Đồ án Chưng cấtt dầu thô ít phần nhẹ

ệt chúng khi đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 400 á4200C với dầu không có hay có chứa ít lưu huỳnh, và không quá 320 á 340 0C với dầu không có hay có chưa ít lưu huỳnh và không quá 320 á 340 với dầu có và nhiều lưu huỳnh. Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi tính chất của sản phẩm, như làm giảm độ nhớt và nhiệt độ bắt cháy cốc kín và chúng giảm độ bền oxy hoá. Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưng cất vì chúng tạo thành các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất của tháp. Để giảm mức độ phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng giảm mức độ phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhiệt độ cao cũng cần phải hạn chế. ví dụ trong thực tế chưng cất, thời gian lưu của nguyên liệu dầu (phân đoạn cặn chưng cất khí quyển) ở đáy tháp AD không lớn hơn 5 phút và phân đoạn gurdon khi chưng chân không VD chỉ vào khoảng từ 2 á 5 phút. Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt cẩu chúng người ta phải dùng chưng cất t ỏng chân không VD hay chưng cất với hơi nước để tránh phân huỷ nhiệt. Chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước có tác dụng tương tự như dùng chân không: giảm áp suất riêng phần ảu cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn, hơi nước được dùng ngay cả trong chưng cất khí quyển. Khi tinh luyện hơi nước dùng để tái bay hơi phân đoạn phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn chứa 6 mazut hay trong gurdon, trong nhiên liệu và dầu nhờn. Kết hợp dùng chân không và hơi nước khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo hiệu quả phân tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn (có thể đến 550 á 6000C). Tuy nhiên tác dụng của hơi nước làm tác nhân bay hơi còn bị hạn chế, vì vậy nhiệt lượng bay ra khác xa so với nhiệt độ đốt nóng chất lỏng. Vì thế nếu tăng lượng hơi nước thì nhiệt độ và áp suất hơi bão hoà của dầu giảm xuống, và tách hơi cũng giảm theo. Do vậy lượng hơi nước có hiệu quả tốt nhất chỉ trong khoảng từ 2 á 3% so với nguyên liệu đem chưng cất, khi số cấp lý thuyết là 3 hoặc 4 trong điều kiện như vậy lượng hơi dầu tách ra từ phân đoạn mazut tới 14 á 23 khi chưng cất với hơi nước, số lượng phân đoạn tách ra được có thể tích theo phương trình sau: Trong đó: Mf : phần tử lượng của hơi dầu. G và z : số lượng hơi dầu tách ra và lượng lớn nước 18 : Phân tử lượng của nước P: là áp suất tổng cộng của hệ Pr áp suất riêng phần của dầu ở độ chưng. Nhiệt độ của hơi nước cần phải không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu để tránh sản phẩm dầu ngậm nước. Do vậy, người ta thường dùng hơi nước có nhiệt độ trong khoảng 380 á 4500C, áp suất hơi từ 0,2 á 0,5 Mpa. Công nghệ chưng cất dầu với hơi nước có nhiều ưu điểm, ngoài việc giảm áp suất hơi riêng phần của dầu, nó còn tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tách nhiệt cục bộ, tăng điện tích bề mặt bay hơi do tạo thành những tia và các bong bóng bay hơi. Người ta cũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chưng cất trong chân không. khi đó đạt được mức độ bay hơi lớn hơn do nguyên liệu dầu, tránh và ngăn ngừa quá trình tạo cốc trong các ống đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này khoảng 0,3 á 0,5% so với nguyên liệu. Trong một vài trường hợp, chẳng hạn khi cần nâng cao nhiệt độ đốt cháy của nhiên liệu phản lực hay diezen, người ta không dùng chưng cất với hơi nước mà dùng quá trình bay hơi một lần để tránh tạo thành nhủ tương nước bền trong nhiên liệu. II.