intTypePromotion=1

Công Nghệ Lọc Dầu

Chia sẻ: Trinh Van Truong | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:55

0
194
lượt xem
59
download

Công Nghệ Lọc Dầu

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự chưng cất được tiến hành trong các thiết bị chưng cất gồm tháp chưng cất và các thiết bị phụ trợ khác như lò gia nhiệt, thiết bị làm lạnh… Hầu hết các tháp chưng cất dùng trong công nghệ lọc dầu và chế biến khí tự nhiên là tháp đĩa. Trong một tháp chưng cất luôn có nhiều đĩa. Các thông số về tháp chưng cất (đặc biệt là về đĩa) phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác. Đĩa là phần quan trọng nhất của tháp chưng cất, vì vậy việc tính toán các thông số kĩ thuật của đĩa có ý nghĩa hàng...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Công Nghệ Lọc Dầu

  1. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Lời Mở Đầu Sự chưng cất được tiến hành trong các thiết bị chưng cất gồm tháp chưng cất và các thiết bị phụ trợ khác như lò gia nhiệt, thiết bị làm lạnh… Hầu hết các tháp chưng cất dùng trong công nghệ lọc dầu và chế biến khí tự nhiên là tháp đĩa. Trong một tháp chưng cất luôn có nhiều đĩa. Các thông số về tháp chưng cất (đặc biệt là về đĩa) phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác. Đĩa là phần quan trọng nhất của tháp chưng cất, vì vậy việc tính toán các thông số kĩ thuật của đĩa có ý nghĩa hàng đầu trong việc thiết kế, lựa chọn hoặc xác định chế độ làm việc của tháp chưng cất. Nó là một công việc rất cần thiết đối với người kĩ sư công nghệ, đặc biệt là kĩ sư công nghệ lọc dầu. Ngoài ra, nó còn đòi hỏi người kĩ sư công nghệ lọc dầu phải có kiến thức chuyên môn vững vàng và kinh nghiệm thực tế, chính vì vậy mà đồ án em chỉ xin đề cập đến việc tính toán một số các thông số cơ bản của loại đĩa chụp trong tháp chưng cất dầu thô dựa trên tính toán của VD 3.4.1 trang 58 Giáo trình Công nghệ lọc dầu – Phan Tử Bằng NXB Xây Dựng , năm 2002.
  2. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Anh Dũng – Trưởng bộ môn Lọc Hóa Dầu ĐH Mỏ Địa Chất đã giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành đồ án,xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị cựu sv các lớp LHD K50,K51 đã giúp đỡ em về các tài liệu tham khảo bảng,biểu đồ sử dụng trong đồ án. Tuy vậy, do còn nhiều mặt hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế nên đồ án sẽ không tránh khỏi sai sót. Vì vậy em rất mong được sự nhận xét và đóng góp ý kiến quý báu của thầy và bạn bè để em có thêm kinh nghiệm cũng như kiến thức Vũng Tàu 20/6/2012
  3. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Chương I Một số tính chất quan trọng của dầu thô Lý thuyết về chưng cất I.Một số tính chất của dầu thô 1.1. Tỷ trọng Khối lượng riêng của dầu là khối lượng của một lít dầu tính bằng kilogam. Tỷ trọng của dầu là khối lượng của dầu so với khối lượng của nước ở cùng một thể tích và ở nhiệt độ xác định. Do vậy tỷ trọng sẽ có giá trị đúng o bằng khối lượng riêng khi coi khối lượng riêng của nước ở 4 C bằng 1. Trong thực tế tồn tại các hệ thống đo tỷ trọng sau : với chỉ số trên là nhiệt độ của dầu trong lúc thử nghiệm còn chỉ số bên dưới là nhiệt đ ộ của nước khi thử nghiệm.Tỷ trọng của dầu dao động trong khoảng rộng,tùy thuộc vào loại dầu và có trị số từ 0,8 – 0,99.Tỷ tr ọng của dầu r ất quan tr ọng khi đánh giá chất lượng dầu thô.Sở dĩ như v ậy vì tỷ trọng có liên quan đ ến b ản ch ất hóa học và thành phần các phan đoạn trong dầu thô. Dầu thô càng nhẹ tức có tỷ trọng thấp, càng mang đặc tính dầu parafinic, đồng thời tỷ lệ các phân đoạn nặng sẽ ít. Ngược lại, dầu càng nặng tức tỷ trọng cao, dầu thô càng mang đặc tính dầu aromatic hoặc naphtenic các phân đoạn nặng sẽ chiếm tỷ lệ cao. Sở dĩ như vậy vì tỷ trọng hydrocacbon parafinic bao giờ cũng thấp hơn so với naphtenic và Trang 3
