Mô phỏng bằng Hysys phân xưởng chưng cất dầu thô nhiều phần nhẹ. Với nhu cầu thị trường lớn về các sản phẩm của dầu mỏ để phục vụ sản suất công nghiệp và đời sống hằng ngày, dầu mỏ là một trong những nguồn cung cấp hydrocacbon phong phú nhất có trong tự nhiên. Ngành khai thác chế biến dầu khí là một ngành công nghiệp mũi nhọn, trong một tương lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng lượng và nguyên liệu hóa học mà không có tài nguyên nào thay thế được. Hiệu quả sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng của quá trình chế biến. Việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng của dầu mỏ lên nhiều lần, và như vậy sẽ tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý giá này. Do thành phần phức tạp nên các quá trình chế biến dầu mỏ cũng trải qua nhiều giai đoạn khác nhau, để phân chia thành các phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau, đó là phương pháp chưng cất. Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô là một phân xưởng quan trọng để cho phép ta thu được các phân đoạn dầu mỏ để chế biến bước tiếp theo. Ở Việt Nam, dầu khí đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển, ngày 2661986 tấn dầu đầu tiên đã khai thác được từ mỏ dầu Bạch Hổ. Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí ở thềm lục địa phía Nam đã đi vào khai thác như mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, các mỏ khí như mỏ Lan Tây, Lan Đỏ… Năm 1994, chúng ta đã khai thác được 6,7 triệu tấn dầu, năm 1995 đã khai thác được 7,5 triệu tấn, năm 1997 chúng ta khai thác được 10,1 triệu tấn không kể khí, đến năm 2014 khai thác được khoảng 17 triệu tấn dầu. Như vậy, ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Do vậy, việc hiểu biết để dẫn đến áp dụng khoa học, công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực hóa dầu là rất quan trọng.
Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-Tự do-Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Họ tên: Đỗ Văn Hưng Lớp: CN KTHH 02-K58 MSSV: 20135734 Đầu đề thiết kế THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT DẦU THƠ CHO DẦU ÍT PHẦN NHẸ, NĂNG SUẤT 6.500.000 TẤN/NĂM Các số liệu ban đầu Sản phẩm theo % ban đầu so với dầu thô Khí 1,1% Xăng 13% Kerosen 14,9% Gasoil 15,9% Cặn mazzut 55,1% Tháp làm việc suất khí Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng quan tài liệu Tính tốn: (khuyến khích mơ hysys) • Cân vật chất • Cân nhiệt lượng • Thiết bị Các vẽ: khổ A0 Dây chuyền sản xuất (PFD) GVHD: PGS.TS Phạm Thanh Huyền Ngày giao nhiệm vụ: 15.1.2016 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 16.5.2016 Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………… PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT……………………………………………… A Thành phần dầu mỏ………………………………………………………………… I Thành phần nguyên tố dầu khí………………………………………………… II Thành phần hóa học dầu mỏ………………………………………………… Thành phần RH dầu mỏ…………………………………………………… Thành phần phi RH……………………………………………………………… B Đặc tính vật lý quan trọng dầu mỏ…………………………………………… Tỷ trọng…………………………………………………………………………… Độ nhớt dầu sản phẩm dầu………………………………………………… Thành phần chưng cất phân đoạn………………………………………………… Nhiệt độ sơi trung bình…………………………………………………………… Hệ số đặc trưng K………………………………………………………………… Một số đặc trưng khác……………………………………………………………… C Các sản phẩm lọc dầu tiêu chất lượng……………………………… I Các phân đoạn dầu mỏ……………………………………………………………… Phân đoạn khí…………………………………………………………………… Phân đoạn Naphta………………………………………………………………… Phân đoạn Kerosene……………………………………………………………… Phân đoạn Gasoil nhẹ…………………………………………………………… Phân