Chưng cất dầu thô áp suất thường

Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Văn Hiếu người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em mặt kiến thức khoa học, với giúp đỡ ân cần tận tính bảo thầy giúp em hiểu vấn đề cần thiết hoàn thành đồ án thời gian quy định Tuy nhiên với khối lượng công việc lớn hoàn thành thời gian có hạn nên em tránh khỏi sai sót vướng mắc định Vậy em kính mong thầy giáo, cô giáo bảo cho em Một lần cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, cô giáo Bộ môn Công nghệ Hữu - Hoá dầu tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Anh Tuấn Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Phần I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM I DẦU THÔ 7 Các đặc tính quan trọng dầu thô Thành phần hoá học Phân loại dầu thô 12 15 II XỬ LÝ DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHƢNG CẤT 18 Tách tạp chất học, nƣớc, muối lẫn dầu 19 III CÁC PHƢƠNG PHÁP CHƢNG CẤT Chƣng đơn giản Chƣng phức tạp 22 26 27 IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG 31 Chế độ nhiệt tháp chƣng luyện Yếu tố áp suất tháp chƣng luyện 31 34 Điều khiển, khống chế chế độ làm việc tháp chƣng cất 34 V SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT Phân loại khí hydrocacbon 35 36 Phân đoạn xăng Phân đoạn kerosen 36 37 Phân đoạn diezen 37 Phân đoạn mazut 37 Phân đoan dầu nhờn 38 Phân đoạn gudron 38 PhÇn II CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH I PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ II DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 39 39 41 Chọn chế độ công nghệ sơ đồ công nghệ 41 Chọn sơ đồ công nghệ 42 Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Thuyết minh sơ đồ chƣng cất dầu loại hai tháp 44 Ƣu điểm sơ đồ chƣng cất tháp 44 III THIẾT BỊ CHÍNH TRONG DÂY CHUYỀN Tháp chƣng cất Các loại tháp chƣng luyện IV THIẾT BỊ ĐUN NÓNG 45 45 47 51 Thiết bị đun nóng lò ống V THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 51 52 Loại vỏ bọc Loại ống 52 53 Phần III TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT I.1 Tại tháp tách sơ I Tại tháp tách phân đoạn I.3 Tổng kết cân vật chất 57 57 58 58 59 II THIẾT LẬP ĐƢỜNG CÂN BẰNG (VE) CHO CÁC SẢN PHẨM 60 II.1 Đƣờng cân (VE) sản phẩm xăng 60 II.2 Đƣờng cân (VE) sản phẩm kerosen 62 II.3 Đƣờng cân (VE) cho sản phẩm gazoil 63 III XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƢỢNG TRUNG BÌNH CỦA SẢN PHẨM 64 III.1 Tỷ trọng trung bình 64 III.2 Xác định nhiệt độ sôi trung bình 65 III.3 Tính phân tử lƣợng trung bình sản phẩm 65 IV TÍNH TIÊU HAO HƠI NƢỚC 66 IV.1 Tính tiêu hao cho tháp phân đoạn 66 IV.2 Tính tiêu hao nƣớc cho tháp tách 66 V TÍNH CHẾ ĐỘ CỦA THÁP CHƢNG CẤT 67 V.1 Tính áp suất tháp Nguyễn Anh Tuấn 67 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng V.2 Tính nhiệt độ tháp 68 V.3 Tính số hồi lƣu đỉnh tháp 76 VI TÍNH KÍCH THƢỚC CỦA THÁP CHƢNG CẤT 77 VI.1 Tính đƣờng kính tháp 77 VI.2 Tính chiều cao tháp 79 VI.3 Tính số chóp đƣờng kính chóp 79 Phần IV 81 Xây dựng I Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 81 II Các yêu cầu thiết kế xây dựng 82 III Giải pháp thiết kế xây dựng 84 Phần V 88 TÍNH TOÁN KINH TẾ I Mục đích 88 II Chế độ công tác phân xƣởng 88 III Nhu cầu nguyên liệu lƣợng 90 IV Xác định nhu cầu công nhân cho phân xƣởng 91 V Tính khấu hao cho phân xƣởng 93 VI Chi phí khác cho thùng sản phẩm 93 VII Xác định hiệu kinh tế 94 Phần VI AN toàn 96 I An toàn lao động phân xƣởng chƣng cất khí 96 II Tự động hoá 100 III Một số dụng cụ tự động hoá 102 Nguyễn Anh Tuấn KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng MỞ ĐẦU Dầu mỏ đƣợc ngƣời biết đến từ thời cổ xƣa, đến kỷ 18, dầu mỏ đƣợc sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang kỷ19, dầu đƣợc coi nhƣ nguồn nhiên liệu cho