Dầu thô là hỗn hợp hữu cơ phức tạp, chứa nhiều tạp chất như các muối của clo NaCl, MgCl2, CaCl2… đất, sét, axit hữu cơ…. , nó chưa đáp ứng được yêu cầu của con người. Để sử dụng được nguồn vàng đen này, dầu thô cần trải qua quá trình chế biến để trở thành sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng. Quá trình chế biến dầu thô này được thực hiện ở nhà máy lọc dầu. Trong bất kì một nhà máy lọc dầu nào, phân xưởng CDU gần như là bắt buộc phải có trong nhà máy, nó có vai trò phân tách dầu thô thành các phân đoạn nhỏ hơn cho các xử lý sâu, đồng thời loại bỏ tạp chất như muối, chất rắn... ra khỏi dầu thô. Nước ta đã có nhà máy lọc dầu đầu tiên vào năm 2008, với công suất 6,5 triệu tấnnăm. Nguồn dầu thô vận hành nhà máy của chúng ta đã, đang và sẽ thay đổi, chúng ta không phải chỉ dùng dầu thô của mỏ Bạch Hổ, mà hiện nay đã dùng tới 15 loại dầu thô. Các loại dầu, có những đặc tính, tính chất khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả của vận hành nhà máy, đặc biệt là nhiệt độ. Việc tối ưu nhiệt độ hoạt động cho thiết bị loại muối của phân xưởng CDU là một vấn đề nóng của các nhà máy lọc dầu nói chung và nhà máy lọc dầu Dung Quất nói riêng. Việc tối ưu nhiệt độ cho phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất giúp cho nhà máy tiết kiệm được chi phí vận hành đồng thời nâng cao được hiệu quả quá trình. Trước tình hình thực tế như vậy, em thực hiện đề tài “Tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối trong phân xưởng CDU tại nhà máy lọc dầu Dung Quất”. Đề tài không chỉ là thực hiện để tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối, nó còn là một tài liệu giúp cho người đọc có hiểu biết thêm về quá trình loại muối. Nội dung của đề tài gồm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT CHƯƠNG 3: TỐI ƯU NHIỆT ĐỘ CHO THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT KẾT LUẬN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN HỒNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI Tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối trong phân xưởng CDU tại nhà máy lọc dầu Dung Quất Hà Nội-tháng 6/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN HỒNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI Tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối trong phân xưởng CDU tại nhà máy lọc dầu Dung Quất GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: GIÁO VIÊN CHẤM Ths.Hồ Văn Sơn Ts.Nguyễn Anh Dũng Hà Nội, tháng 6/2015 4 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là tác phẩm của một sinh viên trước khi rời khỏi trường đại học. Để hoàn thành đồ án, sinh viên cần phải áp dụng tất cả các kiến thức và hiểu biết mà mình đã tích lũy được trong suốt những năm học ở trường. Chính vì vậy những kiến thức mà em đã tiếp thu được trong 5 năm học tại Trường Đại học Mỏ - Địa Chất là nền tảng vững chắc giúp em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Dầu Khí nói chung và các thầy cô trong bộ môn Lọc – Hóa Dầu nói riêng vì đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt những năm vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị đang làm việc tại nhà máy lọc dầu Dung Quất, đã hướng dẫn tận tình, bày biểu cho em suốt thời gian thực tập vừa qua, giúp em học hỏi được nhiều kiến thức rất quý báu. Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Hồ Văn Sơn, thầy là người đã giúp em đến với hướng nghiên cứu này, đồng thời cũng là người tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt đồ án. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn bạn bè và người thân trong gia đình, những người luôn là chỗ dựa vững chắc và luôn ủng hộ em trong mọi việc. Sinh viên thực hiện Nguyễn Hồng Hải 5 MỤC LỤC 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN ST T SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Nhu cầu dầu thô trên thế giới 4 2 Hình 1.2 Nhu cầu các sản phẩm dầu mỏ khu vực châu Á 4 3 Hình 1.3 Nhu cầu các sản phẩm dầu mỏ của thế giới 5 4 Hình 1.4 Mô hình tổng quát một nhà máy lọc dầu 7 5 Hình 1.5 Sơ đồ rút gọn một nhà máy lọc dầu 9 6 Hình 1.6 Sơ đồ nguyên tắc một nhà máy lọc dầu nhẹ (USA) thập kỉ 60 12 7 Hình 1.7 Sơ đồ đơn giản hóa một nhà máy lọc dầu ở Châu Âu vào những năm 1950-1970 13 8 Hình 1.8 Sơ đồ đơn giản hóa nhà máy lọc dầu thập kỉ 90 thế kỉ XX 14 9 Hình 1.9 Sơ đồ mặt bằng nhà máy lọc dầu 18 10 Hình 1.10 Sơ đồ mặt bằng nhà máy lọc dầu Tokuyama –Nhật Bản (công suất 6,5 triệu tấn/năm) 19 11 Hình 1.11 Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng đông nam 20 12 Hình 1.12 Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây nam 20 13 Hình 1.13 Sơ đồ khối phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất (nét đất chỉ cụm phân xưởng bổ sung khi mở rộng công suất nhà máy) 21 14 Hình 1.14 Thiết bị trao đổi nhiệt phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 24 15 Hình 1.15 Cực tĩnh điện của thiết bị loại muối 27 16 Hình 1.16 Sơ đồ PFD tiền gia nhiệt lạnh và thiết bị loại muối của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 36 17 Hình 1.17 Sơ đồ PFD tiền gia nhiệt nóng và gia nhiệt của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 37 7 18 Hình 1.18 Sơ đồ PFD tháp chưng cất chính và tháp stripper phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 48 19 Hình 1.19 Sơ đồ PFD của thiết bị sấy khô trong phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất 49 20 Hình 1.20 Sơ đồ PFD hơi đỉnh (overhead) của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 40 21 Hình 1.21 Sơ đồ PFD mô tả thiết bị ổn định naphtha của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 41 22 Hình 1.22 Sơ đồ PFD mô tả cụm thiết bị tiền gia nhiệt phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất 42 23 Hình 1.23 Hiện tượng GAP và OVERLAP trong chưng cất dầu thô 43 24 Hình 2.1 Cụm thiết bị loại muối 2 giai đoạn 46 25 Hình 2.2 Sơ đồ loại muối 2 giai đoạn 59 26 Hình 2.3 Hệ thống rửa mùn, bùn ở đáy thiết bị loại muối 50 27 Hình 2.4 Quá trình kết dính các giọt nước với nhau trong thiết bị loại muối 51 28 Hình 2.5 Quá trình kết dính và lắng các giọt nước trong thiết bị loại muối 52 29 Hình 2.6 Mật độ các giọt nước trong dầu thô ở các tỉ lệ 1%, 5%, 10% ở cùng điều kiện 53 30 Hình 2.7 Ảnh hưởng của tổn thất áp suất qua van mix tới hiệu quả quá trình loại muối, rắn 54 31 Hình 3.1 Sơ đồ khối cho phương pháp tính toán tối ưu nhiệt độ của thiết bị loại muối 57 32 Hình 3.2 Đồ thị mô tả sự phụ thuộc của vận tốc lắng vào nhiệt độ 62 33 Hình 3.3 Kết quả ước tính nhiệt độ tối ưu theo hàm lợi nhuận 69 8 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG 1 Bảng 1.1 Dãy các thiết bị trao đổi nhiệt 22 2 Bảng 3.1 Những điều kiện biên của phân xưởng CDU 62 3 Bảng 3.2 Phân bố sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất hiện tại 64 4 Bảng 3.3 Năng lượng tiêu thụ của các thiết bị trong phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất 65 5 Bảng 3.4 Giá của các sản phẩm phân xưởng CDU 66 6 Bảng 3.5 Giá điện công nghiệp Việt Nam 67 9 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC : Dòng điện xoay chiều AR Cặn chưng cất khí quyển BS&W Cặn đáy và nước, đo bằng tổng số tạp chất trong dầu thô BTX Benzen, toluen, xylen CDU Phân xưởng chưng cất dầu