Tài liệu Do an cong nghe1 an phong

Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô LỜI MỞ ĐẦU Được học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng là một vinh hạnh không hề nhỏ của chính mỗi cá nhân sinh viên, với Tầm nhìn “ Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng sẽ trở thành một trong những trường đại học hàng đầu khu vực Đông Nam Á” và Sứ mệnh “Là nơi đào tạo nguồn nhân lức kỹ thuật, công nghệ chất lượng cao và cung cấp các dịch vụ khoa học, công nghệ đáp ứng nhu cầu phát triễn bền vững kinh tế - xã hội của khu vực miền Trung – Tây nguyên và cả nước” để làm được điều này sinh viên của trường không những chỉ học tập lý thuyết ở trường mà còn phải tham gia vào quá trình sản xuất ở các doanh nghiệp để nắm bắt được quá trình thực tiễn làm cho quá trình học tập trở nên hấp dẫn và chân thực hơn. Kể từ những năm đầu thế kỷ 20, khi dầu mỏ bắt đầu được khám phá cho đến những năm hiện tại và trong tương lai, nguồn tài nguyên mà người ta gọi là « vàng đen » này luôn luôn thể hiện được vai trò chủ đạo của nó trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội của thế giới, và nó là nguồn tài nguyên có thể được đánh giá là không thể thay thế cả trong một hoặc vài thế kỷ tới. Cho đến nay, dầu thô đã được nghiên cứu chế biến thành nhiều phân đoạn phù hợp với mục đích sử dụng của con người, từ các phân đoạn này, người ta có thể sử dụng nó như một nguồn nhiên liệu, chất đốt hay các sản phẩm phi năng lượng khác. Cùng với sự ra đời của động cơ đốt trong, các loại động cơ ô tô, tàu thủy, hàng không, các phân đoạn sản phẩm dầu mỏ trở thành nguồn nhiên liệu tốt nhất, là động lực phát triển nền kinh tế thế giới. Hơn nữa, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là hóa học, dầu mỏ trở thành nguồn nguyên liệu phong phú cho ngành công nghiệp hóa dầu, sản xuất các sản phẩm phi năng lượng. Hầu như các sản phẩm có mặt trong đời sống hàng ngày đều được làm từ sản phẩm hóa dầu: giày da, túi nhựa, dược phẩm,…Các sản phẩm năng lượng cũng như phi năng lượng đang ngày càng đòi hỏi những tiêu chuẩn khắc khe hơn, trong đó chủ yếu là tiêu chuẩn môi trường. Do vậy, xu hướng hiện nay là nghiên cứu, khám phá ra các công nghệ phù hợp, tìm tòi các vật liệu xúc tác nhiều ưu điểm hơn để xử lý các nguồn dầu thô chất lượng ngày càng thấp, tỷ 1 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô trọng càng lớn, thành phần càng chứa nhiều tạp chất sang các sản phẩm chất lượng càng tốt, càng thân thiện với môi trường. Dầu mỏ muốn sử dụng được phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào phương pháp chưng cất để thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau. Trong nhà máy lọc dầu, phân xưởng chưng cất dầu thô là một phân xưởng quan trọng, cho phép ta thu được các phân đoạn dầu mỏ để chế biến tiếp theo. Đồ án này đưa ra các vấn đề lý thuyết liên quan và cái nhìn tổng quan về quá trình phân tách, chế biến dầu thô thành sản phẩm thương phẩm với nguyên liệu là dầu thô Arabe nhẹ. Sinh viên thực hiện Hoàng Bảo Ân – Huỳnh Phong 2 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 MỤC LỤC........................................................................................................................3 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...........................................................................................9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ, CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN.............................................................................................10 1.1. TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ.........................................................................10 1.1.1. Khái quát về dầu thô..................................................................................10 1.1.2. Tính chất vật lý, thành phần nguyên tố và hóa học..................................10 1.1.3. Các đặc trưng cơ bản của dầu thô.............................................................13 1.2. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM DẦU MỎ.....................................................15 1.2.1. Các sản phẩm năng lượng.........................................................................15 1.2.2. Các sản phẩm phi năng lượng...................................................................17 1.3. NHIỆM VỤ CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU......................................................19 1.4. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT................................20 CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TỪNG PHÂN XƯỞNG.....................22 2.1. PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN...............................................22 2.1.1. Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng...................................................22 2.1.2. Tính chất cơ bản của mỗi phân đoạn........................................................23 2.1.3 Tổng kết phân xưởng chưng cất khí quyển..............................................40 2.2 PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG..........................................41 2.2.2 Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm..........................................................41 2.2.3 Hiệu suất thu các phân đoạn......................................................................42 2.2.4 Các tính chất cơ bản của mỗi phân đoạn..................................................43 2.2.5 Tổng kết tính chất phân đoạn chưng cất chân không...............................45 2.3 PHÂN XƯỞNG CRACKING XÚC TÁC TẦNG