phƣơng tiện giao thông cho kinh tế quốc dân Hiện nay, dầu mỏ trở thành nguồn lƣợng quan trọng quốc gia giới Khoảng 65  70% lƣợng sử dụng từ dầu mỏ, có 20  22% lƣợng từ than,  6% từ lƣợng nƣớc  12% từ lƣợng hạt nhân Bên cạnh hƣớng sử dụng mạnh mẽ có hiệu dầu mỏ làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nhƣ: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, chất hoạt động bề mặt, phân bón, chí protêin Ngoài sản phẩm nhiên liệu sản phẩm hoá học dầu mỏ, sản phẩm phi nhiên liệu nhƣ dầu mỡ bôi trơn, nhựa đƣờng, hắc ín phần quan trọng phát triển công nghiệp Nếu dầu mỡ bôi trơn có công nghiệp động cơ, máy móc, tảng kinh tế xã hội Công nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh nhờ đặc tính quý riêng nguyên liệu dầu mỏ nguyên liệu từ than khoáng chất khác có, giá thành thấp, thuận tiện cho trình tự động hoá, dễ khống chế điều kiện công nghệ có công suất chế biến lớn, sản phẩm thu đƣợc có chất lƣợng cao, tạp chất dễ tinh chế, dễ tạo nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngành kinh tế quốc dân Cùng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp dầu khí giới, dầu khí Việt Nam đƣợc phát từ năm 1970 đà phát triển Chúng ta tìm nhiều mỏ chứa dầu trữ lƣợng tƣơng đối lớn nhƣ mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; mỏ khí nhƣ Tiền Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ Đây nguồn tài nguyên quí để giúp nƣớc ta bƣớc vào kỷ nguyên công nghệ dầu khí Nhà máy lọc dầu số Dung Quất Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng với công suất triệu tấn/năm hoàn thành để hoạt động tiến hành phê chuẩn nhà máy lọc dầu số Nhƣ ngành công nghiệp chế biến dầu khí nƣớc ta bƣớc vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nƣớc ta thực mục tiêu công nghiệp hoá đại hoá Hiệu sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lƣợng trình chế biến Theo chuyên gia hoá dầu châu Âu, việc đƣa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao đƣợc hiệu sử dụng dầu mỏ lên lần, nhƣ tiết kiệm đƣợc nguồn tài nguyên quý Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hợp chất khác nhƣ CO , N 2, H2 S, N 2, He, Ar Dầu mỏ muốn sử dụng đƣợc phải tiến hành phân chia thành phân đoạn nhỏ Sự phân chia dựa vào phƣơng pháp chƣng cất khoảng nhiệt độ sôi khác Quá trình chƣng cất dầu trình vật lý phân chia dầu thô thành thành phần gọi phân đoạn Quá trình đƣợc thực biện pháp khác nhằm để tách cấu tử có dầu thô theo khoảng nhiệt độ sôi khác mà không làm phân huỷ chúng Tuỳ theo biện pháp tiến hành chƣng cất mà ngƣời ta phân chia trình chƣng cất thành chƣng đơn giản, chƣng phức tạp, chƣng cất nhờ cấu tử bay hay chƣng cất chân không Trong nhà máy lọc dầu, phân xƣởng chƣng cất dầu thô cho phép ta thu đƣợc phân đoạn dầu mỏ để chế biến Trong đồ án tiến hành đề cập tới vấn đề lý thuyết có liên quan Trên sở thiết kế lựa chọn dây chuyền chƣng cất dầu thô nhiều phần nhẹ Đồng thời xem xét để thiết kế dây mặt phân xƣởng vấn đề an toàn lao động Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Phần I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT I DẦU THÔ Dầu mỏ nguyên liệu hydrocacbon có thiên nhiên, có thành phần hóa học phức tạp, có đặc tính vật lý thay đổi giới hạn rộng nhƣ độ nhớt, màu sắc tỷ trọng Màu sắc dầu mỏ nguyên khai màu sáng nâu đen Tỷ trọng thay đổi từ 0,7  1, độ nhớt thay đổi giới hạn từ  50 cst 20 0C Thành phần hoá học dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, gồm nhiều hydrocacbon Các hydrocacbon thƣờng thuộc vào họ: họ para-finic, họ naphtenic, họ aromatic hay gọi hydrocacbon thơm Với mức độ phức tạp khác nhau, cấu trúc dầu mỏ đồng thời có mặt hydrocacbon loại cấu trúc hỗn hợp loại Trong dầu mỏ nguyên khai hydrocacbon họ olephinic phân bố hydrocacbon kể dầu mỏ định công nghệ chế biến, hiệu suất chất