Luận Văn Khái quát chung về quá trình chưng cất dầu thô ở áp suất thường và áp suất chân không

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC CÁC BẢNG 04

DANH MỤC CÁC HÌNH 05

DANH TỪ KÝ HIỆU 06

LỜI CẢM ƠN 07

LỜI MỞ ĐẦU 08

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 09

I.1. VAI TRÒ, MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH

CHƯNG CẤT 09

I.1.1.Vai trò 09

I.1.2.Mục đích 09

I.1.3.Ý nghĩa 10

I.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 10

I.2.1. Sự sôi của dung dịch 10

I.2.2 Nguyên lý của quá trình chưng cất 11

I.3.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯNG CẤT DẦU 12

I.3.1. Chưng đơn giản 12

I.3.2.Chưng phức tạp 14

I.3.3. Đĩa chưng cất (tray) 16

I.3.4. Sự Stripping 16

I.3.5. Sự hồi lưu (Relux) 17

CHƯƠNG II: CHƯNG CẤT DẦU THÔ Ở ÁP SUẤT THƯỜNG 18

II.1. LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 18

II.2. THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH 18

II.2.1.Chế độ nhiệt của tháp chưng luyện 18

II.2.2. Áp suất của tháp chưng: 20

II.2.3. Lựa chọn công nghệ chưng cất 20

II.3. NGUYÊN LÝ CHƯNG CẤT, CÁC LOẠI THÁP CHƯNG CẤT. 21

II.3.1. Nguyên lý chưng cất. 21

II.3.2. Các loại tháp chưng cất. 22

II.3.2.1. Phân loại theo phương thức hoạt động của tháp. 22

II.3.2.2. Phân loại theo kết cấu tiếp xúc. 25

II.3.3. Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất dầu thô ở áp suât thường. 29

II.3.4. Chế độ công nghệ. 32

II.4. SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT: 33

II.4.1. Khí hydrocacbon 33

II.4.2. Phân đoạn xăng 33

II.4.3. Phân đoạn kerosen 34

II.4.4. Phân đoạn Diesel 36

II.4.5. Phân đoạn mazut 37

CHƯƠNG III: CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 38

III.1. NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

CHÂN KHÔNG 38

III.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 38

III.2.1 Chân không và kĩ thuật chân không 38

III.2.1.1 Chân không. 38

III.2.1.2 Kĩ thuật chân không 38

III.2.2 Chưng cất dầu thô ở áp suất chân không 39

III.2.3 Đặc điểm chưng cất trong tháp chân không 40

III.2.4 Thiết bị chưng cất chân không 43

III.2.4.1 Thiết bị tạo chân không 43

III.2.4.2 Thiết bị chưng cất chân không trong phòng thí nghiệm 48

III.3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CUM CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 49

III.3.1 Sơ đồ công nghệ 49

III.3.2 Thông số quá trình làm việc trong cụm chưng cất chân không 52

III.4. CÁC SẢN PHẨM THU ĐƯỢC KHI CHƯNG CẤT

CHÂN KHÔNG 52

III.4.1 Khái quát sản phẩm và quá trình thu sản phẩm 52

III.4.2 Các sản phẩm chính và ứng dụng 55

III.4.2.1 Gasoil chân không 55

III.4.2.2 Các phân đoạn dầu nhờn 55

III.4.2.3 Cặn Gudron 55

III.5. VẬN HÀNH CỤM CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG 57

III.5.1 Kiểm tra thiết bị chân không 57

III.5.1.1 Tháp chưng cất chân không 57

III.5.1.2 Đặc điểm làm việc của bơm phun 58

III.5.2 Vận hành cụm chưng cất chân không 58

III.5.2.1 Tuần hoàn lạnh 59

III.5.2.2 Tuần hoàn nóng và tạo chế độ chuẩn cho cụm chân không 59

CHƯƠNG IV: SO SÁNH CHƯNG CẤT ÁP SUẤT THƯỜNG

VÀ ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG 61

IV.1. SO SÁNH GIỮA HAI QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Ở ÁP SUẤT THƯỜNG VÀ ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG 61

