Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
Lêi c¶m ¬n
Em xin ch©n thµnhc¶m ¬n thÇy gi¸o PGS. TS.
NguyÔn H÷u TrÞnh ngêi ®· tËn t×nh híng dÉn gióp ®ì vµ
tËn t×nh ©n cÇn chØ b¶o cña thÇy ®· gióp em hiÓu ®îc
nh÷ng vÊn ®Ò cÇn thiÕt vµ hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy
®óng thêi gian quy ®Þnh.
Tuy nhiªn víi khèi lîng c«ng viÖc lín, hoµn thµnh trong
thêi gian cã h¹n nªn em kh«ng thÓ tr¸nh khái. KÝnh mong
c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o chØ b¶o cho em.
Mét lÇn n÷a em xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi
thÇy gi¸o PGS. TS. NguyÔn H÷u TrÞnh vµ c¸c thÇy gi¸o, c«
gi¸o trong bé m«n c«ng nghÖ H÷u C¬ - Ho¸ dÇu d· t¹o
®iÒu kiÖn gióp ®ì em trong thêi gian võa qua.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!
Sinh viªn: Ph¹m BÝch
Ngäc
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
1
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
Më ®Çu
DÇu má ®îc con ngêi biÕn ®æi tõ thêi cæ xa vµ c«ng
nghÖ chÕ biÕn dÇu má ®îc xem nh b¾t ®Çu ra ®êi vµo
n¨m 1859 khi mµ Edwis Drake (Mü) khai th¸c ®îc dÇu th«,
lóc bÊy giê lîng dÇu th« khai th¸c ®îc cßn rÊt Ýt nã ®îc sö
dông lµm nhiªn liÖu ®Ó ®èt ch¶y th¾p s¸ng. ThÕ kû 19 dÇu
®îc coi nh nguån tµi nguyªn cho mäi ph¬ng tiÖn giao th«ng
vµ cho nÒn kinh tÕ quèc d©n.
HiÖn nay dÇu má ®· trë thµnh nguån n¨ng lîng quan
träng nhÊt cña mäi quèc gia trªn thÕ giíi. Kho¶ng 65 75%
n¨ng lîng sö dông tõ dÇu má, chØ cã 20 22%.
Dùa vµo c¸c qu¸ tr×nh chÕ biÕn nh: Chng cÊt, hydro
crarking, reforming, ankil ho¸, ®ång ph©n ho¸, polyme ho¸
cho ra c¸c s¶n phÈm x¨ng, nhiªn liÖu ph¶n lùc dÇu má b«i
tr¬n, cã hiÖu qu¶ tèi ®a vµ mét sè s¶n phÈm kh¸c nh: s¶n
phÈm n¨ng lîng, phi n¨ng lîng, butan, cèc vµ khÝ láng d©n
dông, lµm khÝ ®èt vµ nhiªn liÖu.
Ngµy nay trªn 90% s¶n phÈm h÷u c¬ cã nguån gèc tõ
dÇu khÝ vµ tû lÖ dÇu khÝ sö dông vµo môc ®Ých n¨ng lîng
sÏ gi¶m dÇn do ®ã dÇu khÝ trong mét t¬ng lai l©u dµi vÉn
chiÕm d÷ mét vÞ trÝ quan träng trong lÜnh vùc n¨ng lîng vµ
nguyªn liÖu ho¸ häc mµ kh«ng cã mét tµi nguyªn thiªn nhiªn
nµo c¹nh tranh næi.
DÇu má lµ hçn hîp phøc t¹p trong ®ã cã hµng tr¨m hîp
chÊt kh¸c nhau, nhng nguyªn tè c¬ b¶n chøa trong dÇu khÝ
phÇn lín lµ hy®ro cacbon chiÕm tõ 60 90% träng lîng trong
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
2
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
dÇu, cßn l¹i lµ c¸c chÊt oxy, lu huúnh, níc, c¸c phøc chÊt c¬
kim, c¸c chÊt nhùa, asphanten. Trong khÝ cßn chøa c¸c khÝ
tr¬ nh He, Ar, Xe….
§èi víi ViÖt Nam, coi dÇu khÝ lµ ngµnh kinh tÕ mòi
nhän, lµ chç dùa cho ngµnh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸,
lµm ®µ thóc ®Èy cho nÒn kinh tÕ quèc d©n. §©y lµ mòi
nhän cã tÝnh chiÕn
lîc cña ViÖt Nam, nh vËy ngµnh c«ng
nghiÖp chÕ biÕn dÇu níc ta ®ang bíc vµo thêi kú míi, thêi kú
mµ c¶ níc ®ang thùc hiÖn môc tiªu c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn
®¹i ho¸ ch¾c ch¾n sù ®ãng gãp cña ngµnh dÇu khÝ trong
c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ ®Êt níc sÏ cã ý nghÜa kh«ng chØ
b»ng nh÷ng chØ tiªu kinh tÕ cô thÓ mµ ngµnh c«ng nghiÖp
mäi nhän nµy cßn lµ nguån ®éng viªn tinh thÇn cña ®¶ng,
toµn d©n vµ nhÊt lµ thµnh viªn ®ang ho¹t ®éng trong
ngµnh dÇu khÝ, h¨ng h¸i lao ®éng gãp phÇn x©y dùng ®Êt
níc ®Ó sau vµi thËp niªn tíi s¸nh vai víi c¸c níc trong khu vùc
vµ trªn thÕ giíi.