đoạn Gasoil nặng…………………………………………………………… Phân đoạn cặn dầu mỏ…………………………………………………………… II Các tiêu chất lượng sản phẩm dầu mỏ………………………………………… Các sản phẩm khí………………………………………………………………… Xăng……………………………………………………………………………… Nhiên liệu phản lực……………………………………………………………… Dầu hỏa dân dụng………………………………………………………………… Diesel…………………………………………………………………………… Mỡ nhờn………………………………………………………………………… Dầu nhờn………………………………………………………………………… Bitum nhựa đường……………………………………………………………… D Nguồn nguyên liệu………………………………………………………………… E Xử lý dầu thô trước chưng cất………………………………………………… I Ổn định dầu nguyên khai…………………………………………………………… II Tách tạp chất học, nước, muối……………………………………………… Tách phương pháp học………………………………………………… Các phương pháp khác…………………………………………………………… PHẦN II: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CHƯNG CẤT DẦU THƠ………………… A Mục đích ý nghĩa q trình chưng cất dầu thô…………………………… B Lựa chọn dây chuyền công nghệ…………………………………………………… Sơ đồ bốc lần tinh luyện lần tháp chưng luyện…… Sơ đồ bốc hai lần tinh luyện hai lần hai tháp nối tiếp………………… Sơ đồ chưng cất bốc hai lần tinh luyện lần tháp chưng luyện…… Sơ đồ công nghệ chưng cất áp suất chân không………………………………… Lựa chọn công nghệ………………………………………………………………… C Chế độ công nghệ chưng cất dầu………………………………………………… Chế độ nhiệt tháp chưng luyện………………………………………………… Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng 5 5 8 9 10 10 10 11 11 11 12 13 13 14 14 15 15 17 23 26 27 31 34 36 37 39 39 40 40 41 42 42 42 42 43 43 43 44 44 45 Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Áp suất tháp chưng…………………………………………………………… Những điểm cần ý điều chỉnh, khống chế chế độ làm việc tháp chưng cất……………………………………………………………………………………… D Thuyết minh dây chuyền…………………………………………………………… PHẦN III MÔ PHỎNG……………………………………………………………… A.Các số liệu ban đầu………………………………………………………………… B Các bước tiến hành mô phỏng…………………………………………………… C Kết mô phỏng………………………………………………………………… D Khảo sát ảnh hưởng bước tạo hệ cấu tử giả………………………………… KẾT LUẬN…………………………………………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………… 46 46 47 49 49 51 73 80 82 83 LỜI MỞ ĐẦU Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Với nhu cầu thị trường lớn sản phẩm dầu mỏ để phục vụ sản suất công nghiệp đời sống ngày, dầu mỏ nguồn cung cấp hydrocacbon phong phú có tự nhiên Ngành khai thác chế biến dầu khí ngành công nghiệp mũi nhọn, tương lai dài chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực lượng nguyên liệu hóa học mà khơng có tài ngun thay Hiệu sử dụng dầu mỏ phụ thuộc vào chất lượng trình chế biến Việc đưa dầu mỏ qua trình chế biến nâng cao hiệu sử dụng dầu mỏ lên nhiều lần, tiết kiệm nguồn tài nguyên quý giá Do thành phần phức tạp nên trình chế biến dầu mỏ trải qua nhiều giai đoạn khác nhau, để phân chia thành phân đoạn nhỏ Sự phân chia dựa vào nhiệt độ sơi khác nhau, phương pháp chưng cất Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô phân xưởng quan trọng phép ta thu phân đoạn dầu mỏ để chế biến bước Ở Việt Nam, dầu khí phát từ năm 1970 đà phát triển, ngày 26/6/1986 dầu khai thác từ mỏ dầu Bạch Hổ Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí thềm lục địa phía Nam vào khai thác mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, mỏ khí mỏ Lan Tây, Lan Đỏ… Năm 1994, khai thác 6,7 triệu dầu, năm 1995 khai thác 7,5 triệu tấn, năm 1997 khai thác 10,1 triệu khơng kể khí, đến năm 2014 khai thác khoảng 17 triệu dầu Như vậy, ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà nước ta thực mục tiêu cơng nghiệp hóa, đại hóa Do vậy, việc hiểu biết để dẫn đến áp dụng khoa học, cơng