Dầu (nhớt bán tổng hợp ) là hỗn hợp phức tạp gồm các hydrocarbon khác nhau và các chất phi hydrocarbon. Sản phẩm từ dâu thô rất đa dạng. Để nhận được các sản phẩm đó dầu phải trải qua:
Các quá trình chế biến sơ cấp.
Các quá trình chế biến thứ cấp.
Do đó cần tìm hiểu mục đích của nhà máy lọc dầu và các quá trình diễn ra trong đó.
Mục tiêu của sản xuất kinh doanh dầu và dầu nhớt bán tổng hợp
Dầu thô là hỗn hợp phức tạp chứa các hydrocarbon parafin, naphten và hydrocarbon thơm có nhiệt độ sôi khác nhau. Ngoài ra, trong dầu còn chứa các hợp chất lưu huỳnh, oxit và nitơ hữu cơ. Để điều chế các sản phẩm dầu cần phải tách dầu thô thành các phân đoạn, các nhóm hydrocarbon và thay đổi thành phần hóa học của chúng.
Lựa chọn hướng chế biến dầu và phân loại sản phẩm dầu được xác định bởi tính chất hóa lý của dầu thô, trình độ phát triển của công nghệ chế biến dầu và nhu cầu sản phẩm dầu. Có các phương án chế biến dầu sau:
Phương án nhiên liệu.
Phương án nhiên liệu – dầu nhờn.
Phương án hóa dầu.
Theo phương án nhiên liệu, dầu được chế biến thành nhiên liệu động cơ và nhiên liệu đốt lò là chính. Với cùng công suất nhà máy, phương án chế biến nhiên liệu có số đơn vị công nghệ ít nhất và đầu tư thấp nhất. Chế biến dầu theo phương án nhiên liệu được chia thành chế biến nông và chế biến sâu. Chế biến sâu với mục đích có được sản lượng xăng máy bay, xăng ôtô, nhiên liệu diesel mùa đông và mùa hè, nhiên liệu phản lực chất lượng cao càng nhiều càng tốt. Theo phương án này hiệu suất nhiên liệu đốt lò thấp nhất. Như vậy trong chế biến thứ cấp cần lựa chọn các quá trình sao cho từ các phân đoạn dầu nặng và cặn dầu (Gudron) điều chế được nhiên liệu động cơ nhẹ. Các quá trình này gồm các quá trình xúc tác như cracking, reforming, hydrocracking và làm sạch bằng hydro cũng như quá trình nhiệt như cốc hóa. Chế biến khí nhà máy theo phương án này với mục đích làm tăng hiệu suất xăng chất lượng cao. Trong chế biến nông nhận được nhiều nhiên liệu đốt lò.
Chế biến dầu theo phương án nhiên liệu – dầu nhờn bên cạnh nhiên liệu còn nhận được dầu nhờn. Để sản xuất dầu nhờn thường chọn dầu có hàm lượng phân đoạn dầu nhờn cao. Trong trường hợp này để điều chế dầu nhờn chất lượng cao yêu cầu số đơn vị công nghệ ít nhất. Phân đoạn dầu nhờn (phân đoạn có nhiệt độ sôi trên 350oC), được tách ra khỏi dầu, trước tiên được làm sạch bằng dung môi lựa chọn: phenol hoặc phurphurol để loại một phần các chất nhựa, sau đó tiến hành loại parafin bằng hỗn hợp metyletylketon hoặc axeton với toluen để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu
nhờn. Cuối cùng là xử lý phân đoạn dầu nhờn bằng đất sét đã tẩy trắng.
Trong thời gian sau này trong công nghệ sản xuất dầu nhờn thường sử dụng quá trình làm sạch bằng hydro thay cho làm sạch lựa chọn và xử lý bằng đất sét. Bằng phương pháp này nhận được dầu chưng (distilat) gồm dầu nhờn công nghiệp nhẹ và trung bình, dầu nhờn máy kéo… Dầu cặn (dầu nhờn máy bay, xilanh) được tách ra từ Gudron bằng cách loại nhựa (deasphant) bằng propan lỏng. Trong quá trình này nhận được deasphantisat và asphant. Deasphantisat được xử lý tiếp bằng dầu cất, còn asphant được chế biến thành nhựa đường (bitum) hoặc cốc.