C«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu ph¸t triÓn m¹nh lµ nhê c¸c
®Æc tÝnh quý riªng cña nguyªn liÖu dÇu má ma tõ nguyªn
liÖu than ®îc c¸c kho¸ng chÊt kh¸c kh«ng thÓ cã, ®ã lµ qu¸
tr×nh thÊp, thuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh tù ®éng ho¸ dÔ khèng
chÕ c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ vµ cã c«ng suÊt chÕ biÕn lín,
s¶n phÈm thu ®îc cã chÊt lîng cao, Ýt t¹p chÊt, dÔ tinh chÕ,
dÔ t¹o ra nhiÒu lo¹i s¶n phÈm ®¸p øng mäi nhu cÇu cña
ngµnh kinh tÕ quèc d©n.
Cïng víi ù
ph¸t triÓn m¹nh cña c«ng nghiÖp dÇu khÝ
trªn thÕ giíi dÇu khÝ ViÖt Nam còng ®· ®îc ph¸t hiÖn nh÷ng
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
3
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
n¨m 1970 vµ ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn, chóng ta ®· t×m ra
nhiÒu má chøa dÇu dù tr÷ lîng t¬ng ®èi lín nh má B¹ch hæ,
§¹i hïng má rång Nam c«n s¬n c¸c má khÝ nh TiÒn h¶i (Th¸i
B×nh) Lan t©y, lan ®á… §©y lµ nguån nguyªn liÖu quý gióp
níc ta cã thÓ bíc vµo kû nguyªn míi cña c«ng nghÖ dÇu khÝ.
Nhµ m¸y läc dÇu sè 1 Dung QuÊt víi c«ng suÊt 6 triÖu
tÊn/n¨m, s¾p hoµn thµnh ®Ó ho¹t ®éng vµ ®ang tiÕn hµnh
phª chuÈn nhµ m¸y läc dÇu sè 2 nghi s¬n - Thanh Ho¸ víi
c«ng suÊt 7 triÖu tÊn/n¨m.
Nh vËy ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu khÝ níc ta
®ang bíc vµo thêi kú míi, thêi kú mµ c¶ níc ta®ang thùc hiÖn
môc tiªu c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸. Ch¾c ch¾n sù
®èng gãp cña ngµnh dÇu khÝ sÏ rÊ cã nghÜa.
DÇu má lµ mét hçn hîp rÊt phøc t¹p gåm hy®ro cacbon,
khÝ thiªnnhiªn, khÝ dÇu má vµ c¸c hîp chÊt kh¸c nh CO2, N2,
H2S, He…. DÇu má muèn sö dông ®îc réng r·i, chng cÊt s¬
khai dÇu, chng cÊt ph©n ®o¹n. C¸c ph©n ®o¹n thu ®îc phï
hîp cho c¸c ph¬ng ph¸p chÕ biÕn kh¸c.
Thµnh phÇn ph©n ®o¹n lµ mét chØ tiªu quan träng cÇn
x¸c ®Þnh dèi víi c¸c s¶n phÈm tr¾ng nh x¨ng, terosen,
®iezen. Theo thµnh phÇn ph©n ®o¹n cã thÓ biÕt ®îc c¸c
lo¹i s¶n phÈm thu ®îc vµ khèi
lîng cña chóng c¸c ph©n
®o¹n bao giê còng gåm rÊt nhiÒu c¸c ®¬n chÊt kh¸c nhau
víi nhiÖt ®é s«i thay ®æi. Do vËy ®Æc trng cho tÝnh bay
h¬i cña mét sè ph©n ®o¹n lµ nhiÖt ®é s«i ®Çu vµ nhiÖt ®é
s«i cuèi.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
4
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
C¸c ph©n ®o¹n thu ®îc tõ c¸c qu¸ tr×nh chng cÊt s¬
khai ®îc chÕ biÐn b»ng c¸c ph¬ng ph¸p ho¸ häc hay vËt lý
®Ó thu c¸c s¶n phÈm n¨ng lîng caùc s¶n phÈm phi n¨ng lîng
vµ c¸c s¶n phÈm ho¸ häc.
V× thÕ ngµnh khai th¸c chÕ biÕn dÇukhÝ lµ mét ngµnh
c«ng nghiÖp mòi nhän, trong t¬ng lai l©u dµi vÉn chiÕm d÷
mét vÞ trÝ quan träng trong lÜnh vùc n¨ng lîng vµ nguyªn
liÖu ho¸ häc mµ kh«ng cã tµi nguyªn thiªn nhiªn nµo thay
thÕ ®îc.
§Ò tµi cña em lµ "ThiÕt kÕ ph©n xëng chng cÊt dÇu
th« Ýt phÇn nhÑ víi n¨ng suÊt 2,5 triÖu tÊn/n¨m" vµ
trªn c¬ së tr×nh bµy c¸c vÊn ®Ò lý thuyÕt cã liªn quan.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
5
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
PhÇn I. Tæng quan vÒ lý thuyÕt
Ch¬ng I. Nguyªn liÖu dÇu th«
I.1. Thµnh phÇn ho¸ häc cña dÇu má.
Trong thiªn nhiªn dÇu má ë d¹ng chÊt láng nhên, dÔ
b¾t ch¸y, khi khai th¸c ë nhiÖt ®é thêng cã ë d¹ng láng hay
®«ng ®Æc, cã mµu vµng ®Õn ®en lµ nguyªn liÖu chÝnh
cho qu¸ tr×nh chng cÊt dÇu th«.
