Đồ án Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu mazut

g búng thuỷ tinh tiếp tục được cracking hoỏ và cốc hoỏ. Phần cặn nặng cũn lại được đem đi cõn để xỏc định cặn cacbon theo Ramsbottom. II.1.11. Màu sắc của dầu nhờn. Sự khỏc nhau về màu sắc của dầu nhờn cú nguồn gốc lừ sự khỏc nhau về dầu thụ dựng để chế biến ra nú, về khoảng nhiệt độ sụi, về phương phỏp và mức độ làm sạch trong quỏ trỡnh luyện. Màu dầu rất khỏc nhau từ trong suốt đến sẫm màu hoặc đen. Người ta nhận thấy rằng dầu bị tối màu dần trong quỏ trỡnh sử dụng là dất hiệu của sự nhiễm bẩn hay sự bắt đầu của quỏ trỡnh dầu bị oxy hoỏ. Sự sẫm màu của dầu kốm theo sự thay đổi khụng lớn của chỉ số trung hoà và độ nhớt thường là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn cỏc chất lạ. Cỏc tạp chất cú màu cú thể làm màu dầu thay đổi rừ rệt nhưng khụng ảnh hưởng đến cỏc thuộc tớnh khỏc. Núi chung cỏc phương phỏp so màu đều dựa trờn cơ sở so sỏnh bằng mắt thường, lượng ỏnh sỏng truyền qua một bề dày xỏc định của một loại dầu với lượng ỏnh sỏng truyền qua một trong số dóy kớnh màu. Theo ASTM-D1500 (màu của cỏc sản phẩm dầu mỏ) thỡ phương phỏp thử là phộp xỏc định bằng mắt màu của cỏc loại dầu bụi trơn và một lượng lớn cỏc sản phẩm dầu mỏ khỏc, cỏc loại sỏp cũng nằm trong số đú. Người ta dựng một nguồn sỏng tiờu chuẩn, cũn mẫu thỡ được đặt trong buồng thử rồi so sỏnh với màu của cỏc đĩa thuỷ tinh màu. II.2. Cụng dụng của dầu nhờn [1] Cú thể núi dầu nhờn ra đời là một bước đột phỏ, cú ý nghĩa vụ cựng to lớn đối với mọi ngành cụng nghiệp cũng như dõn dụng. Nú gúp phần nõng cao tuổi thọ của cỏc loại động cơ, cỏc thiết bị và mỏy múc cụng nghiệp, từ đú làm tăng hiệu quả kinh tế đồng thời làm giảm chi phớ đầu tư. Để cú được những kết quả như vậy là nhờ những tớnh năng rất riờng của dầu nhờn như sau: II.2.1. Cụng dụng bụi trơn làm giảm ma sỏt Mục đớch cơ bản của dầu nhờn là bụi trơn giữa cỏc bề mặt tiếp xỳc cỏc chi tiết chuyển động nhằm làm giảm ma sỏt. Mỏy múc sẽ bị mài mũn ngay nếu khụng cú dầu bụi trơn. Khi cho dầu vào mỏy với một lớp đủ dày, dầu sẽ xen kẽ giữa hai bề mặt . Khi chuyển động, chỉ cú cỏc phõn tử dầu nhờn trượt lờn nhau do đú mỏy múc làm việc nhẹ nhàng, ớt bị mũn, giảm được cụng tiờu hao vụ ớch và nõng cao tuổi thọ của mỏy múc. II.2.2. Cụng dụng làm mỏt Khi ma sỏt, kim loại núng lờn. Như vậy một lượng nhiệt đó được sinh ra trong quỏ trỡnh đú. Lượng nhiệt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hệ số ma sỏt, tải trọng, tốc độ. Tốc độ càng lớn, thỡ lượng nhiệt sinh ra càng nhiều, kim loại sẽ bị núng làm cho mỏy múc làm việc mất chớnh xỏc. Nhờ trạng thỏi lỏng, dầu chảy qua cỏc bề mặt ma sỏt đem theo một phần nhiệt truyền ra ngoài làm cho mỏy múc làm việc tốt hơn. II.2.3. Cụng dụng làm sạch. Khi làm việc, bề mặt ma sỏt sinh ra mựn kim loại, những hạt rắn này sẽ làm cho bề mặt cụng tỏc bị xước, hỏng. Ngoài ra cú thể cú cỏt, bụi, tạp chất ở ngoài rơi vào bề mặt ma sỏt. Nhờ dầu nhờn lưu chuyển tuần hoàn qua cỏc bề mặt ma sỏt cuốn theo cỏc tạp chất đưa về cacte dầu và được lắng lọc đi. II.2.4. Cụng dụng làm kớn. Trong cỏc động cơ, cú nhiều chi tiết truyền động cần phải làm kớn và chớnh xỏc như piston - xilanh, nhờ khả năng bỏm dớnh tạo màng dầu cú thể gúp phần làm kớn cỏc khe hở, khụng bị rũ rỉ, bảo đảm cho mỏy múc làm việc bỡnh thường. II.2.5. Cụng dụng bảo vệ kim loại. Bề mặt mỏy múc, động cơ, khi làm việc thường tiếp xỳc với khụng khớ, hơi nước, khớ thải… làm cho kim loại bị ăn mũn, hư hỏng. Nhờ dầu nhờn cú thể làm thành màn mỏng phủ kớn lờn bề mặt kim loại nờn ngăn cỏch được với cỏc yếu tố trờn, vỡ vậy kim loại được bảo vệ. III. SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA CÁC SƠ ĐỒ CễNG NGHỆ [11]. Cụng nghệ sản xuất dầu gốc kinh điển trờn đõy đó ra đời từ rất lõu và ngày càng được cải thiện nhằm tạo ra sản phẩm cú chất lượng cao hơn và kinh tế hơn. Từ quỏ trỡnh tỏch sỏp bằng phương phỏp làm sạch và lọc với quỏ trỡnh lọc quay chõn khụng liờn tục đó cho phộp giảm đỏng kể chi phớ. Mặt khỏc từ quỏ trỡnh làm sạch dầu gốc bằng axit và đất sột với mức độ tốn kộm cao, lượng hoỏ chất tiờu tốn nhiều, quỏ trỡnh làm việc giỏn đoạn và khụng đảm bảo điều kiện mụi trường do chất thải là axit lẫn đất sột. Do vậy quỏ trỡnh này đó được thay thế bằng quỏ trỡnh hydro hoỏ làm sạch với giỏ thành giảm đỏng kể, chất lượng dầu tăng lờn và mức độ tự động hoỏ cao với cường độ làm việc liờn tục. Việc xử lý bằng hydro cũn nhằm chuyển hoỏ cỏc cấu tử khụng mong muốn chứa trong phõn đoạn cất chõn khụng. Làm sạch bằng hydro nhỡn chung được ỏp dụng như là bước cuối cựng sau khi xử lý bằng dung mụi nhằm tỏch cỏc loại hợp chất khụng mong muốn cũn sút lại thay cho quỏ trỡnh xử lý bằng đất sột. Trong những năm gần đõy cỏc nhà khoa học đó và đang cải tiến theo hướng ỏp dụng cỏc quy trỡnh xử lý bằng hydro như quỏ trỡnh hydrocracking, quỏ trỡnh hydroizome hoỏ… Cũn đối với quỏ trỡnh hydrocracking là quỏ trỡnh chuyển hoỏ phõn đoạn dầu thụ nặng thành cỏc sản phẩm phõn tử lượng nhỏ hơn trong điều kiện cú hydro ỏp suất cao và xỳc tỏc axit. Nhờ quỏ trỡnh hydrocracking cho phộp sản xuất dầu nhờn cú nhiệt độ động đặc thấp và chỉ số độ nhớt cao. Tuỳ điều kiện cụng nghệ người ta chia hydrocracking thành ba loại sau: - Hydrocracking khe khắt tiến hành ỏp suất H2 rất cao, từ 200 á 250at. - Hydrocracking với độ khe khắt vừa phải tiến hành ở ỏp suất H2 từ 100 á 150at. - Hydrocracking với độ khe khắt mềm tiến hành ở ỏp suất H2 từ 30 á 70 at Khi tiến hành hydrocracking để sản xuất dầu nhờn, người ta làm thay đổi thành phần hoỏ học và cấu trỳc của nguyờn liệu theo hướng tăng cỏc hydrocacbon cú chỉ số độ nhớt cao, nhiệt độ đụng đặc thấp và độ ổn định oxy hoỏ cao. Nguyờn liệu cho quỏ trỡnh hydrocracking là phần dầu nhờn cất, phần dầu nhờn đó tỏch nhựa - asphan và hỗn hợp của chỳng. Do khả năng linh động của quỏ trỡnh mà người ta cú thể dựng nguyờn liệu với độ nhớt rất cao. Sản phẩm nhận được sau hydrocracking được dựng để chế tạo dầu gốc và dầu gốc nhận được bằng phương phỏp này cú màu sắc đẹp, chỉ số độ nhớt cao. Nguyờn liệu cho quỏ rỡnh hydroizome hoỏ thường dựng là cỏc parafin mềm hoặc phõn đoạn cất trực tiếp từ dầu thụ chứa nhiều parafin với hàm lượng lưu huỳnh khụng lớn lắm 0,03 á 0,04%. Sản phẩm của quỏ trỡnh hydroizome hoỏ là cỏc izo- parafin sau đú sẽ tiếp tục được đưa vào chưng cất tỏch parafin rắn để nhận được dầu gốc cú chất