lƣợng sản phẩm Các đặc tính vật lý quan trọng dầu thô [1, 2] a- Tỷ trọng : Khối lƣợng riêng dầu khối lƣợng lít dầu tính kilôgam Tỷ trọng dầu khối lƣợng dầu so với khối lƣợng nƣớc thể tích nhiệt độ xác định Do tỷ trọng có giá trị khối lƣợng riêng coi khối lƣợng riêng nƣớc oC 1.Trong thực tế, tồn hệ thống đo tỷ trọng sau : d 20, d 415, d1515,,66, ( hay theo đơn vị Anh Mỹ Spgr 60/60 F ); độ API (API=141,5/s.g 60 F/60 F)- 131,5), số bên nhiệt độ dầu lúc thử nghiệm số bên dƣới nhiệt độ nƣớc thử nghiệm Tỷ trọng dầu dao động khoảng rộng, Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng tuỳ thuộc vào loại dầu có trị số từ 0,8 đến 0,99 Tỷ trọng dầu quan trọng đánh giá chất lƣợng dầu thô Sở dĩ nhƣ tỷ trọng có liên quan đến chất hoá học nhƣ đặc tính phân bố phân đoạn dầu thô Dầu thô nhẹ tức có tỷ trọng thấp, mang đặc tính dầu paraphinic, đồng thời tỷ lệ phân đoạn nặng Ngƣợc lại, dầu nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô mang đặc tính dầu aromatic naphantenic, phân đoạn nặng chiếm tỷ lệ cao Sở dĩ nhƣ tỷ trọng hydrocacbon parafinic thấp so với naphtenic aromatic chúng có số nguyên tử cacbon phân tử Mặt khác phần hydrocacbon nhƣ chất nhựa, asphaten, hợp chất chứa lƣu huỳnh, chứa Nitơ,chứa kim loại lại thƣờng tập trung phần nặng, nhiệt độ sôi cao dầu thô có tỷ trọng cao, chất lƣợng giảm b- Độ nhớt dầu sản phẩm dầu : Độ nhớt đặc trƣng cho tính lƣu biến dầu nhƣ ma sát nội dầu Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả bơm vận chuyển chế biến dầu Quan trọng hơn, độ nhớt sản phẩm đánh giá khả bôi trơn, tạo mù sƣơng nhiên liệu phun vào động cơ, lò đốt Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm Có loại độ nhớt : + Độ nhớt động học (St hay cSt) + Độ nhớt quy ƣớc (độ nhớt biểu kiến) gọi độ nhớt Engler (0E) c - Thành phần phân đoạn : Vì dầu mỏ thành phần hỗn hợp nhiều hydrocacbon, có nhiệt độ sôi khác nhau, nên dầu mỏ nhiệt độ sôi cố định Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng đặc trƣng nhƣ đơn chất khác Ở nhiệt độ có hợp chất có nhiệt độ sôi tƣơng ứng thoát ra, khác loại dầu thô khác lƣợng chất thoát nhiệt độ tƣơng ứng chƣng cất Vì thế, để đặc trƣng cho loại dầu thô, thƣờng đánh giá đƣờng cong chƣng cất, nghĩa đƣờng cong biểu diễn phân bố lƣợng sản phẩm chƣng cất theo nhiệt độ sôi Những điều kiện chƣng cất khác cho đƣờng cong chƣng cất khác Đƣờng cong chƣng cất đƣờng cong biểu diễn tƣơng quan thành phần cất nhiệt độ sôi Để đặc trƣng cho loại dầu thô thƣờng xác định đƣờng cong chƣng cất sau : * Đƣờng cong chƣng cất Engler : Hay gọi đƣờng cong chƣng cất đơn giản, đƣờng cong chƣng cất Engler Các đặc tính bốc dầu mỏ đƣợc xác định cách chƣng đơn giản thiết bị chƣng kiêủ Engler (chƣng cất dầu bình cầu đơn giản, tinh luyện hồi lƣu) phân chia yếu thƣờng tƣơng ứng từ  đĩa lý thuyết Đƣờng cong thu đƣợc qua quan hệ % thể tích chƣng cất đƣợc nhiệt độ chƣng cất Đƣờng cong cho biết sơ nhanh phân bố hợp chất có nhiệt độ sôi khác dầu thô Nguyễn Anh Tuấn Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng 1- Đƣờng cong Engler hỗn hợp cấu tử 2- Đƣờng cong Engler hỗn hợp phức tạp 100%Vchƣng cất Hình : Đƣờng cong chƣng cất Engler * Đường cong điểm sôi thực : Đƣờng cong gọi đƣờng cong chƣng cất có tinh luyện Đƣờng cong chƣng cất nhận đƣợc chƣng cất dầu thô thiết bị chƣng cất có trang bị phần tinh luyện hồi lƣu, có khả phân chia tƣơng ứng với số đĩa lý thuyết 10 với tỷ số hồi lƣu sản phẩm khoảng Về lý thuyết chƣng cất điểm sôi thực sử dụng hệ chƣng cất có khả phân chia triệt để nhằm làm cấu tử có mặt hỗn hợp đƣợc phân chia riêng biệt nhiệt độ sôi cấu tử với số lƣợng số lƣợng có hỗn hợp Đƣờng cong phản ánh xác phân bố hợp chất theo nhiệt độ sôi thực dầu thô t t tB t B tA tA Nguyễn Anh Tuấn 10 Lớp Hóa Dầu QN-K44 %V Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Hình