BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

8/20/2019 BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

1/72

1

TRƯỜ NG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

KHOA DẦU KHÍ

BÀI TẬP

SẢN PHẨM DẦU MỎ

GIÁO VIÊN HƯỚ NG DẪN

Tiến s ĩ : Đỗ Chiếm Tài

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUY

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú


2/72

2

Ụ ỤCâu 1: Xăng động cơ là gì? Thành phần hóa học của xăng động cơ ? Phân loại xăng động

cơ ? ......................................................................................................................................... 4

Câu 2: Một số tính chất kỹ thuật đặc trưng của xăng động cơ ? Các phươ ng pháp sản xuấtxăng động cơ ? ........................................................................................................................ 6

Câu 3: Trị số octane là gì? Nguyên nhân gây ra hiện tượ ng kích nổ? Sự phụ thuộc của trị số octane vào thành phần nhiên liệu? Phươ ng pháp xác định trị số octane? Phươ ng pháp tăngtrị số octane? .......................................................................................................................... 7

Câu 4: Phụ gia cho xăng động cơ : phụ gia oxygenate, phụ gia chứa kim loại, phụ gia họ amine? Mỗi họ phụ gia cho một vài ví dụ? Ở Nhà máy Lọc hóa dầu Dung Quất ngườ i ta sử

dụng phụ gia nào? .................................................................................................................. 9 Câu 5: Công nghệ sản xuất MTBE: lịch sử phát triển, mục đích và ý ngh ĩ a sử dụng

MTBE, cơ sở lý thuyết công nghệ sản xuất MTBE và các công nghệ sản xuất MTBE (nguyênliệu, phản ứng hóa học, sơ đồ công nghệ). ............................................................................ 10

Câu 6: Nhiên liệu phản lực là gì? Các yêu cầu cần phải đảm bảo đối vớ i nhiên liệu phảnlực? Hãy cho biết các tiêu chuẩn kỹ thuật đối vớ i nhiên liệu phản lực? Hãy cho biết phươ ngpháp xác định chiều cao ngọn lửa không khói của nhiên liệu phản lực? Ý ngh ĩ a của đại lượ ng“chiều cao ngọn lửa không khói”?........................................................................................ 17

Câu 7: Dầu hỏa là gì? Thành phần hóa học của dầu hỏa? Các yêu cầu cơ bản của dầu hỏa

đun nấu?............................................................................................................................... 21

Câu 8: Diesel là gì? Thành phần hóa học của diesel? Sự khác biệt về đặc điểm cháy củanhiên liệu trong động cơ diesel so vớ i trong động cơ xăng? Chỉ tiêu chất lượ ng của diesel?. 22

Câu 9: Trị số cetane là gì? Ý ngh ĩ a của trị số cetane? Sự phụ thuộc của trị số cetane vàothành phần của nhiên liệu diesel? Các phươ ng pháp xác định trị số cetane? ......................... 25

Câu 10: Hãy trình bày các chỉ tiêu chất lượ ng quan trọng của nhiên liệu diesel? ............ 27

Câu 11: Các loại nhiên liệu đốt lò? Thành phần hóa học của nhiên liệu đốt lò?Các chỉ tiêuchất lượ ng quan trọng của nhiên liệu đốt lò? ........................................................................ 29

Câu 12: Khái niệm dầu nhờ n? Công dụng của dầu nhờ n? Thành phần hóa học của dầunhờ n? Các loại phụ gia dùng cho dầu nhờ n?......................................................................... 34

Câu 13: Trình bày công nghệ sản xuất BTX: “UOP Parex TM process for p-xyleneproduction” (lịch sử phát triển, ý ngh ĩ a của quá trình, nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, quy trìnhcông nghệ)............................................................................................................................ 37






3/72

3

Câu 14: Tình hình sử dụng ethanol để sản xuất xăng sinh học ở Việt Nam và trên thế giớ i................................................................................................................................................ 1

Câu 15: Quy trình công nghệ phân xưở ng CDU? Các sản phẩm thu nhận đượ c từ CDU?............................................................................................................................................. 44

Câu 16: Quy trình công nghệ phân xưở ng NHT (naphtha hydrotreating)? Mục đích ý

ngh ĩ a của cụm phân xưở ng NHT? Nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, sơ đồ công nghệ? Các tínhchất đặc trưng của sản phẩm từ phân xưở ng NHT? .............................................................. 48

Câu 17: Quy trình công nghệ phân xưở ng CCR (Continuous Catalytic Reforming)? Mụcđích ý ngh ĩ a của cụm phân xưở ng CCR? Nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, sơ đồ công nghệ? Cáctính chất đặc trưng của sản phẩm từ phân xưở ng CCR?........................................................ 52

Câu 18: Quy trình công nghệ phân xưở ng IZOM (isomer hóa) ? Mục đích ý ngh ĩ a củacụm phân xưở ng IZOM? Nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, sơ đồ công nghệ? Các tính chất đặctrưng của sản phẩm từ phân xưở ng IZOM? .......................................................................... 56

Câu 19: Quy trình công nghệ phân xưở ng alkyl hóa? Mục đích ý ngh ĩ a của cụm phânxưở ng alkyl hóa? Nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, sơ đồ công nghệ? Các tính chất đặc trưng củasản phẩm từ phân xưở ng alkyl hóa?...................................................................................... 62

Câu 20: Quy trình công nghệ phân xưở ng cracking xúc tác (FCC, RFCC)? Mục đích ýngh ĩ a của cụm phân xưở ng cracking xúc tác? Nguyên liệu, cơ sở lý thuyết, sơ đồ công nghệ?Các tính chất đặc trưng của sản phẩm từ phân xưở ng cracking xúc tác? ............................... 65

Câu 21: Các loại phụ gia cho sản phẩm dầu khí ............................................................. 72






4/72

4

Câu 1: Xăng động cơ là gì? Thành phần hóa học của xăng động cơ ? Phân loạixăng động cơ ?

Trà lờ i:

1. Khái niệmXăng động cơ là hỗn hợ p hydrocacbon ở thể lỏng, dễ bay hơ i, không màu. Xăng động cơ

không phải đơ n thuần chỉ là sản phẩm của một quá trình chưng cất từ một phân đoạn nào đócủa dầu mỏ hay một quá trình chưng cất đặc biệt khác. Nó là một sản phẩm hỗn hợ p đượ c lựachọn cẩn thận từ một số thành phần, kết hợ p vớ i một số phụ gia nhằm đảm bảo các yêu cầuhoạt động của động cơ trong những điều kiện vận hành thực tế và cả trong các điều kiện tồnchứa, dự trữ khác nhau.

Về bản chất hóa học, xăng động cơ là một hợ p chất béo hydrocacbon vớ i cấu trúc phân tử có từ 7 đến 11 nguyên tử cacbon (C) trong mạch liên kết hydrocacbon.

2. Thành phần hóa học của xăng động cơ

Xăng động cơ là một loại nhiên liệu, là một hợ p chất hóa học vô cùng phức tạp. Trongthành phần hóa học của xăng có khoảng 500loại hydrocacbon khác nhau (no và chưa no) vàcả thành phần phi hydrocacbon.

- Thành phần hydrocacbon:

+ Chứa hàm lượ ng lớ n từ C4đến C10, C11 + Nhiệt độ sôi thay đổi từ 30 – 2000C+ Gồm: Paraffin, Naphthenic, Aromatic, Olefin

Tuy nhiên trong đó, 3 dạng hydrocacbon chính thườ ng đượ c dùng để pha chế xăngthươ ng phẩm là paraffin,aromatic và olefin. Đây là thành phần hóa học cơ bản của xăng.

+ Paraffin: là các hydrocarbon no mạch hở có công thức tổng quát CnH2n+2 + Naphthenic: là các hydrocarbon no mạch vòng có công thức tổng quát CnH2n + Aromatic: là các hợ p chất thơ m có chỉ số octane cao nhưng đang đượ c giảm dần về

thành phần do yếu tố môi trườ ng, sức khỏe.+ Olefin: là các hydrocaron không no mạch nhánh, sinh ra trong các quá trình chế biến

thứ cấp.

- Thành phần phi hydrocacbon chiếm một hàm lượ ng nhỏ gồm:

+ Hợ p chất của lưu huỳnh: chủ yếu là mercaptan (RSH) khi cháy tạo ra SOx gây ra tínhăn mòn và ô nhiễm môi trườ ng.

+ Hợ p chất của nitơ : khi cháy tạo ra sản phẩm khí là NOx gây ảnh hưở ng tớ i môi trườ ng.+ Hợ p chất của oxy: gây nên hiện tượ ng ăn mòn và tính kém ổn định của xăng.






5/72

5

3.Phân loại xăng động cơ

a. X ăng chư ng cấ t

- Chiếm khoảng 15% khối lượ ng dầu thô ban đầu

- Xăng chưng cất có chỉ số octane thấp 30 - 65

b. X ăng cracking nhiệt

- Xăng cracking nhiệt có trị số octane cao hơ n xăng chưng cất (60 – 68) nhưng chưa

đạt chuẩn xăng thườ ng.

- Chứa nhiều olefin, độ bền kém, dễ gây ngưng tụ - Chứa lượ ng lưu huỳnh cao (0.5 – 1.2%)

c. X ăng cracking xúc tác

- Chứa hàm lượ ng olefin thấp hơ n so vớ i cracking nhiệt

- Hàm lượ ng hydrocacbon phân nhánh cao hơ n- Chỉ số octane 87 – 92- Hàm lượ ng olefin 9 – 13% làm mất tính ổn định của xăng

d. X ăng reforming - reformate

- Có đặc tính thơ m cao

- Chỉ số octane cao 95 – 102

e. X ăng isomerate

- Xăng chứa hydrocacbon phân nhánh

- Có trị số octane cao hơ n

f. X ăng alkylate

- Xăng chứa nhiều hydrocacbon phân nhánh

- Chỉ số octane cao

g. X ăng cố c hóa

- Hàm lượ ng các hợ p chất phi hydrocacbon lớ n- Kém ổn định vì chứa lượ ng lớ n các hợ p chất không no






6/72

6

Câu 2: Một số tính chất kỹ thuật đặc trư ng của xăng động cơ ? Các phươ ng phápsản xuất xăng động cơ ?