lượng cao. Dầu nhờn hydroizome hoỏ cú chỉ số độ nhớt tốt và độ tiếp nhận phụ gia tốt. IV. TÍNH CHẤT CỦA NGUYấN LIỆU VÀ SẢN PHẨM. IV.1. Tớnh chất của nguyờn liệu [1, 2, 11]. Nguyờn liệu dựng để sản xuất dầu nhờn là phõn đoạn cặn mazut thu được từ quỏ trỡnh chưng cất trực tiếp từ dầu thụ. Cặn mazut thu được đem chưng cất ở điều kiện chõn khụng được cỏc phõn đoạn dầu nhờn chia theo khoảng nhiệt độ sụi khỏc nhau. Cụ thế gồm: - Phõn đoạn dầu nhờn nhẹ 300 á 4000C. - Phõn đoạn dầu nhờn trung bỡnh 350 á 4200C. - Phõn đoạn dầu nhờn nặng 420 á 5000C + Cỏc hợp chất cú mặt trong cặn mazut gồm cú: - Parafin mạch thẳng và mạch nhỏnh. - Hydrocacbon naphten đơn vũng hay đa vũng cú hoặc khụng cú chứa mạch nhỏnh alkyl. - Cỏc hydrocacbon thơm đơn vũng hay đa vũng cú hoặc khụng cú chứa mạch nhỏnh alkyl. - Cỏc hợp chất lai hợp mà chủ yếu là loại lai hợp giữa naphten và parafin, giữa naphten và hydrocacbon thơm. Cỏc hợp chất dị nguyờn tố chứa oxy, ni tơ, lưu huỳnh. Trong phõn đoạn cặn mazut cú chứa cỏc hợp chất hydrocacbon với số nguyờn tử cacbon từ 21 đến 40 hay cao hơn, cú nhiệt độ sụi trờn 3000C. Do vậy những hydrocacbon trong phõn đoạn này cú trọng lượng phõn tử lớn và cú cấu trỳc phức tạp, đặc biệt là dạng hydrocacbon lai hợp tăng lờn rất nhiều. + Loại hydrocacbon n-parafin, izo-parafin thường cú số lượng ớt hơn so với naphten hay hydrocacbon thơm và dạng lai hợp, ngay cả ở dầu thụ họ paratinic điều này vẫn đỳng. Cỏc izo-parafin lại cú số lượng ớt hơn n-parafin và cỏc izo-parafin này cú cấu trỳc mạch chớnh dài, ớt nhỏnh phụ và cỏc nhỏnh chỉ là cỏc nhúm metyl. + Cỏc hydrocacbon naphten là loại chiếm đa số trong phõn đoạn cặn mazut. Số vũng naphten cú thể cú từ 1 đến 4 là chủ yếu (cú một số loại dầu đó phỏt hiện thấy vũng naphten cú thể đến 7 hoặc 9). Xung quanh vũng naphten thường cú nhỏnh phụ là cỏc nhúm metyl và đồng đẳng của nú. Những loại naphten 1 hay 2 vũng cú nhỏnh phụ là cỏc hydrocacbon parafin dài, nhỏnh phụ thường là mạch alkyl thẳng hoặc nhỏnh và thường ớt nhỏnh. + Cỏc hợp chất thơm ở phõn đoạn dầu nhờn thường gặp là loại 1 , 2 hay 3 vũng thơm, cũn loại nhiều vũng thơm ngưng tụ lại tập trung chủ yếu ở phần cặn gudron. Đại bộ phận cỏc hợp chất thơm ở phõn đoạn dầu nhờn là loại lai hợp, lai hợp naphten và hydrocacbon thơm hay parafin. + Cỏc hợp chất phi hydrocacbon như cỏc hợp chất chứa nguyờn tố nitơ, lưu huỳnh cũng chiếm phần lớn trong phõn đoạn mazut. Ngoài ra cũn cú cả cỏc hợp chất chứa kim loại nặng như vanadi, niken, sắt... cũng gặp trong phõn đoạn này. Qua nghiờn cứu thấy rằng trờn 50% lượng lưu huỳnh cú mặt chủ yếu tồn tại trong cỏc sunfua, disunfua dị vũng nối với cỏc naphten, cỏc thiofen và thiofen nhiều vũng. Cỏc hợp chất chứa oxy nằm trong phõn đoạn chủ yếu là cỏc axit. Núi chung cỏc hợp chất phi hydrocacbon là cỏc chất cú hại , chỳng tạo ra màu sẫm cho sản phẩm, làm giảm độ ổn định oxy hoỏ của sản phẩm. Vỡ thế trong quỏ trỡnh sản xuất dầu nhờn, người ta phải ỏp dụng cỏc biện phỏp khỏc nhau để loại chỳng ra khỏi dầu gốc.  