Chưng cất dầu thô

Chưng cất dầu thô là một phương pháp dùng để tác hỗn hợp khí thành nhóm các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp

Mục lục

Mở đầu 4

Phần I : tổng quan về lý thuyết 6

Chơng I Nền công nghiệp dầu khí 6

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 8

II Lĩnh vực phát triển của ngành dầu khí việt nam 9

II.1.Quan hệ giữa lọc dầu và hoá dầu : 9

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

Chơng II : nguyên liệu dầu thô 12

I thành phần hoá học dầu mỏ : 12

I.1 Thành phần nguyên tố của dầu mỏ : 12

I.2 Thành phần hydrocacbon trong dầu mỏ : 13

I.3 Các thành phần phi hidrocacbon trong dầu mỏ: 20

II Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô : 28

II.1 Thành phần chng cất của phân đoạn 28

II.2 Tỷ trọng : 31

II.3 Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu : 32

II.4 Thành phần phân đoạn : 32

II.5 Nhiệt độ sôi trung bình : .35

II.6 Hệ số đặc trng K: 36

Chơng III:sản phẩm của quá trình chng cất 36

I khí hydrocacbon 37

II phân đoạn xăng 37

II.1.Thành phần hoá học 37

II.2.ứng dụng 37

III PHân Đoạn KEROSEN: 38

III.1 Thành phần hoá học 38

III.2.ứng dụng 39

IV Phân đoạn Diezel 40

IV.1 Thành phần hoá học : 40

IV.2 ứng dụng của phân đoạn : 40

V phân đoạn dầu nhờn ( còn đợc gọi là gasoil chân không ) 41

V.1 Thành phần hoá học : 41

V.2 ứng dụng 41

VI phân đoạn mazut: 41

VII phân đoạn gudrron ( phân đoạn cặn dầu mỏ ) 42

VII.1 Thành phần hoá học : 42

VII.2 ứng dụng: 43

Chơng IV: chng cất dầu thô 43

I Mục đích và ý nghĩa của quá trình chng cất dầu thô 43

Các sơ đồ nguyên lý chng cất đợc trình bày trên hình sau 44

II chuẩn bị nguyên liệu dầu thô trớc khi chế biến : 47

II.1 Các hợp chất có hại trong dầu thô : 47

II.2 ổn định dầu nguyên khai : 48

II.3 Tách các tạp chất cơ học, nớc và muối : 49

III cơ sở lý thuyết của quá trình chng cất dầu thô 51

III.1 Chng đơn giản : 51

III.2 Chng cất phức tạp: .55

III.3 Chng cất trong chân không và chng cất bằng hơi nớc 58

IV.Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình chng cất : 60

IV.1 Chế độ nhiệt của tháp chng luyện 61

IV.2 áp suất của tháp chng: 65

IV.3 Những điểm cần chú ý khi điều chỉnh, khống chế làm việc của tháp chng cất 66

IV.4 Các điều kiện cần thiết để đảm bảo cho việc chng cất : 67

V.sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chng cất : 67

V.1 Sơ đồ công nghệ chng cất AD với bay hơi một lần 67

V.2 Sơ đồ chng cất AD với bay hơi hai lần : 67

VI.Chọn dây chuyền công nghệ : 71

VI.1 Chọn dây truyền công nghệ : 71

VI.2 Thuyết minh dây chuyền : 72

Chơng V : thiết bị chính của sơ đồ 74

I Tháp chng : 75

I.1.Tháp đệm 75

I.2.Tháp đĩa chụp : 77

I.3.Tháp đĩa sàng : 78

II Lò đốt : 79

II.1 Phân loại lò ống : 79

II.2 Cấu trúc của lò ống : 80

III.Thiết bị trao đổi nhiệt : 81

III.1 Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà : 81

III.2 Loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống : 83

III.3 Loại thiết bị ống chùm : 84

Phần II: Tính toán thiết kế công nghệ 85

I Thiết lập đờng cân bằng cho các sản phẩm [12] 86

I.1.Đờng cân bằng sản phẩm Naphta 86

I.2 Đờng cân bằng của sản phẩm kerosen 88

I Xác định các đại lợng trung bình của sản phẩm 91

II.1 Tỷ trọng trung bình 91

II.2 Nhiệt độ sôi trung bình: 91

II.3 Hệ số đặc trng K: 92

III Tính cân bằng vật chất 93

III.1 Tại tháp chng cất : 93

III.2.Tại tháp tái bay hơi ( tháp tách phân đoạn ) 94

IV Tính tiêu hao hơi nớc 95

IV.1 Tính tiêu hao hơi nớc cho tháp phân đoạn 95

IV.2.Tiêu hao hơi nớc cho các tháp tách: 95

V Tính chế độ của tháp chng cất 96

V.1 Tính áp suất của tháp [12] 96

V.2.Tính chế độ nhiệt của tháp: 97

V.3.Tính chỉ số hồi lu đỉnh tháp : 103

VI tính cân bằng nhiệt lợng: 103

VII Tính kích thớc của tháp chng cất : [11, 12] 104

VII.1 Tính đờng kính tháp : 104

VII.2 Tính chiều cao của tháp : [11] 106

VII.3.Tính số chóp và đờng kính chóp : 106

Phần III: AN Toàn LAO Động 108

I An toàn lao động trong phân xởng chng cất khí quyển .108

I.1 Yêu câu về phòng cháy chữa cháy 108

I.2.Trang thiết bị phòng hộ lao động 110

I.3.Yêu cầu đối với vệ sinh môi trờng 111

II Tự động hoá : [18] 112

II.1.Mục đích : 112

II.2 Hệ thống điều khiển tự động 113

II.3 Các dạng điều khiển tự động 113

Phần IV: Thiết kế xây dựng 115

i Yêu cầu chung 115

II Yêu cầu về kỹ thuật : [16] 115

III Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp 115

IV Giải pháp thiết kế xây dựng : 116

IV.1 Đặc điểm của phân xởng sản xuất 116

IV.2.Bố trí mặt bằng trong phân xởng 117

Kết luận 120

Phụ lục 121

Tài liệu tham khảo 126

Mở đầu

Dầu mỏ đợc con ngời biết đến từ thời cổ xa Thế kỷ thứ XVIII mỏ dầu

đợc sử dụng làm nguyên liệu đốt cháy, thắp sáng Sang thế kỷ thứ 19 dầu đợc coi nh là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phơng tiện giao thông và cho nền kinh 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 nh vậy tiết kiệm đợc lợng dầu của thế giới.