thô (unit 11) DC Dòng điện một chiều DO Diesel ETP Phân xưởng xử lý nước thải FO Nhiên liệu đốt lò HGO Heavey gas oil (gas oil nặng HVGO Heavey vacumn gas oil (gas oil chân không nặng) LGO Light gas oil (gas oil nhẹ) LPG: Khí hóa lỏng LVGO Light vacumn gas oil (gas oil chân không nhẹ) ON Chỉ số octan PTB Pound/nghìn thùng SWS Phân xưởng xử lý nước chua (unit 18) VR Cặn chưng cất chân không 10 MỞ ĐẦU Dầu thô là hỗn hợp hữu cơ phức tạp, chứa nhiều tạp chất như các muối của clo NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 … đất, sét, axit hữu cơ…. , nó chưa đáp ứng được yêu cầu của con người. Để sử dụng được nguồn vàng đen này, dầu thô cần trải qua quá trình chế biến để trở thành sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng. Quá trình chế biến dầu thô này được thực hiện ở nhà máy lọc dầu. Trong bất kì một nhà máy lọc dầu nào, phân xưởng CDU gần như là bắt buộc phải có trong nhà máy, nó có vai trò phân tách dầu thô thành các phân đoạn nhỏ hơn cho các xử lý sâu, đồng thời loại bỏ tạp chất như muối, chất rắn ra khỏi dầu thô. Nước ta đã có nhà máy lọc dầu đầu tiên vào năm 2008, với công suất 6,5 triệu tấn/năm. Nguồn dầu thô vận hành nhà máy của chúng ta đã, đang và sẽ thay đổi, chúng ta không phải chỉ dùng dầu thô của mỏ Bạch Hổ, mà hiện nay đã dùng tới 15 loại dầu thô. Các loại dầu, có những đặc tính, tính chất khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả của vận hành nhà máy, đặc biệt là nhiệt độ. Việc tối ưu nhiệt độ hoạt động cho thiết bị loại muối của phân xưởng CDU là một vấn đề nóng của các nhà máy lọc dầu nói chung và nhà máy lọc dầu Dung Quất nói riêng. Việc tối ưu nhiệt độ cho phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất giúp cho nhà máy tiết kiệm được chi phí vận hành đồng thời nâng cao được hiệu quả quá trình. Trước tình hình thực tế như vậy, em thực hiện đề tài “Tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối trong phân xưởng CDU tại nhà máy lọc dầu Dung Quất”. Đề tài không chỉ là thực hiện để tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối, nó còn là một tài liệu giúp cho người đọc có hiểu biết thêm về quá trình loại muối. Nội dung của đề tài gồm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT CHƯƠNG 3: TỐI ƯU NHIỆT ĐỘ CHO THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT KẾT LUẬN [...]... CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây nam [7] 1.2.1 Vai trò của phân xưởng CDU Phân xưởng chưng cất dầu thô CDU trong nhà máy lọc dầu có 2 vai trò chính: - Chưng cất dầu thô thành các phân đoạn khác nhau về nhiệt độ sôi, mỗi phân đoạn sau đó được xử lý sâu trong phân xưởng khác của nhà máy lọc dầu 30 - Loại bỏ tạp chất trong dầu thô (muôi, chất rắn, kim loại ) mà ảnh hưởng xấu tới hoạt động,... tích (tối đa) tại nhiệt độ vận hành của thiết bị tách muối Dầu thô có chứa các chất cặn đến từ dãy tiền gia nhiệt nguội (E-1101A/H, E1102, E-1103 A/B và E-1104) đi vào thiết bị tách muối Nước tuần hoàn đi từ thiết bị tách muối cấp thứ hai (A-1101-D-02) được đưa vào dòng dầu thô trước khi đi vào thiết bị tách muối thứ nhất Dầu thô tiếp tục qua thiết bị trộn tĩnh thứ nhất (A-1101M-01) như là thiết bị phân... dụng để hòa tan các chất vô cơ sinh ra trong quá trình chế biến dầu Nước rất cần cho các thiết bị loại muối khỏi dầu thô Nước và nước ngưng tụ (từ hơi nước) trong các nhà máy lọc dầu luôn bị nhiễm bẩn bởi các cấu tử dầu, các hóa chất sử dụng và hóa chất sinh ra trong quá trình chế biến Do đó để nhà máy tồn tại và bảo vệ môi trường sống những ông chủ nhà máy lọc dầu luôn đầu tư công sức và tiền của nhằm... lượng 25 Nhà máy lọc