Bảng 3: Thành phần hydrocacbon cú mặt trong dầu nhờn (mỏ Poncalty) Loại hydrocacbon % thể tớch trong dầu nhờn n-Parafin, izo-Parafin Naphten 1 vũng Naphten 2 vũng Naphten 3 vũng Hydrocacbon thơm 1 vũng + naphten Hydrocacbon thơm 2 vũng + naphten Hydlocacbon thơm 3 vũng + naphten Hydrocacbon hơn nhiều vũng ngưng tụ và cỏc hợp chất phi hydrocacbon 13,4 8,3 18,4 9,9 16,5 16,5 8,1 6,6 8,0 IV.2. Tớnh chất sản phẩm [1,2] Chưng cất chõn khụng tạo ra cỏc sản phẩm dầu bụi trơn cú độ nhớt khỏc nhau và tất cả cỏc dầu bụi trơn chưng cất phản ỏnh thành phần hoỏ khỏc học tổng quỏt của loại dầu mỏ đem sử dụng. Và sản phẩm thu được từ quỏ trỡnh chưng cất chõn khụng cặn mazut là cỏc phõn đoạn dầu nhờn và cặn gudron. Sơ đồ mụ tả chưng chõn khụng cặn mazut. Hỡnh 10. Cỏc phõn đoạn sản phẩm lấy ra từ quỏ trỡnh chưng cất chõn khụng IV.2.1. Phõn đoạn dầu nhờn. Dầu nhờn gốc thu được từ quỏ trỡnh chưng cất chõn khụng cặn mazut là quỏ trỡnh chế biến vật lý, do đú thành phần hoỏ học của phõn đoạn dầu nhờn giống như thành phần hoỏ học của phõn đoạn cặn mazỳt. Tuy nhiờn do tớnh chất sử dụng của dầu nhờn mà một so hợp chất trong cặn mazut khụng cú lợi cần phải loại ra. Khi nghiờn cứu cỏc tớnh chất sử dụng của phõn đoạn dầu nhờn, người ta thấy cỏc hợp chất n-parafin với phõn tử lượng lớn thường là parafin rắn (cũn gọi là sỏp), chỳng làm giảm độ linh động của dầu nhờn nờn hàm lượng của chỳng cũng phải giảm tới mức cần thiết, đặc biệt với cỏc dầu bụi trơn làm việc ở nhiệt độ õm. Cỏc izo-parafin lại là thành phần rất tốt trong dầu bụi trơn vỡ chỳng cú độ nhớt thớch hợp và tớnh chất nhớt nhiệt tốt. Nếu mạch nhỏnh izo-parafin càng dài thỡ đặc tớnh này càng thể hiện rừ ràng hơn. Cỏc hydrocacbon naphten hay hydrocacbon thơm 1 vũng hoặc 2 vũng với mạch nhỏnh parafin dài khi cú cựng nhiệt độ sụi thỡ độ nhớt cũng xấp xỉ nhau. Khi tăng chiều dài nhỏnh, độ nhớt tăng lờn rừ rệt và chỉ số nhớt cũng tốt, đặc biệt là khi mạch nhỏnh alkyl lại phõn nhỏnh. Cũn đối với cỏc naphten và hydrocacbon thơm nhiều vũng hoặc loại lai hợp naphten - hydrocacbon thơm thường cú độ nhớt rất cao, song chỉ số nhớt lại rất thấp. Như vậy cỏc hợp chất này khụng phải là cấu tử cần thiết cho dầu gốc để chế tạo dầu bụi trơn chất lượng cao. Mặt khỏc, trong quỏ trỡnh bảo quản hay làm việc, cỏc hợp chất này cú xu hướng tạo nhựa mạnh làm giảm nhanh chúng tớnh năng sử dụng của dầu nhờn. Như vậy, cú cỏc hợp chất hydrocacbon với cấu trỳc gồm naphten hay hydrocacbon thơm 1 vũng cú nhỏnh izo-parafin dài và cỏc izo-parafin mới là những cất tử !ý tưởng cho dầu bụi trơn, vỡ chỳng khụng chỉ cú độ nhớt đảm bảo mà cũn cú chỉ số độ nhớt cao, cho phộp chế tạo được dầu nhờn chất lượng cao. Trong trường hợp cần sản xuất dầu nhờn cú chất lượng cao rừ ràng chỳng ta cần phải tiến hành loại bỏ cỏc hợp chất khụng thớch hợp ra khỏi dầu nhờn nguyờn liệu. Đú là cỏc hydrocacbon nhiều vũng, cỏc hợp chất dị nguyờn tố và ngay cả n-parafin cú trọng lượng phõn tử lớn. Hỡnh 11 cho biết những thành phần nào trong phần cất chõn khụng từ dầu thụ là cú lợi cho dầu gốc và thành phần nào cần phải tỏch ra trong quỏ trỡnh lọc dầu. Hỡnh 11- Sơ đồ đơn giản của việc tỏch cấu tử khụng mong muốn ra khỏi cỏc phõn đoạn chưng chõn khụng trong quỏ trỡnh sản xuất dầu gốc Cỏc loại dầu thụ khỏc nhau sẽ cho thành phần phõn đoạn dầu nhờn khỏc nhau và chỉ những phõn đoạn đầu nhờn của