Quá trình chưng cất dầu thô

Chưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi nó, rồi ngưng tụ hơi bay ra để được 2 phần: Phần nhẹ là distillat có nhiệt độ sôi thấp, chứa nhiều chất dễ sôi, còn phần nặng còn lại là cặn chưng cất (redue). Chưng cất dầu và sản phẩm dầu với mục đích tách dầu thô thành các phân đoạn, được thực hiện bằng phương pháp sôi dần hoặc sôi nhiều lần. Chưng cất bay hơi nhiều lần gồm hai hay nhiều quá trình bay hơi một lần. Chưng cất dầu trong công nghiệp hoạt...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quá trình chưng cất dầu thô Quá trình chưng cất dầu thôChưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi nó, rồi ngưngtụ hơi bay ra để được 2 phần: Phần nhẹ là distillat có nhiệt độ sôi thấp, chứanhiều chất dễ sôi, còn phần nặng còn lại là cặn chưng cất (redue). Chưng cấtdầu và sản phẩm dầu với mục đích tách dầu thô thành các phân đoạn, đượcthực hiện bằng phương pháp sôi dần hoặc sôi nhiều lần. Chưng cất bay hơinhiều lần gồm hai hay nhiều quá trình bay hơi một lần.Chưng cất dầu trong công nghiệp hoạt động liên tục ở nhiệt độ không quá370oC - nhiệt độ hydrocarbon bắt đầu phân hủy - cracking. Từ dầu thô nhậnđược các sản phẩm sáng như xăng, dầu hỏa, diesel. Sau khi chưng cất khíquyển (AR) cặn mazut được đưa sang cụm chưng cất chân không (VR)trong liên hợp chưng cất khí quyển - chân không (AVR). Nhờ chưngcất chân không nhận được thêm các phân đoạn dầu nhờn và cặn gudron.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất1.1 Sự sôi của dung dịchSự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó ápsuất hơi bão hoà của nó bằng áp suất môi trường đè lên mặt thoáng. Ví dụnhư nước sẽ sôi ở 1000C tại P = 1 atm (760mmHg).Ta gọi chất có áp suất hơi bão hoà lớn, có nhịêt độ sôi thấp là chất dễ sôi.Chất khó sôi có áp suất hơi bão hoà bé, có nhiệt độ sôi cao.Thành phần pha hơi sinh ra khi đun sôi một dung dịch: Pha hơi sinh ra khichất lỏng nguyên chất sôi là pha hơi đơn chất. Pha hơi sinh ra khi một dungdịch sôi là một hỗn hợp của tất cả các hợp phần của dung dịch và có thànhphần phụ thuộc vào thành phần của dung dịch lỏng theo định luậtKonovalov.Định luật Konovalov: Khi sôi một dung dịch lỏng cho ra một pha hơi giàuchất dễ sôi hơn so với dung dịch lỏng.1.2 Nguyên lý của quá trình chưng cấtChưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi nó, rồi ngưngtụ hơi bay ra để được 2 phần: Phần nhẹ là distillat có nhiệt độ sôi thấp, chứanhiều chất dễ sôi, còn phần nặng còn lại là cặn chưng cất (redue).Như vậy, phép chưng cất có thể thu được Distillat có thành phần mongmuốn bằng cách chưng cất nhiều lần.Nhưng chưng cất nhiều lần như vậy rất phiền phức, tốn thời gian màkhông kinh tế. Để khắc phục nhược điểm này ta dùng hệ thống chưng cất cócột chưng cất. Cột chưng cất có số đĩa lý thuyết càng lớn, thì có khảnăng cho một distillat có thành phần khác càng nhiều so với dung dịchtrong bình đun, tức là distillat rất giàu chất dễ bay hơi. Dùng cột chưng cấtcó nhiều đĩa lý thuyết có thể thu được distillat là chất dễ bay hơi gần nhưtinh khiết.2. Cơ sở lý thuyết chưng cất dầu mỏNhằm phân tách dầu thô thành các phân đoạn thích hợp dựa vào nhịêt độ sôicủa các cấu tử và không làm phân huỷ chúng.2.1 Chưng cất đơn giảnChưng cất bay hơi dần dần: Chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm để xácđịnh đường cong chưng cất Enghen. Chưng cất bay hơi một lần: Cho phépnhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi một lần.Chưng cất bay hơi nhiều lần: Cho phép quá trình tách các phân đoạn theomong muốn.2.2 Chưng cất phức tạpChưng cất có hồi lưu: Để nâng cao khả năng phân chia hỗn hợplỏng, người ta tiến hành cho hồi lưu một phần sản phẩm đỉnh. Nhờ sự tiếpxúc thêm mộy lần giữa pha lỏng (hồi lưu) và pha hơi trong tháp được làmgiàu thêm cấu tử nhẹ nhờ đó mà độ phân chia cao hơn.Chưng cất có tinh luyện: Dựa vào quá trình trao đổi chất nhiều lần giữa phalỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm. Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơnnếu kết hợp với hồi lưuSơ đồ tiếp xúc giữa dòng lỏng và hơi trong tháp chưng cấtChưng cất chân không & chưng cất với hơi nước: Độ bền nhiệt các cấu tửtrong dầu phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian lưu. Đối với các phânđoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ chúng (giảm độnhớt, độ bền oxy hoá…) bằng cách hạn chế nhiệt độ (320 o- 420oC) chưngcất. Nếu nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ phân huỷ chúng ta dùng chưng cấtchân không hay chưng cất hơi nước. Hơi nước làm giảm áp suất hơi riêngphần làm chúng sôi ở nhiệt độ thấp hơn.2.3 Đĩa chưng cất (Tray)Trong công nghệ dầu khí, để chưng cất những lượng khổng lồ (hàng triệutấn/năm). Người ta dùng những thiết bị chưng cất khổng lồ, hoạt động liêntục.Hơi nguyên liệu sẽ bay lên đỉnh tháp và phần lỏng sẽ chảy xuống phần dướitháp. Sự tiếp xúc giữa hai dòng này được thực hiện một cách đặc biệt nhờcác đĩa.Tại các đĩa xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và dòng lỏng. Đồngthời tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi chất, phần nhẹ trong pha lỏng bayhơi theo pha hơi, phần nặng trong pha hơi ngưng tụ theo dòng lỏng.Như vậy, khi dòng hơi lên đến đỉnh thì rất giàu cấu tử nhẹ, còn dòng lỏng đixuống đáy lại giàu cấu tử nặng hơn.Có rất nhiều dạng đĩa khác nhau được sử dụng tuỳ vào loại nguyên liệu.Nhưng mục đích chung nhằm đảm bảo sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha hơiphải lớn để quá trình phân tách hiệu quả.Hiện nay, sử dụng chủ yếu các dạng đĩa sau:− Đĩa nhiều lỗ (Sieve Trays)− Đĩa chụp (Bubble–Cap Trays)− ...