Tìm hiểu nguyên lý điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng - MTC trong công nghệ RFCC tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

Cracking xúc tác cặn dầu (RFCC) là một trong những quá trình quan trọng nhất của công nghệ lọc dầu. Xăng từ cracking chiếm khoảng 30÷50% trong thành phần xăng thương phẩm. Ngoài ra cracking xúc tác còn cung cấp một lượng đáng kể dầu DO, LPG, khí nhiên liệu và olefin nhẹ cho hóa dầu. Trong quá trình cracking, chất xúc tác đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc định hướng sản phẩm, nâng cao hiệu suất và chất lượng các sản phẩm mong muốn. Phân xưởng RFCC của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất hiện này đang sử dụng công nghệ hai hãng IFP – Total và Stone & Webster đây là một công nghệ được áp dụng phổ biến trên thế giới, để xử lý nguồn nguyên liệu dầu thô hỗn hợp. Với mục đích sản xuất ra sản phẩm tối đa xăng, hiện nay nhà máy đang áp dụng kỹ thuật điều khiển nhiệt MTC (Mix Temperature Control) cho quá trình phản ứng Cracking. Kỹ thuật MTC là kỹ thuật được nghiên cứu và phát triển từ những năm 1980, có nhiề ưu điểm trong quá trình chế biến dầu mỏ

1 MỤC LỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT TRONG BÀI ĐỒ ÁN FCC Cracking xúc tác pha lưu RFCC Cracking xúc tác nguyên liệu cặn dầu VR Cặn chân không AR Cặn khí VGO Gasoils chân không LCO Dầu giàu hydrocabon vòng thơm nhẹ (light cycle oil) HCO Dầu giàu hydrocacbon vòng thơm nặng ( hight cycle oil) DO Dầu diezel ( diesel oil) LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng BBD Đơn vị đo thùng/ngày MTBE Metyl tert butyl ete HDS Phân xưởng khử sâu lưu huỳnh MAT Phép đo hoạt tính xúc tác thiết bị MAT (micro activity test) UCS Ô mạng sở RON Chỉ số octan nghiên cứu MON số octan động RE2O3 Oxit đất Z/M tỉ lệ zeolite/chất (matrix) MTC Mix Temperature Control FIC Flow Indicating Controller DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG BÀI ĐỒ ÁN STT BẢNG TÊN BẢNG BIỂU TRAN G 1.1 Các sản phẩm phân xưởng chưng cất dầu thô 10 1.2 Tiêu chuẩn dòng nước chua sau xử lý 14 1.3 Tiêu chuẩn sản phẩm phân xưởng tái sinh amine 15 2.1 Thành phần mỏ dầu Bạch Hổ 19 2.2 Cơ cấu sản phẩm theo điểm cắt tiêu chuẩn 20 2.3 2.4 3.1 Thông số vận hành phân xưởng RFCC nhà máy lọc dầu Dung Quất Thành phần xúc tác RFCC nhà máy lọc dầu Dung Quất Các thông số vận hành phân xưởng RFCC 27 34 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG BÀI ĐỒ ÁN STT HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình 2.1 Cụm phân xưởng RFCC/LTU/NTU/PRU 19 Hình 2.2 Sơ đồ tổng quan phân xưởng chế biến nhà máy lọc dầu Dung Quất 19 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ RFCC 22 Hình 2.4 Sơ đồ R.2.R hãng IFFP 23 Hình 2.5 Cấu tạo hạt xúc tác 29 Hình 2.6 Ảnh chụp SEM hạt xúc tác FCC 29 Hình 2.7 Hình dạng zeolite 30 Hình 2.8 Cấu tạo sở zeolite 31 10 Hình 2.9 11 Hình 2.10 Ảnh hưởng RE2O3 lên RON xăng sản phẩm Ảnh hưởng tỷ lệ Z/M đến hiệu suất sản phẩm độ chuyển hóa 60% 12 Hình 2.11 Quy trình sản xuất xúc tác RFCC đại 13 Hình 3.1 14 Hình 3.2 15 Hình 3.3 Sơ đồ PFD cụm phản ứng tái sinh phân xưởng RFCC Mô trình điều khiển lưu lượng xúc tác tái sinh mức xúc tác Stripper Quá trình phun nguyên liệu dòng MTC vào ống phản ứng TRANG 38 40 41 58 61 67 MỞ ĐẦU Ngày bối cảnh Việt Nam không ngừng phát đổi vươn lên đường công nghiệp hoá đại hoá đất nước, với máy móc , thiết bị công nghệ Vai trò xăng dầu ngày quan tâm đặc biệt Để thoả mãn nhu cầu nhiên liệu ngày tăng Nghành công nghiệp chế biến dầu mỏ sức cải tiến, hoàn thiện quy trình công nghệ , đồng thời áp dụng phương pháp chế biến sâu dây chuyền sản xuất nhằm chuyển hoá dầu thô tới mức tối ưu thành nhiên liệu sản phẩm quan trọng khác Một phương pháp đại áp dụng rộng rãi nhà máy chế biến dầu giới trình cracking xúc tác cặn dầu RFCC Cracking xúc tác cặn dầu (RFCC) trình quan trọng công nghệ lọc dầu Xăng từ cracking chiếm khoảng 30÷50% thành phần xăng thương phẩm Ngoài cracking xúc tác cung cấp lượng đáng kể dầu DO, LPG, khí nhiên liệu olefin nhẹ cho hóa dầu Trong trình cracking, chất xúc tác đóng vai trò đặc biệt quan trọng việc định hướng sản phẩm, nâng cao hiệu suất chất lượng sản phẩm mong muốn Phân xưởng RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất sử dụng công nghệ hai hãng IFP – Total Stone & Webster công nghệ áp dụng phổ biến giới, để xử lý nguồn nguyên liệu dầu thô hỗn hợp Với mục đích sản xuất sản phẩm tối đa xăng, nhà máy áp dụng kỹ thuật điều khiển nhiệt MTC (Mix Temperature Control) cho trình phản ứng Cracking Kỹ thuật MTC kỹ thuật nghiên cứu phát triển từ năm 1980, có nhiề ưu điểm trình chế biến dầu mỏ Với mục đích tìm hiểu phần xưởng cracking xúc tác tầng sôi Nhà máy Lọc dầu Dung Quất tìm hiểu kỹ thuật điều khiển nhiệt MTC nhà máy Em xin chọn đề tài “Tìm hiểu nguyên lý điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng công nghệ RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất” Bài đồ án trình bày gồm chương: - Chương 1: Trình bày tổng quan Nhà máy Lọc dầu Dung Quất phân xưởng nhà máy - Chương 2: Trình bày tổng quan phân xưởng RFCC nhà máy Chương 3: Trình bày trình điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng công nghệ RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 1.1 Giới thiệu nhà máy Lọc dầu Dung Quất 1.1.1 Tầm quan trọng việc xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất Trong năm qua giới chứng kiến biến động lớn thị trường dầu mỏ sản phẩm lọc dầu Bất ổn khu vực cung cấp dầu mỏ sự gia tăng nhu cầu kinh tế giới tăng trưởng nhanh góp phần đẩy giá dầu lên mức kỉ lục Năm 2008, thị trường dầu thô giới liên tục biến động bất thường Vào thời điểm tháng 7, giá dầu thô leo thang đến mức kỷ lục, đạt ngưỡng gần 150 USD/thùng, sau lại sụt giảm đến mức chóng mặt, có lúc xuống 45 USD/thùng Biến động giá dầu thô tác động tiêu cực tới nhiều kinh tế, kéo theo nhiều hệ lụy, ảnh hưởng tới Lưu lượng tăng trưởng nhiều quốc gia, có nước ta Để giảm bớt tác động tiêu cực sự biến động giá dầu, đảm bảo an ninh lượng quốc gia, Việt Nam cần chủ động việc đáp ứng nhu cầu nước Xây dựng nhà máy lọc dầu sẽ tạo tiền đề cho ngành công nghiệp hoá chất phát triển Các sản phẩm lọc dầu nguyên liệu chủ yếu trính sản xuất polime, phụ gia bôi trơn, số loại mĩ phẩm… Hiện nay, 99% lượng dầu mỏ xuất khẩu, 50% lượng sản phẩm dầu nhập phương tiện nước chuyên trở Việc sản xuất tiêu thụ dầu nước sử dụng phương tiện Việt Nam làm cho ngành hàng hải, công nghiệp đóng tàu phát triển nhanh chóng Đây hai ngành quan trọng, có khả tạo giá trị gia tăng lớn mà có nhiều tiềm để phát triển Việt Nam định đầu tư xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất – Quảng Ngãi Dung Quất nằm địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, thuộc khu vực trung Việt Nam nơi có tăng trưởng kinh tế thuộc loại thấp nước [1] Bản thân nhà máy lọc dầu đặt không trực tiếp tạo nhiều công ăn việc làm hay đóng góp cho ngân sách địa phương Nhưng với sự phát triển sở hạ tầng bao gồm cảng nước sâu, giao thông đường bộ, điện, mạng lưới viễn thông… phục vụ nhà máy lọc dầu (mà nhà máy đầu tư này) với sách thông thoáng cởi mở sẽ thu hút dự án đầu tư nước vào khu kinh tế Dung Quất nói riêng khu vực miền trung Dung Quất có lợi so sánh hấp dẫn: nằm vị trí trung điểm Việt Nam khu vực; có sân bay quốc tế Chu Lai, cảng biển nước sâu; có thành phố với đầy đủ hạ tầng tiện ích dịch vụ chất lượng cao; hưởng ưu đãi cao Việt Nam áp dụng thể chế, chế quản lý thông thoáng, phù hợp với thông lệ quốc tế thích ứng với tính chất toàn cầu hoá kinh tế nay… [1] 1.1.2 Nguyên liệu cung cấp cho nhà máy lọc dầu Dung Quất Nhà máy lọc dầu Dung Quất xây dựng địa bàn xã Bình Trị Bình Thuận khu kinh tế Dung Quất, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Nhà máy có tổng vốn đầu tư tỉ USD, công suất thiết kế 6,5 triệu dầu thô / năm Hợp đồng xây dựng NMLD Dung Quất Petrovietnam ký với tổ hợp nhà thầu Technip gồm nhà thầu: Technip (Pháp), Technip (Malaysia), JGC (Nhật Bản) Tecnicas Reunidas (Tây Ban Nha) Tổng diện tích phần đất phần mặt biển nhà máy 816,03ha đó: [1] - Nhà máy chính: 110 Khu bể chứa dầu thô, sản phẩm: 85,83 Tuyến ống dẫn dầu thô, sản phẩm, cấp xả nước biển: 94,46 Bến cảng xây dựng, khu cảng xuất sản phẩm, hệ thống phao rót dầu không bến (SPM), đường ống ngầm biển khu vực vòng quay tàu: 486,04 đất mặt biển Đường vào Nhà máy lọc dầu, khu nhà cho cán bộ, công nhân viên Vạn Tường: 39,7 Dầu thô dùng làm nguyên