăng tính ổn định của độ nhớt theo nhiệt độ và tính ổn định oxy hoá. Nhóm này có hai loại hydrocacbon rắn là parafin rắn (có thành phần chủ yếu là các ankan có mạch lớn hơn 20) và xerezin (là hỗn hợp của các hydrocacbon naphten có mạch nhánh alkyl dạng thẳng hoặc dạng nhánh và một lượng không đáng kể hydrocacbon rắn có vòng thơm và alkyl). d) Các hợp chất nhựa và asphalten Các chất nhựa-atphanten bao gồm: Chất nhựa trung tính, asphanten, sunfuacacbon, các axit atphantic, cacbon và cacboit. Đặc điểm của các hợp chất này là có độ nhớt lớn nhưng chỉ số nhớt lại rất thấp. Mặt khác các chất nhựa có khả năng nhuộm màu rất mạnh, nên sự có mặt của chúng trong dầu sẽ làm cho màu của dầu bị tối. Trong quá trình bảo quản và sử dụng, khi tiếp xúc với oxy không khí ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao, nhựa đều rất dễ bị oxy hoá tạo nên các sản phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn tuỳ theo mức độ bị oxy hoá. Những chất này làm tăng cao độ nhớt và đồng thời tạo cặn không tan đọng lại trong các động cơ đốt trong, nếu hàm lượng chất nhựa bị oxy hoá càng mạnh thì chúng càng tạo ra nhiều loại cacbon, cacboit, cặn cốc, tạo tàn. Vì vậy việc loại bỏ các tạp chất nhựa ra khỏi phân đoạn dầu nhờn trong quá trình sản xuất là một khâu công nghệ rất quan trọng. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn e) Các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy Những hợp chất chứa S nằm lại trong dầu nhờn chủ yếu là lưu huỳnh dạng sunfua khi được dùng để bôi trơn các động cơ đốt trong sẽ bị cháy tạo thành SO 2 và SO 3 gây ăn mòn các chi tiết động cơ. Những hợp chất chứa oxy, chủ yếu là các hợp chất axit naphtenic có trong dầu gây ăn mòn các đờng ống dẫn dầu, thùng chứa làm bằng các hợp kim của Pb, Cu, Zn, Sn, Fe. Những sản phẩm ăn mòn này lại lắng đọng lại trong dầu, làm bẩn dầu và góp phần tạo cặn đóng ở các chi tiết của động cơ. Tóm lại, các hơp chất phi hydrocacbon là những hợp chất có hại làm ảnh hưởng đến chất lượng của dầu gốc. Để tăng thời gian sử dụng, cũng như các tính năng sử dụng của dầu nhờn người ta phải pha thêm vào dầu gốc các phụ gia khác nhau, tùy thuộc vào từng lĩnh vực cụ thể mà nhà sản xuất sẽ thêm vào các phụ gia tương ứng. Do đó thành phần hoá học của dầu nhờn rất phức tạp. I.1.3 Quy trình sản xuất dầu nhờn gốc Việc tách các thành phần không mong muốn trong sản xuất dầu nhờn gốc được thực hiện nhờ các quá trình lọc dầu sẽ cho phép sản xuất dầu gốc chất lượng cao, ngay cả với phân đoạn dầu nhờn của dầu thô chưa thích hợp cho sản xuất dầu nhờn. Hình 1: Quy trình sản xuất dầu gốc I.2 Giới thiệu về nhựa và asphalten I.2.1 Tính chất vật lý của asphalten Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn Asphalten của hầu hết các loại dầu mỏ đều có tính chất giống nhau. Asphalten có màu nâu sẫm hoặc đen dưới dạng bột rắn thù hình, khi đun nóng cũng không chảy mềm, chỉ có bị phân hủy nếu nhiệt độ đun cao hơn 300 o C tạo thành khí và cốc. Asphalten không hòa tan trong rượu, trong xăng nhẹ (eter dầu mỏ), nhưng có thể hòa tan trong benzen, clorofor và CS2. Đặc tính đáng chú ý của Asphalten là tính hòa tan trong một số dung môi kể trên thì thực ra chỉ là quá trình trương trong để hình thành nên dung dịch keo. Cho nên, có thể nói Asphalten là những phần tử keo “ưa” dung môi này nhưng lại “ ghét” dung