LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại sau một quá trình học tập, nghiên cứu
của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các quý thầy cô. Sau ba tháng làm việc, em đã
hoàn thành đề tài. Thành quả đạt được hôm nay là do sự nỗ lực của bản thân dưới sự
hướng dẫn giúp đỡ động viên tận tâm của quý thầy cô, của bố mẹ cũng như các anh
chị em, bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Trường Đại Học Bách Khoa Đà
Nẵng đã truyền đạt kiến thức cơ bản và giúp đỡ chúng em trong những năm học vừa
qua, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Hóa và bộ môn công nghệ chế biến dầu-khí.
Trên hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô TS. Nguyễn Thị Thanh Xuân đã
hướng dẫn đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp
này.
Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em lời cảm ơn và
những lời chúc tốt đẹp nhất.
Trong quá trình thực hiện, do nhiều nguyên nhân khác nhau nên những thiếu sót
là điều khó tránh khỏi. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các
bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Đà nẵng, ngày 2 tháng 6 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Ngân


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................vii


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất.............................................................13
2.1 Cân bằng lỏng – hơi......................................................................................13
2.2 Nguyên lí của quá trình chưng cất...............................................................14
2.3 Tháp chưng cất.............................................................................................18
II. Chưng cất dầu thô.................................................................................................20
1. Khái niệm..........................................................................................................20
2. Cách thức xác định tiêu chuẩn sản phẩm trong chưng cất dầu thô (GAP,
OVERLAP)...........................................................................................................23
3. Hệ thống phân xưởng chưng cất trong nhà máy lọc dầu....................................25
3.1 Giới thiệu chung về phân xưởng chưng cất khí quyển..................................25
3.2 Quy trình công nghệ....................................................................................25
3.3 Thiết kế........................................................................................................26
3.4 Sản phẩm của phân xưởng chưng cất khí quyển gồm các phân đoạn...........27
3.5 Công nghệ của hệ thống chưng cất khí quyển..............................................29
3.6 Các thiết bị phụ trợ trong cụm chưng cất khí quyển.....................................30
CHƯƠNG III: SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROII...............................32
I. Giới thiệu về phần mềm ProII................................................................................32
II. Các bước tiến hành mô phỏng..............................................................................33
CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU
NGHI SƠN................................................................................................................... 35
I. Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn.................................................35
1. Mục đích của quá trình......................................................................................35
2. Mô tả quá trình...................................................................................................35
II. Cơ sở thiết kế........................................................................................................36
1. Mục đích thiết kế...............................................................................................36
2. Các nguồn nguyên liệu thiết kế..........................................................................37
3. Các trường hợp thiết kế......................................................................................37

2.4 Nhập các thông số cho các stripper:.............................................................50
2.5 Nhập các thông số cho bình tách:.................................................................50
CHƯƠNG VI: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THÁP CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN VÀ KẾT
LUẬN........................................................................................................................... 51
I. Phân tích kết quả mô phỏng cụm tháp chính và các dòng sản phẩm trích ngang...51
1. Lưu lượng các dòng sản phẩm...........................................................................51
2. Chất lượng sản phẩm.........................................................................................51
II. Tính hiệu suất đĩa.................................................................................................59
1. Xác định số đĩa thực tế cho vùng NAPH – KER:..............................................60
2. Xác định số đĩa thực tế cho vùng KER – AGO:.................................................61
3. Xác định số đĩa thực tế cho vùng AGO – RA:...................................................62
CHƯƠNG VII:

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THU HỒI NHIỆT................................64

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

I. Thiết lập sơ đồ hệ thống thu hồi nhiệt....................................................................64
II. Mô phỏng hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt.............................................................64
1. Cơ sở tính toán...................................................................................................64
2. Nhập dữ liệu và xử lý kết quả mô phỏng...........................................................66
2.1 Mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt...................................................................66
2.2 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt.......................68