SÔI FCC..........................45 2.3.2 Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm..........................................................45 2.3.3 Hiệu suất thu hồi các phân đoạn...............................................................47 2.3.4 Cân bằng vật chất cho phân xưởng FCC..................................................49 2.4 PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ LƯU HUỲNH.........................................................50 3 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô 2.4.2 Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm..........................................................50 2.4.3 Tính toán công nghệ phân xưởng HDS....................................................52 2.4.4 Tính toán các sản phẩm của quá trình.......................................................54 2.4.5 Cân bằng vật chất phân xưởng HDS.........................................................56 2.5 PHÂN XƯỞNG REFORMING XÚC TÁC CCR.............................................57 2.5.1 Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm..........................................................57 2.5.2 Hiệu suất thu sản phẩm.............................................................................57 2.6 PHÂN XƯỞNG GIẢM NHỚT.......................................................................58 2.6.1 Mục đích, nguyên liệu và sản phẩm..........................................................58 2.6.2 Hiệu suất thu hồi sản phẩm.......................................................................59 2.7 CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TOÀN NHÀ MÁY......................................59 CHƯƠNG 3: PHỐI LIỆU SẢN PHẨM........................................................................61 3.1. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.......................................................................61 3.1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................61 3.1.2. Phương pháp phối trộn..............................................................................61 3.1.3. Các ràng buộc............................................................................................63 3.2. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH................................................................................64 3.2.1. Nguyên tắc.................................................................................................64 3.2.2. Yêu cầu năng suất sản phẩm thương mại của nhà máy............................65 3.2.3. Tiến hành phối liệu sản phẩm...................................................................65 3.3. PHỐI TRỘN.....................................................................................................66 3.3.1. Propan và Butan thương phẩm..................................................................66 3.3.2. Xăng Super 98 và Xăng Super 95.............................................................66 3.3.3. Nhiên liệu phản lực JA1............................................................................68 3.3.4. Nhiên liệu Hóa dầu PC..............................................................................69 3.3.5. Nhiên liệu Diesel.......................................................................................69 3.3.6. Bitume.......................................................................................................70 3.3.7. Dầu đốt dân dụng......................................................................................71 3.3.8. Nhiên liệu đốt lò........................................................................................72 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO NHÀ MÁY..................................73 4.1. NĂNG LƯỢNG CẦN THIẾT CUNG CẤP CHO MỖI PHÂN XƯỞNG.....73 4.2. CÁC NGUỒN CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG.................................................74 4 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô 4.3. CÂN BẰNG VẬT CHẤT SAU KHI PHỐI TRỘN VÀ NĂNG LƯỢNG.....74 KẾT LUẬN....................................................................................................................76 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................77 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần các nguyên tố trong dầu mỏ......................................10 Bảng 2.1: Điểm cắt của các phân đoạn........................................................22 Bảng 2.2: Hiệu suất thu hồi các phân đoạn..................................................23 Bảng 2. 3: Tỷ trọng phân đoạn khí...............................................................24 Bảng 2. 4: Tỷ trọng phân đoạn xăng nhẹ.....................................................25 Bảng 2.5: Tỷ trọng phân đoạn xăng nặng....................................................25 Bảng 2. 6: Tỷ trọng phân đoạn Kerosene.....................................................26 Bảng 2. 7: Tỷ trọng phân đoạn Gasoil.........................................................26 Bảng 2.8: Tỷ trọng phân đoạn cặn chưng cất khí quyển..............................27 Bảng 2.9: Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng nhẹ.........................................28 Bảng 2.10: Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng nặng....................................28 Bảng 2.11: Hàm lượng lưu huỳnh trong Kerosene.....................................29 Bảng 2. 12: Hàm lượng lưu huỳnh trong Gasoil..........................................29 Bảng 2. 