dầu đầu tiên tiêu thụ rất nhiều năng lượng dưới dạng điện năng và nhiệt năng Trung bình một nhà máy lọc dầu cần một nguồn điện có công suất 200300MW Ngoài việc sử dụng hệ thống điện quốc gia, mỗi nhà máy lọc dầu cần có một nhà máy điện riêng, vì nhà máy lọc dầu luôn phải hoạt động, không thể ngừng, không thể phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống điện quốc gia Hơn nữa chính nhà máy điện...11 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU 1.1 Tổng quan về nhà máy lọc dầu 1.1.1 Đại cương về dầu mỏ Dầu mỏ là những hỗn hợp phức tạp có thành phần định tính định lượng rất khác nhau tùy theo nguồn gốc của nó, nên để sử dụng tiện lợi và hiệu quả cần chế biến nó thành những sản phẩm sao cho mỗi sản phẩm dùng trong máy móc thiết bị cùng loại và cùng một mục đích phải có... của dầu thô nguyên liệu mà các cụm phân xưởng trong CDU có thể thay đổi phù hợp Ngoài ra tùy theo từng điều kiện của nhà máy, mà nó có thể thay đổi cho phù hợp với thực tế Nên có thể nhà máy này có cụm này, nhưng lại không có cụm kia, và ngược lại Hình 1.13 Sơ đồ khối phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất (nét đất chỉ cụm phân xưởng bổ sung khi mở rộng công suất nhà máy) Sơ đồ hình 1.13 thiết kế cho. .. lượng cao cho khu vực, nâng cao đời sống nhân dân khu vực Đồng thời ngoài nhà máy lọc dầu, các nhà máy sau lọc dầu đi sau, tiếp tục đẩy mạnh nền kinh tế khu vực, góp phần giải quyết công ăn việc làm cho các lao động Như sau khi có nhà máy lọc dầu Dung Quất, thì có các dự án công nghiệp nặng, các nhà máy thép, nhà máy đóng tàu, hóa dầu vệ tinh, nhiên liệu sinh học, hạ 15 tầng giao thông… phát triển rất... cất lưu tuần hoàn từ bơm P-1105 đi từ E-1134 E-1134 A/B* 33 Trao đổi với dòng cặn chưng cất đi từ bơm P-1106 * Cặn chưng cất qua các thiết bị trao đổi nhiệt nối tiếp nhau (E-1101, E-1105, E1108, E-1134) ** Dòng HGO đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt nối tiếp nhau (E-1104, E-1107) (a) (b) Hình 1.14 Thiết bị trao đổi nhiệt phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất [9] 34 1.2.2.3 Cụm thiết bị tách muối. .. dòng ra của dầu thô 1.2.2.2 Tiền Gia nhiệt cho dầu thô Được thể hiện trong các bản vẽ P&ID 8474L-011-PID-0021101/102/103/106/107/108/109 của của nhà máy lọc dầu Dung Quất [8] Dầu thô được bơm từ bể chứa đến phân xưởng chưng cất dầu thô bởi bơm nguyên liệu P-6001A/B/C Sau khi đi vào cụm phân xưởng, dầu thô được gia nhiệt tại 2 dãy thiết bị trao đổi nhiệt (mỗi dãy bao gồm 2 nhánh song song nhau) bị phân... phân tách dầu thô thành những phân đoạn sản phẩm khác nhau Dãy tiền gia nhiệt cho dầu thô và lò gia nhiệt được sử dụng để tăng nhiệt độ của dầu thô đến điều kiện cần thiết của quá trình chưng cất Ngoài ra còn có các cụm thiết bị và phân xưởng phụ khác như thiết bị tách muối, tháp ổn định xăng hay như là hệ thống tạo chân không Mô tả chi tiết từng cụm thiết bị được chỉ ra dưới đây và được phân loại theo . TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT CHƯƠNG 3: TỐI ƯU NHIỆT ĐỘ CHO THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT KẾT LUẬN 11 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LOẠI MUỐI TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU 1.1 hiện đề tài Tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối trong phân xưởng CDU tại nhà máy lọc dầu Dung Quất . Đề tài không chỉ là thực hiện để tối ưu nhiệt độ cho cụm thiết bị loại muối, nó còn. hành nhà máy, đặc biệt là nhiệt độ. Việc tối ưu nhiệt độ hoạt động cho thiết bị loại muối của phân xưởng CDU là một vấn đề nóng của các nhà máy lọc dầu nói chung và nhà máy lọc dầu Dung Quất