môi khác. Về cấu trúc, các Asphalten rất phức tạp, chúng được xem như là một hợp chất hữu cơ cao phân tử, với những mức độ trùng hợp khác nhau. Cho nên trọng lượng phân tử của chúng có thể thay đổi trong phạm vị rộng từ 1000 tới 10000 hoặc cao hơn. Các Asphalten có chứa các nguyên tố S, O, N có thể nằm dưới dạng các dị vòng trong hệ nhiều vòng thơm ngưng tụ cao. Các hệ vòng thơm này cũng có thể được nối với nhau qua những cầu nối ngắn để trở thành những phân tử có trọng lượng phân tử lớn. I.2.2 Tính chất của nhựa Các hợp chất nhựa, nếu tách ra khỏi dầu mỏ chúng sẽ là những chất lỏng đặc quánh, đôi khi ở trạng thái rắn. Chúng có màu vàng sẫm hoặc nâu, tỷ trọng lớn hơn 1, trọng lượng phân tử từ 500 đến 2000. Nhựa tan được hoàn toàn trong các loại dầu nhờn của dầu mỏ, xăng nhẹ, cũng như trong benzen, cloroform, ete. Khác với asphalten, nhựa khi hòa tan trong các dung môi kể trên chúng tạo thành dung dịch thực. Cũng như asphalten, thành phần nguyên tố và trọng lượng phân tử của nhựa thì từ các loại dầu mỏ khác nhau, hoặc từ các phân đoạn khác nhau của loại dầu đó, hầu như gần giống nhau, có nghĩa chúng không phụ thuộc gì vào nguồn gốc. Như vậy nhựa của dầu mỏ bất kỳ nguồn gốc nào cũng đều có thành phần nguyên tố và trọng lượng phân tử gần như nhau. Tuy nhiên, nhựa của phân đoạn nặng, đồng thời tỷ lệ C/H của nhựa trong phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp hơn. Sự tăng tỷ số C/H này chủ yếu là tăng C chứ không phải là do giảm H vì trong nhựa ở các phân đoạn, hầu như H ít thay đổi. Cần chú ý ở đây hàm lượng S và O trong nhựa có trọng lượng phân tử lớn đều giảm một cách rõ rệt. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn Nhựa có tính chất đặc biệt là có khả năng nhuộm màu rất mạnh, đặc biệt là nhựa từ các phân đoạn nặng hoặc từ dầu thô, khả năng nhuộm màu của những loại nhựa này gấp 10-20 lần so với nhựa của những phân đoạn nhẹ như kerosen. Chính vì vậy, những sản phẩm trắng (xăng, kerosen, gas-oil) khi có lẫn nhựa (hoặc tạo nhựa khi bảo quản) đều trở nên có màu vàng. Những loại dầu mỏ rất ít asphalten, nhưng vẫn có màu sẫm đến nâu đen (như dầu Bạch Hổ Việt Nam) chính là vì sự có mặt các chất nhựa nói trên. Về tính chất hoá học, nhựa rất giống asphalten. Nhựa rất dễ chuyển thành asphalten, ví dụ chỉ cần bị oxy hoá nhẹ khi có sự thâm nhập của oxy không khí ở nhiệt độ thường hay đun nóng. Thậm chí khi không có không khí chỉ đun nóng chúng cũng có khả năng từ nhựa chuyển thành asphalten do các quá trình phản ứng ngưng tụ được thức hiện sâu rộng. Chính vì thế, các loại dầu mỏ khi có độ biến chất cao, mức độ lún chìm càng sâu, thì sự chuyển hoá từ nhựa sang asphalten càng dễ, hàm lượng nhựa sẽ giảm đi nhưng asphalten tạo thành được nhiều lên. Nhựa và asphalten cùng một nguồn gốc và thức chất asphalten chỉ là kết quả biến đổi sâu hơn của nhựa. Chính vì vậy, trọng lượng phân tử của asphalten bao giờ cũng cao hơn nhựa, và gần đây dựa vào một số kết quả phân tích cấu trúc nhựa và asphalten, đã cho thấy phần lớn cacbon đều nằm trong hệ vòng ngưng tụ nhưng hệ vòng ngưng tụ của asphalten rộng lớn hơn. 1.2.3 Mục đích của quá trình tách nhựa và asphalten Qúa trình tách các hợp chất nhựa và asphalten không chỉ để loại bỏ nhựa và asphalten trong dầu gốc mà còn cho phép tách cả các hợp chất thơm đa vòng. Ngoài ra quá trình