  4. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu aromatic khi chúng có cùng một số nguyên tử cacbon trong phân tử. Mặt khác những phần không phải là hydrocacbon như các chất nhựa, asphanten, các hợp chất chứa lưu huỳnh, chứa nitơ, chứa các kim loại lại thường tập trung trong các phần nặng, các nhiệt độ sôi cao vì vậy dầu thô có tỷ trọng cao,chất lượng càng giảm. 1.2. Độ nhớt của dầu và sản phẩm dầu Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu biến của dầu cũng như ma sát nội tại của dầu. Do vậy, độ nhớt cho phép đánh giá khả năng bơm vận chuyển và chế biến dầu. Quan trọng hơn độ nhớt của sản phẩm đánh giá khả năng bôi trơn, tạo mù sương nhiên liệu khi phun vào động cơ, lò đốt. Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm,có hai loại độ nhớt: - Độ nhớt động học (St hay cSt) o - Độ nhớt quy ước (độ nhớt biểu kiến) còn gọi là độ nhớt Engler ( E) 1.3. Thành phần phân đoạn Vì dầu mỏ là thành phần hỗn hợp của nhiều hydrocacbon, có nhiệt độ sôi khác nhau, nên dầu mỏ không có một nhiệt độ sôi nhất định đặc trưng như mọi đơn chất khác. Ở nhiệt độ nào cũng có những hợp chất có nhiệt độ sôi tương ứng thoát ra, và sự khác nhau của từng loại dầu thô chính là sự khác nhau về chất lượng thoát ra ở các nhiệt độ tương ứng khi chưng cất. Vì thế, để đặc trưng cho từng loại dầu thô, thường đánh giá bằng đường cong chưng cất, nghĩa là các đường cong biểu diễn sự phân bố lượng các sản phẩm chưng cất theo nhiệt độ sôi. Những điều kiện khi chưng cất khác nhau sẽ cho các đường cong chưng cất khác nhau. Đường cong chưng cất là đường cong biểu diễn tương quan giữa thành phần Trang 4
  5. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu cất và nhiệt độ sôi. Để đặc trưng cho từng loại dầu thô thường xác định bằng hai đường cong chưng cất sau: - Đường cong chưng cất đơn giản (đường cong chưng cất Engler): là đường cong biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ sôi và % thể tích khi chưng cất dầu trong dụng cụ chuẩn hóa Engler, khi chưng cất không có tinh luyện, không có hồi lưu. Đường cong này dùng để đánh giá khả năng sử dụng của sản phẩm dầu hay phân đoạn dầu. - Đường cong điểm sôi thực (TBP) là đường cong chưng cất có chưng luyện. Đường cong chưng cất nhận được khi chưng cất mẫu dầu thô trong thiết bị chưng cất có trang bị phần tinh luyện và hồi lưu, có khả năng phân chia tương ứng số đĩa lý thuyết trên 10 với tỷ số hồi lưu sản phẩm khoảng 5. Về lý thuyết trong chưng cất điểm sôi thực đã sử dụng hệ chưng cất có khă năng phân chia rất triệt để nhằm làm cấu tử có mặt trong hỗn hợp được phân chia riêng biệt ở chính nhiệt độ sôi của từng cấu tử và với số lượng đúng bằng số lượng cấu tử có trong hỗn hợp. Đường cong này phản ánh chính xác hơn sự phân bố từng hợp chất theo nhiệt độ sôi thực của nó trong dầu thô. 1.4. Nhiệt độ sôi trung bình Nhiệt độ sôi trung bình của dầu thô và các phân đoạn dầu có quan hệ với các tính chất vật lý khác nhau như tỷ trọng, độ nhớt, hàm nhiệt và trọng lượng phân tử của dầu. Do vậy nó là một thông số quan trọng được sử dụng trong đánh giá và tính toán công nghệ chế biến dầu. Từ đường cong chưng Trang 5
