Chưng cất là phương pháp dùng để tách một hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử khác nhau. Trong công nghiệp chế biến dầu, dầu thô sau khi đã được xử lý qua các quá trình tách nước, muối và tạp chất cơ học, được đưa vào chưng cất. Các quá trình chưng cất dầu ở áp suất khí quyển AD (Atmospheric Distillation) và chưng cất trong chân không VD (Vacuum Distillation) thuộc về nhóm các quá trình chế biến vật lý. Quá trình chưng cất dầu mỏ diễn ra thế nào và nguyên nhân dẫn đến nguy hiểm cháy, nổ trong quá trình này ra sao? Cùng tìm hiểu ngay nhé.
Quá trình chưng cất dầu mỏ
Chưng cất ở áp suất khí quyển AD với nguyên liệu là dầu thô đôi khi còn gọi là quá trình CDU (Crude oil Distillation Unit), còn chưng cất VD dùng nguyên liệu là cặn của quá trình chưng cất AD, trong thực tế đôi khi còn gọi là cặn chưng cất (cặn thô hay mazut). Tùy theo bản chất của nguyên liệu và mục đích của quá trình mà chúng ta sẽ áp dụng chưng cất AD, VD, hay kết hợp cả hai AD-VD (còn gọi tắt là A-V-D). Các nhà máy hiện đại luôn dùng loại hình công nghệ A-V-D. Sơ đồ nguyên lý chưng cất được trình bày tại các hình dưới đây.
Trong các sơ đồ chưng cất này ta có thiết bị trao đổi nhiệt 1, lò đốt 2, thiết bị làm lạnh 3, tháp chưng cất 4, tháp tái bay hơi 5, bể chứa 6 và tháp chưng cất chân không 7. Nguyên liệu là dầu thô I, với các sản phẩm ra là xăng II, khí III, xăng nặng IV, hơi nước V, kerosen VI, gasoil nhẹ VII, gasoil nặng VIII, cặn AD IX và các loại dầu nhờn X, XI,… hơi nước V được sử dụng trong các sơ đồ chưng cất AD và kết hợp AVD.
Nguyên nhân dẫn đến nguy hiểm cháy nổ đối với tháp chưng cất dầu mỏ
Môi trường nguy hiểm cháy, nổ bên trong thiết bị chưng cất ở chế độ làm việc bình thường:
Môi trường nguy hiểm cháy nổ bên trong thiết bị chưng cất hình thành khi thỏa mãn đồng thời hai điều kiện: có khoảng không tự do chứa khơi khí và nhiệt độ của chất lỏng cháy phải nằm trong khoảng giữa giới hạn nhiệt độ bốc cháy thấp và giới hạn nhiệt độ bốc cháy cao. Tuy nhiên, nhiệt độ chất lỏng trong thiết bị chưng bằng nhiệt độ sôi của chất lỏng cháy và luôn lớn hơn giới hạn nhiệt độ bốc cháy cao: tlv = ts> tc. Do vậy, môi trường nguy hiểm cháy, nổ không thể hình thành bên trong thiết bị chưng cất ở chế độ làm việc bình thường.
Cũng với các nguyên nhân đã nêu trên, ở chế độ làm việc bình thường, môi trường nguy hiểm cháy nổ sẽ không hình thành trong các thiết bị khác như thiết bị đun nóng, thiết bị phân ly, thiết bị chưng cất phân đoạn và thiết bị ngưng tụ – làm lạnh.
Môi trường nguy hiểm cháy, nổ có thể được tạo thành trong thiết bị đo mức chất lỏng, trong các bể chứa trung gian và bể chứa hỗn hợp ban đầu. Bên trong những thiết bị này có mức chất lỏng cháy luôn thay đổi, có khoảng không tự do chứa hơi khí. Để đánh giá khả năng hình thành môi trường nguy hiểm cháy, nổ bên trong các thiết bị này, nhất thiết phải so sánh nhiệt độ của chất lỏng với giới hạn nhiệt độ bốc cháy của nó (trong trường hợp này cần phải tính đến hệ số an toàn). Môi trường nguy hiểm cháy, nổ sẽ hình thành nếu như:
tth – △tat ≤ tlv ≤ tc + △tat
Trong công thức trên:
- tth; tc – giới hạn nhiệt độ bốc cháy thấp và cao, oC.
- tlv – nhiệt độ làm việc của chất lỏng bên trong thiết bị, oC.
- △tat – hệ số an toàn đối với giới hạn nhiệt độ bốc cháy, oC.
Môi trường nguy hiểm cháy, nổ bên trong tháp chưng cất và các thiết bị khác có thể hình thành trong giai đoạn ngừng và khởi động thiết bị. Như vậy, nguyên nhân chính của sự nguy hiểm đối với tháp chưng cất và các thiết bị khác là sự rò rỉ hơi cháy và chất hồi lưu khi các thiết bị này bị hư hỏng hoặc gặp sự cố. Đối với các tháp chân không khi gặp hư hỏng, không khí bên ngoài có thể bị hút vào rất mạnh. Sự rò rỉ chất cháy từ tháp ra bên ngoài có thể gây hậu quả khác nhau tùy theo vị trí hư hỏng theo chiều cao và vị trí đặt tháp.
Trên đây là tóm tắt quá trình chưng cất dầu mỏ và sơ lược về nguyên nhân dẫn đến nguy hiểm cháy nổ. Trong phần sau, chúng tôi sẽ nêu rõ hơn từng loại nguyên nhân đối với tháp chưng cất và biện pháp phòng cháy chữa cháy cho mỗi nguyên nhân. Nếu bạn có nhu cầu mua và lắp đặt máy bơm Sempa để đảm bảo an toàn PCCC, bạn hoàn toàn có thể liên hệ trực tiếp đến chúng tôi để được hỗ trợ nhanh chóng.
