Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển của nhà máy lọc dầu dung quất với nguyên liệu 100 dầu thô bạch hổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ BÁO CÁO MƠN HỌC ĐỀ TÀI: MƠ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT VỚI NGUYÊN LIỆU 100% DẦU THÔ BẠCH HỔ GVHD: TRẦN HẢI ƯNG HVTH: HOÀNG MẠNH HÙNG PHÙNG THỊ CẨM VÂN NGUYỄN HUỲNH HƯNG MỸ BÙI THANH HẢI NGUYỄN HỒNG THOAN LỚP: CAO HỌC HÓA DẦU K2010 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 02/2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC I GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN (CDU – CRUDE DISTILLATION UNIT) CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT……………………………………………………………………………3 II GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II II.1 Tổng quan phần mềm mô Pro/II II.2 Tổng quan dự án mô III MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II III.1 Nguyên liệu III.2 Sơ đồ mô phần mềm PRO/II III.3 Mơ hình nhiệt động 13 III.4 Xây dựng mơ hình thơng số mơ cần thiết 13 III.5 Xác định số đĩa lí thuyết thích hợp cho T-1101: 17 III.6 (FW) Số đĩa lí thuyết 26 đĩa, số liệu khác giống Foster Wheeler : 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN (CDU – CRUDE DISTILLATION UNIT) CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Phân xưởng chưng cất khí CDU xem phân xưởng “cửa ngõ” nhà máy lọc dầu với nhiệm vụ phân tách dầu thô thành phân đoạn nhỏ theo khoảng nhiệt độ sôi khác Phân xưởng CDU Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thiết kế với công suất 6,5 triệu dầu thô/năm tương đương với 812.500 kg/h (tính cho 8.000 làm việc/năm) Phân xưởng CDU thiết kế để vận hành với hai nguồn dầu thô dầu Bạch Hổ Việt Nam dầu Dubai Trung Đông Theo kế hoạch, giai đoạn đầu hoạt động, nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu 100 % dầu thô Bạch Hổ Sau sử dụng nguồn nguyên liệu dầu hỗn hợp (Dầu Mixed) gồm 84,6 % dầu Bạch Hổ 15,4 % dầu Dubai Các sản phẩm phân xưởng CDU bao gồm Offgas, LPG, Full Range Naphta, Kerosen, LGO, HGO cặn chưng cất khí Hầu hết sản phẩm CDU vào phân xưởng khác nhà máy lọc dầu như: NHT (Unit 012: Naphta Hydrotreatment Unit), KTU (Unit 014: Kerosen Treating Unit), RFCC (Unit 015: Residue Fluidised Catalytic Cracking Unit ) … Sơ đồ phân xưởng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thể trịn Hình bên Trên sơ đồ nhà máy, dịng dầu thơ ngun liệu sau qua hệ thống tiền gia nhiệt (Preheater), tách muối đưa vào tháp chưng cất T1101 (Main fractionator) Tại dầu thô phân tách thành sản phẩm: Over head – Phần đỉnh: phần đưa qua hệ thống làm nguội phân tách để tách nước khỏi dòng Hydrocarbon lỏng trước cho dòng hydrocarbon vào tháp ổn định T-1107 (Stabiliser) Tháp ổn định phân tách sản phẩm Offgas, LPG đỉnh Full Range Naphta đáy; Các sản phẩm cạnh sườn Kerosen, LGO HGO lấy từ Side colum T-1102, T-1103 T-1104; Cặn chưng cất khí lấy đáy tháp T-1101 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 1: Sơ đồ phân xưởng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Theo Sơ đồ phân xưởng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất (Hình 1), vùng bao bọc khung hình chữ nhật phân xưởng chưng cất khí CDU Với hai thiết bị tháp T-1101 (Main FRACTIONATOR) tháp T-1107 (Stabiliser) Mơ hình 3D phân xưởng chưng cất khí CDU nhìn theo hướng Đông Nam Tây Nam thể Hình Hình theo sau LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 2: Mơ hình 3D phân xưởng CDU Nhà máy Lọc dầu Dung Quất nhìn theo hướng Đơng Nam Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 3: Mơ hình 3D phân xưởng CDU Nhà máy Lọc dầu Dung Quất nhìn theo hướng Tây Nam II GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II II.1 Tổng quan phần mềm mô Pro/II Phần mềm Pro/II sản phẩm tổ hợp SIMSCI Công ty thành lập từ năm 1957 chuyên thiết kế phần mềm mơ dùng cơng nghệ hóa học, đặc biệt ngành cơng nghiệp lọc - hóa dầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hiện sản phẩm tổ hợp đa dạng, bao gồm phần mềm thiết kế thiết bị, đường ống, tính tốn kinh tế, Hình 4: Biểu tượng phần mềm mô Pro/II Phần mềm thiết kế mô Pro/II sản phẩm SIMSCI, kết nhiều lần nâng cấp từ năm 1967 đến năm 1988 thức đời với tên gọi Pro/II Hiện phần mềm không ngừng nâng cấp có phiên Pro/II 8.1 (Trong báo