  6. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu cất ta dễ dàng xác định được nhiệt độ sôi trung bình thể tích hay trọng lượng bằng các đồ thị chuyển đổi,ta có thể xác định được nhiệt độ sôi trung bình mol,nhiệt độ sôi trung bình 1.5. Hệ số đặc trưng K Hệ số đặc trưng K được dùng để phân loại dầu thô, tính toán thiết kế hay chọn điều kiện công nghệ chế biến thích hợp cũng như nhiệt độ sôi trung bình, K có quan hệ với thông số vật lý quan trọng khác như tỷ trọng, trọng lượng phân tử và cả trị số octan hay xetan của sản phẩm dầu. K= K được xác định theo công thức sau: o Ở đây: T là nhiệt độ sôi trung bình tính theo độ Rankine ( R) m o o R = t m( F ) + 460 Có thể tra T trên đồ thị hoặc tính theo công thức sau: m Tm = Tv + 2 - [ ] Tv = T30 + 2.T50 + T70 4 Trang 6
  7. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu II.Lý Thuyết Về Quá Trình Chưng Cất 1.Chưng đơn giản Chưng đơn giản là quá trình chưng cất được tiến hành bằng cách bay hơi dần dần, một lần hay nhiều lần, một hỗn hợp chất lỏng cần chưng. 1.1.Chưng bay hơi dần dần: Thiết bị (2) đốt nóng liên tục hỗn hợp chất lỏng trong bìng chưng (1) từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sản phẩm và ngưng tụ hơi bay ra trong thiết bị ngưng tụ (3) và thu được sản phẩm lỏng trong bể chứa (4).Phương pháp này thường áp dụng trong phòng thí nghiệm. 1.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần: Phương pháp này còn được gọi là bay hơi cân bằng. Hỗn hợp chất lỏng được cho liên tục vào thi ết bị đun sôi (2), ở đây hỗn hợp được đun nóng đến nhiệt độ xác định và áp suất P cho trước. Pha l ỏng – Trang 7
  8. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu hơi được tạo thành và đạt đến trạng thái cân bằng, ở điều kiện đó lại được cho vào thiết bị phân chia một lần trong thiết bị đoạn nhiệt (1). Pha hơi qua thiết bị ngưng tụ (3) rồi vào bể chứa (4), từ đó ta nhận được phần cất. Phía dưới thiết bị (1) là pha lỏng được tách ra liên tục và ta nhận được phần cặn. Tỷ lệ giữa lượng hơi được tạo thành khi bay hơi một lần với lượng chất lỏng nguyên liệu chưng ban đầu được gọi là phần chưng cất. Chưng cất một lần như vậy sẽ cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so với bay hơi dần dần ở cùng một điều kiện về nhiệt độ và áp suất. Ưu điểm: Quá trình chưng cất này cho phép áp dụng trong thực t ế để chưng cất dầu. Tuy với nhiệt độ chưng bị giới hạn, nhưng vẫn cho phép nh ận đ ược một lượng phần cất lớn hơn. 1.3.Chưng cất bay hơi nhiều lần: Là quá trình gồm nhiều quá trình bay hơi một lần nối ti ếp nhau ở nhiệt độ tăng cao dần (hay ở áp suất thấp hơn) đối với phần cặn. Trang 8
  9. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Chú thích: 1. Tháp chưng nhiệt độ thấp 2. Tháp chưng nhiệt độ cao 3. Thiết bị gia nhiệt 4. Thiết bị ngưng tụ 5. Bình chứa sản phẩm I. Nhiên liệu II. Phần cất nhẹ III. Cặn chưng cất ở nhiệt độ thấp III. Cặn chưng cất ở nhiệt độ thấp IV.Phần cất nhẹ V.Phần cất ở nhiệt độ cao Nhiên liệu (I) được cho qua thi ết bị gia nhiệt (3) và được làm nóng đ ến nhiệt độ cần thiết, sau đó cho vào tháp chưng đoạn nhiệt (1). Ở đây phần nhẹ được bay hơi trên đỉnh và qua thi ết bị làm lạnh (4). Sau đó vào bể chứa (5). Phần nặng ở đáy tháp (1) được gia nhiệt ở (3) và dẫn vào tháp chưng đoạn nhiệt (2). Tháp chưng này có áp suất thấp hơn so vơi áp suất tháp chưng (1) và phần nhẹ bay hơi lên đỉnh, qua thi ết bị ngưng tụ (4) và sau đó vào bể (5). Ta thu được phần sản phẩm nặng (IV). Ở đáy tháp (2) ta thu được phần cặn của quá trình chưng (V). Trang 9