I.1.1. Thµnh phÇn nguyªn tè cña dÇu má.
DÇu má lµ mét hçn hîp phøc t¹p, trong dÇu cã chøa tíi
hµng tr¨m chÊt kh¸c nhau, nhng c¸c nguyªn tè c¬ b¶n chøa
trong dÇu lµ c¸cbon vµ hy®ro. Trong ®ã C chiÕm 82 87%:
h chiÕm 0,01 1,8% cßn l¹i lµ c¸c chÊt chøa oxy, lu huúnh
nit¬, c¸c phøc c¬ kim cã chÊt nhùa, aphanten. Trong khÝ cßn
chøa c¸c khÝ tr¬ nh N2, He, Ar, Xe…
Nh×n chung, dÇu má cµng chøa nhiÒu hy®ro c¸cbon
cµng Ýt thµnh phÇn dÞ thÓ tè cµng tèt vµ lo¹i dÇu má ®ã cã
gi¸ trÞ kinh tÕ cao.
I.1.2. Thµnh phÇn hydro cacbon trong dÇu má.
Hy®ro cacbon lµ phÇn chÝnh cña dÇu, nh tÊt c¶ c¸c lo¹i
hy®ro cacbon (trõ olefin) ®Òu cã mÆt trong dÇu má. Chóng
®îc chia thµnh c¸c nhãm parafin, naphten, aromat, hç hîp
raphten - aromat. B»ng c¸c ph¬ng ph¸p ho¸ lý, ngêi ta ®·
x¸c ®Þnh ®îc h¬n 400 lo¹i hy®ro cacbon kh¸c nhau.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
6
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
I.1.2.1. hy®ro cacbon parafinic.
Hy®rocacbon parafinic cßn häi lµ alkan, lµ lo¹i hy®ro
cacbon phæ biÕn nhÊt. VÒ mÆt cÊu tróc, hy®ro cacbon
parafin cã hai lo¹i:
lo¹i cÊu tróc m¹ch th¼ng gäi lµ n -
parafin vµ lo¹i cÊu m¹ch nh¸nh gäi lµ izo - parafin. Chungs
cãi sè nguyªn tö cacbon
tõ C1 C45. Trong ®ã n - parafin
chiÕm ®a sè (25 30% thÓ tÝch)
Trong dÇu má chóng tån t¹i ë ba d¹ng: láng,, khÝ vµ
r¾n.
ë ®iÒu kiÖn thêng (nhiÖt ®é 250C, ¸p suÊt khÝ quyÓn)
c¸c parafin m¹ch th¼ng chøa tõ C 1 C4 ®Òu n»m ë thÓ khÝ.
C¸c n - parafin
mµ ph©n tö chõa tõ C 5 C17 n»m ë thÓ
láng, cßn c¸c n - parafin chøa 18 nguyªn tö cacbon trë lªn
n»m ë d¹ng tinh thÓ.
Nhng hy®ro cacbon parafin tõ C5 C10 n»m trong phÇn
nhÑ cña dÇu víi nh¸nh lµ nh÷ng cÊu tö tèt cña x¨ng, v× cho
x¨ng cã kh¶ n¨ng chèng kÝch næ kÐm (nC7 cã trÞ sè octan
= 0). Trong chÕ biÕn ho¸ dÇu, nhng hy®ro cacbon
chøa
trong phÇn nhÑ dÇu hay trong khÝ ®ång hµnh l¹i lµ nguyªn
liÖu rÊt tèt cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt defin thÊp nh etylen,
poropylen, butylen vµ toluen ®ã lµ nguyªn liÖu c¬ së cho
tæng hîp ho¸ häc ®Ó s¶n xuÊt chÊt dÎ, v¶i, sîi ho¸ häc, t¬
nh©n t¹o.
Ph¶i ¸p dông c¸c biÖn ph¸p nh: gia nhiÖt ®êng èng cho
thªm phô gia, t¸ch bít n - parafin r¾n ngay t¹i n¬i khai th¸c
®Ó t¹i ®iÓm ®«ng ®Æc, c¸c biÖn ph¸p nµy g©y tèn kÐm,
lµm t¨ng gi¸ thµnh dÇu th«. Tuy nhiªn, c¸c parafin r¾c t¸ch
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
7
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
ra ®îc tõ dÇu th« l¹i lµ nguyªn liÖu quý cho tæng hîp ho¸
häc ®Ó ®iÒu chÕ chÊt tÈy röa tæng hîp, ph©n tÝch…
Cßn c¸c izo - parafin thêng chØ n»m trong phÇn nhÑ vµ
phÇn cã nhiÖt ®é s«i cao th× Ýt. Chóng thêng cã cÊu tróc
®¬n gi¶n, m¹ch chÝnh dµo, nh¸nh phô Ýt vµ ng¾n, nh¸nh
phô thêng lµ nhãm metyl. C¸c izo - parafin cã cacbon tõ C 5
C10 lµ c¸c cÊu tö rÊt quý trong phÇn nhÑ cña dÇu má, chóng
lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng kÝch næ cña x¨ng.
C¸c izo - parafin so víi n - parafin chóng cã ®é linh
®éng cao h¬n vµ chóng lµm t¨ng trÞ sè octan cña x¨ng.
I.1.2.2. Hydro cacbon Naphtenic.