13: Hàm lượng lưu huỳnh trong cặn khí quyển..............................30 Bảng 2.14: Chuyển TBP từ dầu thô sang TBP từng phân đoạn...................31 Bảng 2. 15: Hằng số thực nghiệm Riazi......................................................32 Bảng 2.16 Nhiệt độ của đường cong chưng cất TBP của các phân đoạn.....32 Bảng 2.17: Nhiệt độ sôi trung bình phân đoạn............................................32 Bảng 2.19: Hệ số đặc trưng Watson phân đoạn...........................................33 Bảng 2. 20: Hàm lượng Aromatic phân đoạn LN, HN, KER......................34 Bảng 2. 21: Chỉ số Octane của phân đoạn LN.............................................34 Bảng 2. 22: Khối lượng phân tử trung bình các phân đoạn.........................35 Bảng 2. 23: Hệ số hiệu chỉnh áp suất hơi bão hòa......................................36 5 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Bảng 2. 24: Áp suất hơi bão hòa các phân đoạn xăng.................................37 Bảng 2. 25: Chỉ số Cetane phân đoạn KER, GO và VD..............................37 Bảng 2. 26: Nhiệt độ chớp cháy của KER, GO và VD................................38 Bảng 2. 27: Độ nhớt các phân đoạn KER, GO, VD và AR..........................39 Bảng 2. 28: Điểm chảy các phân đoạn KER, GO và AR.............................40 Bảng 2. 29: Cân bằng vật chất phân xưởng chưng cất khí quyển................40 Bảng 2. 30: Tổng kết phân xưởng CDU......................................................41 Bảng 2. 31: Hiệu suất thu các phân đoạn của phân xưởng VD....................42 Bảng 2. 32: Tỷ trọng phân đoạn VD và VR.................................................43 Bảng 2. 33: Hàm lượng lưu huỳnh phân đoạn VD và VR...........................43 Bảng 2. 34: Nhiệt độ sôi của VD.................................................................43 Bảng 2. 35: Khối lượng phân tử trung bình của VD....................................44 Bảng 2. 36: Độ nhớt của phân đoạn VD......................................................44 Bảng 2. 37: Điểm chớp cháy phân đoạn VD................................................44 Bảng 2. 38: Điểm chảy của phân đoạn VD..................................................45 Bảng 2. 39: Chỉ số Cetane phân đoạn VD...................................................45 Bảng 2. 40: Thành phần và tính chất cặn AR...............................................45 Bảng 2. 41: Cân bằng vật chất và tính chất phân xưởng VD.......................45 Bảng 2. 42: Nguyên liệu cho phân xưởng FCC...........................................47 Bảng 2. 43: Tra đồ thị 1 của FCC................................................................48 Bảng 2. 44: Tra đồ thị 2 của FCC................................................................48 Bảng 2. 45: Tra đồ thị 3 của FCC................................................................48 Bảng 2. 46: Tra đồ thị 3 của FCC xác định lưu huỳnh.................................48 Bảng 2. 47: Cân bằng vật chất phân xưởng FCC.........................................49 Bảng 2. 48: Một số tính chất bán sản phẩm của FCC..................................49 Bảng 2. 49: Nguyên liệu của phân xưởng HDS...........................................52 Bảng 2. 50: Lượng H2 tiêu thụ khử S và no hóa Olefin...............................53 Bảng 2. 51: Lượng H2 tiêu thụ cho quá trình no hóa Aromatic...................53 Bảng 2. 52: Tổng lượng H2 tiêu thụ và lượng H2S tạo thành.......................53 Bảng 2. 53: Hiệu suất thu sản phẩm khí và xăng phân xưởng HDS............54 6 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Bảng 2. 54: Hiệu suất thu sẩn phẩm khử S..................................................55 Bảng 2. 55: Cân bằng vật chất phân xưởng HDS........................................56 Bảng 2. 56: Tính chất nguồn nguyên liệu CCR...........................................57 Bảng 2. 57: Tính chất sản phẩm phân đoạn CCR........................................58 Bảng 2. 58: Nguyên liệu phân xưởng VB....................................................59 Bảng 2. 59: Cân bằng vật chất và tính chất sản phẩm phân xưởng VB.......59 Bảng 2. 60: Cân bằng vật chất cho toàn nhà máy........................................60 Bảng 3.1: Yêu cầu năng suất thương mại....................................................65 Bảng 3. 2: Tiêu chuẩn phối trộn Propane và Butane....................................66 Bảng 3. 3: Phối trộn Propane và Butane thương mại...................................66 Bảng 3.4: Tiêu chuẩn xăng Super 98...........................................................67 Bảng 3. 5: Phối liệu xăng Super 98..............................................................67 Bảng 3. 6: Tiêu chuẩn xăng Super 95..........................................................67 Bảng 3. 7: Phối trộn xăng Super 95.............................................................68 Bảng 3. 8: Tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực JA1...........................................68 Bảng 3. 9: Phối trộn nhiên liệu phản lực JA1..............................................69 Bảng 3. 10: Phối trộn nhiên liệu Hóa dầu PC..............................................69 Bảng 3. 11: Tiêu chuẩn phối trộn nhiên liệu Diesel.....................................70 Bảng 3.12: Phối trộn nhiên liệu Diesel........................................................70 Bảng 3. 13: Phối trộn Bitume.......................................................................70 Bảng 3. 14: Tiêu chuẩ phối trộn Bitume......................................................71 Bảng 3. 15: Phối trộn Dầu đốt dân dụng......................................................71 Bảng 3. 