Làm tăng một số tính chất của sản phẩm cuối: Pbh , trị số octan, tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số độ nhớt… Đáp ứng tiêu chuẩn về chỉ tiêu kĩ thuật và chất lượng sản phẩm Làm tăng sự linh hoạt của hệ thống lợi nhuận thu được từ nhà máy lọc dầu: nhà máy lọc dầu sản xuất sản phẩm trung gian trộn các sản phẩm này sẽ tạo các sản phẩm cuối có tính chất khác nhau sử dụng những thành phần có sẵn để tạo sản phẩm với chi phí tối thiểu và lơi nhuận tối đa
LOGO HÓA HỌC VÀ SẢN PHẨM DẦU GS.TS Đinh Thị Ngọ LOGO Chương Quá trình pha trộn tạo sản phẩm NỘI DUNG 31 Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH PHA TRỘN TẠO XĂNG 33 PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH PHA TRỘN ĐỂ LÀM GÌ? Làm tăng số tính chất sản phẩm cuối: P bh , trị số octan, tỷ trọng, độ nhớt, số độ nhớt… Đáp ứng tiêu chuẩn tiêu kĩ thuật chất lượng sản phẩm Làm tăng linh hoạt hệ thống lợi nhuận thu từ nhà máy lọc dầu: nhà máy lọc dầu sản xuất sản phẩm trung gian trộn sản phẩm tạo sản phẩm cuối có tính chất khác nhau sử dụng thành phần có sẵn để tạo sản phẩm với chi phí tối thiểu lơi nhuận tối đa Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH Do nhà máy lọc dầu trình pha trộn điều khiển tự động máy tính pha chế tuyến tính tối ưu hóa điều kiện pha trộn để sản xuất sản phẩm với thể tích theo yêu cầu với chi phí thấp Tạo sản phẩm pha trộn dùng phổ biến : xăng, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diesel, dầu tải nhiệt, dầu nhờn Tuy nhiên phổ biến xăng dầu nhờn PHA TRỘN TẠO XĂNG Pha trộn để tăng trị số octan Để tăng trị số octan thường trộn vào thành phần cao octan: alkylat, izomerat, polymerat, butan, hydrocacbon thơm riêng lẻ…hoặc thêm phụ gia: MTBE, MTBA… Công thức pha chế: Bt Bt(ON)t (ON)t = Σ Bi Bi(ON)t (ON)t i = 1,n Bt - tổng hàm lượng xăng pha trộn Bi - hàm lượng cấu tử (ON)t (ON)t ,(ON)i ,(ON)i - trị số octan yêu cầu cấu tử i PHA TRỘN TẠO XĂNG Pha trộn để điều chỉnh áp suất bão hòa * Xăng thu từ trình lọc dầu xăng nặng, có P bh nhỏ (vd xăng reforming xúc tác) thêm phần nhẹ vào xăng để tăng áp suất hơi, để đảm bảo tiêu phần cất phân đoạn để khởi động động điều kiện nguội Thường dùng condensat izome hóa, izomerat từ naphta nhẹ để pha trộn o *Ngoài ra, trộn thêm n-butan với phân đoạn sôi 193 C để tạo xăng có áp xuất bão hòa (RVP) đạt yêu cầu PHA TRỘN TẠO XĂNG Lượng n-butan tính theo: Mt (RVP)t = Σ Mi (RVP)t i=1,2,…,n Mt - tổng lượng mol pha trộn; (RVP) (RVP)t - áp suất bão hòa Ried sản phẩm, Psi Mi - số mol cấu tử i (RVP)i - áp suất bão hòa cấu tử i vd: RVP yêu cầu: 10 Psi ; n-butan: MW = 58; RVP = 52 Lượng n-butan cần dùng là: (2,17g).(2,38) + M.52+(2,17g + Mn-butan ).10 42,0M = 240 mol; Mn-butan = 240 mol PHA TRỘN TẠO XĂNG BDP n-butan 1,64 1b/hr 13,92 MW mol/hr 58 240 Tổng 10 Psi RVP xăng = 21 + 1,64 = 22,64 *Tính toán theo lý thuyết, Theo lý thuyết, để pha trộn sản phẩm có RVP đạt yêu cầu cần biết KLPT trung bình thành phần Tính KLPT trung bình phương pháp thực nghiệm công ty Chevron thuận tiện Chỉ số áp suất pha trộn (VPBI) phụ thuộc vào dòng nguyên liệu pha trộn Phương trình: RVPhh pha trộn = ∑Vi (VPBI)i PHA TRỘN TẠO XĂNG Trong TH thể tích butan pha trộn để đạt RVP thỏa mãn yêu cầu đinh trước sẽ xác định theo PT sau: A(VPBI)a + B(VPBI)b W(VPBI)w = (Y+W)(VPBI)m A – lượng cấu tử a; W – lượng n-butan Y= A + B + C + lượng cấu tử lại, trừ n-butan (VPBI)m VPBI tương ứng với RVP yêu cầu vd: Cần RVP 10 Psi (VPBI)m = 17,8 17,8(21+W) = 