bài giảng công nghệ chế biến dầu nhờn sơ đồ sản xuất dầu gốc

ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU NHỜN Năm 2010 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC Q TRÌNH TRÍCH LY BẰNG DUNG MƠI CHỌN LỌC  Mục đích: tách hợp chất thơm đa vòng hợp chất nhựa asphalt khỏi dầu nhờn gốc, nhằm tăng tính nhớt nhiệt hạ số cốc sản phẩm  Nguyên liệu: loại dầu dùng làm nguyên liệu để sản xuất dầu gốc Các loại dầu sở là: - Phần cất q trình chưng cất chân khơng, - Dầu trích từ cặn chưng cất chân khơng: dầu khử asphalt trích ly với dung mơi propan Q TRÌNH TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI CHỌN LỌC  Chỉ số độ nhớt VI, thang đo quy ước đặc trưng cho thay đổi độ nhớt động học phân đoạn dầu mỏ theo nhiệt độ Chỉ số độ nhớt VI cao, thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ nhỏ, dầu nhờn làm việc tốt Hydrocarbon VI Parafin 140-180 Rafinat (dung dịch lọc tách aromatic, naphten) Dầu khử parafin 95-105 Phần cất Distilat 75-95 Dầu naphten 40-65 Extrait (dung dịch trích chứa chủ yếu aromatic) 105-120 làm cho việc xâm nhập dung môi vào nguyên liệu bị hạn chế Tỷ trọng nguyên liệu cao gần với tỷ trọng dung mơi => điều làm cho tốc độ phân tách pha dầu pha chứa dung môi bị yếu BẢN CHẤT NGUYÊN LIỆU  Một ví dụ minh họa: với tỷ lệ dung mơi khoảng 290%V so với nguyên liệu (2,9/1) với nhiệt độ trích ly giống nhau, ta thu kết sau: BẢN CHẤT NGUYÊN LIỆU Thành phần hoá học định độ nhớt tỷ trọng nguyên liệu Nguyên liệu có độ nhớt tỷ trọng cao nguyên liệu có chứa nhiều hợp chất thơm đa vòng, nhựa asphalt, hợp chất dị nguyên tố Phân đoạn cất, o C Khoảng cất Hiệu suất Rafinat, % Chỉ số độ nhớt, IV 350÷500 150 64 82 420÷500 80 63 86 350÷420 70 68 84 NHIỆT ĐỘ Chỉ số độ nhớt  Tăng nhiệt độ trích ly lên làm tăng độ hoà tan nguyên liệu vào dung mơi có hiệu tương tự tăng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu Nếu tăng nhiệt độ lên nhiều, làm cho cấu tử quý dầu nhờn (naphten chí parafin) hồ tan vào dung mơi, làm giảm lượng pha dầu thu được, chất lượng sản phẩm thu Hiệu suất rafinat  Nhiệt độ tới hạn Nhiệt độ trích ly GRADIENT NHIỆT ĐỘ    Q trình khử asphalt đươc tiến hành tháp trích ly cần có chênh lệch nhiệt độ thấp đáy tháp cao đỉnh tháp Nhiệt độ chênh lệch tháp trích ly: + Khi sử dụng furfurol: 30-40 oC + Khi sử dụng phenol: 10-20 oC Nhiệt độ điều chỉnh nhiệt độ cấp liệu ngun liệu dung mơi vào tháp trích ly nhiệt độ dong tuần hoàn THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ  Hiệu gia tăng tỷ lệ dung mơi tăng nhiệt độ trích ly giống nhau, cần phải tối ưu hố việc sử dụng hai thơng số cho trường hợp sau: Nhiêt độ cao/tỷ lệ dung môi thấp Nhiêt độ thấp/tỷ lệ dung môi cao Được sử dụng + Chỉ sử dụng lượng dung mơi tuần hồn thấp + lượng ngun liệu lại nhiều Được sử dụng + Cho phép sử dụng lượng dung mơi tuần hồn lớn + với lượng nguyên liệu Kết quả: + Hiệu suất trích ly + Nhưng tiêu thụ lượng lại thấp Kết quả: + Hiệu suất trích ly cao + Nhưng tiêu thụ lượng lớn DỊNG TUẦN HỒN    Để nâng cao hiệu q trình trích ly người ta sử dụng dịng tuần hồn có chứa