liệu cho nhà máy dầu thô từ mỏ Bạch Hổ dầu nhập Mỏ dầu Bạch Hổ nằm vị trí Đông Nam, cách bờ biển Vũng Tàu khoảng 145km Đây mỏ cung cấp dầu mỏ chủ yếu cho Việt Nam Từ mỏ có đường ống dẫn khí đồng hành vào bờ cung cấp cho nhà máy khí hóa lỏng Dinh Cố, nhà máy điện Bà Rịa trung tâm điện lực Phú Mỹ cách Vũng Tàu 40km Mỏ Bạch Hổ khai thác chế độ tự phun, góp phần không nhỏ cho kinh tế nước nhà Dầu thô khai thác từ mỏ Bạch hổ loại dầu có phẩm chất tốt, dầu ngọt, nhẹ hàm lượng tạp chất thấp Mỏ dầu Bạch Hổ có trữ lượng khoảng 300 triệu khai thác thương mại từ năm 1986 Đây mỏ dầu lớn Việt Nam đạt công suất khai thác tối đa Mỗi ngày khai thác từ mỏ 38000 dầu thô chiếm 80% sản lượng dầu thô Việt Nam Theo thiết kế, nhà máy lọc dầu Dung Quất sẽ sử dụng 100% dầu thô từ mỏ Bạch Hổ giai đoạn giai đoạn sẽ chế biến dầu thô hỗn hợp ( 85% dầu thô Bạch hổ 15% dầu chua Dubai ) nâng cấp, mở rộng phân xưởng xử lý lưu huỳnh [1] 1.1.3 Hệ thống phân xưởng hạng mục phụ trợ nhà máy lọc dầu Dung Quất Theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật tổng thể duyệt cho giai đoạn chế biến dầu ngọt, bao gồm phân xưởng sau: [1] - Phân xưởng chưng cất dầu thô áp suất khí (CDU); - Phân xưởng xử lý naphtha hyđro (NHT); - Phân xưởng refornhỏ nhấtg xúc tác liên tục; - Phân xưởng xử lý LPG (LTU); - Phân xưởng thu hồi propylene (PRU); - Phân xưởng xử lý kerosene (KTU); - Phân xưởng xử lý naphta từ RFCC (NTU); - Phân xưởng xử lý nước chua; - Phân xưởng nước chua (SWS); - Phân xưởng tái sinh anhỏ (ARU); - Phân xưởng trung hòa kiềm (CNU); - Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU); - Phân xưởng isomer hóa (ISOM); - Phân xưởng xử lý LCO hyđro (LCO-HDT) • Khu bồn bể chứa - Bể chứa dầu thô gồm bể có tổng dung tích 390.000 m3 - Bể chứa trung gian - Bể chứa sản phẩm • Các hạng mục phụ trợ nhà máy: Công suất hạng mục phụ trợ ngoại vi nhà máy điện, hệ thống cung cấp hơi, khí trơ, nhiên liệu, khí nén, xử lý nước thải, nhà hành chính, xưởng bảo dưỡng sửa chữa thiết kế phù hợp với nhu cầu công nghệ yêu cầu vận hành Nhà máy • Các công trình biển - Hệ thống phao rót dầu không bến nhập dầu thô vịnh Việt Thanh - thiết kế để tiếp nhận tàu dầu có trọng tải 80.000 – 110.000 DWT Công suất bến xuất sản phẩm cảng kín bố trí vịnh Dung Quất sau: + Bến số cho tàu có trọng tải tới 50.000 DWT; + Bến số 3, cho tàu có trọng tải tới 30.000 DWT; + Bến số cho tàu có trọng tải tới 30.000 DWT - Đê chắn sóng thiết kế bảo đảm việc xuất sản phẩm cảng kín liên tục an toàn - Bến phục vụ cho giai đoạn xây dựng phục vụ cho công tác bảo dưỡng công trình biển sau • Ngoài sở hạ tầng khác Hệ thống cung cấp điện cho giai đoạn xây dựng từ trạm biến áp Dung Quất đến mặt Nhà máy, khu cảng hệ thống cung cấp điện dự phòng từ mạng lưới điện quốc gia cho vận hành Nhà máy lọc dầu (nguồn 2) - Hai đoạn đường nối Nhà máy với đường cao tốc đoạn đường nối khu bể chứa sản phẩm với đường cao tốc (tổng cộng dài 2,5km) Nhà sở dịch vụ cho cán bộ, công nhân viên vận hành Nhà máy (khu đê quai bao Sông Trà khu nhà sở dịch vụ Vạn Tường) [1] 1.1.4 Sản phẩm nhà máy lọc dầu Dung Quất Chủng loại sản phẩm: propylen, khí hóa lỏng (LPG), xăng ô tô không pha chì (xăng A-90/92/95 RON), nhiên liệu phản lực/dầu hỏa dân dụng, nhiên liệu diesel ô tô (DO) dầu nhiên liệu (FO) Chất lượng sản phẩm: sản phẩm tiêu thụ nước tuân theo tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm Việt Nam Đối với sản phẩm xuất phải đáp ứng yêu cầu chất lượng xuất 10 Khi vận hành công suất mức 100% (dự kiến vào tháng 8-2009), tháng NMLD Dung Quất sẽ sản xuất gần 150.000 xăng, 240.000 dầu diesel, khoảng 23.000 LPG sản phẩm khác propylene (trên 8.000 tấn), xăng máy bay Jet-A1 (khoảng 30.000 tấn) dầu FO (khoảng 25.000 tấn) NMLD Dung Quất sẽ đáp ứng khoảng 30% nhu cầu sử dụng xăng dầu nước, bước bảo đảm an ninh lượng [1] 1.1.5 Nguồn nhân lực cho nhà máy Nguồn nhân lực cho vận hành nhà máy chủ đầu tư quan tâm hàng đầu Sau tuyển chọn nguồn nhân lực, ban quản lý dự án nhà thầu phối hợp đưa đào tạo nước nước Đến có 1.046 người tham gia vận hành nhà máy gồm kỹ sư công nhân khối kỹ thuật, công nghệ lọc hóa dầu, điện - điện tử, tự động hóa, khí, công nghệ thông tin , có 510 kỹ sư, công nhân kỹ thuật người Quảng