


Đồ án hóa dầu
“Nghiên cứu về nguyên
lý phép chưng cất”


 






SVTH:NguyễnChíTuân
GSVHD:Th.sLêThịMỹNhân 
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
MỞ ĐẦU
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa và công nghệ chế biến dầu mỏ
được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859 khi mà Edwis Drake (Mỹ) khai thác được
dầu thô, lúc bấy giờ lượng dầu thô khai thác được còn rất ít nó được sử dụng làm
nhiên liệu để đốt chảy thắp sáng. Thế kỷ 19 dầu được coi như nguồn tài nguyên cho
mọi phương ti
ện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc

bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà cả nước đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá,
hiện đại hoá chắc chắn sự đóng góp của ngành dầu khí trong công cuộc công nghiệp
hoá đất nước sẽ có ý nghĩa không chỉ bằng những chỉ tiêu kinh tế cụ thể mà ngành
công chế biến nghiệp mọi nhọn này còn là nguồn động viên tinh thần của đảng, toàn
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
dân và nhất là thành viên đang hoạt động trong ngành dầu khí, hăng hái lao động góp
phần xây dựng đất nước để sau vài thập niên tới sánh vai với các nước trong khu vực
và trên thế giới.
Đây không phải là vấn đề mới,trong thực tế đã có nhiều nhà nghiên cứu khoa
học đã đi sâu vào nghiên cứu nguyên lý phép chưng cất và được áp dụng vào thực tiễn
mang lại hiệu quả kinh tế rất cao trong quá trình sản xuất. Song vẫn còn tồn t
ại một số
hạn chế nhất định. Chính vì vậy tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu về nguyên lý phép
chưng cất”
dụng dầu khí đã hàng nghìn năm về trước do sự bắt cháy của dòng khí tự nhiên phụt
lên theo các khe nứt của mặt đất.
Người Trung Hoa đã dùng khí tự nhiên làm khí đốt vào thế kỷ thứ ba, nhưng kỷ
nguyên dầu khí thực sự chỉ bắt đầu ở thế kỷ 19. Xưởng chưng cất dầu thô đầu tiên trên
thế gới xuấ
t hiện ở Capcado (Liên Xô cũ) vào năm 1821 những năm 1859 được coi là
năm khởi đầu của kỷ nguyên dầu khí do khai thác được mỏ dầu Titusville (Pensylvania
ở Mỹ) cũng như việc xây dựng nhà máy đầu tiên ở đó vao năm 1890.
Ngày nay, ngành công nghiệp chế biến không ngừng được phát triển với những
trang thiết bị, máy móc hiện đại. Đặc biệt là thiết bị của quá trình chưng cất dầu thô.
Từ những công c
ụ, thiết bị đơn giản đem lại hiệu suất kinh tế không cao đã được thay
đổi bằng những thiết bị hiện đại.

Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
1.1.3. Phân loại chưng cất
a. Phân loại theo áp suất làm việc:
Áp suất thấp
Áp suất thường
Áp suất cao
b. Phân loại theo nguyên lý làm việc:
Chưng cất đơn giản
Chưng bằng hơi nước trực tiếp
Chưng cất
Chưng chân không
c. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:
Cấp nhiệt trực tiếp
Cấp nhiệt gián tiếp


GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
thoáng khi chất lỏng bay hơi nhiều nhất.
1.2.2.1. Khái niệm về dung dịch
Pha: Là tập hợp chất đồng nhất về mặt vật lý và hóa học.ví dụ:
Không khí gồm N
2
, O
2
và các khí khác trộn vào nhau tạo nên pha khí.
Nước lỏng nguyên chất tạo nên pha lỏng.
Dung dịch:
Dung dịch là một pha gồm từ hai chất tan trở lên, nồng độ có thể thay đổi.
Dung dịch có thể ở trạng thái lỏng (rượu, xăng, ), khí (không khí, khí tự nhiên ),
hoặc rắn ( gang, vàng tây, ).
1.2.2.2. Áp suât hơi bão hòa của dung dịch
Dung dịch rượu khi bay hơi cho rượu và hơi nước. Hơi rượu gây ra áp suất
riêng phần P
rượu
, hơi nước gây ra áp suất riêng phần P
nước
.
Do đó,áp suất hơi bão hòa của dung dịch rượu bằng tổng áp suất hơi bão hòa
của hơi bão hòa riêng phần của hơi rượu và áp suất hơi bão hòa của hơi nước.
Tổng quát: Áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng tổng áp suất riêng phần của
các hợp chất. P = ∑P
i

