Đồ án tốt nghiệp: Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm Unisim R400

Chúng ta đang sống trong thời đại phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ. Đặc biệt là sự tiến bộ vượt bậc của lĩnh vực công nghệ phần mềm. Nó là động lực thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp quan trọng. Trong đó phải kể đến ngành công nghiệp dầu khí, sự phát triển của nó dựa trên nền tảng sự phát triển của công nghệ phần mềm. Nhiều chương trình được viết ra để phục vụ cho sự phát triển của công nghiệp dầu khí. Trong đó Unisim là phần mềm quan trọng hàng đầu được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lọc – hóa dầu. Ở nước ta hiện nay, phát triển ngành công nghiệp Lọc Hóa dầu là ngành công nghiệp mũi nhọn được ưu tiên hàng đầu. Nhà máy lọc dầu Dung Quất Nhà máy Lọc Dầu đầu tiên của nước ta đã được đưa vào sử dụng và vận hành ổn định trong thời gian hơn hai năm. Trong những sản phẩm của nhà máy thì sản phẩm Propylene hiện nay đang rất được quan tâm. Propylene có giá trị kinh tế cao hơn xăng và Diesel, nó là nguyên liệu để sản xuất Polypropylene, đây là một trong số những polymer được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính phổ dụng, giá thành monomer thấp, giá thành sản xuất thấp, và các tính chất được ưa chuộng của nó. Cho nên việc tạo ra và thu hồi tối đa lượng Propylene trong quá trình sản xuất sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao cho nhà máy. Chính vì vậy chúng em quyết định chọn đề tài “Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm Unisim R400” Việc ứng dụng phần mềm UNISIM trong tính toán công nghệ và lựa chọn chế độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận hành, các thông số kĩ thuật và có được một cái nhìn tổng quan nhất về một quá trình vận hành nào đó. Tuy nhiên, đây là một phần mềm mới, chúng em mới lần đầu tìm hiểu và ứng dụng mô phỏng trên phần mềm UNISIM nên còn nhiều hạn chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

LỜI MỞ ĐẦU vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 1.1 Tổng quan về sản phẩm propylene [1] 1

1.1.1 Tính chất vật lý [1] 1

1.1.2 Tính chất hóa học [2] 2

1.1.3 Ứng dụng [2] 3

1.2 Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 4

1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất 7 1.3.1 Vai trò – vị trí 7

1.3.2 Cơ sở thiết kế 8

1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục] 11

1.3.4 Tổng quan về công nghệ tách Propane/ Propylene của NMLD Dung Quất 17 1.4 Tổng quan về quá trình chưng cất trong NMLD Dung Quất 21

1.4.1 Chưng cất nhiều cấu tử [9] 22

1.4.2 Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất [9] 23

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 28

1.5 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Unisim R400 [10] 30

CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG TĨNH PHÂN XƯỞNG THU HỒI PROPYLENE BẰNG PHẦN MỀM UNISIM R400 32

2.1 Các dữ liệu ban đầu 32

2.2 Tiến hành mô phỏng 32

2.3 Mô phỏng tháp tách C3/C4 ( T-2101) 34

2.4 Mô phỏng tháp tách Ethane T-2102 39

2.5 Mô phỏng tháp tách Propane / Propylene T-2103 41

2.6 Kiểm tra và phân tích kết quả: 45

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

ĐỘNG THÁP TÁCH C3 / C4 48

3.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển 48

3.1.1 Nguyên tắc điều khiển 48

3.1.2 Hệ thống điều khiển phân tán DCS trong nhà máy hiện đại 48

3.1.3 Bộ điều khiển PID 50

3.2 Vai trò của quá trình mô phỏng động 51

3.3 Mô phỏng động sự vận hành của tháp tách C3/ C4 (T-2101) 52

3.3.1 Xác định đĩa nhạy cảm 52

3.3.2 Quá trình chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động 53

3.3.3 Thiết lập các thiết bị điều khiển 55

3.3.4 Chuyển sang mô hình động 59

3.3.5 Thiết lập bảng tính toán cân bằng vật chất và Data book 59

3.3.6 Chạy mô phỏng động, xem kết quả và so sánh với kết quả mô phỏng tĩnh 61

3.3.7 Đánh giá ảnh hưởng của các biến nhiễu 61

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU VẬN HÀNH THÁP TÁCH PROPYLENE 66

4.1 Cơ sở lý luận 66

4.2 Tính toán và mô phỏng tĩnh tháp tách Propylene 66

4.3 Kết quả và nhận xét 74

4.4 Thiết kế tháp tách Propylene 75

KẾT LUẬN 80

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

RFCC Residue Fluid Catalytic Cracking Unit

PID Proportional Intergral Derivative Controller

ASTM American Society for Testing And Material

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của phân tử Propylene 1

Hình 1.2: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất 4

Hình 1.3: Sơ đồ các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu Dung Quất 6

Hình 1.4: Phân xưởng PRU của nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 7

Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2101 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 12 Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2102 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 14 Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2103 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 16