Naphteric cßn gäi lµ cyclo parafin, cã c«ng thøc tæng
qu¸t lµ CnH2n.Nã lµ mét trong nh÷ng hy®ro cacbon phæ biÕn
vµ quan träng dÇu má, hµm lîng cña chóng cã thÓ thay ®æi
tõ 30 60% t räng lîng. C¸c hy®ro cacbon thêng gÆp lµ lo¹i
mét vßng, trong ®ã chiÕm chñ yÕu lµ lo¹i vßng 5,6 c¹nhm
lo¹i vßmg 7 c¹nh hoÆc lín hh¬n Ýt gÆp trong dÇu, vµ kh¸c
nh÷ng naphten cã tõ 2 3 vßng ngng tô còng Ýt gÆp, c¸c
lo¹i hy®ro cacbon naphten cã mÆt trong ph©n ®o¹n nhÑ
(thêng lµ mét vßng vµ Ýt nh¸nh phô) hoÆc ë phÇn cã nhiÖt
®é s«i trung b×nh vµ cao (khi ®ã lµ nh÷ng cÊu tö cã nhiÒu
vßng vµ nh¸nh phô dµi). Mét sè vÝ vÒ c¸c hy®ro cacbon cã
trong dÇu má nh sau:
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
8
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
R
R
(c h 2)40
R
c h3
c h3
(c h 2)11 c h 3
c h3
c h3
Hy®ro cacbon naphten lµ thµnh phÇn rÊt quan träng
trong nhiªn liÖu ®éng c¬ vµ dÇu nhên. C¸c naphten mét
vßng lµm cho x¨ng cã chÊt lîng cao nh÷ng hy®ro cacbon
naphten mét vßng cã m¹ch dµi lµ thµnh phÇn rÊt tèt cña dÇu
nhên v× chóng cã ®é nhít cao vµ Ýt thay ®æi theo nhiÖt,
®Æc biÖt chóng lµ c¸c cÊu tö rÊt quý cho nhiªn liÖu ph¶n
lùc,do chóng cã nhiÖt ch¸y cao, ®ång thêi gi÷ ®îc tÝnh linh
®éng ë nhiÖt ®é thÊp, ®iÒu nµy rÊt phï hîp khi ®éng c¬
ph¶i lµm viÖc ë nhiÖt ®é ©m.
Ngoµi ra, hy®ro cacbon naphten trong dÇu má cßn lµ
nguyªn liÖu quý ®Ó tõ ®ã ®iÒu chÕ c¸c hy®ro cacbon
th¬m bezen butaen xylen (BTX) lµ chÊt khëi ®Çu trong s¶n
xuÊt t¬ sîi tæng hîp.
Nh vËy dÇu má chøa nhiÒu hy®ro cacbon naphten th×
cµng cã gi¸ trÞ kinh tÕ cao v× tõ ®ã cã thÓ s¶n xuÊt ®îc c¸c
s¶n phÈm nhiªn liÖu vµ phi nhiªn liÖu cã chÊt lîng tèt, chóng
l¹i cã nhiÖt ®é
®«ng ®Æc thÊp nªn gi÷ ®îc tÝnh linh
®éng kh«ng g©y khã kh¨n tèn kÐm cho qu¸ tr×nh b¬m,
vËn chuyÓn phun nhiªn liÖu.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
9
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
I.1.2.3. Hy®ro cacbon aromatic (hy®ro cacbon
th¬m).
Hy®ro cacbon th¬m thêng gÆp lµ lo¹i mét vßng no vµ
®ång ®¼ng cña chóng (bezen,
toluen xylen…). C¸c chÊt
nµy thêng n»m trong phÇn nhÑ vµ lµ cÊu tö lµm t¨ng kh¶
n¨ng chèng kiÐch næ cña x¨ng. C¸c chÊt ngng tô 2,3 hoÆc 4
vßng th¬m cã mÆt trong phÇn cã nhiÖt ®é sè trung b×nh
vµ cao cña dÇu má, hµm lîng c¸c chÊt lo¹i nµy thêng Ýt h¬n.
Díi ®©y lµ mét sè aromat thêng gÆp trong dÇu.
c h3
c h3
c h3
bezen
toluen
antraxen
xylen
pherantren
Naphtalen
pyren
diphenyl
Kh¸c víi nhiªu liÖu x¨ng ë nhiªn liÖu ph¶n lùc vµ
®iezen, nÕu hµm lîng aromat cao th× chóng lµm gi¶m chÊt
lîng cña c¸c lo¹i nhiªn liÖu ®ã do khã tù bè ch¸y vµ t¹o cèc,
t¹o tµn trong ®éng c¬. Còng nh hy®ro cacbon naphtentic,
c¸c cÊu tö
dromat mét vßng cã nh¸nh phô dµi lµl nguyªn
liÖu quý ®Ó s¶n xuÊt dÇu nhên cã ®é nhít vµ chØ sè ®é
nhít cao (®é nhít Ýt bÞ biÕn ®æi theo nhiÖt ®é).
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
10
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
I.1.2.4. Hy®ro cacbon lo¹i hçn hîp naphten th¬m.
Lo¹i nµy rÊt phæ biÕn trong dÇu, chóng thêng n»m ë
phµn cã ®îc s«i cao. CÊu tróc cña chóng rÊt gièng víi cÊu tróc
trong c¸c vËt liÖu h÷u c¬ ban ®Çu t¹o thµnh dÇu nªn dÇu
cµng cã ®é biÕn ®æi chÊt thÊp sÏ cµng cã nhiÒu c¸c hy®ro
cacbon lo¹i nµy.