1.2.2.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến áp suất hơi bão hòa.
Nhiệt độ:

t, sự tương tác của dung dịch mà còn phụ thuộc vào nòng độ của chúng.
1.2.2.4. Định luật Raoult
Gọi: P: áp suất hơi bão hòa của dung dịch
i: hợp phần i
P
i
o
: áp suất hơi bão hòa của hợp phần i ở trạng thái nguyên chất.
P
i
: áp suất hơi bão hòa riêng phần i
N
i
: nồng độ phần mol của chất i trong dung dịch.
Định luật Raoult được phát biểu như sau:
Áp suất hơi bão hòa riêng phần của một chất tỷ lệ với nồng độ phần mol của nó
trong dung dịch.
P
i
= P
i
o
. N
i
Ngoài ra, ta biets rằng áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng tổng áp suất hơi
bão hòa riêng phần của các hợp chất. Do đó, ta lại có:
P = ∑P
i
= ∑P
i

i
.P
Với: P
i
: áp suất riêng phần
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
N
i
: nồng độ phần mol
P: áp suất chung.
Vậy: Áp suất riêng phần bằng nồng độ phần mol nhân với áp suất chung.
1.3. SỰ SÔI
1.3.1.Sự sôi của dung dịch
Sự sôi khác với sụ bay hơi. Mọi chất lỏng đều bay hơi (ở mặt thoáng) ở bất
nhiệt độ nào. Sự bay hơi càng mạnh khi nhiệt độ càng cao, còn sự sôi là hiện tượng
khối chất lỏng bay hơi ồ ạt không nhữ
ng ở trên mặt thoáng của chất lỏng mà còn ở
ngay trong lòng chất lỏng. Khi đó áp suất hơi bão hòa của chất lỏng đang sôi bằng áp
suất đè lên mặt thoáng, pha hơi lúc đó chỉ gồm hơi do lỏng tạo ra, không chứa các khí
vốn đã từng có trên mặt thoáng.
Ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi thì áp suất hơi còn bé áp suất hơi trên mặt
thoáng nên trong pha khí gồm có cả hơi do lỏng tạ
o ra và các khí có sẵn từ trước. Cần
phải nâng nhiệt độ lên nữa để green mặt thoáng chỉ gồm các hơi do lỏng tạo ra đến khi
chúng có áp suất tổng bằng áp suất đè lên mặt thoáng thì sự sôi sẽ xảy ra. Như vậy,
nhiệt độ sôi của một chất phụ thuộc vào áp suất đè lên mặt thoáng. Áp suất đè lên mặt
thoáng càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao. Do đó một chất lỏng sẽ sôi t
ại nhiệt độ mà ở

B
N
=
P

H
B
N

(2)
Với:
L
A
N : nồng độ phần mol của A trong lỏng

H
A
N
:
nồng độ phần mol của A trong hơi
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân

L
B
N : nồng độ phần mol của B trong lỏng

H
B

H
B
H
A
N
N
NP
NP
N
N
=
•
•
=
. α
Với α =
0
0
B
A
P
P
: Gọi là độ bay hơi tương đối của A đối với B
Giả sử A dễ bay hơi hơn B, nên α > 1. Do đó theo (3) ta có:

L
B
L
A
H

Hình 1.1. Quan hệ thành phần lỏng – hơi hệ hai chất A -B
Như ta đã biết, một chất lỏng sẽ sôi tại nhiệt độ mà ở đó áp suất hơi bão hòa của
nó bằng áp suất đè lên mặt thoáng. Ở áp suất không đổi chất nguyên chất sôi ở nhiệt
độ cố định.
Người ta còn dùng khái niệm áp suất hơi bão hòa Ried, đó là áp suất tuyệt đôi ở
100
o
F (37.8
0
C) được đặc trưng cho khả năng bay hơi của phân đoạn xăng, đại lượng
này càng lớn khả năng bay hơi càng cao.
Khi một chất lỏng nguyên chất sôi thì nó tạo ra một pha hơi nguyên chất.
Chúng ta hãy xét trường hợp một dung dịch lỏng sôi. Khi đo pha hơi sẽ là một hỗn hợp
thường gồm tất cả các hợp phần có mặt trong dung dịch lỏng. Chúng có thành phần
phụ thuộc vào thành phầ
n của dung dịch lỏng theo định luật Konovalov mà ta đã
biết:

L
B
L
A
L
B
0
B
L
A
0
A

Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
α =
0
0
B
A
P
P
> 1 →
L
B
L
A
H
B
H
A
N
N
N
N
> (4)
Từ (4) ta thấy, nồng độ của chất dẽ bay hơi A trong pha hơi rõ ràng lớn hơn
nồng độ của chất dễ bay hơi B trong dung dịch lỏng ban đầu. phương trình (3) là
phương trình mô tả toán học của định luật Konovalov: Thành phần pha hơi khác thành
phần pha lỏng, pha hơi giàu chất dễ bay hơi so với pha lỏng.
Khái niệm giàu chất dễ sôi hơn ở đây có nghĩa là nồng độ phần mol chấ
t dễ sôi

Toluen
P = 202 . 0,8 = 161,6 mmHg.
Nếu P =
Toluen
P
+
Bezen
P
=161,6 + 109,4 =271 mmHg.
Theo định luật về chất khí,ta có:

Bezen
P
= P .
H
Bezen
N
→
H
Bezen
N
=
P
P
Bezen
=
271
4,109
= 0,4


GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
giữa các pha đó,hay nói cách khác, nó cho ta biết sự tương ướng về thành phần các pha
của các chất theo nhiệt độ.
Giả sử có dung dich a gồm hai chất A và B. Ta biết, dung dịch lỏng này sôi ở
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của chất khó sôi và cao hơn nhiệt độ sôi của chất dễ sôi.
Trục hoành: Trục thành phần.
Trục tung: Trục nhiệt độ.
Giản đồ như hình 1.2 cho ta thấy sự ph
ụ thuộc nhiệt độ sôi của dung dịch vào
thành phần dung dịch ban đầu như mô ta ở đường Ua
3
V gọi là đường lỏng hay đường
sôi. Đường lỏng là đường biễu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ của dung dịch lỏng vào
thành phần pha lỏng. Đường Ua
5
V gọi là đường hơi. Đường hơi là đường biễu diễn sự
phụ thuộc của nhiệt độ mà pha hơi bị ngưng tụ phụ thuộc vào thành phần pha hơi.
Vùng bị kẹp hai đường trên gọi là vùng cân bằng lỏng – hơi.
Giả sử chất A dễ sôi hơn chất B, theo lý thuyết, nếu dung dịch có nồng độ phần
mol của chất A càng lớn thì nhiệt độ sôi của dung dịch càng nh
ỏ. Nếu thành phần ban
đầu của hỗn hợp có nồng độ của chất A (dễ bay hơi) lần lượt là 0,2; 0,57; 0,85 thì theo
hình vẽ ta có T
3
> T
2
>T
d.
Tất cả các dung dịch có nhiệt độ thấp hơn hiệt độ tương ứng
với đường lỏng đều chứa sôi, nghĩa là vẫn còn nguyên ở thể lỏng. Ta có thể thấy được

Khi đun nóng a đến T
1
ta được dung dịch a
1
. Dung dich này vẫn gồm 80% mol B và
20% mol A, nó vẫn ở thể lỏng, tương tự dung dịch a
2
vẫn ở thể lỏng dù nhiệt độ được
nâng lên T
2
.
Khi đun nóng dung dich a đến nhiệt độ T
3
, dung dịch a trở thành a
3
. Dung a
3

vẫn gồm 80% mol B và có nhiệt độ T
3
. Tại nhiệt độ này, dung dịch a
3
bắt đầu sôi.
Tương tự, khi đun nóng dung dịch c đến nhiệt độ T
2
,dung dịch c trở thành dung dịch c
2

và nó bắt đấu sôi.
Các điểm a, a

a
3
, b
2
,
Ta lần lượt xét các dung dịch sau:
Dung dịch a với:N
A
= 0,2 và N
B
= 0,8 sôi ở nhiệt độ T
3
.
Dung dịch b với N
A
= 0,42 và N
B
= 0,58 sôi ở nhiệt độ T
3
.
Dung dịch c với N
A
= 0,57 và N
B
= 0,43 sôi ở nhiệt độ T
2
.
Khi đun nóng dung dịch a đến nhiệt độ T
3
, dung a trở thành dung dịch a

