Việc tỏch cỏc thành phần khụng mong muốn trong sản xuất dầu nhờn gốc được thực hiện nhờ cỏc qỳa trỡnh lọc dầu sẽ cho phộp sản xuất dầu gốc chất lượng cao, ngay cả với phõn đoạn dầu nhờn của dầu thụ chưa thớch hợp cho sản xuất dầu nhờn. Sơđồ cụng nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gốc từ dầu mỏ thường bao gồm cỏc cụng đoạn sau hỡnh 1.
Cụng nghệ chung để sản xuất dầu nhờn gồm cỏc qỳa trỡnh sau: Tỏch sỏp
Sỏp
Mazut Chưng cất chõn khụng
Dầu cất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Cặn gudron
Phần chiết Chiết bằng dung mụi Tỏch asphan bằng propan Dầu cất nhẹ Dầu cất trung Dầu cất nặng Dầu cặn Làm sạch bằng H2 Dầu gốc
Hỡnh 1. Sơ đồ cụng nghệ sản xuất dầu
Chưng chõn khụng nguyờn liệu cặn mazut; Chiết tỏch, trớch ly bằng dung mụi;
Tỏch hydrocacbon rắn (sỏp hay petrolactum); Làm sạch lần cuối bằng hydro húa.
1.1. Chưng chõn khụng nguyờn liệu cặn mazut.
Để nhận cỏc phõn đoạn dầu nhờn cất, qỳa trỡnh đầu tiờn đểđi vào sản xuất dầu nhờn là qỳa trỡnh chưng cất chõn khụng để nhận cỏc phõn đoạn dầu nhờn cất và cặn gudron (sau khi khử asphanten trong gudron để nhận cỏc phõn đoạn dầu nhờn cặn).
Mục đớch của qỳa trỡnh chưng chõn khụng nhằm phõn chia cỏc phõn đoạn dầu nhờn cú giới hạn sụi hẹp và tỏch triệt để cỏc chất nhựa –asphanten ra khỏi cỏc phõn đoạn dầu nhờn vào gudron. Đồng thời điều chỉnh độ nhớt và nhiệt độ chớp chỏy của cỏc phõn đoạn dầu gốc.
Nếu phõn chia cỏc phõn đoạn khụng triệt để thỡ sẽ làm xấu đi cỏc tớnh chất của dầu nhờn và làm giảm cỏc chỉ tiờu kỹ thuật, kinh tế cỏc qỳa trỡnh làm sạch trong hệ thống sản xuất dầu nhờn chung.
Nếu chưng cất mà phõn chia phõn đoạn kộm thỡ giảm hiệu suất rafinat, giảm tốc độ chọn lọc ở phõn xưởng khử parafin dẫn đến giảm hiệu suất qủa trỡnh khử parafin và cũn làm tăng sự tạo cốc trờn xỳc tỏc ở qỳa trỡnh làm sạch bằng hydro.
Chưng cất chõn khụng cho phộp nhận cỏc phõn đoạn dầu bụi trơn cú độ nhớt khỏc nhau. Phần dầu nhẹ nhất, cú độ nhớt nhỏ nhất thu được ởđỉnh thỏp và phõn đoạn nặng nhất thu được từđỏy thỏp. Đối với cỏc dầu mỏ khỏc nhau về thành phần cỏc cấu tử nờn chỳng khụng cho phộp nhận cỏc phõn đoạn dầu nhờn cú chất lượng mong muốn. Nhưng nhờ cụng nghiệp chế biến dầu hiện đại, người ta cú thể thu được dầu gốc chất lượng tốt từ bất kỳ dầu thụ nào, song giỏ thành sản phẩm sẽ rất khỏc nhau và sẽ càng cao nếu nguyờn liệu khụng thuận lợi.
Nguyờn liệu của qỳa trỡnh chưng cất chõn khụng là phần cặn của qỳa trỡnh chưng cất khớ quyển. Do đú, sơ đồ chưng chõn khụng mazut để nhận dầu nhờn thường liờn hợp với chưng cất ở ỏp suất thường.