còn loại bỏ được một phần lưu huỳnh có trong ngyên liệu. Nhìn chung quá trình tách nhựa và asphalten có 3 mục đích chính như sau: - Làm tăng giá trị của phân đoạn dầu nhờn: để sản xuất dầu nhờn gốc có giá trị cao hơn. - Làm tăng giá trị của phân đoạn nhựa và asphalten để sản xuất nhựa đường, chất đốt trong công nghiệp. - Bên cạnh giá trị là làm nguồn nguyên liệu sản xuất dầu gốc có độ nhớt cao quá trình này còn cung cấp nguyên liệu cho phân đoạn cracking xúc tác, nhằm gia tăng các sản phẩm nhiên liệu nhẹ. I.3 Cơ sở lý thuyết Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn 1.3.1 Cơ sở lý thuyết quá tình trích ly lỏng-lỏng Để khảo sát nguyên tắc của quá trình trích ly lỏng-lỏng ta giả thiết dung môi đầu và dung môi thứ hòa tan han chế vào nhau. Khi đó thành phần mỗi pha trích ly gồm 3 cấu tử, do đó ta chọn biểu đồ pha trên tọa độ tam giác đều. Trên mỗi đỉnh của tam giác biểu diễn lần lược các cấu tử: cấu tử phân bố (M), dung môi đầu (L), dung môi thứ (G) tinh khiết 100%. Mỗi điểm nằm trên cạnh của tam giác đều biểu diễn thành phần của dung dịch hai cấu tử. Mỗi điểm trong tam giác biểu diễn thành phần của dung dịch ba cấu tử. Hình 2 : Biểu đồ pha hệ ba cấu tử Hỗn hợp hai cấu tử M và L hoàn toàn tan lẫn vào nhau, dung môi thứ G có khả năng hòa tan chọn lọc M để tách chúng ra gọi là trích ly. Hỗn hợp đầu giả sử gồm hai cấu tử M và L hòa tan hoàn toàn vào nhau, có thành phần được biểu diễn ở F 0 trên cạnh ML. Nếu ta thêm dung môi thứ G vào hỗn hợp F 0 , ta thu được hỗn hợp ba cấu tử mà thành phần của hỗn hợp này được biểu diễn ở điểm N trên đường thẳng F 0 G, vị trí của điểm N phụ thuộc vào tỉ số G/F 0 . Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn Giả sử ở điểm N, hỗn hợp N là hỗn hợp dị thể, không hòa tan vào nhau và phân thành hai pha. Pha rafinat gồm hầu hết là cấu tử L, một phần dung môi thứ G và cấu tử phân bố M. Pha trích ly gồm hầu hết cấu tử G, phần lớn cấu tử M và một phần nhỏ cấu tử L. Tách dung dịch rafinat ra khỏi dung dịch trích ly (bằng phương pháp gạn) rồi thêm dung môi thứ G vào rafinat, ta được một hệ ba cấu tử mới có thành phần được biểu diễn ở điểm N 1 . Hỗn hợp N 1 là hỗn hợp không đồng nhất sẽ phân thành hai pha rafinat R 1 và pha trích E 1 . Rõ ràng thành phần của dung môi đầu trong R 1 sẽ lớn hơn trong R, tiếp tục quá trình như trên ta tìm cách tách dung môi thứ ra khỏi rafinat thì cuối cùng ta thu được rafinat gồm hầu hết là dung môi. Cấu tử cần tách M có độ tinh khiết tối đa sau khi đã tách hết dung môi G chỉ đạt đến điểm F m . Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao hơn ta có thể thay đổi điều kiện của quá trình như thay đổi nhiệt độ (tăng kích thước vùng dị thể), chọn dung môi có kích thước vùng dị thể lớn, có độ dốc đường liên hợp lớn. Ưu điểm của phương pháp trích ly lỏng-lỏng: - Trích ly thường được tiến hành ở nhiệt độ thấp nên không làm phân hủy các chất do nhiệt độ. - Có thể tách được dung dịch đẳng phí và những dung dịch có độ bay hơi tương đối gần nhau. 1.3.2 Cơ sở quá trình trích ly nhựa và asphalten a) Cơ sở lý thuyết Dựa vào tích chất hòa tan chọn lọc của dung môi được sử dụng. Khi trộn với nguyên liệu ở điều kiện thích hợp, các cấu tử trong nguyên liệu sẽ được phân thành hai nhóm: nhóm các cấu tử hòa tan tốt vào dung môi tạo thành pha riêng với tên gọi là pha rafinat), còn phần không tan hay hòa tan rất ít vào dung môi gọi là pha extract. Sản phẩm có ích có thể nằm trong pha extract hay pha rafinat tùy theo dung môi sử dụng. Sau đó nhờ sự chênh lệch nhiệt độ sôi để tách riêng dung môi và các thành phần nguyên liệu. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn Yêu cầu của dung môi: - Phải có tích hòa tan chọn lọc. - Bền về mặt hóa học, không phản ứng với các cấu tử nguyên liệu, không gây ăn mòn và dễ sử dung. - Có giá thành rẻ, dễ kiếm. - Có nhiệt độ sôi khác xa so với các cấu tử cần tách để dễ dành thu được dung môi, tiết kiêm năng lượng. Trong công nghệ chế biến dầu nhờn ngày nay để tách triệt để nhựa và asphalten người ta sử dụng dung môi propan lỏng. Propan lỏng ở điều kiên thích hợp hòa tan tốt các cấu tử dầu nhờn nhưng không hòa tan hoặc ít hòa tan các hợp chất nhựa và asphalten. b) Giới thiệu dung môi propan lỏng Propan lỏng là một chất lỏng không màu, không mùi nhưng độc với thần kinh trung ương của người và động vật. Ở điều kiện bình thường nó là chất khí và có tỉ trọng d 4 20 =0.5. Propan lỏng có một tính chất đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ từ 40 o C đến 60 o C hòa tan rất tốt paraffin nhưng độ hòa tan sẽ giảm khi tăng nhiệt độ, nhiệt độ hòa tan tới hạn của propan là 96.8 o C, tại nhiệt độ đó tất cả các hydrocacbon đều không tan trong propan. Trong khoảng nhiệt độ từ 40 đến 96,8 o C các chất nhựa và asphalten hầu như không tan trong propan, vì thế tính chất này sẽ quyết định chế độ công nghệ xử lý nhựa và asphalten bằng propan lỏng. Từ giản đồ hình 3 ta có thấy rằng, khi khối lượng phân tử của dung môi càng nhỏ thì chất lượng sản phẩm ta thu được càng cao. Tuy nhiên, khi lựa chọn độ hòa tan của dung môi quá thấp sẽ dẫn đến hiệu suất của quá trình sẽ rất thấp như vậy hiệu quả kinh tế đạt được sẽ không đạt được. Khi khối lượng phân tử của dung môi tăng thì chất lượng sản phẩm của chúng ta sẽ giảm đáng kể. Tuy nhiên, khi đó hiệu suất mà chúng ta thu được sẽ rất cao, vì độ hòa tan quá cao sẽ làm giảm tính chọn lọc của dung môi, hàm lượng nhựa và asphalten trong sản phẩm tăng cao. Để đảm bảo chất lượng dầu nhờn thu được cao mà vẫn đạt hiệu quả kinh tế thì dung môi propan là phù hợp nhất. Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang [...]... như sau:  Về công nghệ Sơ lược về nhựa và asphalten, các tính chất và ảnh hưởng của chúng trong dầu nhờn Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly và áp dụng quá trình trích ly vào việc tách nhựa và asphalten trong công nghệ sản xuất dầu nhờn Trình bày những nét cơ bản về quá trình trích ly nhựa và asphalten sử dụng dung môi propan lỏng Xây dựng sơ đồ công nghệ cho quá trình tách nhựa và asphalten sử... 6 t1 (3.10) Trong đó: G6: Lưu lượng của nhựa và asphalten mang ra ở đỉnh tháp Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn G6 = Gd2’ = 47.98 ( kg/h) t1 : nhiệt độ của nhựa và asphalten mang ra ở đỉnh tháp, t1 = 80oC C6 : nhiệt dung riêng của nhựa và asphalten C6 = 1.579 ( kJ/kg.