Trả lờ i:

Để động cơ hoạt động tốt và có hiệu suất cao, xăng phải tươ ng thích vớ i động cơ , ngh ĩ a làphải có phẩm chất đáp ứng đượ c một số yêu cầu sau:

- Có khả năng bay hơ i đủ tốt- Cháy điều hòa- Có nhiệt cháy lớ n- Không tạo cặn- Không ăn mòn động cơ - Dễ lưu chuyển- Khí thải có ít thành phần độc hại vớ i môi trườ ng và con ngườ i

Vì vậy, để đánh giá khả năng làm việc và cháy của xăng ngườ i ta thườ ng căn cứ vào mộtsố tính chất hóa lý đặc trưng của chúng.

- Khả năng bay hơ i của xăng- Khả năng cháy kích nổ - Trị số octan- Độ bền hóa học của xăng- Hàm lượ ng lưu huỳnh tổng- Hàm lượ ng benzen

- Hàm lượ ng photphoĐây là những tính chất hóa lý đặc trưng cần xét đến để đánh giá phẩm chất xăng

Các phươ ng pháp sản xuất xăng động cơ : xăng động cơ là hỗn hợ p phối trộn bở i cácnguồn:

- Xăng của quá trình cracking (FCC)- Reformate- Xăng chưng cất trực tiếp- Xăng của quá trình isomer hóa

- Alkylate- Xăng của quá trình cốc hóa, các quá trình xử lý bằng hydrogen- Các phụ gia: Methanol, ethanol, MTBE….






7/72

7

Câu 3: Trị số octane là gì? Nguyên nhân gây ra hiện tượ ng kích nổ? Sự phụ thuộccủa trị số octane vào thành phần nhiên liệu? Phươ ng pháp xác định trị số octane?Phươ ng pháp tăng trị số octane?

Trả lờ i:Trị số octan (Octan number)là một đại lượ ng quy ướ c đặc trưng cho khả năng chống kích

nổ của nhiên liệu và đượ c đo bằng % thể tích của iso-octane (2,2,4-trimetylpentan) có tronghỗn hợ p của nó vớ i n-heptan (C7H16)và có khả năng chống kích nổ tươ ng đươ ng khả năngchống kích nổ của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện chuẩn.

Nguyên nhân gây ra hiện tượ ng kích nổ ở động cơ đốt trong?

Hiện tượ ng kích nổ bắt nguồn từ việc sử dụng nhiên liệu có khả năng chống kích nổ quáthấp, khiến cho hỗn hợ p khí - nhiên liệu không đượ c đốt cháy một cách điều hoà để tạo ra

nguồn năng lượ ng tối đa. Cụ thể là quá trình cháy điều hòa sinh ra các bức xạ nhiệt đốt nóngvùng nhiên liệu chưa cháy phía trướ c và nếu như nhiên liệu có tính chống kích nổ tốt nó sẽ không cháy trướ c khi ngọn lửa lan tớ i. Chúng sẽ cháy một cách tuần tự cho đến khi hỗn hợ pnhiên liệu hết và cung cấp một công tối đa lên piston. Thực tế, có nhiều phản ứng tiền kích nổ xảy ra trong vùng hỗn hợ p nhiên liệu chưa cháy trong buồng đốt trướ c khi bề mặt ngọn lửa từ bugi ập đến. Các phản ứng đó tạo ra các phần tử hoạt động hóa học như các peroxide có khả năng tự bốc cháy bở i các bức xạ nhiệt trong khi ngọn lửa chưa lan đến. Các phản ứng này cótốc độ khoảng 1500-2500 m/s, nhanh gấp hằng trăm lần tốc độ cháy bình thườ ng.

Vớ i tốc độ cháy như vậy chúng sẽ gây ra sự tăng đột ngột áp suất trong xi-lanh, giá tri áp

suất tức thờ i ngay tại thờ i điểm xảy ra sự kích nổ lên tớ i 160 atm-170 atm, cao hơ n nhiều lầnso vớ i áp suất hoạt động bình thườ ng. Tuy nhiên áp suất tác động lên thành piston lại khôngkhác mấy so vớ i áp suất hoạt động ổn định khi không có kích nổ. Nguyên nhân là do sự bù trừ áp suất của hai dòng khí ngượ c nhau: Một dòng sinh ra do bề mặt lửa lan truyền còn dòng kiasinh ra từ các điểm kích nổ

Sự phụ thuộc của chỉ số octane vào thành phần của nhiên liệu như thế nào?

Xăng chứa càng nhiều hydrocacbon thơ m hoặc iso-paraffin thì cho chỉ số octane càngcao. Cụ thể ta có khả năng chống kích nổ của các hydrocacbon như sau?

- Hydrocacbon thơ m- Olefin mạch nhánh

- Paraffin mạch nhánh

- Naphthene mạch nhánh- Olefin mạch thẳng

- Naphthene






8/72

8

- Paraffin mạch thẳng

- Paraffin mạch thẳng lớ n

Các phươ ng pháp xác định trị số octane: có 2 phươ ng pháp chính

- Phươ ng pháp RON – Research Octane Number (ASTM D 2700)Đây là phươ ng pháp thông dụng nhất, đo ở 490C (120F), xác định ở tốc độ quay của động

cơ 600 vòng/phút và phù hợ p vớ i xe chạy trong thành phố, thườ ng xuyên thay đổi tốc độ vàtải trọng nhẹ.

- Phươ ng pháp MON – Motor Octane Number ( ASTM D 2699)

Phươ ng pháp xác định ở tốc độ quay của động cơ 900 vòng/phút, đo ở 1490C, có giá trị thấp hơ n RON và phù hợ p vớ i loại xe vận tải đườ ng trườ ng, tốc độ vận hành cao và ổn định.

- Ngoài ra, dựa trên RON và MON ngườ i ta còn đưa ra PON (popular octane Number),

RdON (observed Road Octane Number) để chỉ trị số octane của xăng

Các phươ ng pháp tăng trị số octane: có 2 phươ ng pháp thườ ng dùng để tăng trị số octaneđó là:

- Dùng phụ gia: Phụ gia họ cơ kim (Pb, Mn, Fe), phụ gia chứa oxy, phụ gia amine thơ m,…

Phươ ng pháp hóa học: sử dụng các quá trình chế biến thứ cấp như isome hóa, reformingxúc tác, FCC, alkyl hóa, …






9/72

9

Câu 4: Phụ gia cho xăng động cơ : phụ gia oxygenate, phụ gia chứ a kim loại, phụ gia họ amine? Mỗi họ phụ gia cho một vài ví dụ? Ở Nhà máy Lọc hóa dầu DungQuất ngườ i ta sử dụng phụ gia nào?

Trả lờ i:Phụ gia Tác dụng Ví dụ

Giớ ihạn

Tác hại

Phụ giaOxygenation

- Tăng ON- Cung cấp oxy

cho phản ứngcháy hoàn toàn

- Methanol,Ethanol,MTBE,ETBE,TAME

- Hàmlượ ngOxy:


10/72

10

Câu 5: Công nghệ sản xuất MTBE: lịch sử phát triển, mục đích và ý ngh ĩ a sử dụng MTBE, cơ sở lý thuyết công nghệ sản xuất MTBE và các công nghệ sản xuấtMTBE (nguyên liệu, phản ứ ng hóa học, sơ đồ công nghệ).

Trả lờ i:MTBE là tên viết tắt của Metyl tert butyl ete là hợ p chất chứa oxy có công thức cấu tạo:

MTBE đượ c tổng hợ p từ TBA hoặc tổng hợ p từ isobutylen vớ i metanol ( đây là haiphươ ng pháp chính trong công nghiệp). MTBE là cấu tử có trị số octan rất cao do vậy đượ csử dụng chủ yếu để pha vào xăng nhằm cải thiện chất lượ ng xăng và giảm ô nhiễm môitrườ ng. MTBE có nhiều ưu điểm hơ n so vớ i phụ gia Pb ở chỗ MTBE vừa có tác dụng nângcao trị số MON của xăng vừa làm tăng khả năng cháyhoàn toàn của nhiên liệu, do đó giảmkhí thải gây ô nhiễm( khí CO ), không làm tăng áp suất hơ i bão hoà của nhiên liệu, ổn định tốtcó tính tươ ng thích khi pha chộn vớ i nhiên liệu, tan tốt trong nhiên liệu…

Nhu cầu tiêu thụ MTBE đang tăng nhanh, MTBE là một trong những hoá chất tăngtrưở ng mạnh nhất trênthế giớ i vớ i tốc độ tăng trưở ng trung bình 20% mỗi năm (1989--1994).Dù báo đến năm 2010 nhu cầu về MTBE trên toàn thế giớ i có thể lên tớ i 29000tấn/năm. Có nhiều công nghệ sản xuất MTBE của các hãng khác nhautrênthếgiớ i,vídụnhưquitrìnhcôngnghệ sảnxuấtMTBEcủa Snamprogatti (Mỹ) sử dụng nguyên liệu là hỗnhợ p khí C4 chứa isobutylen. Quy trình công nghệ sản xuất MTBE của Huls ( Cộng hoà liênbang Đức). quá trình của CD Tech dùng nguyên liệu C1 và C5( hỗn hợ p khí). QuátrìnhARCO vớ i nguyên liệu từ quá trình đehydrat hoá Tert Butyl Alcohol.

1.Tính chất lí học:MTBE là chất lỏng không màu, linh động, độ nhít thấp, dễ cháy, tan vô hạn trong các

dung môi hữu cơ và hydrocacbon.

2.Tính chất hoá học:

MTBE khá ổn định dướ i điều kiện axit yếu, môi trườ ng kiềm hoặc trung tính.

Nguyên tử oxy O trong phân tử MTBE có một cặp điện tử không chia và các nguyên tử gốc alkyl -CH3 và -C(CH3)3có hiệu ứng cảm ứng dươ ng (+I) đã tạo ra cho MTBE (ete) mang

đặc tính của một bazơ . Do đó MTBE tham gia các phản ứng hoá học vớ i các axit.3. Ứ ng dụng

Ứ ng dụng làm phụ gia cao octan trong xăng nhiên liệu . Hiện nay hơ n 90% MTBE sảnxuất đượ c làm phụ gia nhằm tăng trị số octan của xăng do MTBE có trị số octan cao :

RON : 115 - 135






11/72

11

MON : 90 - 120

Pha trộn đạt hiệu quả cao nhất khi MTBE trộn vớ i xăng dầu parafino và ngượ c laị khitrộn vớ i xăng xăng giàu olefin thì áp xuất hơ i bão hoà của xăng giảm. Điều này ảnh hưở ngtrực tiếp đến khả năng pha trộn Butan vào nhiên liệu do đó làm giảm tính kinh tế của nã. Khiáp xuất bão hoà giảm xuống thì khả năng pha trộn Butan vào xăng tăng lên , làm tăng triển

vọng kinh tế do Butan là cấu tử dễ tìm , rẻ tiền và có trị số octan cao.