nghệ tiên tiến lĩnh vực hóa dầu quan trọng Với hướng dẫn tận tình PGS.TS Phạm Thanh Huyền, em hoàn thành đồ án với đề tài : “Chưng cất dầu thơ phần nhẹ với suất triệu tấn/năm” Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn cô giúp em hoàn thành đồ án PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền A Thành phần dầu mỏ I Thành phần nguyên tố dầu khí Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, có hàng trăm cấu tử khác Mỗi loại dầu mỏ đặc trưng thành phần riêng, song chất nguyên tố chứa dầu mỏ C H ( C chiếm 82%-87%, H từ 11%-14%) Ngồi ngun tố dầu có mặt nguyên tố khác lưu huỳnh S chiếm 0,1%-7%; nito N chiếm 0,001%-1,8%; oxy O chiếm 0,005%-1,0% lượng nhỏ (ppm) nguyên tố khác halogen ( clo, iot), kim loại niken, vanadi, volfram… II Thành phần hóa học dầu mỏ Thành phần RH dầu mỏ RH thành phần dầu (chiếm tới 90%), tất loại hydrocacbon(trừ olefin) có mặt dầu Dầu mỏ chứa nhiều RH, dị nguyên tố chất lượng dầu mỏ cao Số nguyên tử cacbon có mạch từ 60 cao Sau trình bày sơ lược loại RH phổ biến thành phần dầu khí a Hydrocacbon parafinic Hydrocacbon paraffin (còn gọi alcan) loại hydrocacbon phổ biến ; loại hydrocacbon no có cơng thức tổng qt CnH2n+2 Trong dầu mỏ, chúng tồn ba dạng: khí (C1 đến C4), lỏng (C5 đến C17), rắn (lớn C18) 25oC áp suất thường Các hydrocacbon khí, nằm mỏ dầu , áp suất cao nên chúng hòa tan dầu mỏ Sau khai thác, áp suất giảm, chúng thoát khỏi dầu Các khí gồm metan, etan, propan butan gọi khí đồng hành Về cấu trúc, hydrocacbon paraffin có loại, cấu trúc mạch thẳng n-parafin loại cấu trúc mạch nhánh izo-parafin Trong n-parafin chiếm đa số (25%-30% thể tích), chúng có số ngun tử cacbon từ C1 đến C45 Điểm cần ý n-parafin có số cacbon lớn 18, nhiệt độ thường chúng chất rắn Các paraffin hòa tan dầu tạo thành tinh thể lơ lửng dầu Khi hàm lượng paraffin rắn cao, dầu bị đơng đặc, gây khó khăn cho vấn đề khai thác, vận chuyển bảo quản Do vậy, chất paraffin rắn có liên quan đến độ linh động dầu mỏ Hàm lượng chúng cao, nhiệt độ đông đặc dầu cao Khi người ta phải áp dụng biện pháp kỹ thuật chuyên biệt công nghệ phức tạp để xử lý nhằm mục đích cho dầu mỏ có đủ linh động điều kiện sử dụng: gia nhiệt đường ống, cho thêm phụ gia, tách paraffin rắn để hạ điểm đông đặc Các biện pháp gây tốn kém, làm tăng giá thành khai thác dầu thô Tuy nhiên, paraffin rắn tách từ dầu thô lại nguyên liệu quý cho trình chế biến, sản xuất sản phẩm nến, giấy sáp hay vật liệu chống thấm Nếu đem oxy hóa chúng, người ta nhận axit béo alcol cao nguyên liệu quý để tổng hợp chất hoạt động bề mặt loại chất có nhiều ứng dụng cơng nghiệp Các izo-parafin thường nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sơi trung bình dầu Chúng thường có cấu trúc đơn giản, mạch dài, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thường nhóm metyl Các izo-parafin có số cacbon từ C5 đến C10 cấu tử quý phần nhẹ dầu mỏ, chúng làm tăng khả chống kích nổ (tăng trị số octan) xăng So với nparafin, izo-parafin có độ linh động cao b Hydrocacbon naphtenic (vòng no) Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Naphtenic số RH phổ biến quan trọng dầu mỏ Hàm lượng chúng thay đổi từ 30% đến 60% trọng lượng Chúng thường có dạng vòng 5,6 cạnh, dạng ngưng tụ vòng Các RH naphtenic có mặt phân đoạn nhẹ ( thường vòng nhánh phụ); phần có nhiệt độ sơi trung bình cao ( có cấu tử nhiều vòng nhánh phụ dài) RH naphtenic thành phần quan trọng nhiên liệu động dầu nhờn Các naphtenic vòng làm cho xăng có chất lượng cao; hydrocacbon naphtenic vòng có mạch nhánh dài thành phần tốt dầu nhờn chúng có độ nhớt cao thay đổi