Đường cong điểm sôi thực hỗn hợp cấu tử A B Đƣờng cong điểm sôi thực lý thuyết Đƣờng cong điểm sôi thực thực tế Trên hình (2) trình bày đƣờng cong diểm sôi thực hỗn hợp hai cấu tử với thành phần 30% cấu tử A 70% cấu tử B Cấu tử A sôi nhiệt độ t A cấu tử B sôi nhiệt độ t B dƣới áp suất chung hệ chƣng cất Đƣờng biểu diễn bậc thang đƣờng cong điểm sôi thực lý thuyết, có nghĩa phân chia thành cấu tử Ở thực cách hoàn hảo Còn đƣờng cong đứt khúc đƣờng cong điểm sôi thực thực tế Vì phân chia thành hai cấu tử xảy hoàn toàn Vì thông thƣờng sử dụng dụng cụ chƣng cất với số đĩa lý thuyết từ 10-20 đĩa Đây đƣờng cong quan trọng đƣợc sử dụng để đặc trƣng cho loại dầu thô Trên thực tế, loại dầu thô có đƣờng cong chƣng cất điểm sôi thực giống hoàn toàn Nói chung dầu thô chia thành nhiều phân đoạn nhƣng thƣờng phân chia phân đoạn nhƣ sau: phân đoạn nhẹ, phân đoạn trung bình phân đoạn nặng Phân đoạn nhẹ: phân đoạn bao gồm hợp chất có khoảng sôi nằm nhiệt độ thƣờng đến 200 C, gọi phân đoạn xăng Nguyễn Anh Tuấn 11 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng thô hay naphta Phân đoạn bao gồm hydrocacbon chứa từ đến 10 nguyên tử cacbon Ở phân đoạn hydrocacbon có cấu trúc bị lai hoá, mà có hydrocacbon chủng mang đặc tính paraphinic, naphtenic aromatic cách rõ rệt Phân đoạn đƣợc sử dụng chủ yếu để chế tạo xăng cho động cơ, chế tạo dung môi nhẹ, nhƣ làm nguyên liệu hoá dầu để sản xuất nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu nhờ vào trình nhiệt phân, reforming, đồng phân hoá, oxy hoá phận Phân đoạn trung bình phân đoạn có nhiệt độ sôi từ 2003500 C đoạn có chứa hợp chất hydrocacbon từ 10-20 nguyên tử cacbon, với cấu trúc không chủng, bị lai hoá phận Phân đoạn đƣợc sử dụng để chế tạo dầu hoả, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diezel, nhƣ làm nguyên liệu để sản xuất nhờ vào trình biến đổi hoá học (cracking) Phân đoạn nặng có nhiệt độ sôi 350 0C phân đoạn bao gồm hợp chất hydrocacbon có từ 20-50 nguyên tử bon với cấu trúc bị lai hoá phức tạp, đƣợc sử dụng để chế tạo loại nhiên liệu nặng nhƣ dầu FO (Fuel Oil), chế tạo nhớt (dầu nhờn) cho máy móc khí động cơ, chế tạo nhựa đƣờng (bium) làm nguyên liệu cho trình cracking hydrocracking Thành phần hoá học [2] a) Hydrocacbon họ parafinic Hydrocacbon họ parafinic dầu mỏ có từ C l  C cao Nhƣng hydrocacbon họ parafinic từ C l  C thể khí nằm dầu mỏ dƣới dạng hoà tan dầu mỏ trƣớc đƣa vào thiết bị chế biến dầu phải qua giai đoạn loại bỏ khí thiết bị đặc biệt: Các thiết bị ổn định thành phần phân đoạn dầu Nguyễn Anh Tuấn 12 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng mỏ Những hydrocacbon họ parafinic từ C  C16 hydrocacbon dạng lỏng chúng nằm phân đoạn xăng, phân đoạn kerosen, phân đoạn gazoil dầu mỏ Về cấu trúc chúng có nhiều dạng đồng phân với mức độ phân nhánh khác Trong dầu mỏ có loại parafin: n-parafin izoparafin n-parafin chiếm đa số (25  30% thể tích), chúng có số nguyên tử cacbon từ C  C 45 Một điểm cần ý n-parafin có số cacbon  18, nhiệt độ thƣờng chúng chất rắn Chúng hoà tan dầu tạo thành tinh thể lơ lửng dầu Nếu hàm lƣợng parafin rắn cao, dầu bị đông đặc lại gây khó khăn cho vấn đề vận chuyển Do vậy, chất parafin rắn có liên quan đến độ linh động dầu mỏ Hàm lƣợng chúng cao, nhiệt độ đông đặc dầu lớn Tuy nhiên, parafin rắn tách từ dầu thô lại nguyên liệu quý để tổng hợp hoá học, nhƣ để điều chế: chất tẩy rửa hỗn hợp, tơ sợi, phânbón, chất dẻo Các izo-parafin thƣờng nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sôi trung bình dầu Chúng thƣờng có cấu trúc đơn giản: mạch dài, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thƣờng nhóm metyl Các izo-parafin có số cacbon từ C  C10 cấu tử quý phần nhẹ dầu mỏ Chúng làm tăng khả chống kích nổ xăng So với n-parafin izo-parafin có độ linh