Mét sè lo¹i hy®ro cacbon hçn hîp naphten - th¬m thêng
gÆp trong dÇu má cã cÊu tróc nh sau:
c h2
tetralin
indan
xyclohexylbenzen
c h2
1-xyclohexyl - 2 phenyletan
I.1.3. C¸c thµnh phÇn phihydrocacbon.
I.1.3.1. C¸c hîp chÊt chøa lu huúnh
Trong thµnh phÇn phi hy®ro cacbon, c¸c chÊt h÷u c¬
chøa lu huúnh lµ lo¹i hîp chÊt phæ biÕn nhÊt, chóng lµm xÊu
®i chÊt lîng cña dÇu th«. Ngêi ta d· x¸c ®Þnh ®îc trªn 250
lo¹i hîp chÊt cña lu huúnh. C¸c lo¹i dÇu th« chøa Ýt h¬n
0,5% lu huúnh lµ lo¹i dÇu tèt, cßn dÇu chøa tõ 1 ®Õn 2% lu
huúnh trë lªn lµ dÇu xÊu. C¸c chÊt chøa lu huúnh thêng scã
c¸c d¹ng nh:
- Mercaptan R - S - H
Disunfua R - S - S - R'.
- Sïnua R - S R'
Thiophen.
S
- Lu huúnh tù do S, H2S
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
11
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
- Lu huúnh d¹ng marcaptan.
Mecaptan lµ c¸c hîp chÊt cã nhãm SH liªn kÕt trùc tiÕp
víi gèc hy®ro cacbon chóng kh«ng bÒn vµ dÔ ph©n huû ë
nhiÖt ®é cao.
0
C
2RSH 300
0
C
RSH 500
R - S - R + H2S.
R' - CH = CH2 + H2S.
C¸c chÊt Mecaptan thêng cã mÆt ë phÇn nhiÖt ®é s«i
thÊp cã ph©n ®o¹n x¨ng, víi nhiÖt ®é díi 2000C) gèc hy®ro
cacbon thêng tõ C1 C8.
Lu huúnh d¹ng sunfua vµ disunfua.
C¸c chÊt nµy cã ë ph©n ®o¹n nhiÖt ®é s«i trung b×nh
vµ cao. Gèc hy®ro cacbon cã thÓ lµ m¹ch th¼ng vßng no
hoÆc th¬m.
VÝ dô:
(c h 2)n
S- R
S- R
§Æc biÖt ë phÇn cã nhiÖt ®é s«i cao thêng thÊy nhiÒu
lu huúnh dangj disunfua, cã thÓ lµ do c¸c chÊt mercapten bÞ
ph©n huû ®îc dÏ dµng oxy ho¸ ®Ó t¹o ra disunfua theo
ph¶n øng.
2RSH +
1
O2
2
R - S - S - R + H2O
Lu huúnh d¹ng thi ophen.
C¸c hîp chÊt chøa lu huúnh d¹ng thiophen cã cÊu tróc
m¹ch vßng nh:
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
12
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
S
thiophen
S
benzo thiophen
dibenzen thiophen
Thiophen lµ b¹c chÊt chøa lu huúnh phæ biÕn nhÊt
(chiÕm tõ 45 92 % trong tÊt c¶ c¸c d¹ng hîp chÊt chøa lu
huúnh cña dÇu má) chóng thêng cã ë phÇnc¬ nhiÖt ®é s«i
trung b×nh vµ cao cña dÇu.
- Lu huúnh d¹ng tù do.
§ã lµ lu huúnh d¹ng nguyªn tè vµ d¹ng H 2S. Dùa vµo
hµm lîng lu huúnh d¹ng H2S cã trong dÇu mµ ngêi ta ph©n
ra hai lo¹i dÇu : DÇu chua lîng H2S > 3,7 ml H2S/1lit dÇu
ngät lîng H2S < 3,7ml H2S/ 1lit dÇu.
Khi ®un nãng H2S sÏ bay ra, g©y nªn ¨n
mßn ®êng
èng, thiÕt bÞ.
I.1.3.2. C¸c chÊt chøa Nit¬.
C¸c chÊt chøa nit¬ thêng cã Ýt trong dÇu má (0,01
1% träng lîng) chóng n»m ë phÇn cã nhiÖt ®é s«i cao, thêng
cã 1,2 hoÆc 3 nguyªn tö N, nh÷ng hîp chÊt cã mét nguyªn tö
nit¬ thêng cã tÝnh baz¬ vµ lµ lo¹i chÝnh cßn c¸c chÊt chøa
tõ hai nguyªn tö nit¬ trë lªn rÊt Ýt. Còng cã lo¹i chøa tíi bèn
nguyªn tö nit¬. Còng cã lo¹i chøa tèi bèn nguyªn tö níc. Nhng
chÊt nµy thêng cã xu híng t¹o phøc víi kim lo¹i nh V, Ni (ë
d¹ng Porfinin).
Mét sè d¹ng hîp chÊt chøa mét nit¬ nh sau:
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
13
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
pyridin
quirolin
izo - quindin
NH
NH
NH
pyrol
N
N
N
indol
cacbazol
N
ocridin
NH
benzocacbazol
I.1.3.3. C¸c chÊt chøa oxy.