  10. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi một lần và bay hơi nhi ều lần có ý nghĩa rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biến dầu ở các dây chuyền hoạt động liên tục. Quá trình bay hơi một lần được áp d ụng khi đốt nóng d ầu trong các thiết bị trao đổi nhiệt, trong lò ống và tiếp theo quá trình tách pha hơi khỏi pha lỏng ở bộ phận cung cấp, phân phối của tháp tinh luyện. Chưng đơn giản, nhất là với loại bay hơi một lần, không đạt được độ phân tách cao khi cần phân tách rõ ràng các cầu tử của hỗn hợp chất lỏng. 2. Chưng cất phức tạp Để nâng cao khả năng phân chia một hỗn hợp chất lỏng ph ải ti ến hành chưng cất có hồi lưu hay chưng cất có tinh luyện – đó là chưng cất phức tạp. Chưng cất có hồi lưu: Chưng cất có hồi lưu là quá trình chưng khi lấy một phần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra cho quay lại tưới vào dòng hơi bay lên. Nh ờ có s ự ti ếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa pha lỏng và pha hơi mà pha h ơi khi tách ra khỏi hệ thống lại được làm giàu thêm cấu tử nh ẹ (có nhi ệt đ ộ sôi th ấp hơn) so với khi không có hồi lưu, nhờ vậy mà có độ phân chia cao h ơn. Vi ệc hồi lưu lại chất lỏng được khống ch ế bằng bộ phận đặc biệt và được bố trí phía trên thiết bị chưng cất. Trang 10
  11. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Nguyên liệu (I) qua thiết bị đun nóng (2) rồi đưa vào tháp chưng (1) phần hơi đi lên đỉnh tháp sau đó qua thi ết bị làm lạnh và thu được sản phẩm (II). Phần đáy được tháo ra là cặn (III) một phần được gia nhiệt hồi l ưu trở l ại đáy tháp thực hiện tiếp quá trình chưng cất thu được sản phẩm. Trang 11
  12. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu b. Chưng cất có tinh luyện: Chất Thân Máng chảy truyề n Hồi lưu trung gian Tới tháp bay hơi Đĩa chóp Trang 12
  13. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Cửa Tháo Hồi Lưu Trang 13
  14. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Chưng cất có tinh luyện cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu. Cơ sở quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả hai phía giữa pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiều nhau. Quá trình này thực hiện trong tháp chưng luyện.Để đảm bảo sự tiếp xúc hoàn thiện hơn giữa pha lỏng và hơi, trong tháp được trang bị các đĩa hay đệm. Độ phân chia một hỗn hợp các cấu tử trong tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha (số đĩa lý thuyết), vào lượng hồi lưu ở mỗi đĩa và hồi lưu ở đỉnh tháp. Các quá trình chưng cất sơ khởi dầu thô dựa vào quá trình chưng cất một lần và nhiều lần có tinh luyện. Quá trình tinh luyện xảy ra trong tháp chưng cất phân đoạn có bố trí các đĩa. Hoạt động của tháp được mô tả như hình vẽ ở trên. Pha hơi V bay lên từ đĩa thứ n lên từ đĩa thứ n-1 được tiếp xúc với n pha lỏng L chảy từ đĩa n-1 xuống, còn pha lỏng từ đĩa L từ đĩa n n-1 n chảy xuống đĩa phía dưới n+1 lại tiếp xúc với pha hơi V bay từ n+1 dưới lên. Nhờ quá trình tiếp xúc như vậy mà quá