Hình 1.8: Enhanced Capacity Multiple Downcomer Tray của UOP [4] 18

Hình 1.9: Ống trao đổi nhiệt UOP's High Flux [4] 18

Hình 1.10 ULTRA- FRAC tray [5] 19

Hình 1.11: Efficiency of ULTRA- FRAC trays in De-Propanizer service [5] 19

Hình 1.12: Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray [6] 20

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter [6] 20

Hình 1.14: Đĩa chóp 23

Hình 1.15: Đĩa đục lổ 24

Hình 1.16: Đĩa van 24

Hình 1.17: Đĩa van có chân 25

Hình 1.19: Vòng đệm Pall 26

Hình 1.20: Đệm cấu trúc kim loại 26

Hình 1.22 Đệm lưới 26

Hình 1.23: Bộ phân phối lỏng trọng lực 27

Hình 1.25: Giá đỡ 27

Hình 2.1: Chọn mô hình nhiệt động 32

Hình 2.2: Nhập các cấu tử 32

Hình 2.3: Thành phần, tính chất nguyên liệu 33

Hình 2.4: Thiết lập bơm 33

Hình 2.5: Cài đặt thông số cho dòng ra khỏi bơm 34

Hình 2.6: Thiết lập thiết bị trao đổi nhiệt 34

Hình 2.7: Giản đồ O’Connell 35

Hình 2.8: Hằng số cân bằng K của cấu tử khóa trên mỗi đĩa 36

Hình 2.9: Thông số vận hành của tháp T-2101 37

Hình 2.10: Tiêu chuẩn của tháp T-2101 37

Hình 2.11: Tháp T-2101 sau khi đã mô phỏng 38

Hình 2.12: Cài đặt bơm 38

Hình 2.13: Thiết lập thông số cho dòng ra khỏi bơm 38

Hình 2.14: Thiết bị trao đổi nhiệt E-2101 39

Hình 2.15: Các thông số vận hành cho tháp T-2102 40

Hình 2.16: Tiêu chuẩn tháp T-2102 40

Hình 2.17: Tháp T-2102 sau khi mô phỏng 41

Hình 2.18: Thiết lập thông số vận hành cho tháp T-2103 42

Hình 2.19: Thiết lập tiêu chuẩn cho tháp T-2103 43

Hình 2.23: Sơ đồ tổng thể sau khi mô phỏng phân xưởng propylene 45

Hình 3.1: Mô hình hệ thống điều khiển DCS 49

Hình 3.2: Thay đổi về tiêu chuẩn trong tháp để xác định đĩa nhạy cảm 52

Hình 3.3: Đồ thị xác định đĩa nhạy cảm 53

Hình 3.4: Thêm valve vào sơ đồ công nghệ 53

Hình 3.5: Kết quả của quá trình Sizing tháp T-2101 54

Hình 3.6: Kết nối cho thiết bị điều khiển nhiệt độ đĩa số 5 55

Hình 3.7: Cài đặt các thông số cho thiết bị điều khiển nhiệt độ đĩa số 5 56

Hình 3.8: Cài đặt thiết bị điều khiển áp suất đỉnh tháp 57

Hình 3.9: Cài đặt thiết bị điều khiển mức cho Condenser 57

Hình 3.10: Cài đặt thiết bị điều khiển mức cho Reboiler 58

Hình 3.11: Cài đặt thiết bị điều khiển lưu lượng nguyên liệu 58

Hình 3.12: Đưa các thông số vào bảng tính toán cân bằng vật chất 59

Hình 3.13:Thiết lập công thức và đưa ra kết quả trong bảng tính toán 59

Hình 3.14: Đưa các thông số và Data Book 60

Hình 3.15: Thiết lập dữ liệu cho biểu đồ ảnh hưởng của biến nhiễu 60

Hình 3.16: Chất lượng sản phẩm và cân bằng vật chất chưa ổn định 62

Hình 3.17: Chất lượng sản phẩm và cân bằng vật chất lúc ổn định 62

Hình 3.18: Xuất hiện biến nhiễu lúc chưa ổn định 63

Hình 3.19: Xuất hiện biến nhiễu lúc đã ổn định 63

Hình 3.20: Cài đặt thông số cho thiết bị điều khiển sớm 64

Hình 3.21: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc chưa ổn định 64

Hình 3.22: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc đã ổn định 65

Hình 3.23: Sơ đồ điều khiển tháp tách Butane 65

Hình 4.1: Sử dụng công cụ Shortcut để xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu 67

Hình 4.2: Kết quả của Shortcut 68

Hình 4.3: Mô phỏng tháp tách theo đề nghị của Shortcut 68

Hình 4.5: Kết quả mô phỏng theo đề nghị của Shortcut 69

Hình 4.6: Kết quả mô phỏng tháp khi hạ áp suất vận hành 70

Hình 4.7: Sơ đồ mô phỏng tháp tách Propylene có sử dụng máy nén 71

Hình 4.8: Các bước Sizing tháp tách Propylene 72

Hình 4.9: Kết quả của quá trình Sizing 72

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thành phần nhập liệu thiết kế cho phân xưởng PRU [3] 8

Bảng 1.2: Thành phần tạp chất trong dòng nguyên liệu của phân xưởng PRU [3] 9 Bảng 1.3: Tiêu chuẩn sản phẩm Propylene từ phân xưởng PRU [3] 10

Bảng 1.4: Cân bằng vật chất PRU [3] 10

Bảng 1.5: Điều kiện vận hành của dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm [3] .10

Bảng 1.6: Độ tinh khiết mà sản phẩm có thể đạt được công nghệ SUPPERFRAC® tích hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch [6] 21

Bảng 2.1: Xác định hiệu suất sử dụng đĩa tháp T-2101 36

Bảng 2.2: Bảng thông số mô phỏng của tháp T-2101 37

Bảng 2.3: Xác định hiệu suất sử dụng đĩa tháp T-2102 39

Bảng 2.4: Các thông số mô phỏng tháp T-2102 40

Bảng 2.5: Xác định hiệu suất sử dụng đĩa T-2103 41

Bảng 2.6: Các thông số dòng giả của tháp T-2103 42

Bảng 2.7: Các thông số sử dụng để mô phỏng tháp T-2103 42

Bảng 2.8: Công cụ Recycle 44

Bảng 2.9: Các thiết bị trộn dòng 44

Bảng 2.10: Thiết bị chia dòng 45

Bảng 2.11: Bảng so sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2101 45

Bảng 2.12: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2102 46

Bảng 2.13: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2103 46

Bảng 3.1: Thông số đặc trưng cho các quá trình diều khiển [11] 51

Bảng 3.2: Tổng kết các thông số giá trị của bộ điều khiển 58

Bảng 3.3: So sánh kết quả giữa mô phỏng động và mô phỏng tĩnh 61

Bảng 4.1: Hằng số K của cấu tử khóa nặng và cấu tử khóa nhẹ 73

Bảng 4.2: Xác định hiệu suất sử dụng đĩa 73

Bảng 4.3: So sánh thành phần dòng sản phẩm đỉnh giữa dòng mô phỏng và tài liệu 74

Bảng 4.4: So sánh thành phần dòng sản phẩm đáy giữa dòng mô phỏng và tài liệu 75

LỜI MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời đại phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ Đặc biệt là sự tiến bộ vượt bậc của lĩnh vực công nghệ phần mềm Nó là động lực thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp quan trọng Trong đó phải kể đến ngành công nghiệp dầu khí, sự phát triển của nó dựa trên nền tảng sự phát triển của công nghệ phần mềm Nhiều chương trình được viết ra để phục vụ cho sự phát triển của công nghiệp dầu khí Trong đó Unisim là phần mềm quan trọng hàng đầu được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lọc – hóa dầu.