Bảng 5-1 Một số tính chất của dầu thô Kuwait............................................................40
Bảng 5-2 Lưu lượng các phân đoạn sản phẩm (Tính toán dựa vào điểm cắt và đường
cong chưng cất dầu thô TBP)................................................................................41
Bảng 5-3 Thông số của hơi nước Stripping.................................................................41
Bảng 5-4 Số đĩa lý thuyết của các vùng.......................................................................44
Bảng 5-5 Số liệu đường cong TBP của dầu thô Kuwait (lấy từ CRUDE OIL
ASAY/3550-8110-PD-0003 REV D3)..................................................................45
Bảng 5-6 Số liệu các thành phần nhẹ của dầu thô Kuwait (lấy từ CRUDE OIL
ASAY/3550-8110-PD-0003 REV D3)..................................................................45
Bảng 5-7 Các cấu tử giả trong thành phần dòng CRUDE1..........................................46
Bảng 5-8 Áp suất làm việc của tháp chính...................................................................49
Bảng 5-9 vị trí các dòng nguyên liệu và sản phẩm......................................................49
Bảng 5-10 thông số của các Pumparound....................................................................49
Bảng 5-11 Các ràng buộc cho tháp chính....................................................................50
Bảng 5-12 Các thông số làm việc của các Stripper......................................................50
Bảng 6-1 Lưu lượng các dòng sản phẩm.....................................................................51
Bảng 6-2 Chất lượng các phân đoạn của tháp CDU....................................................52
Bảng 6-3 Gap và Overlap của các phân đoạn..............................................................52
Bảng 6-4 Khống chế chất lượng phân tách..................................................................54
Bảng 6-5 So sánh giá trị PFD và sau khi dùng Controller...........................................55
Bảng 6-6 So sánh các tiêu chuẩn của sản phẩm...........................................................56
SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân


Hình 2-10: tiêu chuẩn tách phân đoạn dầu mỏ theo giá trị GAP.................................24
Hình 2-11: Tiêu chuẩn tách phân đoạn dầu mỏ theo giá trị OVERLAP.......................24
Hình 3-1: Biểu tượng phần mềm Pro/II............................................................................
Hình 3-2: Giao diện phần mềm Pro/II.............................................................................
Hình 5.1 Mô hình tháp chính C-001.................................................................................
Hình 5.2 Đường cong chưng cất dầu thô TBP..................................................................
Hình 5.3 Mô hình các thiết bị trước khi vào tháp chính...................................................
Hình 6.1: Đồ thị xác định hiệu suất sử dụng đĩa theo phương pháp O’Connell...........60
Hình 6.2 Biểu đồ thể hiện thành phần của hai phân đoạn NAPH_KER.......................61
Hình 6.3 Biểu đồ thể hiện thành phần hai phân đoạn KER_AGO................................62
Hình 6.4 Biểu đồ thể hiện thành phàn của hai phân đoạn AGO_RA................................
Hình 7.1: Sơ đồ mô phỏng Pro/II cụm tháp hệ thống thu hồi nhiệt..............................64
Hình 7.2: Đặc trưng sự chuyển động của lưu thể khi chảy xuôi chiều và ngược chiều
.............................................................................................................................65
Hình 7.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của hệ số F theo P và R.....................................

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
CDU
NBP
AGO

Kerosene hydrodesulfurisation
Gas oil hydrodesulfurisation
Barrel per day
True boiling point
Pumparound
Naptha
Distillation atmospheric
Liquefied petroleum Recovery Unit
Flooding factor

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, nhu cầu năng lượng luôn là vấn đề được Đảng và Nhà nước ta đặt lên
hàng đầu. Để thúc đẩy tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề
quan trọng là sự đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Chính vì lẽ đó Đảng và Nhà
nước ta đã chú trọng đầu tư các nhà máy lọc dầu, với mục đích khai thác tối đa nguồn
dầu thô sẵn có, đồng thời đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng theo sự phát
triển của đất nước, cũng như đảm bảo sự phát triển bền vững không phụ thuộc quá
nhiều vào năng lượng của thế giới. Bên cạnh đó việc xây dựng các nhà máy lọc dầu
không chỉ đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia mà còn rất hữu ích để sản xuất ra
phân đạm, nhựa, chất dẻo, sợi tổng hợp, các chất tẩy rửa, dược phẩm,…Với những ý
nghĩa đó, Nhà máy lọc dầu Dung Quất đã được xây dựng với năng suất ban đầu là 6.5