trình trao đổi chất xảy ra tốt hơn. Pha hơi bay lên ngày càng được làm giàu thêm cấu tử nhẹ, còn pha lỏng chảy xuống phía dưới ngày càng chứa nhiều các cấu tử nặng. Số lần tiếp xúc càng nhiều, quá trình trao đổi chất càng tăng cường và sự phân tách của tháp càng tốt, hay nói cách khác, tháp có độ phân chia cao. Đĩa trên cùng có hồi lưu đỉnh, còn đĩa dưới cùng có hồi lưu đáy, nhờ đó làm cho tháp hoạt động liên tục, ổn định có khả năng phân chia cao. Ngoài đỉnh và đáy, nếu cần người ta còn thiết kế hồi lưu trung gian, bằng cách lấy sản phẩm lỏng ở cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp. Còn khi lấy sản phẩm cạnh sườn tháp, người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnh sườn tháp. Như vậy theo chiều cao của tháp tinh luyện, ta sẽ nhận được các phân đoạn có giới hạn sôi khác nhau tuỳ thuộc vào chế độ công nghệ
  15. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu chưng và nguyên liệu dầu thô ban đầu. 3. Chưng cất trong chân không và chưng cất bằng hơi nước. Hỗn hợp các cấu trúc trong dầu thô thường không bền, dễ bị phân huỷ khi tăng nhiệt độ. Trong số các hợp chất dễ bị phân huỷ nhiệt nh ất là các h ợp ch ất chứa lưu huỳnh, các chất cao phân tử như nhựa… Các hợp ch ất paraffinic kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphtenic và các naphtenic lại kém b ền nhiệt hơn các hợp chất thơm. Độ bền của các cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào thời gian ti ếp xúc ở nhiệt độ đó. Trong thực tế chưng cất, đối với các phân đoạn có nhiệt độ cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt của chúng khi đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong th ực t ế không nên đốt nóng quá 400 ÷ 420 oC với dầu không có hay có chứa rất ít lưu huỳnh và không quá 320 ÷ 340oC với dầu có nhiều lưu huỳnh [1]. Sự phân huỷ khi chưng cất sẽ làm xấu đi các tính ch ất làm vi ệc c ủa s ản phẩm, như làm giảm độ nhớt và nhiệt độ bắt cháy cốc kín của chúng, gi ảm đ ộ bền oxy hóa. Nhưng quan trọng hơn là chúng gây nguy hiểm cho quá trình chưng cất vì chúng tạo ra các hợp chất ăn mòn và làm tăng áp suất tháp. Để giảm mức độ phân huỷ, thời gian lưu của nguyên liệu ở nhi ệt độ cao cũng cần phải hạn chế. Ví dụ trong thực tế chưng cất thời gian lưu của nguyên liệu dầu (phân đoạn cặn chưng cất khí quyển) ở đáy của tháp AD không lớn hơn 5 phút và phân đoạn gudron khi chưng chân không VD ch ỉ khoảng 2 đ ến 5 phút. Khi nhiệt độ sôi của hỗn hợp ở áp suất khí quyển cao hơn nhiệt độ phân huỷ nhiệt của chúng, người ta phải dùng chưng trong chân không VD hay chưng c ất với hơi nước để tránh sự phân huỷ nhiệt. Chân không làm giảm nhiệt độ sôi, còn hơi nước cũng có tác dụng tương tự như dùng chân không: giảm áp suất riêng phần của cấu tử hỗn hợp làm cho chúng sôi ở nhiệt độ th ấp h ơn. H ơi nước được dùng ngay cả trong chưng cất khí quyển. Khi tinh luyện, nó được dùng để tái bay hơi phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp còn ch ứa trong mazut hay gudron, trong nhiên liệu và dầu nhờn. K ết hợp dùng chân không và hơi nước