cáo sử dụng phiên 8.0) Phần mềm sử dụng vào nhiều q trình khác sau:  Xử lí dầu khí  Tinh chế  Hóa dầu  Polyme  Dược phẩm Các ứng dụng mô gồm :  Thiết kế q trình  Ước tính cấu hình thiết bị  Hiện đại hóa nâng cấp thiết bị cũ  Gỡ rối làm thông suốt hệ thống thiết bị  Đánh giá vấn đề môi trường nhà máy  Kiểm tra, tối ưu hóa, cải tiến hiệu suất lợi nhuận nhà máy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com II.2 Tổng quan dự án mô Pro/II cho phép người dùng có nhiều phương pháp lựu chọn để nhập liệu Mặc dù Pro/II có cảnh báo liệu bắt buộc bị thiếu Vì xây dựng sơ đồ cơng nghệ để mơ cần theo bước cho mang tính logic Dưới trình tự: Xây dựng sơ đồ Lựa chọn hệ đơn vị Xác định cấu tử cho dự án Chọn phương pháp nhiệt động học tính chất vận chuyển Cung cấp liệu cho dòng thiết bị Cung cấp điều kiện làm việc cho trình Chạy dự án mô Đây bước để chương trình chạy, thực tế để mơ lưu trình hay phân xưởng bước vô quan trọng lập mơ hình mơ Ở bước người dùng phải đơn giản hóa sơ đồ cơng nghệ thực, bỏ thiết bị không cần thiết, chuyển đổi mô hình thực thành mơ hình lí thuyết, tinh chỉnh mơ hình Hình 5: Sơ đồ q trình mơ Pro/II Sau chương trình chạy có kết bước cuối đọc phân tích kết mơ Vì ngơn ngữ chương trình tiếng Anh, nên báo cáo trình bày ngơn ngữ Tuy nhiên cách trình bày giúp người dùng dễ theo dõi, điều quan trọng người dùng khai thác LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com từ kết Từ xem xét số liệu có khớp với số liệu thực không sai khác nào, có chênh lệch nhiều phải tìm nguyên nhân dẫn đến sai số Pro/II phần mềm mơ tính tốn, q trình mơ trạng thái tĩnh – Mô tả trạng thái hoạt động ổn định hệ thống Đó cân vật chất, tính chất hóa lí, tính chất đặc trưng chất RVP, điểm vẩn đục, RON Như Pro/II phần mềm hữu ích, cơng cụ đắc lực việc mơ mơ hình hệ thống trạng thái tĩnh Tuy nhiên, Pro/II khơng có thiết bị điều khiển đo lường phần mềm Dynsim (Một phần mềm SIMSCI chun mơ q trình thay đổi theo thời gian) Kết mô trạng thái tĩnh không cho phép mô tả ảnh hưởng việc thay đổi thông số điều khiển đến q trình làm việc thiết bị III MƠ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II III.1 Nguyên liệu Nguyên liệu sử dụng q trình mơ 100% dầu thô Bạch Hổ Các đặc trưng kỹ thuật dầu thô Bạch Hổ thể sau:  Thành phần cất: - Đường TBP: Số liệu đường cong TBP dầu thô Bạch Hổ Phần trăm khối lượng, %kl Phần trăm khối lượng tổng (%kl cummulative) Tỷ trọng (Density) Lights end 2,86 2,86 - 155-200 1,53 4,39 0,6816 200-315 8,43 12,82 0,7460 315-400 7,24 20,06 0,7734 400-500 8,38 28,44 0,7972 500-600 10,21 38,65 0,8160 Phân đoạn (Fraction) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 600-700 12,11 50,76 0,8285 700-800 12,58 63,34 0,8437 800-900 12,84 76,18 0,8539 900-1050 9,74 85,92 0,8904 >1050 13,81 99,73 0,9313 Mất mát (Loss) - 0,27 Thành phần phần nhẹ (Lights end): Cấu tử % khối lượng Cấu tử % khối lượng Methane 0,0002 Cyclopentane 0,0300 Ethane 0,0031 2,2-dimetylbutane 0,0243 Propane 0,0327 2,3-dimetylbutane 0,0530 Isobutane 0,0488 2-metyl-pentane 0,3885 n-butane 0,2122 3-metyl-pentane 0,2099 isopentane 0,3741 n-hexane 0,8528 n-pentane 0,6270  Tính chất khác: - API=39,2 - Kw=12,3 III.2 Sơ đồ mô phần mềm PRO/II Mơ hình mơ phân xưởng chưng cất khí với ngun liệu 100% dầu thơ Bạch Hổ thể Hình theo sau Dầu thơ qua tiền gia nhiệt, tách muối, vào tháp sau qua NHT tách thành Light Naphtha, Heavy Naphtha LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 6: Sơ đồ mơ hình mơ phân xưởng CDU PRO/II NMLD Dung Quất theo vẽ PFD 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 1: Sơ đồ phân xưởng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Theo Sơ đồ phân xưởng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất (Hình 1), vùng bao bọc khung hình chữ nhật phân xưởng chưng cất khí. .. Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 2: Mơ hình 3D phân xưởng CDU Nhà máy Lọc dầu Dung Quất nhìn theo hướng Đông Nam Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 3: Mơ hình 3D phân xưởng CDU Nhà máy Lọc dầu. .. NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Phân xưởng chưng cất khí CDU xem phân xưởng “cửa ngõ” nhà máy lọc dầu với nhiệm vụ phân tách dầu thô thành phân đoạn nhỏ theo khoảng nhiệt độ sôi khác Phân xưởng CDU Nhà