Ngoài mục đích tăng trị số octan cho xăng . Khi thêm MTBE vào xăng sẽ làm giảm ápxuất hơ i bão hoà của xăng do đó làm giảm tính bay hơ i đồng thờ i khi cháy tạo giảm hàmlượ ng Hydrocacbon không cháy hết. Mặc dù MTBE có nhiệt cháy thấp hơ n một chút so vớ ixăng nhưng khi trộn khoảng 20%V thì nó không làm giảm công suất của động cơ và mức tiêuhao nhiên liệu. Đồng thờ i có tác dụng làm khở i động động cơ dễ dàng lúc nhiệt độ thấp vàngăn cản quá trình tạo muội trong xilanh.

Nhữ ng ứ ng d ụng khác:

MTBE cũng đượ c sử dụng làm nguyên liệu hoặc các hợ p chất trung gian trong côngnghiệp tổng hợ p hưũ cơ hoá dầu. MTBE bị bẻ gãy tạo Metanol . Ngoài ra MTBE còn đượ clàm nguyên liệu để sản xuất các hợ p chất quan trọng khác Metacrolein , axitMetacrylic , iso-pren , dùng làm dung môi trong quá trình phân tích và làm dung môi chiết.

4. Nhữ ng ư u, nhượ c điểm của MTBE khi sử dụng :

Ư u điểm :

- Trị số octan cao

- Độ bay hơ i thấp- Khả năng pha trộn vớ i xăng tốt- Giảm tạo CO và cháy hết Hydrocabon- Tính kinh tế không phụ thuộc vào sự trợ giá- Sản phẩm có thể thay thế một chất khác có giá trị tươ ng đươ ng- Đượ c chấp nhận trên thị trườ ng.

Nhượ c điểm :

- Nguyên liệu isobutylen khó tìm và đắt tiền- Độc hại vớ i môi trườ ng nướ c.

Tuy vậy hiện phụ gia MTBE vẫn đượ c đánh giá là một trong những phụ gia đượ c sử dụngrộng nhất trên thế giớ i để thay thế cho phụ gia chì.

5. Cơ sở hoá học của quá trình sản xuất MTBE:

MTBE đượ c tạo thành bở i phản ứng cộng hợ p metyl alcohol(metanol) vào liên kết đôihoạt động của isobutylen, phản ứng như sau:






12/72

12

Phản ứng này xảy ra trong pha lỏng ở tại điều kiện nhiệt độ 40 - 1000C và áp suất 100 –150psig, đây là phản ứng toả nhiệt nhẹΔH=-37KJ/Kmol. Xúc tác là nhựa trao đổi ion mang

tính axit, phản ứng xảy ra nhanh hơ n rất nhiều theo số lượ ng. Đây là phản ứng thuận nghịch,phản ứng có cả các cấu tử C4 khác nhau như: buten, butan, isobutan, …

Vì đây là phản ứng thuận nghịch, do vậy để thu đượ c độ chuyển hoá cao (tức thu đượ cnhiều MTBE) ta phải lấy lượ ng metanol hơ n so vớ i hệ số tỉ lượ ng , đồng tìm cách lấy MTBEra khái môi trườ ng phản ứng.

Quá trình tổng hợ p MTBE là quá trình dị thể Langmuri-Hinshel(L-R).

Động học và cơ chế của phản ứ ng t ổ ng hợ p MTBE

Phản ứng tổng hợ p MTBE là phản ứng thuận nghịch, xúc tác axit động học và cơ chế phản ứng phụ thuộc vào môi trườ ng phản ứng. Điều này có ngh ĩ a là phụ thuộc vào tỷ lệ R =isobutylen / metanol.

Có thể xem là phản ứng xảy ra theo cơ chế ion vớ i sự proton hoá Isobutylen trướ c:

Sau đó ion cacbon sẽ tươ ng tác vớ i metanol:

Sau đó:






13/72

13

6. Các quá trình công nghệ sản xuất MTBE hiện đang sử dụng trên thế giớ i

a. S ơ đồ khố i của quá trình t ổ ng hợ p MTBE

b. S ơ đồ công nghệ của Snamprogetti

1.Thiết bị phản ứng ống chùm

2. Thiết bị phản ứng đoạn nhiệt

3. Tháp tách MTBE

4. Tháp hấp thụ Metanol

5. Tháp tách Metanol






14/72

14

Sơ đồ công nghệ này sử dụng nguyên liệu là hỗn hợ p C4 từ quá trình cracking hơ i nướ choặc hổn hợ p khí FCC-BB. Thiết bị phản ứng thứ nhất là thiết bị ống chùm thực hiện phảnứng đẳng nhiệt, thiết bị phản ứng thứ 2 thực hiện phản ứng đoạn nhiệt. Xúc tác đượ c sắp xếpsao cho việc điều khiển nhiệt độ là dễ dàng nhất và độ chuyển hoá đạt xấp xỉ 100%. Nguyênliệu đầu gồm metanol và hỗn hợ p khí C4 giàu iso-buten đượ c đưa vào thiết bị phản ứng ống

chùm (1). Thiết bị này cho phép tiến hành phản ứng ở chế độ đẳng nhiệt. Sau đó, hỗn hợ pphản ứng đượ c đưa sang thiết bị (2) để tiếptục phản ứng theo chế độ đoạn nhiệt. Sản phẩm từ đáy (2) đượ c dẫn vào tháp tách (3), MTBE lấy ra ở đáy còn lại là metanol và hỗn hợ p C4chưa phản ứng đượ c đưa qua tháp hấp thụ bằng nướ c (4) để tách hỗn hợ p C4 ở trên đỉnh.Dung dịch hấp thụ metanol đượ c đưa qua tháp (5) để thu hồi metanol cho tuần hoàn trở lạicùng dòng nguyên liệu đầu đi vào thiết bị phản ứng (1).

c. Công nghệ sản xuấ t MTBE của Hiils sử d ụng nguyên liệu là hỗ n hợ p khí Raffinal-1

Quá trình tổng hợ p MTBE theo công nghệ này độ chuyển hóa iso-buten 99,9% mol.

d. Công nghệ CD-Tech

Công nghệ này có thể sử dụng nguyên liệu là hỗn hợ p hydrocacbon C4 hoặc iso-buten từ quá trình dehyđro hoá iso-butan. Công nghệ CD-Tech sử dụng 2 thiết bị phản ứng. Thiết bị phản ứng thứ nhất(1) là thiết bị phản ứng đoạn nhiệt, thiết bị phản ứng thứ 2 là thiết bị chưng






15/72

15

tách. Thiết bị này vừa thực hiện phản ứng vừa chưng tách.Trong thiết bị phản ứng chưng tách(2) ngườ i ta bố trí những khoảng để chưng tách và những khoảng chứa xúc tác để thực hiệnphản ứng nhằm tăng độ chuyển hoá. Đây là công nghệ mớ i sử dụng kỹ thuật phản ứng chưngtách, tháp (3) là tháp tách C4 chưa phản ứng ứng khỏi metanol, (4) là tháp tách Metanol-H2O,công nghệ cho ta độ chuyển hoá iso-buten tớ i 99,9% mol. Nhiệt mang vào cột chưng tách

đượ c tiết kiệm nhờ nhiệt từ thiết bị phản ứng thứ nhất. Ngoài ra còn có các công nghệ kháccũng sử dụng nguyên liệu hỗn hợ p C4 như công nghệ IFB, công nghệ Phillip.

e. Công nghệ của hãng Phillip

Quá trình này đượ c tiến hành như sau:






16/72

16

Iso-buten cùng vớ i metanol nguyên liệu và metanol tuần hoàn đã đượ c làm giàu tớ i bộ phận lò phản ứng (1,2) chứa đựng nhựa trao đổi ion axit. ở thiết bị (1) dướ i xúc tác cố định ở giai đoạn 1 đượ c làm lạnh bên ngoài. Công nghệ này cho phép chất xúc tác dễ thay đổi màkhông ngừng hoạt động và đồng thờ i cho sản phẩm MTBE chất lượ ng cao. MTBE từ đáytháp RWD đượ c làm lạnh trướ c khi vào bể chứa. Phần lỏng ra khỏi đỉnh có chứa C4S,

Metanol dư và các hydrocacbon nhẹ khác đượ c bay hơ i qua van tiết lưu sau đó đi vào tháprửa bằng nướ c, tại đây Metanol đượ c tách ra theo nướ c vào tháp chưng cất để thu Metanol hồilưu lại quá trình ete hóa còn nướ c quay trở lại tháp rửa khí. Phần khí ra khỏi tháp rửa đượ c xử lý để hồi lưu lại iso-buten tớ i nhà máy để dehydro hóa.

f. Công nghệ Ethermax






17/72

17

Câu 6: Nhiên liệu phản lự c là gì? Các yêu cầu cần phải đảm bảo đối vớ i nhiên liệuphản lự c? Hãy cho biết các tiêu chuẩn kỹ thuật đối vớ i nhiên liệu phản lự c? Hãycho biết phươ ng pháp xác định chiều cao ngọn lử a không khói của nhiên liệuphản lự c? Ý ngh ĩ a của đại lượ ng “chiều cao ngọn lử a không khói”?

Trả lờ i:

1. Khái niệm

Nhiên liệu phản lực là một loại sản phẩm đượ c chưng cất từ dầu mỏ và đượ c dùng chocác loại máy bay, tên lửa, phi thuyền,… có sử dụng động cơ phản lực kiểu tuabin khí. Chứcnăng chủ yếu của nhiên liệu phản lực là cung cấp năng lượ ng cho máy bay nên nhiệt trị vàchất lượ ng cháy là những tính chất hoạt động chủ yếu. Các tính chất hoạt động quan trọngkhác là độ ổn định, tính bôi trơ n, tính lưu động độ hóa hơ i, tính ăn mòn và độ sạch. Ngoàiviệc cung cấp năng lượ ng, nhiên liệu đượ c sử dụng làm chất lỏng thủy lực trong hệ thống

kiểm soát động cơ và chất làm mát cho một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu.