1
, d,d
1
, biễu diễn thành phần và nhiệt độ của pha
lỏng nên được gọi là những điểm lỏng. Tập hợp các điểm lỏng gọi là vùng lỏng. Vùng
lỏng nằm dưới đường lỏng.các điểm thuộc vùng lỏng chưa sôi, còn các dung dịch có
các điểm nằm trên đường lỏng như h
5
, g
4
, a
3
, c
2
, d
1
bắt đầu sôi.
Dựa vào hình vẽ ta thấy: khi đun nóng dung dịch a đến nhiệt độ T
3
, dung dịch
vẫn ở thể lỏng (bắt đầu sôi) được biễu diễn bằng điểm a
3
, lỏng a
3
bắt đầu sôi sinh ra
hơi c
3
. Hơi c
3
là điểm biểu diễm thành phần và nhiệt đội của pha hơi c

hơn so với lỏng ban đầu của nó và dĩ nhiên lỏng còn lạ đang sôi theo đúng định luật
Konovalov đã chỉ rõ.
Vì lỏng a
3
sôi sinh ra hơi c
3
giàu A hơn nên lỏng còn lại sẽ nghèo A hơn hay nói
cách khác, lỏng còn lại sẽ giàu B hơn, nên nó không sôi nữa. Muốn chúng tiếp tục sôi,
ta phải nâng nhiệt độ lên một ít nữa. Lỏng còn lại đó sẽ sôi cho ra một hơi giàu A

hơn
so với bản thân nó nhưng hơi đó sẽ không bao giờ giàu A hơn ban đầu được (nên có
thành phần N
A
< 0,20).
Xét ở nhiệt độ T
4
có lỏng f
4
và hơi b
4
. Lỏng f
4
có N
A
= 0,11, N
B
= 0,89. Ta bảo
lỏng có điểm biểu diễn là a
4

= đoạn thẳng
44
fa . Lượng pha lỏng f
4
.
Theo hình vẽ:
44
ba
= 0,80 – 0,58 = 0,22

44
fa = 0,89 – 0,80 = 0,09
Nên,
4
4
b hoi pha Luong
f long pha Luong
=
44
44
fa
ba
=
9
22
29,0
22,0
=
Quan hệ đó có nghĩa là tại nhiệt độ này, pha lỏng vẫn còn nhiều hơn pha hơi
22/9 lần, lượng pha lỏng bằng 22/31 lượng hệ, lượng hơi bằng 9/31 lượng hệ.

Ví dụ, Ở nhiệt độ T
2
hệ có 0,43B với điểm hệ là c
2
. Điểm c
2
trùng với điểm
lỏng c
2
, ta có điểm hơi d
2
nên:
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân

22
dc . Lượng hơi =
22
cc . Lượng lỏng
Vì:
22
cc = 0 mà
22
dc #0, nên dễ thấy lượng hơi bằng 0. Chính xác hơn là
22
cc
gần bằng không, nghĩa là lượng hơi có nhưng rất ít vì hơi chỉ mới bắt đầu sinh ra
mà thôi.
Khi đun nóng a đến nhiệt độ T

= 0 (gần bằng không). Sự sôi của
hệ a kết thúc tại đây.
Nếu nâng nhiệt độ lên T
6
, ta chỉ còn pha hơi a
6
. Tất cả các điểm biễu diễn nằm
phía trên đường hơi chỉ gồm một pha hơi. Tập hợp các điểm biểu diễn gọi là vùng hơi.
Tóm lại :
Ở nhiệt độ thấp hơn đường lỏng, hệ vẫn là pha lỏng, chưa sôi.
Ở nhiệt độ ứng với đường lỏng thì hệ bắt đầu sôi.
Ở nhiệt độ nằm trong vùng dị
thể thì hệ đang sôi, gồm pha hơi và pha
lỏng.
Ở nhiệt độ ứng với đường hơi thì hầu hết là pha hơi. Sự sôi sắp kết thúc.
Ở nhiệt độ trên đường hơi, hệ chỉ có một pha, đó là pha hơi.
Như vậy, dung dịch chỉ sôi ở một khoảng nhiệt độ nhất định, chúng phụ thuộc
mạnh vào nồng độ của các chất trong dung dị
ch và điều tất yếu xẩy ra là nhiệt độ tăng
dần trong quá trình sôi.
1.4. Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
Qúa trình chưng cất có ý nghĩa rất quan trọng, chưng cất để tách các dung dịch
thành các cấu tử khác nhau theo nhu cầu mong muốn sử dụng của con người. Đồng
thời mang lại hiệu quả cao nhất trong quá trình sản xuất.
Đối với ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ việc sử dụ
ng dầu mỏ ở dạng thô không
thuận lợi, không kinh tế, kém hiệu quả. Do đó cần phải chế biến dầu mỏ thành những
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân

1. Nguồn nhiệt 9. Cổng hút chân không
2. Bình thủy tinh 10. Adapter (thiết bị kết nối)
3. Cột ngưng tụ-bay hơi 11. Điều chỉnh nhiệt độ
4. Nhiệt kế 12. Điều chỉnh tốc độ khu
ấy
5. Ống sinh hàn 13. Thiết bị khấy và gia nhiệt
6. Nước làm lạnh đầu vào 14. Dầu gia nhiệt
7. Nước làm lạnh đầu ra 15. Cánh khuấy
8. Bình chứa sản phẩm chưng cất
16. Dung dịch làm lạnh

Dung dịch chưng cất gồm hai chất A và B gọi là dung dịch a,
chúng được đựng trong bình (2) nguồn nhiệt (1) cấp cho bình. Dung dịch sôi ở nhiệt
độ T
3
.
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
Hơi bay vào ống sinh hàn (5) được chảy trong ống dẫn hơi ngưng tụ nằm trong ống
sinh hàn, khi gặp lạnh, ngưng tụ thành các giọt lỏng (distillat) chảy vào ống nhận
distillat (8). Để quá trình sôi diễn ra điều hòa, người ta thêm vào trong bình một ít đá
bọt hoặc nhúng vào dung dịch một mao quản (15). Nhiệt kế (4) dùng để theo giỏi nhiệt
độ của hơi lấy ra.
Như vậy, phép chưng cất dựa trên sự sôi trong một h
ệ mở gần như đẳng áp vì
hơi sinh ra liên tục và liên tục được lấy ra khỏi hệ, giống như khi ta đun sôi một nồi
nước không đậy nắp.
Như hình trên ta thấy rằng lỏng chảy vào ống nhận có N
A

có N
A
cao hơn nữa: N
A
= 0,85.
Tiếp tục làm nhiều lần như vậy thì ta sẽ thu được A gần như nguyên chất.
Vậy, phép chưng cất có thể tách dung dịch thành distillat có thành phần mong
muốn và cặn chưng cất.
2.2.CHƯNG ĐƠN GIẢN
2.2.1.Chưng bay hơi dần dần
Sơ đồ chưng cất bay hơi dần dần được trình bày ở hình 2.2. Hỗn hợp chất lỏng
được đưa vào thiết bị đốt nóng(2) liên tục trong bình ch
ưng (1) từ nhiệt đọ thấp tới
nhietj độ sôi cuối khi liên tục tách hơi sảm phẩm và ngưng tụ hơi bay ra trong thiết bị
ngưng tụ (3), cuối cùng thu sảm phẩm lỏng trong bể chứa (4). Phương pháp chưng này
thường chỉ áp dụng trong phòng thí nghiệm.

Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân 2.2.2. Chưng cất bay hơi một lần


Sản phẩm chưng cất
phân đoạn
Hình 2.2. Sơ đồ chưng bay hơi dần dần

Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
dầu. Tuy với nhiệt độ chưng giới hạn, nhưng vẫn cho phép nhận được một lượng phần
cất lớn hơn.
2.2.3. Chưng cất bay hơi nhiều lần
Đây là quá trình gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp nhau ở
nhiệt độ tăng cao dần (hơi ở áp suất thấp hơn) đối với phần cặn. S
ơ đồ như hình vẽ 2.4.
Phần cặn của chưng lần một, là nguyên liệu cho chưng lần hai sau khi được đốt nóng
đến nhiệt độ cao hơn. Từ đỉnh của thiết bị chưng lần một ta nhận được sản phẩm đỉnh,
còn ở đáy của thiết bị chưng lần hai nhận được phần cặn.
Phương pháp chưng cất dầu bằng bay hơi m
ột lần và bay hơi nhiều lần có ý
nghĩa rất lớn trong thực tế công nghiệp chế biết dầu mỏ ở các dây chuyền hoạt động
liên tục. Qúa trình bay hơi một lần được áp dụng khi đốt nóng dầu trong 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 cất đơn giản, nhất là loạ
i bay hơi một lần, không đạt được độ phân chia
cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần của hỗn hợp chất lỏng. Để nâng
cao khả năng phân chia một hỗn hợp chất lỏng người ta phải tiến hành chưng cất có
hồi lưu hay chưng cất có tinh luyện – đó là chưng cất phức tạp.
Ưu điểm: của quá trình chưng cất cho phép áp dụng trong điều kiện th
ực tế
chưng cất dầu.

