LỜI MỞ ĐẦU

Mục tiêu của đồ án công nghệ II nhằm trang bị cho sinh viên các kỹ năng cần
thiết khi vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế sơ đồ công nghệ của một nhà
máy lọc dầu với nguồn nguyên liệu cho trước. Từ đó, các em tiến hành tính toán
tính chất đặc trưng của các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng khác nhau để cuối
cùng đi phối trộn các s
ản phẩm cuối cùng theo nhu cầu cho trước và đảm bảo thỏa
mãn các yêu cầu kỹ thuật các sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế.
Để có thể thực hiện tốt đồ án này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức
cơ bản của các môn chuyên ngành: Hóa học dầu mỏ, các quá trình chuyển hóa hóa
học trong công nghệ lọc dầu, sản phẩm dầu mỏ thương phẩm. Đặc biệt, các em cần
phả
i vận dụng nhuần nhuyễn phần mềm Excel để tính tối ưu các bài toán phối liệu,
sau đó phải tính lặp nhiều lần để có thể thiết kế một nhà máy lọc dầu với các phân
xưởng vận hành theo năng suất và điều kiện tối ưu.
Có thể nói, Đồ án công nghệ II sẽ giúp cho sinh viên năm cuối nắm vững và
hệ thống lại toàn bộ các kiến thức chuyên ngành đã h
ọc, chuẩn bị tốt cho các em
thực hiện bước cuối cùng là Đồ án tốt nghiệp.

1/35
2/35

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Khoa Hóa Kỹ Thuật
Bộ môn Công Nghệ Hóa Học - Dầu & Khí
o-o ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ II

2 loại nguyên liệu:
- Phần cất chân không cung cấp cho FCC,
- Phần cặn chưng cất chân không cung cấp cho Visbreaking (VB) và sản xuất
bitum.
- Một phân xưởng Reforming xúc tác (RC), với nguồn nguyên liệu có thể là:
-
Phân đoạn xăng nặng (BZN) thu được từ DA,
- Xăng thu được từ quá trình giảm nhớt (VB).
- Một phân xưởng crắcking xúc tác tầng sôi (FCC) xử lý phần cất chân không.
- Một phân xưởng giảm nhớt (VB) xử lý phần cặn chưng cất chân không.
- Một phân xưởng HDS để xử lý các loại nguyên liệu nếu cần thiết.
II- Yêu cầu và nội dung đồ án
Sử dụng phần mề
m Excel lập chương trình tính toán và Word soạn thảo thuyết
minh.
Nội dung đồ án:
- Đề tài
3/35
- Mục lục
- Chương I: MỞ ĐẦU: Giới thiệu chung về dầu thô và các loại sản phẩm, chức
năng và nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu, nhiệm vụ của đồ án và hướng giải
quyết . . .
- Chương II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: Tính cân bằng vật liệu cho mỗi
công đoạn, cho mỗi phân xưởng và cho toàn bộ nhà máy (Yêu cầu mô tả rõ
ràng các phương pháp tính toán, tra tài liệu, chú thích tài liệu tham kh
ảo, kết
thúc mỗi phần phải có bảng tổng hợp cân bằng vật liệu).
- Chương III: TÍNH PHỐI LIỆU SẢN PHẨM để cung cấp những sản phẩm sau
theo nhu cầu của thị trường (Yêu cầu sử dụng phần mềm Excel để phối liệu tối
ưu bảo đảm được số lượng và chất lượng của sản phẩm, từ đó xác định n

Mỗi nhóm nộp 01 bản thuyết minh và 01 đĩa mềm gồm 3 file: Word (thuyết minh),
Excel (tính toán) và ACAD (bản vẽ).
Bản vẽ: 01 sơ đồ dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy khổ A
1
,
III- Thời gian tiến hành
- Ngày giao đồ án:
- Ngày hoàn thành và nộp:

Tổ trưởng Bộ môn TS. Nguyễn Đình Lâm
Giáo viên hướng dẫn GVC. ThS. LÊ THỊ NHƯ Ý

1 Tính toán các tính chất của các sản phẩm dầu mỏ
1.1 Tỉ trọng
Để xác định tỉ trọng d

3
;
- Phân đoạn n có thể tích v
n
và có tỉ trọng d
n
.
Ta có thể minh họa trên biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng
C
5
+
:

Hình 5 : Biểu đồ Tỉ trọng - hiệu suất % thể tích thu xăng C
5
+

V
1
V
2
V
3
rendement en essence C5+ (%vol)
d
m3
d

+ v
3
4/35

5/35

6/35 7/35
Theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng, ta có :
m
Σ
= m
1
+ m
2
d
m2
.V
m2
= d
1
.V
1
+ d
2
.V
2
hay : d

−
=

Cứ như vậy, ta sẽ tính toán được tỉ trọng của tất cả các phân đoạn.
Đối với KER, GO, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng các số liệu trong bảng
phân tích dầu thô ARABIAN LIGHT ;
•
• Đối với phân đoạn cặn RA, để xác định tỉ trọng, ta sử dụng biểu đồ d
4
15
-
hiệu suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2)
1.1.1 Tỉ trọng tiêu chuẩn S (densité standard)
S = 1,002 d
4
15

1.1.2 Độ API
5,131
S
5,141
API
0
−=

1.2 Nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn
1.2.1 Nhiệt độ sôi trung bình đã hiệu chỉnh (t
v
- température moyenne
pondérée)

o
60
tt
s
1070
−
=

- Dựa vào (Hình 3), ta suy ra ∆t
mav
.
- t
mav
= t
v
+ ∆t
mav 8/35 1.3 Hệ số đặc trưng K
UOP
(K
W
)
Người ta có thể xác định K
UOP
của các phân đoạn dầu mỏ theo 2 cách :

suất thu cặn theo % khối lượng (Hình 2), dùng phương pháp cộng tính theo khối
lượng, ta tính được hàm lượng lưu huỳnh có trong các phân đoạn tiếp theo.
Nghĩa là :
2
112m2m
2
m
msms
s
.%.%
%
−
=1.5 Khả năng chống kích nổ của các sản phẩm xăng
Để xác định giá trị của RON có pha 0,15g Tétraéthyl Chì /l :
- Xác định giá trị của RON không pha Chì và RON 0,5
o
/
oo
, bằng cách sử dụng biểu
đồ « NO éthylé 0,5
o
/
oo
- NO clair - hiệu suất thu xăng » ;
- Sau đó, dùng P4 để xác định giá trị của RON có pha 0,15g TEP/l (0,15g TEP/l ≈
0,54cc TEP/gallon ≈ 0,142
o

+ … + %Ar
n
. %v
n
Với : %Ar
Σ
, % Ar
1
, % Ar
2
, …, %Ar
n
: hàm lượng Aromatique của phân đoạn hỗn
hợp và của các phân đoạn thành phần ;
%v
Σ
, %v
1
, %v
2
, …, %v
n
: hiệu suất thể tích thu được của phân đoạn hỗn
hợp và của các phân đoạn thành phần ;

10/35 11/35
1.7 Độ nhớt

−
−−
()
()
W
2
W
W
324
210
K6296278626A
A197680A248991K
AK10489958A10134475A16653204636340
,,
,,8,0325.10

.,.,,,log
2-
−+
++
+
−+−−=ν
−−
Với : ν
210
- độ nhớt động học ở 210
Ò
F, mm
2
/s hay cSt ;

C
và ν
100
o
C
, ta phải sử dụng biểu đồ ASTM tiêu chuẩn Độ
nhớt - nhiệt độ .
•
•
Ta có : 20
o
C = 68
0
F
50
o
C = 122
0
F
100
o
C = 212
0
F
Cách xác định :
- Đối với mỗi phân đoạn , xác định trên biểu đồ 2 điểm có nhiệt độ là 100
0
F và
210
0

: khối lượng phân tử của phân đoạn
hỗn hợp và của từng phân đoạn thành phần ;
m
Σ
, m
1
, m
2
, …, m
n
: khối lượng của phân đoạn hỗn hợp và của
từng phân đoạn thành phần ;
%m
Σ
, %m
1
, %m
2
, …, %m
n
: khối lượng của phân đoạn hỗn hợp và của
từng phân đoạn thành phần ;
Ta có :
n
n
2
2
1
1
n21

m
M
m
M
m
m
M
%%%
%
+⋅⋅⋅++
=
Σ
Σ• Còn đối với những phân đoạn có tỉ trọng tiêu chuẩn S < 0,97 và nhiệt độ sôi T
b
<
840K , ta có thể xác định khối lượng phân tử của chúng theo công thức của
Riazi sau đây :
M = 42,965[exp (2,097 . 10
-4
T
b
- 7,78712 S + 2,08476 . 10
-3
T
b
S)] (T
b

3
b
b
2
b
7
b
T
335417
322840S022260S8088201
T
T
466222
74650S020580S7708401
T
10
S9917537418TS49486612272M
,
,,,
10

,
,,,,,,,
12

Trong đó : M - khối lượng phân tử, kg/kmol ;
T
b
- nhiệt độ sôi trung bình tiêu chuẩn của phân đoạn, K;
S - tỉ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn.

o
F (98,9
o
C)
S - tỉ trọng tiêu chuẩn của phân đoạn.
•
Sai số trung bình khi tính toán theo công thức trên khoảng
≤
10 %.