Ở nước ta hiện nay, phát triển ngành công nghiệp Lọc- Hóa dầu là ngành công nghiệp mũi nhọn được ưu tiên hàng đầu Nhà máy lọc dầu Dung Quất- Nhà máy Lọc Dầu đầu tiên của nước ta đã được đưa vào sử dụng và vận hành ổn định trong thời gian hơn hai năm Trong những sản phẩm của nhà máy thì sản phẩm Propylene hiện nay đang rất được quan tâm Propylene có giá trị kinh tế cao hơn xăng và Diesel, nó

là nguyên liệu để sản xuất Polypropylene, đây là một trong số những polymer được

sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính phổ dụng, giá thành monomer thấp, giá thành sản xuất thấp, và các tính chất được ưa chuộng của nó Cho nên việc tạo ra và thu hồi tối đa lượng Propylene trong quá trình sản xuất sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao cho nhà máy Chính vì vậy chúng em quyết định chọn đề tài “Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm Unisim R400”

Việc ứng dụng phần mềm UNISIM trong tính toán công nghệ và lựa chọn chế

độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận hành, các thông số kĩ thuật và có được một cái nhìn tổng quan nhất về một quá trình vận hành nào đó Tuy nhiên, đây là một phần mềm mới, chúng em mới lần đầu tìm hiểu và ứng dụng mô phỏng trên phần mềm UNISIM nên còn nhiều hạn chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này Chúng em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về sản phẩm propylene [1]

Propylene (tên thông thường), có tên quốc tế là Propene, là một hydrocacbonkhông no, thuộc họ alken

- Công thức phân tử: C3H6

- Công thức cấu tạo:

Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của phân tử Propylene

Sản xuất Propylene là lĩnh vực sản xuất quy mô lớn, mức tăng trưởng nhanh Propylene là nguyên liệu quan trọng cho ngành tổng hợp hoá học, là nguyên liệu chính

để sản xuất Polypropylene

1.1.1 Tính chất vật lý [1]

Propylene là chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni Đồng cũng như các chất lỏng phân cực như: Ether, Etanol, Axeton, Fufurol do trong phân tử có liên kết , nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, là chất khí dễ cháy nổ Propylene không màu, không mùi, do đó người ta thường pha thêm mercaptan có mùi gần giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ dàng nhận biết

Các tính chất vật lý cơ bản của Propylene:

 Khối lượng phân tử: 42,08 đvC

 Áp suất tới hạn: Pc = 4,7MPa

 Tỷ trọng ở trạng thái lỏng (15oC ; 760 mmHg): 0,51

 Tỷ trọng ở trạng thái hơi (15oC ; 760 mmHg): 1,49

 Độ tan (trong nước ở -50oC): 0,61g/m3

Liên kết  ở nối đôi của anken kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị đứt ra

để tạo thành liên kết  với các nguyên tử khác Vì thế liên kết đôi C=C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho anken như phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa

Phản ứng cộng Hydro (Hydro hóa)

Khi có mặt của chất xúc tác Ni, Pt, Pd, với nhiệt độ thích hợp thì Propylene cộng Hydro vào nối đôi tạo thành Propan, phản ứng tỏa nhiệt:

R1R2C=CR3R4 + H2 R1R2CH-CHR3R4

CH2=CH-CH3 + H2 CH3-CH2-CH3

Phản ứng cộng Halogen (Halogen hóa)

Clo và Brom dễ cộng hợp với Propylene để tạo thành dẫn xuất đihalogen khôngmàu, do tính chất làm mất màu dung dịch Clo (Brom) nên người ta thường dùng dung dịch nước Clo (brom) để nhận biết anken:

CH2 = CH - CH3 + Cl2 ClCH2-CHCl-CH3 (1,2 diclopropan) Phản ứng cộng Acid và cộng nước

Cộng Acid

Hydrogen halogenua, Acid sunfuric đậm đặc có thể cộng vào Propylen

CH2=CH-CH3 + Cl-H (khí) CH3 – CHCl - CH3

Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn liên tiếp:

- Phân tử H+-Cl- bị phân cắt, H+ tương tác với liên kết  tạo thành

xt,t o

xt,t o

- Cacbocation là tiểu phân trung gian không bền, kết hợp ngay với anion Cl

- tạo thành sản phẩm

Cộng nước (Hidrat hóa)

Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác Acid, Propylen có thể cộng hợp nước:

CH2=CH-CH3 +H-OH CH3 - CH 2 - CH2 - OH (Propanol)

Quy tắc cộng hợp tuân theo quy tắc Mac -côp -nhi -côp, (Phần điện tích dương của tác nhân cộng vào cacbon mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn phần mang điện tích âm của tác nhân sẽ cộng vào cacbon mang ít H hơn

Phản ứng trùng hợp

Propylen có khả năng cộng hợp nhiều phân tử lại với nhau tạo thành những phân tử mạch rất dài và có khối lượng rất lớn trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp:

PolypropylenePhản ứng Oxi hóa

Propylene cũng như các Hydrocacbon khác khi cháy tạo thành CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt

và các chất trung gian hỗn hợp khác

Phân đoạn C3 ,C3,C4 ,C4 là nguồn nguyên liệu cho sản xuất khí hóa lỏng LPG, nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa để nhận cấu tử có trị số octan cao pha vào xăng và làm khí đốt dân dụng, làm nguyên liệu tổng hợp hóa dầu và hóa học

to,xt

T,P

1.2 Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất [3]

Phát triển ngành công nghiệp Lọc - hóa dầu là một trong những chỉ số đánh giáthành công sự nghiệp công nghiệp hóa của mỗi quốc gia, bởi đây là ngành công nghiệpmũi nhọn có vai trò nền tảng với những ảnh hưởng sâu rộng đến cục diện một nền kinh

tế Dự án xây dựng nhà máy lọc dầu (NMLD) ở nước ta được Đảng và Chính phủ chủtrương từ rất sớm, xuất phát từ yêu cầu đảm bảo an ninh năng lượng và nhu cầu côngnghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước Bên cạnh đó, việc đầu tư xây dựng NMLD DungQuất còn là động lực to lớn để phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh Quảng Ngãi và cáctỉnh, thành phố trong khu vực miền Trung và là điều kiện quan trọng trong việc đảmbảo an ninh quốc phòng, góp phần đảm bảo hai nhiệm vụ chiến lược hiện nay là xâydựng và bảo vệ Tổ quốc

Ngày 08/01/1998 lễ động thổ khởi công xây dựng NMLD Dung Quất đã được tiếnhành tại xã Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Nhà máy chiếm diện tíchkhoảng 338 ha mặt đất và 471 ha mặt biển

Nhà máy được xây dụng với mức đầu tư là hơn 3 tỉ USD (khoảng 40000 tỉ đồng).Ngày 28/11/2005, lễ khởi công các gói thầu EPC 1+2+3+4 được tổ hợp các nhà thầuTechnip (gồm các nhà thầu: Technip (Pháp), Technip (Malaysia), JGC (Nhật Bản) vàTechnicas Reunidas (Tây Ban Nha)) phối hợp với Petro Việt Nam tổ chức tại hiệntrường nhà máy.