Ngãi Hầu hết cán kỹ sư, công nhân trẻ, 30 tuổi, đảm đương phần việc từ quản lý đến vận hành sản xuất cho sản phẩm [1] 1.2 Tổng quan số phân xưởng nhà máy Lọc dầu Dung Quất 1.2.1 Sơ đồ cụm phân xưởng nhà máy Dầu thô bơm từ tàu chở dầu qua hệ thống SPM qua đường ống phân phối, đường ống dẫn dầu thô đến bể chứa dầu thô Sau qua phận tách muối, làm nguyên liệu cho phân xưởng nhà máy – phân xưởng chưng cất khí (CDU) gia nhiệt sơ dòng sản phẩm dòng bơm tuần hoàn trước vào lò gia nhiệt Tại dầu thô phân đoạn thành số sản phẩm tháp chưng cất dựa sự khác độ bay tương đối cấu tử dầu thô [1] Sản phẩm nhẹ từ đỉnh tháp chưng cất CDU đưa qua cụm xử lý khí phân xưởng RFCC sau qua phân xưởng xử lý khí hóa lỏng LPG Dòng Naphtha đưa tới phân xưởng xử lý Naphtha Hydro sau tới tháp tách Naphtha, dòng Naphtha tách thành dòng Naphtha nhẹ dòng Naphtha nặng 58 Nhiệt độ trạng thái loãng, °C 646 631 678 641 Nhiệt độ trạng thái đậm đặc, °C Áp suất trạng thái loãng*, kg/cm2g Hàm lượng cốc bị đốt, % 651 636 683 646 2,28 2,28 2,28 2,28 70 70 70 70 5,3 5,3 6,3 6,2 10,6 10,6 9,9 9,9 181520 166575 261840 215357 232 238 210 223 734 720 772 733 713 695 762 712 1,3 1,3 1,3 1,3 Hàm lượng khí thải, % CO, % mole CO2, % mole Lưu lượng dòng giàu không khí*, kg/h Nhiệt độ dòng khí nâng, °C Thiết bị tái sinh xúc tác thứ hai Nhiệt độ trạng thái loãng, °C Nhiệt độ trạng thái đậm đặc, °C Áp suất trạng thái loãng*, kg/cm2g Hàm lượng khí thải, % CO mole % 0 0 CO2 mole % 16,9 16,9 16,9 16,9 O2 Lưu lượng dòng giàu không khí* Nhiệt độ dòng khí nâng Lưu lượng dòng khí nâng* Xúc tác mole % 1,8 1,8 1,8 1,8 38773 31685 79610 57261 232 238 210 223 kg/h 47832 47832 47832 47832 Delta coke % kl 0,94 0,91 1,22 0,99 5,57 5,27 6,34 6,43 t/phút 37,7 35,7 42,9 43,6 t/d 5,5 5,5 15,2 15,2 kg/h °C C/O Xúc tác tuần hoàn Xúc tác tái sinh* (cơ bản) 59 Hàm lượng V ppm kl 0 6748 6748 Hàm lượng Ni Hoạt tính xúc tác MAT Độ chuyển hóa ppm kl 1776 1776 3213 3213 % kl 75 60 68 55 % kl 80,76 79,94 3.2 Nguyên lý điều khiển nhiệt vùng phản ứng Để thu sản phẩm mong muốn người vận hành phải điều khiển thông số vận hành vùng phản ứng tái sinh xúc tác Khi điều chỉnh thông số phải đảm bảo vận hành an toàn, không bị sự cố, đó, người điều khiển phải tuân theo nguyên tắc:”mọi thay đổi tháp phải thực từ từ để đặt tuần hoàn xúc tác ổn định” Để điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng phải cố định thông số (thông số phải quan trọng định yếu tố khác) Nhiệt độ đầu ống phản ứng (riser) quan trọng trình điều khiển nhiệt phản ứng Nhiệt độ cố định chế độ vận hành để đạt sản phẩm muốn Nhiệt độ phải giữ khoảng ± 1oC so nhiệt độ cài đặt Nhiệt độ đo cặp nhiệt kế gắn đầu ống phản ứng (TIC-020-Temperature Indicator Control) Nhiệt độ phụ thuộc vào lượng xúc tác vào ống phản ứng qua van điều khiển xúc tác tái sinh, phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ dòng nguyên liệu, lưu lượng dòng cặn hồi lưu Nhiệt độ đầu ống phản ứng thông số trình chuyển hóa nguyên liệu phân xưởng RFCC Khi vận hành chế độ tối đa xăng với nguyên liệu dầu hỗn hợp sử dụng thêm dòng điều khiển nhiệt độ MTC (Mixed Temperature Controller) để tăng sự bay nguyên liệu đạt lượng sản phẩm mong muốn Lưu lượng dòng MTC đưa vào để trì nhiệt độ mong muốn điểm phun nguyên liệu Một cặp nhiệt kế đo hiển thị nhiệt độ TI-008 (Temperature Indicator) đặt trước điểm phun dòng MTC để đo nhiệt độ hỗn hợp xúc tác nguyên liệu Hình 3.1 Sơ đồ PFD cụm phản ứng tái sinh phân xưởng RFCC Xúc tác tuần hoàn liên tục, van xả xúc tác điều khiển mức xúc tác stripper thiết bị đo, hiển thị điều khiển mức LC (Level Controller) cách điều chỉnh lượng xả xúc tác từ stripper đến tháp tái sinh thứ (first stage regenerator) để thực trình tái sinh Mức xúc tác stripper đo độ chênh áp (áp suất stripper từ 0,8 đến 1,4 bar hoạt động điều kiện tốt) gửi tín hiệu đến điều khiển thiết lập tự động vị trí van xả xúc tác tái sinh SV-1502 (Spent Catalyst Slide Valve) Quá trình tách hydrocacbon khỏi xúc tác cần phải đảm bảo thực tốt, giảm thời gian tái sinh xúc tác xúc tác sau tái sinh có hoạt tính tốt Mức xúc tác stripper phải đảm bảo mức tối thiểu để làm kín chên hệ thống phân tách đầu ống phản ứng (riser outlet separation system) Mức xúc tác