độ) Vậy nhiệt lượng của nhựa và asphalten mang ra ở đỉnh tháp: Q6 = G6 C6... (áp suất tuyệt đối) ≈ 0,12 Tỷ lệ propan÷nguyên liệu (thể tích) 4:1÷6:1 Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ khối của trích ly tách nhựa và asphalten Hình 7: Sơ đồ nguyên tắc trích ly nhựa và asphalten Quá trình trích ly nhựa và asphalten bằng propan lỏng bao gồm 3 giai đoạn - Giai đoạn 1: Trộn lẫn... tháp tách dạng đứng 9 Tháp hoạt động tương tự như tháp tách 8 Hơi propan cùng với hơi nước đi vào thiết bị ngưng tụ 10 Nhựa và asphalten được lấy ra ở đáy tháp nhờ bơm 12 rồi qua thiết bị làm lạnh 13 vào bể chứa Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn Lượng hơi propan cùng với hơi nước vào tháp lắng sẽ tách nước sau đó hơi propan đi vào thiết bị tách. .. trích ly: Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn Q4= G4 C4 t1 = 7828.12 2.035 80 = 1274417.936 (kJ/h) 3.2.5 Tính Q5 Nhiệt lượng do nhựa và asphalten mang ra ở đáy tháp: Q5= G5C5t2 (3.9) Trong đó: G5 là lượng nhựa và asphalten mang ra ở đáy tháp G5= Gd2 = 4749.9 ( kg/h) t2: nhiệt độ tại đỉnh tháp, 80oC C5: nhiệt dung riêng của nhựa và asphalten, ... trình và thiết bị công nghệ hóa chất”, tập 1, trang 152 ta có công thức tính nhiệt dung riêng của một số sản phẩm dầu mỏ như sau: C= (J/kg.oC) (3.4) Trong đó: Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn Với là tỉ trọng của nguyên liệu so với nước ở 15oC được tính theo công thức: = +5 (3.5) Với là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ trung bình Tra bảng 2.5 [Công Nghệ. .. với các dòng hơi propan từ các thiết bị tách nằm ngang được giảm nhiệt độ rồi vào máy nén 16 nén tới áp suất 1,8 MPa rồi đi vào bể chứa propan lỏng Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ SỐ LIỆU BAN ĐẦU Công suất làm việc của phân xưởng là 100000 tấn/năm Thời gian bảo dưỡng và hỏng hóc gặp sự cố kỹ thuật là 35 ngày/năm... quá thấp sẽ làm cho các hợp chất nhựa và asphalten làm cho hiêu suất của quá trình giảm.Vì thế nhiệt độ đáy tháp không được nhỏ hơn 40oC Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS Nguyễn Văn Toàn Hình 4: ảnh hưởng của nhệt độ  Tỉ lệ dung môi trên nguyên liệu Do đồng thời xảy ra hai quá trình: lắng, đông tụ các chất nựa và asphalten và trích ly các cấu tử hydrocacbon... dòng vào tháp trích ly là: Gvào = Gnl+ Gdm=75756 (kg/h) 3.1.2 Dòng ra thiết bị Tra cứu “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học”, tập 1, trang 5 ta có công thức khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng: = + +… (3.1) Với: - x1 là phần trăm theo khối lượng cấu tử 1 - x2 là phần trăm theo khôi lượng cấu tử 2 - d1 là khối lượng riêng cấu tử 1 Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ... đặc biệt và không tồn tại tỉ lệ dung môi tối ưu như khi nghiên cứu ở nhiệt độ thấp hơn 85oC Ngoài ra, tỷ lệ dung môi propan/nguyên liệu thích hợp còn phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu đưa vào Nếu nguyên liệu chứa nhiều hợp chất nhựa và asphalten thì tỷ lên dung môi propan/nguyên liệu cần thấp từ khoảng 2/1 đến 3/1 thao khối Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: . 4:1÷6:1 Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ khối của trích ly tách nhựa và asphalten Quá. gốc I.2 Giới thiệu về nhựa và asphalten I.2.1 Tính chất vật lý của asphalten Công nghệ tách Nhựa và Asphalten thu dầu nhờn Trang ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: ThS. Nguyễn Văn Toàn Asphalten của hầu hết. hệ vòng ngưng tụ của asphalten rộng lớn hơn. 1.2.3 Mục đích của quá trình tách nhựa và asphalten Qúa trình tách các hợp chất nhựa và asphalten không chỉ để loại bỏ nhựa và asphalten trong dầu