dầu mỏ họ naphteno - parafinic, parafino - naphtenic hay parafinlc cú khả năng sản xuất được dầu gốc cú chất lượng cao. Ngược lại, từ dầu mỏ họ naphten hay aromatic khú cú khả năng chế tạo dầu nhớt cú chỉ số độ nhớt cao. Trong trường hợp muốn sản xuất dầu nhờn cú chỉ số độ nhớt cao thỡ dầu mỏ họ naphten hay aromatic thỡ người ta phải thờm một lượng lớn cỏc phụ gia để làm tăng chỉ số nhớt như vậy giỏ thành sẽ cao hơn. Những phụ gia này thường là cỏc polyme như polyizobutylen, polymetacrylat và polyme của este vinylic, polyalkylstyren. Như vậy, việc tỏch cỏc thành phần khụng mong muốn nhờ quỏ trỡnh lọc dầu cho phộp cú thể sản xuất dầu gốc chất lượng cao từ cỏc dầu thụ mà cú nguồn gốc khụng phự hợp cho mục đớch này. IV.2.2. phõn đoạn cặn gudron. Phõn đoạn cặn gudron là phần cũn lại của quỏ trỡnh chưng cất chõn khụng sau khi đó lấy đi cỏc phõn đoạn dầu nhờn. Chỳng cú nhiệt độ sụi lớn hơn 5000C, gồm cỏc hydrocacbon cú số nguyờn tử cacbon lớn hơn C41. Thành phần của phõn đoạn này rất phức tạp và cú thể chia thành ba nhúm sau: 1) Nhúm chất dầu bao gồm cỏc hydrocacbon cú phõn tử lượng lớn, tập trung nhiều cỏc hợp chất thơm cú độ ngưng tụ cao, cấu trỳc hỗn hợp nhiều vũng giữa hydrocacbon thơm và naphten. Đõy là nhúm hợp chất nhẹ nhất cú tỷ trọng xấp xỉ bằng 1, hoà tan trong xăng, n-pentan, CS2... nhưng khụng hoà tan trong cồn. Trong phõn đoạn cặn, nhúm chất dầu chiếm khoảng 45 á 46%. Trong cụng nghệ sản xuất dầu nhờn ta cú thể tận dụng phần chất dầu này để sản xuất dầu nhờn cú độ nhớt cao sử dụng cho cỏc loại động cơ cú tốc độ chậm và tải trọng lớn. 2) Nhúm chất nhựa (cũn gọi là nhúm malten) Nhúm này ở dạng keo quỏnh gồm hai thành phần, đú là cỏc chất trung tớnh và cỏc chất axit. Cỏc chất trung tớnh cú màu đen hoặc nõu, nhiệt độ hoỏ mềm nhỏ hơn 1000C, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hoà tan trong xăng, naphta. Chất trung tớnh tạo cho nhựa cú tớnh dẻo dai và tớnh kết dớnh. Hàm lượng của nú ảnh hưởng trực tiếp đến độ kộo dài của nhựa, chiếm khoảng 10 đến 15% khối lượng của cặn gudron. Cỏc chất axit là chất cú nhúm -COOH, màu nõu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1 dễ hoà tan trong cloroform và rượu etylic. Chấl axit tạo cho nhựa tớnh hoạt động bề mặt. Khả năng kết dớnh của bitum phụ thuộc vào hàm lượng chất axit cú trong nhựa, nú chỉ chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ. 3) Nhúm asphanten: Nhúm asphaten là nhúm chất rắn nhàu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn 1, chứa phần lớn cỏc hợp chất dị vũng, cú khả năng hoà tan mạnh trong cacbon disunfua (CS2). Đun ở 3000C khụng bị núng chảy mà bị chỏy thành tro. Ngoài ba nhúm chất chớnh núi trờn, trong cặn gudron cũn cú cỏc hợp chất cơ kim của kim loại nặng, cỏc chất cacben, cacboit rắn giống như cốc, màu sẫm, khụng tan trong cỏc dung mụi thụng thường chỉ tan trong pyridin. Phõn đoạn cặn gudron được sử dụng cho nhiều lục đớch khỏc nhau như sản xuất bitum, than cốc, bồ húng, nhiờn liệu đốt lũ. Trong cỏc ứng dụng trờn thỡ sản xuất bitum là ứng dụng quan trọng nhất. Chương 2 PHẦN CễNG NGHỆ I. LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CễNG NGHỆ I.1. Lựa chọn sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn. Để chọn sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn thỡ trước hết phải xột đến chất lượng thành phần của dầu mỏ ban dầu. I.1.1. Sơ đồ cụng nghệ sản xuất dầu nhờn đơn giản Loại sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn đơn giản nhất là sơ đồ để sản xuất dầu nhờn đi từ dầu mỏ thuộc loại ớt lưu huỳnh và ớt parafin và ớt nhựa. Đối với việc sản xuất cỏc sản phẩm dầu nhờn từ dầu mỏ loại nhiều lưu huỳnh, nhiều nhựa và nhiều parafin thỡ phải chọn sơ đồ hệ thống sản xuất dầu nhờn phức tạp hơn và sử dụng dung mụi chọn lọc và phải thờm quỏ trỡnh khử parafin, rồi đến quỏ trỡnh hấp thụ lần cuối trờn đất sột hay thay thế cho quỏ trỡnh này bằng quỏ trỡnh làm sạch bằng hydro. Vớ dụ, đối với dầu mỏ miền đụng Liờn Xụ. Để sản xuất dầu nhờn người ta phải chọn loại sơ đồ sử dụng làm sạch lần cuối bằng cỏch hấp thụ đất sột. I.1.2. Sơ đồ cụng nghệ sản xuất dầu nhờn phức tạp. Chưng cất chõn khụng là quỏ trỡnh đầu tiờn của hệ thống sản xuất dầu nhờn, việc phõn chia phõn đoạn cú triệt để hay khụng đều ảnh hưởng đến cỏc chỉ tiờu của quỏ trỡnh cơ bản sản xuất dầu nhờn. Tất cả cỏc phõn đoạn dầu nhờn qua phõn chia ở quỏ trỡnh chưng cất ở ỏp suất chõn khụng: Phõn đoạn dầu nhờn nhẹ (300 á 4000C), phõn đoạn dầu nhờn trung (350 á 4200C), phõn đoạn dầu nhờn nặng (420 á 5000C) và phõn đoạn dầu cặn (>5000C) đều phải qua quỏ trỡnh trớch ly (hay làm sạch) bằng dung mụi chọn lọc (cú thể dựng phenol hay furfurol,...). Sau đú tiếp tục tới quỏ trỡnh kết tinh (hay khử) parafin nặng để giảm nhiệt độ đụng đặc của dầu nhờn và cuối cựng làm sạch lần cuối bằng cỏch hấp thụ trờn đất sột để tỏch cỏc chất nhựa cũn lại, tỏch hết cỏc chất dung mụi cú lẫn từ cỏc quỏ trỡnh trờn và tỏch hết cỏc chất axit. Kết thỳc hệ thống là quỏ trỡnh pha trộn cỏc cấu tử đầu nhờn với cỏc tỷ lệ khỏc nhau và pha trộn với cỏc phụ gia với cỏc chức năng khỏc nhau nhằm đỏp ứng nhu cầu sử dụng. Quỏ trỡnh hydrocracking để sản xuất dầu nhờn với nguyờn liệu là cỏc đoạn dầu nhờn cất cú độ nhớt cao và phõn đoạn dầu cặn lấy từ quỏ trỡnh khử asphanten trong gudron thay thế cho quỏ trỡnh làm sạch bằng mụi chọn lọc cho ta sản phẩm dầu nhờt cú chi số độ nhớn cao. Tuy chi phớ cho quỏ trỡnh này hơn so với làm sạch bằng dung mụi chọn lọc. Hiện nay, sơ đồ cụng nghệ được sử dụng nhiều nhất là sơ đồ sản xuất dầu chung. I.2. Thuyết minh sơ đồ cụng nghệ Nguyờn liệu mazỳt được bơm đưa đến lũ đốt ( 1) đốt núng đến nhiệt độ khoảng 400 - 4200C (trước khi đi đến lũ đốt (1) nú được gia nhiệt bởi thiết bị trao đổi nhiệt (3)). Hỗn hợp chất hơi lỏng dầu mazỳt đi ra từ lũ đốt cho vào thỏp chưng cất chõn khụng (2). Tại thỏp này sẽ tỏch phần hơi ra khỏi phần rộng (350 - 5000C) và được làm lạnh nhanh bởi thiết bị trao đổi nhiệt (3). Khớ bị phõn huỷ, hơi nước và sản phẩm dầu dần đi ra đỉnh thỏp chưng chõn khụng (2) cho qua thiết bị làm lạnh và ngưng tụ (9) rồi được đưa vào thiết bị tạo chõn khụng. Phần khớ được hỳt ra nhờ mỏy bơm hỳt chõn khụng (cũn phần lỏng theo đường ống cho vào bể chứa sản phẩm đỉnh (8) để tỏch riờng dầu và nước). Nhờ hệ thống làm lạnh và ngưng tụ bậc ba mà giảm được ỏp suất trong thỏp chưng cất chõn khụng và giảm được