rồ
i đưa về vùng đáy tháp.
* Hồi lưu vòng.
Hồi lưu dạng này còn được gọi là hồi lưu trung gian. Để phân bố lưu lượng
lỏng và hơi hydrocacbon được đồng đều hơn cũng như việc điều chỉnh nhiệt độ của
các vùng trong tháp chưng cất, người ta rút bớt một lượng lỏng ở một độ cao (thích
hợp) nào đó, làm lạnh nó, rồi lại đưa vào tháp ở
vài ba đĩa cao hơn.
Hồi lưu vòng có ưu điểm là giảm lưu lượng ở một vùng nào đó trong tháp nhằm
làm giảm tiết diện của tháp (làm tăng công suất của tháp), hơn nữa, nó tận dụng một
lượng nhiên liêu rất lớn ở trong tháp chưng cất để đun nóng dầu thô hoặc trao đổi nhiệt
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
với các nguyên liệu cần thiết khác nên trong trường hợp này, ý nghĩa chính của sự hồi
lưu là làm tăng độ phân tách – giảm đi rất nhiều.
2.3.2. Chưng cất có tinh luyện
Chưng cất có tinh luyện còn cho độ phân chia cao hơn khi kết hợp với hồi lưu
Cơ sở của quá trình tinh luyện là sự trao đổi chất nhiều lần về cả phía hai phía giữa
pha lỏng và pha hơi chuyển động ngược chiề
u nhau. Quá trình này được thực hiện
trong tháp tinh luyện. Để đảm bảo sự tiếp xúc hoàn thiện giữa pha hơi và pha lỏng,
trong tháp được trang bị các đĩa hay đệm. Độ phân chia các hỗn hợp trong tháp phụ
thuộc vào số lần tiếp xúc giữa các pha, vào lượng hồi lưu ở đỉnh tháp.

Ln-1
Vn
Ln
Vn+1
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
hồi lưu đỉnh và đĩa dưới cũng có hồi lưu đáy. Nhờ có hồi lưu ở đỉnh và đáy làm cho
tháp hoạt động liên tục ổn định và có khản năng phân tách cao. Ngoài đỉnh và đáy
người ta con 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, khi lấy sản phẩm cạnh sườn
c
ủa tháp người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnh sườn.

Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng cất
2.3.3. Chưng cất trong chân không và chưng cất với hơi nước.
Hỗn hợp các cấu tử có trong dầu thô không bền, dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là
các hợp chất chứa lưu huỳnh và các chất cao phân tử như nhựa… Các hợp chất parafin
kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphten và các naphten lại kém bền nhiệt hơn các hợp
chất thơm. Độ bền nhiệt của các cấu tử tạo thành dầu không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
mà còn phụ thuộc cả vào thời gian tiếp xúc ở nhiệt độ đó. Trong thực tế chưng cất, đối
với các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ nhiệt chúng khi
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
đốt nóng. Tuỳ theo loại dầu thô, trong thực tế không nên đốt nóng quá 420
o
C với dầu
không có hay chứa rất ít lưu huỳnh và không quá 320 ÷ 340
o

*
pfP
pf
−
*Z
Trong đó : G và Z: số lượng hơi dầu tách được và lượng hơi nước.
M
f
: phân tử lượng của hơi dầu
18 : phân tử lượng của hơi nước
P : áp suất tổng cộng của hệ
p
f
: áp suất riêng của dầu ở nhiệt độ chưng .
Đồ án hóa dầu Nghiên cứu về nguyên lý phép chưng cất

GVHD: Th.s Lê Thị Mỹ Nhân SVTH: Nguyễn Chí Tuân
Nhiệt độ hơi nước cần phải không thấp hơn nhiệt độ của hơi dầu để tách sản
phẩm dầu ngậm nước. Do vậy, người ta thường dùng hơi nước có nhiệt độ 380 ÷
450
o
C, áp suất hơi từ 0.2 ÷ 0.5 MPa.
Hơi nước dùng trong công nghệ chưng cất dầu có nhiều ưu điểm làm giảm áp
suất riêng phần của dầu, tăng cường khuấy trộn chất lỏng tránh tích điện cục bộ, tăng
diện tích bề mặt bay hơi do tạo thành các tia và bong bóng hơi. Người ta cũng dùng
hơi nước để tăng cường đốt nóng cặn dầu trong lò ống khi chưng cấ
t chân không. Khi
đó đạt mức độ bay hơi lớn cho nguyên liệu dầu, tránh và ngăn chặn quá trình tạo cốc
trong các lò ống đốt nóng. Tiêu hao hơi nước trong trường hợp này khoảng 0.3 ÷ 0.5%
so với nguyên liệu.