Mở đầu Dầu mỏ người biết đến từ thời cổ xưa, đến kỉ 18, dầu mỏ sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang kỉ 19, dầu mỏ coi nguồn nhiên liệu cho phương tiện giao thơng cho kinh tế quốc dân Hiện nay, dầu mỏ trở thành nguồn lượng quan trọng quốc gia giới Khoảng 65 - 70% lượng sử dụng từ dầu mỏ, có 20 -22% lượng từ than, - 6% lượng từ nước - 12% từ lượng hạt nhân Bên cạnh hướng sử dụng mạnh mẽ có hiệu dầu mỏ làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, chất hoạt động bề mặt, phân bón, Ngồi sản phẩm nhiên liệu sản phẩm hoá học dầu mỏ, sản phẩm phi nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn, nhựa đường, hắc ín… phần quan trọng phát triển cơng nghiệp Nếu khơng có dầu mỡ bơi trơn khơng thể có cơng nghiệp động cơ, máy móc, tảng kinh tế xã hội Cơng nghiệp chế biến dầu phát triển mạnh nhờ đặc tính quý riêng nguyên liệu dầu mỏ ngun liệu từ than khống chất khác khơng thể có, giá thành thấp, thuận tiện cho q trình tự động hố, dễ khống chế điều kiện cơng nghệ có cơng suất chế biến lớn, sản phẩm thu có chất lượng cao, tạp chất dễ tinh chế, dễ tạo nhiều chủng loại sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngành kinh tế quốc dân Dầu mỏ hỗn hợp phức tạp gồm hydrocacbon, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hợp chất khác CO 2, N2, H2S, He, Ar Vì dầu mỏ muốn sử dụng phải tiến hành phân chia thành phân đoạn nhỏ Sự phân chia dựa vào phương pháp chưng cất khoảng nhiệt độ sôi khác Quá trình chưng cất dầu trình vật lý phân chia dầu thô thành thành phần gọi phân đoạn Quá trình thực biện pháp khác nhằm để tách cấu tử có dầu thơ theo khoảng nhiệt độ sôi khác mà không làm phân huỷ chúng Tùy theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phân chia trình chưng cất thành: chưng cất đơn giản, chưng cất phức tạp, chưng cất nhờ cấu tử bay hay chưng cất chân không Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô cho phép ta thu phân đoạn dầu mỏ để chế biến PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT A – NGUYÊN LIỆU Dầu mỏ loại nguyên liệu hydrocacbon có tự nhiên, có thành phần hố học phức tạp, có đặc tính vật lý thay đổi giới hạn rộng độ nhớt, màu sắc tỷ trọng Màu sắc dầu mỏ nguyên khai màu sáng màu nâu đen Tỷ trọng thay đổi từ 0.7 - 1, độ nhớt thay đổi từ - 50 cSt 200 C Thành phần hoá học dầu mỏ hỗn hợp phức tạp, gồm nhiều hydrocacbon Các hydrocacbon thường thuộc vào họ chính: họ parafinic, 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 ngun khai khơng có họ olephinic phân bố hydrocacbon kể dầu mỏ định công nghệ chế biến, hiệu suất chất lượng sản phẩm Thành phần hóa học: 1.1 Thành phần Hydrocacbon: Hydrocacbon thành phần dầu, loại hydrocacbon (trừ olefin) có mặt dầu mỏ Chúng chia thành nhóm parafin, naphten, aromat, hỗn hợp naphten – aromat Hydrocacbon parafinic Hydrocacbon parafinic (còn gọi alcan) loại hydrocacbon phổ biến Trong dầu mỏ chúng tồn ba dạng: khí, lỏng, rắn Các hydrocacbon khí (C – C4), nằm dầu, áp suất cao nên chúng tồn thể lỏng hòa tan dầu mỏ Sau khai thác, áp suất giảm, chúng khỏi dầu Các khí gồm metan, etan, propan butan gọi khí đồng hành Trong dầu mỏ có hai loại parafin: n – parafin izo – parafin, n – parafin chiếm đa số (25 – 30% thể tích) chúng có số nguyên tử từ C đến C45 Các izo – parafin thường nằm phân 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, chúng làm tăng khả khả chống kích nổ (tăng trị số octan) xăng Hydrocacbon naphtenic Naphtenic (xyclo parafin) số hydrocacbon phổ biến quan trọng dầu mỏ Hàm lượng thay đổi từ 30 đến 60% trọng lượng Chúng thường dạng vòng 5, cạnh, dạng ngưng tụ vòng Các hydrocacbon naphtenic có mặt phân đoạn nhẹ (thường vòng nhánh phụ) phần nhiệt độ trung bình cao (khi cấu tử có nhiều vòng nhánh phụ dài) Hydrocacbon naphtenic dầu mỏ nguyên liệu quý để từ điều chế hydrocacbon thơm: benzen, toluen, xylen (BTX), chất khởi đầu sản xuất tơ sợi tổng hợp chất dẻo Hydrocacbon thơm (aromatic) Hydrocacbon thơm thường gặp loại vòng đồng đẳng chúng (benzen, toluen, 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 sơi trung bình cao dầu mỏ; hàm lượng chất thường 1.2 Các thành phần phi hydocacbon Các chất chứa lưu huỳnh Trong thành phần phi hydrocacbon hợp chất lưu huỳnh phổ biến nhất, chúng làm xấu chất lượng dầu thô Các chất chứa nitơ Các chất chứa nitơ thường có dầu mỏ (0,01 đến 1% trọng lượng), chúng nằm phân đoạn có nhiệt độ sơi cao Các chất chứa oxy Các chất chứa oxy dầu mỏ thường tốn dạng axit, xeton, phenol, ete, este…trong axit phenol quan trọng cả, chúng thường nằm nhiệt độ sơi trung bình cao Các kim loại nặng Hàm lượng kim loại có dầu thường khơng nhiều (vài phần triệu) Chúng có cấu trúc phức kim loại, chủ yếu phức hai nguyên tố V Ni Ngồi có lượng nhỏ nguyên tố khác Fe, Cu, Zn, Ti… Các chất nhựa asphanten Nhựa asphanten chất chứa đồng thời nguyên tố C, H, O, S, N; có phân tử lượng lớn (500 – 600 đvC trở lên) Nhìn bề ngồi chúng có màu sẩm, nặng nước, không tan nước Chúng có cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao, thường tập trung nhiều phần nặng, cặn dầu mỏ Đánh giá chất lượng dầu mỏ thông qua số thông số bản: 2.1 Thành phần hydrocacbon dầu mỏ Hydrocacbon thành phần quan trọng dầu thô, dầu chúng chiếm từ 60 đến 90% trọng lượng Dầu chứa nhiều hydrocacbon có giá trị kinh tế cao Phụ thuộc vào hàm lượng loại: pararfin, naphten, aromat mà sản xuất sản phẩm nhiên liệu có chất lượng khác 2.2 Tỷ trọng Dựa vào tỷ trọng sơ đánh giá dầu mỏ thuộc loại nặng hay nhẹ, mức độ biến chất thấp hay cao Theo tỷ trọng, phổ biến người ta chia dầu thay cấp: Dầu nhẹ: Dầu trung bình: Dầu nặng: d 15 < 0,830 d 15 = 0,830 ÷ 0,884 d 15 > 0,884 Độ nhớt Dựa vào độ nhớt dầu mỏ tính tốn 2.3 q trình bơm vận chuyển Dầu có độ nhớt cao khó vận chuyển đường ống 2.4 Nhiệt độ đông đặc Nhiệt độ đơng đặc phản ánh tính linh động dầu nhiệt độ thấp Nếu nhiệt độ đông đặc loại dầu cao khó khăn cho q trình vận