Ngày 30/11/2008, Tổng Công ty Dầu Việt Nam và Ban Quản lý dự án NMLDDung Quất tổ chức lễ đón nhận chuyến dầu thô đầu tiên vận hành chạy thử NMLDDung Quất Đây là chuyến tàu dầu thô đầu tiên với khối lượng 80.000 tấn do NMLDDung Quất tiếp nhận tại phao rót dầu không bến một điểm neo (SPM) của nhà máy.Trải qua rất nhiều khó khăn đến ngày 22/02/2009, lễ đón mừng dòng sản phẩmthương mại đầu tiên của NMLD Dung Quất- NMLD đầu tiên của Việt Nam đã đượcdiễn ra

Nhà máy được xây dựng với năng suất thiết kế là 6,5 triệu tấn/năm, tương đươngvới 148000 thùng/ngày, dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ViệtNam Nguyên liệu của nhà máy có thể là 100% dầu thô Bạch Hổ (Việt Nam) hoặc làhỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ + 15% dầu chua Dubai

Các phân xưởng công nghệ trong nhà máy gồm có:

Phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU)

Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro (NHT)

Phân xưởng đồng phân hóa Naphta nhẹ (ISOM)

Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục (CCR)

Phân xưởng xử lý Kerosen (KTU)

Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển (RFCC)

Phân xưởng xử lý Naphta của phân xưởng RFCC (NTU)

Phân xưởng xử lý LCO bằng hydro (LCO-HDT)

Phân xưởng xử lý LPG (LTU)

Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)

Phân xưởng tái sinh Amin (ARU)

Phân xưởng xử lý nước chua (SWS)

Phân xưởng trung hòa xút thải (CNU)

Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU)

Hình 1.3: Sơ đồ các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu Dung Quất

Các sản phẩm thương mại của nhà máy gồm có:

1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất

Hình 1.4: Phân xưởng PRU của nhà máy lọc dầu Dung Quất [3]

1.3.1 Vai trò – vị trí

Phân xưởng tách Propylene nằm trong cụm những phân xưởng xử lý khí củanhà máy lọc dầu Với mục đích chính là tách propylene ra khỏi hỗn hợp khí từ phânxưởng cracking xúc tác để đưa đi sản xuất polypropylene hay làm nguyên liệu chocông nghiệp hóa dầu

Đối với NMLD Dung Quất, phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) được thiết kế

để xử lý dòng hỗn hợp C3/C4 (có lẫn C2) đến từ phân xưởng RFCC Dòng nguyên liệu này đã được tách loại phần lớn hàm lượng Mercaptan, COS và H2S bằng Amin Phân xưởng PRU sẽ tách và tinh chế propylene để đạt độ tinh khiết cao tới 99,6% khối lượng

Phân xưởng tách propylene gồm những cụm sau :

+ Tách C4+

+ Tách Ethane+ Tách Propane Thiết bị tách chính propane/propylene có hai cấp:

- Cấp một là giai đoạn tách ethane và những sản phẩm nhẹ hơn propylene

Dòng C3 đi ra từ tháp này có hàm lượng Propylene đạt xấp xỉ 74% khối lượng

- Cấp hai là cột tách propylene/propane ở bơm nhiệt áp suất thấp Sản phẩm

propylene (đạt 99,6% khối lượng) từ cột tách propane/propylene tiếp tục được tinh chếtách loại các hợp chất của lưu huỳnh và nitơ

1.3.2 Cơ sở thiết kế

1.3.2.1 Đặc trưng nguyên liệu

Dòng nhập liệu cho phân xưởng PRU là dòng C3/C4 LPG đã qua xử lý đến từ phânxưởng RFCC

Với trường hợp sử dụng dầu thô Bạch Hổ và vận hành ở chế độ thu hồi xăng tối đa,nguyên liệu cho phân xưởng PRU có thành phần hydrocacbon và các tạp chất đượctrình bày trong bảng sau:

Bảng 1.1: Thành phần nhập liệu thiết kế cho phân xưởng PRU [3]

Bảng 1.2: Thành phần tạp chất trong dòng nguyên liệu của phân xưởng PRU [3]

Công suất nguyên liệu phân xưởng PRU là 77240 kg/h khi vận hành với

nguyên liệu có thành phần nêu ở trên, nhằm thu hồi 19535 kg/h propylene

Bảng 1.3: Tiêu chuẩn sản phẩm Propylene từ phân xưởng PRU [3]

Bảng 1.5: Điều kiện vận hành của dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm [3]

Tên dòng Áp suất (kg/cmĐiều kiện vận hành2g) Nhiệt độ, oC

Mixed C4 6,1 40

1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục]

1.3.3.1 Tháp tách C3/C4 Spliter (T-2101)

Dòng C3/C4 LPG từ D-2101 được chuyển đến T-2101 bằng bơm nhập liệu 2101A/B Nguyên liệu của tháp được tiền gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt giữadòng nhập liệu và dòng sản phẩm đáy của tháp tách C3/C4 (E-2101) và sau đó đi vàotháp T-2101 tại đĩa 12 Trong T-2101, hỗn hợp C3/C4 được tách thành C3 với phần nhẹhơn ở đỉnh và C4 với phần nặng hơn ở đáy.

