MÔ PHỎNG, lựa CHỌN DUNG môi PHÙ hợp CHO PHÂN XƯỞNG xử lý KHÍ CHUA tại NHÀ máy lọc dầu DUNG QUẤT

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI SV1711 “MÔ PHỎNG, LỰA CHỌN DUNG MƠI PHÙ HỢP CHO PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ CHUA TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT” GVHD: TS Dương Chí Trung Thực hiện: Nguyễn Quang Khánh Trần Quốc Hải Bùi Thị Ngọc Dung Cao Thị Thu Trang Lê Hoàng Thơng Bà Rịa – Vũng Tàu 04/2018 TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN “MÔ PHỎNG, LỰA CHỌN DUNG MÔI PHÙ HỢP CHO PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ CHUA TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT” GVHD: TS Dương Chí Trung Thực hiện: Nguyễn Quang Khánh Trần Quốc Hải Bùi Thị Ngọc Dung Cao Thị Thu Trang Lê Hồng Thơng Bà Rịa – Vũng Tàu 04/2018 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com PHIẾU NHẬN XÉT Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những kết nghiên cứu trình bày đề tài hồn tồn trung thực, khơng vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật TÁC GIẢ ĐỀ TÀI (Ký ghi rõ họ tên) Nhóm tác giả TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Mục lục Danh mục ký hiệu iii Danh mục bảng iv Danh mục hình viii LỜI MỞ ĐẦU xi PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 Tình hình hoạt động nhà máy lọc dầu Dung Quất 1.2 Đặc điểm dung mơi hấp thụ khí chua dùng nhà máy lọc dầu Dung Quất .5 1.3 Đặc điểm tính chất số loại dung môi hấp thụ 1.3.1 Monoethanolamine (MEA) 1.3.2 Diethanolamine (DEA) 1.3.3 Diglycolamine (DGA) 10 1.3.4 Methyldiethanolamine (MDEA) 10 1.4 Quy trình amine nhà máy lọc dầu Dung Quất 12 1.4.1 Thành phần theo nguyên liệu thiết kế 12 1.4.2 Công suất nguyên liệu thiết kế 13 1.4.3 Đặc điểm thiết kế phân xưởng ARU 14 1.4.4 Mô tả tổng quát công nghệ phân xưởng ARU 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 1.4.5 Yêu cầu dòng amine sau tái sinh 16 1.5 Các phương án lựa chọn dung mơi thay cho q trình làm khí .17 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÔ PHỎNG THỰC TẾ CỦA DUNG MÔI DEA CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 19 2.1 Mơ quy trình công nghệ 19 2.1.1 Quy trình mơ hấp thụ khí chua DEA 27 2.1.1.1 Khởi tạo dòng nguyên liệu 28 2.1.1.2 Thiết lập thiết bị 31 2.1.2 So sánh kết thực tiễn 41 2.2 Lựa chọn dung môi tối ưu 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 49 3.1 Khảo sát dung môi Methylethanolamine (MEA) 49 3.2 Khảo sát dung môi Diisopropylamine (DIPA) 57 3.3 Khảo Sát Đối Với Dung Môi Diglycolamine (DGA) 64 3.4 Khảo Sát Đối Với Dung Môi Methyl diethanolamine (MDEA) 73 3.5 So sánh loại amine khảo sát với dung môi DEA sử dụng nhà máy 80 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 82 4.1 Thành tựu đạt 82 4.2 Hạn chế nghiên cứu 83 4.3 Kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Danh mục ký hiệu Định nghĩa Amine Recovery Unit Sulfur Recovery Unit Liquefied Petroleum Gas Light Cycle Oil Residue Fluid Catatlyst Continuous iii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Danh mục bảng Bảng 1.1: Điều kiện vận hành dung môi Bảng 1.2: Bảng thể thành phần nguyên liệu từ mỏ Bạch Hổ 12 Bảng 1.3: Thành phần dầu phối trộn 85% dầu Bạch Hổ 15% dầu Dubai .13 Bảng 1.4: Thể tổng cơng suất dịng ngun liệu vào cụm ARU 13 Bảng 1.5: Điều kiện nhiệt độ dòng nguyên liệu sản phẩm cụm ARU .14 Bảng 1.6: Yêu cầu kĩ thuật dòng amine sau tái sinh 16 Bảng 2.1: Thành phần dịng khí chua vào tháp hấp thụ T-2402 LCO ABSORBER 20 Bảng 2.2: Thành phần dịng khí chua vào tháp hấp thụ T-1555 FUEL GAS ABSOEBER 21 Bảng 2.3: Thành phần dịng khí chua vào tháp hấp thụ T-1556 LPG ABSORBER 22 Bảng 2.4: Thành phần dịng khí khỏi tháp hấp thụ T-2402 