chuyển, bơm rót, phải tiến hành biện pháp làm giảm nhiệt độ đông đặc gia nhiệt gây tốn 2.5 Nhiệt độ chớp cháy Nhiệt độ chớp cháy phản ánh hàm lượng hydrocacbon nhẹ có dầu cho biết độ nguy hiểm tượng cháy nổ bảo quản vận chuyển Nhiệt độ chớp cháy thấp, gần với nhiệt độ mơi trường cần phải thận trọng bảo quản vận chuyển Phải có biện pháp đề phòng để giảm tối đa tượng cháy nổ 2.6 Hàm lượng cốc conradson Độ cốc hóa conradson đại lượng đặc trưng cho khả tạo cốc phần cặn dầu mỏ Đại lượng cao hiệu suất cốc thu cao Hàm lượng cốc conradson cao có nghĩa hàm lượng nhựa asphanten dầu mỏ cao, sử dụng cặn dầu mỏ loại để sản xuất bitum nhựa đường với hiệu suất chất lượng tốt Kim loại nặng dầu Trong dầu mỏ thường có nhiều kim loại mức vi lượng 2.7 V, Ni, Co, Pb, Ti, Mn…trong chủ yếu hai nguyên tố Vanadi Niken Hàm lượng kim loại dầu phản ánh mức độ ảnh hưởng chúng sử dụng phân đoạn làm nhiên liệu nguyên liệu cho trình chế biến Phân loại dầu mỏ: 3.1 Dựa vào chất hóa học Phân loại theo chất hóa học có nghĩa dựa vào thành phần loại hydrocacbon có dầu Nếu dầu, họ hydrocacbon chiếm phần chủ yếu dầu mỏ mang tên loại Ví dụ, dầu parafinic hàm lượng hydrocacbon parafinic phải chiếm 75% trở lên Tuy nhiên thực tế, khơng có mỏ dầu lại có chủng loại hydrocacbon vậy, thường có dầu trung gian; ví dụ, loại dầu có: 50% parafinic, lớn 25% naphtenic lại loại khác gọi dầu napteno - parafinic Có nhiều phương pháp khác để phân loại theo chất hóa học: Phân loại theo Nelson, Waston Murphy: theo tác giả này, dầu mỏ đặc trưng hệ số K, số vật lý quan trọng, đặc trưng cho chất hóa học dầu mỏ, tính theo cơng thức: K= T d T: nhiệt độ sơi trung bình dầu thơ, tính độ Reomuya (0R), 10R = 1,250C d: tỷ trọng dầu thô, xác định 15,6 0C (600F) so với mức nhiệt độ Giới hạn hệ số K đặc trưng để phân chia dầu mỏ sau: Bảng Hệ số K đặc trưng họ dầu mỏ khác Dầu mỏ họ parafinic Dầu mỏ họ trung gian Dầu mỏ họ naphtenic Dầu mỏ họ aromatic K = 13 ÷ 12,15 K = 12,10 K = 11,45 ÷ ÷ 11,5 10,5 K = 10 Dựa theo chất vật lý Cách phân loại dựa theo tỷ trọng, biết tỷ trọng 3.2 chia dầu thơ theo ba cấp Dầu nhẹ: Dầu trung bình: Dầu nặng: d 15 < 0,830 d 15 = 0,830 ÷ 0,884 d 15 > 0,884 Ngồi thị trường giới sử dụng 0API thay cho tỷ trọng 0API tính sau: API = 141,5 − 131,5 d 15,6 15,6 Dầu mỏ có 0API nhỏ dầu nặng ... trọng dầu thô, xác định 15,6 0C (600F) so với mức nhiệt độ Giới hạn hệ số K đặc trưng để phân chia dầu mỏ sau: Bảng Hệ số K đặc trưng họ dầu mỏ khác Dầu mỏ họ parafinic Dầu mỏ họ trung gian Dầu mỏ. .. nặng, cặn dầu mỏ Đánh giá chất lượng dầu mỏ thông qua số thông số bản: 2.1 Thành phần hydrocacbon dầu mỏ Hydrocacbon thành phần quan trọng dầu thô, dầu chúng chiếm từ 60 đến 90% trọng lượng Dầu chứa... không Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô cho phép ta thu phân đoạn dầu mỏ để chế biến PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT A – NGUYÊN LIỆU Dầu mỏ loại nguyên liệu hydrocacbon có tự nhiên,