chuyên dụng như ProII, Hysys, Dynsim…càng làm cho việc tối ưu hóa, qui hoạch và
mô phỏng thuận lợi hơn.
Từ những điều phân tích ở trên, em đã quyết định chọn đề tài “Mô phỏng thiết
kế cụm phân xưởng chưng cất khí quyển của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn bằng
phần mềm ProII” để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, đồng thời hiểu rõ hơn về
nhà máy lọc dầu Nghi Sơn và hi vọng có cơ hội vào làm việc tại nhà máy để đóng góp
phần nhỏ kiến thức học được của mình vào công cuộc phát triển đất nước.

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU
NGHI SƠN
I. Giới thiệu tổng quan khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn – Thanh Hóa
1. Tổng quan về khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn
Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn thuộc khu kinh tế Nghi Sơn nằm ở phía Nam
của tỉnh Thanh Hóa, cách Hà Nội 200 km, có đường bộ và đường sắt Quốc gia chạy
qua, có cảng biển nước sâu cho tàu có tải trọng đến 30.000 DWT (Dead Weight
Tonnage) cập bến. Khu kinh tế Nghi Sơn được đánh giá là trọng điểm phát triển phía
Nam của Vùng kinh tế Bắc Bộ, đồng thời là cầu nối giữa vùng Bắc Bộ với Trung Bộ,
thị trường Nam Lào và Đông Bắc Thái Lan.
Được Thủ tướng Chính phủ ký Quyết định thành lập và ban hành quy chế hoạt
động số 102/2006/QĐ-TTg ngày 15 tháng 5 năm 2006, khu kinh tế Nghi Sơn đóng vai
trò và ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Thanh

 Đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và đảm bảo an ninh nhiên liệu.
 Cung cấp nguyên liệu phát triển công nghiệp Hóa Dầu.
 Góp phần phát triển kinh tế khu vực phía Bắc và đảm bảo sự phát triển
đồng đều của cả nước.
3. Công suất thiết kế và nhu cầu sản phẩm thương mại của nhà máy
Đầu tháng 5 năm 2008 khu Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Thanh Hóa đã được
khởi công với tổng vốn đầu tư là 6,2 tỷ USD do tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam
(Petro Vietnam) nắm giữ 25,1% cổ phần và các bên liên doanh là Kuwait Petroleum
International (KPI) nắm giữ 35,1% cổ phần, công ty Idemitsu Kosan Co.,Ltd - Japan
(IKC) nắm giữ 35,1% cổ phần và công ty dầu khí Mitsui Chemicals Inc (MCI) của
Nhật nắm giữ 4,7% cổ phần. Theo dự kiến, với công suất thiết kế 10 triệu tấn dầu
thô/năm từ nguồn nguyên liệu dầu thô nhập từ Kuwait, nhà máy lọc dầu Nghi Sơn sẽ
đảm bảo cung cấp xăng dầu và các sản phẩm dầu mỏ khác cho toàn bộ miền Bắc. Khi
đi vào vận hành thương mại vào năm 2013 nhà máy sẽ cung cấp 2,3 triệu tấn xăng với
3 chủng loại RON92, RON95 và RON98; 3,7 triệu tấn diesel; 400.000 tấn nhựa
polypropylene; 600.000 tấn nhiên liệu phản lực JetA1; gần 1 triệu tấn sản phẩm hóa
dầu khác cùng với 0,5 triệu tấn khí hóa lỏng LPG mỗi năm [1]. Như vậy, khi đi vào
hoạt động thương mại vào năm 2013, cùng với nhà máy lọc dầu Dung Quất nhu cầu sử
dụng năng lượng của Việt Nam sẽ được đáp ứng khoảng 50%, đồng thời hoạt động của
hai nhà máy này sẽ tạo tiền đề cho ngành công nghiệp hóa dầu, công nghiệp phụ trợ và
các ngành dịch vụ khác phát triển.

