TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA: DẦU KHÍ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC:
CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
GVHD: TS.NGÔ THANH HẢI
SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG
MSSV: 1021011059
LỚP: LỌC – HÓA DẦU K55_VT
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 1 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
Lời Mở Đầu
Chưng cất là phương pháp phân tách cơ bản nhất, đôi khi gần
như là phương pháp duy nhất được sử dụng trong một nhà máy lọc
dầu để phân chia dầu mỏ và khí tự nhiên cũng như các phân đoạn
của chúng thành các phân đoạn và tiểu phân đoạn. Người ta cần
chưng cất không những dầu thô, khí đồng hành, khí tự nhiên mà cả
hỗn hợp sản phẩm ra khỏi các lò phản ứng hóa học dùng trong các
quá trình chế biến sâu dầu mỏ cũng như trong lĩnh vực hóa dầu.
Sự chưng cất được thực hiên trong các thiết bị chưng cất. Thiết
bị chưng cất gồm tháp chưng cất và bình tách cùng các thiết bị phụ
trợ như thiết bị làm lạnh, thiết bị làm lạnh ngưng tụ, gia nhiệt…
Tháp chưng cất là thiết bị chủ yếu của một phân xưởng chưng
cất. Từ xa nhìn vào một nhà mấy lọc dầu ta luôn thấy lô nhô nhưng
tháp cao, hầu hết chúng là những tháp chưng cất. Chúng thường có
kích thước to lớn, cao hơn hẳn nhiều thiết bị khác, thường có cấu
trúc hình viên trụ, nên thường được gọi là tháp (tháp chưng cất).
Hầu hết các tháp chưng cất dùng trong công nghiệp lọc hóa dầu
và chế biến khí tự nhiên là tháp đĩa. Đĩa (mân) là một cấu trúc cơ
khí nằm ngang trong tháp chưng cất, có tác dụng tạo điều kiện cho

thang, các chái cầu thang, các ống dẫn các phân đoạn v.v…
Ở đỉnh tháp luôn phải có 1 ống dẫn phân đoạn hơi bay ra khỏi
tháp. Tiết diện của ống đó phải như thế nào để tốc độ dòng hơi bay
trong đó 12 – 20m/s.
Ở đáy tháp phải có một đường dẫn pha lỏng cặn chưng cất ra
ngoài. Một số tháp còn có những ống dẫn các phân đoạn sườn đi ra
và thậm chí cả đi vào tháp trong trường hợp thực hiện hồi lưu, khi
stripping các phân đoạn. Tốc độ các dòng lỏng đó vào khoảng 0,2
– 0,8m/s trong chế độ tự chảy, 1 – 3m/s ở chế độ chảy cưỡng bức
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 3 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
nhờ bơm. Ống dẫn pha lỏng lấy từ sườn tháp được lắp tại một vị trí
thấp hơn mặt đĩa tại đó lỏng được lấy ra một khoảng 30 – 40 cm.
Bên sườn tháp cất phải có những cửa sổ để qua đó con người
có thể chui vào tiến hành sữa chữa, làm vệ sinh. Đó là những lỗ
chui có đường kính khoảng 60 cm.
Dĩ nhiên ở tháp chưng cất còn phải có những lỗ để lắp đặt các
bộ cảm biến của các thiết bị độ đạc, kiểm tra, điều khiển.
Sơ đồ công nghệ đơn giản hóa để chưng cất một hỗn hợp
hydrocacbon nhẹ:
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 4 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 5 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
Phần 1: Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản cho tháp loại
butan (Debutanizer).
Cần chưng cất để tách nguyên liệu (cho ở bảng 1) thành sản phẩm distillat chứa không
nhiều hơn 5% mol i-C
5
và sản phẩm đáy (cặn) chứa không nhiều hơn 0,5% mol n-C

108,62
Tổng 1115,34
Theo các điều kiện vận hành của tháp loại Butan đã cho:
− Sản phẩm distillat chứa không nhiều hơn 5% mol i-C
5
.
− Sản phẩm đáy (cặn) chứa không nhiều hơn 0,5% mol n-C
4
.
− Áp suất đỉnh tháp: 7,4 atm.
− Áp suất đáy tháp: 8,8 atm.
− Độ hiệu dụng (trung bình) của đĩa là 75%.
− Độ hồi lưu bằng 1,5 lần độ hồi lưu tối thiểu (R = 1,5R
min
).
Ta đi tính thành phần của distillat D và của cặn R.
Các phương trình cân bằng khối lượng:
AC
2
= D.y
1D
+ R.x
1R
AC
3
= D.y
2D
+ R.x
2R
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 6 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT

7R
AnC
7
= D.y
8D
+ R.x
8R
AnC
8
= D.y
9D
+ R.x
9R
Thay các giá trị bằng số, coi x
1R
, x
2R
, x
3R
, y
6D
, y
7D
, y
8D
và y
9D
bằng không:
4 = D.y
1D