theo nhiệt độ Chúng nguyên liệu quý cho nhiên liệu phản lực, chúng cho nhiệt cháy cao, đồng thời giữ tính linh động nhiệt độ thấp, điều phù hợp động làm việc nhiệt độ âm Hydrocacbon naphtenic dầu mỏ nguyên liệu quý để điều chế hydrocacbon thơm: benzene, toluene, xylen (BTX), chất khởi đầu sản xuất tơ sợi tổng hợp chất dẻo Như dầu mỏ chứa nhiều hydrocacbon naphtenic có giá trị kinh tế cao, từ sản xuất sản phẩm nhiên liệu phi nhiên liệu có chất lượng tốt Chúng lại có nhiệt độ đơng đặc thấp nên giữ tính linh động, khơng gây khó khăn tốn cho q trình bơm, vận chuyển, phun nhiên liệu c Hydrocacbon aromatic (hydrocacbon thơm) Hydrocacbon thơm thường gặp loại vòng đồng đẳng chúng (benzene, toluene, xylen…) Các chất thường nằm phần nhẹ cấu tử làm tăng khả chống kích nổ xăng Các chất ngưng tụ 2, vòng thơm có mặt phần có nhiệt độ trung bình cao dầu mỏ; hàm lượng chất loại thường Khác với nhiên liệu xăng, nhiên liệu phản lực diezen, hàm lượng aromat nhiều chúng làm giảm chất lượng loại nhiên liệu đó, khó tự bốc cháy tạo cốc, tạo tàn động Cũng hydrocacbon naphtenic, cấu tử aromat vòng có nhánh phụ dài ngun liệu quý để sản xuất dầu nhờn có độ nhớt số độ nhớt cao (độ nhớt bị biến đổi theo nhiệt độ) d Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten-thơm Loại phổ biến dầu, chúng thường nằm phần có nhiệt độ sơi cao Cấu trúc chúng gần vs cấu trúc vật liệu hữu ban dầu, nên dầu có độ biến chất thấp có nhiều hydrocacbon loại Các thành phần phi hydrocacbon a Các chất chứa lưu huỳnh Trong thành phần phi hydrocacbon, chất hữu chứa lưu huỳnh loại hợp chất phổ biến nhất, chúng làm xấu chất lượng dầu thô Người ta xác định 250 loại hợp chất lưu huỳnh Các loại dầu chứa 0,5% lưu huỳnh loại dầu tốt, dầu chứa 1% đến 2% lưu huỳnh trở lên dầu xấu Các chất chứa lưu huỳnh thường dạng như: • Mercapta: R-S-H • Sunfua: R-S-R’ • Disunfua: R-S-S-R • Thiophen: lưu huỳnh dạng vòng Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền • Lưu huỳnh tự do: S, H2S Nói chung chất chứa lưu huỳnh dầu chất có hại, chế biến chúng thường tạo hợp chất ăn mòn thiết bị, gây ô nhiễm mạnh môi trường cháy tạo SOx, gây ngộ độc xúc tác làm giảm chất lượng sản phẩm chế biến Ngày nay, chưa có biện pháp xử lý khí thải chứa lưu huỳnh, phải giảm thiểu lưu huỳnh từ khâu sản xuất nhiên liệu ( tiêu chuẩn nước tiên tiến nay: S nhiên liệu phải nhỏ 10ppm) Nếu hàm lượng lưu huỳnh cao mức cho phép, người ta phải áp dụng biện pháp xử lý tốn Do mà hàm lượng hợp chất chứa lưu huỳnh coi tiêu đánh giá chất lượng dầu thô sản phẩm dầu b Các chất chứa Nito Các chất chứa nito thường có dầu mỏ (0,01% đến 1% trọng lượng), chúng nằm phần có nhiệt độ sơi cao; thường có 1,2 ngun tử N Những hợp chất có nguyên tử nito thường có tính bazo loại chính; hợp chất chứa từ hai nguyên tử nito trở lên thường Cũng có loại chứa tới bốn nguyên tử nito Những chất thường có xu hướng tạo phức với kim loại V, Ni Tuy với số lượng nhỏ hợp chất lưu huỳnh, hợp chất nito chất có hại, độc cho xúc tác trình chế biến, đồng thời chúng phản ứng tạo nhựa, làm tối màu sản phẩm thời gian bảo quản Khi có mặt nhiên liệu, hợp chất nito cháy tạo khí NOx khí độc, gây ăn mòn mạnh Do hàm lượng nito vượt giới hạn cho phép, người ta phải tiến hành loại bỏ chúng trước đưa dầu thô hay phân đoạn dầu vào trình chế biến c Các hợp chất chứa oxy Các hợp chất chứa oxy dầu mỏ thường tồn dạng axit hữu cơ, phổ biến axit naphtenic, xeton, phenol, este, ete… axit phenol quan trọng cả, chúng thường nằm phần có nhiệt độ sơi trung bình cao Các axit thường chức nhiều phần nhiệt độ sơi trung bình, nhiệt độ sơi