C¸c chÊt chøa oxy trong dÇu má thêng tån t¹i díi d¹ng
axit, xet«n, phªnol, ete, este…Trong ®ã cac axit vµ phenol lµ
quan träng h¬n c¶, chóng thêng n»m ë phÇn cã nhiÖt ®é s«i
trung b×nh vµ cao. C¸c axit th¬ng cã
mét chøc n¨ng vµ
nhiÒu nhÊt ë phÇn nhiÖt ®é s«i trung b×nh,cßn ë nhiÖt ®é
cao h¬n, hµm lîng axit gi¶m.C¸c phenol thêng gÆp lµ:
oh
c h3
oh
oh
phenol
Crezol
- naphatol
I.1.3.4. C¸c kim lo¹i nÆng.
Hµm lîng c¸c kim lo¹i cã trong dÇu thêng kh«ng nhiÒu
(phÇn v¹n ®Õn phÇn triÖu) chóng cã trong cÊu tróc cña c¸c
phøc c¬ kim (d¹ng parphirin), chñ yÕu lµ phøc cña hai
nguyªn tè V vµ Ni. Ngoµi ra cßn mét lîng nhá c¸c nguyªn tè
kh¸c nh Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,…
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
14
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
Hµm lîng kim lo¹i nÆng nhiÒu sÏ g©y trë ng¹i cho c¸c
qu¸ tr×nh chÕ biÕn xóc t¸c, do chóng g©y ngé ®éc xóc t¸c.
V× vËy ®èi víi qu¸ tr×nh craking vµ reforming, yªu cÇu hµm
lîng c¸c kim lo¹i nµy kh«ng ®îc qu¸ 5 ®Õn 19 ppm. Ngoµi
ra, phÇn cÆn cña dÇu má nÕu chøa nhiÒu kim lo¹i nÆng, khi
sö dông lµm nhiÖt ®é ®èt lµ sÏ cã thÓ x¶y ra sù cè thñng lß
do t¹o hîp kim cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp.
I.1.3.5. C¸c chÊt nhùa vµ asphanten.
Nhùa vµ asphanten kü thuËt nh÷ng chÊt chøa ®ång thêi
c¸c nguyªn tè C, H, O, S, N cã phÇn tö lîng rÊt lín (500 600
®vC trë lªn) Nh×n bÒ ngoµi chóng ®Òu cã mÇu xÉm nÆng
h¬n níc (tû träng lín h¬n 1) vµ kh«ng tan trong níc chóng
®Òu cã cÊu tróc hÖ
vßng ngng tô cao, thêng tËp trung
nhiÒu ë phÇn nÆng, nhÊt lµ cÆn trong dÇu má. Tuy nhiªn
còng cã thÓ ph©n biÖt ®îc nhùa vµ asphanten theo c¸c ®Æc
®iÓm:
Nhùa
Asphanten
- Träng lîng ph©n tö: 600 - träng lîng ph©n tö 100
100®vC
2500®vC
- DÔ tan trong dung m«i h÷u - Khã tan trong dung m«i h÷u
c¬, khi t¹o dung dÞch thùc
c¬, khi tan trong dung dÞch
- §é th¬m ho¸: 0,14 0,25
keo.
- §é th¬m ho¸: 0,2 0,7.
C¸c chÊt nhùa vµ asphanten thêng cã nhiÒu ë phÇn
nÆng, ®Æc biÖt lµ phÇn cÆn sau khi chng cÊt, chóng ®Òi
lµm xÊu ®i chÊt lîng cña dÇu má, sù cã mÆt cña chóng trong
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
15
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
nhiªn liÖu sÏ lµm cho s¶n phÈm bÞ sÉm mµu, khi ch¸y kh«ng
hÕt sÏ t¹o cÆn, t¹o tµn. Trong qu¸ tr×nh chÕ biÕn chóng rÔ
g©y ngé ®éc xóc t¸c. Tuy nhiªn, dÇu më nµo chøa nhiÒu
nhùa vµ asphaten sÏ lµm nguån nguyªn liÖu tèt ®Ó s¶n xuÊt
nhùa ®êng.
Nhùa vµ asphaten ë c¸c lo¹i dÇu má kh¸c nhau vÉn cã
thµnh phÇn nguyªn tè gÇn gièng nhau. Nhùa dÔ chuyÓn
thµnh asphanten khi bÞ oxy ho¸, do ®ã cã thÓ coi r»ng
asphanten lµ s¶n phÈm chuyÓn ho¸ tiÕp theo cña nhùa. V×
vËy mµ ph©n tö lîng cña asphanten bao giê còng cao h¬n
cña nhùa.
I.1.3.6. Níc lÉn trong dÇu má (Níc khoan).
Trong dÇu má bao giê còng cã l·n mét lîng níc nhÊt
®Þnh, cóng ®Òu tån t¹i ë d¹ng nhò t¬ng. C¸c nguyªn tè
nh©n dÉn ®Õn sù cã mÆt cña níc trong dÇu ®ã lµ: Níc cã tõ
khi h×nh thµnh nªn dÇu khÝ do sù lón ch×m cña c¸c vËt liÖu
h÷u c¬ díi ®¸y biÓn vµ níc tõ khÝ quyÓn (nh níc ma) ngÊm
vµo c¸c má dÇu.
Trong níc khoan chøa mét lîng rÊt lín c¸c mèi kho¸ng
c¸c cation vµ anion thêng gÆp lµ: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+,
Cl-, CHO-3, SO2-4, SO2-3, Br-, I-… Ngoµi ra cã mét sè oxit kh«ng
ph©n ly ë d¹ng keo nh H2O3, Fe2O3, SiO2.