Phương án hóa dầu bao gồm các quá trình để sản xuất các nhiên liệu cho hóa dầu như etylen, propylen, butylen, benzen, toluen, xylen…Càng ngày tỉ phần dầu dành cho sản xuất nguyên liệu hóa dầu ngày càng tăng. So với hai phương án trên phương án chế biến cho nguyên liệu hóa dầu có sản phẩm đa dạng hơn, số đơn vị công nghệ nhiều nhất và đầu tư cao nhất. Trong những năm sau này trên thế giới có xu hướng xây dựng các tổ hợp chế biến dầu lớn có sử dụng các quá trình hóa dầu. Chế biến dầu theo phương án hóa dầu là sự kết hợp phức tạp các modul để bên cạnh điều chế nhiên liệu động cơ chất lượng tốt và dầu nhờn còn tổng hợp nguyên liệu (olefin, hydrocarbon thơm, parafin mạch thẳng, mạch nhánh…) cho tổng hợp hữu cơ, các quá trình sản xuất phân đạm, cao su tổng hợp, chất tẩy rửa, axit béo, phenol, axeton, rượu, eter và các hóa chất khác.
Nhiệm vụ của nhà máy lọc dầu sản xuất nhớt tổng hợp và bán tổng hợp
Việc ứng dụng rộng rãi các động cơ đốt trong, diesel, tuabin khí, tuabin phản lực và tuabin chong chóng đã ảnh hưởng sâu rộng đến sự phát triển của công nghiệp dầu và khí. Cung cấp dầu trở thành một trong những vấn đề chính trị và kinh tế quan trọng trên thế giới. Một trang đặc biệt trong lịch sử phát triển của công nghiệp chế biến dầu trong giai đoạn hiện nay là thiết lập và ứng dụng công nghệ tiên tiến chế biến tổng hợp dầu nhiều lưu huỳnh, nhựa và parafin cao. Ngành công nghiệp ứng dụng khí thiên nhiên và khí đồng hành để sản xuất phân bón hóa học, rượu, polyetylen, polypropylen, cao su tổng hợp, sợi tổng hợp, chất dẻo và các hóa chất, vật liệu có giá trị khác phát triển mạnh.
Hiện nay, tuy năng lượng nguyên tử đã được ứng dụng, năng lượng mặt trời còn hạn chế thì cân bằng nhiên liệu - năng lượng thế giới do than đá, dầu và khí quyết định. Từ những năm 30 của thế kỷ trước nhịp độ phát triển khai thác than bắt đầu giảm và thị phần của nó trong sản xuất năng lượng cũng giảm, do đó nhiên liệu dầu đã thay thế than đá trong các lĩnh vực chủ đạo của công nghiệp và trước tiên là nhiệt điện, vận tải đường sắt, đường thủy. Chuyển sang sử dụng nhiên liệu dầu cho phép tăng tải trọng của tàu thủy, tăng quảng đường chạy và khiến cho nhiên liệu dầu có ý nghĩa kinh tế - chính trị và quốc phòng to lớn.
Năm 1950 thị phần của than đá trong cân bằng nhiên liệu - năng lượng thế giới là 54,2%, đến năm 1965 giảm xuống còn 39%, còn thị phần của dầu tăng đến 34% và của khí thiên nhiên 16 ÷ 17% vào năm 1965. Đến năm 2000 thị phần của than đá trong cân bằng nhiên liệu -năng lượng thế giới chỉ còn là 23,7%, của dầu là 26,3%, của năng lượng nguyên tử 22,0%. Thị phần khí thiên nhiên vẫn tiếp tục tăng và đạt 23,0% trong năm 2000.
Lượng sản phẩm dầu cơ bản được ứng dụng trong kinh tế quốc dân là nhiên liệu và dầu nhờn. Sản phẩm dầu được chia thành các nhóm sau:
Nhiên liệu.
Kerosene - dầu thắp sáng.
Dung môi và phụ gia octan cao.
Dầu nhờn.
Parafin, cerizin, vazelin.
Nhựa đường (bitum).
Các sản phẩm khác.
Phụ thuộc vào lĩnh vực ứng dụng nhiên liệu được chia thành: 1) nhiên liệu động cơ chế hòa khí (xăng máy bay và ôtô, nhiên liệu máy kéo); 2) nhiên liệu phản lực; 3) diesel; 4) tuabin khí và 5) nhiên liệu đốt lò. Các phân đoạn dầu có nhiệt độ thấp và trung bình (phân đoạn xăng, ligroin và kerosen) cũng như khí nén và các sản phẩm nhẹ từ chế biến thứ cấp được dùng cho tổng hợp nhiên liệu chế hòa khí. Theo thành phần hóa học dầu nhờn là hỗn hợp các parafin, naphten, hydrocarbon thơm phân tử lượng cao và phụ gia nhựa và asphanten. Dầu nhờn được điều chế từ các phân đoạn nặng bằng các phương pháp khác nhau. Nhựa đường là sản phẩm dầu lỏng có hàm lượng nhựa và độ nhớt cao hoặc rắn, chúng được điều chế từ cặn nặng trong lọc dầu. Các sản phẩm dầu khác gồm axit hữu cơ, cốc, muội và dầu bôi trơn.