IV. Các phơng pháp chng cất
c) Chng cất chân không và chng cất hơi nớc.
Gồm hỗn hợp các cấu tử có trong dầu thô thờng không bền, dễ bị phân huỷ khi tăng nhiệt độ. Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là các hợp chất chứa lu huỳnh và các hợp chất cao phân tử nh nhựa... Các hợp chất parafin kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphten, và các naphten lại kém bền nhiệt hơn các hợp chất thơm. Độ bền nhiệt của cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào thời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó. Trong thực tế chng cất, đối với các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao, ngời ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt khi chúng đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 4200C với dầu không có hay chứa rất ít lu huỳnh, và không quá 320 ữ 3400C với dầu có và nhiều lu huỳnh.
Sự phân huỷ khi chng cất sẽ làm xấu đi các tính chất của sản phẩm, nh làm giảm độ nhớt và nhiệt độ bốc cháy cốc kín của chúng, giảm độ bền oxy hoá.
Nhng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chng cất vì chúng tạo các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất của tháp. Để giảm sự phân huỷ, thời gian lu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần phải hạn chế. Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt của chúng, ngời ta phải dùng chng cất chân không VD, hay chng cất với nớc để tránh sự phân huỷ nhiệt, chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nớc
cũng có tác dụng làm giảm nhiệt độ sôi, giảm áp suất riêng phần của cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn. Hơi nớc đợc dùng ngay cả trong chng cất khí quyển. Khi tinh luyện, hơi nớc đợc dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa trong mazut hay trong gudron, trong nguyên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân không và hơi nớc khi chng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn.
Tuy nhiên tác dụng của hơi nớc làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế vì nhiệt độ bay hơi khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng. Vì thế nếu tăng l- ợng hơi nớc thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảm xuống và sự tách hơi cũng giảm theo. Do vậy, lợng hơi nớc có hiệu quả tốt nhất chỉ trong khoảnh từ 2 ữ 3% so với nguyên liệu đem chng cất khi mà số cấp tiếp xúc là 3 hoặc 4. Trong điều kiện nh vậy lợng hơi dầu tách ra từ phân đoạn mazut đạt tới 14 ữ 23%.
Khi chng cất với hơi nớc số lợng phân đoạn tách ra đợc có thể tính theo phơng trình sau: Z P P P 18 M G f f f ⋅ − ⋅ = Trong đó:
G và Z: số lợng hơi dầu tách đợc và lợng hơi nớc Mf: phân tử lợng của hơi dầu
18: phân tử lợng của nớc P: áp suất tổng cộng của hệ
Pf: áp suất riêng phần của dầu ở nhiệt độ chng.
Nhiệt độ hơi nớc cần phải không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu để tránh sản phẩm dầu ngậm nớc. Do vậy, ngời ta thờng dùng hơi nớc có nhiệt độ 380
ữ 4500C, áp suất hơi từ 0,2 ữ 0,5 MPa. Hơi nớc dùng trong công nghệ chng cất dầu có rất nhiều u điểm: làm giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, tăng cờng khuấy trộn chất lỏng tránh tích điện cục bộ, tăng diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành các tia và bong bóng hơi. Ngời ta cũng dùng hơi nớc để tăng cờng đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chng cất chân không. Khi đó đạt mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh sự tạo cốc trong các lò ống đốt nóng.
Tiêu hao hơi nớc trong trờng hợp này vào khoảng 0,3 ữ 0,5% so với nguyên liệu.