1.2. Chiết tỏch, trớch ly bằng dung mụi.
chứa trong cỏc phõn đoạn dầu nhờn mà bằng chưng cất khụng thể tỏch ra được. Cỏc cấu tử này thường làm cho dầu nhờn sau một thời gian bảo quản hay sử dụng bị biến đổi màu sắc, tăng độ nhớt, xuất hiện cỏc hợp chất cú tớnh axit khụng tan trong dầu, tạo thành cặn nhựa và cặn bựn trong dầu.
Nguyờn liệu cho qỳa trỡnh này là cỏc phõn đoạn dầu nhờn và cặn gudron thu được từ qỳa trỡnh chưng cất chõn khụng. Cặn gudron trước khi được đem đi trớch ly bằng dung mụi chọn lọc cần phải qua qỳa trỡnh khử asphan.
1.2.1. Quỏ trỡnh khử asphan trong phần cặn gudron.
Trong gudron cú nhiều cỏc cấu tử khụng cú lợi cho dầu gốc, nờn nếu đưa trực tiếp vào trớch ly sẽ khụng cho phộp đạt chất lượng và hiệu qủa mong muốn, chớnh vỡ thế người ta tiến hành khử asphan trước. Trong sản xuất dầu nhờn, phổ biến sử dụng propan lỏng để khử chất nhựa-asphan trong phõn đoạn gudron.
Qỳa trỡnh này, ngoài việc tỏch cỏc hợp chất nhựa-asphan cũn cho phộp tỏch cả cỏc hợp chất thơm đa vũng làm giảm độ nhớt, chỉ số khỳc xạ, độ cốc húa và nhận được dầu nhờn nặng cú độ nhớt cao cho dầu gốc.
Sản phẩm của qỳa trỡnh này là phõn đoạn dầu nhờn cặn nặng, cú độ nhớt cao. Phõn đoạn này qua một số phõn đoạn tiếp theo ta thu được phõn đoạn dầu nhờn đưa đi pha chế hoặc làm dầu nhờn sử dụng cho cỏc mỏy múc cú tải trọng lớn cần thiết phải cú độ nhớt cao.
Sản phẩm phụ của qỳa trỡnh là asphanten – phõn tỏch lấy để đưa đi sản xuất làm nhựa rải đường, làm giấy giầu, giấy chống thấm...
Qỳa trỡnh này thường được đặt liờn hợp với phõn xưởng chưng chõn khụng cặn mazut.
1.2.2. Cỏc qỳa trỡnh trớch ly bằng dung mụi chọn lọc.
Làm sạch bằng dung mụi chọn lọc là qỳa trỡnh cần tỏch cỏc cấu tử cần thải ra khỏi dầu nhờn như: cỏc hydrocacbon thơm đa vũng và hydrocacbon naphten thơm cú mạch bờn ngắn, cỏc hydrocacbon khụng no, cỏc hợp chất chứa lưu huỳnh, nitơ, cỏc chất nhựa...
Nguyờn liệu cho qỳa trỡnh là cỏc phõn đoạn dầu nhờn cất (cú khoảng nhiệt độ sụi 300 – 4000C; 350 – 4200C; 370 – 5000C thu được từ qỳa trỡnh chưng cất chõn
khụng mazut). Cỏc phõn đoạn dầu nhờn cặn (cú nhiệt độ sụi trờn 5000C thu được từ qỳa trỡnh khử asphanten trong gudron bằng propan lỏng).
Do đú cỏc qỳa trỡnh trớch ly bằng dung mụi chọn lọc thường được bố trớ liờn hợp với phõn xưởng chưng cất chõn khụng cặn mazut và phõn xưởng khử asphanten trong gudron bằng propan lỏng.
Cỏc loại dung mụi và cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ sẽđược trỡnh bày chi tiết ở phần II.
1.3. Tỏch hydrocacbon rắn (sỏp hay petrolactum).
Sỏp là một hỗn hợp mà chủ yếu là cỏc parafin phõn tử lớn và một lượng nhỏ cỏc hydrocacbon khỏc cú nhiệt độ núng chảy cao (chỳng dễ kết tinh ở nhiệt độ thấp) và kộm hũa tan vào dầu nhờn ở nhiệt độ thấp. Vỡ thế chỳng cần phải tỏch ra khỏi dầu nhờn.