cao hơn, hàm lượng axit giảm Các axit naphtenic chủ yếu loại vòng hay cạnh Người ta tìm thấy axit hữu mạch thẳng với số nguyên tử cacbon từ 20, 21 trở lên Hàm lượng axit naphtenic chiếm khoảng 0,01% đến 0,04%, lên đến 1,7%, hàm lượng phenol ít, khoảng 0,001% đến 0,05% Các chất chứa oxy có tính gây ăn mòn đường ống bể chứa, làm cho sản phẩm có số axit cao, làm cho nhiệt trị giảm dẫn đến giảm nhiệt trị chung sản phẩm d Các kim loại nặng Hàm lượng im loại có dầu thường khơng nhiều ( phần vạn đến đền triệu) Chúng có cấu trúc phức kim ( dạng porphirin), chủ yếu phức ngun tố V Ni Ngồi lượng nhỏ nguyên tố khác Fe, Cu, Zn, Ca, Mg… Hàm lượng kim loại nặng nhiều gây trở ngại cho trình chế biến xúc tác, chúng gây ngộ đọc xúc tác Vì vậy, trình cracking reforming, yêu cầu hàm lượng kim loại nặng khơng q đến 10ppm Ngồi ra, phần cặn dầu mỏ chứa nhiều kim loại nặng, sử dụng làm nhiên liệu đốt lò xảy cố thủng lò tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp e Các chất nhựa asphanten Nhựa asphanten chất chứa đồng thời nguyên tố C, H, O, S, N; có phân tử lượng lơn (500 đến 600 đ.v.C trở lên) Nhìn bề ngồi chúng có màu xẫm, nặng nước Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền (tỷ trọng lớn 1), khơng tan nước Chúng có cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao, thường tập trung nhiều phần nặng, cặn dầu mỏ Tuy nhiên, phân biệt nhựa asphanten theo đặc điểm sau [2-19]: Nhựa Asphanten • Trọng lượng phân tử: 600-1000 • Trọng lượng phân tử: 1000đ.v.C 2500 đ.v.C • Dễ tan dung mơi hữu • Khó tan dung mơi hữu Khi tan tạo dung dịch thực Khi tan tạo dung dịch keo • Độ thơm hóa (tỷ số số • Độ thơm hóa: 0,2-0,7 ngun tử cacbon nằm vòng thơm so với tổng số nguyên tử cacbon toàn phân tử): 0,14-0,25 Trong dầu mỏ hàm lượng nhựa asphanten dao dộng giới hạn rộng; nhựa từ đến 18%; asphanten từ đến 6% Các chất nhựa asphanten thường có nhiều phân đoạn nặng, đặc biệt phần cặn sau chưng cất, chúng làm xấu chất lượng dầu mỏ Sự có mặt chúng nhiên liệu làm cho sản phẩm bị sẫm màu, dễ tạo cốc; cháy không hết tạo cặn, tạo tàn Trong trình chế biến, chúng gây ngộ độc xúc tác, làm giảm hoạt tính xúc tác Tuy nhiên, dầu mỏ chứa nhiều nhựa asphanten nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa đường để sản xuất cốc dầu mỏ f Nước lẫn dầu mỏ (nước khoan) Trong dầu mỏ, lẫn lượng nước định, chúng tồn dạng nhũ tương Các nguyên nhân dẫ đến có mặt nước dầu mỏ là: Nước có từ hình thành nên dầu khí lún chìm vật liệu hữu đáy biển nước từ khí (như nước mưa) ngấm vào mỏ dầu Trong nước khoan chứa lượng lơn muối khoáng Các cation anion thường gặp là: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, … ngồi có số oxyt không phân ly dạng keo Al2O3, Fe2O3, SiO2 Có thể sử dụng nước khoan để sản xuất số chất như: Br2, I2 Một số muối khoáng nước bị phân thủy phân tạo axit, gây ăn mòn thiết bị, bơm, đường ống Vì cần nghiên cứu kỹ nước khoan có biện pháp nhăn ngừa để đề phòng ăn mòn B Đặc tính vật lý quan trọng dầu mỏ Tỷ trọng Tỷ trọng dầu khối lượng riêng dầu so với khối lượng riêng nước thể tích nhiệt độ xác định Do tỷ trọng có giá trị khối lượng riêng coi trọng lượng nước o C 15,6 Trong thực tế tồn hệ thống đo tỷ trọng sau: 𝑑420 , 𝑑415 , 𝑑15,6 hay theo đơn vị Anh, Mỹ Spgr 60/60oF, độ API số d nhiệt độ dầu lúc thí nghiệm, số nhiệt độ nước thử nghiệm Tỷ trọng dầu dao động khoảng rộng, tùy thuộc vào loại dầu có trị số từ 0,8 đến 0,99 Tỷ trọng dầu số đơn Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền giản, dễ xác định thông số vật lý quan trọng đánh giá chất lượng dầu thô thị trường buôn bán dầu thơ Dựa