Đối vớ i nhiên liệu phản lực, trị số octane không quan trọng mà thay thế vào đó là nhiênliệu phản lực phải có đặc tính cháy tốt, nhiệt lượ ng cao.

2. Các yêu cầu cần phải đảm bảo đối vớ i nhiên liệu phản lự c

- Bắt cháy tốt- Không bị tắt khi cháy

- Tốc độ cháy lớ n

- Cháy điều hòa- Cháy hoàn toàn

- Ít tạo cặn

- Nhiệt cháy lớ n (trên 11200 kcal/kg)- Nhiệt độ đông đặc thấp

3. Các tiêu chuẩn kỹ thuật đối vớ i nhiên liệu phản lự c

Nhiệt trị: nhiên liệu phản lực nhiệt trị phải lớ n hơ n 11.200 kcal/kg. Giá trị nhiệt trị củanhiên liệu phản lực phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó. Nhiên liệu chứa nhiều paraffinthì nhiệt trị cao, vì vậy nhiên liệu cần có nhiều n-paraffin mạch thẳng. Giá trị nhiệt trị củahydrocarbon thấp nhất là aromatics nên trong nhiên liệu phản lực chứa không nhiềuaromatics.

Chiều cao ngọn lửa không khói: là chiều cao tính bằng milimet của ngọn lửa không khóiđo đượ c nhờ một đèn chuyên dụng có tên là đèn điểm khói (Smoke Point Lamp) theo tiêuchuẩn ASTM D1322. Đây là tiêu chuẩn để đảm bảo nhiên liệu cháy hoàn toàn, ít tạo cốc, íttạo tàn, tránh làm tắc vòi phun, động cơ hoạt động ổn định. Thành phần hóa học quyết định






18/72

18

đến chiều cao ngọn lửa không khói. Hydrocacbon có tỷ số H/C lớ n cho ngọn lửa không khóicao, ngh ĩ a là ngọn lửa ít khói. Các aromatic cháy cho nhiều khói nhất, tức là chiều cao ngọnlửa không khói thấp, còn các paraffin cho ít khói hơ n cả. Vì vậy cần giớ i hạn hàm lượ ngaromatics ở mức 20 – 25%.Nhiên liệu phản lực cần có điểm khói tối thiểu khoảng 20 - 25mm.Về phươ ng diện này, nhiên liệu có càng ít aromatics và càng giàu paraffin càng tốt.

Độ bay hơ i: là tính chất quan trọng không bị giớ i hạn nghiêm ngặt. Độ bay hơ i đượ c đặctrưng bở i áp suất hơ i và thành phần cất. Khi khả năng bay hơ i tăng thì quá trình cháy thuậnlợ i hơ n, nhưng dễ gây ra hiện tượ ng tạo nút hơ i, ảnh hưở ng xấu đến quá trình nạp nhiên liệu,làm giảm nhiệt cháy thể tích và giảm tính bôi trơ n. Vì vậy yêu cầu nhiên liệu phản lực phải cóáp suất hơ i bão hòa khoảng 21 kPa ở 380C.

Khối lượ ng riêng: khối lượ ng riêng của nhiên liệu phản lực nằm trong phạm vi 0.775 –0.840 g/ml. Nếu khối lượ ng riêng quá nhỏ sẽ làm giảm tổng khối lượ ng của nhiên liệu máybay chở , tổng nhiệt cháy giảm, chiều dài đườ ng bay ngắn lại. Ngượ c lại, khối lượ ng riêng lớ nthì tổng nhiệt cháy tăng nhưng độ nhớ t tăng, giảm khả năng bay hơ i, cháy kém, cháy không

hoàn toàn và gây ô nhiễm môi trườ ng.

Độ linh động: là khả năng chuyển động trong quá trình nạp liệu vào buồng đốt của độngcơ . Ở độ cao trên 10000 m, nhiệt độ thấp (– 560C), n-paraffin dễ dàng bị kết tinh, làm tắc vòiphun, giảm tính linh động của nhiên liệu, gây khó khăn để nạp nhiên liệu vào buồng cháy vàgây nguy hiểm cho máy bay. Vì vậy, thành phần paraffin trong nhiên liệu phản lực phải đượ cgiớ i hạn (30-60%), hàm lượ ng naphthen khoảng 20-45%, hàm lượ ng aromatics khoảng 20-25%.

Độ bền nhiệt: nhiên liệu phản lực không chỉ dùng để cung cấp năng lượ ng cho động cơ

mà còn có vai trò làm dầu bôi trơ n, chất lỏng thủy lực, và trong hệ thống điều hòa nên đòi hỏinhiên liệu phản lực phải có tính chất bền nhiệt. Độ bền nhiệt của nhiên liệu phản lực phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc hóa học của các hợ p chất có trong thành phần nhiên liệu. Độ bềnnhiệt của paraffin lớ n hơ n naphthene và aromatic. Ngoài ra, sự có mặt của các thành phần phihydrocacbon và chất bẩn cũng làm ảnh hưở ng xấu đến độ bền nhiệt. Sự có mặt của oxy ở nhiệt độ cao sẽ làm một số hydrocacbon (olefins, mercaptane, hợ p chất chứa nitơ ) bị oxyhóa, tạo chất ít tan, dễ tách ra ở dạng kết tủa rắn hoặc dạng nhựa.

Tách loại nướ c: Nướ c thườ ng ở dạng hòa tan trong nhiên liệu. Khi nhiệt độ thấp (T <00C), nướ c bị kết tinh làm tắc vòi phun nhiên liệu. Thực tế, việc hạn chế lượ ng nướ c trong

nhiên liệu rất khó, ta cần làm giảm nhiệt độ kết tinh của nướ c bằng phụ gia chống kết tinhnướ c, thườ ng là các lưỡ ng chức ether – alcol ở hàm lượ ng < 1500 ppm.

Hàm lượ ng lưu huỳnh: lưu huỳnh thườ ng tồn tại trong nhiên liệu phản lực dướ i dạng S tự do, mercaptan, hydro sulfide (H2S), sulfide, disulfide. Trong quá trình đốt nhiên liệu, hàmlượ ng lưu huỳnh làm ảnh hưở ng xấu đến tính chất của nhiên liệu do tạo ra SO2 , SO3 gây ănmòn, tạo cặn bám trong buồng đốt.Vì vậy giớ i hạn tối đa cho hàm lượ ng lưu huỳnh là không






19/72

19

quá 0.3% thể tích. Ta thườ ng xác định % lưu huỳnh bằng cách đo độ ăn mòn tấm đồng,bạctheo ASTM D130, dùng ASTM D3227 đối vớ i mercapptan và ASTM D4952 cho H2S, S,mercaptan.

Độ dẫn điện:trong quá trình vận chuyển nhiên liệu và bơ m nhiên liệu vào máy bay, nhiênliệu có thể tích điện gây ra phóng điện, gây nổ. Ta cần sử dụng các phụ gia chống t ĩ nh điện.

4. Phươ ng pháp xác định chiều cao ngọn lử a không khói của nhiên liệu phản lự c

Chiều cao ngọn lửa không khói của nhiên liệu phản lực đượ c đo nhờ đèn điểm khói“Smoke Point Lamp” theo ASTM D1322. Thứ tự các bướ c tiến hành:

- Ngâm đoạn bấc có chiều dài tối thiểu 125 mm vào trong mẫu nhiên liệu cần khảo sát,sau đó đặt ngọn bấc vào wick-tube trong candle

- Cho gần 20 ml mẫu nhiên liệu đã chuẩn bị sẵn ở nhiệt độ phòng, vào trong candle sạchvà khô

- Đặt wick-tube chứa bấc vào trong candle và điều chỉnh bấc về vị trí thích hợ p- Điều chỉnh bấc, có thể cắt để tạo một lớ p phẳng ở mặt bấc, chiều cao của bấc nhô lênso vớ i candle khoảng 6mm

- Đốt cháy ngọn bấc và điểu chỉnh chiều cao ngọn lửa khoảng 10 mm, để cho candlecháy ổn định trong khoảng 5 phút

- Nâng cao bấc đến khi có chớ m khói xuất hiện, sau đó từ từ hạ bấc xuống, điều chỉnhmắt quan sát sao cho ngọn lửa nhìn đượ c theo vạch chia của thướ c đo theo phươ ngthẳng đứng

- Cách quan sát ngọn lửa






20/72

20

Hình 6.1. Đèn đ iể m khói Hình 6.2. Hình d ạng ngọn lử a theo tiêu chuẩ n

Công thứ c tính điểm khói:

W=

Trong đó: R là tỷ số H/C, T là nhiệt độ T10

5. Ý ngh ĩ a của đại lượ ng “chiều cao ngọn lử a không khói

Cho biết khả năng cháy đều, sáng trắng, không muội than của dầu mỏ. Chiều cao ngọnlửa không khói càng cao thì dầu càng tốt.






21/72

21

Câu 7: Dầu hỏa là gì? Thành phần hóa học của dầu hỏa? Các yêu cầu cơ bản củadầu hỏa đun nấu?

Trả lờ i:

Dầu hỏa hay Kerosen là hỗn hợ p của các hydrocacbon lỏng không màu, dễ bắt cháy, thuđượ c từ chưng cất phân đoạn dầu mỏ ở nhiệt độ 150 °C đến 275 °C (các chuỗi cacbon từ C12 đến C15)

Thành phần hóa học của dầu hỏa: ảnh hưở ng căn bản đối vớ i sự cháy. Dầu hỏa chứanhiều hyrocacbon thơ m trong khi cháy sẽ tạo nhiều muội khói. Chất keo và axit naphtheniclàm tắc bấc trong muội đèn, làm giảm ánh sáng khi đốt cháy.

Các yêu cầu cơ bản của dầu hỏa đun nấu:

- Dẫn lên bấc nhanh- Không có màu vàng- Không có khói đen- Ngọn lửa cháy sáng- Không tạo muội trên bấc






22/72

22

Câu 8: Diesel là gì? Thành phần hóa học của diesel? Sự khác biệt về đặc điểmcháy của nhiên liệu trong động cơ diesel so vớ i trong động cơ xăng? Chỉ tiêu chấtlượ ng của diesel?