16: Tiêu chuẩn nhiên liệu đốt lò.....................................................72 Bảng 3. 17: Phối trộn nhiên liệu đốt lò........................................................72 Bảng 4. 1: Năng lượng tiêu thụ cho các phân xưởng...................................73 Bảng 4. 2: Nguồn cung cấp năng lượng cho nhà máy.................................74 Bảng 4. 3: Cân bằng vật liệu sau khi phối trộn............................................75 7 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Mô tả Từ viết tắt Ý nghĩa LN Light Naphtha Xăng nhẹ HN Heavy Naphtha Xăng nặng KER Kerosene Kerosene GO Gas Oil Gasoil AR Atmospheric Residue Cặn chưng cất khí quyển VD Vacuum Distillate Phần cất chân không VR Vacuum Residue Cặn chưng cất chân không LCO Light Cycle Oil Gasoil cracking xúc tác HCO Heavy Cycle Oil Cặn cracking xúc tác ADU Atmospheric Distillation Unit Phân xưởng chưng cất khí quyển VDU Vacuum Distillation Unit Phân xưởng chưng cất chân không FCC Fluid Catalytic Cracking PX cracking xúc tác tầng sôi CR Catalytic Reforming Phân xưởng reforming xúc tác Hydro DeSulfurization Phân xưởng xử lý lưu huỳnh Vis-Breaking Phân xưởng giảm nhớt tF Flash point Nhiệt độ điểm chớp cháy tP Pour point Nhiệt độ điểm chảy HDS VB 8 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ, CÁC SẢN PHẨM DẦU MỎ VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN 1.1. TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔ 1.1.1. Khái quát về dầu thô Dầu thô là loại nhiên liệu hóa thạch, được hình thành qua một quá trình biến đổi rất lâu dài, cùng với những hoạt động kiến tạo và biến đổi hóa học dưới lòng đất hay lòng biển. Hiện còn tồn tại hai quan điểm lí giải nguồn gốc hình thành dầu thô: lý thuyết nguồn gốc vô cơ và nguồn gốc hữu cơ. Tuy nhiên, quan điểm lý thuyết hữu cơ được chấp nhận nhiều hơn cả, vì nó giải thích phù hợp thành phần hóa học của dầu thô và cho thấy rõ ràng sự hình thành dầu thô gắn liền với các quá trình vận động địa chất. Dầu thô là một chất lỏng nhớt có màu thay đổi, từ xanh (như dầu Monie – Australia) đến nâu đen (dầu Ghawar – Saudi Arabia), có mùi của H 2S, nhựa thông hay đơn giản của hydrocacbon. Các tính chất đặc trưng của dầu thô thay đổi trong giới hạn rất rộng, chúng thay đổi theo từng mỏ và theo các vị trí khác nhau trong cùng một mỏ. Dầu thô thường tồn tại ở trạng thái lỏng ở điều kiện thường, gồm một lượng nhỏ các giọt nước lơ lửng ở trạng thái hệ phân tán keo. Một số trường hợp ngoại lệ là dầu thô tồn tại ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thường như dầu Minas (Indonesia) hay dầu Bachaquero (Venuezela). Để hiểu hơn về đặc điểm của loại nhiên liệu hóa thạch này, chúng ta hãy xem xét tổng quan về thành phần hóa lý và các đặc trưng cơ bản của nó. 1.1.2. Tính chất vật lý, thành phần nguyên tố và hóa học Xét về thành phần nguyên tố, người ta nhận thấy rằng dầu thô được tạo thành chủ yếu từ cacbon và hydro, ngoài ra còn một số nguyên tố được xem là dị tố như: S, N, O và các kim loại, chủ yếu là V và Ni. Thành phần chung của các nguyên tố được cho ở bảng dưới đây: Nguyên tố C H S O N Me % khối lượng 80 - 90 10 - 14 0,05 - 5 0-1 0-1 0 - 0,15 Bảng 1.1 Thành phần các nguyên tố trong dầu mỏ Các tính chất đặc trưng của dầu thô có quan hệ mật thiết với thành phần hóa học của nó. Dầu thô là một hỗn hợp phức tạp của nhiều loại hydrocacbon và các hợp chất phi hydrocacbon, bao gồm các hợp chất dị vòng, khoáng vô cơ, hợp chất hữu cơ đại 9 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô phân tử như: nhựa, asphaltene. Ba loại hydrocacbon đơn thuần cơ bản của dầu thô là: paraffine, naphtene, aromatic; ngoài ra còn có các hydrocacbon lai hợp tạo nên từ ba họ hydrocacbon trên. Mặt khác, các hợp chất phi hydrocacbon chứa các dị tố O, N, S, Me tuy chiếm một lượng rất nhỏ nhưng cũng quyết định tính chất và chất lượng của dầu thô. Dựa vào thành phần tương đối của các loại hydrocacbon mà người ta có thể phân chia tên các loại dầu thô theo họ hydrocacbon chiếm chủ yếu, chẳng hạn như dầu parafinic, naphtenic, aromatic, hoặc loại lai hợp như napteno-parafinic, parafinonaphtenic,…Tuy nhiên, việc phân chia này chỉ cho phép tiên đoán tính chất của dầu thô, và vì tính phức tạp của nó mà người ta ít khi phân loại theo phương pháp này. 1.1.2.1. Hợp chất hydrocarbon Những hợp chất hydrocarbon là thành phần chủ yếu nhất, có thể chiếm tới 90% khối lượng. Chúng thường thuộc các họ Parafinic, Naphtenic và Aromatic với với số lượng nguyên tử carbon khác nhau do đó tạo nên sự đa dạng về cấu trúc trong mỗi họ. Đồng thời trong dầu thô còn có các hydrocarbon lai hợp. Hàm lượng các hydrocarbon kể trên trong các dầu thô rất khác nhau. Đây là yếu tố quyết định các quá trình chế biến dầu thô cũng như hiệu suất, chất lượng sản phẩm thu được. a. Họ hydrocarbon Parafin (alkan) Các alkan trong dầu thô tồn tại ở trạng thái khí, lỏng, rắn. Hàm lượng chiếm khoảng 25 ÷ 30% thể tích dầu thô (không kể khí hòa tan). Nếu tính cả lượng khí hòa tan và một số loại dầu nhẹ thì hàm lượng của chúng có thể lên đến 40 ÷ 50% thậm chí 50 ÷ 70% thể tích. Tuy nhiên có loại dầu thô lượng alkan chỉ chiếm 10 ÷ 15% thể tích. b. Họ hydrocarbon Cyclo Alkan (Naphten) Naphten chiếm một lượng đáng kể trong dầu thô: 25 ÷ 75% khối lượng. Chúng có mặt hầu như trong tất cả các phân đoạn dầu mỏ. Thường gặp nhất là loại đơn vòng, chủ yếu là vòng 5 nguyên tử carbon và vòng 6 nguyên tử carbon. Ngoài ra, trong các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao thường gặp vòng Naphten dạng ngưng tụ, có thể là với vòng Naphten hay với vòng thơm. c. Họ hydrocarbon thơm (Aromatic) Họ hợp chất này chiếm khoảng 10 ÷ 20% khối lượng dầu thô. Các Aromatic thường gặp trong