vào tỷ trọng sơ đánh giá dầu mỏ thuộc loại nặng hay nhẹ, mức độ biến chất thấp hay cao Dầu thô nhẹ, hiệu suất chất lượng sản phẩm trắng thu chưng cất cao; dầu chứa lưu huỳnh, mang nhiều đặc tính paraffinic trung gian naphteno-parafinic Dầu nặng chứa nhiều chất dị nguyên tố, chất nhựa asphanten, không thuận lợi để sản xuất loại sản phẩm nhiên liệu dầu nhờn, lại nguyên liệu tốt để sản xuất bitum nhựa đường cốc Độ nhớt dầu sản phẩm dầu Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu biến dầu ma sát nội dầu Độ nhớt đánh giá khả bơm, vận chuyển chế biến dầu Độ nhớt sản phẩm đánh giá khả bôi trơn, tạo mù sương nhiên liệu phun vào động cơ, lò đốt Độ nhớt thường đo dụng cụ chuẩn riêng có loại phổ biến độ nhớt biểu kiến (oE) độ nhớt động học (cSt) Thành phần chưng cất phân đoạn Thành phần cất tiêu quan trọng cần phải xác định sản phẩm trắng xăng, kerosene, diesen Theo thành phần cất phân đoạn biết loại sản phẩm thu khối lượng chúng Các phân đoạn dầu gồm nhiều đơn chất khác với nhiệt độ sôi thay đổi Do vậy, đặc trưng cho tính chất bay số phân đoạn nhiệt độ sôi đầu nhiệt độ sôi cuối Mỗi loại nhiên liệu đặc trưng thành phần chưng cất định Nhưng nhìn chung xăng, kerosene yêu cầu khoảng nhiệt độ sôi gần ❖ Đối với nhiên liệu xăng • Tosơi đầu khơng q 35oC • Tosơi (10%V) khơng q 70oC • Tosơi (50%V) khơng q 140oC • Tosơi (90%V) khơng q 190oC • Tosôi cuối không 205oC ❖ Đối với nhiên liệu phản lực • Tosơi đầu khơng q 150oC • Tosơi (10%V) khơng q 175oC • Tosơi (50%V) khơng q 225oC • Tosơi (90%V) khơng q 270oC • Tosơi cuối khơng q 280oC ❖ Đối với nhiên liệu diesen • Tosơi đầu 150oC • Tosơi (50%V) khơng q 290oC • Tosôi (90%V) không 370oC Đối với nhiên liệu diesen thường quan tâm nhiều đến Tosôi (50%V) Tosôi (90%V) Thành phần cất phân đoạn động xăng có ý nghĩa quan trọng Nhiệt độ sơi từ 10% đến 30% có ý nghĩa định khả khởi động động Khoảng nhiệt độ sôi thấp, động dễ khởi động máy nguội Tuy nhiên thấp dễ tạo nút Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền hệ thống cấp nhiên liệu, gây hoa tổn nhiên liệu Nên Tosôi (10%V) không nên vượt qua 70oC Nhiệt độ cất 50% có ý nghĩa định đến khả tăng tốc động q trình đốt nóng động Nếu nhiệt độ cất 50% cao thay đổi tốc độ, lượng nhiên liệu máy ít, cơng suất giảm, điều khiển xe khó khăn Do nhiệt độ cất 50% thấp tốt dễ dàng tăng số vòng quay động lên mức tối đa thời gian ngắn Tuy thấp dễ tạo nút gây thất thoát nhiên liệu Nhiệt độ cất 90% có ý nghĩa mặt kinh tế Nếu nhiệt độ cất 90% cao, xăng khơng bốc hồn tồn buồng đốt Xăng trạng thái lỏng theo xylanh lọt qua xecmang vào cacte chứa dầu, làm loãng dầu nhờn, giảm khả bơi trơn gây mài mòn động Tosôi (90%V) không 190oC Nhiệt độ cất cuối đánh giá mức độ bay hoàn toàn làm lỗng dầu nhờn Nếu nhiệt độ sơi cuối cao q dầu nhờn bị rửa trơi thành xylanh, mài mòn piston, thế, Tosơi cuối khơng q 205oC Nhiệt độ sơi trung bình Nhiệt độ sơi trung bình dầu thơ phân đoạn dầu có quan hệ với tính chất vật lí khác tỷ trọng, độ nhớt, hàm nhiệt trọng lượng phân tử dầu Nhiệt độ sơi trung bình thông số quan trọng sử dụng đánh giá tính tốn cơng nghệ chế biến dầu Từ đường cong chưng cất, ta dễ dàng xác định nhiệt độ sơi trung bình thể tích hay trọng lượng Bằng đồ thị chuyển đổi, ta xác định nhiệt độ sơi trung bình mol Hệ số đặc trưng K Hệ số đặc trưng K dung để phân loại dầu thơ, tính tốn thiết kế hay chọn điều kiện cơng nghệ chế biến thích hợp Cũng nhiệt độ sơi trung bình, K có quan hệ với thông số khác tỷ trọng, trọng lượng phân tử trị số octan hay xetan sản phẩm dầu K xác định theo công thức sau [1-16]: 1/3 𝐾= 𝑇𝑚 𝑜 60 𝐹 𝑑60 