IV.2. CỤM CHƯNG CẤT KẾT HỢP 62

IV.3. CÁC THIẾT BỊ CỤM CHƯNG CẤT KẾT HỢP AVD 63

IV.4. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN 64

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66


DANH MỤC CÁC BẢNG


Bảng 1.1 Nhiệt độ sôi của butan 11

Bảng 2.1 Hiệu suất sản phẩm của quá trình chưng cất 18

Bảng 2.2 Chế độ công nghệ đặc trưng của cụm chưng cất áp suất thường 32

Bảng 3.1 Thông số của quá trình chưng cất chân không 52

Bảng 4.1 So sánh hai quá trình chưng cất 61


DANH MỤC CÁC HÌNH


Hình 1.1 Nguyên lý của quá trình chưng cất 12

Hình 1.2 Chưng cất bay hơi một lần 13

Hình 1.3 Chưng cất bay hơi nhiều lần 14

Hình 1.4 Sơ đồ tiếp xúc giữa dong lỏng và hơi trong tháp chưng cất 15

Hình 1.5 Sơ đồ sự Stripping bằng nhiệt ( phân đoạn Kerosel ) 17

Hình 2.1 Sơ đồ chưng cất theo chu kỳ 23

Hình 2.2 Sơ đồ chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử 24

Hình 2.3 Sơ đồ tháp đệm 26

Hình 2.4 Cấu trúc đĩa mũ 27

Hình 2.5 Kết cấu đĩa sàng 28

Hình 2.6 Các vùng đĩa lưới dạng sụt 28

Hình 2.7 Đĩa dạng gợn sóng 29

Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất áp suất thường 31

Hình 3.1 Sơ đồ trích Distillat từ tháp chân không 42

Hình 3.2 Sơ đồ chưng cất Mazut trong hai tháp chân không nối tiếp 43

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ tạo chân không bằng hệ thiết bị

khí áp - bơm phun 47

Hình 3.4 Sơ đồ tạo chân không sâu 48

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất chân không 50

Hình 3.6 Sơ đồ nghuên tắc chưng cất chân không hai tháp 54

Hình 4.1 Sơ đồ chưng cất kết hợp AVD 63


LỜI MỞ ĐẦU


Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa, đến thế kỷ XVIII, dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ XIX, dầu được coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân.

Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65  70% năng lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ có 20  22% năng lượng đi từ than, 5  6% từ năng lượng nước và 8  12% từ năng lượng hạt nhân.

Bên cạnh đó hướng sử dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu mỏ là làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như: sản xuất cao su, chất dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân bón, thậm chí cả protêin.

Ngoài các sản phẩm nhiên liệu và sản phẩm hoá học của dầu mỏ, các sản phẩm phi nhiên liệu như dầu mỡ bôi trơn, nhựa đường, hắc ín . cũng là một phần quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp. Nếu không có dầu mỡ bôi trơn thì không thể có công nghiệp động cơ, máy móc, là nền tảng của kinh tế xã hội.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp dầu khí trên thế giới, dầu khí Việt Nam cũng đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà phát triển. Chúng ta đã tìm ra nhiều mỏ chứa dầu trữ lượng tương đối lớn như mỏ Bạch Hổ, Đại Hùng, mỏ Rồng vùng Nam Côn Sơn; các mỏ khí như Tiền Hải (Thái Bình), Lan Tây, Lan Đỏ

Đây là nguồn tài nguyên quý để giúp nước ta có thể bước vào kỷ nguyên mới của công nghệ dầu khí. Nhà máy lọc dầu số 1 Bình Sơn có công suất 6 triệu tấn/năm đã hoàn thành và đang xây dựng tiếp nhà máy số 2 Nghi Sơn. Do vậy hiểu biết và áp dụng các khoa học, công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực hóa dầu là một đòi hỏa cấp bách cho sự phát triển.


CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

I.1. VAI TRÒ, MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

I.1.1.Vai trò

Quá trình chưng cất có vai trò hết sức quan trọng trong công nghiệp chế biến dầu thô thành phần các phân đoạn sản phẩm là một phần hết sức quan trọng trong đời sống kinh tế và vật chất của con người, các sản phẩm dầu mỏ có ý nghĩa rất lớn trong nền kinh tế thế giới. Hầu hết các cường quốc trên thế giới lớn mạnh là do nền kinh tế phát triển dựa vào dầu mỏ hoặc có nền công nghiệp dầu mỏ phát triển hiện đại chính vì vậy chưng cất là một quá trình quan trọng trong chế biến dầu mỏ.

I.1.2.Mục đích

Mục đích của việc chưng cất dầu thô là để tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau như: Hydrocacbon nhẹ C1-C4, xăng, dầu hỏa (kerosene), diesel và cặn chưng cất khí quyển. Một số phân đoạn có thể đưa trực tiếp ra thị trường, một số khác cần được chế biến tiếp ở các phân xưởng theo sau nhà máy trước khi đua ra thị trường.

Bước chế biến dầu thô đầu tiên, sau quá trình khử muối, là quá trình tách dầu thô thành các phan đoạn khác nhau băng chưng cất. Quá trình này được thực hiện ở áp suất hơi cao, hơi áp suất khí quyển.

Quá trình chưng cất ở áp suất thường hay chưng cất ở áp suất khí quyển với mục đích thu nhận các phân đoạn nhiên liệu như xăng (light naphtha và heavy naphtha), kerosene (dầu hỏa dân dụng) và nhiên liệu phản lực (jetfuel), diesel (light diesel và heavy diesel) và cặn khí quyển (hay gọi là phân đoạn mazut).

Hiệu suất của các phân đoạn sản phẩm khi chưng cất dầu mỏ phụ thuộc vào bản chất dầu thô, nhiệt độ cất phân đoạn và mức độ đòi hỏi chất lượng sản phẩm thu được. Kiểm soát quá trình vận hành cột chưng cất là rất quan trọng bởi vì nó liên quan tới sản phẩm thu được. Sau đây là một số chỉ tiêu chính dùng để kiểm soát chất lượng của các phân đoạn.

Phân đoạn xăng điểm cất cuối (nhiệt độ sôi cuối).

Phân đoạn kerosene điểm cất cuối và điểm chớp cháy.

Phân đoạn gasoil điểm sương và điểm chớp cháy.

Phân đoạn cặn độ nhớt.

I.1.3.Ý nghĩa

Trong công nghệ chế biến dầu, dầu thô khi dã được xử lý qua các quá trình tách nước, muối và tạp chất cơ học được đưa vào chưng cất. Các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD (Atmospheric Distillation) và chưng cất chân không VD (Vacuum Distillation) thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý. Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là quá trình CDU (Crude oil Distillation Unit) còn chưng cất chân không VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất ở áp suất khí quyển. Trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chưng cất (cặn thô hay mazut). Tùy theo bản chất của nguyên liệu.

Khi áp dụng loại hình công nghệ chưng cất ở áp suất khí quyển AD chúng ta chỉ chưng cất dầu thô với mục đích nhận các phân đoạn xăng (naphta nhẹ, naphta nặng); phân đoạn kerosen; phân đoạn diezel (nhẹ, nặng) và phần cặn còn lại sau chưng cất. Khi muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm mục đích nhận các phân đoạn gasoil chân không hay phân đoạn dầu nhờn,người ta dùng chưng cất chân không VD. Phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu cho quá trình chế biến để nhận thêm xăng bằng quá trình Cracking. Phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm dầu mở bôi trơn.Còn phần cặn của chưng cất.

Chân không VD gọi là phân đoạn cặn Gudron, được dùng để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên liệu cho quá trình cốc hóa sản xuất cốc dầu mỏ. Như vậy tùy theo thành phần của dầu mỏ, nguyên liệu và mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình công nghệ chưng cất thích hợp.

I.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

I.2.1. Sự sôi của dung dịch

Sự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hoà của nó

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________

_________________________________________________