hàm lượng dầu lẫn trong nước ra ngoài. Tại phần đỏy thỏp, chưng cất chõn khụng thu được cặn gudron, tại đỏy thỏp chưng chõn khụng cho hơi nước quỏ nhiệt vào làm tỏc nhõn bay hơi. Tại thiết bị tỏi bay hơi (7) lấy ra phõn đoạn dầu nhờn (350 á 4500C) và (450 á 5000C). Cỏc phõn đoạn này cũng được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt và làm lạnh. Để đảm bảo cho thỏp chưng cất chõn khụng được hoạt động với hiệu suất cao, một phần sản phẩm của cỏc phõn đoạn được cho hồi lưu quay trở lại thỏp. Mặt khỏc, để đảm bảo cho thỏp hoạt động bỡnh thường phải cú hồi lưu trung gian bằng cỏch lấy sản phẩm trong thỏp cấp nhiệt trung gian. * Ưu điểm của cụng nghệ Sử dụng thỏp chưng cất chõn khụng để chưng cất mazut, để sản xuất dầu nhờn đỏp ứng được yờu cầu về mặt cụng nghệ: là khụng làm phõn huỷ nguyờn liệu khi chưng cất do hạ thấp được nhiệt độ sụi của hydrocacbon, do đú cho phộp chưng cất cỏc cấu tử cú nhiệt độ sụi lớn hơn 5000C mà khụng cần phải chưng đến 5000C. Ngoài ra, với việc cho hơi nước vào đỏy thỏp chưng đổi làm giảm ỏp suất riờng phần của dầu, tăng cường khuấy trộn chất lỏng, trỏnh tớch nhiệt cục bộ, tăng diện tớch bề mặt bay hơi do tạo thành cỏc tia và cỏc bong búng hơi. Khi đú, đạt được mức độ bay hơi lớn cho nguyờn liệu dầu, trỏnh quỏ trỡnh ngăn ngừa tạo cốc trong cỏc ống đốt núng. Với việc hồi lưu đỏy cho phộp tỏch ra phần dầu một cỏch triệt để đồng thời đẩy nhanh phần cặn gudron ra khỏi thỏp trỏnh bị tạo cốc và phõn huỷ làm thay đổi cụng nghệ của thỏp. Với cỏc đặc tớnh phự hợp với quy trỡnh sản xuất dầu nhờn và cú cỏc ưu điểm thuận lợi cho quỏ trỡnh sản xuất, em chọn sơ đồ cụng nghệ sử dụng thỏp chưng cất chõn khụng và thiết bị tỏi bay hơi. I.3. Cỏc thiết bị chớnh trong dõy chuyền cụng nghệ. I.3.1. Thỏp chưng cất chõn khụng Dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ rất dễ bị phõn huỷ ở nhiệt độ cao. Vỡ thế khi cần chưng cất những sản phẩm cú nhiệt độ cao (> 3500C) nếu chưng ở ỏp suất thường thỡ chỳng sẽ bị phõn huỷ, do đú cần tiến hành ở ỏp suất chõn khụng. Thỏp chưng cất chõn khụng cho phộp hạ thấp nhiệt độ sụi của cỏc sản phẩm dầu mỏ. Cấu tạo của thỏp bao gồm: 1. Đầu nối cho hơi vào. 2. Lối vào của hồi lưu đỏy (hồi lưu núng). 3.Lối ra của hồi lưu tuần hoàn giữa 4. Khớp nối thiết bị đo chõn khụng 5. Tấm chắn (sàng ) 6. Lối ra hơi đi vào thiết bị tạo chõn khụng 7. Van khụng khớ 8. Lối ra hồi lưu đỉnh 9. Lối vào hồi lưu tuần hoàn đỉnh (hồi lưu lạnh) 10. Lối vào hồi lưu tuần hoàn giữa (hồi lưu lạnh) 11. Đầu nối để rửa tấm chắn loại sàng 12. Lối vào của mazut từ lũ sang 13. Lối lấy gudron ra 14. Đỏy thỏp 15. Thõn thỏp 16. Tấm chắn chảy chuyền 17 Mỏng chảy chuyền 18. Tấm chắn chảy tràn 19. Ống chảy chuyền 20. Đĩa 21. Nắp thỏp I.3.2. Lũ ống Thiết bị chưng cất chõn khụng đốt núng trực tiếp thỡ lũ đốt là nguồn nhiệt quan trọng. Phổ biến nhất là loại lũ đốt cả bọc thộp với vật liệu cỏch nhiệt. Nhiờn liệu được dưa vào lũ đốt chỏy và toả nhiệt. Khí đốt Buồng đối lưu Khí đốt Sản phẩm ra Sản phẩm ra Nguyên liệu vào Nguyên liệu vào Cống ngầm đến ống Hỡnh 15. Cấu tạo lũ đốt. Cấu trỳc của lũ ống: Phần bức xạ nhiệt. Phần dối lưu nhiệt Phần đối lưu nhiờn liệu. Phần thụng giú. Phần