tháp tái sinh thứ đo thiết bị đo chênh áp gửi tín hiệu đến điều khiển mức LIC-004 đặt vị trí của van nút (plug valve) Van nút điều chỉnh lưu lượng xúc tác từ tháp tái sinh thứ vào ống nâng để vận chuyển lên tháp tái sinh thứ hai Mức tối thiểu phải trì tháp tái sinh thứ để đảm bảo qua trình tái sinh tốt xúc tác và tạo lớp xúc tác để làm kín chân cyclone (loại bỏ khí thải) Nếu mức xúc tác tháp tái sinh qua thấp sẽ không làm kín vùng chân cyclone dẫn đến dòng chạy ngược khí thải làm thất thoát xúc tác mịn theo dòng khí Nếu mức xúc tác tháp tái sinh thứ cao gây sự thất thoát xúc tác từ cyclone lượng xúc tác bị theo tăng Trong trình vận hành, mức xúc tác tầng tái sinh thứ hai không điều khiển mà phụ thuộc vào sức chứa phân xưởng Vòng điều khiển LIC007 đo điều chỉnh mức xúc tác cách rút xúc tác liên tục mức xúc tác cao nạp thêm xúc tác Mức xúc tác tháp tái sinh thứ hai giữ giới hạn định để tránh tượng thất thoát xúc tác mức xúc tác cao thấp Tổng lượng xúc tác rút ngày điểu chỉnh điều khiển thời gian HIC-018 (Hand Indicate Controller) dựa yêu cầu vận hành để đạt sự cân cho tổng lượng xúc tác Áp suất tháp tái sinh điều khiển van điều khiển dòng khí thải SV-1503/1504 (Slide Valve) Vòng điều khiển PIC-146 (Pressure Indicator Controller) tháp tái sinh thứ điều khiển trực tiếp áp suất tháp qua van SV-1503 Độ chênh áp hai tháp tái sinh PDIC-172 (Pressure Differential Indicating Controller) điều khiển van điều khiển dòng khí thải tầng hai SV-1504 Độ chênh áp cài đặt để bù lại sự tụt áp qua van nút PV-1501 (Pressure Valve) đảm bảo mức ổn định tháp tái sinh Áp suất thiết bị tách thay đổi theo áp suất tháp điều khiển theo áp bình hồi lưu D-1514 (Distillat) Mục tiêu trình vận hành sở cho việc vận hành hiệu thiết lập áp suất tháp áp suất tháp tái sinh để đạt độ chênh áp tương đối đồng qua van trượt Mọi thay đổi tháp phải thực từ từ với độ tăng để van trượt tái định vị hợp lý đảm bảo tuần hoàn xúc tác ổn định Phân xưởng thiết kế với độ chênh áp đồng qua van trượt để vận hành an toàn Bộ điều khiển ưu tiên kích hoạt trường hợp chênh áp qua van trượt thấp để đóng van trượt nhằm chống dòng chảy ngược Chênh áp bình thường qua van trượt để vận hành ổn định vào khoảng 0,3 đến 0,5 kg/cm 2g Cần tránh chênh áp cao 0,7 kg/cm2 gây mài mòn van Chênh áp âm không cho phép PDIC cài đặt để ưu tiên trước vòng điều khiển áp suất 0,1 kg/cm2 Tuần hoàn xúc tác cách trơn tru chìa khóa cho việc vận hành thành công phân xưởng R2R đạt nhờ tạo tầng giả khí luân chuyển xúc tác hợp lý điều khiển cân áp phân xưởng Vòng điểu khiển ngưng phân xưởng khẩn cấp sẽ tự động đóng van trượt điều kiện hụt nguyên liệu hay hụt không khí cho trình đốt cốc 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ vùng phản ứng 3.3.1 Nhiệt độ đầu ống phản ứng Nhiệt độ đầu ống phản ứng nhiệt độ mà người vận hành cài đặt để đặt sản phẩm mong muốn Đối với dầu Bạch Hổ, nhiệt độ đầu ống phản ứng vận hành chế độ tối đa dầu (tối đa LCO) 505 oC chế độ tối đa xăng 518oC Đối với dầu hỗn hợp, đầu ống phản ứng vận hành chế độ tối đa dầu 511oC chế độ tối đa xăng 520oC Nhiệt độ thiết lập để điều khiển tự động độ đóng mở van trượt xúc tác SV-1501 (Slide Valve) tái sinh để làm tăng giảm lượng xúc tác tái sinh nhiệt độ cao tiếp xúc trộn với nguyên liệu Khi tiếp xúc với xúc tác nguyên liệu bay hơi, tạo thành hỗn hợp đồng dầu xúc tác có nhiệt độ cao so với đỉnh ống phản ứng khoảng 30 đến 40oC Xúc tác có nhiệt độ cao tiếp xúc với nguyên liệu gây sự sốc nhiệt, nên ban đầu sẽ xảy phản ứng cracking nhiệt; dầu chuyển sang thể hơi, phân tử dầu tiếp xúc với bề mặt hoạt tính xúc tác sẽ xảy phản ứng cracking xúc tác Hình 3.2 Mô trình điều khiển lưu lượng xúc tác tái sinh mức xúc tác Stripper Khi xảy phản ứng cracking xúc tác hỗn hợp xúc tác/dầu dần lên ống phản ứng, nhiệt độ lúc sẽ giảm phản ứng cracking thu nhiệt Nhiệt độ lúc sẽ dần đạt theo nhiệt độ cài đặt cho đỉnh ống phản ứng Khi tăng nhiệt độ ống phản ứng dẫn đến sự ản hưởng đến thông số sản phẩm như: - Tăng độ chuyển hóa Tăng sản lượng khí khô Tăng sản phẩm LPG Tăng giảm (do cracking sâu) sản phẩm xăng phu thuộc vào độ nghiêm ngặt vào chế độ phản ứng Tăng số octan xăng Giảm sản lượng dầu dầu cặn Sản phẩm cốc tăng nhẹ Việc lựa chọn