Dựa vào các quá trình chế biến nh : chng cất chân không, hydro cracking, refoming, alkyl hoá, đồng phân hóa, polyme hoá cho ra các sản phẩm xăng, nhiên liệu phản lực, dầu mỡ bôi trơn, có hiệu quả tối đa và một số sản phẩm khác nh : sản phẩm năng lợng, phi năng lợng, Bitum, cốc và khí lỏng cho dân dụng, 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 nh : CO2, N2, H2, H2S, He, Ar, Ne Dầu mỏ…muốn sử dụng đợc phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ Sự phân chia đó dựa vào phơng pháp chng cất để thu đợc các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau

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

Trong trờng hợp đơn giản nhất chng và cô đặc hầu nh không khác nhau, tuy nhiên giữa chúng có một ranh giới căn bản trong trờng hợp chng thì dung môi và chất tan đều bay hơi, trờng hợp cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi Khi chng cất ta thu đợc nhiều sản phẩm thờng là có bao nhiêu cấu tử ta sẽ thu đợc bấy nhiêu sản phẩm, đối với trờng hợp có 2 cấu

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

dễ bay hơi

Trong sản xuất ta gặp những phơng pháp chng cất sau đây :

Chng đơn giản, chng theo hơi nớc, chng chân không, chng luyện ( Gồm

có chng ở áp suất thấp và ở áp suất cao )

Chng cất phân đoạn trong các nhà máy chế biến dầu mỏ là một phơng pháp đợc sử dụng rộng rãi, chng cất sơ khai dầu thô, chng cất phân đoạn Các phân đoạn thu đợc phù hợp cho các phơng pháp chế biến khác.

Thành phần phân đoạn là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xác định đối với các sản phẩm trắng nh : Xăng, diezel Theo thành phần cất phân đoạn có thể biết đợc các loại sản phẩm thu đợc và khối lợng của chúng Các phân đoạn đầu bao giờ cũng gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôi thay đổi Do vậy, đặc trng cho tính bay hơi của một số phân đoạn

là nhiệt độ sôi đầu và nhiệt độ sôi cuối Trờng hợp một hỗn hợp phức tạp đợc xem nh một tổ hợp của nhiều phần nhỏ, mỗi phần nhỏ đợc đặc chng bằng nhiệt độ sôi trung bình, một tỷ trọng trung bình, một trọng lợng trung bình

Các phân đoạn thu đợc từ quá trình chng sơ khai đợc đem chế biến bằng các phơng pháp hoá học hay vật lý để thu đợc các sản phẩm có số lợng cả chất lợng các sản phẩm năng lợng, các sản phẩm phi năng lợng và các sản phẩm hoá học

Vì thế nghành khai thác chế biến dầu khí là một nghành công nghiệp mũi nhọn, trong một tơng lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng lợng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào thay thế đợc

Phần I : tổng quan về lý thuyết

Chơng 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 chỉ biết dùng dầu hoả để thắp sáng Sau đó nhận thấy xăng thắp sáng hơn dầu hoả nên mới lọc thêm phân đoạn xăng Nhà máy lọc dầu lúc bấy giờ chỉ có một nồi chng cất gián đoạn, một thùng xử lý tạp chất có cánh khuấy và một thùng trung hoà axit Dầu thô đợc chứa trong những thùng barit và đợc bảo quản bằng cách để trong hầm và lấp đất lên

Theo đà phát triển khoa học kỹ thuật ở mọi lĩnh vực sản xuất đời sống

đặc biệt là ở ngành giao thông, xăng trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho các loại ô tô và máy bay Đồng thời ngời ta đã lấy thêm các phân đoạn Gasoil để sử dụng làm nhiên liệu cho dầu máy Diezel

Nhu cầu nhiên liệu về xăng tăng rất nhanh, đã thúc đẩy nền công nghiệp lọc dầu phải phát triển tăng năng suất Vào đầu thế kỷ 20 ngời ta đã biết dùng

bể để chứa dầu thô, tuy nhiên vẫn phải sử dụng nhiều nồi chng cất dầu thô gián đoạn, đặt kế tiếp nhau để giải quyết nhu cầu tăng sản lợng Biện pháp ch-

ng gián đoạn này không đáp ứng nổi nhu cầu ngày càng tăng Ngời ta phải tìm cách chng cất liên tục Ban đầu cho đặt 4 nồi chng gián đoạn ở các vị trí cao thấp khác nhau để dòng chất lỏng có thể dễ dàng chảy từ nồi trên xuống nồi d-

ới và dòng hơi đợc dẫn ngợc chiều từ nồi dới lên nồi trên Với hệ thống này thì ngời ta đã đạt đợc nguyện vọng chng cất liên tục và năng suất đã tăng lên 6 - 7 lần Đây là tiền đề cho tháp chng cất liên tục ngày nay

Do nhu cầu về nhiên liệu quá lớn, phần phân đoạn xăng thu đợc 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 ngời ta nhận thấy rằng xăng cracking có chất lợng cao hơn xăng trực tiếp, vì xăng cracking nhiệt có chỉ số octan cao hơn Điều đó đã thúc đẩy

các nhà nghiên cứu phải chuyển hoá xăng trực tiếp Kết quả đa đến quy trình reforming nhiệt cắt các phần tử nặng ở nhiệt độ cao hơn và áp suất cao hơn Đến năm 1936 Houndry đã thành công vào việc đa xúc tác việc chuyển hoá cải tạo mạch phân tử và xây dựng thiết bị cracking nhiệt với qui mô công nghiệp trong đó xúc tác đợc xếp ở dạng lớp đứng yên Vài năm sau thì Standart đã cải tiến thiết bị xúc tác với lớp xúc tác chuyển động tầng sôi, mở màn cho loại thiết bị cracking xúc tác liên tục.

Ngày nay 2 loại thiết bị này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc dầu hơn hẳn các thiết bị cracking và reforming nhiệt vì tạo ra sản phẩm xăng

có chất lợng 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 sản phẩm phân đoạn chân không vào đầu thế kỷ 20 ngời ta đã tiến hành nghiên cứu nhng chất lợng cha tốt Do đó trong thời gian chiến tranh thế giới lần thứ nhất ngời ta còn phải dùng dầu thực vật để bôi trơn cho máy

Mãi đến năm 1920 kỹ thuật chng cất chân không mới hoàn hảo hơn

đồng thời việc nghiên cứu dung môi chọn lọc để trích ly các hợp chất thơm và parafin đạt nhiều kết quả, từ đó dầu nhớt lấy từ dầu thô mới đạt chất lợng tốt hơn Năm 1927 lần đầu tiên lên máy bay Lingbert đã sử dụng dầu nhớt đợc chế biến từ dầu thô để bôi trơn cho máy bay trong quá trình vợt đại dơng, đánh dấu bớc trởng thành 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

đ-ợc thành lập vào những năm 60 Trớc năm 1975 công tác tìm kiếm dầu khí ở phía bắc đợc tiến hành chủ yếu ở vùng trũng Hà Nội với sự giúp đỡ của các chuyên gia Liên Xô Mỏ khí Tiền Hải đã đợc phát hiện và hiện nay vẫn còn khai thác ở phía nam một số các công ty nớc 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 đợc thành lập và tiến hành các hoạt động dầu khí trên lãnh

thổ của mình Trên cơ sở một số bể trầm tích đệ tam và mezozôi có triển vọng dầu khí khá lớn.