P-Tháp T-2101 có 33 đĩa và được vận hành (thiết kế) ở áp suất 23,5 kg/cm2_g ở đỉnhtháp, điều kiện cho phép ngưng tụ hoàn toàn hơi ở đỉnh bằng nước lạnh

Hơi đi ra từ đỉnh tháp T-2101 được ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị ngưng tụ sảnphẩm đỉnh của tháp tách C3/C4 (E-2102A-D), thiết bị ngưng tụ bằng nước lạnh, và đivào bình hoàn lưu của tháp tách (D-2102) là nơi lỏng hydrocacbon và pha nước đượctách ra

Một phần của dòng lỏng từ D-2102 được bơm bằng bơm hoàn lưu của tháp tách C3/

C4 (P-2101A/B) làm dòng hoàn lưu cho tháp T-2101 và phần còn lại, hỗn hợp C3 vàcác thành phần nhẹ hơn được bơm đến De-ethanizer

Nhiệt độ sôi lại (reboiler heat) được cung cấp bởi hai thiết bị đun sôi lại hoạt độngsong song Thiết bị đun sôi lại của tháp tách C3/C4 (E-2103A/B) được gia nhiệt bằngdòng steam thấp áp

Sản phẩm đáy của T-2101 là Mixed C4s, sau khi trao đổi nhiệt với dòng nhập liệucủa T-2101, được làm lạnh trong thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy (E-2104) trước khiđược đưa đến bồn chứa Dòng Mixed C4s từ T-2101 được chia thành 2 dòng sau khiđược làm lạnh trong E-2104, một phần Mixed C4s được đưa trực tiếp đến Mixed C4sSphere và phần còn lại được đưa đến LPG Sphere với dòng Propane từ đáy tháp táchPropane/Propylene

1.3.3.2 Tháp tách C2 (T-2102)

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2102 phân xưởng PRU của nhà máy [3]

Một phần của lỏng ngưng tụ, gồm hỗn hợp C3 và các phần nhẹ hơn, từ D-2102 đượcbơm bằng bơm nhập liệu của tháp De-ethanizer (P-2103A/B) vào đĩa số 21 của thápDe-ethanizer (T-2102) Hơi C2 và các phần nhẹ hơn được lấy ra ở đỉnh tháp.

Tháp T-2102 có 66 đĩa và làm việc ở áp suất 27 kg/cm2_g tại đỉnh tháp Hơi đi ra

từ đỉnh tháp T-2102 được ngưng tụ một phần trong thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnhcủa tháp De-ethanizer (E-2106) (làm lạnh bằng Propylene từ bình hoàn lưu của tháptách Propane/Propylene), và đi vào bình hoàn lưu của tháp De-ethanizer (D-2103) lànơi lỏng hydrocacbon, nước và pha hơi được tách riêng Thiết bị trao đổi nhiệt (E-2107) được cung cấp nhiệt từ dòng naphtha nặng từ phân xưởng cracking xúc tác(RFCC)

Lỏng hydrocacbon từ D-2103 được bơm bằng bơm hoàn lưu của tháp De-ethanizer(P-2104A/B) làm dòng hoàn lưu cho T-2101

1.3.3.3 Tháp tách Propane/Propylene (T-2103) [3]

Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2103 phân xưởng PRU của nhà máy [3]

Sản phẩm đáy của T-2102 là hỗn hợp C3, sau khi làm nguội trong thiết bị làmnguội Propane/Propylene bằng nước (E-2109), trao đổi nhiệt với dòng Propylene hoànlưu (E-2110) trước khi được đưa trực tiếp vào đĩa 142 của tháp tách T-2103 là nơi quátrình tách giữa Propane và Propylene diễn ra.

Tháp T-2103 có 190 đĩa theo kiểu Enhanced Capacity Multiple Downcomer(ECMD) của UOP và làm việc ở 9 kg/cm2g tại đỉnh tháp Tháp cũng được lắp đặt một

hệ thống bơm nhiệt

Hơi Propylene rời khỏi đỉnh tháp T-2103 được trộn với hơi từ E-2106 và từ bìnhhoàn lưu của tháp tách T-2103 (D-2105) sau đó đưa đến bình nhập liệu của máy nénC-2101 chạy bằng tuabin hơi nước không ngưng tụ (non-condensing back pressuresteam turbine)

Khí sau khi nén được chia thành 2 dòng Một dòng được đưa đi dưới điều khiểnlưu lượng như tác nhân nóng đến bình sôi lại của tháp tách C3 (E-2111), bộ trao đổinhiệt kiểu ống UOP's High Flux, và sau đó đến bình hoàn lưu D-2105 Phần còn lạiđược đưa đến thiết bị ngưng tụ Propylene (E-2112A-F), được làm lạnh bằng nước và

đi đến D-2105 Áp suất trong tháp T-2103 được duy trì bởi một van điều khiển áp suấttại đầu ra của E-2112A-F điều chỉnh dòng Propylene ngưng tụ quay lại D-2105

Lỏng Propylene từ D-2105 được chia thành hai số dòng Một dòng dưới áp suấtcủa D-2105 được làm lạnh trong E-2110 và sau đó được tách ra làm hai dòng Phầnđầu được đưa đến T-2103 làm hoàn lưu dưới điều khiển dòng, phần thứ hai được đưađến E-2106 như tác nhân lạnh Một dòng khác rời D-2105 được bơm bằng bơmPropylene (P-2106A/B), một thiết bị hấp thụ với lớp xúc tác đơn, là nơi những tạp chất(như COS, arsenic, các hợp chất phốt pho) được loại bỏ Propylene tinh khiết đượcđưa đến các bình cầu chứa Propylen

Propane từ đáy T-2103 được bơm bằng bơm P-2105A/B được đưa đến bồn chứaLPG cùng với Mixed C4 từ đáy T-2101

1.3.4 Tổng quan về công nghệ tách Propane/ Propylene của NMLD Dung Quất 1.3.4.1 Một số công nghệ sử dụng trong tháp tách Propane/Propylene trên thế giới

 Công nghệ Enhanced Capacity Multiple Downcomer (ECMD) trays andHigh Flux Tubing của UOP Công nghệ này có nhiều ưu điểm là có hiệu suất rất

cao, hệ số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng loại ống High FluxTubing của UOP sẽ cao hơn từ ba đến năm lần so với thiết bị trao đổi nhiệt sử dụngcác loại ống thông thường, sử dụng công nghệ này còn giảm được khoảng cáchgiữa hai đĩa so với các loại tháp thông thường từ đó sẽ giảm được chiều cao củatháp tách [4]

Hình 1.8: Enhanced Capacity Multiple Downcomer Tray của UOP [4]

Hình 1.9: Ống trao đổi nhiệt UOP's High Flux [4]

 Công nghệ ULTRA- FRAC® của Koch- Glitsch Công nghệ này có ưu điểm làhiệu suất tối đa mà đĩa có thể đạt được ở trong vùng hỗn hợp tốt lên tới 100% [5]

Hình 1.10 ULTRA- FRAC tray [5]