+ x
7R
+ x
8R
+ x
9R
) + 0,05.D
Theo điều kiện ở trên:
x
4R
+ x
5R
+ x
6R
+ x
7R
+ x
8R
+ x
9R
= 1 = 0,005 + x
5R
+ x
6R
+ x
7R
+ x
8R
+ x
9R

Bảng 2. Thành phần nguyên liệu, distillat, cặn
(coi nguyên liệu có lưu lượng: 1115,34 mol/h)
Chất Nguyên liệu Distillat Cặn
C
i
1115,34C
i
y
iD
≅ x
iD
D.x
iD
x
iR
R.x
iR
C
2
0,0036 4 0,0203 3,9913 - -
C
3
0,0362 40,38 0,2054 40,3852 - -
iC
4
0,0349 39 0,1984 39,0089 - -
nC
4
0,0968 108 0,5259 103,4009 0,005 4,5936
iC

Bằng).
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 8 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
Kết quả cho ở bảng 3:
Bảng 3. Số liệu liên quan đến phép tính nhiệt độ ở đỉnh tháp chưng cất
Chất k
i
ở 61 ; 7,4 atm
y
iD
≅ x
iD
C
2
6,6 0,0203 0,0031
C
3
2,25 0,2054 0,0912
iC
4
1,2 0,1984 0,1653
nC
4
0,85 0,5259 0,6187
iC
5
0,4 0,05 0,125
Tổng 1 1,0033 # 1
Từ bảng 3 ta tìm ra được nhiệt độ đỉnh là 61.
Biết thành phần cặn ở bảng 2 tìm được k

nC
7
0,55 0,3187 0,1753
nC
8
0,32 0,1182 0,0378
Tổng 1 1,0031 # 1
Từ bảng 4 ta tìm được nhiệt độ đáy là 162 .
Vậy nhiệt độ đỉnh và nhiệt độ đáy tháp chưng cất lần lượt là 61, 162 .
Căn cứ vào số liệu tìm được ở bảng 2 có thể lựa chọn nC
4
là LK, iC
5
là HK.
Nhiệt độ trung bình trong tháp chưng cất là:
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 9 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
= 111,5 (6)
Áp suất trung bình trong tháp chưng cất là:
= 8,1 atm (7)
Từ (6) và (7) dựa vào Hình 2.8: Biểu đồ về hằng số cân bằng của các hydrocacbon
(Trang 27, giáo trình công nghệ lọc dầu, Phan Tử Bằng) , ta tìm được hằng số cân
bằng của nC
4
, iC
5
lần lượt là 1,8 và 0,97
Do đó:
α
LH

E = 0,7580 E =0,7680 E = 0,7780
α
i
- E
X
α
i
– E
X
α
i
– E
X
C
2
0,0036 10,5 5,8333 0,0209 5,0753 0,0041 5,0653 0,0041 5,0553 0,0041
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 10 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
C
3
0,0362 4 2,2222 0,0804 1,4642 0,0549 1,4542 0,0553 1,4442 0,0557
iC
4
0,0349 2,19 1,2167 0,0425 0,4587 0,0927 0,4487 0,0947 0,4387 0,0969
nC
4
0,0968 1,8 1 0,0968 0,2420 0,4001 0,2320 0,4172 0,2220 0,4360
iC
5
0,1039 0,97 0,5389 0,0559 - 0,2191 - 0,2555 - 0,2291 - 0,2439 - 0,2391

iD
α
i
- E
h
min
+ 1 =
C
2
0,0203 5,8333 0,1184 5,0553 0,0234
C
3
0,2054 2,2222 0,4564 1,4442 0,3161
iC
4
0,1984 1,2167 0,2414 0,4387 0,5502
nC
4
0,5259 1 0,5259 0,2220 2,3689
iC
5
0,05 0,5389 0,0269 - 0,2391 - 0,1125
nC
5
- - - - -
nC
6
- - - - -
nC
7

dầu, Phan Tử Bằng) được kết quả như sau:
= = 0,38
Nên N
lý thuyết
= 13,4 đĩa.
Do độ hiệu dụng (trung bình) của đĩa là 75%, nên:
N
thực tế
= = = 17,87 18 đĩa
Vậy số đĩa (thực tế) cần có của tháp chưng cất là 18 đĩa.
Phần 2. Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản cho tháp chưng
cất dầu thô khí quyển (CDU).
Dầu thô Dubai (nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Dung Quất) có đặc trưng như sau:

O
API = 31,2
 K
UOP
= 11,78
 Đường cong chưng cất (TBP) và tỉ khối cho ở bảng dưới đây:
Nhiệt độ () Phần chưng cất (%V, tích lỹ) Tỷ khối
49 3,67 -
71 5 0,675
104 10 0,725
132 15 0,750
160 20 0,770
193 25 0,790
221 30 0,810
260 35 0,830
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 12 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT

GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 13 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT
TRƯỜNG ĐH MỎ ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ LỌC DẦU
GVHD: TS. NGÔ THANH HẢI 14 SVTH: NGUYỄN DUY HOÀNG – LHD K55_VT