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

từ mỏ Bạch Hổ Nhng đến nay sản lợng dầu thô đã đạt đợc trên 10 triiêụ tấn/năm Tính đến nay đã khai thác trên 50 triệu tấn/năm và 1 tỷ m3 khí đã đa vào khai thác một số mỏ khác nh: Mỏ Rồng, Đại Hùng, Bungakekwa ( khu vực tranh chấp với Malaisia ) và sẽ đa 2 mỏ mới là Hồng Ngọc và Dạng Đông vào khai thác

Ngày nay ngành dầu khí nớc ta đã vơn lên hàng thứ 4 trong số các nớc

Đông Nam á và thứ 40 trên thế giới về khai thác dầu thô Đây là một thành tựu hết sức to lớn của nớc ta, sau khi đã có luật đầu t nớc ngoài đến nay ta đã

ký đợc 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 dầu khí ở khâu sau bao gồm lọc dầu, phân phối, kinh doanh sản phẩm Dầu khí

đã đợc bắt đầu Trong số các dự án này quan trọng hơn hết là dự án nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm đang tiến hành ở Dung Quất ( Quảng Ngãi ) Đây là một sự kiện quyan trọng của ngành dầu khí Việt Nam , bên cạnh còn có dự án Nhà máy lọc dầu số 2 Ngày nay mặc dù còn gặp nhiều khó khăn thử thách nhất định về mặt tài chính ngành dầu khí Việt Nam vẫn là một trong những ngành hấp dẫn đối với các nhà đầu t Tính đến nay ngành dầu khí Việt Nam đã tham ra trên 10 liên doanh trong đó quan trọng nhất là liên doanh Dầu khí Viêtsopetro 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 trong phạm vi công nghệ hoá dầu lâu đời

Công nghiệp hoá dầu ra đời từ bao đời nay lúc ban đầu đã hình thành và phát triển trên cơ sở nguồn nguyên liệu thực vật và động vật, sau đó sử dụng than nguyên liệu tuy nhiên nguồn nguyên liệu lấy từ thiên nhiên ngày càng khan hiếm không thể đáp ứng đủ nhu cầu về phát triển công nghiệp hoá chất,

do đó các nhà hoá 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 công nghiệp 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 nh : Olefin, Benzen, mà lúc bấy giờ ng… ời ta cha biết sử dụng vào mục đích gì ngoài việc đem đốt Do đó các nhà dầu khí mong muốn có biện pháp tăng giá trị sản phẩm phụ này cũng nh 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 đợc việc khó khăn cho ngành công nghiệp hoá học về nạn khan hiếm nguyên liệu, đã giải quyết đợc khó khăn cho ngành lọc dầu vì đã sử dụng sản phẩm phụ của nó

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

Đã có lúc ngời ta đã phải lấy một vài phân đoạn sản phẩm lọc dầu, nh Naphta

để cung cấp cho hoá dầu làm giảm xút việc sản xuất xăng

Nh vậy từ chỗ ngành công nghiệp phụ vì chỉ tiếp nhận sử dụng các sản phẩm 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 nhà máy lọc dầu

Nói chung không những vì nhu cầu sản xuất về nhựa, chất dẻo, sợi tổng hợp, phân bón, trong xã hội ngày càng tăng đã thúc đẩy ngành hoá dầu phát…triển mà còn do hoá dầu tạo ra những niềm thích thú riêng cho nhà hoá học vì

có những 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 nh tồn tại trong thiên nhiên hoặc rất khó chế biến tạo thành, ví dụ nh : Diolefin, izopren, …

+ Trong kỹ thuật hó dầu các nhà hoá học có thể thay đổi cấu trúc phân

tử nh là cắt mạch cacbon theo kích thớc nh ý muốn hoặc ghép thành nhiều mạch cacbon khác nhau

Tóm lại công nghiệp hoá học và hóa dầu đã kếtd hợp với nhau để tạo ra công nghiệp hoá dầu Đây là một nền công nghiệp trẻ và đang trên đà phát triển mạnh 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 Chỉ mới bắt đầu khai thác dầu thô từ năm 1986 Lợng dầu thô khai thác này chủ yếu là từ mỏ Bạch Hổ Đến năm 1995 thì có 2 mỏ mới nữa cũng đợc khai thác

là mỏ Đại Hùng và mỏ Rồng Sản lợng dầu thô đầu tiên là trên 40000 tấn/năm, tính đến năm 1996 là trên 8 triệu tấn/năm, tính bình quân là 20000 tấn/ngày

Đến nay lợng dầu thô khai thác đợc 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, lợng khí đồng hành cũng đợc khai thác ngày càng gia tăng Sản lợng khí khai thác đợc từ năm 1990 là 491 triệu m3, năm 1993 là 1000 triệu m3 Tính đến nay lợng khí đã khai thác đợc trên 1000 triệu m3

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

Riêng về nền công nghiệp khí thì trong thời gian này đang gấp rút hoàn thành hệ thống thu gom đờng ống và vận chuyển khí từ mỏ Bạch Hổ đến Thủ

Đức, đồng thời phát triển các đề án phát triển dầu khí từ các vùng trũng Nam Côn Sơn

Chơng 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 khai thác ở nhiệt độ thờng nó có thể ở dạng lỏng hoặc đông đặc, có màu từ vàng đến đen, là nguyên liệu chính cho quá trình chng 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, nhng các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu là cacbon và hydro Trong đó C chiếm 82ữ 87 %, H chiếm 0,001ữ1,8% , oxi (O) chiếm 0,05ữ

1,0% Và trong dầu còn có một lợng nhỏ các nguyên tố khác nh halogen ( Clo, iod ) các kim loại nh : 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 nh tất cả các loại hydrocacbon ( Trừ olefin ) đều có mặt trong dầu mỏ Chúng chiếm tới 90% trọng lợng của dầu Số nguyên tử có trong mạch từ 1 đến 60 hoặc có thể cao hơn Chúng đợc chia thành các nhóm Parafin, Naphaten, aromat, hỗn hợp naphaten - aromat Bằng các phơng pháp hoá lý đã xác định đợc 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