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất. Các yếu tố công nghiệp ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất và chất lượng của quá trình chưng cất là nhiệt độ, áp suất và phương pháp chưng cất. Chế độ công nghệ chưng cất phụ thuộc nhiều vào chất lượng dầu thô ban đầu vào mục đích và yêu cầu của quá trình, vào chủng loại sản phẩm thu và phải có dây chuyền chưng cất. II.2.1. Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện. Chế độ là thông số quan trọng nhất của tháp chưng bằng cách thay đổi chế độ nhiệt của tháp sẽ điều chỉnh được chất lượng và hiệu suất của sản phẩm chế độ nhiệt của tháp gồm nhiệt độ của nguyên liệu vào tháp, nhiệt độ đỉnh tháp, nhiệt độ trong tháp và nhiệt độ đáy tháp. Nhiệt độ của nguyên liệu (dầu thô) vào tháp chưng phụ thuộc vào bản chất của loại dầu thô, mức độ phân tách của sản phẩm áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp, nhưng chủ yếu là phải tránh sự phân huỷ nhiệt của nguyên liệu ở nhiệt độ cao. Nếu dầu thô là loại dầu nặng mức độ phân chia lấy sản phẩm ít thì nhiệt độ nguyên liệu khi vào tháp chưng luyện sẽ không cần cao. Trong thực tế sản phẩm khi chưng cất ở áp suất khí quyển, nhiệt độ nguyên liệu vào tháp chưng luyện thường trong giới hạn 320 á 3600C còn nhiệt độ nguyên liệu mazut vào tháp chưng ở áp suất chân không thường khoảng 400 á 4400C. Nhiệt độ đáy tháp chưng luyện phụ thuộc vào phương pháp bay hơi và phần hồi lưu đáy. Nếu bay từ phần hồi lưu đáy bằng một thiết bị đốt nóng riêng biệ, thì nhiệt độ tối ưu, tránh sự phân huỷ các cấu tử nặng, nhưng phải đủ để tách hết hơi nhẹ khỏi phần cặn đáy. Nhiệt độ đỉnh tháp được khống chế nhằm đảm bảo sự bay hơi hoàn toàn sản phẩm đỉnh. Nhiệt độ đỉnh tháp chưng luyện ở áp suất khí quyển để tách khỏi phân đoạn khác cần giữ trong khoảng 100 á 70mmHg thường nhiệt độ không quá 1200C để tách hết phần gasal nhẹ còn lẫn trong nguyên liệu. Để đảm bảo chế độ nhiệt của tháp và tạo điều kiện phân tách tốt hơn trong quá trình chưng luyện hoàn thiện phải có hồi lưu. Hồi lưu đỉnh tháp có hai dạng: Hồi lưu nóng và hội lưu nguội + Hồi lưu nóng: Quá trình hồi lưu nóng được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ sôi của nó, sau đó tưới trở lại đỉnh tháp, chung chỉ cần một lượng nhiệt để bốc hơi, tác nhan làm lạnh có thể dùng nước hay chính sản phẩm lạnh. Hình 7: Hồi lưu nóng 1. Tháp chưng. 