Trả lờ i:Dầu diesel là một loại nhiên liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ bằng quá trình chưng

cất trực tiếp, có thành phần chưng cất nằm giữa dầu hỏa và dầu bôi trơ n, nặng hơ n dầu lửa vàxăng. Chúng thườ ng có nhiệt độ bốc hơ i từ 1750C đến 370oC. Các nhiên liệu Diesel nặng hơ nthì có nhiệt độ bốc hơ i từ 3150C đến 425oC.

Diesel có nguồn gốc dầu khí bao gồm khoảng 75% hydrocacbon no (chủ yếu là n-paraffin, iso-paraffin và cycloparafin) và 25% hydrocacbon thơ m (bao gồm cả naphthalene vàalkylbenzene). Công thức trung bình nguyên liệu diesel thông thườ ng là C12H23, trải dàikhoảng từ C10H20 đến C15H28.

Sự khác nhau về đặc điểm cháy của nhiên liệu trong động cơ diesel so vớ i trong động cơ xăng:

Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu là dầu diesel, không có bougie đánh lửa, không có bộ chế hòa khí, động cơ sinh công nhờ quá trình nén hỗn hợ p nhiên liệu và không khí trong xilanh.

Động cơ xăng sử dụng nhiên liệu là xăng, có bộ chế hòa khí, sinh công bằng quá trình đốtcháy hỗn hợ p nhiên liệu-không khí trong xi lanh nhờ tia lửa điện ở bougie.

Thì Động cơ Diesel Động cơ xăng

HútHút thanh khí (không khí) vào xi

lanhHút hòa khí ( xăng + không khí) vào xi

lanh

Nén

Nén không khí đạt áp suất và

nhiệt độ cao:

P = (30 - 35) Kg/cm²

T = (500 - 600)°CCuối quá trình nén, nhiên liệu

đượ c phun sớ m vào buồng đốt.

Ép hòa khí vớ i áp suất và nhiệt độ thấp

hơ n:

P = (8 - 10) Kg/cm²

T = (200 - 300)°CCuối quá trình nén, bougie phát tia lửa

điện đốt cháy hòa khí.






23/72

23

Sinh

Công

Nhiên liệu phun vào buồng đốthòa trộn vớ i không khí đượ c nén ở

áp suất và nhiệt độ cao tự bốc cháy.

Hỗn hợ p cháy giãn nở sinh công chođộng cơ .

Bugi phát tia lửa điện đốt cháy hòa khí

trong xi lanh. Hòa khí cháy giãn nở sinh

công cho động cơ .

Xả Khí thải đượ c xả ra ngoài qua

van xả.Khí xả đượ c thải ra ngoài qua van xả.

Chỉ tiêu chất lượ ng của diesel:

Tên chỉ tiêu Mứ c Phươ ng pháp thử

1. Hàm lượ ng lưu huỳnh,

mg/kg, max.0.05%S 0.25%S

TCVN

6701:2000

(ASTM

D2622)

/ASTM

D5453

2. Chỉ số cetane , min. 46ASTM

D4737

3. Nhiệt độ cất (o

C), 90%thể tích, max.

360 TCVN2698:2002

(ASTMD86)

4. Điểm chớ p cháy cốc

kín, oC, min.55

TCVN

6608:2000

(ASTMD3828)

/ASTMD93

5. Độ nhớ t động học ở 40oC, mm2 /s

2 - 4,5TCVN

3171:2003(ASTM

D445)

6. Cặn cácbon của 10%

cặn chưng cất,

% khối lượ ng, max.

0,3TCVN

6324:1997

(ASTMD189)

/ASTMD4530






24/72

24

7. Điểm đông đặc,oC, max + 6TCVN

3753:1995(ASTM

D97)

8. Hàm lượ ng tro, %khốilượ ng, max

0,01TCVN

2690:1995(ASTM D482)

9. Hàm lượ ng nướ c,mg/kg, max.

200ASTM

E203

10. Tạp chất dạng hạt,

mg/l, max10

ASTM

D2276

11.Ăn mòn mảnh đồng ở 50oC, 3 giờ , max.

Loại 1TCVN

2694:2000(ASTM

D130)

12. Khối lượ ng riêng ở

15oC, kg/m3.820 - 860

TCVN

6594:2000

(ASTMD1298)

/ASTM D4052

13. Độ bôi trơ n, µm, max. 460ASTM D6079

14. Ngoại quan. Sạch, trongASTM D

4176






25/72

25

Câu 9: Trị số cetane là gì? Ý ngh ĩ a của trị số cetane? Sự phụ thuộc của trị số cetane vào thành phần của nhiên liệu diesel? Các phươ ng pháp xác định trị số cetane?

Trả lờ i:Trị số Cetane hay CN là đơ n vị đo quy ướ c đặc trung cho khả năng tự bốc cháy của nhiên

liệu diesel, đượ c đo bằng phần trăm thể tích n-Cetane(C16H34) trong hỗ hợ p của nó vớ iMethyl napthalene trong điều kiện tiêu chuẩn. Theo quy ướ c n-Cetane có CN=100 và methylNapthalene có CN=0. CN đượ c xác định theo phươ ng pháp ASTM- D.613.

Ý ngh ĩ a của CN:

- Trị số CN ngoài ý ngh ĩ a thướ c đo chất lượ ng cháy của nhiên liệu còn ảnh hưở ngđến khả năng cháy kích nổ của nhiên liệu

- Trị số CN khi vượ t quá giớ i hạn thực tế sẽ không cải thiện tính năng của độngcơ về mặt vật chất

Sự phụ thuộc của CN vào thành phần của nhiên liệu diesel:

- Các hydrocarbon khác nhau có trị số Cetane khác nhau: mạch thẳng càng dài thìCN càng cao ngượ c lại mạch nhánh, thơ m nhiều vòng thì CN càng thấp.

- Phân đoạn chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ parafinic bao giờ cũng có CN rất cao- Diesel sản xuất từ các quá trình cracking có chỉ số Cetane thấp vì chứa nhiều các

thành phần nhẹ và nhiều aromatics do đó phải thêm các phụ gia tăng chỉ số

Cetane- Có thể tăng trị số CN bằng cách thêm vào các phụ gia thúc đẩy quá trình oxy

hóa như: iso-propyl nitrate, n-butyl nitrate, amyl nitrate… vớ i hàm lượ ngkhoảng 1.5% thể tích, vói độ tăng khoảng 15-20 đơ n vị.

Các phươ ng pháp xác định CN:

Phươ ng pháp đo trực tiếp bằng động cơ chuẩn: ASTM-D613 xác định trị số Cetane(Cetane Number)

Phươ ng pháp sử dụng công thức tính chỉ số Cetane (Cetane Index) từ nhiệt độ sôi trungbình và tỷ trọng APIo(ASTM-D976). Phươ ng pháp nà không thể thay thế cho phươ ng pháp đotrực tiếp bằng động cơ . Nó chỉ đượ c sử dụng để ướ c lượ ng CN vớ i sai số chấp nhận đượ c đốivớ i các nhiên liệu phù hợ p. Có hai công thức tính như sau:

Công thứ c 1:






26/72

26

CI= -420.34 +0.016G2 + 0.192GlgM + 65.01(lgM)2 – 0.0001809M2

Trong đó:

G: tỷ trọng APIo ( ASTM-D287 hoặc ASTM-D1289) M: nhiệt độ sôi trung bình của DO, oF

Công thứ c 2:

CI= 454.74 -1641.416D + 774.74D2 -0.554B +97.803(lgB)2

Trong đó :

D: tỷ trọng tại 15oC, g/ml (ASTM-D1298) B: điểm cất 50% (ASTM-D86)

Hạn chế:

- Không áp dụng cho nhiên liệu chứa phụ gia cải thiện CN- Không áp dụng cho HC tinh khiết, nhiên liệu tổng hợ p và sản phẩm chưng cất

than đá- Không áp dụng cho nhiên liệu và dầu thô có FP thấp hơ n 260oC- CN phụ thuộc nhiều vào thành phần HC nên có thể gây ra sự khác biệt rất lớ n

giữa CN giữa hai phươ ng pháp.






27/72

27

Câu 10:Hãy trình bày các chỉ tiêu chất lượ ng quan trọng của nhiên liệu diesel?

Trả lờ i:

Nhiên liệu Diesel (DO – Diesel Oil) là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơ n dầu lửa và

xăng, sử dụng chủ yếu cho động cơ Diesel (đườ ng bộ, đườ ng sắt, đườ ng thủy) và một phầnđượ c sử dụng cho các tuabin khí (trong công nghiệp phát điện, xây dựng…).

Nhiên liệu Diesel đượ c sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trìnhchưng cất trực tiếp dầu mỏ, có đầy đủ những tính chất lý hóa phù hợ p cho động cơ Diesel màkhông cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học phức tạp.

Tiêu chuẩn TCVN 5689:2005 quy định các chỉ tiêu chất lượ ng cho nhiên liệu dầu DOdùng cho động cơ Diesel của phươ ng tiện giao thông cơ giớ i đườ ng bộ và các động cơ Dieseldùng cho mục đích khác.

Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg,

max.0.05%S 0.25%S

TCVN 6701:2000

(ASTM D2622)/ASTM D5453

Chỉ số cetan (*) , min. 46 ASTM D4737

Nhiệt độ cất, °C, 90% thể tích, max. 360TCVN 2698:2002

(ASTM D86)

Điểm chớp cháy cốc kín, °C, min.55

TCVN 6608:2000


Độ nhớt động học ở 40 °C, mm2/s

(**)2 - 4,5

TCVN 3171:2003

(ASTM D445)

Cặn cácbon của 10 % cặn chưng

cất, % khối lượng, max.0,3

TCVN 6324:1997


Điểm đông đặc, °C, max. 6

TCVN 3753:1995

(ASTM D97)

Hàm lượng tro, % khối lượng, max. 0,01TCVN 2690:1995

(ASTM D 482)

Hàm lượng nước, mg/kg, max. 200 ASTM E203






28/72

28

Tạp chất dạng hạt, mg/l, max.10

ASTM D2276

Ăn mòn mảnh đồng ở 50 °C, 3 giờ,

max.Loại 1

TCVN 2694:2000

(ASTM D130)

Khối lượng riêng ở 15 °C, kg/m3. 820 - 860

TCVN 6594:2000

(ASTM D1298)/ASTM D 4052

Độ bôi trơn, µm, max. 460 ASTM D 6079

Ngoại quan. Sạch, trong ASTM D 4176

(*) Phương pháp tính chỉ số xêtan không áp dụng cho các loại dầu điêzen có phụ gia cải thiện

trị số cêtan.