thu hồi nhiệt thừa * Phần bức xạ nhiệt Là phần quan trọng nhất của lũ đốt, nú được gọi là buồng đốt, ở đõy nhiờn liệu được đốt chỏy trực tiếp để tạo ra ngọn lửa. Phần bức xạ nhiệt đạt hiệu quả cao so với phần khỏc của lũ chớnh vỡ vậy cần quan tõm tới cấu trỳc cơ khớ và vật liệu của phần bức xạ, phần bức xạ cung cấp 70 á 80% tổng nhiệt lượng yờu cầu. * Phần đối lưu nhiờn liệu Đõy là bộ phận thoỏt nhiệt là bộ phận quan trong của lũ đốt. Tạo ra ngọn lửa và điều chỉnh ngọn lửa tiếp xỳc với những ống đốt và nhiờn liệu chỏy hoàn toàn. * Phần đối lưu nhiệt Thường đạt trờn phần bức xạ, ở phần này sẽ hấp thụ nhiệt của khớ chỏy tỏa ra từ vựng đốt bằng phương phỏp đối lưu nhiệt * Phần thụng giú Thiết bị thụng giú đúng vai trũ quan trọng, nú dẫn khụng khớ vào buồng đốt và dẫn khớ thải ra ngoài lũ. Hệ thống thụng giú cú thể là tự nhiờn hay cưỡng bức. Trong hệ thống thụng giú tự nhiờn sẽ cú những ống khối được lắp đặt để thụng giú, khụng cần năng lượng cơ học nào, cỏc thiết bị như quạt giú sẽ tạo ra sự đối lưu. Nhỡn chung hệ thống giú tự nhiờn sử dụng ống khúi được ỏp dụng rộng rói. * Phần thu nhiệt thừa Nhiệt sẽ được thu hồi từ khớ chỏy tỏa ra từ phần dối lưu, nhiệt thu hồi cú thể quay trở lại tuần hoàn cho lũ đốt hoặc sử dụng cho mục đớch khỏc I.3.3. Thiết bị trao đổi nhiệt Loại này cú bề mặt trao đổi nhiệt hỡnh ống căn cứ vào tớnh chất làm việc và cấu tạo thiết bị cú cỏc kiểu sau: a.Loại ống xoắn ruột gà [hỡnh 16] Hỡnh 16. Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn 1- Thiết bị; 2- Ống xoắn; 3- Giỏ đỡ. Loại thiết bị này được dựng trong cụng nghệ sớm nhất. Nú là những ống dài uốn cong lại thành nhiều vũng xoắn và dặt trong thựng hoặc nhiều ống thẳng nối với nhau vào ống khuỷu. Chất tải nhiệt cho vào thựng, chất tải nhiệt khỏc đi trong ống xoắn. Hệ số truyền nhiệt kộm do đú người ta cỏi tiến bằng cỏch đặt nhiều vũng xoắn để làm cho vận tốc và chất tỏi nhiệt trong thựng tăng làm cho hệ số truyền nhiệt tăng. Loại thiết bị này dựng để làm nguội và đun núng, hiệu quả làm việc thấp, loại thiết bị này giỏ thành rẻ nhưng làm sạch đường ống khú khăn. b. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống. Loại thiết bị này dựng để trao đổi nhiệt giữa chất lỏng, khớ và hơi. Một chất tải nhiệt đi giữa ống cũn một chất lỏng đi giữa khoảng khụng gian giữa cỏc ống. Nguyờn tắc thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau mỗi đoạn gồm 2 ống lồng vào nhau. Ống trong (1 ) của đoạn này nối thụng với ống trong của đoạn khỏc và ống ngoài (2) của đoạn này nối thụng với ống ngoài của đoạn khỏc. Để dễ thay thế và rửa ống người ta nối bằng khuỷu (3) và ống nối (4). Chất tải nhiệt (I) đi trong ống trong (1) từ dưới lờn cũn chất tải nhiệt (II) đi trong ống ngoài (2) từ trờn xuống. * Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt lớn vỡ thế tạo ra tốc độ lớn ở cả 2 chất tải nhiệt, chế tạo đơn giản. * Nhược điểm: Cồng kềnh, giỏ thành cao vỡ tốn nhiều kim loại khú làm sạch khoỏng trống giữa 2 ống. Hỡnh 17. Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống c. Loại ống chựm [hỡnh 18] Thiết bị truyền nhiệt này là được dựng phổ biến nhất trong cụng nghiệp húa chất, nú cú ưu điểm là gọn, chắc chắ