2. Thiết bị ngưng tụ. Lượng hồi lưu nóng được tính theo công thức như sau: Rn: Lượng hồi lưu nóng, kg/h Q: Nhiệt lượng hồi lưu cần lấy để bốc hơi, Kcal/h. I: Nhiệt ngưng tụ của sản phẩm lỏng Kcal/kg. Do thiết bị hồi lưu nóng khó lắp ráp và gặp nhiều khó khăn cho việc vệ sinh đặc biệt là khi công suất của tháp lớn, nên loại này ngày nay ít phổ biến và bị hạn chế. * Hồi lưu nguội: Quá trình hồi lưu nguội được thực hiện bằng cách cho ngưng tụ một phần hơi sản phẩm đỉnh rồi tưới trở lại tháp ngưng. khi đó lượng nhiệt cần thiết để cấp cho phần hồi lưu bao gồm nhiệt cần để đung nóng đến nhiệt độ sôi và nhiệt lượng để hoá hơi. Hình 8: Hồi lưu nguội 1. Tháp chưng 2. Ngưng tụ - làm lạnh 3. Bể chứa hồi lưu. Lượng hồi lưu ngược được tính theo công thức Rng: Lượng hồi lưu ngược. Q: Lượng nhiệt hồi lưu cần. qht1: hàm nhiệt của hơi. qht2: Lượng hồi lưu lỏng hồi lưu. i: Nhiệt lượng phần hơi cần. t1,t2: Nhiệt độ của hơi và lỏng tương ứng. Từ công thức trên ta thấy lượng hồi vào tháp (t1) càng thấp, thường nhiệt độ hồi lưu t1 tưới vào tháp khoảng 30 á 400C. Hồi lưu ngược được sử dụng rộng rãi vì lượng hồi lưu tháp ít làm tăng rõ ràng chất lượng mà không giảm nhiều năng suất của tháp chưng. Ngoài sử dụng hồi đỉnh đáy người ta còn sử dụng hồi lưu trung gian. Hình 9: Hồi lưu trung gian 1. Tháp chưng. 2. Thiết bị trao đổi. 3. Bơm. Quá trình hồi lưu trung gian được thực hiện bằng cách lấy một sản phẩm lỏng nằm trên các đĩa có nhiệt độ kì t1 đưa ra ngoài làm lạnh đến t0 rồi tưới vào hồi lưu lại tháp khi đó chất lỏng hồi lưu cần thu một nhiệt lượng để đung nóng từ nhiệt độ t0 đến t2. Xác định lượng hội lưu trung gian qua công thức. Q: là lượng hồi lưu lấy di kcal/h. qtt2, qtt0: hàm lượng nhiệt của hồi lưu ở pha lỏng ứng với nhiệt độ t2 và t0 kcal/kg. Hồi lưu trung gian có nhiều ưu điểm; giảm lượng hồi lưu đi ra ở đỉnh tháp, tận dụng được một lượng nhiệt thừa rất lớn của tháp để đun nóng nguyên liệu ban đầu, tăng công suất làm việc của tháp. Người ta thường kết hợp hồi lưu trung gian với hồi lưu lạnh cho phép điều chỉnh chính xác nhiệt độ chưng dẫn đến đảm bảo được hiệu suất và lượng sản phẩm của quá trình. II. 2.2. áp suất của tháp chưng. Khi chưng dầu mỏ ở áp suất khí quyển, áp suất tuyệt đối trong tháp thường cao hơn một chút so với áp suất khí quyển, tương ứgn với việc tăng hay giảm nhiệt độ sản phẩm lấy ra khỏi tháp. Khi chưng cất mazut trong tháp chưng chân không thì thường tiến hành áp suất từ 10 á 17 mmHg. áp suất chưng troing mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ thuộc vào trợ lực thủy tĩnh khi hơi qua các đĩa, nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa và cấu trúc đĩa, lưu lượng. áp suất làm việc của tháp chưng phụ vào nhiệt độ, bản chất của nguyên liệu và áp suất riêng phần của tưng cấu trúc trong tháp. Nếu tháp chưng luyện mà dùng hơi nước trực tiếp cho vào đáy tháp thì hơi nước làm giảm áp suất riêng phần của hơi sản phẩm dầu, cho phép chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp hơi, lượng hơi nước tiêu hao phụ thuộc vào áp suất chung của tháp và áp suất riêng phần của các sản phẩm dầu. Lượng hơi nước tiêu hao cho tháp ở áp suất khí quyển khoảng 1,2 á 3,5% trọng lượng, đối với tháp chưng áp suất chân không khoảng 5 á 8 trọng lượng khác so với nguyên liệu. II.2.3. Nhưng điểm cần lưu ý khi điều chỉnh, chống chế độ làm việc của tháp chưng cất. Để duy trì sự làm việc của tháp chưng, chúng ta phải nắm vững nguyên tắc sau: - Điều chỉnh áp suất trong tháp chưng cất sẽ làm thay đổi điểm sôi của chất lỏng. - Nếu áp suất tăng lên, chất lỏng sôi ở nhiệt độ cao hơn. nếu áp suất tăng cao quá, lượng chất lỏng trong tháp sẽ nhiều và như vậy sẽ dần đến