  16. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu khi chưng cất phần cặn sẽ cho phép đảm bảo hiệu quả tách sâu hơn phân đoạn dầu nhờn (có thể đến 550 ÷ 600oC). Công nghệ chưng cất dầu với hơi nước có nhi ều ưu điểm. Ngoài việc giảm áp suất riêng phần của dầu, nó còn tăng cường khuấy trộn ch ất l ỏng tránh tích nhiệt cục bộ, tăng diện tích b ề mặt bay hơi do tạo thành những tia và các bong bóng hơi. Người ta cũng dùng hơi nước để tăng cường đốt nóng c ặn d ầu trong lò ống khi chưng cất trong chân không. Khi đó đạt được mức độ bay h ơi l ớn cho nguyên liệu dầu, tránh và ngăn ngừa tạo cốc trong các lò đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này khoảng 0,3 ÷ 0,5% so với nguyên liệu. Trong một vài trường hợp chẳng hạn như khi nâng cao nhiệt độ bắt cháy của nhiên liệu phản lực hay diesel, người ta không dùng chưng cất với hơi nước mà dùng quá trình bay hơi một lần để tránh tạo thành nhũ tương nước b ền trong nhiên liệu. III. Cơ chế hoạt động của tháp chưng cất Bản chất của quá trình chưng cất là phân tách các phân đoạn hydrocacbon d ựa vào nhiệt độ sôi của chúng. Đối với một cụm tháp chưng cất dầu thô nói chung người ta thường lấy ra các phân đoạn sản phẩm sau: - Phân đoạn khí – xăng nhẹ (C1 – C6) là phân đoạn chủ yếu gồm các Hydrocacbon (HC) khí (C1 – C4) và xăng nhẹ (C5 – C6) có nhiệt độ sôi trong khoảng từ 70 – 1100C. - Phân đoạn xăng nặng: Là phân đoạn có các HC từ C 7 – C10 với nhiệt độ chưng cất từ 100 – 2000C. - Phân đoạn Kerosen: Là phân đoạn có các HC từ C 11 – C14 với nhiệt độ chưng cất từ 200 – 2500C. - Phân đoạn Gas oil: Là phân đoạn có các HC từ C 14 – C20 với nhiệt độ chưng cất từ 250 – 3500C. - Phân đoạn cặn khí quyển AR: Là phân đoạn có các HC l ớn h ơn C 20 với nhiệt độ sôi cao hơn 3500C.
  17. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Cần chú ý là các thông số nhiệt độ đưa ra ở trên ch ỉ có tính ch ất tham kh ảo, không cố định, chẳng hạn có thể lấy phân đoạn Kerosen không phải từ 200 – 2500C mà có thể lấy từ 160 – 2500C… Để hiểu rõ hơn về quá trình chưng cất cũng như việc bố trí các thiết bị đo lường, điều khiển tự động hóa, ở đây em sẽ mô tả sự hình thành và h ướng chuyển động của các dòng hơi và lỏng trong tháp ch ưng cất (Hình 1). Trong hình 1 chỉ có 2 phân đoạn được lấy ra khỏi tháp chưng cất. Nếu cần lấy một phân đoạn sườn nào đó thì ta trích dòng lỏng đang chảy xuống bằng cách cho nó chảy ra ngoài tại một đĩa nào đó có nhiệt độ thích h ợp. Dòng nguyên li ệu có thể được dẫn vào tháp chưng cất ở một đĩa nào đó thích hợp. Đó là đĩa nạp liệu. Đĩa nạp liệu ở cao hay ở thấp là phụ thuộc vào nhiệt độ nguyên liệu. Trong chưng cất dầu thô đĩa nạp liệu của tháp chưng cất khí quyển th ường là một trong những đĩa dưới cùng. Do sự trao đổi nhiệt tốt ở các đĩa mà dòng hơi và dòng lỏng không ngừng mất bớt đi, sinh thêm ra, biến thành nhau tại mỗi đĩa và liên tục đi từ đĩa này sang đĩa khác. Dòng hơi từ phía dưới lên, chui qua lớp lỏng chảy tràn ngang trên mặt đĩa như ở Hình 3. Người ta thường phân biệt dòng hồi lưu ngoài và dòng hồi lưu trong. Dòng hồi lưu ngoài là dòng lỏng chảy trở về đỉnh tháp từ thiết bị ngưng tụ ở đỉnh tháp, nó có nhiệt độ thấp hơn nhiều nhiệt độ đỉnh tháp nên còn được gọi là dòng hồi' lưu lạnh. Dòng hồi lưu ngoài bay hơi ngay ở đỉnh tháp. Dòng h ồi l ưu ngoài dễ khống chế, dễ đo. Dòng hồi lưu trong là dòng lỏng ch ảy trong tháp chưng cất, có nhiệt độ thay đổi theo từng đĩa ở trong tháp chưng c ất và luôn luôn ở trạng thai đang sôi. Chính vì vậy nó còn có tên là dòng h ồi l ưu nóng. Trong một số trường hợp người ta tạo dòng hồi lưu nóng bằng cách dẫn một dòng nguyên liệu lạnh nhờ ống dẫn kín vào đỉnh tháp chưng cất nh ư ở Hình 3a.