phần nhẹ của dầu thô là benzene và các dẫn xuất có nhánh alkyl. Các hợp chất đa vòng ngưng tụ có hàm lượng thấp tìm thấy trong các phần nặng. 1.1.2.2. Các hợp chất phi hydrocarbon Các hợp chất phi hydrocarbon thường gặp trong dầu thô là các hợp chất của hydrocarbon với sự có mặt nguyên tố lưu huỳnh, oxy, các kim loại, nước và muối khoáng. Các chất này nói chung đều là chất có hại. Trong quá trình chế biến, chúng 10 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô thường tạo ra các hợp chất gây ăn mòn thiết bị, gây ngộ độc xúc tác, làm giảm chất lượng của các sản phẩm chế biến. Một số chất khi cháy sinh ra các khí gây ô nhiễm môi trường. Do đó khi chế biến dầu thô cần phải có các biện pháp tách loại chúng. a. Các hợp chất của lưu huỳnh Đây là loại hợp chất có phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các hợp chất không thuộc loại hydrocarbon của dầu mỏ. Hiện nay, trong dầu mỏ đã xác định được 250 loại hợp chất của lưu huỳnh. Những hợp chất này thuộc vào những họ như: mercaptan (R-S-H), sunfua (R-S-R’), disunfua (R-S-S-R’), thiophen, lưu huỳnh tự do (S, H2S). Những loại dầu ít lưu huỳnh thường có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0.3 ÷ 0.5%. Những loại dầu nhiều lưu huỳnh thường có 1 ÷ 2% trở lên. Lưu huỳnh là hợp chất được nghiên cứu nhiều nhất trong số các phi hydrocarbon bởi những tác hại của nó (gây ăn mòn, gây ô nhiễm môi trường, giảm nhiệt trị). Hàm lượng của nó lớn hơn so với N và O. b. Các hợp chất của nitơ Các hợp chất của nitơ đại bộ phận đều nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Ở các phân đoạn nhẹ, các hợp chất chứa N chỉ thấy dưới dạng vết. Hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ không nhiều lắm, hàm lượng nguyên tố nitơ chỉ từ 0,01 ÷ 1%. Những hợp chất chứa nitơ trong dầu, trong cấu trúc phân tử của nó có thể có loại chứa một nguyên tử nitơ, hay loại chứa 2, 3 thậm chí 4 nguyên tử nitơ. Sự có mặt của nitơ trong dầu thô cũng như trong các sản phẩm dầu mỏ sẽ làm ngộ độc xúc tác trong các quá trình chế biến ở nhà máy lọc dầu và làm nhuốm màu sản phẩm. c. Các hợp chất của oxy trong dầu mỏ Trong dầu mỏ, các hợp chất chứa oxy thường có dưới dạng các axit (tức có nhóm –COOH), các ketone (có nhóm –C=O), các phenol, và các loại ester và lactone. Tuy vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit là quan trọng hơn cả. Các axit trong dầu mỏ hầu hết là các axit một chức. Trong các phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp của dầu mỏ các axit hầu như không có. Axit chứa nhiều nhất ở phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu mỏ (C 20 ÷ C23) và ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn thì hàm lượng các axit lại giảm đi. d. Nhựa và asphaltene Các chất nhựa và asphaltene của dầu mỏ là những chất mà trong cấu trúc phân tử của nó ngoài C và H còn có đồng thời các nguyên tố khác như S, O, N, chúng có trọng lượng phân tử rất lớn, từ 500 ÷ 600 trở lên. Bởi vậy các chất nhựa và asphaltene chỉ có mặt trong những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao và cặn của dầu mỏ. 11 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Asphaltene của hầu hết các loại dầu mỏ đều có tính chất giống nhau. Asphaltene có màu nâu sẫm hoặc đen dưới dạng bột rắn thù hình, đun nóng cũng không chảy mềm, chỉ có bị phân hủy nếu nhiệt độ đun cao hơn 300 oC tạo thành khí và cốc. Asphaltene không hòa tan trong rượu, trong xăng nhẹ (ether dầu mỏ), nhưng có thể hòa tan trong benzene, chloroform và CS2. Các chất nhựa, nếu tách ra khỏi dầu mỏ chúng sẽ là những chất lỏng đặc quánh, đôi khi ở trạng thái rắn. Chúng có màu vàng sẫm hoặc nâu, tỷ trọng lớn hơn 1, trọng lượng phân tử từ 500 ÷ 2000. Nhựa tan được hoàn toàn trong các loại dầu nhờn của dầu mỏ, xăng nhẹ, cũng như trong benzene, chloroform, ether. Sự có mặt của các chất nhựa và asphaltene trong nhiên liệu sẽ làm cho sản phẩm bị xẩm màu, khi cháy sẽ tạo cặn, tro. Trong quá trình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác, tuy nhiên nó là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa đường. e. Các hợp chất cơ kim Kim loại có trong dầu mỏ không nhiều, thường từ vài phần triệu đến vài phần vạn. Chúng nằm trong dầu mỏ thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao và dưới dạng phức với các hợp chất hữu cơ (chủ yếu là phức của 2 nguyên tố V và Ni). Ngoài ra còn một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như Fe, Cu, Zn, Ti, Ca, Mg… Hàm lượng kim loại nặng nhiều sẽ gây trở ngại cho các quá trình chế biến do chúng gây ngộ độc xúc tác, gây ăn mòn và mài mòn. f. Nước lẫn theo dầu mỏ (Nước khoan) Trong dầu mỏ bao giờ cũng có lẫn một lượng nước nhất định nhưng không được xem là thành phần của dầu mỏ. Chúng tồn tại ở dạng nhũ tương, trong các nhũ tương này thường có chứa một lượng khoáng chất nhất định, chính các khoáng chất này gây ăn mòn trong quá trình chế biến dầu mỏ. Vì vậy, vấn đề làm sạch các nhũ tương “nước trong dầu” là một vấn đề quan trọng trước khi đưa dầu mỏ vào các thiết bị công nghệ để chế biến. 1.1.3. Các đặc trưng cơ bản của dầu thô 1.1.3.1. Tỷ trọng Đây là đặc trưng nổi bật nhất của dầu thô. Tỷ trọng của dầu thô khác nhau trong các mỏ khác nhau, và kể cả giữa vỉa này và vỉa khác của một mỏ. Tỷ trọng của dầu thô càng nhỏ khi tỷ số H/C càng lớn. Tỷ trọng của dầu thô có thể nằm trong khoảng từ 0,7 – 1. Việc hiểu biết tỷ trọng của một loại dầu thô đóng vai trò quan trọng trong mua bán dầu thô và định hướng công nghệ chế biến, lưu trữ, vận chuyển. 