hiện tượng "sặc" tháp làm giảm hiệu quả phân tách. - Nếu các điều kiện khác trong tháp là cố định sản cạnh sườn và sản phẩm đáy sẽ trở lên nhẹ hơn nếu áp suất trong tháp tăng lên. - Nếu nhiệt độ đáy tháp quá thấp, sản phẩm thấp, lượng hơi trên các khay chứa đĩa nhỏ, như vậy phần lỏng sẽ chứa nhiều và chúng chảy xuống phái dưới vào bộ phận chưng sẽ nhiều. - Với sơ đồ chưng cất có sử dụng thiết bị đốt nóng liên tục (reboiter), nếu nhiệt độ của reboiler quá thấp sẽ không tách hết phần nhẹ trong cặn và làm tăng lượng cặn. - Nếu nhiệt độ đỉnh cao, sản phẩm đỉnh quá nặng và có nhiều sản phẩm hơn so với thiết kế và ngược lại, nếu được đỉnh quá thấp sản phẩm đỉnh sẽ quá nhẹ và sẽ có ít sản phẩm hơn. - Nhiệt độ cần thiết để tách phân đoạn dầu thô sẽ cao hơn so với tách dầu thô nhẹ. Chú ý nhất là nhiệt độ đỉnh tháp tránh nhiệt độ quá cao do làm lạnh không đủ (ví dụ do mất nước làm lạnh, dẫn đến chế độ hồi lưu, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Chương III. Sản phẩm của quá trình chưng cất. Khi tiến hành chưng cất so khỏi dầu mỏ, chúng ta nhạn được nhiều phân đoạn và sản phẩm dầu. Chúng được phân biệt với nhau bởi giới hạn nhiệt độ (hay khoảng được chưng) bởi thành phần hyđro cacbon, độ nhớt, độ chóp đáy nhiệt độ đông đặc và bởi nhiều tính chất liên quan đến sử dụng chhưng. III.1. Khí hyđro cacbon. Bao gồm các hyđro cacbon C1 á C4 và một lượng ít C5 á C6 khí hyđro cacbon thu được chủ yếu là C3, C4. Tuỳ thuộc vào công nghệ chưng cất mà phân đoạn C3, C4 nhận được ở thể khí hay đã được nén hoá lỏng. Phân đoạn này thường được dùng làm nguyên liệu trong quá trình phân tách khí để nhận được các khí riêng biệt cho quá trình chế biến tiếp thành nhưng hoá chất cơ bẩn. Ví dụ: thực hiện phản ứng oxy hoá không hoàn toàn metan thu được metanol được sử dụng làm phụ gia rất tốt để pha vào xăng nâng cao trị số octan. Phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi CH4 CH3 + Hg; CH3 [0] CH3O. CH3Og HCHO + Hg. CH3Og + CH4 CH3OH + CH3g. III.2. Phân đoạn xăng. Với khoảng nhiệt độ sôi dưới 1800C phân đoạn nặng bao gồm các hyđro cacbon từ C5 á C10, C11. Cả ba loại hyđro cacbon parafin,m naphten; aronmat đều có mặt trong phân đoạn. Tuy nhiên thành phần, số lượng các hyđro cacbon đều khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc dầu thô ban đầu. Chẳng hạn, từ họ dầu parafinic sẽ thu được xăng chứa nhiều parafin còn dầu naphtenic sẽ thu được vòng no hơn các hyđro cacbon thơm thường có ít trong xăng. Ngoài hyđro cacbon, trong phân đoạn cần có các hợp chất S,N và O các chất chứa lưu huỳnh thường ở dạng hợp chất không bền như mercaptan (RSH) các chất chứa nitơ chủ yếu ở dạng pyridin, còn chát chứa oxy rất ít, thường ở dạng phenol và đồng đẳng. Các chất nhựa và asphanten đều chưa có. ứng dụng: Phân đoạn xăng được sử dụng vào 3 mục đích chủ yếu sau: - Làm nhiên liệu cho động cơ xăng. - Làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu. - Làm dung môi cho công nghiệp sơn, cao su, keo dán. - Ngoài ra được sử dụng trích ly chất dẻo, trong công nghiệp hương liệu , dược liệu. Trong thành phần phân đoạn xăng nói chung đều có nhiều hyđro cacbon parafin trong dó loại n - parafin lại chiếm phần chủ yếu, loại iso - parafin