TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
Bộ môn: Lọc Hóa - Dầu ĐỒ ÁN
MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LỌC DẦU Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn
Lê Văn Bắc TS. Nguyễn Anh Dũng
Lớp: LHD K54TH
MSSV: 0964040006 Hà Nội - 2013
Đồ án công nghệ lọc dầu

1.3.2.3 Xác định lượng H
2
cần thiết cho quá trình desunfua hóa: 15
1.3.3 Công nghệ cracking xúc tác. 16
1.3.3.1 Hoạt động của phân xưởng FCC 16
1.3.3.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm. 16
1.3.3.1.2. Xúc tác cho quá trình cracking xúc tác. 17
1.3.3.1.3 Công nghệ cracking xúc tác. 17
1.3.3.1.4 .Các yếu tố ảnh hướng đến quá trình. 19
1.3.3.2 Độ chuyển hóa. 19
1.3.3.3. Cân bằng vật chất cho công nghệ FCC. 20
1.3.4 Công nghệ reforming 20
1.3.4.1 .Hoạt động của phân xưởng reforming. 20
1.3.4.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm. 20
1.3.4.1.2. Xúc tác sử dụng cho quá trình Reforming. 21
1.3.4.1.3. Công nghệ tiêu biểu của reforming. 21
1.3.4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình reforming 22
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 3 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.4.2. Cân bằng vật chất cho công nghệ reforming. 23
Phần 2. Tính toán 23
2.1 Phân đoạn có nhiệt độ sôi 190 – 380
0
F. 27
2.1.1 xác định khối lượng và độ API của phân đoạn. 27
2.1.2 Xác định lượng lưu huỳnh trong phân đoạn: 27
2.2 Nguyên liệu cho phân xưởng hydrotreating. 28
2.2.1 Lượng hydro cần thiết cho quá trình desunfua hóa: 28


Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 4 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

LỜI MỞ ĐẦU

Để phục vụ cho công nghiệp hoá - hiện đại hoá của đất nước nhằm thúc đẩy
nền kinh tế phát triển theo hướng chuyển dần cơ cấu kinh tế từ nông nghiệp là chính
sang công nghiệp và dịch vụ thì ngành năng lượng đóng một vai trò quan trọng và
phải đảm bảo được một nguồn năng lượng ổn định và ngày càng tăng nhanh cả về
lượng lẫn chất. Hiện nay bên cạnh các nguồn cung cấp năng lượng chính từ than đá,
thuỷ điện, nhiệt điện thì chúng ta còn có một nguồn tài nguyên vô cùng quí giá được
xem như là “vàng đen” của tổ quốc đó là dầu mỏ. Nguồn tài nguyên này bước đầu
được phát hiện tại các mỏ có trữ lượng lớn như: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông và
cũng được xem là chưa đánh giá hết tiền năng của nguồn dầu mỏ tại vùng biển Đông
rộng lớn của đất nước ta. Nhưng một điều đáng tiếc của ngành năng lượng nước nhà
đó là chúng ta chỉ mới dừng lại ở giai đoạn khai thác và xuất khẩu dầu thô trong khi
đó vẫn phải nhập một lượng ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ thương phẩm từ
nước ngoài gây thất thu một nguồn lợi ngoại tệ lớn. Theo các chuyên gia về hóa dầu
Châu Âu, việc đưa dầu mỏ qua các quá trình chế biến sẽ nâng cao được hiệu quả sử
dụng của dầu mỏ lên 5 lần, và như vậy tiết kiệm được nguồn tài nguyên quý giá này
Để chế biến thì nhiệm vụ của một kỹ sư lọc hoá dầu là không chỉ nắm được các
kiến thức cơ bản, quan trọng về tính chất hoá học, tính chất vật lý của dầu mỏ, cũng
như các phân đoạn dầu mỏ, các quá trình chế biến, các quá trình thuỷ lực, cân bằng
vật chất, truyền nhiệt, chuyển khối… mà còn phải áp dụng các kiến thức này vào tính
toán, thiết kế, điều khiển các quá trình công nghệ sao cho chúng hoạt động hiệu quả
và an toàn.
Do đó mục đích của đồ án này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn chung về những
công nghệ chế biến hóa học cơ bản trong nhà máy lọc dầu và quan trọng là đi sâu về

công nghệ chế biến rất khác nhau. Đây là hình ảnh tổng quan về nhà máy lọc dầu trên
thế giới.