động cao Thành phần cấu trúc hydrocacbon họ parafinic phân đoạn dầu mỏ định nhiều đến hiệu suất chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc Những hydrocacbon họ parafinic từ C 17 trở lên có cấu trúc thẳng n-parafin, dầu mỏ hydro-cacbon rắn, chúng thƣờng nằm dƣới dạng tinh thể lẫn lộn với hợp chất khác dầu mỏ Các parafin có cấu trúc tinh thể dạng dạng dài có nhiệt độ nóng chảy từ 40  70 C chúng thƣờng có phân đoạn dầu nhờn Sự có mặt hydrocacbon parafinic loại dầu mỏ tuỳ theo mức độ nhiều mà có ảnh hƣởng lớn nhỏ đến tính chất lƣu biến dầu mỏ nguyên khai Các hydrocacbon parafinic dầu mỏ (dạng khí lỏng) nguyên liệu ban đầu quí để tổng hợp hoá học, thƣờng Nguyễn Anh Tuấn 13 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng sử dụng phân đoạn (phân đoạn khí xăng hay gọi naphta tách khỏi phân đoạn dƣới dạng hydrocacbon riêng lẻ cách chƣng cất, hấp thụ qua rây phân tử, kết tinh nhiệt độ thấp Những parafin rắn thƣờng đƣợc tách sử dụng công nghiệp sản xuất giấy, nến, giấy cách điện b) Hydrocacbon họ naphtenic Hydrocacbon họ naphtenic dầu mỏ hydrocacbon vòng no (xyclo parafin), thƣờng dạng vòng 5, cạnh dạng ngƣng tụ  vòng, với số vòng từ  chủ yếu Naphtenic số hydrocacbon phổ biến quan trọng dầu mỏ Hàm lƣợng chúng thay đổi từ 30  60% trọng lƣợng Hydrocacbon naphtenic thành phần quan trọng nhiên liệu mô tơ dầu nhờn Các naphtenic vòng làm cho xăng có chất lƣợng cao, hydrocacbon naphtenic vòng có mạch nhánh dài thành phần tốt dầu nhờn chúng có độ nhớt cao độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Đặc biệt, chúng cấu tử quý cho nhiên liệu phản lực, chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời giữ đƣợc tính linh động nhiệt độ thấp, điều phù hợp động phải làm việc nhiệt độ âm Ngoài ra, naphtenic nằm dầu mỏ nguyên liệu quý để từ điều chế đƣợc hydrocacbon thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), chất khởi đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp chất dẻo Hydrocacbon họ naphtenic thành phần quan trọng, hàm lƣợng, cấu trúc phân bố chúng phân đoạn có ảnh hƣởng lớn đến hiệu suất chất lƣợng sản phẩm thu đƣợc Mặt khác trình chế biến dầu mỏ để sản xuất nguyên liệu sở cho tổng hợp hoá dầu hydrocacbon naphtenic phân đoạn nhẹ (phân đoạn xăng) có ý nghĩa quan trọng, định hiệu suất hydrocacbon thơm nhận đƣợc qua phản ứng khử hydro naphten trình reforming xúc tác c) Các hydrocacbon họ aromatic (hydrocacbon thơm) Nguyễn Anh Tuấn 14 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Hydrocacbon họ aromatic dầu mỏ thƣờng chiếm lỷ lệ hai loại khoảng  30%, chúng thƣờng loại vòng thơm Ảnh hƣởng hydrocacbon loại thành phần sản phẩm dầu mỏ thay đổi khác Loại hydrocacbon aromatic thƣờng gặp loại vòng đồng đẳng chúng (BTX ) Các chất thƣờng nằm phần nhẹ cấu tử làm tăng khả chống kích nổ xăng Các chất ngƣng tụ 2, vòng thơm có mặt phần có nhiệt độ sôi trung bình cao dầu mỏ; hàm lƣợng chất loại thƣờng Trong thành phần cặn loại dầu mỏ tập trung hydrocacbon loại thơm ngƣng tụ cao song cấu trúc bị lai hợp với mức độ khác ba loại thơm  naphten  parafin Ngoài thành phần hydrocacbon kể dầu mỏ chứa hợp chất khác hydrocacbon, hydro cacbon phân tử chúng có chứa nguyên tố O, N, S kim loại Đó hợp chất phi hydrocacbon đáng kể hợp chất chứa S nhựa asphanten d) Các hợp chất chứa lưu huỳnh Các hợp chất chứa lƣu huỳnh dầu mỏ dạng khí hoà tan dầu (H2 S) dạng lỏng phân bố hầu hết phân đoạn dầu mỏ Phân đoạn nặng hợp chất chứa lƣu huỳnh nhiều so với phân đoạn nhẹ Các chất hữu có chứa lƣu huỳnh loại hợp chất phổ biến nhất, làm xấu chất lƣợng dầu thô Ảnh hƣởng hợp chất chứa lƣu huỳnh chủ yếu gây ăn mòn thiết bị công nghệ chế biến, ăn mòn động sử dụng, sản phẩm chứa nhiều S gây ô nhiễm môi trƣờng Vì dầu mỏ chứa nhiều hợp chất chứa lƣu huỳnh phải sử dụng nhiều trình