và armatic chiếm ít hơn, nghĩa là hàm lượng các cấu tử có trị số octan cao thường rất ít. Vì vậy phân đoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ chưng chất sơ khai thường không đáp ứng được yêu cầu vì khả năng chống kích nổ khi sử dụng làm nguyên liệu cho động cơ xăng, chúng có trị số octan thấp từ 30 á 60 trong khi trị số octan cho động cơ xăng phải trên 70 vì vậy để có thể sử dụng được phải áp dụng các biện pháp nhằm nâng cao khả năng chống kích nổ của xăng thu được. Phân đoan xăng (còn gọi là phân đoạn naphta) còn được sử dụng vào mục đích sản phẩm nguyên liệu hóa dầum chủ yếu là sản xuất các hyđro cacbon thơm ( benzen, toluen, xylen) và dùng để sản xuất các hyđro cacbon olefin nhẹ (etylen, popylen, butadien). III.3. Phân đoạn kerosen. Phân đoạn này còn gọi là dầu lửa, nhiệt độ sôi từ 1800C á 2500C bao gồm hyđro cacbon có số cácbon từ C11 á C15,16 III.3.1. Thành phần hoá học. Trong phân đoạn này, hầu hết các n -parafin, rất ít izo parafin. Các hyđro cacbon naphtenic và thơm, ngoài loại có cấu trúc một vòng và nhiều nhánh phụ còn có mặt các hợp chất hai hoạt động ba vòng, đặc biệt là loại naphten và thơm hai vòng chiếm phần lớn. Trong kerosen bắt đầu có mặt các hợp chất hyđro cacbon có cấu trúc hỗn hợp giữa vòng thơm và vòng napten như tetralin và đồng đẳng của chúng. Các hợp chất S, N, O tăng dần, lưu huỳnh dạng marcaptan giảm dần, xuất hiện lưu huỳnh dạng sunfua. Các chất nitơ với hàm lượng nhỏ, dạng quinolin, pyrol, indol. III.3.2. ứng dụng. Phân đoạn kerosen sử dụng cho hai mục đích, làm nguyên liệu phản lực và dầu hoả dân dụng, trong đó nhiên liệu phản lực là ứng dụng chính. Nhiên liệu dùng chho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn kerosen hoặc từ hỗn hợp phân đoạn kerosen với phân đoạn xăng. Do đặc điểm cơ bản nhất của nhiêu liệu dùng cho động cơ phản lực là làm sao có tốc độ cháy lớn, dễ dòng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều hoà không bị tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổn định. Để đáp ứng yêu cầu trên người ta thấy trong thành phần của hyđro cacbon của phân đoạn kerosen thì các hyđronaphten và parafin thích hợp nhất với những đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ phản lực. Vì vậy phân đoạn kerosen và phân đoạn xăng của dầu mỏ họ naphten parafinic hoặc parafino - naphten là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất nhiên liệu cho động cơ phản lực. Trong khi đó sự có mặt của hyđro cacbon không thuận lợi cho quá trình cháy, do vậy nếu hàm lượng của chúng quá lớn cần phải loại bớt chúng nằm trong giới hạn dưới 20 á 25%. Hàm lượng hyđro cacbon parafin trong nhiêu liệu phản lực trong khoảng 30 á 60% nếu cao hơn phải tiến hành loại bỏ nhằm đảm bảo tính linh động tốt của nhân liệu ở nhiệt độ thấp. Thực tế chỉ cho phép hỗn hợp nhiên liệu phản lực bắt đầu mất tính linh đọnh ở -600C vì máy bay phản lực làm việc ở trên cao áp suất khí quyển giảm mạnh để tránh sụ bốc hơi mạnh tạo các nút hơi trong hệ thống, yêu cầu nhiên liệu phản lực phải có áp suất hơi bão hoà vào khoảng 21 kpa ở 380C. Phân đoạn kerosen của dầu mỏ họ parafin cần được dùng để sản xuất dầu hoả dân dụng (thắp sáng hoặc đun nấu) mà không cầnmột quá