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 ) Những hydrocacbon 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 hành lại là nguyên liệu rất tốt cho quá trình sản xuất olefin thấp nh 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 thờng có dạng tinh thể rắn trong dầu Chúng có thể hoà tan hoặc tạo thành các tinh thể lơ lửng trong dầu Nếu hàm lợng 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 Ngời 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

nh : Gia nhiệt đờng 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 dầu thô

Tuy nhiên các parafin rắn tách đợc từ dầu thô lại là nguyên liệu quý của quá trình chế biến, sản xuất các sản phẩm tiêu dùng nh nến, giấy sáp, diêm hay vật liệu chống thấm hay để điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơi sợ, phân bón, chất dẻo Mặt khác nếu đem oxi hoá chúng ng… ời ta nhận đợc các axit

béo, alcol cao, 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 thờng chỉ nằm trong phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi cao thì chúng rất ít Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm sau : các iso-parafin trong dầu mỏ đều có cấu trúc đơn giản mạch chính dài và mạch phụ ngắn Các nhánh phụ thờng là gốc metyl Đối với các iso-parafin có một nhánh phụ thì thờng dính vào các vị trí cacbon số 2 hoặc số 3, còn vị trí sâu hơn thì rất ít Đối với các loại hyđrocacbon có 2,3 nhánh phụ thì xu hớng tạo nên mạch cacbon bậc 4, nghĩa là 2 nhánh phụ dính vào cùng một cacbon trong mạch chính thờng ít hơn

Các iso-parafin so với n-parafin chúng có độ linh động cao hơn Chúng làm tăng trị 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 lợng có thể thay đổi 30ữ60% trọng lợng Những hydrocacbon này thờng gặp là loại một vòng, trong đó chiếm chủ yếu là loại vòng 5 cạnh Loại vòng naphten 7 cạnh hoặc lớn hơn ít gặp trong dầu Những naphten có từ 2 hay 3 vòng ngng tụ cũng ít gặp, nhng loại naphten có vòng ngng tụ với hydrocacbon thơm hay có mạch nhánh dài lại hay gặp trong dầu mỏ Hyđrocacbon này do

bị ảnh hởng của các vòng hay nhánh dài nên tính chất thuần của naphten không còn nguyên 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 lợng lớn ở nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ

Theo Rossini đối với những loại này ( loại naphten 1 vòng có nhánh dài nghĩa là khi số nguyên tử trong phần tử của chúng cao từ C20 lên thờng có 2 - 4 nhánh phụ, trong các nhánh phụ đó có một nhánh dài ( thờng là mạch thẳng, nếu có cấu trúc nhánh thì nhóm êtyl hay iso- propyl ) Gần đây Lideman dùng

phơng pháp phổ khối và phổ cộng hởng từ hạt đã xác định đợc trong dầu mỏ Califonia những loại dầu mỏ có cấu trúc thế.

CH

(CH ) 2 10 CH

3

CH3 11

Những loại Naphten 2 vòng cũng đã thấy có trong dầu mỏ và đã định

đ-ợc những loại naphten 2 vòng có số nguyên tử cácbon đến C 20 C25

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

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

đẳng của 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 nớc khác nh Coweet, iran, Libi ) Loại naphten 5 vòng diamantan cũng đã tách ra d… ới dạng tinh thể từ dầu mỏ Hodonin ( Tiệp )

Nói chung các naphten nhiều vòng có số lợng không nhiều, trong dầu

mỏ hydrocacbon một vòng là thành phần quan trọng trong nhiên liệu động cơ, làm cho xăng có chất lợng cao, những hydrocacbon- naphtenic một vòng hay hai vòng có mạch nhánh dài là những cấu tử tốt của dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ Đặc biệt chúng là cấu tử rất quý cho nhiên liệu phản lực vì chúng có nhiệt cháy rất cao, đồng thời giữ đợc tính linh động ở nhiệt độ thấp, 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

đó điều chế đợc các hydrocacbon thơm : Bezen, toluen, xylen (BTX) là chất khởi đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo

Nh vậy, dầu mỏ càng nhiều naphten thì càng có giá trị kinh tế cao, vì có thể sản xuất đợc các sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên liệu đều có chất lợng tốt Chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ đợc tính linh động không gây khó khăn 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 thức tổng quát là CnH2n-6, có cấu trúc vòng 6 cạnh và đồng đẳng của chúng ( Benzen, Toluen, Xylen ) Trong dầu mỏ th… ờng gặp là loại 1 vòng và nhiều vòng thơm có cấu trúc ngng tụ hoặc qua nối nhng loại này hàm lợng ít hơn

Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của chúng là loại phổ biến nhất, Benzen thờng gặp với số lợng ít hơn tất cả, những đồng đẳng benzen nói chung đều đã tách và xác định đợc trong nhiều loại dầu, những loại alkyl benzen với 1,2,3,4 nhánh phụ nh 1,2,4 trimetyl benzen Tuy nhiên loại 4 nhánh

nh tetra-metyl benzen thờng 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 thì loại 1,3; 1,3,5 chiếm phần yếu Trong dầu hàm lợng tối đa của toluen khoảng 25%, Xylen và benzen khoảng 1,6%

Loại hydrocacbon thơm 2 vòng có cấu trúc ngng tụ nh naphten đồng

đẳng 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 metyl của naphten trong đó dimetyl naphtalen chiếm khoảng 40% Loại cấu trúc đơn giản kiểu diphenyl thì ít hơn so với cấu trúc 2 vòng ngng tụ kiểu naphten Trong các diphenyl này đã xác định đợc một số đồng đẳng của nó nh 2-metyl, 3-metyl, 4-metyl diphenyl, 3-etyl và iso-propyl, diphenyl, cũng nh loại 2 và 3 nhóm thế metyl

Trong những phần có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các đồng đẳng của phenatren 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 thờng có nhiều các đồng đẳng của antaxen

Những hydrocacbon nhiều vòng nh pyren, benzanthracen cũng đã tìm thấy trong dầu Califonia, dầu Kuweit, nói chung là số lợng rất ít, các đồng

đẳng chủ yếu là các nhóm thế metyl, các nhóm thế 2, 3 nguyên tử cacbon trở lên nói chung không gặp trong dầu mỏ

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

Hydrocacbon thơm là cấu tử có trị số octan cao nhất nên chúng là

những cấu tử quý cho xăng, làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng Nhng nếu chúng có mặt trong nhiên liệu phản lực hay nhiên liệu diezel lại làm giảm chất lợng của các loại nhiên liệu này Do tính khó tự bốc cháy và tạo cốc, tạo tàn trong động cơ Nhng hydrocacbon thơm một vòng hay 2 vòng có mạch nhánh alkyl dài và có cấu trúc nhánh cũng là những cấu tử để sản xuất dầu nhờn có chỉ số nhớt cao ( độ nhớt ít biến đổi theo nhiệt độ ) còn những

hydrocacbon thơm đa vòng ngng tụ cao hoặc không có mạch parafin dài lại là những cấu tử có hại trong sản xuất dầu nhờn, cũng nh trong quá trình chế biến xúc tác do chúng nhanh chóng gây ngộ độc xúc tác.