công nghệ phụ thêm để làm sản phẩm nhƣ sử dụng thiết bị công nghệ với vật liệu chịu ăn mòn (tháp chƣng sở khởi) giá thành hạ sản phẩm chế biến dầu mỏ nhiều S, nhiều sản phẩm không đạt chất lƣợng mong muốn e) Các hợp chất nhựa  asphanten Nguyễn Anh Tuấn 15 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Các hợp chất nhựa  asphanten thƣờng nằm phần cặn dầu mỏ nhiệt độ sôi 3500 C Đó hợp chất hữu có trọng lƣợng phân tử lớn, cấu trúc có vòng thơm, vòng asphanten, mạch thẳng đính chung quanh đồng thời chứa nguyên tố C, H, O, S, N dƣới dạng dị vòng hay dạng cầu nối Hàm lƣợng thành phần hoá học chất dầu mỏ định đến việc chọn lựa phƣơng pháp, đến hiệu suất chất lƣợng sản phẩm Ngoài nhóm chất phi hydrocacbon dầu mỏ cần phải kể đến hợp chất chứa nitơ, oxy, hợp chất kim chứa kim loại nhƣ Ni, Fe, Cu Tất hợp chất gây cản trở cho việc chế biến dầu mỏ Phân loại dầu mỏ [2] Nhƣ ta biết loại dầu mỏ giới khác thành phần hoá học đặc tính Do để phân loại chúng thành nhóm có tính chất giống khó Trong dầu mỏ phần chủ yếu quan trọng định đặc tính dầu mỏ phần hợp chất hydrocacbon chứa Cho nên dầu mỏ thông thƣờng đƣợc chia theo nhiều loại Tuy nhiên bên cạnh hydrocacbon có thành phần hydrocacbon, nhƣng chúng không phần quan trọng Do chƣa có phân loại bao trùm tính chất khác chƣa có cách phân loại đƣợc hoàn hảo * Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon phƣơng pháp phân loại thông dụng Theo cách phân loại dầu mỏ nói chung mang đặc tính loại hydrocacbon chiếm ƣu Nhƣ dầu mỏ có loại hydrocacbon chính: parafin, naphten hydrocacbon thơm, có nghĩa có loại dầu mỏ tƣơng ứng dầu mỏ parafinic, dầu mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic, loại lần lƣợt chiếm ƣu số lƣợng dầu mỏ Dầu mỏ parafinic mang tính chất hoá học vật lý đặc trƣng hydrocacbon họ parafinic, tƣơng tự dầu mỏ naphtenic mang Nguyễn Anh Tuấn 16 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng tính chất hoá học vật lý đặc trƣng hydrocacbon họ naphtenic Dầu mỏ aromatic mang tính chất hoá học vật lý đặc trƣng hydrocacbon họ thơm Tuy nhiên phần nặng 350 C hydrocacbon thƣờng không nằm dạng chủng mà bị hỗn hợp lẫn nhau, lai hoá lẫn Do để phân loại thƣờng phải xét phân bố họ hydrocacbon phân đoạn chƣng cất Trong thực tế họ dầu chủng gặp đặc biệt họ dầu aromatic hầu nhƣ giới Vì trƣờng hợp mà hydrocacbon chiếm tỷ lệ không chênh lệch nhiều, dầu mỏ mang đặc tính hỗn hợp trung gian loại hydrocacbon Nhƣ họ dầu gặp họ dầu hỗn hợp trung gian parafinic  naphtenic  aromatic Bằng cách nhƣ rõ ràng dầu mỏ phân thành họ sau: Có họ chính: + Họ parafinic + Họ naphtenic + Họ aromatic Có họ dầu trung gian: Họ naphteno  parafinic Họ parafino  naphtenic Họ aromato  naptenic Họ naphteno  aromatic Họ aromato  parafinic Họ parafino  aromatic Có loại dầu hỗn hợp: Họ parafino  aromato  naphtenic Họ aromato  parafino  naphtenic Họ naphteno  parafino  aromatic Họ parafino  naphteno  aromatic Nguyễn Anh Tuấn 17 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Họ naphteno  aromato  parafinic Họ aromato  naphteno  parafinic Trong thực tế, dầu họ aromatic, dầu họ aromato  parafinic, parafino  aromatic hầu nhƣ không có, họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ Chủ yếu họ dầu trung gian Để phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon nhƣ sử dụng phƣơng pháp phân tích xác định thành phần hoá học nhằm khảo sát phân bố hydrocacbon loại khác dầu mỏ Tuy nhiên, cách làm nhƣ phức tạp Ngày để đơn giản hoá việc phân loại, thƣờng sử dụng thông số vật lý nhƣ đo tỷ trọng, nhiệt độ sôi v.v * Phân loại đầu mỏ theo hydrocacbon cách đo tỷ trọng số phân đoạn chọn lựa Phƣơng pháp thực cách đo tỷ trọng phân đoạn dầu mỏ tách giới hạn sau:  Phân đoạn 1: Bằng cách chƣng cất dầu mỏ áp suất thƣờng lấy phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sôi