Việt nam hiện nay có nhà máy Lọc Dầu Dung Quất, sử dụng nguyên liệu là dầu
thô bạch hổ. Với đặc thù của dầu bạch hổ là dầu siêu sạch, siêu ngọt nên sơ đồ nhà
máy lọc dầu dung quất có nhiều sự thay đổi.

Nhưng trong giới hạn bài đồ án này em chỉ giới thiệu một số phân xưởng của
nhà máy lọc dầu liên quan đến tính toán theo yêu cầu của bài như: Phân xưởng chưng
cất, phân xưởng Hydrotreating, phân xưởng Reforming, phân xưởng FCC.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 7 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng 1.2 Các thông số đặc trưng hóa lý của dầu thô.
1.2.1 Tỷ trọng.
Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thể ước lượng
được sơ bộ hiệu suất thu các sản phẩm trắng của loại dầu mỏ đó.
Tỷ trọng của dầu mỏ được xác định theo công thức.

water
oil
oil
SG



(3.1)
Trong đó:


Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 8 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

% V chưng cất
A
B
0
0,9167
1,0019
10
0,5277
1,09
30
0,7429
1,0425
50
0,892
1,0176
70
0,8705
1,0226
90
0,949
1,011
95
0,8008
1,0355
1.2.3 Khối lượng phân tử.

KAPI
APIAPIK
APIKAPIAPI
6296,2786,26
2
)(197680,0)(24899,1
2
100325,8
)(
3
1048995,8
2
)(
4
1013447,5)(166532.0463634,0
210
log










(3.12)
78231,43642,50
)(860218,0

(3.13)
1.2.5 Chỉ số khúc xạ:
Là tỷ lệ giữa vận tốc của ánh sang trong chân không so với vận tốc của ánh
sang trong dầu, ký hiệu là n được xác định theo công thức

2/1
1
21











I
I
n
(3.14)
Với I là tham số đặc tính Huang đo tại 20
0
C được xác định theo công thức sau:

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 9 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

AD - VD ( gọi tắt là A-V-D ). Các nhà máy hiện đại luôn luôn dùng loại hình công
nghệ A – V – D.
Hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất của nước ta đang sử dụng dầu thô Bạch
Hổ, dầu thô Bạch Hổ là dầu nhẹ trung bình, siêu ngọt và siêu sạch nên nhà máy lọc
dầu Dung Quất không sử dụng tháp chưng cất chân không
1.3.1.1.Hoạt động của phân xưởng chưng cất( CDU).
1.3.1.1.1 Nguyên liệu và sản phẩm.
 Nguyên liệu. Dầu thô đã được loại muối, nước và tạp chất.
 Sản phẩm.
- Khí - Diezen nhẹ (LGO)
- Xăng nhẹ - Diezen nặng (HGO)
- Xăng nặng - Cặn chưng cất
- Kerosene
1.3.1.1.2 Tháp chưng cất dầu thô.
Nguyên tắc của quá trình chưng cất dầu thô là dựa vào nhiệt độ sôi của các
phân đoạn. Các chất có nhiệt độ sôi gần nhau sẽ nằm trong một phân đoạn.
Tháp chưng cất là thiết bị chủ yếu của một phân xưởng chưng cất. Hầu hết các
tháp chưng cất được sử dụng đều là tháp đĩa. Bên trong tháp pha hơi bay lên và pha
lỏng đi xuống tiếp xúc với nhau một cách tốt và đủ lâu để diễn ra sự trao đổi chất giữa
2 pha một cách tốt nhất.
Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 11 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng 1.3.1.1.3 Cân bằng vật liệu.
Cân bằng vật liệu trong tháp chưng cất dầu thô nhằm xác định lưu lượng, tính
chất dòng sản phẩm tại các phân đoạn khác nhau, làm nguyên liệu cho các quá trình
tiếp theo.