Khi khai th¸c dÇu, ®Ó l¾ng, níc sÏ t¸ch ra khái dÇu.
Trong trêng hîp níc t¹o thµnh hÖ nhò t¬ng bÒn v÷ng, lóc ®ã
muèn t¸ch ®îc hÕt níc th¶i dïng phô gia ph¸ nhò.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
16
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
CÇn chó ý r»ng mét sè muèi kho¸ng trong níc bÞ ph©n
huû ph©n t¹o ra axit g©y ra ¨n mßn thiÕt bÞ, b¬m, ®êng
èng, theo ph¶n øng.
MgCl2 + 2H2O
MgCl2 + H2O
Mg(OH)2 + 2HCl.
Mg(OH)Cl + HCl.
V× vËy ph¶i nghiªn cøu kü vÒ níc khoan vµ cã biÖn
ph¸p ®Ó phßng sù ¨n mßn ®ã.
I.2. ChuÈn bÞ nguyªn liÖu dÇu th« tríc khi chÕ biÕn.
I.2.1. C¸c hîp chÊt cã h¹i trong dÇu th« .
DÇu th« võa míi khai th¸c ë më lªn, ngoµi phÇn chñ yÕu
lµ hy®ro cacbon, trong dÇu th« cßn chøa khÝ, níc muèi, c¸t,
®Êt n»m lÉn trong dÇu th«. Muèi lÉn t rong dÇu th« nh:
NaCl, CaCl2, MgCl2… Níc lÉn trong dÇu má ë tr¹ng th¸i tù do
vµ tr¹ng th¸i nhò t¬ng.
Trong dÇu má cßn lÉn c¸c khÝ h÷u c¬ nh CH4, C2H2,
C3H8, C4H10 vµ khÝ v« c¬ nh: H2S, CO2, H2. ViÖc cã mÆt c¸c
t¹p chÊt kÓ trªn cã h¹i tíi qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ tån chøa
rÊt lín, ®Æc biÖt lµ khi chng cÊt dÇu, chóng sÏ t¹o cÆn vµ
c¸c hîp chÊt ¨n mßn, ph¸ háng thiÕt bÞ lµm gi¶m c«ng suÊt
chÕ biÕn v× thÕ tríc khi ®a vµo chÕ biÕn, dÇu th« cÇn ph¶i
®îc cho qua c¸c bíc xö lý kh¸c nhau ®Ó t¸ch c¸c t¹p chÊt cã
h¹i.
I.2.2. æn ®Þnh dÇu khai nguyªn.
DÇu nguyªn khai cßn chøa c¸c khÝ hoµ tan nh khÝ
®ång hµnh vµ c¸c khÝ phi hy®ro cacbon. §¹i bé phËn chóng
dÔ t¸ch ra khi ¸p suÊt trong lóc phun ra khái giÕng khoan.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
17
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
§å ¸n tèt nghiÖp
Nhng dï sao vÉn cßn l¹i mét lîng nhÊt ®Þnh lÉn vµo trong
dÇu cÇn ph¶i t¸ch tiÕp tríc khi ®a chóng vµo chÕ biÕn nh»m
môc ®Ých h¹ thÊp ¸p suÊt h¬i khi chng cÊt cÊt dÇu th« vµ
nhËn thªm nguån nguyªn liÖu cho chÕ biÕn ho¸ dÇu, v×
r»ng khi c¸c khÝ hy®ro cacbon nhÑ (C 1 C4) lµ
nguån
nguyªn liÖu quý c ho qu¸ tr×nh s¶n suÊt difin nhÑ. æn ®Þnh
dÇu thùc chÊt lµ tÝch bít phÇn nhÑ, nhng ®Ó tr¸nh bay h¬i
c¶ phÇn x¨ng, tèt nhÊt lµ tiÕn hµnh chng cÊt ë ¸p suÊt cao,
khi ®ã chØ cã c¸c cÊu tö nhÑ h¬n C 4 bay h¬i cßn c¸c ph©n
tö C5 trë lªn vÉn cßn l¹i trong dÇu.
I.2.3. T¸ch c¸c t¹p chÊt c¬ häc, níc vµ muèi.
I.2.3.1. T¸ch b»ng ph¬ng ph¸p c¬ häc.
I.2.3.1.1. L¾ng.
B¶n chÊt cña ph¬ng ph¸p l¾ng lµ dùa vµo sù kh¸c nhau
vÓ tû träng dÇu vµ c¸c t¹p chÊt nh ®Êt ®¸, níc vµ muèi.
NÕu dÇu cã t¹p chÊt nµu khi ®Ó l©u ngµy th× t¹p chÊt sÏ
t¸ch vµ vµ l¾ng xuèng t¹o thµnh hai líp râ
rÖt vµ cã thÓ
t¸ch ra dÔ dµng.
Tèc ®é l¾ng cña h¹t cã tÝnh theo c«ng thøc Stockes, ¸p
dông khi kÝch thíc h¹t lín h¬n 0,5m.
V
r2 d1 d2 g
18
Trong ®ã:
V - VËn tèc l¾ng cm/s
r - ®êng kÝnh cña hat.
d1, d2 - tû träng cña h¹t vµ cña dÇu t¬ng øng.
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
18
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
- ®é nhít ®éng häc cña hçn hîp.