12 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Tỷ trọng của dầu thô có thể được thể hiện bằng tỷ trọng d15/4, tỷ trọng tiêu chuẩn (Specific Gravity) hay độ API. Công thức tính độ API theo tỷ trọng tiêu chuẩn như sau : ο API  141 ,5 −131 ,5 S 60 60 (Petroleum Refining Vol 1, trang 1) 1.1.3.2. Áp suất hơi và điểm chớp cháy của dầu thô Người ta đánh giá áp suất hơi của dầu thô theo phương pháp áp suất hơi Reid (RVP). Dầu thô khi ra khỏi giếng có áp suất hơi có thể đạt tới 20 bars, rất khó khăn cho điều kiện tồn chứa và vận chuyển. Do đó, dầu thô phải được đưa qua thiết bị phân ly để tách một phần các cấu tử nhẹ trong dầu thô, giảm áp suất xuống còn 1 bar. Điểm chớp cháy có liên quan chặt chẽ đến áp suất hơi của dầu thô. Nó quyết định điều kiện làm việc, tồn trữ, vận chuyển và vận hành thiết bị. Điểm chớp cháy càng thấp chứng tỏ hàm lượng hydrocacbon nhẹ trong dầu thô càng lớn. 1.1.3.3. Điểm chảy, điểm vẩn đục của dầu thô Khi dầu thô được đưa về trạng thái lạnh, người ta không quan sát thấy hiện tượng chuyển tiếp rõ nét từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn như một chất lỏng tinh khiết mà xảy ra hiện tượng như sau: Đầu tiên xuất hiện sự gia tăng về độ nhớt, sau đó nếu nhiệt độ tiếp tục hạ xuống thì các tinh thể nhỏ bắt đầu xuất hiện. Trong trường hợp dầu trong suốt, ta sẽ quan sát được sự vẩn đục của đám mây. Nhiệt độ vào thời điểm xuất hiện đám mây đó gọi là nhiệt độ vẩn đục (Cloud Point) của dầu thô. Nếu ta vẫn tiếp tục hạ nhiệt độ thì các tinh thể sẽ tiếp tục gia tăng kích thước, dầu trở nên đặc hơn và đến một lúc nào đó không còn khả năng lưu chất nữa. Nhiệt độ tại thời điểm dầu thô không còn khả năng lưu chất gọi là điểm chảy (Pour point). Sự tạo thành các tinh thể trong dầu thô chủ yếu do các hợp chất n-paraffine dễ kết tinh khi hạ nhiệt độ. Điểm chảy của dầu thô thường nằm trong khoảng từ -30 đến 60 oC. Việc xác định điểm vẩn đục và điểm chảy sẽ cho phép điều kiện vận hành, tồn chứa, vận chuyển, công suất bơm. 1.1.3.4. Độ nhớt Việc đo độ nhớt ở những nhiệt độ khác nhau rất quan trọng vì nó cho phép tính toán hao hụt nguyên liệu trong đường ống, hệ thống ống trong nhà máy lọc dầu, tính toán công suất bơm và hệ thống trao đổi nhiệt. Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ của các loại dầu thô không giống nhau. Độ nhớt của dầu parafinic sẽ tăng nhanh khi hạ nhiệt độ. Độ nhớt động học của dầu thô 13 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô được xác định bằng phép đo thời gian chảy của dầu trong một ống mao quản có độ dài biết trước nhân với chỉ số nhớt kế, phụ thuộc vào từng loại nhớt kế khác nhau. Đơn vị độ nhớt động học là cSt hay mm2/s. 1.1.3.5. Thành phần phân đoạn Biểu diễn thành phần phân đoạn của dầu thô bằng đường cong chưng cất TBP, đây là đồ thị thể hiện phần trăm chưng cất được theo nhiệt độ. Xác định được đường cong TBP sẽ cho phép ta đánh giá hiệu suất thu hồi các phân đoạn sản phẩm, từ đó hoạch định năng suất thu hồi theo từng loại dầu thô. 1.2. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM DẦU MỎ Các sản phẩm của quá trình lọc dầu nói chung chia thành 2 loại: Các sản phẩm sử dụng cho mục đích năng lượng và sản phẩm sử dụng cho mục đích phi năng lượng. 1.2.1. Các sản phẩm năng lượng 1.2.1.1. Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG Hiện nay, LPG được sử dụng cho 3 mục đích : làm chất đốt, nhiên liệu cho động cơ, và là nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu. Trong đó, vai trò chủ yếu của LPG vẫn là chất đốt, chiếm tới 70%, và LPG là một chất đốt có chất lượng tốt, cháy gần như hoàn toàn, ít tạp chất và khí thải ô nhiễm. Gần đây, LPG được phát hiện có chỉ số octane cao, nên nó đã, đang và sẽ được nghiên cứu làm nhiên liệu cho động cơ cháy cưỡng bức. Nhược điểm chủ yếu của nhiên liệu LPG là độ hóa hơi quá lớn và nhiệt trị cháy thể tích thấp hơn xăng và diesel. LPG được chia làm 2 loại sản phẩm : propane thương mại và butane thương mại ; được lưu trữ ở trạng thái lỏng dưới áp suất 13 bars, nhiệt độ môi trường. Hai dạng sản phẩm này khác nhau về thành phần cấu tử và tỷ trọng. Các nguồn sản xuất LPG chủ yếu trong nhà máy lọc dầu : phân đoạn khí đã tách C2- từ phân xưởng chưng cất khí quyển, và phần khí thu được trong phân xưởng FCC giàu các hydrocacbon C3, C4 loại olefine. Ngoài ra, LPG còn thu được từ các quá trình cracking nhiệt, giảm nhớt, HDS… 1.2.1.2. Xăng Người ta phân biệt chủ yếu 2 loại xăng thường và xăng SUPER, tùy thuộc vào trị số octane của nó, trong đó xăng SUPER có RON lớn hơn nhiều. Xăng động cơ không phải đơn thuần là một sản phẩm của một quá trình, mà nó được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau, được lấy ra từ các quá trình khác nhau. Tùy thuộc chất lượng của xăng, yêu cầu và đặc tính của dầu thô mà các nhà máy lọc dầu sẽ thiết kế các quá trình nâng cao chất lượng nguồn phối liệu cơ sở cho xăng. Xăng là sản 14 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô phẩm thường chiếm một lượng lớn trong nhà máy, chủ yếu là xăng thu được từ phân xưởng FCC với chất lượng trung bình, xăng tạo thành từ quá trình reforming với RON lớn, ETBE, xăng nhẹ từ phân xưởng chưng cất khí quyển. Người ta có thể kết hợp thêm một số phụ gia nhằm mục đích nâng cao chất lượng của xăng hoặc cho quá trình tồn chứa, hoạt động của động cơ như : phụ gia tăng RON (phụ gia oxygene hay phụ gia cơ kim), phụ gia ổn định chống oxy hóa… 1.2.1.3. Nhiên liệu phản lực Nhiên liệu phản lực chủ yếu được lấy từ phân đoạn Kerosene của tháp chưng cất khí quyển, có khoảng nhiệt độ sôi từ 180 – 250oC. Phân đoạn Kerosene được trích ra từ tháp chưng cất khí quyển qua một stripper dùng thiết bị đun sôi lại. Yêu cầu quan trọng nhất của loại nhiên liệu này là khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, liên quan đến điểm kết tinh (Freezing point) và hàm lượng nước có trong nhiên liệu. Nói chung, phân đoạn Kerosene đi ra từ tháp chưng cất khí quyển có chất lượng đáp ứng tiêu chuẩn của nhiên liệu Jet A1. Hiệu suất thu hồi phân đoạn này phụ thuộc vào điểm cắt và bản chất của dầu thô, nhưng thường hiệu suất này lớn hơn so với nhu cầu thị trường. Ngoài ra, các phân đoạn trung bình thu được từ quá trình Hydrocracking cũng rất thích hợp cho việc phối trộn nhiên liệu phản lực. Để đảm bảo cho quá trình hoạt động tốt của động cơ, người ta còn thêm vào một số phụ gia như: phụ gia chống oxy hóa, phụ gia tĩnh điện, phụ gia chống ăn mòn, phụ gia chống đông,… 1.2.1.4. Nhiện liệu Diesel Diesel là loại nhiên liệu nặng hơn xăng và nhiên liệu phản lực, dùng cho động cơ cháy kích nổ. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí tự bốc cháy khi bị nén dưới áp suất cao. Loại động cơ này tương đối phổ biến và đa dạng chủng loại, từ các loại xe đặc biệt, xe chuyên dụng đến các loại phương tiện tải trọng lớn nhỏ khác nhau như ô tô, tàu thủy, tàu hỏa,… Một số đặc trưng quan trọng của nhiên liệu diesel như: độ nhớt, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp, chỉ số cetane, hàm lượng lưu huỳnh. Trong các yêu cầu trên, khả năng làm việc ở nhiệt độ thấp và độ nhớt được chú ý hơn cả, vì chỉ số cetane là yêu cầu dễ đạt được mà không phải qua các quá trình chuyển hóa phức tạp. Cụ thể hơn, khi phối trộn gasoil cần chú ý đến các tính chất như: điểm vẩn đục, điểm chảy, độ nhớt,… Trong nhà máy lọc dầu, diesel được phối trộn từ nhiều nguồn khác nhau như:  Phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất khí quyển. Hiệu suất thu hồi cũng như tính chất của phân đoạn này phụ thuôc vào điểm cắt và bản chất của dầu thô. 15 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Tùy thuộc vào lượng phối trộn và hàm lượng S đòi hỏi trong diesel mà có thể xử lý lưu huỳnh một phần hay hoàn toàn các phân đoạn gasoil từ tháp chưng cất khí quyển.  Phân đoạn gasoil thu được từ quá trình FCC (LCO – Light Cycle Oil), phân đoạn này có hạn chế là chỉ số cetane rất thấp, khoảng 20, hàm lượng aromatic và lưu huỳnh lớn. Có thể nâng cao chất lượng của phân đoạn này bằng quá trình xử lý hydro, giảm hàm lượng S, Aromatic, tăng chỉ số cetane. Tuy nhiên, quá trình này không thay đổi lớn chất lượng của LCO, do đó nó được phối trộn hạn chế vào diesel và định hướng phối trộn cho dầu đốt dân dụng.  Phân đoạn gasoil từ quá trình hydrocracking có chất lượng rất tốt. Tuy nhiên, quá trình này vẫn còn sử dụng hạn chế do chi phí quá lớn.  Ngoài ra có thể phối trộn một lượng nhỏ gasoil từ quá trình giảm nhớt hoặc lượng Kerosene còn dư sau khi phối trộn nhiên liệu phản lực. 1.2.1.5. Dầu đốt dân dụng Hiện nay, nhu cầu về sản phẩm này đang dần bị thu hẹp lại do sự phát triển của năng lượng hạt nhân, năng lượng điện và nguồn khí tự nhiên. Tuy nhiên, cho đến nay, nó vẫn còn đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống; đặc biệt ở các nước châu Âu, loại sản phẩm này chủ yếu dùng trong các lò sưởi. So với Diesel, yêu cầu về tiêu chuẩn của FOD ít khắc khe hơn nhiều, chủ yếu là hàm lượng lưu huỳnh (≤ 0,2%). Do đó, việc phối trộn nó không gặp nhiều khó khăn. 1.2.1.6. Dầu đốt công nghiệp Loại nhiên liệu này chủ yếu áp dụng cho các quá trình đốt cháy trong công nghiệp (nhà máy điện, lò đốt…), và một phần có thể cung cấp cho các tàu thủy công suất lớn, sử dụng động cơ diesel. Ứng dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel của dầu đốt công nghiệp ngày càng giảm, trong khi đó nhu cầu áp dụng cho các lĩnh vực như: lò đốt của các nhà máy xi măng, sấy và chế biến thực phẩm vẫn đóng vai trò quan trọng và khó thay thế. Trong nhà máy lọc dầu, dầu đốt công nghiệp được phối trộn từ các nguồn khác nhau như: cặn mazut, cặn giảm nhớt, cặn chưng cất chân không, LCO, HCO,… Các ràng buộc đối với loại nhiên liệu này ngày càng khắc khe hơn, chủ yếu là hàm lượng S và độ nhớt. Do vậy, việc lựa chọn các nguồn phối liệu cơ sở đóng vai trò nhất định: LCO và HCO có độ nhớt nhỏ hơn nhiều so với các nguồn phối liệu là cặn, cặn chưng cất chân không và cặn giảm nhớt lại có hàm lượng S khá cao. 1.2.2. Các sản phẩm phi năng lượng 1.2.2.1. Dung môi Hydrocacbon 16 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Các dung môi hydrocacbon là các phân đoạn dầu mỏ tương đối nhẹ, nằm trong khoảng từ C4 đến C14 với ứng dụng đa dạng từ công nghiệp cho đến nông nghiệp. Người ta sử dụng đặc tính bốc hơi nhanh và phân chia dung môi hydrocacbon theo nhiệt độ sôi.  Xăng đặc biệt: phân bố trong khoảng 30 đến 205oC  White-spirits: 135 – 205oC, hàm lượng aromatic thấp, chủ yếu dùng làm dung môi pha sơn.  Lamp oils: từ C10 đến C14, khoảng sôi từ 160 – 300 oC, chủ yếu làm dung môi cho các loại mực in.  Các sản phẩm aromatic tinh khiết (BTX): làm dung môi cho keo dán, nguyên liệu sản xuất thuốc trừ sâu, làm môi trường cho phản ứng polymer hóa,…  Các tính chất cần thiết cho dung môi hydrocacbon như :  Độ bốc hơi: đặc trưng bằng đường cong chưng cất hay áp suất hơi, ảnh hưởng đến thời gian sấy khô sản phẩm.  Độ hòa tan: dung môi phải có độ hòa tan chọn lọc.  Độ tinh khiết: cần phải kiểm tra nồng độ các chất hòa tan như các hợp   chất của lưu huỳnh, olefine, aromatic,… Mùi: không khó chịu. An toàn và tính độc: liên quan đến nguy cơ cháy nổ, có thể đánh giá bằng điểm chớp cháy, và hàm lượng benzene có trong dung môi. 1.2.2.2. Naphtha Naphta là một nhóm đặc biệt của dung môi hydrocacbon, có đặc tính bốc hơi tương tự như White-spirits. Đây là sản phẩm cơ bản của công nghiệp hóa dầu, được sử dụng chủ yếu cho quá trình cracking hơi, sản xuất các olefine có giá trị cao như propylene, butene. Không có tiêu chuẩn chính thức cho loại sản phẩm này mà chỉ có tiêu chuẩn thương mại được thỏa thuận theo hợp đồng. Có hai yêu cầu cơ bản đối với naphtha:  Thành phần: diễn tả qua đường cong chưng cất, có thể đi kèm với tỷ trọng và áp suất hơi.  