II. Nguyên liệu dùng cho khu Liên hợp lọc hóa dầu nghi Sơn
1. Lý do chọn dầu Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy
Nước ta khai thác nguồn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ - Vũng Tàu là nguồn dầu
tương đối sạch với hàm lượng lưu huỳnh thấp (0.041%wt) rất tốt để làm nguyên liệu
cho nhà máy lọc dầu. Tuy nhiên, chúng ta khai thác mỏ dầu Bạch Hổ từ những năm
1973 khi đó đất nước chưa có nhà máy lọc dầu nên nguồn dầu thô khai thác được chủ
yếu là bán cho nước ngoài. Đến năm 2009 nhà máy lọc dầu Dung Quất đi vào hoạt
động thì nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy là dầu Bạch Hổ, do đó để đảm bảo



Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Bảng 1-1 Tóm tắt một số tính chất đặc trưng của dầu thô Kuwait

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Tính chất
Tỷ trọng ở 60/60 oF
0
API
Khối lượng riêng ở 15 0C

mgKOH/g
cSt
cSt
% khối lượng

Giá trị
0,8765
29,9
0,8760
2,65
0,00
26,2

chống ô nhiễm môi trường ngày càng cao.
Một số chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng của LPG đối với nhà máy được cho
trong bảng 1-2.
Bảng 1-2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng LPG
Tên chỉ tiêu

Áp dụng cho dự án

Phương pháp thử

0,5

ASTM D1657

Áp xuất hơi (Reid) ở 37,8oC (kPa)

1430

ASTM D1267

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg, max

100

ASTM D2784

Mecaptan,ppm,max

20


lai, nhu cầu sử dụng xăng RON98 cũng sẽ xuất hiện do số lượng xe hơi cao cấp sẽ
tăng dần. Xuất phát từ nhu cầu như vậy nhà máy được thiết kế sao cho có thể sản xuất
được loại xăng này đáp ứng nhu cầu sử dụng. Dưới đây là bảng chỉ tiêu đánh giá chất
lượng xăng không chì.
Bảng 1-3 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng xăng không chì
Tên chỉ tiêu

Xăng không chì
92
95
98

Phương pháp thử

Trị số octan, min.
- Theo phương pháp nghiên cứu

92

95

98

82

85

88

(RON)

Nhiên liệu cho động cơ phản lực là một loại nhiên liệu được sử dụng cho các
động cơ trên máy bay phản lực, loại động cơ này làm việc trong điều kiện rất đặc biệt
(nhiệt độ và áp suất môi trường thấp, ở độ cao lớn). Vì vậy, nhiên liệu cho nó đòi hỏi
một sự khắt khe nhất trong tất cả các loại phương tiện giao thông.
Nhiên liệu dùng trong động cơ phản lực được phối trộn từ phân đoạn kerosene
hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosene với phân đoạn xăng. Yêu cầu của nhiên liệu
phản lực là dễ cháy ở bất kỳ điều kiện áp suất và nhiệt độ nào, cháy điều hòa, không bị
tắt trong dòng không khí có tốc độ xoáy lớn.
SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực khác với nguyên lý làm việc của
động cơ piston, đó là nhờ năng lượng dòng khí để biến đổi thành cơ năng chạy turbin.
Không khí được đưa từ máy nén vào buồng cháy, ở đây nhiên liệu đã được phun và
bay hơi, hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp cháy. Sau đó, tia lửa điện được bật
lên một lần làm toàn bộ khối nhiên liệu bùng cháy. Vì vậy, thành phần của nhiên liệu
cần có nhiều paraphinic mạch thẳng. Để đảm bảo có nhiệt trị cao, nhiên liệu không
được chứa nhiều thành phần aromatic mà chủ yếu là paraphin và naphten.
Bảng 1-4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu phản lực JET A1 áp dụng cho dự án
Tên chỉ tiêu

Áp dụng cho dự án

Hàm lượng lưu huỳnh %kl, max

TCVN 7170 : 2002
(ASTM D2386)