  18. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Trong phương pháp hồi lưu vòng người ta trích một ph ần dòng lỏng tại m ột đĩa nào đó, đem ra ngoài, làm lạnh rồi bơm trở về tháp chưng cất ở vị trí cao hơn đĩa đó vài ba đĩa như ở Hình 3.b. Hồi lưu có tác dụng làm tăng độ phân tách của phép chưng c ất nh ưng gây hao phí năng lượng. Hồi lưu vòng chủ yếu được dùng để giảm lưu lượng hơi đi qua một vùng có liên quan, đặc biệt là trong những trường h ợp dòng h ơi quá lớn, vì dòng hồi lưu có nhiệt độ thấp hơn đó tạo ra s ự ng ưng t ụ m ột ph ần h ơi đang bay lên. Hồi lưu vòng làm giảm khả năng phân tách, các đĩa n ằm trong vùng đó làm việc chủ yếu như thiết bị trao đổi nhiệt, do đó nó làm tăng s ố đĩa cần có của tháp chưng cất lên một vài đơn vị. Hình 1. Sự chuyển động và hướng chuyển động các dòng trong tháp chưng cất.
  19. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu Hình 2. Sự chuyển động của lỏng và hơi từ đã này đến đã kia Dòng hơi tạo ra bởi thiết bị tái đun nóng (Reboiler) ở đáy tháp ch ưng c ất đóng vai trò hồi lưu hơi, có tác dụng tương đương dòng hồi lưu lạnh, nghĩa là làm tăng khả năng phân tách. Hình 3. a) Hồi lưu nóng; b) Hồi lưu vòng Về lí thuyết, độ hồi lưu (Reflux Ratio) là tỉ số giữa dòng hồi lưu trong và distillat, nhưng vì dòng hồi lưu trong thường chỉ biết được nhờ tính toán, khó đo trực tiếp, vả lại nó thay đổi theo từng đĩa, chính vì vậy người ta thường coi t ỉ số giữa dòng hồi lưu ngoài và distillat là độ h ồi l ưu (còn g ọi là ch ỉ s ố h ồi l ưu). Trong thực tế chưng cất dầu thô người ta luôn kết hợp các phương pháp hồi lưu một cách hợp lí và linh động. Sự kết hợp đó được thực hi ện m ột cách khá đa dạng. Hình 1 cho thấy là ở đĩa nạp liệu có sự thay đổi đ ột ng ột h ơn v ề l ưu l ượng hơi và lưu lượng lỏng, vì tại đó ngoài dòng hơi từ dưới đi lên nh ư ở các đĩa
  20. Trịnh Văn Trường K53-LHD_VT Đồ Án Lọc Dầu dưới lân cận còn có dòng hơi vốn có sẵn trong nguyên liệu đã được đun nóng. Tình hình cũng như vậy đối với dòng lỏng. Nguyên li ệu vào tháp ch ưng c ất luôn luôn là dầu thô ở dạng hỗn hợp cân bằng lỏng hơi. Ở hình này ta th ấy rõ hơn hình ảnh chuyển động của pha hơi và pha lỏng ở trong tháp t ại các đĩa dạng một bước (Single - Pass Tray) ở chế độ ôn hòa nhất, tức là ở điều kiện các bóng hơi đi lên chui qua lớp lỏng đang chảy ngang trên mặt đĩa mà không làm bắn tung tóe, làm bắn quá nhiều lớp lỏng lên phía trên. Khi dòng hơi ph ụt lên quá mạnh, lớp chất lỏng trên đĩa bị phun lên, "sôi" và dâng cao lên, các gi ọt lỏng có thể theo dòng hơi, bị cuốn lên qua các lỗ hơi mà không tập hợp thành dòng chảy xuống đĩa dưới theo ống chảy chuyền. Khi đó tác dụng của đĩa b ị giảm sút hoặc thậm chí không còn. IV. Một số loại tháp chưng cất cơ bản Cũng có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần nh ư trong phòng thí nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và ch ưng c ất liên tục, như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp. Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn h ợp này được g ọi là h ỗn h ợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn ph ải dùng đến các ph ương pháp tinh cất đặc biệt khác. Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau: -Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới. -Tháp chưng cất dùng mâm chóp. -Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm ) Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp : 4.1.Tháp mâm xuyên lỗ + Ưu điểm: chế tạo đơn giản , vệ sinh dễ dàng , trở lực thấp hơn tháp chóp , ít tốn kim loại hơn tháp chóp + Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cao : mâm lắp phải rất phẳng , đối với
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2