Dầu được dùng chủ yếu để: - Làm nhiên liệu động cơ.
- Làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa chất
- Tạo ra nhiều sản phẩm dùng trong nhiều ngành khác.
Dầu có nhiều loại khác nhau, nên phải dùng nhiều phương pháp lý hóa khác nhau để chế biến dầu.
Quá trình chế biến dầu bao gồm các công đoạn chủ yếu sau: - Xử lý dầu trước khi chế biến.
- Chưng phân đoạn để tách mazut với các phần chưng cất khác. - Chưng madút.
- Ðiều chế xăng bằng cách crắcking, madút và các phần chưng. - Tổng hợp các cấu tử có chỉ số óctan cao của nhiên liệu động cơ. - Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ.
A . Xử lý dầu sơ bộ trước khi chế biến
Trước khi chế biến, dầu phải được loại các tạp chất.
- Trước hết phải tách khí đồng hành, nó là sản phẩm có giá trị. Sau đó dầu được đưa sang bể lắng để tách các tạp chất cơ học ( cát, đất, sét), nước và các muối khoáng (NaCl, MgCl2, CaCl2) trong thiết bị lắng, nước và các tạp chất cơ học được lấy ra ở đáy bể, nước tạo với dầu thành các hạt nhũ tương ( 0,1 - 100 m) do đó biện pháp lắng không kết quả đối với nước; cần phải phá nhũ tương trên dòng điện xoay chiều: dầu được đưa
vào thiết bị khử nước, có các điện cực chịu điện áp cao (30000 – 40000) V) dưới tác dụng của điện cực xoay chiều, các hạt nhũ tương bị phá hủy kết
hợp với nhau tạo thành hạt lớn lắng xuống đáy.
Ðể tách muối được hoàn toàn hơn, người ta trộn dầu với nước nóng. Sau khi xử lý bằng nhiệt và điện, khí dầu được đưa về xí nghiệp chế biến. Trước tiên họ phân loại và trộn thành phần tương đối đên, rồi xử lý bằng kiềm hoặc Amôniac để trung hòa axít, Sunfua và các tạp chất. 2.1.4. Chưng cất
Hệ thống chưng cất phổ biến trong công nghiệp chế biến dầu là hệ thống chưng chân không - áp suất thường. Hệ thống này chia làm 2 giai đoạn:
- Chưng cất ở áp suất thường. - Chưng chân không.
a)Chưng ở áp suất thuờng:
Tháp chưng làm việc ở áp suất thường. Trong công nghiệp, tùy theo thành phần dầu thô và sản phẩm định lấy mà lưu trình chưng cất khác nhau.
Sơ đồ lưu trình công nghệ chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường.
1: Bể chứa dầu thô; 2: Bơm; 3: Thiết bị trao đổi nhiệt; 4: Lò đốt; 5: Tháp chưng; 6: Thiết bị ngưng tụ; 7: Thùng chứa xăng.
Dầu thô ở bể chứa (1) được bơm qua các thiết bị trao đổi nhiệt (3)
nâng nhiệt độ lên 180oC rồi vào lò đốt (4), đốt bằng dầu mazut. Khi dầu lên đến nhiệt độ 320oC 325oC thì đưa qua tháp chưng (5). Ở đó dầu nhẹ bay hơi lên, tiếp xúc với dầu lỏng đi xuống thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, làm các cấu tử dễ bay hơi tiếp tục bay hơi, càng xuống thấp, dầu lỏng càng nhiều cấu tử khó bay hơi.
Hơi xăng ở đỉnh tháp chưng ra, sau khi qua thiết bị ngưng tụ (6). Từ tháp chưng ở áp suất thường lấy ra được một số sản phẩm: - Trên cùng là xăng lấy ra ở đỉnh dùng làm nhiên liệu đốt trong. - Rồi đến lydroin là loại dầu dùng làm nhiên liệu cho động cơ phản lực.
- Dầu hỏa lấy được trong khoảng nhiệt độ 180oC 280oC - Dưới nữa là dầu nặng( dầu Xôla) khoảng
nhiệt độ 250oC 350oC dùng cho động cơ Diezen, cho crắcking. - Cuối cùng là madút, lấy ở đáy tháp chưng với nhiệt độ là 275oC. b) Chưng chân không:
Tháp chưng chân không dùng để chưng mazut. Chưng chân không
nhằm hạ nhiệt độ sôi của mazu1t, để mazut khỏi bị phân hủy, P=60 mm Hg ( p để làm việc)
Từ tháp chưng chân không, lấy ra được các loại dầu bôi trơn và nhựa đường; gồm các loại dầu bôi trơn:
- Dầu công nghiệp để bôi trơn các máy móc và dầu truyền động. - Dầu bôi trơn cho động cơ đốt trong dùng để bôi trơn píttông –
xilanh của các động cơ.
- Dầu máy nén tuabin. - Dầu đặc biệt.
Phần còn lại sau khi chưng là opiđron ( hắc ín) 2.1.5. Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ
Trong sản phẩm dầu mỏ có chứa chứa một số tạp chất có hại cần phải loại bỏ :
- Các hợp chất của lưu huỳnh ,khi cháy tạo thành SO2có tác dụng ăn mòn thiết bị và đầu độc xúc tác.
- Các axit hữu cơ có tác dụng ăn mòn thiết bị .
- Các tạp chất có nhựa , có khả năng kết tủa và làm nhiên liệu khó cháy
- Các hợp chất không no làm sản phẩm dầu mỏ kém bền .
a) Tinh chế bằng kiềm :
Ðây là phương pháp phổ biến nhất dể tinh chế xăng ;lidroin và dầu hỏa.Phương pháp này loại được H2S,mecaptan , phenon,các axit naptanic.
Phương pháp nay dùng dung dịch kiềm đậm đặc và metanol 30% - 40%:
- Kiềm chỉ tách được H2S .Metanol tách hoàn toàn mecaptan . Quá trình được thực hiện ở 40oC và áp suất là 57 atm .Dung dịch kiềm và metanol được đưa vào trích ly (1) cùng với xăng thô.
Xăng sạch được lấy ra ở đỉnh tháp ,dung dịch cácmecaptan cùng kiềm được lấy ra ở đáy tháp được bơm (2) bơm sang tháp chưng (3) để tách kiềm .Dung dịch kiềm lấy ra ở đáy tháp được đưa trở lại tháp (1) . Hỗn hợp mecaptan ở đỉnh tháp ra qua thiết bị ngưng tụ (4) vào thiết bị phân ly (5).Mecaptan được lấïy ra ở phía trên ,còn dung dịch
loãng mecaptan được đưa vào tháp chưng metanol (6) để thu hồi methanol ,đưa trở lại tháp (1).
b)Tinh chế bằng axit và hấp phụ :
Xử lý bằng axit H2SO4 có thể tách được các tạp chất có nhựa ,phá hủy H2S và mecaptan ;Các Sunfua SR' và Disunfua RSSR' thì tan trong acid ;còn lại các hợp chất không no thì tạo thành các
axit sunfonic RSO2OH.
Dùng axit có nồng độ khác nhau ; thường 96% và oleum . Xử lý bằng axit có nhiều nhược điểm :
- Acid mắc.
- Mất nhiềt sản phẩm dầu mỏ . - Tạo nhiều bã thải .
Do vậy ngày nay ta dùng phương pháp này để làm sạch dầu bôi trơn.
Phương pháp hấp phụ được dùng để làm sạch dầu bôi trơn, xăng và dầu hỏa. Chất hấp thụ phổ biến nhất là: đất sét, than hoạt tính, silicugen.
Sau đây trình bày sơ đồ làm sạch kết hợp hai phương pháp axít – hấp phụ:
Ðầu tiên được đưa vào thiết bị trộn (1) cùng với axit để xử lý. Quá trình khuấy được thực hiện bằng không khí nén - một phần cặn gudron tách ra ở đây. Dung dịch dầu - axít sang thiết bị (2) lắng tách hết gudron.
Sau đó bơm (3) đưa dầu vào thiết bị hỗn hợp (4) để trộn với chất hấp phụ ở dạng bột mịn. Từ (4) ra hỗn hợp dầu - chất hấp phụ được đưa vào thiết bị bốc hơi (5). Hỗn hợp được tuần hoàn qua lò đốt (6). Sau đó hỗn hợp được bơm sang thiết bị làm sạch (7) rồi vào thùng chứa có máy khuấy (8). Từ đây hỗn hợp qua hệ thống máy ép (9) và thu được dầu tinh chế.
c) Chiết chọn lọc bằng dung môi:
Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong những năm gần đây; chủ yếu để tinh chế dầu bôi trơn, xăng, dầu hỏa.
Nguyên lý của phương pháp này là: dung môi không hòa tan dầu mà chỉ hòa tan các tạp chất cần loại bỏ ( nhựa, hợp chất Sunfua, hợp chất không no). Tùy theo tính chất của dầu, tạp chất và mức độ tinh chế mà chọn các dung môi khác nhau. Thường dùng dung môi fufurol,
phenol, nitrobenzen và nhiều dung môi hữu cơ khác.
2.1.5. Chế biến các sản phẩm dầu mỏ:
Các phương pháp chế biến các sản phẩm dầu mỏ được dùng hiện nay: crắcking, refoming.
A. Cracking
Crắcking là quá trình cắt các phân tử Hydro Cacbon mạch dài thành những phân tử có mạch ngắn hơn, nhẹ hơn.