𝑜𝐹 Hệ số cho biết dầu mỏ mang đặc tính loại hydrocacbon chủ yếu Hệ số K dao ng khong t 10ữ13, ú: H du paraffinic K=13ữ12,5 H du naphtenic K=11,45ữ10,5 Họ dầu aromatic K=10,5÷10 Các họ dầu trung gian có giá trị K nằm số Biết họ dầu thơ loại có hướng sử dụng hợp lý Chẳng hạn, loại dầu thơ có K=12, dầu thuộc họ trung gian naphteno-parafinic, cho hiệu suất chất lượng xăng, kerosene, gasoil cao Dầu nhờn sản xuất từ dầu thơ có số độ nhớt cao song chất lượng bitum thu từ cặn dầu khơng tốt Một số đặc trưng khác Áp suất bão hòa, điểm alinin, nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ đông đặc, điểm vẩn đục điểm kết tinh, nhiệt hóa hơi, nhiệt cháy, hàm nhiệt, hàm lượng nước phân doạn dàu mỏ, trị số octan… C Các sản phẩm lọc dầu tiêu chất lượng Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 10 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền 13 Cân vật chất nhiệt lượng ❖ Của toàn phân xưởng Vào menu Tool/Ultilties, sau chọn Property Balance Utility nhấn Add Từ cửa sổ xuất hiện: Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 69 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Chọn Scope Objects, mục FlowSheets chọn Case (Main), mục Object Filter chọn FlowSheet Wide Sau chọn Accept List Sang thẻ Energy Balance để xem kết quả: Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 70 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền ❖ Của tháp chưng cất Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 71 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền 14 Thông số tháp chưng ❖ Tháp chưng cất dầu thô Vào menu Tool/Ultilties, sau chthooTray Sizing nhấn Add Từ cửa sổ xuất chọn Select TS/T-101/Main TS, chọn OK: Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 72 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Sang thẻ Performance để xem thông số tháp: C Kết mô Gas Lượng khí thu khơng đáng kể Nên dẩn flare đốt Các tính chất thẻ bảng sau: Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 73 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền LPG Light Naphta Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 74 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Các tiêu chất lượng thể bảng kết sau: Heavy Naphta Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 75 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Các tiêu chất lượng thể bảng kết sau: Kerosene Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 76 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Các tiêu chất lượng thể bảng kết sau: LGO Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 77 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Các tiêu chất lượng thể bảng kết sau: HGO Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 78 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Các tiêu chất lượng thể bảng kết sau: Cặn chưng cất khí Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 79 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền D Khảo sát ảnh hưởng bước tạo hệ cấu tử giả ✓ Mục đích tạo cấu tử giả: Chia phân đoạn dầu thô thành cấu tử giả có nhiệt độ sơi đặc trưng theo phân đoạn phân đoạn ✓ Để tái tạo hệ cấu tử giả cần phân chia (Cut Ranges) thành phân đoạn nhỏ đặc trưng khác nhiệt độ sôi ✓ Nguyên tắc phân chia: Các phân chia theo mục đích trình, phân đoạn nhỏ số lượng cấu tử giả nhiều Có 03 phương pháp phân chia sau: ❖ Auto Cut: Hysys tự phân chia dựa sở: • 37.8 – 425 oC: 28 cấu tử • 420 – 650 oC: 08 cấu tử • 650 – 871 oC: 04 cấu tử ❖ User Point: Do người dùng tự xác đinh số lượng cấu tử phân mềm tự phân chia cho đảm bảo số cấu