chất chống hồ tan (chất làm giảm khả hồ tan dung mơi) để làm tăng thêm độ chọn lọc => không làm mát sản phẩm trình Nếu nhiệt độ hoà tan tới hạn nguyên liệu thấp bổ sung chất làm giảm khả hoà tan nhiều mang lại hiệu cao Đơi bổ sung chất giảm khả hoà tan vào vùng rafinat, để giúp phân pha tốt hơn, giảm khả tạo thành lớp nhũ tương bền hai pha CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL Quá trình làm chọn lọc phenol bao gồm bốn giai đoạn sau: Trộn để hấp thụ nguyên liệu với hỗn hợp đẳng phí nước-phenol Trích ly Hồn ngun dung mơi từ dung dịch rafinat qua 2bậc Hoàn nguyên dung môi từ dung dich chiết qua bậc Phenol Phenol Thiết bị trao đổi nhiệt Phenol-Nước Phenol-Nước SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL Phenol-Nước Hơi nước Nguyên liệu Hơi nước Rafinat Extract Sơ đồ công nghệ làm chọn lọc phenol giai đoạn K-1 – Tháp trích ly; K-2, K-4– tháp bay ; K-3,K-6 – tháp tách dung môi; K-5 – tháp làm khô , K-7 – tháp hấp thụ П-1, П-2, П-3– lò đốt nóng, E-1 – Bình chứa phenol, E-2 – Bình chứa nước-phenol NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL   Nguyên liệu qua thiết bị trao đổi nhiệt nung nóng đưa vào đỉnh tháp hấp thụ K-7, nguyên liệu tiếp xúc ngược dòng với hỗn hợp nước đẳng phí phenol-nước từ tháp K-5 Hơi nước bay từ tháp K-4 đưa vào phận chuẩn bị nước đẳng phí phenol-nước thải ngồi khơng khí tuỳ theo nhà máy Ngun liệu từ tháp hấp thụ K-7 qua thiết bị làm lạnh đưa vào tháp trích ly K-1 Phenol đưa vào từ đỉnh tháp K-1 lấy từ bể chứa E-1 qua thiết bị gia nhiệt Để tăng độ chọn lọc cho phần rafinat người ta dẫn hỗn hơp phenol-nước vào đáy tháp K-1 Nhiệt độ tháp điều chỉnh nhiệt độ đầu vào nguyên liệu nhiệt độ tuần hoàn đáy sau qua thiêt bị trao đổi nhiệt NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL   Tái sinh dung dịch rafinat thực qua hai cấp: Khi khỏi tháp K-1, rafinat tự chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt lò đốt П-1 trước vào tháp bay K-2, Hơi phenol tách đỉnh tháp làm lạnh, ngưng tụ trước dẫn vào bể chứa E-1 Dung dịch rafinat từ đáy tháp cho qua tháp tách K-3 Hơi nước nhiệt cho vào đáy thiết bị K-3 để tách phenol lại Hơi phenol-nước bay từ đỉnh tháp K-3 cho qua làm lạnh ngưng tụ cho vào bể chứa E-2 Rafinat cho qua trao đổi nhiệt dẫn vào bể chứa sản phẩm Tái sinh extract thực hiên ba cấp Đầu tiên dung dich extract từ đáy tháp K-1, bơm vào tháp làm khô K-5 sau trao đổi nhiệt Hơi đẳng phí phenol-nước tách đỉnh tháp K-5 dẫn cột hấp thụ K-7 qua thiết bị làm lạnh vào bể chứa E-2 Dung dich chiết tách ẩm từ đáy tháp K-5 trao đổi nhiêt qua lò nung П-2 vào tháp bay K-4 Hơi phenol tách từ đỉnh tháp K-4 trao đổi nhiệt làm lạnh vào bể chứa E-1 phenol lại tách hết tháp K-6 Phần bay từ đỉnh tháp hỗn hợp phenol-nước, phần đáy phần chiết CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ LÀM VIỆC CỦA SƠ ĐỒ Tháp Áp suất, MPa Nhiệt độ, oC Đỉnh tháp Đáy tháp K-2 0,20 – 0,23 190 270 – 280 K-3 0,12 – 0,13 190 260 – 270 K-4 0,25 – 0,27 230 280 – 290 K-5 0,12 – 0,14 112 200 – 230 K-6 0,12 – 0,13 230 260 – 275 K-7 0,13 112 