I.2.4 Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten- thơm.

Hydrocacbon loại hỗn hợp và naphten- thơm ( là loại trong cấu tử có vòng thơm, vừa có vòng naphten ) là loại rất phổ biến trong dầu mỏ, chúng th-ờng nằm ở phần có nhiệt độ sôi cao Cấu trúc hydrocacbon loại hỗn hợp này gần với cấu trúc trong các vật liệu hữu cơ ban đầu, nên dầu càng có biến chất thấp sẽ càng nhiều hydrocacbon loại hỗn hợp

Loại hidrocacbon hỗn hợp đơn giản nhất là tetralindan, đó là một loại một vòng thơm 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 tơng ứng của naphtalen thì thấy có một sự tơng tự số ợng cũng nh vị trí các nhóm thế metyl dính vào phân tử của chúng, đó có thể xem chúng 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 thành dầu mỏ

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

Trong những cấu trúc nh vậy thì nhánh phụ dính vào vòng thơm là nhóm metyl, còn nhánh chính dính vào vòng naphten thờng mạch thẳng, dài hơn Sự phân bố hidrocacbon hỗn hợp loại vòng thơm ngng tụ với 1 hay 2 vòng naphten của dầu Poncacity

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

Nói chung tổng số vòng tối đa của loại cấu trúc hỗn hợp cũng chỉ đến 6 Nhng nhánh phụ dính xung quanh các vòng này cũng mang các đặc tính nh

trên, nghĩa là trung quanh vòng thơm, thờng chỉ có một số nhánh phụ ngắn chủ yếu là metyl Chỉ ít khi mới có nhánh phụ là etyl trong khi đó trong các vòng naphten thờng có một hoặc hai nhánh phụ dài Số nhánh phụ nói chung

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 lợng 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 lợng và tỷ lệ các chất phi hidrocacbon khác nhau Nếu dầu thô khai thác lên mà thuộc loại non thì độ biến chất 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 chất lợng của dầu thô Đã xác định treen 250 loại hợp lu huỳnh Các loại dầu chứa ít hơn 0,5% lu huỳnh là loại dầu tốt, còn chứa từ 1%-2% lu huỳnh trở lên

là loại dầu xấu Các hợp chất chứa lu huỳnh thờng ở các dạng nh sau:

+ Mercaptan (R-S-H)

+Sunfua R-S-R'.

+Disunfua R-S-S-R'

+Tiophen (lu huỳnh trong mạch vòng )

+Lu hùynh tự do S, H2S

I.3.1.1.Lu huỳnh dạng mercaptan:

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

2RSHb   → 300  0c R - S - R + H2S

RSH  500  →  0C R - CH = CH2 + H2S

Các chất mercaptan thờng có mặt ở phần nhiệt độ sôi thấp, các mercaptan này

có gốc hydrocacbon với cấu chú thẳng, nhánh vòng naphten

Các hydrocacbon thờng từ C1ữ C8 Các nhánh của mercaptan chỉ là những gốc nhỏ ( hầu hết là metyl) và ít

Mặt khác, các chất mercaptan lại rất dễ bị ôxi hoá ngay cả với không khí tạo thành disunfua, nếu với chất ôxi hoá mạnh có thể tạo thành sunfuarit RSH + 0,5 O  → R - S - S - R' + H2O

I.3.1.2 Lu huỳnh dạng sunphua và dạng disunphua.

Các chất này thờng ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và cao Gốc hydrocacbon có thể là mạch thẳng, vòng no hoặc thơm Các gốc hydrocacbon mạch thẳng thờng 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 trong naphten vòng chỉ xác định đợc một chất là tiodamantan ( cấu trúc hoàn toàn nh mantan ) Các dạng hợp chất này thờng trong phân đoạn có nhiệt

độ trung bình

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

S

Một số lu huỳnh dạng sunphua

I.3.1.3 Lu huỳnh dạng tiophen:

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

độ sôi trung bình và cao của dầu

Những đồng đẳng của tiophen đã xác định đợc là những loại nhóm thế

nh 2,3 metyl tiophen, loại 2 nhóm thế nh 2,4 dimetyl tiophen, và cả loại 3 nhóm thế, 4 nhóm thế Nhóm thế chủ yếu là nhóm thế metyl

Nói chung các hợp chất chứa lu huỳnh trong dầu là các chất có hại vì thế trong chế biến chúng thờng tạo ra các hợp chất gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm môi trờng do khi cháy tạo ra SOx, gây ngộ độc xúc tác và làm giảm chất lợng sản phẩm chế biến Vì thế, nếu hàm lợng lu huỳnh cao hơn giới hạn cho phép ngời ta phải áp dụng các biện pháp sử lý tốn kém Do vậy hàm lợng của hợp chất lu huỳnh đợc coi là một chỉ tiêu đánh giá chất lợng dầu và sản phẩm dầu.

I.3.2.Các hợp chất chứa Nitơ:

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

l-Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ thờng là những hợp chất loại pyridin ( 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 thờng có nhiều

Tuy với số lợng nhỏ hơn các hợp chất chứa lu huỳnh nhng các hợp chất chứa 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 nh các hợp chất lu huỳnh khi hàm lợng nitơ vợt quá giới hạn cho phép, ngời ta cũng phải tiến hành loại bỏ chúng, khi đa dầu thô vào quá trình chế biến

I.3.3 Các hợp chất chứa oxy:

Các chất chứa oxi trong dầu mỏ thờng tồn tại dới dạng axit, xeton,

phenol, este, ete Trong đó, các axit và phenol là quan trọng hơn cả Chúng ờng nằm ở những vùng có nhiệt độ sôi trung bình cao

th-Các axit thờng có một chức và có nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình, còn ở nhiệt độ sôi cao hơn hàm lợng axit giảm Các axit naphtenic, là những axit nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình hầu nh là các axit

có gốc là vòng naphten nên chúng đợc gọi là naphtenic, chủ yếu là vòng 5 cạnh và 6 cạnh Hàm lợng axit naphtenic chiếm khoảng 0,01% 0,04% đôi khi lên đến 1,7%