Độ tinh khiết: được xác định thông qua màu sắc hoặc bằng phương pháp test thông dụng như ăn mòn lá đồng, kiểm tra nồng độ rượu, ether, mercaptane,… 1.2.2.3. Dầu nhờn Người ta phân loại dầu nhờn chủ yếu theo độ nhớt. Tất cả các loại dầu nhờn đều được tạo nên từ 2 loại: dầu gốc và phụ gia. Dầu gốc có thể là dầu gốc khoáng hay dầu gốc tổng hợp. Sự có mặt của phụ gia cho phép điều chỉnh các tính chất của dầu gốc. 17 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô Các loại phụ gia thường dùng: phụ gia tăng chỉ số nhớt, giảm điểm chảy, chống mài mòn, chống oxy hóa, chống tạo bọt,… 1.2.2.4. Sáp và paraffine Trong quá trình sản xuất dầu gốc khoáng, phần n-paraffine loại trừ ra được chia thành 2 loại: paraffine thu được từ distilate nhẹ, còn cire thu được từ distilate nặng và trung bình. Các sản phẩm này có đặc tính hoàn toàn không chứa hydrocacbon thơm, chúng thường được dùng để sản xuất bao bì thực phẩm, nến, mỹ phẩm, si… 1.2.2.5. Bitume Đây là loại sản phẩm dễ kết dính, gồm các loại sau: - Bitume nguyên chất thu trực tiếp từ quá trình lọc dầu. - Bitume lỏng: là hỗn hợp bitume với một dung môi, thường là phân đoạn kerosene có chất lượng thấp, có tác dụng làm giảm độ nhớt của bitume. - Bitume pha loãng: hỗn hợp với một loại dầu có độ nhớt thấp, thông thường là dầu than đá hay dầu có nguồn gốc dầu mỏ. Sản phẩm này thường có độ nhớt cao hơn bitume lỏng. - Bitume thường được sử dụng để làm đường giao thông, làm tấm lợp, bọc ống, cách điện, cách âm,… 1.3. NHIỆM VỤ CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU Dầu thô khi khai thác lên có giá trị sử dụng rất hạn chế, do đó, nó phải trải qua các quá trình chế biến trong nhà máy lọc dầu, để tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá trị sử dụng cao hơn. Quá trình chế biến này có thể được chia thành 2 loại : các quá trình lọc tách vật lý và quá trình chuyển hóa hóa học. Các quá trình lọc tách vật lý (chưng cất, trích ly, hấp phụ,…) và các quá trình chuyển hóa hóa học (các quá trình biến đổi cấu trúc hóa học của hydrocacbon) luôn luôn kết hợp luân phiên trong nhà máy lọc dầu, nhằm biến đổi dầu thô thành các sản phẩm có chất lượng. Các quá trình lọc tách vật lý có vai trò phân tách dầu thô thành các sản phẩm trung gian hoặc phân tách một bán sản phẩm trung gian, làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa. Ngược lại, các quá trình chuyển hóa hóa học có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm chất lượng hoặc tăng hiệu suất chuyển hóa các phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ hơn. Trong các quá trình chuyển hóa, quá trình FCC cung cấp một nguồn phối liệu xăng cơ sở chủ yếu, quá trình reforming 18 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô xúc tác (CCR), ankyl hóa, isome hóa, ether hóa tạo ra nguồn phối liệu xăng có chất lượng tốt: trị số octane cao và hàm lượng lưu huỳnh thấp. Ngoài ra, các quá trình chuyển hóa như cracking nhiệt, giảm nhớt, cốc hóa làm tăng giá trị sử dụng của các phân đoạn cặn, bẻ gãy các phân tử hydrocacbon mạch dài thành các hydrocacbon mạch ngắn hơn. Quá trình hydrocracking có tác dụng tạo ra phân đoạn trung bình có chất lượng tốt để phối trộn nhiên liệu điesel với chỉ số cetane cao. Các quá trình chuyển hóa như CCR, ankyl hóa, isome hóa,…có thể có hoặc không tùy vào năng lực của mỗi nhà máy. Đứng trước thách thức về yêu cầu chất lượng và số lượng của các sản phẩm, trong khi chất lượng dầu thô khai thác ngày càng xấu, trữ lượng dầu thô ngày càng hạn chế, các nhà máy lọc dầu không ngừng phát triển về quy mô và công nghệ, áp dụng các công nghệ chuyển hóa sâu hoặc nâng cấp chất lượng của dầu thô mới khai thác, nhằm chuyển hóa tối đa phân đoạn cặn thành các sản phẩm có giá trị sử dụng cao. Xét sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung Quất để hiểu rõ hơn những điểm chung của các quy trình công nghệ trong nhà máy lọc dầu. 1.4. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN VÀ HƯỚNG GIẢI QUYẾT Nguồn nguyên liệu là dầu thô Arabe nhẹ. Các số liệu ban đầu là Assay dầu thô, chất lượng và yêu cầu của từng loại sản phẩm cùng với nhu cầu thị trường được cho sẵn. Nhiệm vụ của đồ án là phân bố lưu lượng từng loại sản phẩm, tính toán phối trộn từng sản phẩm phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng, đồng thời tính toán tối ưu về năng lượng cung cấp cho nhà máy, từ đó rút ra một sơ đồ công nghệ tối ưu cho nhà máy. Các phân xưởng có mặt trong nhà máy:  Phân xưởng chưng cất khí quyển xử lý nguồn nguyên liệu dầu thô.  Phân xưởng chưng cất chân không xử lý hoàn toàn hay một phần nguyên liệu cặn chưng cất khí quyển, nhằm thu được 2 loại sản phẩm làm nguyên liệu cho phân xưởng tiếp theo: phần cất chân không nhằm làm nguyên liệu cho phân xưởng cracking xúc tác FCC, phần cặn chưng cất chân không làm nguyên liệu cho phân xưởng giảm nhớt và sản xuất bitume.  Phân xưởng FCC xử lý phần cất chân không, tạo là nguồn xăng chính cho nhà máy lọc dầu.  Phân xưởng reforming xúc tác với nguồn nguyên liệu là xăng nặng chưng cất khí quyển và xăng giảm nhớt.  Phân xưởng giảm nhớt xử lý phần cặn chưng cất chân không, nhằm tạo nguồn phối liệu chủ yếu phối trộn dầu đốt công nghiệp. 19 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý Đồ án Công Nghệ 1: Ứng dụng Dầu thô  Các cụm xử lí bằng H2 với nguyên liệu là GO, LCO, HCO-Slurry, VD nhằm tách lưu huỳnh, no hoá olefin, vòng aromatic, đảm bảo chất lượng bán sang phẩm và sản phẩm. 20 GVHD: TS. Lê Thị Như Ý