Hiệu suất tương ứng với độ ngập lụt mà loại đĩa này có thể đạt được

Hình 1.11: Efficiency of ULTRA- FRAC trays in De-Propanizer service [5]

 Công nghệ SUPPERFRAC® tích hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch với

ưu điểm là Tray Spacing thấp, độ tinh khiết của sản phẩm cao [6]

Hình 1.12: Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray [6]

Với sơ đồ công nghệ

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter [6]

Bảng 1.6: Độ tinh khiết mà sản phẩm có thể đạt được công nghệ SUPPERFRAC®

tích hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch [6]

Feed DeC2Ovhd OvhdC3S BtmsC3S

1.3.4.2 Công nghệ tách Propane/Propene trong nhà máy lọc dầu Dung Quất [3]

Tháp tách Propane/Propylene (T-2103) của NMLD Dung Quất được thiết kế với

190 đĩa theo kiểu Enhanced Capacity Multiple Downcomer (ECMD) trays của UOP vàlàm việc ở 9 kg/cm2_g tại đỉnh tháp Tháp cũng được tích hợp bộ trao đổi nhiệt kiểuống UOP's High Flux cho thiết bị gia nhiệt ở đáy tháp T-2103 Đây là một trong nhữngcông nghệ hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực phân tách những cấu tử có độ chênhlệch nhỏ về độ bay hơi tương đối

Tháp tách Propane/Propylen của nhà máy có 190 đĩa nhưng chiều cao của tháp chỉ

có 81,3m là do Tray Spacing của loại đĩa ECMD này chỉ có 330mm so với 610mm củacác loại đĩa thông thường Chỉ với một tháp tách 190 đĩa nhưng độ tinh khiết của sảnphẩm Propylene tối thiểu đã đạt tới 99,6% (đảm bảo tiêu chuẩn sản xuất PolylmerGrade Propylene) và hiệu suất thu hồi Propylen tối thiểu của phân xưởng là 96% Quanhững thông số trên ta thấy rằng ECMD là loại đĩa có hiệu suất cao, có Tray Spacingnhỏ nên sẽ giảm được số đĩa trong tháp cũng như chiều cao của tháp, từ đó giảm đượcchi phí xây dựng, lắp đặt cũng như chi phí vận hành của phân xưởng, nâng cao hiệuquả kinh tế cho nhà máy Chính vì vậy mà việc lựa chọn công nghệ EnhancedCapacity Multiple Downcomer (ECMD) trays của UOP cho phân xưởng PRU của nhàmáy là hoàn toàn chính xác

1.4 Tổng quan về quá trình chưng cất trong NMLD Dung Quất

của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng Quá trình chưng cất là quátrình quan trọng trong nhà máy lọc dầu, phân tách dầu mỏ thành các phân đoạn, nhằmđáp ứng mục đích sử dụng cho các quá trình chế biến tiếp theo.

1.4.1 Chưng cất nhiều cấu tử [9]

Đường cong chưng cất biểu diễn mối quan hệ giữa phần trăm chưng cất và nhiệt độ

chưng cất, đặc trưng cho tính chất bay hơi của các phân đoạn dầu mỏ.

1.4.1.1 Đường cong chưng cất TBP

Đường cong chưng cất TBP được xác định bằng quá trình chưng cất liên tục màtrong đó người ta sử dụng khả năng tách cao bằng cách sử dụng nhiều đĩa tiếp xúc và

tỷ số hồi lưu lớn, được thực hiện nhờ bộ chưng cất theo tiêu chuẩn ASTM D 2892 hay còn gọi là chưng cất 15/5 nghĩa là tháp chưng cất gồm 15 đĩa lý thuyết và tỷ số hồi lưu

là 5

1.4.1.2 Đường cong chưng cất ASTM

Đường cong ASTM được xác định dựa trên quá trình chưng cất gián đoạn khônghồi lưu và tương ứng với một đĩa cân bằng lỏng-hơi

Đối với các phân đoạn nhẹ, người ta sử dụng tiêu chuẩn ASTM D86 ứng với quátrình chưng cất khí quyển Đối với các phân đoạn nặng, người ta tiến hành chưng cấtchân không để tránh sự phân huỷ nhiệt theo tiêu chuẩn ASTM D1160

Đường cong ASTM gần với đường cong VPS (Vaporisation progressive simple)thu được khi tiến hành chưng cất gián đoạn không hồi lưu với một đĩa lý thuyết (1/0)Đường cong VPS xác định điểm sôi đầu (PI) và điểm sôi cuối (PF) của hỗn hợp.Thực tế, đường cong ASTM có một số khác biệt so với đường VPS:

-Điểm sôi đầu PI thấp hơn do quá trình chưng luyện ban đầu sinh ra một lượng hồilưu ở ống sinh hàn làm giảm nhiệt độ

-Điểm sôi cuối PF thấp hơn do quá trình chưng cất không thể tiến hành triệt để màluôn luôn tồn tại một lượng cặn không thể chưng cất được trong điều kiện thí nghiệm

1.4.1.3 Đường cong bốc hơi FC

Đường cong bốc hơi FC biểu diễn mối quan hệ cân bằng giữa hai pha lỏng-hơi đo

ở nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất đã cho nghĩa là biểu diễn mối quan hệ giữa % bốchơi theo nhiệt độ tương ứng

Đường cong FC đặc trưng bởi hai điểm:

- Điểm đầu: ứng với 0% bốc hơi hay nhiệt độ sôi của hỗn hợp.