Tuy nhiên, ở nhiệt độ sôi cao hơn, ngời 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, nhng hàm lợng của chúng không nhiều so với các axit naphtenic

ở các phân đoạn nặng thì các vòng hydrocacbon lại mang tính chất hỗn hợp giữa naphten- thơm Còn trong các axit nằm trong phần cặn của dầu có cấu trúc phức tạp giống nh cấu trúc các nhựa asphanten, nên đợc gọi là asphantic, đồng thời trong thành phần của nó còn có thể có cả dị nguyên tố khác

Các phênol trong dầu mỏ thờng gặp phải là các phenol và đồng đẳng của nó Hàm lợng của phenol rất ít khoảng 0,0010,05 % và phenol thờng có

ít hơn so với đồng đẳng của nó

Các phenol hay gặp là

I.3.4.Các kim loại nặng:

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

Zn, Mg, Ti Hàm l… ợng của các phức kim loại porphidin trong dầu mỏ có số ợng ít, chúng dao động trong khoảng 10%0 1000%0 và có nhiều loại cấu trúc khác nhau

l-Hàm lợng các kim loại nặng nhiều sẽ gây phiền phức cho quá trình chế biến 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 có thể 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 có phân tử lợng lớn từ 500600 đvC trở lên Nhựa và asphanten đều không tan trong nớc, nặng hơn nớc tỉ trọng của chúng lớn hơn 1

Chúng đều có cấu trúc hệ vòng thơm, ngng tụ cao Chúng thờng tập chung nhiều ở phần nặng, nhất là cặn dầu mỏ Ta có thể phân biệt nhựa và asphanten theo những dấu hiệu dới đây :

- Nha, 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 lợng 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 0,140,25

- Asphanten, khi tách ra khỏi dầu mỏ bề ngoài của chúng có màu sẫm hoặc đen dới dạng rắn thù hình Đun nóng cũng gây nên chảy mềm chỉ có bị phân huỷ nếu nhiệt độ đun sôi cao hơn 30000C tạo thành khí và cốc asphanten khó hoà tan trong dung môi hữu cơ Khi tan tạo thành dung dịch keo, có thể hoà tan trong benzel, clorofor và sunphua cacbon 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 thờng rất ít và nằm dới dạng phân tán lơ lửng, đôi khi chỉ có dạng vết, ngợc lại dầu chứa nhiều hydrocacbon thơm thì thờng chứa nhiều asphanten và chúng thờng ở dới dạng dung dịch keo bền vững

- Nói chung các chất nhựa và các asphanten thờng có nhiều ở phần nặng đặc biệt ở phần cặn sau khi trng cất Các chất này đều làm xấu

đi chất lợng của dầu mỏ Sự có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy không hết sẽ tạo tàn, tạo cặn Trong quá trình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác Tuy nhiên dầu mỏ chứa nhiều nhựa asphanten sẽ là nguồn nguyên liệu tốt

để sản xuất nhựa đờng

Tính chất của nhựa và asphanten giống nhau Do vậy mà nhựa có thể chuyển hoá thành asphanten khi oxi hoá hay chỉ đun nóng, khi có mặt không khí nhựa cũng chuyển thành asphanten do quá trình phản ứng ngng tụ đợc thực hiện sâu rộng Dầu mỏ khi có độ biến chất cao thì mức độ chuyển hoá càng dễ, mặc dù hàm lợng nhựa giảm đi nhng lợng asphanten lại tăng lên Do đó có thể

coi rằng asphanten là kết quả biến đổi tiếp theo của nhựa Vì vậy mà phân tử ợng của asphanten bao giờ cũng cao hơn nhựa.

l-I.3.6 Nớc lẫn trong dầu mỏ ( nớc khoan ).

Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lợng nớc nhất định chúng tồn tại ở dạng nhũ tơng Nớc nằm ở dạng nhũ tơng bền nên khó tách Khi khai thác dầu,

để lắng, nớc sẽ tách ra khỏi dầu Trong trờng hợp nớc tạo thành hệ nhũ tơng bền vững, lúc đó muốn tách đợc hết nớc phải dùng phụ gia phá nhũ

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

có từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ dới đáy biên; nớc từ khí quyển ( nh nớc ma ) ngấm vào các mỏ dầu

Trong nớc chứa một lợng rất lớn các muối khoáng khác nhau Các cation và anion thờng 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 nh là Al2O3,

Fe2O3 , SiO2

Trong số các cation và anion thì nhiều nhất là Na+ và Cl- Một số mỏ dầu mà nớc khoan có chứa lợng 2 ion này có khi lên đến 90% Hàm lợng chung các muối khoáng của nớc khoan có thể nhỏ hơn 1% cho đến 20ữ 26%

Điều cần chú ý rằng, một số muối khoáng trong nớc có thể bị phân huỷ tạo thành axit ( dới 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 nh là gây ăn mòn thiết bị, bơm, đờng ống…

Mặt khác trong nớc 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 sunfua chẳng hạn nh FeS2 lớp sunfua này lại có tác dụng nh một màng bảo vệ

chống lại sự ăn mòn của H2S nhng các muối khoáng khác khi bị phân huỷ tạo

ra HCl và chính HCl này tác dụng với lớp sunfua bảo vệ

Ví dụ nh : HCl + FeS2   → H2S + FeCl2

Cứ nh thế sẽ gây ăn mòn thiết bị, đờng ống, bơm trong quá trình vận chuyển và chế biến

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

ăn mòn đó hay nói cách khác vấn đề làm sạch nhũ tơng nớc trong dầu trớc khi

đa vào chế biến là rất quan trọng

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

II.1 Thành phần chng cất của phân đoạn.

Thành phần chng cất là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xác định đối với các sản phẩm trắng nh xăng, kerosel, diezel Theo thành phần cất phân đoạn có thể biết đợc các loại sản phẩm thu và khối lợng của chúng Các phân đoạn dầu mỏ đều bao gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôi thay đổi trong suốt cả giới hạn sôi của phân đoạn đó Vì vậy đặc trng cho tính chất bay hơi và sôi của một số phân đoạn dầu mỏ, thờng đánh giá bằng nhiệt độ bắt đầu sôi (tsđ), nhiệt độ sôi kết thúc sôi ( tsc) và nhiệt độ tơng ứng với các phần trăm sản phẩm ngng tụ khi chng cất trong dụng cụ chng tiêu chuẩn ( đợc gọi là thành phần chng cất của phân đoạn dầu mỏ)

Dụng cụ chng tiêu chuẩn này là bộ chng cất Engler

t5%, t50% , t95% Nhiệt độ này tăng đêù đặn theo số phần trăm sản phẩm ch… ng cất đợc, và cuối cùng khi nhiệt độ bắt đầu hạ xuống, nhiệt độ tơng ứng với nó

sẽ là nhiệt độ sôi cuối của phân đoạn

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

- Nhiệt độ sôi đầu ( tsđ ) 35oC

- (ts 10% TT) 54

- ts 30% TT 75

- ts 50% TT 93

- ts 70% TT 114

và áp suất hơi ở những nhiệt độ và áp suất khác nhau.

