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
370
o
C - 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

lỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm. Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơn
nếu kết hợp với hồi lưu

Sơ đồ tiếp xúc giữa dòng lỏng và hơi trong tháp chưng cất
Chưng cất chân không & chưng cất với hơi nước: Độ bền nhiệt các cấu tử
trong dầu phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian lưu. Đối với các phân
đoạn có nhiệt độ sôi cao, người ta cần tránh sự phân huỷ chúng (giảm độ
nhớt, độ bền oxy hoá…) bằng cách hạn chế nhiệt độ (320
o
- 420
o
C) chưng
cất. Nếu nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ phân huỷ chúng ta dùng chưng cất
chân không hay chưng cất hơi nước. Hơi nước làm giảm áp suất hơi riêng
phần 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 triệu
tấn/năm). Người ta dùng những thiết bị chưng cất khổng lồ, hoạt động liên
tục.
Hơi nguyên liệu sẽ bay lên đỉnh tháp và phần lỏng sẽ chảy xuống phần dưới
tháp. Sự tiếp xúc giữa hai dòng này được thực hiện một cách đặc biệt nhờ
các đĩa.
Tại các đĩa xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và dòng lỏng. Đồng
thời tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi chất, phần nhẹ trong pha lỏng bay
hơi 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 đi
xuống 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 hơi
phải lớn để quá trình phân tách hiệu quả.