(**) 1 mm2/s = 1 cSt.

Chỉ số cetan

Chỉ số cetan một trong những chỉ tiêu chất lượ ng quan trọng nhất của nhiên liệu diesel.

Chỉ số cetan đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu động cơ diesel. Chỉ số cetan của nhiên liệu điêzen bằng hàm lượ ng (tỉ lệ % thể tích) n - xetan (hợ p chất đượ c quyướ c có chỉ số cetan bằng 100) trong hỗn hợ p của nó vớ i α - metyl naphtalen (hợ p chất đượ cquy ướ c có chỉ số cetan bằng 0) mà trong điều kiện thử tiêu chuẩn, hỗn hợ p này có khả năngtự bốc cháy tươ ng đươ ng vớ i nhiên liệu điêzen ấy. Các parafin - hiđrocacbon mạch thẳng có

chỉ số cetan cao nhất; các hiđrocacbon thơ m có chỉ số cetan thấp nhất. Có thể tăng chỉ số cetan bằng cách cho thêm phụ gia vào nhiên liệu. Động cơ điêzen chạy bình thườ ng vớ i nhiênliệu có cetan khoảng 50.






29/72

29

Câu 11: Các loại nhiên liệu đốt lò? Thành phần hóa học của nhiên liệu đốt lò?Cácchỉ tiêu chất lượ ng quan trọng của nhiên liệu đốt lò?

Trả lờ i:

1. Các loại nhiên liệu đốt lò:

LPG

LPG hay khí dầu mỏ hóa lỏng là sản phẩm của nhà máy chế biến khí hoặc nhà máy lọcdầu. Nếu thu đượ c trong nhà máy lọc dầu nó đượ c thu hồi từ các quá trình chính đó là: phânđoạn khí của xưở ng CDU, phần khí của Naphtha Hydrotreating, FCC, HydroCracking,Coking, Visbreaking. Thành phần của nó chủ yếu là C3 (propane) và C4 (butane).

Có tính chất cháy rất tốt

Đượ c dùng ở 3 dạng: Propane hóa lỏng, butane hóa lỏng và hỗn hợ p propane + butanehóa lỏng

LPG

Propanehoá lỏng

Butanehóa lỏng

Propane +Butanehóa lỏng

• 90% propane

• P= 10-15 atm

• d= 0.502 g/ml ở

150

C• d= 0.443 g/ml ở

500C

• Áp suất hơ i bão

hòa ở 500C: 11.5 –19.3 atm

• 81% butane, cònlại là propane,

propene…

• d 0.559 g/ml ở 150C

• d = 0.513 g/ml ở

500C

• Áp suất hơ i bãohòa ở 500C:

7atm

• Sử dụng rộng rãiở VN

• Tỷ số propane/

butane là 3/7• Áp suất hơ i bão

hòa ở 400C: 9.2

atm






30/72

30

- Dầu đốt FO (Fuel Oil)

Là khái niệm chỉ tất cả các sản phẩm năng lượ ng của dầu mỏ không đượ c dùng vì không

có đủ các phẩm chất cần có, đượ c gọi chung là dầu cặn. Thườ ng là sản phẩm thu đượ c từ phần cặn của ADU, cặn của VDU, cặn quá trình chế biến sâu các phân đoạn dầu thô (FCC),phần tách chiết ra trong các công nghệ sản xuất dầu nhờ n

Phân loại d ầu FO: gồm d ầu đố t nhẹ và d ầu đố t nặng

- Dầu đốt nhẹ

+ Chủ yếu để làm nhiên liệu sưở i ấm nhà cửa+ Chạy các máy nông nghiệp (máy kéo, máy làm đườ ng) => gọi là dầu đốt gia đ ình

DFO (Domestic FO)

+ Tính chất không khác nhiều so vớ i diesel , có một số tiêu chuẩn kỹ thuật kém hơ n(trị số cetane, các tính chất nhiệt độ thấp). Ở Việt Nam tính chất nhiệt độ thấp của

DFO không cần quan tâm nhiều

- Dầu đốt nặng (HFO)

+ Các máy phát điện, các lò nung, lò hơ i+ Phươ ng tiện giao thông trọng tải lớ n như tàu thủy (đượ c xem như nhiên liệu động

cơ diesel loại chậm)

+ Sử dụng nhiều nhất để cung cấp nhiệt ở các lò công nghiệp => hay gọi chung lànhiên liệu đốt lò

+ Tính chất: Cặn chưng cất chân không, cặn cracking

Cặn từ sản xuất dầu nhờ n, nhựa đườ ng

Có thể pha trộn ít phân đoạn nhẹ: LGO, kerosene

Phân loại d ầu FO thươ ng phẩ m: gồm nhóm FO chư ng cấ t và nhóm FO cặn:

+ Đượ c sử dụng trong nhiều l ĩ nh vực nên yêu cầu về chất lượ ng cũng khác nhau+ Tùy thuộc vào mức độ phát triển và yêu cầu của từng nướ c, từng khu vực

+ Ở Mỹ (USA), theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM D396, dầu FO đượ c chia thành hai

nhóm:- Nhóm FO chưng cất

Là sản phẩm thu ở phần trên tháp chưng, là FO nhẹ (có thông số tươ ng tự diesel), đượ cdùng cho các loại lò bốc hơ i hoặc lò có cấu tạo vòi phun. Gồm 2 loại là N01 và N02

- Nhóm FO cặn






31/72

31

Là sản phẩm thu đượ c khi chế biến sâu hoặc hồn hợ p cặn và một phần FO nhẹ, có độ nhớ t trung bình cao và khoảng nhiệt độ sôi cao. Nhóm FO nặng đượ c dùng cho các lò đốtcông nghiệp. Gồm các loại: N03, N04, N05, N06.

Ở Việt Nam, dựa vào hàm lượ ng lưu huỳnh và độ nhớ t động học, dầu FO đượ c chiathành: FO N01, FO N02 (gồm FO N02 A và FO N02 B), FON03

2. Thành phần hóa học của nhiên liệu đốt lò

Nhiên liệu đốt lò có thành phần hóa học phức tạp và đa dạng, tính chất của nó biến đổitrong phạm vi rất rộng. Thành phần chủ yếu của nó gồm hydrocacbon có khối lượ ng phân tử lớ n vớ i nhiệt độ sôi cao > 350oC, nhựa asphaltene và các hợ p chất chứa lưu huỳnh, kim loại.

Ta có thể chia thành phần nhiên liệu đốt lò thành ba nhóm chính: nhóm dầu, nhóm nhựavà nhóm asphaltene.

a. Nhóm d ầu

- Là những hợ p chất nhẹ nhất của FO. Chúng là các hydrocarbon có phân tử lượ ng lớ n

gồm paraffin, naphthene, aromatic.

- Là các hợ p chất tan đượ c trong các dung môi thông thườ ng như xăng nhẹ, paraffin,...- Không thể tách chúng ra khỏi hỗn hợ p bằng các chất hấp phụ vì chúng không phân cực

(hoặc phân cực yếu).

b. Nhóm nhự a

- Là dẫn xuất của các hydrocarbon polyaromatic hoặc naphtheno-aromatic, có độ nhớ t

cao.- Chúng có thể tan trong các hydrocarbon nhẹ C5-C8, xăng...- Là các hợ p chất phân cực nên có thể đượ c phân tách bằng cách hấp thụ.

- Trọng lượ ng phân tử của nó phân bố trong một khoảng rộng 2000 – 4000 đvC.

- Tỷ lệ C/H trong các vòng ngưng tụ của nhựa khoảng 7.7 – 8.9

c. Nhóm asphaltene

- Các hợ p chất cao phân tử đa vòng, ngưng tụ cao- Có khối lượ ng phân tử lớ n từ 700 – 40000

- Tan đượ c trong các dung dịch H2S, Benzene, CCl4- Không tan đượ c trong xăng nhẹ và các hydrocacbon nhẹ C5 – C8 - Chứa một lượ ng đáng kể các dị nguyên tố như O, N, S

- Tỷ lệ C/H trong các vòng ngưng tụ của asphaltene khoảng 9 - 11

3. Các chỉ tiêu chất lượ ng quan trọng của nhiên liệu đốt lò

Nhiệt trị: là lượ ng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một lượ ng dầu FO xác định trongđiều kiện chuẩn, thườ ng đượ c viết dướ i dạng kJ/kg, kcal/kg, cal/kg. nhiệt trị thườ ng đượ c xác






32/72

32

định theo tiêu chuẩn ASTM D809. Thông thườ ng nhiệt trị của FO vào khoảng 9800 – 10500kcal/kg. Giá trị nhiệt trị này thay đổi phụ thuộc vào thành phần hóa học, nhiều hydrocacbonparaffinic, ít hydrocacbon thơ m nhiều vòng và trọng lượ ng phân tử bé thì nhiệt trị càng cao.Ngoài ra, các thành phần phi hydrocacbon có ảnh hưở ng rất lớ n đến nhiệt trị của FO.

Độ nhớ t: Là tính ma sát nội, đặc trưng cho tính chất của chất lỏng chống lại sự chuyển

dịch của lớ p này so vớ i lớ p khác dướ i tác dụng của ngoại lực. Giá trị này thườ ng đượ c đotheo phươ ng pháp ASTM D455. Nó là tiêu chuẩn quan trọng và khó đạt đượ c nhất của FO.Độ nhớ t có thể đượ c biểu thị dướ i dạng độ nhớ t động lực học và độ nhớ t động học. Khi độ nhớ t thấp, quá trình bơ m, vận chuyển dầu vào hệ thống lò đốt, quá trình phun dầu thuận lợ i,nhiên liệu cháy đượ c hoàn toàn vớ i ngọn lửa ổn định. Ngượ c lại, khi độ nhớ t cao làm cản trở tốc độ phun nhiên liệu, làm tắc vòi phun. Kích thướ c của các hạt sươ ng phun ra lớ n dẫn đếnđộng năng của nó cũng lớ n gây nên sự trộn lẫn vớ i không khí không tốt. Khi độ nhớ t cao cònlàm khả năng bay hơ i để tạo hỗn hợ p cháy kém, quá trình cháy không hoàn toàn, làm giảmnhiệt cháy và thải ra nhiều chất gây ô nhiễm môi trườ ng.