- Đối với phân đoạn xăng, nhiệt độ sôi từ 10 –30% có ý nghĩa quyết

định khả năng khởi động của động cơ Khoảng nhiệt độ đó càng thấp, động cơ càng dễ khởi động khi máy nguội Tuy nhiên nếu thấp, nó dễ tạo nút hơi trong

hệ thống cấp nhiên liệu gây hao tốn nhiên liệu Nên ts 10% không vợt quá

70oC

- Nhiệt độ cất 50% có ý nghĩa quyết định khả năng tăng tốc của động cơ ( khả năng nhanh chóng đạt đọc tốc độ cần thiết khi mở van tiết lu) và quá trình đốt cháy động cơ Nếu nhiệt đô cất 50% quá cao ( ít Hydrocacbon nhẹ )

khi thay đổi tốc độ, lợng 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 số vòng quay của động cơ lên mức tối đa trong thời gian ngắn nhất Tuy vậy nếu thấp quá dễ tạo nút hơi và gây thất thoát nhiên liệu Vì vậy không nên vợt quá 140oC.

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

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

II.2 Tỷ trọng :

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

Tỷ trọng của dầu là khối lợng của dầu so với khối lợng của nớc ở cùng một thể tích và ở nhiệt độ xác định Do vậy tỷ trọng sẽ có giá trị đúng bằng khối l-ợng riêng khi coi khối lợng riêng của nớc ở 40C bằng 1 Trong thực tế tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng sau : d420, d415, d15,615,6, ( hay theo đơn vị Anh Mỹ là Spgr 60/600F ); độ API ( API = 141,5/s.g 600F/600F - 131,5), trong đó chỉ số bên trên là nhiệt độ của dầu trong lúc thử nghiệm còn chỉ số bên dới là nhiệt

độ của nớc khi thử 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 lợng dầu thô Sở dĩ nh vậy vì tỷ trọng có liên quan đến bản chất hoá học cũng nh 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 Ngợc lại, dầu càng nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặc naphntenic các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ nh vậy vì tỷ trọng hydrocacbon

paraphinic bao giờ cũng thấp hơn so với naphtenic và aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon trong phân tử Mặt khác những phần khoong phải là hydrocacbon nh các chất nhựa, asphanten, các hợp chất chứa lu huỳnh, chứa nitơ, chứa các kim loại lại thờng tập chung trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao vì vậy dầu thô có tỷ trọng cao, chất lợng càng giảm.

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

Độ nhớt đặc trng cho tính lu biến của dầu cũng nh ma sát nội tại của dầu Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển và chế biến dầu

Quan trọng hơn độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi trơn, tạo

mù sơng 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 :

ơng ứng thoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu thô chính là sự khác nhau

về lợng chất thoát ra ở các nhiệt độ tơng ứng khi chng cất Vì thế, để đặc trng cho từng loại dầu thô, thờng đánh giá bằng đờng cong chng cất, nghĩa là các đ-ờng cong biểu diễn sự phân bố lợng các sản phẩm chng cất theo nhiệt độ sôi Những điều kiện khi chng cất khác nhau sẽ cho các đờng cong chng cất khác nhau

Đờng cong chng cất là đờng cong biểu diễn tơng quan giữa thành phần cất và nhiệt độ sôi

Để đặc trng cho từng loại dầu thô thờng xác định bằng hai đờng cong chng cất sau :

II.4.1 Đờng cong điểm sôi thực :

Đờng cong này còn gọi là đờng cong chng cất có chng luyện đờng cong chng cất nhận đợc khi chng cất mẫu thô trong thiết bị chng cất có trang

bị phần tinh luyện và hồi lu, có khả năng phân chia tơng ứng với số đĩa lý thuyết trên 10 với tỷ số hồi lu sản phẩm khoảng 5 Về lý thuyết trong chng cất

điểm sôi thực đã sử dụng hệ chng cất có khả năng phân chia rất triệt để nhằm làm cấu tử có mặt trong hỗn hợp sẽ đợc phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của từng cấu tử và với số lợng đúng bằng số lợng có trong hỗn hợp Đờng cong này phản ánh chính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó trong dầu thô

1 Đờng cong điểm sôi thực lý thuyết

2 Đờng cong điểm sôi thực thực

Trên hình (2) trình bày đờng cong điểm sôi thực của hỗn hợp hai cấu tử với thành phần 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 dới áp suất chung của hệ khi chng cất

Đờng biểu diễn bậc thang chính là đờng 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 đờng cong đứt khúc chính là đờng cong điểm sôi thực trong thực tế

12

do sự phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra không thể hoàn toàn cả Thông ờng chỉ sử dụng dụng cụ chng cất với số đĩa lý thuyết từ 10  20 đĩa.

th-Đây là đờng cong rất quan trọng đợc sử dụng để đặc tính cho từng loại dầu thô Trên thực tế không có loại dầu thô nào có đờng cong chng cất

điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả

Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhng thờng phân chia 3 phân đoạn chính nh 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 thờng 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 đợc sử dụng chủ yếu để chế tạo xăng động cơ, chế tạo các dung môi nhẹ, cũng nh 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 200ữ3000C

ở đoạn này có chứa các hợp chất hydrocacbon từ 10 20 nguyên tử cacbon, với cấu trúc không còn thuần chủng, bị lai hoá bộ phận Phân đoạn này đợc sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diezel, cũng nh 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, đợc sử dụng để chế tạo các loại nhiên liệu nặng nh dầu FO ( Fuel oil ), chế tạo nhớt ( dầu nhờn ) cho máy móc cơ khí và động cơ, chế tạo

nhựa đờng ( bitum ) hoặc làm nguyên liệu cho quá trình cracking hoặc

hydrocracking

Ngoài ra ngời ta còn dựa vào tên các sản phẩm chế biến khi đó dầu thô đợc 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 28ữ

- 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 chng cất ở áp suất khí quyển Còn phân đoạn dầu nhờn phải tiến hành chng 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 khai thác 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 nh tỷ trọng, độ nhớt, hàm nhiệt và trọng l-ợng phân tử của dầu Do vậy nó là một thông số quan trọng đợc sử dụng trong

đánh giá và tính toán công nghệ chế biến dầu Từ đờng cong chng cất ta dễ dàng xác định đợc nhiệt độ sôi trung bình thể tích hay trọng lợng bằng các đồ

thị chuyển đổi, ta có thể xác định đợc nhiệt độ sôi trung bình mol, nhiệt độ sôi trung bình.