174,070 + 138W (138 – 17,8)W = 373,8 – 174,070 120,2W = 199,730 PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN c- Tách sáp *Có hai dung môi sử dụng trình tách sáp dung môi, xeton propan *Ngoài sử dụng hỗn hợp metyl etyl xeton (MEX) với toluen Dung môi có vai trò pha loãng cho phân đoạn dầu có khối lượng phân tử lớn để làm giảm độ nhớt hỗn hợp làm cho trình bơm, lọc dễ dàng *Khoảng 85% dung môi sử dụng xeton 15% sử dụng propan PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN c- Tách sáp * Dung môi Propan - Phổ biến, rẻ dễ thu hồi - Làm lạnh trực tiếp thực dung môi giảm chi phí đầu tư bảo dưỡng bề mặt làm lạnh - Tỷ lệ lọc cao đạt propan có độ nhớt thấp nhiệt độ thấp - Loại asphaten resin nguyên liệu -Chênh lệch nhiệt độ lớn nhiệt độ lọc nhiệt độ chảy mềm dầu thương phẩm (từ o o 15 C đến 25 C) PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN c- Tách sáp *Dung môi Propan -Khác với tách sáp xeton, propan vừa chất hòa tan vừa chất làm lạnh trực tiếp Nó hoà tan pha dầu, trạng thải lỏng đóng vai trò chất mang trung gian o o sau sáp kết tinh Tốc độ làm lạnh trung bình 1,5 C phút (thông thường C cho o phút đầu C cho phút cuối trình) -Trong trình làm lạnh propan, tốc độ làm lạnh giới hạn để tránh sốc nhiệt Tỷ lệ propan/dầu thường khoảng 1,5/1 đến 3/1 tuỳ theo dầu nặng hay dầu nhẹ PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN * Bằng dung môi Xeton - Ít chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ lọc nhiệt độ chảy mềm o o dầu tách sáp (từ C đến 10 C) - Nhiệt độ chảy mềm thấp - Thu hồi phần lớn nhiệt lượng nhờ trao đổi nhiệt - Ít cần làm lạnh - Yêu cầu làm lạnh nhanh - Tỷ lệ lọc tốt propan Tháp chưng cất dầu thô (CDU) NMLD Dung Quất vận hành PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN *Bằng dung môi Xeton -Phương pháp rộng rãi sử dụng hỗn hợp MEK-toluen Trước người ta sử dụng MEK-benzen, nhiên độc hại benzen mà ngày không sử dụng hỗn hợp -Dung môi trộn với nguyên liệu hạ nhiệt độ xuống giới hạn cần thiết, thông o thường −21 C Bùn sáp cho vào thùng quay để tách tinh thể sáp Sau dung môi thu hồi từ nước lọc sáp cách gia nhiệt giai đoạn chưng nước -Dầu tách sáp phải qua công đoạn cuối để cải thiện màu sắc ổn định màu PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN d- Xử lý cuối: Hydrocracking Hydrocracking nhằm làm giảm khối lượng phân tử trung bình dầu nhờn Nó phá huỷ cấu trúc đa vòng tạo vòng nhỏ Có hai phương pháp hydrocracking chọn lọc để loại sáp khỏi dầu Một phương pháp dùng xúc tác để làm giảm điểm chảy mềm; phương pháp lại sử dụng hai xúc tác để giảm điểm chảy mềm tăng tính bền oxy hoá cho sản phẩm Để làm giảm điểm chảy mềm, hai phương pháp sử dụng zeolit tổng hợp Zeolit (loại mao quản trung bình có đường kính Å) có hoạt tính cracking chọn lọc n-parafin gây phản ứng với izo-parafin izo-parafin Phản ứng xảy thiết bị có lớp xúc tác cố định với điều kiện sau: Nhiệt độ phản ứng 290 ÷ o 370 C, áp suất 300 ÷ 2000 Psi, áp suất riêng phần H2 H2 250 ÷ 1500 Psi Hiệu suất cho dầu tách sáp nhiều từ đến 15% so với tách sáp dung môi PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN d- Xử lý cuối: Hydrocracking Ưu điểm phương pháp tách sáp hydrocracking chọn lọc so với tách sáp dung môi sau: - Tạo sản phẩm có điểm chảy mềm thấp điểm đục thấp từ nguyên liệu parafinic - Chi phí đầu tư thấp - Tăng hiệu suất nguyên liệu cho sản xuất dầu nhờn - Không cần xử lý PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN Công đoạn pha chế phụ gia tạo sản phẩm cuối -Sau thực trình xử lý để tạo dầu gốc, cần phải công đoạn tiếp theo, pha chế phụ gia để tạo dầu thương phẩm -Thường người ta pha chế nhiều loại phụ gia khác nhau, loại tăng cường hay vài tính chất định -Quá trình pha chế phải tuân theo tiêu chuẩn quy định, ví dụ ASTM, GOST, DIN TCVN -Quá trình pha trộn thường thực thiết bị gia nhiệt có khuấy thực trực tiếp đường ống phân tích trực tuyến để điều chỉnh thành phần pha chế dầu gốc phụ gia -Dưới số phụ gia điển hình dùng để pha chế PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN a Phụ gia chống oxy hoá -Các chất chống oxy hoá thường sử dụng ankyl phenol, aminophenol, dẫn xuất photpho chất kim khác -Cơ chế hoạt động phụ gia chống oxy hoá làm ngắt mạch phản ứng dây chuyền peroxyt, gốc tự do, tạo oxy hoá n-RH, thay gốc hoạt động gốc phụ gia ổn định không hoạt động, không tham gia vào phản ứng oxy hoá theo chế gốc chuỗi PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN a.Phụ gia chống oxy hoá Lượng phụ gia đưa vào tuỳ thuộc vào nhóm chiếm khoảng 0,5 ÷ 3% PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN a Phụ gia chống oxy hoá Có thể mô tả chế phản ứng ức chế trình oxy hoá sau: RH + O2 O2 ROOH ROOH • • RO + OH • • R + OOH Hoặc • R • ROO • ROO + InhOOR • ROOH + Inh • • Inh + ROO Inh OOR (hợp chất không hoạt động) (Trong InhOOR phụ gia phenol, amin) PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN b Phụ gia tăng độ nhớt Các phụ gia nhóm thông thường bao gồm polyme: polyme: -Các poly-izo -butylen có trọng lượng phân tử từ 10.000 ÷ 20.000 Các polymetacrylat có nhánh alkyl poly-izo-butylen có số nguyên tử cacbon từ ÷ 22 mạch polyme có 12 ÷ 18 nguyên tử cacbon Hàm lượng phụ gia cho vào lên tới 10% PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN -Cơ chế làm tăng độ nhớt polyme sau: polyme tồn dạng xoắn chặt dầu gốc lạnh (là dung môi có khả hoà tan kém) duỗi thành dải dài dầu gốc nóng (là dung môi có khả hoà tan tốt hơn) -Dạng trải rộng phân tử polyme làm tăng độ nhớt dầu Khi tăng độ nhớt theo kiểu này, làm giảm tốc độ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ, có nghĩa cải thiện số độ nhớt VI PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN c Phụ gia chống ăn mòn -Để chống ăn mòn , thường sử dụng loại chất lưu huỳnh, nitơ phôtpho… Tác dụng chủ yếu chất phụ gia tạo bề mặt kim loại lớp màng mỏng bảo vệ khỏi chất xâm thực Bao gồm phụ gia chống ăn mòn chất phụ gia chống gỉ -Cơ chế ngăn chặn phản ứng điện hoá bề mặt kim loại Các chất phụ gia chống gỉ thường chất có hoạt tính bề mặt dầu khoáng nitro hoá, dầu khoáng sunfua hoá, số xà phòng sở axit béo tổng hợp Các chất chống ăn mòn điển hình benzothiazol tecpen sunfua LOGO KẾT THÚC CHƯƠNG GS.TS Đinh Thị Ngọ ...LOGO Chương Quá trình pha trộn tạo sản phẩm NỘI DUNG 31 Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH PHA TRỘN TẠO XĂNG 33 PHA TRỘN TẠO NHIÊN LIỆU PHẢN LỰC VÀ DIESEL PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN Ý NGHĨA QUÁ TRÌNH PHA TRỘN ĐỂ LÀM... máy lọc dầu trình pha trộn điều khiển tự động máy tính pha chế tuyến tính tối ưu hóa điều kiện pha trộn để sản xuất sản phẩm với thể tích theo yêu cầu với chi phí thấp Tạo sản phẩm pha trộn dùng... bôi trơn, thường phải pha thêm thành phần khác cấu tử có độ nhớt cao, hay nhiều loại phụ gia v.v… PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN Sản phẩm dầu nhờn PHA TRỘN TẠO DẦU NHỜN Sơ đồ hệ thống