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 động liên tục ở nhiệt độ không quá
370oC - nhiệt độ hydrocarbon bắt đầu phân hủy - cracking. Từ dầu thô nhận
được các sản phẩm sáng như xăng, dầu hỏa, diesel. Sau khi chưng cất khí
quyển (AR) cặn mazut được đưa sang cụm chưng cất chân không (VR)
trong liên hợp chưng cất khí quyển - chân không (AVR). Nhờ chưng
cất chân không nhận được thêm các phân đoạn dầu nhờn và cặn gudron.
1. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất
1.1 Sự sôi của dung dịch
Sự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp
suất hơi bão hoà của nó bằng áp suất môi trường đè lên mặt thoáng. Ví dụ
như 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 khi
chất lỏng nguyên chất sôi là pha hơi đơn chất. Pha hơi sinh ra khi một dung
dịch sôi là một hỗn hợp của tất cả các hợp phần của dung dịch và có thành
phần phụ thuộc vào thành phần của dung dịch lỏng theo định luật
Konovalov.
Định luật Konovalov: Khi sôi một dung dịch lỏng cho ra một pha hơi giàu
chất dễ sôi hơn so với dung dịch lỏng.
1.2 Nguyên lý của quá trình chưng cất
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).
Như vậy, phép chưng cất có thể thu được Distillat có thành phần mong
muốn bằng cách chưng cất nhiều lần.
Nhưng chưng cất nhiều lần như vậy rất phiền phức, tốn thời gian mà
không kinh tế. Để khắc phục nhược điểm này ta dùng hệ thống chưng cất có
cột chưng cất. Cột chưng cất có số đĩa lý thuyết càng lớn, thì có khả
năng cho một distillat có thành phần khác càng nhiều so với dung dịch
trong bình đun, tức là distillat rất giàu chất dễ bay hơi. Dùng cột chưng cất
có nhiều đĩa lý thuyết có thể thu được distillat là chất dễ bay hơi gần như
tinh khiết.
2. Cơ sở lý thuyết chưng cất dầu mỏ
Nhằm phân tách dầu thô thành các phân đoạn thích hợp dựa vào nhịêt độ sôi
của các cấu tử và không làm phân huỷ chúng.
2.1 Chưng cất đơn giản
Chưng cất bay hơi dần dần: Chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm để xác
định đường cong chưng cất Enghen. Chưng cất bay hơi một lần: Cho phép
nhận 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 theo
mong muốn.
2.2 Chưng cất phức tạp
Chưng cất có hồi lưu: Để nâng cao khả năng phân chia hỗn hợp
lỏng, người ta tiến hành cho hồi lưu một phần sản phẩm đỉnh. Nhờ sự tiếp
xúc thêm mộy lần giữa pha lỏng (hồi lưu) và pha hơi trong tháp được làm
giàu 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 pha
lỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm. Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơn
nếu kết hợp với hồi lưu