II.6 Hệ số đặc trng K:

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

K có quan hệ với thông số vật lý quan trọng khác nh tỷ trọng, trọng lợng phân

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

K = (600F/600F)

3 / 1

d Tm

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

075 , 0 170

2

v v

t

t t t

Tv : nhiệt độ sôi trung bình thể tích

Chơng III:sản phẩm của quá trình chng cất

Khi tiến hành chng cất sơ khởi dầu mỏ, chúng ta nhận đợc nhiều phân

đoạn và sản phẩm dầu Chúng đợc phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ (hay khoảng nhiệt độ chng) 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 Dới đây sẽ nói đến các sản phẩm của quá trình chng cất

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

Hay đợc sử dụng làm nhiên liệu dân dụng, nh khi đợc nén khí hoá lỏng LPG là sản phẩm năng lợng rất phổ biến phục vụ công nghệ và cuộc sống con ngời

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 mặt trong phân đoạn Tuy nhiên thành phần, số lợng các hydrocacbon đều khác nhau, phụ thuộc vò nguồn gốc dầu thô ban đầu

Chẳng hạn từ dầu parafin sẽ thu đợc xăng chứa parafin, còn dầu naphtenic sẽ thu đợc nhiều cấu tử vòng no hơn Các hydrocacbon thơm thờng

có rất ít trong xăng

Ngoài hydrocacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp chất S, N, O Các chất chứa lu huỳnh thờng ở dạng hợp chất không bền nh mercaptan (RSH) Các hợp chất chứa Nitơ ở dạng pysidin là chủ yếu, còn các hợp chất chứa oxy rất ít, thờng ở dạng phenol và đồng đẳng Các chất nhựa và asphanten đều cha có

II.2.ứng dụng

Phân đoạn xăng thờng đợc 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

đợc sử dụng trích ly chât béo, trong công nghiệp hơng liệu, dợc liệu.Trong thành phần phân đoạn xăng nói chung đều có nhiều hydrocacbon parafin trong đó loại n-parafin lại chiếm phần chủ yếu, loại iso- parafin và aromatic chiếm ít hơn, nghĩa là hàm lợng các cấu tử có trị số octan cao thờng rất ít Vì vậy phân đoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ hay chng cất sơ khởi th-ờng không đáp ứng đợc yêu câu về khản năng chống kích nổ khi sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ xăng, chúng có trị số octan rất thấp từ 30-60 trong khi trị số octane cho động cơ xăng phải trên 70 Vì vậy để có thể sử dụng đợc phải

áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng thu ợc

đ-Phân đoạn xăng ( còn gọi là phân đoạn napha) còn đợc sử dụng vào mục

đích 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 các hydrocacbon có số cacbon từ C11-C15, C16

III.1 Thành phần hoá học

Trong phân đoạn này, hầu hết là các naphten-parafin Các hydrocacbon naphten và thơm ngoài loại có cấu trúc 1 vòng và nhiều nhánh phụ, còn có mặt các hợp 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 giữa vòng thơm và vòng naphten nh tetralin và đồng đẳng của chúng Các hợp chất chứa S, N, O tăng dần Lu huỳnh dạng mercaptan giảm dần, xuất

hiện lu huỳnh dạng sunfua Các chất Nitơ với hàm lợng nhỏ, dạng quinolin, pyrol, indol

III.2.ứng dụng

Phân đoạn Kerosen sử dụng cho hai mục đích: Làm nhiên liệu phản lực

và dầu hoả dân dụng, trong đó nhiên liệu phản lực là ứng dụng chính

Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực đợc chế tạo từ phân đoạn Kerosen hoặc từ hỗn hợp phân đoạn Kerosen với phân đoạn xăng Do đặc

điểm cơ bản nhất của nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực là làm sao có tốc

độ cháy lớn, dễ dàng 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 ổn định Để đáp ứng yêu cầu trên, ngời ta thấy trong thành phần các hydrocacbon của phân đoạn Kerosen thì các hydro naphten và parafin thích hợp nhất với những đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ phản lực Vì vậy phân đoạn Kerosen là phân đoạn xăng của dầu mỏ họ naphten parafin hoặc parafino - naphten là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực Trong khi đó sự có mặt của hydrocacbon thơm không thuận lợi cho quá trình cháy, do vậy nếu hàm lợng của chúng quá lớn, cần phải loại bớt chúng ra để chúng nằm trong giới hạn dới 20 - 25%

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

140 - 210g/cm2

Phân đoạn Kerosen của dầu mỏ họ parafin còn đợc dùng để sản xuất dầu hoả dân dụng ( thắp sáng hoặc đun nấu ) mà không đòi hỏi 1 quá trình biến đổi thành phần bằng các phơng pháp hoá học phức tạp vì nó đáp ứng đợc

yêu cầu của dầu hoả là ngọn lửa cháy xanh, không có màu vàng đỏ, không tạo nhiều khói đen, không tạo nhiều tàn đọng ở đầu bấc và dầu phải dễ dàng bốc hơi theo lên phía trên để cháy.

IV Phân đoạn Diezel

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

độ 250ữ3500C, 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 phân

đoạn có những n-parafin có nhiệt độ kết tinh cao Chúng là những mầm mống gây mất 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 chất cấu trúc hỗn hợp ( giữa naphten và thơm )

Hàm lợng các chất S, N, O tăng nhanh Lu huỳnh chủ yếu ở dạng disunfua, 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 nh dimety phenol Trong gasoil đã xuất hiện nhựa song còn ít, trọng lợng phân tử của nhựa còn thấp ( 300ữ 400đvC )

IV.2 ứng dụng của phân đoạn :

Phân đoạn gasoil nhẹ của dầu mỏ chủ yếu đợc sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diezel Do động cơ diezel đòi hỏi nhiên liệu phải có chỉ số xetan cao ( có tính chất rất dễ oxy hoá để tự bốc cháy tốt ) do phân đoạn gasoil ( của dầu mỏ họ parafin ) lấy trực tiếp từ quá trình chng cất sơ khai thờng có trị số xetan rất cao Vì vậy chúng thờng đợc 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 làm tăng trị số xetan của nhiên liệu diezel, ngời ta cũng có thể cho thêm vào một số chất phụ gia thúc đẩy quá trình oxy hoá Với số lợng khoảng 1,5% V ta có thể tăng chỉ số xetan lên đến 15- 20 đơn vị so với trị số ban đầu của nó là 40 đơn vị