trình biến đổi thành phần bằng các phương pháp hoá học phức tạp vì nó đáp ứng được yêu cầu của dầu hoả là ngọnl ở cháy xanh, không có màu vàng đỏ, không tạo ra nhiều khói đèn, không tạo nhiều tồn đọng ở đầu bấc và dầu phải dễ dàng bốc hơi lên phái trên để cháy. III.4. Phân đoạn diezen. Phân đoạn diezen hay còn gọi là phân đoạn gasoil nhẹ có khoảng nhiệt độ 250 á 3500C chứa các hyđro cacbon có số nguyên tử cacbon từ C16 á C20,21. III.4.1. Thành phần hoá học. Phần lớn trong phân đoạn này là các n parafin, izo parafin, còn hyđro cacbon thơm rất ít, ở cuối phân đoạn có những nparafin, izo parafin có nhiệt độ kết tinh cao, chúng là những thành phần gây mất tính linh động của phân đoạn ở nhiệt thấp. Trong gasoil ngoài naphten va thơm hai vòng là chủ yếu những chất có ba vòng bắt đầu tăng lên và còn các hợp chất với cấu trúc hỗn hợp (giữa naphten và thơm). Hàm lượng các chất chứa S, N, O tăng nhanh lưu huỳnh chủ yếu ở dạng disunfua dị vòng. Các chất chứa oxy (ở dạng axit naphtenic) có nhiều và đạt cực đại ở phân đoạn này ngoài ẩm còn có các chất dạng phenol như dimetyl phenol. Trong gasoil đã xuất hiện nhựa song còn ít, trọng lượng phân tử nhựa còn rất thấp (300 á 4000đvC) III.4.2. ứng của phân đoạn. Phân đoạn gasoil nhẹ của dầu mỏ như chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu cho động cơ diezen. Do động cơ diezel đòi hỏi nhiên liệu phải có chỉ số xetan cao (có tính chất dễ oxy hoá để tự bốc cháy tốt) do phân đoạn gasoil (của dầu mỏ họ parfin) lấy trực tiếp từ quá trình chưng cất sơ khởi thường có trị số xetan rất cao. vì vậy chúng thường sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu diezen thích hợp nhất mà không phải qua một quá trình trình biến đổi hoá học nào. Tuy nhiên khi cần làm tăng trị số xetan của nhiên liệu diezen, người ta cũng có thể cho thêm vào một só chất phụ gia thúc đẩy quá trình oxy hoá. Với số lượng khoảng 1,5%V ta có thể tăng chỉ số xetan lên đến 15 á 20 đon vị so với trị số ban đầu của nó là 40 đơn vị. III.5. Phân đoạn dầu nhờn. Với khoảng sôi từ 350 á 5000C phân đoạn này bao gồm cac hyđro cacbon C21 á C35 có thể lên tới C40. III.5.1. Thành phần hoá học. Do phân tử lượng lớn thành phần hoá học của phân đoạn dầu nhờn rất phức tạp các n và izoparafin ít, naphten và thơm nhiều. Hàm lượng các hợp chất cảun S, N, O tăng mạnh hơn 50%lượng lưu huỳnh có trong dầu mỏ tập trung ở phân đoạn này gồm các đạng như disunfua, thiophen, sunfua vòng… các hợp chất nitơ thường ở dạng đồng đẳng pyridin, pyrol là các bazol các hợp chất oxy ở dạng axit. Các kim loại nặng như V, Ni, Cu, Fb… các chất nhụa, asphanten đều có mặt trontg phân đoạn. Thông thường người ta tách phân đoạn dầu nhờn bằng cách chưng cất chân không phần cặn dầu mỏ, để tách phân huỷ ở được cao. III.5.2. ứng dụng. Các phân đoạn dầu nhờn hẹp 320 á 4000C; 300 á 4000C; 400 á 4500C; 420 á 4900C; 450 á 5000C. được dùng để sản xuất các loại dầu nhờn bôi trơn khác nhau. Ngoài ra phân đoạn này còn được dùng để sản xuất sản phẩm trắng, các sản phẩm trắng là tên gọi của 3 loại nhiên liệu xăng, kerosen và diezen, đó là các loại nhiên liệu được sử dụng nhiều nhất, quan trọng nhất. Để làm tăng số lượng các nhiên liệu này có thể tiến hành phân