Nguyờn liệu: đa phần dầu gốc chế tạo dầu mỏđều phải qua khõu tỏch sỏp, xử lý tỏch parafin, chỉ ngoại trừ khi hàm lượng parafin khụng ảnh hưởng tới độ linh động của dầu nhờn (khi làm việc ở cỏc vựng nhiệt đới hay làm việc ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bỡnh thường).
Cỏc quy trỡnh cụng nghệ dựng để tỏch sỏp hiện nay hay dựng:
- Thứ nhất là làm lạnh để kết tinh sỏp và dựng dung mụi để hũa tan phần dầu cho phộp lọc nhanh tỏch sỏp khỏi dầu nhờn.
- Thứ hai là cracking chọn lọc để bẻ góy cỏc parafin tạo sản phẩm. Qỳa trỡnh này cũn được gọi là qỳa trỡnh tỏch parafin dựng xỳc tỏc.
Tựy theo mức độ khử parafin mà người ta cú thể phõn thành qỳa trỡnh khử parafin bỡnh thường ( sản phẩm dầu gốc cú nhiệt độ đụng đặc từ –10 đến -150C hay –180C) hay qỳa trỡnh khử parafin triệt để (sản phẩm dầu gốc cú nhiệt độđụng đặc từ –300C hay thấp hơn). Tuy vậy, cần nhớ rằng parafin cũng là cấu tử cú chỉ số nhớt tốt, nờn mức độ tỏch quỏ sõu là điều khụng cần thiết. Thụng thường người ta chỉ tiến hành tỏch vừa đủ để đỏp ứng nhu cầu cần thiết, rồi sau đú pha thờm phụ gia chống đụng cho dầu gốc.
1.4. Qỳa trỡnh làm sạch bằng hydro.
bỏ cỏc chất hoạt động về mặt húa học, cú ảnh hưởng đến độ màu của dầu gốc. Vớ dụ, cỏc hợp chất của nitơ cú ảnh hưởng rất mạnh đến màu sắc cũng nhưđộ bền của dầu gốc, vỡ thế phải loại bỏ chỳng và đú chớnh là yờu cầu của qỳa trỡnh tinh chế bằng hydro.
Nguyờn liệu được tiếp xỳc với hydro trong điều kiện nhiệt độ từ 300 đến 3700C, ỏp suất 40 đến 60 at, trờn xỳc tỏc coban – molipden (Mo – Co). Nguyờn liệu dầu nhờn chứa cỏc hợp chất của cỏc nguyờn tố O, N, S được chuyển thành nước, amoniac và sunfuahydro (H2S). Cỏc hydrocacbon thơm một phần bị hydro húa thành naphten. Tớnh chất hydro sau khi bị hydro húa làm sach được thay đổi như sau:
Làm giảm độ nhớt 0 – 2 Làm tăng chỉ sốđộ nhớt 0 – 2 Hạ thấp nhiệt độđụng đặc, 0C 0 – 2 Tăng sỏng màu 1 - 2
Túm lại, cỏc qỳa trỡnh sản xuất dầu gốc đều được tiến hành qua bốn cụng đoạn nờu trờn. Nhưng đối với mỗi loại dầu mỏ khỏc nhau thỡ người ta sẽđiều chỉnh, chọn lựa cỏc chế độ cụng nghệ, cỏc loại dung mụi sao cho đạt được sản phẩm mong muốn, với chi phớ nhỏ nhất. Vớ dụ như đối với qỳa trỡnh trớch ly bằng dung mụi chọn lọc khi dầu nhờn thu được từ dầu mỏ chứa nhiều hợp chất lưu huỳnh, cú trọng lượng phõn tử cao thỡ người ta thường chọn dung mụi là phenol, cũn đối với dung mụi là fufurol thỡ sử dụng hiệu qủa với dầu nhờn cất cú hàm lượng hydrocacbon thơm lớn.
II. Qỳa trỡnh trớch ly bằng dung mụi chọn lọc. 2.1. Mục đớch, nguyờn lý của qỳa trỡnh trớch ly.[1, 17]