Ứng dụng chưng cất dầu bằng tháp chân không

Trong quá trình chưng cất dầu bằng tháp chân không, các nhà sản xuất đưa ứng dụng bơm hút chân không để đảm bảo ứng dụng chưng cất dầu đảm bảo quá trình chưng cất không chứa không khí chống ảnh hưởng đến chất lượng dầu sau khi được chưng cất.

1. Tìm hiểu các phân đoạn của dầu mỏ

Dầu mỏ, khi muốn chế biến thành các sản phẩm đều phải được chia nhỏ thành từng phân đoạn hẹp với các khoảng nhiệt độ sôi nhất định. Những phân đoạn này được sử dụng để sản xuất một hoặc một vài loại sản phẩm nhất định nên chúng được mang tên các sản phẩm đó. Thông thường, dầu mỏ được chia thành các phân đoạn chính sau đây:

– Phân đoạn xăng, với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180oC

– Phân đoạn Kerosen, với khoảng nhiệt độ sôi từ : 180-250oC

– Phân đoạn Gas-oil, với khoảng nhiệt độ sôi từ : 250-350oC

– Phân đoạn dầu nhờn (hay còn gọi phân đoạn Gasoil nặng), với khoảng nhiệt độ sôi từ 350-500oC

– Phân đoạn cặn (Gudron), với khoảng nhiệt độ sôi > 500oC.

Chú ý: Các giá trị nhiệt độ trên đây không hoàn toàn cố định, chúng có thể thay đôi tuỳ theo mục đích thu nhận các sản phẩm khác nhau.

Trong các phân đoạn trên, sự phân bố các hợp chất hydrocacbon và phi hydrocacbon của dầu mỏ nói chung không đồng nhất, chúng thay đổi rất nhiều khi đi từ phân đoạn nhẹ sang phân đoạn nặng hơn, vì vậy tính chất của từng phân đoạn đều khác nhau.

2. Một số quá trình tiêu biểu

1. Các quá trình vật lý: Tách muối và nước khỏi dầu thô – Ổn định dầu thô – Chưng cất ở áp suất khí quyển – Chưng cất chân không

2. Các quá trình hóa học: Cracking nhiệt dầu thô – Nhiệt phân dầu thô – Cốc hoá dầu nặng – Reforming xúc tác – Cracking xúc tác – Xử lý bằng hydro – Ankyl hóa – Polymer hóa – Đồng phân hoá các phân đoạn xăng…

Kỹ thuật chân không:

Trong một số quy trình công nghệ, ta không thể sử dụng quy trình dưới áp suất thường được mà phải sử dụng áp suất chân không trong hệ thống. Ví dụ như một số thiết bị cô đặc các dung dịch dễ biến tính vì nhiệt ( như nước đường, nước ép trái cây…), thiết bị chưng cất chân không trong chưng cất phân đoạn dầu mỏ….

Đặc điểm chung của các quy trình này là do ta không thể cho hoạt động dưới áp suất khí quyển được là vì chất tan sẽ bị phân huỷ, bị biến tính, hoặc bị biến đổi thành các dạng hợp chất hoá học không mong muốn dưới tác dụng của nhiệt. Do đó, sử dụng áp suất chân không trong hệ thống sẽ giúp ta giảm nhiệt độ, cho phép ta thu được sản phẩm mong muốn.

3. Ứng dụng chưng cất dầu bằng tháp chân không

Đặc điểm chưng cất trong tháp chân không tương tự như trong tháp chưng cất khí quyển. Tuy nhiên nó cũng có một số đặc điểm riêng liên quan với áp suất dư trong tháp thấp, điều kiện nung nóng nhiên liệu có thành phần phân đoạn nặng. Trong tháp chân không cần tạo điều kiện để cất được nhiều nhất và phân hủy ít nhất.

Để làm được điều này cần sử dụng thiết bị tạo chân không hay bơm hút chân không để có được áp suất chân không thấp nhất trong hệ. Để giảm thời gian lưu của mazut trong lò nung và giảm trở lực nên sử dụng lò nung hai chiều, đưa hơi nước vào ống xoắn của lò, giảm thiểu khoảng cách giữa cửa nhập liệu vào tháp và cửa ra khỏi lò nung, tăng đường kính ống dẫn nguyên liệu, giảm thiểu các chỗ uốn góc, dạng chữ S.

Cấu tạo của tháp chân không khác với tháp chưng cất khí quyển nhằm giảm thời gian lưu của cặn trong tháp để tránh phân hủy nó dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Do lưu lượng các dòng hơi trong tháp chân không lớn, nên đường kính của các tháp này lớn hơn nhiều so với tháp cất khí quyển (8 ÷ 12 m). Do sự phân bố của chất lỏng và bọt sủi không đồng nhất nên hiệu quả của mâm không cao. Để phân bố chất lỏng đồng đều trên các mâm nên sử dụng cấu trúc mâm đặc biệt (mâm lưới, van (xupap) và sàng).

Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất chân không được thiết kế với mục đích nhận được phân đoạn 350÷500oC (nguyên liệu cho cracking xúc tác) và nhựa đường (gudron).

Tháp chân không được trang bị mâm van. Tất cả các mâm đều dạng hai dòng. Tổng số mâm là 18.Trên mâm nạp liệu và dưới mâm suất dòng hồi lưu giữa có lắp đặt lưới chặn.