LCO ABSORBER 24 Bảng 2.5: Thành phần dịng khí khỏi tháp hấp thụ T-1555 FUEL GAS ABSOEBER 24 Bảng 2.6: Thành phần dịng khí khỏi tháp hấp thụ T-1556 LPG ABSORBER 26 Bảng 2.7: Thơng tin dịng khí chua tháp hấp thụ 28 Bảng 2.8: Thơng tin dịng amine vào tháp hấp thụ 30 Bảng 2.9: Thông tin thiết lập cho tháp hấp thụ 31 Bảng 2.10: Thông tin cho thiết bị mixer 32 Bảng 2.11: Thiết lập thông số cho tháp tái sinh 35 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Bảng 2.12: Thơng tin dịng amine makeup water 37 Bảng 2.13: So sánh dịng khí LPG mô nhà máy 42 Bảng 2.14: So sánh dịng khí LCO mơ nhà máy 43 Bảng 2.15: So sánh dịng khí Fuel Gas mơ nhà máy 44 Bảng 2.16: Thông số yêu cầu cho tháp tái sinh 46 Bảng 2.17: Thông số lượng H2S/CO2 46 Bảng 2.18: Các loại dung môi nghiên cứu 47 Bảng 3.1 Khảo sát lượng khả hấp thụ DEA 49 Bảng 3.2: Khảo sát dung môi MEA nồng độ 15% khối lượng theo lưu lượng khác 51 Bảng 3.3: Khảo sát dung môi MEA nồng độ 18% khối lượng theo lưu lượng khác 52 Bảng 3.4: Khảo sát dung môi MEA nồng độ 20% khối lượng theo lưu lượng khác 54 Bảng 3.2: Tổng hợp kết khảo sát MEA nồng độ khác 56 Bảng 3.3: Khảo sát dung môi DIPA nồng độ 35% khối lượng theo lưu lượng khác 57 Bảng 3.4: Khảo sát dung môi DIPA nồng độ 40% khối lượng theo lưu lượng khác 59 Bảng 3.5: Khảo sát dung môi DIPA nồng độ 45% khối lượng theo lưu lượng khác 60 v TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com NL tiêu tốn (kJ/h) 15 Hình 3.17 Đồ thị thể tỉ lệ H2S/CO2 lượng tiêu tốn DGA nồng độ 45% Bảng 3.17: Khảo sát dung môi MDEA nồng độ 50% khối lượng theo lưu lượng khác Lean ST amine 11 T - Fuel Gas 17500 17500 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 10 11 12 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 14 NL tiêu tốn (kJ/h) 15 Hình 3.17 Đồ thị thể tỉ lệ H2S/CO2 lượng tiêu tốn DGA nồng độ 50% Bảng 3.18: Tổng hợp kết khảo sát MDEA nồng độ lưu lượng khác ST Nồng T độ (%wt) 0.35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 0.4 0.45 0.5 28820000 2.9 NL tiêu tốn (kJ/h) 28800000 28780000 28760000 28740000 28720000 28660000 28700000 28680000 28640000 28620000 Ca Hình 3.18: Biểu đồ thể tỉ lệ H2S/CO2 lượng tiêu tốn sử dụng MDEA Từ kết bảng 3.22 cho thấy giá tri thứ MDEA cho hiệu hoạt động tối ưu 3.5 So sánh loại amine khảo sát với dung môi DEA sử dụng nhà máy Bảng 19 Tổng hợp kết loại Amine khảo sát ST T Amine Nồn g độ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com %wt MDE 0.35 A DGA 0.53 DIPA 0.35 MEA 0.15 DEA 0.25 Đồ thị bên cho thể kết tỉ lệ H2S/CO2 lượng tiêu tốn cho Tỉ lệ H2S/CO2 (kmol/kmol) trình loại amine 2.5 1.5 0.5 Tổng NL (kJ/h) 88 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.19: Biểu đồ thể tỉ lệ H2S/CO2 lượng tiêu tốn cho trình loại amine Từ đồ thị 3.1, năm loại amine MDEA tiêu tốn lượng so với loại amine lại Năng lượng cho q trình bơm q trình tuần hồn MDEA 28692289.49 kJ/h tương đương với 7970.08 KW (kilowatt), so với DEA 29865225.3 kJ/h tương đương 8295.89KW (kilowatt) Nếu thay dung môi DEA nhà máy hoạt động MDEA tiết kiệm 325.81KW cho hoạt động nhà máy (tương đương với 3.9% lượng) Ước tính giá điện cơng nghiệp trung bình khoảng 1500 VNĐ KW/h Từ tính mức tiết kiệm năm hoạt động nhà máy thay dung mơi MDEA 1500×325.81×24×365 = 4,281,143,400 VNĐ/năm cho nhà máy Bên cạnh độ chọn lọc MDEA cao nhiều so với DEA thể qua tỉ lệ H2S/CO2 Đối với MDEA 2.846 DEA 1.6, đồng nghĩa với việc thay MDEA độ chọn lọc hấp thụ khí H2S tăng lên làm tăng nồng độ H2S dịng khí cụm thu hồi lưu huỳnh (SRU) 89 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Từ q trình mơ sử dụng phần mềm Hysys cho quy trình amine nhà máy lọc dầu Dung Quất Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát loại amine phổ biến sử dụng rộng rải giới Đầu tiên, tiến hành chạy mơ để tìm nồng độ lưu lượng loại amine dựa tiêu mặt lượng tỉ lệ khí chua H 2S/CO2 Sau tìm giá trị tối ưu cho loại amine, nhóm nghiên cứu tiến hành so sánh loại amine với kết cho thấy MDEA amine cho kết vượt trội hẳn so với loại amine cịn lại Vì MDEA đề xuất có khả thay dung môi DEA nhà máy lọc dầu Dung Quất sử dụng Chạy thử nghiệm mơ hình thực tế để có kết khách quan 4.1 Thành tựu đạt Trong suốt thời gian thực nghiên cứu, nhóm tìm hiểu vận dụng kiến thức học với hướng dẫn nhiệt tình từ TS Dương Chí Trung kỹ sư Nguyễn Quốc Vương Đến đề tài nghiên cứu giao, chúng em giải nhiệm vụ sau: Nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ cụm phân xưởng thu hồi amine Xây dựng mơ hình mơ quy trình amine nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Aspen Hysys Nghiên cứu, lựu chọn loại amine phù hợp cho quy trình nhà máy Dung mơi có khả thay cao MDEA với khả tiết kiệm cho nhà máy khoảng 3.9% lượng cụm phân xưởng tái sinh, tăng hiệu hoạt động cho cụm SRU Bên cạnh đó, việc thực đề tài nghiên cứu khoa học trường đại học giúp chúng em học hỏi, nắm bắt kiến thức thực tế nhà máy, đặc biệt nhà máy Lọc dầu Dung Quất Đây thực kiến thức cần thiết vô hữu ích với sinh viên trường chúng em 90 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 4.2 Hạn chế nghiên cứu Vì số lý chủ quan khách quan, nghiên cứu khoa học gặp hạn chế chưa thể giải như: Mơ hình cải tiên chưa tính tốn chi tiết đầy đủ (khơng tính tốn cho valve, cho thiết bị phụ trợ…) Chọn loại amine cho cụm ARU nhà máy chưa đánh giá ảnh hưởng xác dịng khí chua vào cụm SRU Chưa tính toán hiệu kinh tế tối ưu thay dung môi 4.3 Kiến nghị Việc thực đề tài nghiên cứu khoa học cần thiết sinh viên nói chung bạn theo học Lọc - hóa dầu nói riêng Qua đó, không giúp sinh viên vận dụng kiên thức học cách rộng rãi, làm quen với thực tiễn sản xuất nắm bắt yêu cầu người kỹ sư dầu khí Do thời gian có hạn thiếu hụt thơng số kỹ thuật bảo mật tài liệu nhà máy nên đề tài nhiều giới hạn từ kết hạn chế nhóm, nhóm tác giả đề xuất hướng giải Hi vọng, tương lai gần, nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu phát triển theo hướng: Tiến hành mô cụm SRU sử dụng MDEA để đánh giá hiệu hoạt động MDEA rõ Xây dựng mơ hình mơ động dựa mô tĩnh xây dựng 91 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề xuất kỹ thuật, Giải pháp tăng số kinh tế-kỹ thuật cụm phân xưởng ARU/SRU dựa MDEA, Trường đại học dầu khí Việt Nam [2] Gas Conditioning And Processing, volume Gas And Liquyd Sweetening by Robert N Maddox Leonard F Sheerar Professor Okahoma State University [3] Vietnam Oil and Gas Corporation (Petro Vietnam) - Dung Quat Refinery, Operating Manual – Unit 19, Unit 15, Unit 24, Quang Ngai, Viet Nam: Technip, November 2008 [4] John Polasek, Selecting Amines for Sweetening Units, Bryan Research & Engineering, Inc., Bryan, Texas [5] PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền, Hysys mô công nghệ hoá học, nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 2010 92 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN “MÔ PHỎNG, LỰA CHỌN DUNG MÔI PHÙ HỢP CHO PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ CHUA TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT” GVHD: TS Dương Chí Trung... đến phân xưởng sử dụng amine để xử lí hàm lượng axit có dịng ngun liệu cụ thể phân xưởng: phân xưởng xử lý LPG, phân xưởng xử lý LCO Hydro LCO HDT, phân xưởng xử lý offgas RFCC cụm phân xưởng xử. .. dựa lý thuyết tài liệu thực nghiệm từ nhà máy lọc dầu Dung Quất việc tìm kiếm loại dung môi thay dung môi DEA để phù hợp với nguồn nguyên liệu có hàm lượng khí chua nhiều nhiệm vụ đặt cho nhà máy