từ 250  270 0C  Phân đoạn 2: Bằng cách chƣng cất phần lại chân không (ở 40 mmHg) lấy phân đoạn sôi 275  3000 C áp suất chân không (tƣơng ứng 390  4150 C áp suất thƣờng) Căn vào giá trị tỷ trọng đo phân đoạn đối chiếu vào giới hạn quy định cho loại dầu bảng dƣới mà xếp dầu thuộc họ Phân đoạn Phân đoạn Họ parafinic  0,8251  0,8762 Họ parafino  trung gian  0,8251  0,8767  0,334 Họ trung gian  parafinic 0,8256  0,8597 < 0,8762 Họ trung gian 0,8256  0,8597 < 0,8767  0,9334 0,8265  0,8597  0,9340  0,8602 0,8767  0,9334 Họ dầu mỏ Họ trung naphtenic gian Họ  naphteno Nguyễn Anh Tuấn  trung 18 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp gian Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng  0,8602  0,9304 Họ naphtenic II XỬ LÝ DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHƢNG CẤT [1] Dầu thô đƣợc khai thác từ mỏ dầu chuyển vào nhà máy chế biến Trƣớc chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu dầu chứa khí hoà tan nhƣ khí đồng hành khí phi hydrocacbon Khi dầu phun khỏi giếng khoan áp suất giảm, nhƣng dù lại lƣợng định lẫn vào dầu phải tách tiếp trƣớc chế biến mục đích hạ thấp áp suất chƣng cất dầu thô nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến dầu Vì khí hydrocacbon nhẹ từ C l  C nguồn nguyên liệu quý cho trình nhận olefin Xử lý dầu thực chất chƣng tách bớt phần nhẹ nhƣng để tránh bay phần xăng, tốt tiến hành chƣng cất áp suất cao có cấu tử nhẹ C bay hơi, phần từ C trở lên lại dầu Muốn xử lý dầu thô trƣớc đƣa vào chƣng cất phải trải qua bƣớc tách Tách tạp chất học, nƣớc, muối lẫn dầu Nƣớc lẫn dầu dƣới mỏ dạng tự dạng nhũ tƣơng Khi khai thác, bơm, phun dầu, trình khuấy trộn nƣớc với dầu tạp chất tạo thành dạng nhũ tƣơng Nƣớc nằm dƣới dạng nhũ tƣơng bền vững khó tách Có dạng nhũ tƣơng: + Dạng nhũ tƣơng nƣớc dầu + Dạng nhũ tƣơng dầu nƣớc Lƣợng nƣớc dầu nhiều hay nhũ tƣơng dầu mỏ khai thác cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm ngƣời ta kiểm tra thấy dầu chứa 10% nƣớc màu tƣơng tự dầu không chứa nƣớc Nếu nhũ tƣơng dầu chứa 15  20% nƣớc, có màu ghi đến vàng, nhũ tƣơng chứa 25% nƣớc có màu vàng Nguyễn Anh Tuấn 19 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Dầu mỏ có lẫn nƣớc dạng nhũ tƣơng đƣa chế biến đƣợc mà phải khử chúng khỏi dầu Khử nƣớc muối khỏi dầu đến giới hạn cho phép, cần tiến hành khử nơi khai thác tốt Tiến hành tách nƣớc dạng nhũ tƣơng có phƣơng pháp:  Phƣơng pháp học (lắng  lọc  ly tâm)  Tách nhũ tƣơng nƣớc dầu phƣơng pháp hoá học  Tách phƣơng pháp dùng điện trƣờng a) Tách phương pháp học (lắng  lọc  ly tâm) Khi dầu nƣớc dầu chƣa bị khuấy trộn mạnh nƣớc lẫn dầu dạng tự với hàm lƣợng lớn gần 50% cao * Phương pháp lắng: phƣơng pháp dùng dầu khai thác giếng khoan lên, dầu nƣớc chƣa bị khuấy trộn nhiều nên nhũ tƣơng tạo nhũ tƣơng chƣa bền vững, nƣớc dạng tự tƣơng đối lớn Dầu mỏ ngƣời ta đƣa lắng, nhờ có tỷ trọng nƣớc nặng dầu nƣớc đƣợc lắng sơ tháo Tốc độ lắng hạt nƣớc tính theo công thức Stockes kích thƣớc hạt lớn 0,5 m r d1  d2 g V  18. (1) Trong đó: V: tốc độ lắng, cm/s r: đƣờng kính hạt, cm d 1, d2 : tỷ trọng nƣớc dầu tƣơng ứng, g/cm3 g: gia tốc trọng trƣờng, cm/s : độ nhớt động học hỗn hợp Từ công thức (1) ta thấy kích thƣớc hạt pha phân tán nhỏ tỷ trọng nƣớc dầu khác Độ nhớt môi trƣờng lớn phân lớp lắng xảy chậm Việc tách nƣớc tạp chất thực nơi khai thác thƣờng lắng gia nhiệt thiết bị đốt nóng Nguyễn Anh Tuấn 20 Lớp Hóa Dầu QN-K44 [...]... 0,8602 0,8767  0,9334 Họ dầu mỏ Họ trung naphtenic gian Họ  naphteno Nguyễn Anh Tuấn  trung 18 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp gian Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng  0,8602  0,9304 Họ naphtenic II XỬ LÝ DẦU THÔ TRƢỚC KHI CHƢNG CẤT [1] Dầu thô đƣợc khai thác từ các mỏ dầu và chuyển vào các nhà máy chế biến Trƣớc khi chế biến phải tiến hành làm ổn định dầu vì trong dầu còn chứa các khí hoà tan... Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng Họ naphteno  aromato  parafinic Họ aromato  naphteno  parafinic Trong thực tế, dầu họ aromatic, dầu họ aromato  parafinic, parafino  aromatic hầu nhƣ không có, còn những họ dầu hỗn hợp chiếm tỉ lệ cũng rất ít Chủ yếu là các họ dầu trung gian Để có thể phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon nhƣ trên có thể sử dụng phƣơng pháp phân... khí phi hydrocacbon Khi dầu phun ra khỏi giếng khoan thì áp suất giảm, nhƣng dù sao vẫn còn lại một lƣợng nhất định lẫn vào trong dầu và phải tách tiếp trƣớc khi chế biến mục đích là hạ thấp áp suất hơi khi chƣng cất dầu thô và nhận thêm nguồn nguyên liệu cho chế biến dầu Vì trong các khí hydrocacbon nhẹ từ C l  C 4 là nguồn nguyên liệu quý cho quá trình nhận olefin Xử lý dầu thực chất là chƣng tách... chƣng cất ở áp suất cao khi đó chỉ có các cấu tử nhẹ hơn C 4 bay hơi, còn phần từ C 5 trở lên vẫn còn lại trong dầu Muốn xử lý dầu thô trƣớc khi đƣa vào chƣng cất chúng ta phải trải qua những bƣớc tách cơ bản 1 Tách tạp chất cơ học, nƣớc, muối lẫn trong dầu Nƣớc lẫn trong dầu ở dƣới mỏ chỉ ở dạng tự do không có dạng nhũ tƣơng Khi khai thác, bơm, phun dầu, các quá trình khuấy trộn thì nƣớc cùng với dầu. .. dầu + Dạng nhũ tƣơng dầu ở trong nƣớc Lƣợng nƣớc ở trong dầu nhiều hay ít trong nhũ tƣơng dầu ở mỏ khai thác bằng cách nhìn màu sắc, qua thực nghiệm ngƣời ta kiểm tra thấy nếu dầu chứa 10% nƣớc thì màu cũng tƣơng tự dầu không chứa nƣớc Nếu nhũ tƣơng dầu chứa 15  20% nƣớc, có màu ghi đến vàng, nhũ tƣơng chứa 25% nƣớc có màu vàng Nguyễn Anh Tuấn 19 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô. .. từng loại trên lần lƣợt chiếm ƣu thế về số lƣợng trong dầu mỏ Dầu mỏ parafinic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc trƣng của các hydrocacbon họ parafinic, tƣơng tự dầu mỏ naphtenic sẽ mang Nguyễn Anh Tuấn 16 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng tính chất hoá học và vật lý đặc trƣng của hydrocacbon họ naphtenic Dầu mỏ aromatic sẽ mang tính chất hoá học và vật lý đặc... Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phƣơng pháp phân loại thông dụng nhất Theo cách phân loại này dầu mỏ nói chung sẽ mang đặc tính của loại hydrocacbon nào chiếm ƣu thế trong đó nhất Nhƣ vậy trong dầu mỏ có 3 loại hydrocacbon chính: parafin, naphten và hydrocacbon thơm, có nghĩa là sẽ có 3 loại dầu mỏ tƣơng ứng là dầu mỏ parafinic, dầu mỏ naphtenic, dầu mỏ aromatic,... thô áp suất thƣờng Dầu mỏ có lẫn nƣớc ở dạng nhũ tƣơng đƣa đi chế biến thì không thể đƣợc mà phải khử chúng ra khỏi dầu Khử nƣớc và muối ra khỏi dầu đến giới hạn cho phép, cần tiến hành khử ngay ở nơi khai thác là tốt nhất Tiến hành tách nƣớc ở dạng nhũ tƣơng có 3 phƣơng pháp:  Phƣơng pháp cơ học (lắng  lọc  ly tâm)  Tách nhũ tƣơng nƣớc trong dầu bằng phƣơng pháp hoá học  Tách bằng phƣơng pháp... phân chia thành hai cấu tử đã xảy ra không thể nào hoàn toàn cả Vì thông thƣờng chỉ sử dụng dụng cụ chƣng cất với số đĩa lý thuyết từ 10-20 đĩa Đây là đƣờng cong rất quan trọng đƣợc sử dụng để đặc trƣng cho từng loại dầu thô Trên thực tế, không có loại dầu thô nào có đƣờng cong chƣng cất điểm sôi thực giống nhau hoàn toàn cả Nói chung dầu thô có thể chia thành nhiều phân đoạn nhƣng thƣờng phân chia 3 phân... thiết bị chế biến dầu đều phải qua giai đoạn loại bỏ các khí này trong các thiết bị đặc biệt: Các thiết bị ổn định thành phần phân đoạn dầu Nguyễn Anh Tuấn 12 Lớp Hóa Dầu QN-K44 Đồ án tốt nghiệp Chƣng cất dầu thô áp suất thƣờng mỏ Những hydrocacbon họ parafinic từ C 5  C16 đều là những hydrocacbon ở dạng lỏng chúng nằm trong các phân đoạn xăng, phân đoạn kerosen, phân đoạn gazoil của dầu mỏ Về cấu trúc