Gas
là lượng sản phẩm khí - Q
xăng
là lượng sản phẩm xăng
- Q
Kerosen
là lượng sản phẩm Kerosen - Q
GO
là lượng sản phẩm GO
- Q
Residue
là lượng cặn
Từ phương trình trên ta có thể xác định được lưu lượng các dòng sản phẩm các
phân đoạn, đồng thời xác định được tính chất của các dòng.
Trong chưng cất dầu thô, dù nguyên liệu đã đi qua tháp tiền chưng cất nhưng
hàm lượng lưu huỳnh vẫn chiếm tỷ trọng khá lớn. Có thể xác định được hàm lượng
lưu huỳnh dựa vào các công thức sau.
 Nếu M < 200.
SGm
i
RSwt 054.42258.0946.170448.177% 
(4.6)
 Nếu M > 200.

SGm
i
RSwt 4.22023.0463.3802.58% 
(4.7)
Trong đó : M là khối lượng phân tử trung bình phân đoạn
SG là tỷ khối của phân đoạn

- Xăng nhẹ chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp được làm nguyên liệu cho quá trình đồng
phân hóa.
- Xăng nặng chứa hàm lượng lưu huỳnh ≤ 0.5ppm được sử dụng làm nguyên liệu cho
quá trinh reforming.
- Nhiên liệu phản lực: 0,002 ÷ 0,005 %
- Nhiên liệu diesel: 0,02 ÷ 0,2%
1.3.2.1.2. Xúc tác cho quá trình hydrotreating.
Chất xúc tác sử dụng cho quá trình hydrotreating chủ yếu là xúc tác kim loại,
tùy theo nguyên liệu mà chúng ta chọn loại xúc tác thích hợp.
− Nguyên liệu có chưa các hợp chất của Lưu huỳnh người ta dùng hệ xúc tác Co-
Mo/Al
2
O
3

− Nguyên liệu có chưa các hợp chất của Nitơ người ta dùng hệ xúc tác Ni-
Mo/Al
2
O
3
.
− Nguyên liệu có chứa các hợp chất của Lưu huỳnh-Nitơ dùng hệ xúc tác Co-Ni-
Mo/Al
2
O
3

Chất xúc tác cho quá trình Hydrotreating là loại xúc tác bền. Thực tế chúng giữ
được hoạt tính sau hàng tháng làm việc, ngay cả khi hàm lượng lưu huỳnh bám trên
chất xúc tác đạt tới 1%.Chất xúc tác hoạt động theo cơ chế bán dẫn.

không, gas oil thu từ quá trình deasphalt) thì yêu cầu phải xử lý rất nghiêm ngặt nhằm
mục đích loại lưu huỳnh, mở vòng thơm, tách các kim loại.

Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 15 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

Bình phản ứng thường có hai lớp, do trong quá trình phản ứng các phản ứng
hydro hóa tỏa nhiệt rất lớn và cần phải được bổ sung hydro và làm nguội trung gian.
Bình tách áp suất cao có nhiệm vụ tách và tuần hoàn hydro, còn bình tách áp suất
thầp có nhiệm vụ phân tách phần nhẹ. Nhiệt độ lúc ban đầu khoảng 650
0
F, ở nhiệt độ
này áp suất hydro riêng phần sẽ giúp ổn định và thực hiện quá trình tách lưu huỳnh ra
khỏi các hợp chất dưới dạng H
2
S.
1.3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hydrotreating.
 Nhiệt độ và áp suất
Nếu nhiệt độ của phản ứng tăng thì cũng làm tăng phản ứng hydro hóa nhưng
đồng thời làm giảm số tâm hoạt động của chất xúc tác, do đó việc điều khiển nhiệt độ
phản ứng dựa vào sự bù đắp lại sự giảm hoạt tính của chất xúc tác. Nhiệt độ phản ứng
thích hợp là 320 ÷ 400
0
C.
Còn khi tăng áp suất riêng phần của hydro thì đồng nghĩa với việc tăng tính
nghiêm ngặt của quá trình hydro hóa. Áp suất thích hợp là 30 ÷ 40 atm
 Lượng hydro tuần hoàn
Lượng hydro nhập liệu phải nhiều hơn lượng hydro nhu cầu cho phản ứng, vì
thế phải tuần hoàn hydro sau cho đảm bảo được áp suất hydro tại đầu ra của bình