Hàm lượ ng lưu huỳnh: Do chủ yếu đượ c pha trộn từ phần cặn nên dầu FO có chứa mộtlượ ng lớ n lưu huỳnh, thậm chí trong gần như toàn bộ các trườ ng hợ p hàm lượ ng lưu huỳnh ở đây cao hơ n cả của nguyên liệu crude oil nhiều lần. Cần quá trình xử lý để đạt đượ c yêu cầu.Có 3 mức độ của hàm lượ ng lưu huỳnh: thấp (< 0.5%), trung bình (0.51 – 2.0%), cao (> 2%).Có chứa lưu huỳnh là điều cực kỳ nguy hiểm bở i sản phẩm cháy của nó gây ra nhiều vấn đề trong đó có ô nhiễm môi trườ ng, sức khỏe con ngườ i, ăn mòn máy móc, … Hàm lượ ng lưuhuỳnh càng cao càng làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu FO. Hàm lượ ng lưu huỳnh trong FOthườ ng đượ c xác đinh bằng phươ ng pháp ASTM D129. Tại Việt Nam quy định hàm lượ nglưu huỳnh trong FO không quá 3.5%

Hàm lượ ng cặn Carbon: là lượ ng căn còn lại sau khi cho bay hơ i và nhiệt phân nhiên liệu.Gía trị này của FO thườ ng năm trong khoảng 5-10% khối lượ ng FO, có khi lên đến 20% khốilượ ng. Cặn carbon gây ra hiện tượ ng bám trên thành buồng đốt dẫn đến giảm khả năng traođổi nhiệt. Chúng làm cho khi thải có màu đen, tăng hàm lượ ng bụi, các chất thải rắn trong khíthải. Giá trị này thườ ng đượ c đo bằng phươ ng pháp ASTM D189.

Hàm lượ ng tro: Là sản phẩm của quá trình đốt cháy FO, các sản phẩm cơ kim và muối cótrong dầu mỏ đều tập trung đa phần ở dầu cặn và khi đốt chúng đượ c tạo ra tro. Tro là các hạtmuối có Tnc thấp bám vào thành lỗ thiết bị phun dầu, làm tắc vòi phun. Tro bám vào thành

ống gia nhiệt sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt của lò. Ở nhiệt độ cao một số kim loại như vanadi có thể kết hợ p vớ i sắt để tạo ra các hợ p kim tươ ng ứng có nhiệt độ nóng chảy thấp gâythủng lò.Quy định hàm lượ ng tro trong FO tối đa là 0.15% khối lượ ng. Hàm lượ ng tro đượ cđo theo phươ ng pháp ASTM D482.

Hàm lượ ng nướ c và tạp chất: nướ c và cặn trong FO có nguồn gốc từ trong dầu thô banđầu nhưng không tách loại hết, do sự thở của bồn chứa và do lỗi ở các chỗ nối. Nướ c và tạpchất gây ra nhiều tác hại như:






33/72

33

• Có thể gây tắc các đườ ng dẫn nhiên liệu

• Gây cản trở trong quá trình đốt

• Tạp chất có thể đọng lại trong các bể chứa hoặc các màng lọc gây cản trở sự tiếp nhiênliệu cho lò đốt

• Nướ c có trong dầu FO có thể gây rỉ cho bể chứa và các thiết bị liên quan

• Tạo nhũ vớ i dầu FO làm tạo các lớ p keo lầy nhầy đọng dướ i đáy bể, khi tồn chứa lâungày sẽ tạo bùn






34/72

34

Câu 12: Khái niệm dầu nhờ n? Công dụng của dầu nhờ n? Thành phần hóa họccủa dầu nhờ n? Các loại phụ gia dùng cho dầu nhờ n?

Trả lờ i:

Khái niệm dầu nhờ n: Dầu nhờ n là loại dầu dùng để bôi trơ n cho các động cơ . Dầu nhờ nlà hỗn hợ p bao gồm dầu gốc và phụ gia, hay ngườ i ta thườ ng gọi là dầu nhờ n thươ ng phẩm.Phụ gia thêm vào vớ i mục đích là giúp cho dầu nhờ n thươ ng phẩm có đượ c những tính chấtphù hợ p vớ i chỉ tiêu đề ra mà dầu gốc không có đượ c.

Công dụng của dầu nhờ n:

- Bôi trơ n các bề mặt có chuyển động trượ t giảm ma sát, giảm mài mòn, tăng tuổithọ của chi tiết.

- Rửa sạch bề mặt ma sát của các chi tiết.

Thành phần hóa học của dầu nhờ n:

Dầu nhờ n thươ ng phẩm bao gồm hai hợ p phần là dầu gốc và phụ gia. Dầu gốc đượ c sử dụng nhiều nhất là các phân đoạn dầu khoáng gốc dầu mỏ, đượ c chế biến theo công nghệ truyền thống. Ngoài ra còn có thể dùng một số loại dầu gốc tổng hợ p hay dầu gốc động thựcvật.

1. Dầu gốc chế biến từ dầu mỏ

Dầu gốc chế iến từ dầu mỏ có nhiều chủng loại. Tuy vậy chúng đượ c sản xuất từ quytrình pha trộn trên cơ sở bốn loại nguyên liệu là:

- Phân đoạn dầu nhẹ: sôi trong khoảng 350oC – 400oC- Phân đoạn dầu trung bình: sôi trong khoảng 400oC – 450oC- Phân đoạn dầu nặng: sôi trong khoảng 450oC – 500oC- Phân đoạn dầu cặn: sôi khoảng trên 500oC

Thông thườ ng có bốn loại dầu gốc tươ ng ứng vớ i bốn phân đoạn chưng cất nói trên là:dầu gốc SN 150, dầu gốc SN 300, dầu gốc SN 450 và dầu gốc cặn BS 150. Trong đó SN: chỉ dầu trung tính làm sạch bằng dung môi, BS: dầu cặn và 150, 300, 450 chỉ độ nhớ t quy ướ c ở 100oF.

Thành phần hydrocacbon của dầu gốc

Thành phần chủ yếu của dầu bôi trơ n là các hợ p phần hydrocacbon, bao gồm các nhómkhác nhau:

- Nhóm hydrocacbon naphtalen –parafin là nhóm chủ yếu có trong dầu bôi trơ n,hàm lượ ng của chúng khoảng 40 – 80% tùy thuộc loại dầu mỏ. Nhóm này có cấu






35/72

35

trúc củ yếu là hydrocacbon vòng naphtalen có kết hợ p vớ i nhánh alkyl hoặc iso-alkyl. Trong phân tử có 20 – 70 nguyên tử cacbon. Loại hydrocacbon này có tínhbôi trơ n tốt, có tính ổn định hóa học tốt. Ngoài ra còn có các hydrocacbon dạngn-parafin và iso-parafin nhưng hàm lượ ng không lớ n.

- Nhóm hydrocacbon thơ m và naphtalen thơ m: nhóm hydrocacbon này dễ bị oxy

hóa tạo ra các hợ p chất keo nhựa, đồng thờ i có tính bôi trơ n thay đổi nhiều theonhiệt độ do đó chúng là hợ p phần làm giảm chất lượ ng dầu thươ ng phẩm.

- Nhóm hydrocacbon rắn (40 – 50%): phần lớ n những hợ p chất này đượ c loại khỏidầu bôi trơ n nhờ quy trình tách lọc paraffin. Tuy nhiên chúng vẫn còn vớ i hàmlượ ng nhỏ sẽ dẫn đến làm tăng nhiệt độ đông đặc, giảm khả năng sử dụng dầu ở nhiệt độ thấp nhưng làm tăng tính ổn định của độ nhớ t theo nhiệt độ và tính ổnđịnh chống oxi hóa.

- Ngoài ra trong dầu bôi trơ n còn có các hợ p chất chứa lưu huỳnh, nitơ , oxy tồntại ở các hợ p chất nhựa, asphalten. Đây là những thành phần làm giảm chất

lượ ng của dầu bôi trơ n làm chúng có màu sẫm, dễ bị biến chất tạo cặn trong dầukhi làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Tuy nhiên sự có mặt của chúng vớ ihàm lượ ng nhỏ sẽ làm tăng tính bám dính của dầu nhờ n đối vớ i bề mặt kim loạigiúp cho khả năng chống ăn mòn, mài mòn các chi tiết máy tốt hơ n.

2. Dầu nhờ n tổng hợ p

Có nguồn gốc là sản phẩm của những phản ứng hóa học. Loại này khác phục nhượ c điểmcủa dầu khoáng gốc như tính ổn định hóa học, tính ổn định nhiệt không cao, khả năng làmviệc ở nhiệt độ thấp không tốt, không đáp ứng đòi hỏi bôi trơ n tốt trong phạm vi nhiệt độ

rộng.( ưu điểm: phạm vi nhiệt độ rộng hơ n, trơ về mặt hóa học, ít tiêu hao, tiết kiệm nănglượ ng, không gây độc hại). Thành phần bao gồm:

- Nhóm hydrocacbon tổng hợ p: sản xuất nhờ quá trình polymer hóa các olefin,alkyl hóa các olefin hay clo-parafin bằng benzene, ngưng tụ - khử clo các dẫnxuất clo-parafin, trên thực tế thườ ng dùng các chất như polyisobuten, cácoligomer của các olefin, các polyalkylbenzen.