113 – 115 CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ VÀ HIỆU QUẢ THU ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH BẰNG PHENOL Nguồn nguyên liệu Tyumazin Các thông số Dầu cất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Volgagrad Dầu nhờn khử asphalt Dầu cất nhẹ Dầu nhờn khử asphalt 911 20,6 0,9 886 6,5 - 901 21,5 0,9 Chất lượng đầu vào Khối lượng riêng 20oC, kg/m3 Độ nhớt 100 oC, cCt Độ cốc hoá, % 885 - 912 5,9 - 924 9,2 - Chế độ cơng nghệ tháp trích ly Tỷ lệ phenol/nguyên liệu Dd nước-phenol so vớiphenol, % Nhiệt độ, oC + Đỉnh tháp + Đáy tháp 3,5 - - - 5,5 - 1,5 2,8 45 32 60 40 65 45 88 68 78-80 60-65 95-100 80-85 876 15,4 0,2 870 5,9 - 880 20,1 0,31 Chất lượng sản phẩm Khối lượng riêng 20oC, kg/m3 Độ nhớt 100 oC, cCt Độ cốc hoá, % 838 - 855 4.9 867 6,8 - CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA Q TRÌNH TRÍCH LY BẰNG PHENOL Ngun liệu Đầu vào tháp, % + Nguyên liêụ + Phenol + Nước phenol - Phenol - nước Tổng cộng Đầu khỏi tháp, % Dung dịch rafinat + Rafinat + Phenol Dung dich chiết: + Phần chiết + Phenol + Nước Tổng cộng Dầu nhờn cất Dầu nhờn khử asphalt 100 200 0,6 6,4 307 100 260 0,6 6,4 367 64 56 243 44 192.6 6,4 307 71 60 11 296 40 249.6 6,4 367 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ Trong dây chuyền đại công suất lớn, người ta thường dùng sơ đồ trích ly hai hay ba dịng khác Sử dụng q trình trích ly phenol qua hai bậc nối tiếp XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ Sơ đồ trích ly hai hay ba dịng khác nhau: + Đồng thời sử dụng q trình trích ly cho loại nguyên liệu khác lúc + Quá trình hồn ngun dung mơi sử dụng chung => Mang lại hiệu kinh tế cao so với sử dụng trình song song với XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ  Trong năm gần nhà máy lọc hố dầu người ta thường sử dụng q trình làm phenol qua hai bậc: + Rafinat: tính chất khơng thay đổi so với q trình trích ly bậc + Extract: tách hợp chất thơm đa vòng, làm mền hoá sản phẩm cao su làm chất độn để sản xuất chất dẻo Extract 1: không chứa naphten, 81,6% hợp chất thơm đa vòng, 11% nhựa Extract 2: 26,5% naphten, lượng nhỏ nhựa 5,9% XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ Hiệu suất rafinat, % Khối lượng riêng 20oC, kg/m3 Độ nhớt 100 oC, cCt Độ cốc hoá, % Dầu khử asphalt Rafinat Extract Extract 100 914 23,3 1,24 66 889 18,8 0,47 15 995 85,6 - 19 931 22,4 1,22 ...SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU NHỜN GỐC QUÁ TRÌNH TRÍCH LY BẰNG DUNG MƠI CHỌN LỌC  Mục đích: tách hợp chất thơm đa vịng hợp chất nhựa asphalt khỏi dầu nhờn gốc, nhằm tăng tính... số cốc sản phẩm  Nguyên liệu: loại dầu dùng làm nguyên liệu để sản xuất dầu gốc Các loại dầu sở là: - Phần cất q trình chưng cất chân khơng, - Dầu trích từ cặn chưng cất chân khơng: dầu khử... 115 CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ VÀ HIỆU QUẢ THU ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH BẰNG PHENOL Nguồn nguyên liệu Tyumazin Các thông số Dầu cất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Volgagrad Dầu nhờn khử asphalt Dầu