bổ sung
Q
H2 Feed
là lượng H
2
cần thiết cho quá trình
Q
H2 requirement chemical
là lượng H
2
cần thiết theo phản ứng
Q
H2 purged
là lượng H
2
mất mát
Q
H2 dissolved
là lượng H
2
hòa tan vào sản phẩm.
1.3.2.3 Xác định lượng H
2
cần thiết cho quá trình desunfua hóa:
 Với phân đoạn nhẹ Naphtha hoặc Gas oil.
Lượng H
2
cần thiết để loại bỏ lưu huỳnh trong 1 thùng nguyên liệu
Đồ án công nghệ lọc dầu


8,12%



f
K
f
KAromaticsVol
f
K
f
KNaphtheneVol
f
K
f
KParaffinsVol

 Với phân đoạn trung bình
Lượng H
2
cần thiết xác định theo công thức:
0,659%)(2,10)(8,110/
2
 HSD
f
SbblSCFH

Độ API được xác định:
54190,5)(11205,0)/
2

− Phần cất từ quá trình Coking của dầu thô
− DAO (cặn chân không deasphaltene) (550
0
C)

− Cặn chưng cất khí quyển ( > 380
0
C) của vài loại dầu thô
 Sản phẩm
- Sản phẩm khí (LPG, H
2
S…), các phân đoạn xăng, dầu hỏa, các phân đoạn gasoil
nhẹ và nặng, phân đọan cặn dùng làm nhiên liệu đốt lò
1.3.3.1.2. Xúc tác cho quá trình cracking xúc tác.
Ngày nay chất xúc tác chủ yếu sử dụng là zeolite Y, tồn tại ở dạng REY, USY,
REUSY, có thành phần khá phức tạp như sau:
Xúc tác FCC bao gồm 3 thành phần chính:
1. Zeolit: là thành phần quan trọng nhất trong xúc tác cracking
2. Chất nền:
+ Chứa các mao quản trung bình và lớn, các tâm axit yếu nên có thể cracking sơ bộ
các hydrocacbon phân tử lớn
+ “Bắt giữ từ xa” các tác nhân ngộ độc zeolit (V,Ni, các hợp chất nitơ …)
+ Liên kết giữa các hợp phần xúc tác tạo độ bền cơ học cho chất xúc tác
3. Chất phụ trợ: Là những hợp chất phụ trợ để làm cho chất xúc tác FCC đạt được
những mục tiêu cụ thể nào đó của nhà máy lọc hoá dầu (Pt, ZSM-5, ZSM-11).

1.3.3.1.3 Công nghệ cracking xúc tác.
Công nghệ Cracking xúc tác phổ biến nhất hiện nay là công nghệ Cracking lớp
xúc tác sôi.
Đồ án công nghệ lọc dầu

ứng và lò tái sinh và thay đổi cả lượng cốc bám trên xúc tác. Ở chế độ ổn định tỷ lệ
X/RH tăng sẽ làm tăng độ chuyển hóa và giảm hàm lượng cốc bám trên xúc tác, khi
đó thời gian tiếp xúc giữa xúc tác và nguyên liệu giảm nhưng họat tính trung bình của
xúc tác lại tăng lên.
1.3.3.2 Độ chuyển hóa.
Độ chuyển hóa được xác định bằng phần trăm của nguyên liệu dầu thô bẻ gãy
thành các phân đoạn nhẹ hơn xăng và sản phẩm nhẹ.