tử người dùng cài đặt Thông thường số lượng cấu tử giả đặc trưng cho hệ dầu thô tối thiểu từ 30 cấu tử trở lên để đảm bảo độ xác kết tính tốn ❖ User Ranges: Do người dùng tự phân chia phân đoạn số lượng cấu tử phân đoạn cho phù hợp với mục đích trình • Đối với phân đoạn nhẹ (IBP – 420oC): số lượng chia > 20 cấu tử • Phân đoạn nặng (420 – 620oC): số lượng chia – 10 cấu tử • Cặn dầu thơ (> 620 0C – 720 oC): số lượng chia khoảng 2-3 cấu tử Kết mơ q trình chưng cất dầu thơ phía bước tạo cấu tử giả ta sử dụng Auto Cut, ta thành phần số sản phẩm sau: Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 80 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền Thành phần LN HN Kerosene LGO HGO Paraffins (Mole%) 78,5666 60,3904 46,9273 72,9776 83,8121 Naphthenes (Mole%) 21,4334 27,9060 29,8627 21,0915 16,1879 Aromatics (Mole%) 0,000 11,7036 23,2100 5,9309 0,0000 Ta tiến hành tự phân chia phân đoạn số lượng cấu tử phân đoạn: Ta thành phần số sản phẩm sau: Thành phần LN HN Kerosene LGO HGO Paraffins (Mole%) 78,1384 59,8186 46,4479 72,4726 83,4117 Naphthenes (Mole%) 21,8616 28,2195 30,0582 21,3451 16,5883 Aromatics (Mole%) 0,000 11,9619 23,4940 6,1824 0,0000 Như ta thấy thành phần sản phẩm có thay đổi ta thay đổi phương pháp phân chia phân đoạn số lượng cấu tử phân đoạn Từ dẫn đến thay đổi chất lượng sản phẩm Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 81 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền KẾT LUẬN Như biết, để có sản phẩm chất lượng cao, ngồi thành phần dầu thơ tính chất lý hóa khác, chưng cất đóng vai trò quan trọng đến chất lượng sản phẩm Đây ngành cơng nghiệp có ích ngành cơng nghiệp chế biến dầu Từ ta sản xuất nhiều nguyên liệu cho động khác, giá thành thấp, thuận tiện cho q trình tự động hóa có chất lượng cao Đồ án gồm phần sau: ❖ Tổng quan lý thuyết dầu thô sản phẩm dầu thô ❖ Lựa chọn thiết kế dây chuyền công nghệ chưng cất dầu thô ❖ Mô công nghệ chưng cất dầu thô Việc thực đồ án giúp em tư tốt mặt tổng quan lý thuyết trình chưng cất dầu Tuy nhiên hạn chế thời gian kiến thức nên đồ án nhiều sai sót áp dụng thực tế, em mong nhận bảo Cô để đồ án em tốt Em xin cảm ơn chân thành đến cô Phạm Thanh Huyền, thầy cô môn Cơng nghệ Hữu – Hóa dầu tận tình hướng dẫn em để em có kiến thức quý giá suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 82 Đồ án chuyên ngành CNCN hữu cơ-hóa dầu GVHD: PGS Phạm Thanh Huyền TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Hiếu - Công nghệ chế biến dầu- NXB Khoa Học kỹ Thuật – 2006 Đinh Thị Ngọ - Nguyễn Khánh Diệu Hồng - Hóa học dầu mỏ khí - NXB Khoa học kỹ thuật - 2014 Crude oil Assay Dr Emir Ceri’c October 2013 Kiều Đình Kiểm - Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu - NXB Khoa học kỹ thuật - 2005 Lưu Cẩm Lộc - Công nghệ lọc chế biến dầu - NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh - 2007 Bản PFD nhà máy lọc dầu Dung Quất Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Hưng Page 83 ... làm nguyên liệu q trình phân tách khí tiếp thành cấu tử riêng biệt để làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu: thực phản ứng oxy hố ghép đơi Metan thu C2H4 sử dụng cho trình polime hoá vật liệu. .. nhớt nhiên liệu diezel quan trọng ảnh hưởng đến khả bơm phun nhiên liệu vào buồng đốt Độ nhớt nhiên liệu ảnh hưởng lớn đến kích thước hình dạng kim phun Nhiên liệu có độ nhớt cao khó nguyên tử... naphteno-parafinic Dầu nặng chứa nhiều chất dị nguyên tố, chất nhựa asphanten, không thuận lợi để sản xuất loại sản phẩm nhiên liệu dầu nhờn, lại nguyên liệu tốt để sản xuất bitum nhựa đường cốc Độ