nhiệt độ đầu ống nâng phụ thuộc vào nhiều yếu tố việc tối ưu nhiệt độ phản ứng vấn khó khăn, phức tạp đòi hỏi phải sử dụng mô hình tính toán để mô nhiều ảnh hưởng khác 3.3.2 Nhiệt độ nguyên liệu Nhiệt độ nguyên liệu vào phải điều chỉnh cho: - Đảm bảo độ nhớt thích hợp nguyên liệu (tối đa khoảng 10 đến 15 cSt đầu vào đầu phun) nhằm làm cho trình hoá nguyên liệu tốt Đảm bảo nhiệt độ tối thiểu nhằm tránh trình ngưng tụ nước đầu phun nguyên liệu Nhiệt độ nguyên liệu phải tối ưu hoá theo cân nhiệt Nhiệt độ nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến sản lượng cốc nhiệt độ tầng tái sinh thứ hai Khi tăng nhiệt độ nguyên liệu sẽ làm giảm lượng cốc tạo thành, lượng xúc tác tuần hoàn phải giảm để tránh nhiệt độ ống phản ứng lên cao, van điều khiển lưu lượng xúc tác SV-1501 (Slide Valve) sẽ tự động giảm sự mở van dẫn đến sự tuần hoàn xúc tác không ổn định 3.3.3 Thời gian lưu Thời gian lưu tổng thời gian mà xúc tác dầu tiếp xúc ống phản ứng Thời gian lưu phụ thuộc vào lưu lượng nguyên liệu, lượng nguyên dòng khí nâng, chiều dài đường kính ống ống nâng Thời gian lưu điều chỉnh cách: - Thay đổi lưu lượng nguyên liệu Thay đổi lượng dòng khí nâng Thay đổi áp suất thiết bị phản ứng Áp suất vùng tách thiết bị phản ứng tác động đến thời gian lưu ảnh hưởng đến thể tích củalượng sẵn có vùng phản ứng Ví dụ tăng áp suất 0,1 bar thể tích sẽ giảm thời gian lưu tăng tương ứng 4,0% Việc giảm thời gian lưu kéo theo độ chuyển hóa giảm phân tử hydrocarbon có thời gian phản ứng Giảm thời gian lưu giảm sự tạo thành cốc nhiệt độ tái sinh giảm Lượng xúc tác yêu cầu để gia nhiệt cho dầu tăng, tăng sự chọn lọc sản phẩm xăng, giảm sự tạo thành khí khô cốc Tuy nhiên, nhà sản xuất thường không mong muốn vận hành phân xưởng độ chuyển hóa thấp để giảm thời gian lưu, vậy, họ sẽ điều chỉnh tăng nhiệt độ phản ứng hay tăng hoạt tính xúc tác tùy thuộc vào giới hạn phân xưởng để tăng độ chuyển hóa 3.3.4 Lưu lượng xúc tác Lưu lượng xúc tác thông số quan trọng, ảnh hưởng đến nhiều thông số khác Khi lưu lượng xúc tăng sẽ làm tăng nhiệt độ độ phản ứng, tăng nhiệt độ đỉnh ông phản ứng, thời gian lưu giảm, nhiệt độ dòng nguyên liệu tăng Tuy nhiên, tăng lưu lượng xúc tác dẫn tới sự chọn lọc sản phẩm thấp, sản phẩm khí tăng, sự chọn lọc sản phẩm xăng giảm Tăng giảm lưu lượng xúc tác ảnh hưởng lớn đến sự phân bố sản phẩm đầu mong muốn người vận hành Lưu lượng dòng xúc tác điều khiển độ đóng mở van điều khiển xúc tác tái sinh Quá trình điểu khiển lưu lượng xúc tác phải ý đảm bảo sự tuần hoàn ổn định xúc tác, tránh tượng thay đổi đột ngột 3.3.5 Ảnh hưởng hoạt tính xúc tác Hoạt tính xúc tác cân điều chỉnh lưu lượng xúc tác bổ sung thêm vào ngày, lượng xúc tác thêm vào tăng hoạt tính xúc tác cân tăng Sự thay đổi hoạt tính xúc tác cân không diễn nhanh chóng, mà phải nhiều ngày nhận biết sự thay đổi Tuy nhiên, phân xưởng hoạt động bất thường, nhiệt độ tháp tái sinh hay lưu lượng dòng tăng hoạt tính toàn lượng xúc tác bên tháp tái sinh giảm nhanh chóng chí khoảng thời gian từ đến Điều quan trọng hoạt tính xúc tác tăng độ chuyển hóa tăng khoảng 0,5 đến 0,7% (với nguyên liệu sạch) đơn vị MAT tăng thêm Độ tăng độ chuyển hóa sự tăng độ hoạt tính delta cốc tăng hoạt tính xúc tác tăng Khi delta cốc tăng dẫn đến nhiệt độ tái sinh tăng, lúc tỉ lệ xúc tác/dầu giảm, làm giảm độ chuyển hóa Tăng hoạt tính xúc tác dẫn đến tăng sản lượng cốc sản phẩm khí, so với tăng độ chuyển hóa cách tăng nhiệt độ ống nâng tăng hoạt tính xúc tác ảnh hưởng Chỉ số octane xăng không bị ảnh hưởng nhiều hoạt tính xúc tác 3.3.6 Lưu lượng dòng dầu tuần hoàn Trong phân xưởng RFCC, có nhiều dòng khác sử dụng để tuần hoàn lại với mục đích khác Dòng tuần hoàn phổ biến HCO dầu cặn dòng có giá trị kinh tế thấp Khi tuần hoàn chúng bị cắt mạch chuyển thành sản phẩm có giá trị Dòng dầu dược tuân hoàn vào dòng nguyên liệu Khi tuần hoàn dòng dầu cặn độ chuyển hóa sẽ tăng ít, hiệu suất chuyển hóa dòng dầu cặn thường khoảng 20% ÷ 40% tùy thuộc vào chất lượng dòng độ chuyển hóa nguyên liệu khoảng 60% ÷ 80% Dòng cặn có nhiều hợp chất thơm nên khuynh hướng tạo thành cốc cao khó chuyển hóa ∆cốc lúc tăng dẫn đến nhiệt độ tháp tái sinh tăng, tỉ lệ xúc tác dầu giảm Bên cạnh dòng cặn tuần hoàn