- Điểm cuối: ứng với 100% bốc hơi hay nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp

1.4.2 Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất [9]

Để tháp chưng cất có hiệu quả phân tách tối đa thì quá trình tiếp xúc lỏng-hơi trongtháp phải xảy ra đồng đều, triệt để Vì vậy, người ta phải trang bị các cơ cấu bên trongtháp là đĩa hoặc đệm

Đĩa chóp có độ linh động lớn tuy nhiên giá thành lại rất đắt Do đó, đĩa chóp chỉ sửdụng cho các khu vực đặc biệt mà luôn luôn phải đảm bảo tính thường xuyên của quátrình tiếp xúc lỏng-hơi

Hình 1.14: Đĩa chóp

* Đĩa đục lỗ:

Đĩa là tập hợp các lỗ đục, có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh, có năng suất cao và hiệu quảtốt do bề mặt hoạt động lớn đồng thời cũng là loại rẻ nhất Tuy nhiên, độ linh độngcủa nó lại rất thấp (dễ bị ngập lụt) do đó rất khó ổn định áp suất trong

Hình 1.15: Đĩa đục lổ

* Đĩa van:

Đĩa van có được các ưu điểm của đĩa đục lỗ, đặc biệt có năng suất cao và hiệu quảtốt đồng thời khắc phục được tính linh động kém của đĩa đục lỗ Đĩa có các bộ phậnlàm bịt kín các lỗ khi lượng hơi không còn đủ để tránh khỏi hiện tượng rò rỉ lỏng qua

- Đĩa van có hộp : nắp lỗ chỉ di chuyển được bên trong một cái hộp được bắt cốđịnh Loại đĩa này có ưu điểm hơn vì hạn chế được sự ma sát của các chi tiết, nhờ vậytránh được sự biến dạng của lỗ ( hình 1.18)

Đệm được phân thành hai loại tuỳ theo cấu tạo của chúng:

- Đệm vrac: được sắp xếp ngẫu nhiên trong tháp

- Đệm cấu trúc (structure): được sắp xếp trật tự theo thiết kế

là đệm CMR của Glitsch, loại đệm này cho phép định hướng ưu tiên trục của đệm theohướng thẳng đứng, do đó đối với một hiệu suất nhất định, năng suất sẽ tăng lên do các vòng đệm ở vị trí thẳng đứng làm cho lỏng dễ lưu thông hơn

Hình 1.19: Vòng đệm Pall

* Đệm cấu trúc:

Đệm cấu trúc thường được cấu tạo từ các lá kim loại nổi, uốn nếp gợn, bề mặtđược xử lý sao cho tăng tính thấm ướt, làm tăng bề mặt tiếp xúc và sự chảy rối của phalỏng- hơi, cho phép đạt hệ số chuyển khối lớn hơn Bề dày của đệm rất nhỏ nên dễ bị

ăn mòn nếu vật liệu chế tạo không tốt Nhược điểm chính của đệm cấu trúc là không

có khả năng chùi rửa và đặc biệt là không khử cốc được Khi điều kiện làm việc đượckhống chế tốt nhằm tránh các nguy cơ đóng cặn hay tạo cốc thì đệm cấu trúc có ưu thếhơn về năng suất và hiệu suất dù giá thành hơi cao (hình 1.20)

Hình 1.20: Đệm cấu trúc kim loại Hình 1.21: Đệm cấu trúc ceramic

- Đệm lưới:

Hình 1.22 Đệm lưới

Đệm lưới là một kiểu đệm cấu trúc đặc biệt làm bằng các thanh kim loại được dập

và lắp ráp tạo thành một mạng lưới Đệm lưới có bề mặt tương đối nhỏ, cho hiệu suất

trung bình, được dùng cho các vùng làm việc dễ đóng cặn, dễ bị mài mòn mà đệm cấutrúc cổ điển không xử lý được (hình 1.22).

Các bộ phận phụ:

+ Bộ phân phối: sự vận hành của đệm phụ thuộc lớn vào quá trình phân bố pha hơi

đi từ dưới lên và pha lỏng đi từ trên xuống Do trở lực giữa các đệm là lớn nhất nênlỏng có xu hướng chảy ra thành tháp còn hơi lại đi lên ở tâm tháp (do sức căng bề mặttại thành tháp của lỏng lớn hơn của hơi nên lỏng dễ bám vào thành hơn và đẩy hơi vàogiữa tháp) Như vậy càng ở dưới thấp hiệu suất tiếp xúc lỏng-hơi càng giảm, do đó cầnchia đệm thành nhiều tầng và cuối mỗi tầng cần phải có các thiết bị phân phối lại lỏng

và hơi Bộ phân phối lỏng có hai loại:

Bộ phân phối lỏng trọng lực: chất lỏng chảy tự do qua các lỗ, mỗi lỗ là một điểmphân bố nằm phía trên tầng đệm (hình 1.23)

Bộ phân phối lỏng áp suất: lỏng được phân chia đều trên đệm nhờ các ống phunsương Thiết bị này ít hiệu quả hơn về tính đều đặn phân bố cũng như về độ linh động(hình 1.24)

Hình 1.23: Bộ phân phối lỏng trọng lực Hình 1.24: Bộ phân phối lỏng áp suất

+ Giá đỡ: đệm được đỡ bằng nhiều cách khác nhau tùy theo chúng là đệm Vrac

hay đệm cấu trúc (hình 1.25)

+ Bộ phận tách giọt lỏng kéo theo: có chức năng giảm lượng lỏng cuốn theo trong

dòng hơi Chức năng này rất quan trọng khi cần bảo vệ hệ thống chân không, máy nénhay đơn giản để tránh ô nhiễm, tránh sự pha tạp làm giảm độ tinh khiết của các sảnphẩm nhẹ bởi các giọt lỏng nặng bị kéo theo ( hình 1.26)

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất

Các yếu tố công nghệ có ảnh hưởng trực tiếp đến của quá trình chưng cất là trạngthái nhiệt động của dòng nguyên liệu, nhiệt độ và áp suất

Nhiệt độ của dòng nguyên liệu:

+ Tăng nhiệt độ của dòng nguyên liệu: Sẽ tác động làm tăng nhiệt độ vận hànhtháp, tăng lưu lượng hơi, giảm lưu lượng lỏng trong toàn tháp, do đó sẽ làm nặng hơncác phân đoạn, cụ thể chất lượng sản phẩm đỉnh se giảm do lẫn nhiều cấu tử nặng hơn,nhưng chất lượng sản phẩm đáy sẽ tăng

+ Gảm nhiệt độ của nguyên liệu: Sẽ tác động làm giảm nhiệt độ vận hành củatháp, giảm lưu lượng hơi, tăng lưu lượng lỏng trong toàn tháp, do đó sẽ làm nhẹ đi cácphân đoạn sản phẩm, cụ thể chất lượng sản phẩm đỉnh sẽ tăng, chất lượng sản phẩmđáy sẽ giảm do chứa nhiều cấu tử nhẹ

Áp suất vận hành của tháp:

+ Tăng áp suất vận hành của tháp: Chênh lệch độ bay hơi giữa các cấu tử càngnhỏ, càng khó tách Đồng thời kéo theo sự tăng nhiệt độ của toàn tháp, do đó sẽlàm nặng thêm các phân đoạn sản phẩm