CONV%= .100% (8.12)

Dưới đây là hiệu suất và tỷ lệ của sản phẩm FCC (Bảng E8.1.2 trang 215
Fundamentals of Petroleum Refining) Đồ án công nghệ lọc dầu

SV: Lê Văn Bắc Page 20 GVHD:TS.Nguyễn Anh Dũng

1.3.3.3. Cân bằng vật chất cho công nghệ FCC.
Việc xác lập cân bằng vật liệu cho phân xưởng FCC có thể tính riêng cho thiết
bị phản ứng Reactor hay Regenerator hoặc có thể thiết lập cho toàn bộ phân xưởng.
Sau đây sẽ nêu ra phương trình cân bằng vật liệu cho từng thiết bị.
 Cân bằng vật liệu cho thiết bị Reactor.
Q
in
=Q
out
 Q
F
+ Q

catscatcoke
QQQ 

 Cân bằng vật liệu cho thiết bị Regenerator.
Q
in
=Q
out
 Q
air+ Q
scat
= Q
gas
+Q
cat
Trong đó:
- Q
air
là lượng không khí vào thiết bị.
- Q
scat
là lượng xúc tác cân bằng
- Q
gas
là lượng khí xả.
- Q
cat

) được thực hiện bởi oxyt nhôm có bề mặt riêng lớn và được clo hóa để điều
chỉnh lực axit thích hợp.
Chất xúc tác thường dùng hiện nay gồm platin và một ít kim loại khác như reni,
gecmani phân tán trên Al
2
O
3
(250m
2
/g) đã clo hóa đến khoảng 1%.
-
Với công nghệ Reforming xúc tác bán tái sinh người ta dùng hệ xúc tác
Pt.Re/Al
2
O
3
-
Với công nghệ Reforming xúc tác tái sinh liên tục người ta dùng hệ xúc tác
Pt.Sn/Al
2
O
3
1.3.4.1.3. Công nghệ tiêu biểu của reforming.
Hiện nay trên thế giới tồn tại 2 loại công nghệ reforming chủ yếu là công nghệ
bán tái sinh và công nghệ tái sinh liên tục (CCR).
 Công nghệ bán tái sinh.
Một số đặc điểm cơ bản là:
- Xúc tác cố định.
- Hệ thống dòng nguyên liệu được chuyển động từ thiết bị phản ứng này sang
thiết bị phản ứng khác. -

vậy sẽ không kinh tế, làm tăng tốc độ khử hoạt tính xúc tác.
 Áp suất: 3-10 atm
 Tỉ lệ H
2
/nguyên liệu: sự có mặt của lượng dư H
2
có tác dụng hạn chế phản ứng
tạo cốc nhưng làm giảm khả năng phản ứng reforming. Ngày này tỉ lệ này có
thể nhỏ đến một vài m
3
/m
3
.
1.3.4.2. Cân bằng vật chất cho công nghệ reforming.
Cân bằng vật chất trong reforming sử dụng các mối tương quan trong hiệu suất
của quá trình reforming và các sản phẩm có thể tổng kết trong bảng dưới đây: sản
phẩm chủ yếu của quá trình reforming thường là C
5
+
với chỉ số octan cao: Nguồn: bảng 5.3 trang 108 Fundamentals of Petroleum Refining
Từ bảng công thức trên ta thấy, với việc xác định được hàm lượng C
5
+
ta có thể
xác định được các sản phẩm còn lại, đặc biệt là lượng iC
4
làm nguyên liệu cho quá

sau.

TBP
0
F
Vol %
SG
API
86
0 122
0,5
0,6
79,694
167
1,5
0,675
76,13
212
3,3
0,722
64,5
257
6
0,748
57,67
302
9,1

689
64,9
0,863
32,5
742
71,9
0,864
32,3
794
78,4
0,889
27,67
….
794
0,931
20,49