Tõ c«ng thøc nµy ta thÊy nÕu kÝch thíc h¹t cµng bÐ, sù
chªnh lÖch vÒ tû träng cµng Ýt, ®é nhít cña hçn hîp cµng lín
th× tèc l¾ng cµng nhá vµ nh vËy, ®Ó ph©n chia thµnh c¸c
líp riªng biÖt ®ßi hái thêi gian cµng lín.
§Ó t¨ng thêi gian l¾ng, ngêi ta thêng dïng biÖn ph¸p
gia nhiÖt ®Ó gi¶m ®é nhít, nhiÖt ®é thêng ®îc duy tr×
trong kho¶ng 50 60%C ®Ó tr¸nh mÊt m¸t do dÇu bay h¬i.
NÕu duy tr× ë ¸p suÊt cao, ta cã thÓ n©ng cao nhiÖt ®é
l¾ng mµ kh«ng sî mÊt m¸t v× h¬i lóc nµy thÊp h¬n so víi trêng hîp dïng ¸p suÊt thÊp.
I. 2.3.2.3. Ly t©m.
Ly t©m lµ ph¬ng ph¸p hay ®îc dïng ®Ó t¸ch níc vµ c¸c
t¹p chÊt ®Êt ®¸. Lùc ly t©m cµng lín cµng cã kh¶ n¨ng
ph©n chia cao vµ c¸c h¹t cã tû träng kh¸c nhau khái dÇu.
Lùc ly t©m tû lÖ víi b×nh ph¬ng sã vßng quay ly t©m cña
roto
nªn sè vßng quay cµng lín, hiÖu qu¶ t¸ch cµng cao.
Trong c«ng nghiÖp thêng dïng m¸y ly t©m so víi vßng quay
tõ 3500 50.000 vßng/phót. Nhng nÕu sè vßng quay cµng lín
th× viÖc chÕ t¹o thiÕt bÞ cµng khã kh¨n vµ kh«ng thÓ chÕ
t¹o thiÕt bÞ víi c«ng suÊt lín. Do vËy, lÜnh vùc ¸p dông ¶u
ph¬ng ph¸p nµy còng bÞ h¹n chÕ.
I.2.3.1 Ph¬ng ph¸p läc.
§Ó t¸ch níc vµ t¹p chÊt ®Êt ®¸ khái dÇu cã thÓ dïng
ph¬ng ph¸p läc khi chóng ta cho thªm vµo dÇu mét chÊt dÔ
thÊm níc, dÔ d÷ níc vµ t¸ch chóng ra. C¸c chÊt nµy thuéc
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
19
§å ¸n tèt nghiÖp
Chng cÊtt dÇu th« Ýt phÇn nhÑ
lo¹i c¸c (chÊt läc tr¬". VÝ dô trong thùc tÕ ngêi ta dïng bong
thuû tinh ®Óläc níc ra khái dÇu.
I.2.3.2. C¸c ph¬ng ph¸p c¸c .
I.2.3.2.1. T¸ch nhò t¬ng trong dÇu b»ng ph¬ng ph¸p
ho¸ häc.
B¶n chÊt cña ph¬ng ph¸p lµ cho thªm mét chÊt ho¹t
®éng bÒ mÆt ®Ó nhñ t¬ng cßn gäi lµ chÊt khö nhñ). Khi
cac ®iÒu kiÖn thao t¸c nh nhiÖt ®é, ¸p suÊt chÊt rung
®éng… ®îc chän ë chÕ ®é thÝch hîp th× hiÖu cña c¸c ph¬ng ph¸p còng rÊt cao. Song khã kh¨n lµ ph¶i chän ®îc chÊt
ho¹t ®éng bÒ mÆt thÝch hîp kh«ng g©y hËu qu¶ khã kh¨n
cho viÖ chÕ biÕn sau nµy, còng nh kh«ng ph©n huû hay t¹o
m«i trêng ¨n mßn thiÕt bÞ.
I.2.3.2.2. Ph¬ng ph¸p dïng ®iÖn trêng.
Dïng ®iÖn trêng ®Ó ph¸ nhñ t¬ng, t¸ch muèi khái dÇu
lµ mét ph¬ng ph¸p hiÖn ®¹i, c«ng suÊt lín, quy m« c«ng
nghiÖp vµ dÔ tù ®éng ho¸ nªnn c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn dÇu
cã c«ng suÊt lín ®Òu ¸p dông ph¬ng ph¸p nµy.
V× b¶n th©n c¸c t¹p chÊt ®· kï c¸c h¹t dÔ nhiÔm ®iÖn
tÝch, do vËy nÕu ta dïng lùc ®iÖn trêng m¹nh sÏ lµm thay
®æi ®iÖn tÝch t¹o ®iÒu
kiÖn cho c¸c h¹t ®«ng
tô hay
ph¸t triÓn lµm cho kÝch thíc lín lªn vµ nh v©þa chóng sÏ dÔ
bÞ t¸ch ra khái dÇu.
T¬ng t¸c ®iÖn trêng gi÷a c¸c h¹t lµm cho c¸c h¹t tÝch
®iÖn vµ l¾ng xuèng. Nguyªn t¾c nµy ®îc ¸p dông ®Ó t¸ch
muèi, níc ra khái dÇu th«. DÇu th« ®îc gia nhiÖt tríc trong
Líp Ho¸ dÇu V02 - 01
20
- Xem thêm -