có khuynh hướng tạo C 1, C2 khí ẩm nhiều Tùy thuộc vào chất dòng nguyên liệu để tuần hoàn dòng dầu 3.3.7 Chất lượng nguyên liệu Chất lượng nguyên liệu yếu tố then chốt định sản lượng sản phẩm Cấu trúc phân tử nguyên liệu không định đến phản ứng mà ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm tạo thành Phần sau sẽ đề cập đến ảnh hưởng tính chất quan trọng nguyên liệu  Trọng lượng API, loại hydrocarbon khoảng nhiệt độ sôi nguyên liệu Các vấn đề sẽ đề cập chung chúng liên quan lẫn Đối với nguyên liệu có khoảng nhiệt độ sôi định (ví dụ 3200C ÷ 5400C) trọng lượng API sẽ tăng nguyên liệu mang tính paraffin giảm nguyên liệu mang tính thơm Đối với dầu có tính chất API tăng nguyên liệu trở nên nhẹ ngược lại Hai thông số để nhận biết tính thơm nguyên liệu nguyên liệu có hệ số K điểm aniline cao có hàm lượng paraffin cao hàm lượng thơm thấp Nếu K điểm aniline thấp ngược lại Nguyên liệu với K khoảng 12 điểm Aniline 900C coi có tính paraffin cao Nguyên liệu với K 11,7 điểm Aaniline 770C coi thơm Nguyên liệu giàu thơm có độ chuyển hóa thấp, lượng C 3, C4, xăng tạo thành LCO, dầu cặn, cốc khí khô tạo thành nhiều Chỉ số octane nói chung tăng nguyên liệu nhiều hợp chất thơm  Hàm lượng nitơ lưu huỳnh nguyên liệu Hàm lượng lưu huỳnh nguyên liệu ảnh hưởng đến độ chuyển hóa sản lượng trình RFCC, hàm lượng lưu huỳnh tăng lượng H 2S tạo thành tăng Thêm vào lượng SOx thải môi trường lưu huỳnh sản phẩm lỏng tăng Chính điều tác động đáng kể đến khả chế biến sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn môi trường Các hợp chất N2 làm giảm độ chuyển hóa cách đáng kể, thông thường hàm lượng N2 nguyên liệu mang tính thơm cao Những nguyên liệu có xu hướng tạo xăng có số octane cao với hàm lượng olefin cao (thể số brom cao) Thông thường vận hành với nguyên liệu nặng người ta sử dụng xúc tác có hoạt tính cao để bù lại tác động hợp chất nitơ 3.3.8 Lưu lượng dòng khí nâng Dòng khí nâng phân xưởng RFCC nước, vị trí đáy ống nâng dong khí khí nâng, bên bụng ống phản ứng đóng vai trò dòng stripping Dòng khí nâng ảnh hưởng đến thời gian lưu dầu, lưu lượng dòng khí tăng tốc độ dòng hỗn hợp xúc tác nguyên liệu tăng, áp suất vùng phản ứng tăng nên đẫn đến độ chuyển hóa giảm Độ chọn lọc sản phẩm xăng cao hơn, sản phẩm khí cốc giảm Tuy nhiên, sự điều chỉnh tăng lưu lượng dòng khí nâng phải tính toán kỹ dựa kích thước thiết bị để trình phản ứng đạt hiệu tốt Vì áp suất làm việc vùng phản ứng 0,8 bar 3.4 Quá trình điều khiển nhiệt dòng MTC Quá trình điều khiển nhiệt dòng MTC áp dụng cho chế độ vận hành tối đa xăng với nguyên liệu dầu thô hỗn hợp Hiện nay, phân xưởng RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất chủ yếu vận hành theo chế độ tối đa xăng Trừ thời điểm khởi động Việc điều khiển nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu xúc tác đóng vai trò định nhằm hóa hoàn toàn hydrocacbons chuyển hóa thành sản phẩm nhẹ Điều đạt cách độc lập với nhiệt độ đầu ống nâng, thông số điều khiển quan trọng hàng đầu trình phản ứng Thông thường, nhiệt độ đầu ống nâng trì cách tuần hoàn xúc tác tái sinh qua van trượt tái sinh Nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu + xúc tác đo vị trí thích hợp sau điểm phun nguyên liệu Nhiệt độ điều khiển cách bổ sung thêm điểm phun hydrocacbon lỏng cách đầu phun nguyên liệu vài mét phía Do với dòng MTC tăng nhiệt độ dòng hỗn hợp nguyên liệu + xúc tác trì nhiệt độ đầu ống nâng chí giảm nhiệt độ đầu Ống nâng Vì việc tối ưu hóa nhiệt độ xúc tác, lưu lượng tuần hoàn xúc tác tối ưu, phản ứng cracking xúc tác mong muốn điều chỉnh cách riêng biệt Công nghệ MTC đưa khả vận hành vùng phun nguyên liệu nhiệt độ cao nhờ thúc đẩy độ bay mà không xảy cracking không kiểm soát ống nâng nhiệt độ đầu ống nâng trì nhiệt độ thấp MTC bổ sung khả hấp thụ nhiệt, trường hợp việc lấy nhiệt xảy bên phần thoát Quá trình làm nguội tiến hành cách hóa dòng hydrocachons lỏng nạp vào vị trí phun MTC Sự bay MTC hấp thụ nhiệt, nhiệt sử dụng thiết bị sản xuất hơi, thiết bị gia nhiệt thiết bị đun sôi lại cụm chưng cất Hình 3.3 Quá trình phun nguyên liệu dòng MTC vào ống phản ứng [17] Bản chất dòng MTC phụ thuộc vào tình cụ thể Nếu dòng heavy naphtha sử dụng dòng MTC, MTC hoạt động cách chất hấp thụ nhiệt Tính chất thơm heavy naphtha làm cho trở nên tương đối trơ Và kết là, sản lượng LPG xăng nhẹ, sẽ tăng lên trình đạt độ chuyển hóa cao Khi sử dụng heavy naphtha, lượng coke tạo thêm ống nâng (delta-coke) sẽ tối thiểu tỷ lệ C/O sẽ tăng lên Để tránh tượng cracking không kiểm soát, nhiệt độ đầu ống nâng giảm xuống khoảng 10oC lưu lượng MTC 20% dòng nguyên liệu Nếu cân nhiệt phân xưởng không mức tới hạn, phân đoạn nặng LCO, HCO sử dụng KẾT LUẬN Với mục đích tìm hiểu nguyên lý điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng công nghệ RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất đồ án thu nhiều kết như: - - - - Đã tìm hiểu tầm quan trọng Nhà máy Lọc dầu Dung Quất kinh tế Việt Nam, biết nguồn nguyên liệu sản phẩm phân xưởng nhà máy Đã tìm hiểu sâu phân xưởng cracking xúc tác – RFCC như: đặc tính nguyên liệu tiêu chuẩn sản phẩm phân xưởng Tìm hiểu công nghệ trình craking xúc tác nhà máy áp dụng công nghệ hai hãng IFP – Total Stone & Webster công nghệ hai lò tái sinh xúc tác R.2.R Tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng định sản phẩm phân xưởng RFCC Xúc tác sử dụng sử dụng (zeolite Y) trình sản xuất xúc tác Tìm hiểu mô tả lại trình công nghệ phân xưởng RFCC Tìm hiểu thông số vận hành phân xưởng chế độ vận hành với dầu nguyên liệu khác Tìm hiểu yếu tố định nhiệt độ vùng phản ứng, yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ vùng phản ứng Nắm việc điều khiển yếu tố ảnh hưởng TÀI TIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Phú (2005), Cracking xúc tác Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [2] Nhà máy lọc dầu Dung Quất (2009), Tổng quan Nhà máy Lọc dầu Dung Quất [3] PGS.TS Đinh Thị Ngọ (2001), Hóa Học Dầu Mỏ, Trường ĐHBK Hà Nội [4] TS Phan Tử Bằng (2002), Giáo trình công nghệ lọc dầu, nhà xuất xây dựng Hà Nội [5] Trương Đình Hợi (2007), Hóa học dầu mỏ tính chất dầu thô Việt Nam Nhà xuất Tổng hợp Thành Phố Hồ Chí Minh [6] Grace Davison (1999), Guide to Fluid Catalytic Cracking – Part 1.W R.Grace & Co [7] Grace Davison (1999), Guide to Fluid Catalytic Cracking – Part 2.W R Grace & Co [8] D Wallenstein, T Roberie, T.Bruhin (1999), Review on the deactivation of FCC catalysts by cyclic propylene steaming Elsevier [9] Reza Sadeghbeigi (2001), Fluid Catalyst Cracking Handbook second edition Gulf Publishing Company, Houton Texas [10] Bruce C Gates, James R Kater, G.C.A Schuit (1979), Chemistry of catalytic processes, McGraw - Hill Book Company [11] J Dwyer and D.J Rawlence (1993), Fluid catalytic cracking: chemistry and catalyst particle design, Catal Today, vol 18, No (487-509) [12] J P Mikkola et al (2002), Future Trends in the Worldwide Oil Refining Industry NATO Science Series, II Mathematics, Physics and Chemistry, vol 69 [13] Julius Scherzer (1989), Octane - Enhancing, Zeolite FCC catalysts: Scientific and Technical Aspects, Catal Review, Sci Eng 31Ç3) 215-354 [14] M L Occelli and P O'connor (2001), Fluid catalytic cracking materials and Technological innovations, Studies in Surface Science and Catalysis 134, Elsevier [15] R J Farrauto and Bartholomew (1997), Fundametals of Industrial Catalytic Processes, Blackie Academic & Professional [16] Reza Sadeghbeigi (2000), Fluid Catalytic Cracking Handbook, Crulf Publishing Company Houston, Texas [17] Robert A.Meyer (1997), Handbook of Petroleum Refining Processes, McGraw-Hill [18] Mauleon, J.L & Sigaud, J.B (1987),"Mix Temperature Control Enhances FCC Flexibility in use of Wider Range of Feeds"; O&GJ, pp52 ... xưởng RFCC nhà máy Chương 3: Trình bày trình điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng công nghệ RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 6 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 1.1 Giới thiệu nhà máy Lọc. .. đích tìm hiểu phần xưởng cracking xúc tác tầng sôi Nhà máy Lọc dầu Dung Quất tìm hiểu kỹ thuật điều khiển nhiệt MTC nhà máy Em xin chọn đề tài Tìm hiểu nguyên lý điều khiển nhiệt độ vùng phản ứng. .. nhiệt độ vùng phản ứng công nghệ RFCC Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Bài đồ án trình bày gồm chương: - Chương 1: Trình bày tổng quan Nhà máy Lọc dầu Dung Quất phân xưởng nhà máy - Chương 2: Trình bày