Tài liệu Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ít phần nhẹ với năng suất 2,5 triệu tấnnăm

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 0,5m. 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