1.9 Áp suất hơi bão hòa
• Để xác định áp suất hơi bão hòa Reid (TVR) của Xăng nhẹ ⇒ sử dụng biểu đồ
TVR - % khối lượng của xăng.
• TVR của Xăng nặng được xác định theo phương pháp cộng tính về phần mol :
BZN
BZN
GAS
GAS
GAS
BZN
m%
M
TVR
M
m%
TVR
M
m%
TVR ×
⎟

T
ln,
,
, ++−
=

Với : T
10
- nhiệt độ sôi tương ứng với độ cất 10% thể tích theo đường cong ASTM
[K]
Sai số trung bình của công thức trên khoảng ≤ 5
o
C
• Để chuyển T
10
(TBP) sang T
10
(ASTM) ⇒ áp dụng công thức [4.104] của Riazi
(I - 165) :
T’ = a T
b
Với : T’ - nhiệt độ xác định theo đường ASTM D86 [K]
16/35
T - nhiệt độ xác định theo đường TBP [K]

17/35

18/35

19/35

C) - % khối
lượng của cặn RA.
• Đối với KER, ta áp dụng công thức [4.113] được đưa ra bởi API (I - 174) :
()
(
)
S3330310
100
S474061209712
EC
MS47130T
.,,.,,,
,
−−
ν=

• Sai số của công thức trên khoảng 5
o
C.
• Công thức chỉ áp dụng được đối với các phân đoạn có điểm chảy < 60
o
C.

2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CÁC PHÂN XƯỞNG
KHÁC
2.1 Phân xưởng chưng cất chân không
• Theo đề bài, khoảng phân đoạn của RSV là 565 +
o
C, từ đó ta có bảng sau :


3
x 64,75 % = 2489,89.10
3
T/n
• Nhưng phân xưởng FCC theo dữ liệu ban đầu chỉ đạt năng suất theo nguyên liệu
là 240 T DSV/h, tức là 1920.10
3
T/n ⇒ không đưa hết RA làm nguyên liệu cho
tháp chưng cất chân không, mà chỉ đưa một lượng là :
1920.10
3
x 100 / 64,75 = 2965,25.10
3
T/n.
• Vậy lượng RA còn lại là :
3845,39.10
3
- 2965,25.10
3
= 880,13.10
3
T/n ⇒ sẽ được dùng để phối liệu sản phẩm
sau này.
• Lượng RSV thu được là :
1920.10
3
/ 64,75 x 35,25 = 1045,25.10
3
T/n.
• RSV thu được, một phần sẽ sử dụng để sản xuất Bitum với năng suất 320.10


T/n
DSV
RSV
64,75
35,25
1920
1045,25
0,922
1,025
2082,43
1019,76
Charge : RA 100 2965,25 0.956 3102,19

2.2 Cracking xúc tác tầng sôi
Để thiết lập bảng cân bằng vật liệu cho quá trình FCC
• Từ nguyên liệu là DSV có : d
4
15
= 0,922 API
o
= 21,94
T
mav
= 467,5 K
UOP
= 11,87

• Sử dụng biểu đồ 1 của FCC : Từ giá trị của API
o

= 3,90
C
3
= 1,40
C
4
=
= 2,84
iC
4
+ nC
4
= 4,34
• Xăng 10 RVP là xăng có áp suất hơi bão hòa ≈ 0,69 bar
• Xác định % S trong các sản phẩm của quá trình FCC ⇒ đi từ hàm lượng lưu
huỳnh của nguyên liệu DSV là 2,47 % và suy ra được :
% S của xăng = 0,222 % khối lượng
% S của LCO = 3,102 % khối lượng
% S của HCO = 4,338 % khối lượng
• Xác định chỉ số Octane của xăng sản phẩm :
Theo chỉ tiêu về công nghệ RON
CL
= 92
Từ công thức trình bày trên biểu đồ 2 của FCC :
RON
3cc
= RON
CL
+ 7 + 0,5 ( 92 - RON
CL