huỷ gasoil nặng bằng phương pháp crarking hoặc hyđrocrarking với cách này, có thể biến các cấu tử C21áC40 thành xăng (C51 C11); kerosen (C11 á C16); diezen (C16 á C20). Như vậy nâng cao được hiệu suất sử dụng của dầu mỏ. III.6. Phân đoạn mazut. Phân đoạn mazut là phân đoạn cặn chưng cất khí quyển được dùng làm nhiên liệu đốt clo các lò công nghiệp hauy được sử dụng làm nhiên liệu cho quá trình chưng cất chân không để nhận các cấu tử dầu nhờn hay nhận nhiên liệu cho quá trình Crarking nhiệt, Crarking xúc tác hay hydrocrarking. III.7. Phân đoạn cặn dầu mỏ (cặn Guron). III.7.1. Thành phần hoá học. Gudron là phần còn lại sau khi đã phân tích các phân đoạn kể trên, có nhiệt độ sôi lớn hơn 5000C gồm các hyđro cacbon lớn hơn C41 giới hạn cuối cùng có thể lên đến C80. Thành phần của phân đoạn này phức tạp có thể chia thành ba nhóm chính sau: III.7.1.1. Nhóm chất dầu. Nhóm chất dầu bao gồm các hyđro cacbon có phần tử lượng lớn tập trung nhiều các hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa thơm và naphten đây là nhóm chất nhẹ nhất,có tỷ trọng xấp xỉ bằng 1 hoà tan trong xăng n - pentan, CS2 … nhưng không hoá tan trong cồn. Trong phân đoạn cặn, nhóm đầu tiên khoảng 45 á 46 %. III.7.1.2. Nhóm chất nhựa. Nhóm này ở dạng keo quánh gồm hai nhóm thành phần đó là các chất trung tính và các chất axit. Các chất trung tính có màu đen hoặc nâu, nhiệt độ hoá mềm nhỏ hơn 1000C tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hoà tan trong xăng, naphta, chất trung tính tạo cho nhựa có tính dẻo dai và tính kết, hàm lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ kéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10 á 15 khối lượng của cặn gudran. Các chất axit là chất có nhóm - COOH, màu nâu sẫm tỷ trọng lớn hơn 1 dễ hoà tan trong closofoc và rượu etylic; chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt khả năng kết dính của bitum phụ thuộc vào hàm lượng chất axit có trong nhựa nó chỉ chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ. III.7.1.3. Nhóm asphanten. Nhóm asphanten là nhóm chất rắn màu đen cấu tạo tinh thể tỷ trọng lớn hơn 1 chứa phần lớn các hợp chất dị vòng có khả năng hoà tan mạnh trong cacbon disunfua (CS2) đến ở 3000C không bị nóng chảy mà bị chảy mà bị cháy thành tro. Ngoài 3 nhóm chất chính nói trên, trong cặn guclron còn có các hợp chất kim của kim loại nặng, các chất cabon, cacboit rắn, giống như cốc , màu sẫm không tan trong các dung môi thông thường, chỉ tan trong pyridin. III.7.2. ứng dụng. Phân đoạn cặn gudron được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: sản xuất bitum, than cốc, nhiên liệu đốt lò. Trong các ứng dụng trên, để sản xuất bitum là ứng dụng quan trọng nhất. Chương IV: Sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ của quá trình chưng cất. IV.1. Sơ đồ công nghệ chưng cất AD với bay hơi một lần Với dầu ỏ chứa lượng khí hoà tan thấp (0,5 á 1,2%) trữ lượng xăng thấp cho tới 3500C không lớn hơn 45% thì thuận tiện nhất và cũng phù hợp hơn cả là nên chọn sơ đồ công nghệ chưng cất AD với bay hơi một lần và một tháp chưng cất. IV.2. Sơ đồ chưng cất AD với bay hơi hai lần. Vời dầu mỏ chứa nhiều phần nhẹ, tiềm lượng sản phẩm trắng cao (50 á65%) chứa