1.4 Nhiên liệu Diesel
Nhiên liệu diesel là một loại nhiên liệu lỏng được sử dụng cho động cơ diesel,
động cơ diesel là một động cơ nhiệt dùng để biến năng lượng hóa học của nhiên liệu
khi cháy thành năng lượng cơ học dưới dạng chuyển động quay. Quá trình cháy trong
động cơ diesel là khả năng tự bốc cháy. Hỗn hợp nhiên liệu được phun vào xylanh, ở
đó không khí đã được nén trước và đang ở nhiệt độ cao. Với nhiệt độ này nhiên liệu sẽ
tự bốc cháy. Do đó, dầu diesel cần có nhiều cấu tử dễ bắt cháy như parafin hay có trị
số cetane (IC) cao.
Nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất
dầu mỏ có khoảng nhiệt độ sôi trong khoảng 250 0C-3500C, với thành phần gồm các
hydrocacbon từ C16-C20.
Các tính chất sử dụng đối với nhiên liệu diesel thương phẩm cần lưu ý là: chỉ số
cetane, thành phần phân đoạn, độ nhớt, điểm chớp cháy, điểm vẩn đục, điểm chảy, hàm
lượng gommer và hàm lượng các hợp chất ăn mòn,...
SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Bảng 1-5 Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu diesel áp dụng cho dự án
Tên chỉ tiêu
Hàm lượng lưu
huỳnh, ppm, max

max.
Khối lượng riêng
(ở15oC), kg/l
1.5 Dầu đốt FO

Phương pháp thử

cấp/diezen thường

6
0,82-0,85

TCVN 6701: 2000 (ASTM D 2622)
ASTM D 5453
ASTM D 976
TCVN 2698 : 2002 (ASTM D 86)
TCVN 6608: 2000 (ASTM D 3828)
ASTM D93
TCVN 3171: 2003 (ASTM D 445)
TCVN 6324 : 1997(ASTMD189)
ASTM D 4530
TCVN 3753 : 1995
ASTM D 97
TCVN6594 : 2000 (ASTMD1298)
ASTM D 4052

Nhiên liệu đốt lò (Fuel Oils – FO) là sản phẩm chủ yếu của phân đoạn cặn dầu
thô có nhiệt độ sôi tương ứng lớn hơn 3500C.
Hai tiêu chuẩn quan trọng góp phần vào việc phân loại FO là độ nhớt và hàm
lượng lưu huỳnh:


Bảng 1-6 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu đốt FO áp dụng cho dự án
Tên chỉ tiêu

Áp dụng cho dự án

Khối lượng riêng (ở15oC),kg/l,max

0,991

Hàm lượng lưu huỳnh%kl,max

1

Điểm đông đặc Pour Point 0C,max

24

Độ nhớt động học ở 50oC, cSt,max

380

Điểm chớp cháy flash point 0C

66

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

Phương pháp thử
TCVN 6594:2002


Phương pháp thử

Độ tinh khiết, %wt, min

99,9

ASTM D4492

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm, max

1,0

ASTM D1685

0,882-0,886

ASTM D4052

Khối lượng riêng (ở15oC), kg/l
2.2 Poly-propylene

Là nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu polymer
composite. Ngoài ra với yêu cầu ngày càng khắc khe của vật liệu xây dựng về độ an
toàn, mỹ quan cũng như ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người,
poly-propylene là vật liệu xây dựng của ngày mai, nó đang thay thế dần các vật liệu
truyền thống như: kim loại, gỗ, sứ,….
Hiện nay, Việt Nam chưa ban hành quy định về chất lượng đối với các sản
phẩm chất dẻo poly-propylene (PP). Chất lượng các sản phẩm này thay đổi tùy theo
từng lô hàng nhập khẩu và các ứng dụng của chúng. Trong giai đoạn thiết kế, tiêu


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS.Nguyễn Thị Thanh Xuân

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
I. Sơ lược về quá trình chưng cất
1. Khái niệm về quá trình chưng cất
Chưng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng cũng như các hỗn hợp khí lỏng
thành những cấu tử riêng biệt, dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn
hợp cùng một nhiệt độ.
 Trong sản xuất ta gặp những phương pháp chưng sau đây:
- Chưng đơn giản: dùng để tách các hỗn hợp có các cấu tử có độ bay hơi rất khác
nhau. Phương pháp này dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp
-

chất.
Chưng bằng hơi nước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay
hơi và tạp chất không bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất

-

được tách không tan vào nước.
Chưng chân không: dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử.
Ví dụ như trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ độ

-

cao hay trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sôi quá cao.
Chưng luyện: là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp

-

biệt bằng cách chưng nhiều lần.
Đối với hỗn hợp đa cấu tử phức tạp, không thể nào biết được số lượng
các cấu tử cũng như thành phần và tính chất của từng cấu tử trong hỗn
hợp. Ví dụ hỗn hợp đa cấu tử điển hình là dầu thô. Vì vậy quá trình
chưng cất sẽ có những đặc trưng riêng. Phương pháp chưng cất dầu thô
sẽ được giới thiệu chi tiết trong những phần sau đây.

2. Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất
Quá trình truyền chất giữ vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hóa học. Đó
là quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp
với nhau. Quá trình chưng được bắt đầu áp dụng với công nghiệp sản xuất rượu từ thế
kỷ XI và liên tục sau đó được áp dụng đa dạng trong rất nhiều ngành công nghiệp khác
nhau. Đối với ngành công nghiệp dầu khí quá trình chưng cất giữ một vai trò vô cùng
quan trọng, từ khâu đầu tiên chưng cất dầu thô thành các phân đoạn dầu mỏ cho đến
khâu cuối cùng để thu được những sản phẩm dầu mỏ theo yêu cầu kinh tế, kỹ thuật.
Ngày nay khi khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ và nền công nghiệp hiện
đại cũng đòi hỏi nhu cầu năng lượng rất lớn, tài nguyên dầu mỏ được khai thác và chế
biến với nhu cầu và số lượng ngày càng tăng nhanh, quá trình chưng cất dầu thô ngày
càng được chú trọng nghiên cứu và cải tiến. Sản phẩm của quá trình chưng cất dầu thô
gồm các phân đoạn dầu mỏ từ pha khí cho đến pha lỏng bao gồm: khí đốt, LPG, phân
đoạn xăng (naphta), phân đoạn kerosen, phân đoạn diesel (nhẹ, nặng) và phân đoạn
cặn với khoảng nhiệt độ sôi trên 350oC.
2.1 Cân bằng lỏng – hơi
 Dung dịch lý tưởng: là dung dịch mà lực liên kết giữa các phân tử cùng loại và
lực liên kết giữa các phân tử khác loại bằng nhau do đó các phân tử hòa tan vào
nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào. Cân bẳng giữa lỏng và hơi tuân theo:
+ Định luật Raoult: áp suất hơi bão hòa riêng phần của một chất tỷ lệ thuận
với nồng độ phần mol của nó trong dung dịch.

cùng loại thì sự sai lệch là âm.
Trong trường hợp lực liên kết giữa các phân tử khác loại rất bé so với lực liên kết
giữa các phân tử cùng loại thì dung dịch sẽ phân lớp, nghĩa là các cấu tử không hòa tan
vào nhau hoặc hòa tan không đáng kể.

Hình 2-1: Quan hệ giữa áp suất và nồng độ của dung dịch hai cấu tử
1.Tuân theo định luật Raoult
2.Sai lệch dương

3.Sai lệch âm

2.2 Nguyên lí của quá trình chưng cất
 Đồ thị y – x
Trong chưng luyện thì đồ thị cân bằng y –x được sử dụng phổ biến. Động lực
của quá trình chưng luyện được tính qua hiệu số nồng độ giữa đường cân bằng và
đường chéo (Hình 2-2). Trên đường chéo có x = y. Động lực được thể hiện qua nồng
độ pha hơi y* – y = ∆y hoặc pha lỏng x – x * = ∆x. Điều kiện để có thể tiến hành chưng
luyện là nồng độ của hơi phải lớn hơn nồng độ của lỏng trong trang thái cân bằng nhiệt

SVTH: Nguyễn Văn Ngân_Lớp 10H5

Trang 14