+ Giảm áp suất vận hành của tháp: Chênh lệch độ bay hơi giữa các cấu tử cầntách càng lớn, càng dễ tách Đồng thời kéo theo sự giảm nhiệt độ của toàn tháp, do đólàm nhẹ đi các phân đoạn sản phẩm

Lưu lượng nguyên liệu:

+ Đối với nguyên liệu có sự bay hơi lớn:

Tăng lưu lượng sẽ làm thay đổi điểm cắt, làm tăng lưu lượng sản phẩm đỉnh, đồngthời sẽ làm nặng tất cả các sản phẩm Trường hợp nguyên liệu vào tháp ở nhiệt độđiểm sương, tăng lưu lượng nguyên liệu sẽ tăng lưu lượng sản phẩm đỉnh còn lưulượng sản phẩm đáy không đổi

+ Đối với nguyên liệu ít bay hơi :

Tăng lưu lượng nguyên liệu sẽ làm thay đổi điểm cắt, tăng lưu lượng sản phẩmđáy, đồng thời sẽ làm nhẹ tất cả các sản phẩm Trường hợp nguyên liệu vào tháp ởnhiệt độ điểm sôi, tăng lưu lượng nguyên liệu sẽ chỉ làm tăng lưu lượng sản phẩmđáy còn lưu lượng sản phẩm đỉnh hầu như không đổi.

 Sự phụ thuộc của khả năng tách vào số đĩa lý thuyết:

Khả năng tách của tháp tăng khi số đĩa lý thuyết Nlt tăng

Nlt = Ntt/εVới ε là hiệu suất đĩa, phụ thuộc vào loại đĩa, bản chất nguyên liệu và các điều kiệnvận hành của tháp như nhiệt độ, áp suất

Nếu số đĩa quá bé thì quá trình tách không triệt để còn nếu số đĩa quá lớn thì sẽtăng chiều cao của tháp đồng nghĩa với việc tăng chi phí đầu tư và chi phí vận hành Vìvậy, đối với một quá trình chưng cất cần xác định số đĩa lý thuyết tối ưu sao cho đảmbảo quá trình phân tách có hiệu quả và năng suất cao

 Sự phụ thuộc của khả năng tách vào quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong tháp:

Khả năng tách tăng nếu quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong tháp tăng và đồng đều.Tác động của quá trình tiếp xúc lỏng hơi đến khả năng tách được đặc trưng bởi tỷ lệgiữa lượng lỏng và lượng hơi trong đoạn luyện L/V, và trong đoạn chưng L’/V’

Đối với tháp chưng cất ta có tỷ lệ L/V <1

L’/V’>1Khả năng tách của tháp tăng khi tỷ lệ L/V tăng là L’/V’ giảm nghĩa là cả hai giá trịnày càng tiến gần tới 1

Tuy nhiên việc xác định tỷ số này không thể thực hiện được một cách dễ dàng vìtrong tháp các dòng luôn tồn tại ở trạng thái cân bằng động do đó không thể xác địnhlượng lỏng và hơi một cách chính xác Vì vậy người ta đưa ra khái niệm tỷ số hồi lưu

rf và tỷ số đun sôi lại rb

Khả năng tách của tháp tăng khi rf và rb tăng

 Sự phụ thuộc của khả năng tách vào vị trí đĩa tiếp liệu:

Khả năng tách của tháp tăng nếu nguyên liệu được nạp vào tháp ở vị trí đĩa tiếpliệu thích hợp Đĩa tiếp liệu thích hợp là đĩa mà tại đó nhiệt độ và thành phần lỏng- hơi

1.5 Tổng quan về phần mềm mô phỏng Unisim R400 [10]

Phần mềm Unisim là sản phẩm của tập đoàn Honeywell (USA), được xây dựng

và nâng cấp dựa trên phần mềm chuyên dụng Hysys mà Honeywell đã mua lại từ Hyprotech

Unisim cung cấp một loạt các giải pháp mô hình hoá quá trình trực quan và sinhđộng, từ việc thiết kế các quá trình có thể giải quyết được nhiều vấn đề quan trọng của vận hành nhà máy, kiểm soát dòng ra, sử dụng trực tuyến trong điều khiển và tối ưu hoá, theo dõi hiệu suất nhà máy và lập kế hoạch kinh doanh…

Unisim cải thiện đáng kể khả năng mô phỏng các quá trình on-line, off-line và các ứng dụng tối ưu, tính hiệu quả, độ tin cậy, tính an toàn…

Với giao diện quen thuộc (giống Hysys) người dùng có thể dễ dàng nắm bắt và hiểu rõ hơn về các quá trình Unisim cung cấp các mô hình thực tế quá trình và điều khiển của dự án, điều khiển tăn cường và tối ưu hoá quá trình sản xuất Với phần mềm Unisim chúng ta sẽ có những thiết kế tốt hơn cho nhà máy, tiếp cận được các dữ liệu phân tích, biết được thời gian dữ liệu thay đổi, đưa ra các đáp ứng chính xác cho tình huống bất thường, tối ưu hoá các thông số để đạt được mục tiêu kinh doanh Hệ thống điều khiển tiếp tục được tăng cường trong khi vẫn đảm bảo an toàn và khởi động nhanh cho một quá trình sản xuất mới

Unisim được sử dụng rộng rải trong nhiều lĩnh vực, chủ yếu là trong công nghệ lọc dầu, hoá chất …

 Unisim được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng :

 Steady Mode: Trạng thái tĩnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho một quá trình

 Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy trình ở trạng tháiđang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sựthay đổi của một vài thông số

 Bộ phần mềm Unisim bao gồm

 Unisim Design: Cung cấp mô hình trực quan và tương tác cho phép người

dùng tạo ra các mô hình trạng thái tĩnh (ổn định) và trạng thái động trong thiết kế nhà máy Giúp cho người dùng giám sát hoạt động, xử lý sự cố, tối ưu quá trình vận hành…

 Unisim ExchangerNet:

 Unisim Flare: Được sử dụng để thiết kế hệ thống đuốc đốt, hệ thống thông hơi,

van xả khí … đến hệ thống đuốc đốt nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành nhà máy

 Unisim Heat Exchanger: Dùng để tính toán, thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt

và tối ưu năng lượng …Bao gồm các kiểu trao đổi nhiệt sau:+ Trao đổi nhiệt dạng ống

+ Trao đổi nhiệt chéo dòng+ Trao đổi nhiệt tấm ngăn+ Trao đổi nhiệt sử dụng hơi nước, …