- Nhóm các ester hữu cơ : gồm các ester diaxit và các ester polyol- Dầu tổng hợ p gốc ester diaxit có nhiệt độ đông đặc rất thấp, có độ bền nhiệt cao

và khả năng tẩy rửa tốt.- Dầu tổng hợ p gốc ester polyol có nhiệt độ đông đặc -30 đến -70oC, chỉ số độ

nhớ t 120 – 160, độ bền nhiệt khá cao- Nhóm ester photphat: có ưu điểm là tính chịu nhiệt cao hơ n nhiều so vớ i dầu

khoáng và tính bôi trơ n cũng tốt hơ n.- Nhóm polyalkyl glycol:






36/72

36

+ Polyalkyl glycol tan trong nướ c đượ c dùng rộng rãi làm dầu phanh thủy lực,làm chất lỏng thủy lực chịu lửa trong gia công cắt gọt kim loại, trong chế biến cao su tổng hợ p…

+ Polyalkyl glycol không tan trong nướ c dùng pha chế các loại dầu thủy lựccông nghiệp, dầu bôi trơ n các máy nén lạnh kiểu trục vít… Chúng đượ c sử

dụng tốt ở nhiệt độ môi trườ ng thấp, đồng thờ i cũng đảm bảo bôi trơ n ở nhiệtđộ rất cao.

Các loại phụ gia dùng cho dầu nhờ n:

- Phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớ t: là các polymer tan đượ c trong dầu có tác dụnglàm tăng tối thiểu độ nhớ t của dầu ở nhiệt độ thấp nhưng lại tăng đáng kể ở nhiệtđộ cao. Trọng lượ ng phân tử của các phụ gia tốt nhất thườ ng nằm trong khoảng50.000 đến 150.000

- Phụ gia chống ăn mòn: các chất ức chế ăn mòn tạo thành một màng bảo vệ trên

bề mặt kim loại, ngăn cản sự tiếp xúc giữa các tác nhân ăn mòn như axit, peoxytvà các chất khác vớ i kim loại nền. Các chất ức chế đượ c sử dụng rộng rãi nhấttrong dầu bao gồm:+ Dithiophotphat kim loại+ Diankyldithiophotphat+ Các anken sunfua hóa+ Cac terpen sunfua hóa như limonene sunfua+ Pinen photphosunfua

- Các chất ức chế rỉ: các chất ức chế rỉ ngăn nướ c thấm qua màng hữu cơ bảo vệ.Các phân tử phụ gia hấp thụ tốt trên bề mặt sắt và tạo một màng bảo vệ bềnvững. Có nhiều hợ p chất dùng để ức chế rỉ như: axit ankylsuxinic, các amin hữucơ , amin photphat… chúng thườ ng pha vào dầu theo tỉ lệ 0,1 – 1%.

- Chất khử hoạt tính kim loại: một số kim loại như đồng, coban có thể xúc tiếnphản ứng oxy hóa gốc tự do. Các chất phụ gia làm năn cản hoặc làm chậm tácđộng xúc tác đượ c gọi là các chất khử hoạt tính kim loại hoặc thụ động hóa kimloại. Các chất khử hoạt tính kim loại chung nhất là các dẫn xuất etylendiamin vàpropylendiamin của aisalixiden.

Phụ gia chống chịu điều kiện khắc nghiệt: gồm các chất tẩy rửa và phân tán có chức nănglàm sạch. Mục đích của phụ gia này là: ngăn cho dầu và các sản phẩm cháy không tan trongtrạng thái lơ lững; ngăn cản các sản phẩm oxy hóa như nhựa atphan kết tụ thành các hạt.Ngoài ra phụ gia HD tác nhân kiểm đưa vào để trung hòa các axit phát sinh. Nhóm phụ gianày ngăn chặn: tạo cặn trên bề mặt kim loại, tạo cặn bùn trong động cơ , ăm mòn kim loại.






37/72

37

Câu 13: Trình bày công nghệ sản xuất BTX: “UOP Parex TM process for p-xylene production” (lịch sử phát triển, ý ngh ĩ a của quá trình, nguyên liệu, cơ sở lýthuyết, quy trình công nghệ).

Trả lờ i:1. Lịch sử phát triển

Trướ c khi quy trình Parex ra đờ i, p-xylene đượ c sản xuất độc quyền bằng phươ ng phápkết tinh phân đoạn. Trong sự kết tinh, hỗn hợ p xylene feed đượ c làm lạnh đến -75°C (-100°F), lúc này các đồng phân p-xylene kết tủa như một tinh thể rắn. Chất rắn sau đó đượ ctách ra bằng cách ly tâm hoặc lọc. Sau cùng làm sạch bằng cách rửa tinh thể p-xylene vớ itoluene hoặc một phần p-xylene sản phẩm.

Chẳng bao lâu sau khi đượ c giớ i thiệu vào năm 1971, quy trình UOP Parex nhanh chóng

trở thành công nghệ ưa thích của thế giớ i vớ i mục đích thu hồi p-xylene. Kể từ thờ i điểm đó,hầu như tất cả các quá trình sản xuất p-xylene mớ i đều dựa trên quá trình UOP Parex.

Trong năm 1997, UOP, Washington Group International, và Niro Process Technologythống nhất kết hợ p hơ n 80 năm quá trình thiết kế của họ và đánh giá lại việc sản xuất p-xylene từ một quan điểm đa ngành.

Trong năm 1998, liên minh này đã giớ i thiệu quá trình HySorb XP, đơ n giản, một buồngđốt.

2. Ý ngh ĩ a của quá trình

UOP Parex đượ c thiết kế để thu hồi hơ n 97% trọng lượ ng của para-xylene từ đầu vàovớ iđộ tinh khiết sản phẩm của 99,9% hoặc hơ n thế nữa. Các thiết kế Parex tiết kiệm năng lượ ng,

máy móc đơ n giản, và độ tin cậy cao

Quy trình Perex của UOP sản xuất 250000 MTA para-xylene chiếm 69% tổng công suất

sản xuất para-xylen trên thế giớ i.

3. Nguyên liệu

Hầu hết các hỗn hợ p xylene sử dụng để sản xuất para-xylene đượ c sản xuất từ naphthabằng reforming xúc tác. Phân xưở ng UOP CCR Platforming hiện đại vận hành ở mức độ

nghiêm ngặt cao, phần tách C8 của reformate hầu như không có tạp chất nonaromatic. Do đó,các chất thơ m C8 có thể đượ c đưa trực tiếp vào thu hồi xylene. Trong nhiều chất thơ m phứchợ p, có tớ i một nửa trong tổng sốhỗn hợ p xylen đượ c sản xuất từ việc chuyển đổi toluene vàC9 thơ m trong một thiết bị UOP Tatoray.

Nguyên liệu cho quy trình Parex phải đượ c phân đoạn trướ c để cô lập các C8 aromatic vàxử lý đất sét để bảo vệ các vật liệu hấp phụ. Một hỗn hợ p xylen đượ c mua và vận chuyển đến






38/72

38

các vị trí sản xuất, trướ c tiên nó phải đượ c stripped, xử lý đất xét và chạy thử trướ c khi đượ ccho vào Parex unit. Nói chung, feed chomột đơ n vị Parex phải đáp ứng các thông số kỹ thuậtđượ c nêu trong Bảng 2.6.1.

4. Cơ sở lý thuyết

Hỗn hợ p xylenes bao gồm các đồng phân như ethylbenzene, o-xylene, m-xylene và p-

xylene. Các đồng phân này có nhiệt độ sôi gần giống nhau, do đó tách chúng bằng phươ ng

pháp chưng cất truyền thống là không thực hiện đượ c. Quy trình Parex cung cấp một cáchthức để thu hồi p-xylene bằng cách dùng một chất hấp phụ zeolite rắn mà nó chỉ có tính chọn

lọc đối vớ i p-xylene.

5. Quy trình công nghệ

The flow diagram cho một Parex unit điển hình đượ c thể hiện trong hình 2.6.4. Sự táchdiễn ra trong adsorbent chambers. Mỗi buồng hấp phụ đượ c chia thành một số adsorbentbeds. Mỗi internals asembly đượ c kết nối vớ i các rotary valve bở i một “bed line”. Theinternals giữa mỗi adsorbent bed đượ c sử dụng để tiêm hoặc rút chất lỏng từ chamber và đồngthờ i thu thập các chất lỏng từ bed phía trên và tái phân phối lại các chất lỏng ở bed bên dướ i.

Một Parex unit điển hình có 24 adsorbent beds và 24 bed lines kết nối các beds vớ i van quay.Hầu hết các Parex unit bao gồm hai adsorbent chamber vớ i chuỗi 12 beds trong mỗi chamber.

Quá trình Parex có bốn dòng chính đượ c phân phối cho các adsorbent chambers bở i cácrotary valve(van quay). Những dòng này gồm có:

Feed in: hỗn hợ p xylene Dilute extract out: sản phẩm para-xylene loãng vớ i desorbent






39/72

39

Dilute raffinate out: ethylbenzene, meta-xylene, ortho-xylene loãng vớ i desorbent. Desorbent in: recycle desorbent từ fractionation section.

Tại bất kỳ thờ i điểm nào, chỉ có bốn bed lines thực hiện việc mang các net streams vào vàra khỏi adsorbent chamber. Rotary valve đượ c sử dụng để chuyển đổi định kỳ vị trí của cácliquid feed. Một máy bơ m cung cấp chất lỏng tuần hoàn từ đáy adsorbent chamber đầu tiên

đến đỉnh của cái thứ hai. Một máy bơ m thứ hai cung cấp lưu thông từ đáy adsorbent chamberthứ hai lên đỉnh của cái đầu tiên. Bằng cách này, hai buồng hấp phụ có chức năng như một,liên tục vòng lặp đơ n của adsorbent beds.

Các chiết xuấtloãngtừ rotary valve đượ c chuyển đến extract column để phân táchphầnchiết từ desorbent. Phần đỉnh của extract column đượ c chuyển tớ i finishing column để táchpara-xylene tinh khiết ra khỏi các toluene có mặt trong dòng feed.

Các raffinate loãng đượ c chuyển đến raffinate column để tách raffinate từ desorbent. Sảnphẩm đỉnh của raffinate column chứa các thành phần C8 aromatic: ethylbenzene, meta-xylene,

ortho-xylene, cùng vớ i các thành phần không thơ m có mặt trong feed. Sản phẩm raffinate sauđó đượ c gửi đến phân xưở ng isomerization. Ở đó, para-xylene đượ c hình thành và tuần hoànvềphân xưở ng Parex.

Các desorbent từ đáy của cả extract column và raffinate column đượ c tuần hoàn quaRotary valve. Bất kỳ

BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

Documents

Transcript of BÀI TẬP SẢN PHẨM DẦU MỎ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM