Sơ đồ tổng của phân xưởng trích ly bằng furfural được vẽ trên hình 3.6, gồm các phần dưới đây:
Tài liệu tham khảo dành cho sinh viên 10H5 năm học 2013-2014 84 3.2.2.1. Tháp tách loại không khí cho nguyên liệu
Nguyên liệu là phần cất distilat hay DAO đến từ kho lưu trữ được bơm đến tháp tách loại không khí C1 sau khi đã được đưa đến nhiệt độ khoảng 100°C bằng cách cho trao đổi nhiệt với phần trích đi ra khỏi tháp C6. Tháp C1 được nối với hệ thống tạo chân không và hoạt động ở Ptđ=0,1 bar (Pck=0,9 bar). Tháp có mục đích tách ẩm và không khí có trong nguyên liệu (furfural rất nhạy với sự oxy hóa và với sự có mặt của nước là những tác nhân làm giảm rõ rệt hiệu năng của quá trình trích ly). 3.2.2.2. Tháp trích ly
Nguyên liệu vào khoảng giữa tháp, có tỷ trọng chừng 0,85. Nhiệt độ của nguyên liệu được hiệu chỉnh nhờ vào thiết bị trao đổi nhiệt E18. Dung môi vào ở đỉnh, do có tỷ trọng lớn (1,1598 ở 20°C) dung môi đi xuống sẽ gặp dòng dầu nhớt đi lên. Để điều chỉnh đáy tháp đến nhiệt độ mong ước, ta cho tuần hoàn lại một phần pha trích: dòng trích ở đáy tháp được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt E15 và được quay lại tháp. Tháp trích ly C2 hoạt động dưới áp suất dư 6 bar ở đỉnh tháp để pha dầu ra ở đỉnh tự di chuyển đến tháp C3. Áp suất đáy tháp gần bằng 10 bar (6bar + chiều cao cột lỏng) cho phép tháo phần trích hỗn hợp mà không cần dùng bơm. Áp suất hoạt động trong tháp trích ly thực tế không có ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình trích ly lỏng-lỏng.
3.2.2.3. Tháp thu hồi dung môi có trong pha rafinat
Phần dầu hỗn hợp được chuyển về lò F1 đi qua thiết bị trao đổi nhiệt E30 (trao đổi giữa dầu hỗn hợp với dầu gốc đi ra khỏi công đoạn). Nó được nâng lên nhiệt độ khoảng chừng 200°C khi ra khỏi lò để hóa hơi hầu như tất cả furfural trong vùng bốc hơi của tháp C3. Dung môi khô (chứa ít nước) được thu hồi trong bình B2 (bình khô). Dung môi ướt bị thấm nhiễm nước từ vùng tinh luyện bằng hơi của C3 được chuyển về bình B1 (bình ướt). Tháp C3 được tạo chân không và làm việc ở áp suất tuyệt đối khoảng 0,2 bar ở đỉnh tháp.
3.2.2.4. Các tháp thu hồi dung môi có trong pha extrait
Gần giống như dòng dầu, dòng dung môi di chuyển cũng khá phức tạp với mục đích giảm sự tiêu thụ năng lượng liên quan đến việc hóa hơi hoàn nguyên furfural. Để thực hiện điều này, dòng dung môi được tạo thành từ 4 giai đoạn hóa hơi kế tiếp nhau và được kết thúc bằng quá trình tinh cất bằng hơi nước.
Dung môi hỗn hợp, có chứa từ 85-90% furfural được tháo ra khỏi đáy của tháp trích ly nhờ trọng lực. Nó được nâng lên đến nhiệt độ khoảng 165°C nhờ 2 thiết bị trao đổi nhiệt E10 và E11 nhằm thu hồi nhiệt lượng của dung dịch trích (Ar) ra khỏi tháp C6 và của hơi đỉnh của tháp C5 rồi vào hóa hơi trong tháp C4. Hơi furfural ở đỉnh C4 chỉ được ngưng tụ một phần trong E9 và sau đó được chuyển đến đáy tháp furfural C9 (khoảng 20% furfural có trong dung môi hỗn hợp được thu hồi trong C4). Phần dung môi hỗn hợp ở đáy C4 sau đó được bơm đến lò F2, ở đây dung môi được đun đến khoảng 225°C để bốc hơi trong tháp C5. Hơi dung môi ở đỉnh C5 được ngưng tụ trong E11 và đưa về tháp furfural C9 (khoảng 60% furfural có trong dung môi hỗn hợp ban đầu được thu hồi ở đỉnh tháp C5). Phần dung môi hỗn hợp ở đáy C5 sau đó được hóa hơi trong C8 mà tháp này được nối với hệ thống tạo chân không và có Ptđ ở đỉnh khoảng 0,3bar. Nhiệt độ trong C8 khoảng 170°C. Furfural từ đỉnh C8 (khoảng 10%) sau khi ngưng tụ được đưa về bình B2 để cung cấp cho hồi lưu về tháp furfural C9. Quá trình thu hồi furfural trong pha extrait kết thúc trong C6, nó vận hành giống như tháp C3. Hơi furfural đến từ vùng hóa hơi của C6 được chuyển về bình B2 sau khi ngưng tụ. Hơi đã bị thấm nhiễm nước đến từ vùng tinh cất bằng hơi của C6 được ngưng tụ và thu gom trong bình B1.
3.2.2.5. Các tháp chưng cất đẳng phí và tách loại nước
Furfural (thu hồi ở đỉnh tháp C4) bị nhiễm nước do độ hòa tan một phần furfural vào nước. Nước có mặt trong furfural có tác động xấu đến chất lượng của quá trình trích ly, do đó nên tách loại chúng
Tài liệu tham khảo dành cho sinh viên 10H5 năm học 2013-2014 85 khỏi dung môi. Sơ đồ của quá trình phân tách nước/furfural được trình bày trong hình 3.7 và bổ sung bằng giản đồ cân bằng lỏng-hơi của nước/furfural (Hình 3.8)
Dung môi cần tái sinh chứa trong B2 có hàm lượng khoảng 95% furfural và 5% nước, được chưng cất trong tháp C9. Furfural tinh khiết thu hồi ở đáy tháp. Ở đỉnh tháp hỗn hợp đẳng phí (35% furfural/65% nước) được làm lạnh, ngưng tụ rồi vào lắng gạn trong bình B4.
Nhiệt độ của bình B4 (40°C) là rất quan trọng và phải khá thấp nhằm thu được kết quả lắng tốt giữa pha nước và furfural. Pha furfural (90% furfural/10% nước) từ B4 được quay lại tháp C9 để làm dòng hồi lưu ướt. Pha nước (10% furfural/90% nước) trong bình B4, được chuyển về tháp tách loại nước C7. Hỗn hợp đẳng phí ở đỉnh C7 được lắng gạn trong bình B4 cùng một cách như hỗn hợp đến từ tháp C9. Nước còn chứa furfural<25 ppm ra ở đáy tháp C7 sẽ được đưa đi xử lý tiếp. Tháp C7 làm việc ở 100°C và ở áp suất khí quyển.
Hình 3.7 Sơ đồ đơn giản của hệ thống chưng cất đẳng phí
Hình 3.8 Giãn đồ pha nước- furfural
3.2.2.6 Hệ thống ống dẫn
Sự có mặt của furfural trong nước thải nhà máy lọc dầu kéo theo sự tăng nhanh nhu cầu oxi hóa hóa học (COD) của nước thải. Như vậy, cần phải giảm tối thiểu chất thải furfural vào hệ thống cống thải. Để làm điều đó, phân xưởng trích ly phải được trang bị hế thống ống dẫn cho phép thu hồi toàn bộ dung môi bị rò rĩ và toàn bộ điểm xả (lấy mẫu hay làm sạch thiết bị). Hệ thống ống dẫn này bao gồm các phễu tập hợp các dòng xả và chảy xuống các bình thu hồi được lắp đặt ở dưới đất nhờ lực trọng trường. Các bình này được bao phủ lớp khí trơ để tránh oxi hóa dung môi furfural do tiếp xúc với không khí. Sản phẩm thu được trong các bình thu hồi được bơm đến bình lắng trung gian, ở đây pha nước + furfural được tách ra khỏi các hydrocacbon. Pha nước + furfural được đưa đến tháp chưng cất đẳng phí (tháp C9 –hình 3.7), còn pha hydrocacbon được bơm đến tháp tinh luyện bằng hơi nước (tháp C3) để thu hồi dung môi furfural còn sót lại.
Tài liệu tham khảo dành cho sinh viên 10H5 năm học 2013-2014 86