nhiều khí hoà tan (> 1,2%) chứa nhiều phân đoạn xăng, trong trường hợp này để đạt được mục đích của quá trình chưng cất có kết quả cao thì ta nên chọn sơ đồ công nghệ chưng cất AD với bay hơi hai lần, lần 1 bay hơi sơ bộ phần nhẹ và tinh cất chúng ở tháp sơ bộ còn lần hai chưng cất phần dầu còn lại. Như vậy ở tháp chưng sơ bộ còn lần hai chưng cất phần dầu còn lại. Như vậy ở tháp chưng sơ bộ ta tách được phần khí hoà tan và phần xăng có nhiệt độ sôi thấp ra khỏi dầu. Để ngưng tụ hoàn toàn hơi bay lên, người ta phải tiến hành chưng cất ở áp suất cao hơn (khoảng 0,35 á 1Mpa). Nhờ áp dụng chưng hai lần ta có thể giảm được áp suất trong tháp thứ hai đến áp suất 0,14 á0,16 Mpa và nhận được từ dầu thô lượng sản phẩm phẩm trắng nhiều hơn. Còn chưng cất ở áp suất thấp khi dùng nguyên liệu cho quá trình crarking xúc tác hay quá trình hydro cracking. Sơ đồ chưng cất dầu thô với tháp bay hơi sơ bộ rất phổ biến trong các nhà máy chế biến dầu Liên Bang Nga và các nước Tây Âu. Sơ đồ công nghệ này cho phép đạt được độ sâu chưng cất cần thiết và linh hoạt hơn khi liên kết AD và VD với các loại nguyên liệu dầu thô khác. IV.3. Chọn Chọn dây chuyền công nghệ. Việc chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ chưng cất trước hết hoàn toàn phụ thuộc vào các đặc tính của nguyên liệu và mục đích của quá trình chế biến. IV.3.1. Chọn dây chuyền công nghệ. Ta chọn dây chuyền công nghệ chưng cất loại một tháp. * Nhược điểm: Đối với loại dầu chứa nhiều phân đoạn nhẹ nhiều tạp chất lưu huỳnh, nước thì gặp khó khăn khi áp dụng loại hình công nghệ chưng cất này. Khó khăn là áp suất trong thiết bị lớn, vì vậy cần phải có độ bền lớn, tốn nhiên liệu, đắt tiền, cấu tạo thiết bị phức tạp để tránh gây nổ do áp suất cao. Do đó sơ đồ công nghệ này chỉ được chọn cho quá trình chưng cất loại dầu chứa ít phần nhẹ ( không quá 8 á10%) ít nước ít lưu huỳnh. * Ưu điểm. Quá trình làm việc của sơ đồ công nghệ này là sự bốc hơi đồng thời các phân đoạn nhẹ và nặng góp phần làm giảm được nhiệt độ bốc hơi và nhiệt lượng đốt nóng dầu trong lò, quá trình chưng cất cho phép áp dụng trong điều kiện thực tế chưng cất dầu. thiết bị loại này có cấu tạo đơn giản, gọn, ít tốn kém. Trong đó: 1. Dầu thô 2. Lò đốt. 3. Bơm. 4. Thiết bị làm lạnh. 5. Thiết bị trao đổi nhiệt 7. Tháp chưng 8. Tháp tái bay hơi. 9. Bể chứa 10. Tháp ổn định. 11. Thiết bị tái đun sôi 12. LPG. 13. Xăng. 14. Kerosen. 15. Gasoi nhẹ. 16. Gasoil nặng. 17. Cặn. IV.2.2 Thuyết minh. Dầu thô được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt rồi vào thiết bị tách muối và nước (5) theo phương pháp điện trường ở áp suất 9 á 12kg/cm2 nhiệt độ từ 130 á 1500C sau đó tiếp tục đi thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm chưng cất rồi đi vào lò đốt nóng đến nhiệt độ cho phép (dầu chưa bị phân huỷ) nhiệt độ tuỳ thuộc vào lượng lưu huỳnh, nếu dầu chứa nhiều lưu huỳnh thì nhiệt độ không quá 3200C nếu dầu chứa ít lưu huỳnh thì nhiệt độ không quá 3600C. Sau khi đạt được nhiệt độ đó ta nạp vào tháp chưng cất (7) trong tháp chưng cất hỗn hợp lỏng, hơi của dầu thô được nạp vào đĩa nạp liệu, từ đó hơi bay lên và quá trình tinh chế hơi được thực hiện ở giai đoạn luyện, ở đỉnh tháp chưng cất p