Mô phỏng và tối ưu hóa, xử lý sự cố cho phân xưởng transalkyl hóa các hydrocacbon thơm (tatoray) của nhà cung cấp bản quyền UOP

NGUYỄN DUY THUẬN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN DUY THUẬN KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA, XỬ LÝ SỰ CỐ CHO PHÂN XƯỞNG TRANSALKYL HÓA CÁC HYDROCACBON THƠM (TATORAY) CỦA NHÀ CUNG CẤP BẢN QUYỀN UOP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU KHOÁ 2014B Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN DUY THUẬN MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA, XỬ LÝ SỰ CỐ CHO PHÂN XƯỞNG TRANSALKYL HÓA CÁC HYDROCACBON THƠM (TATORAY) CỦA NHÀ CUNG CẤP BẢN QUYỀN UOP Chuyên ngành: KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT LỌC HÓA DẦU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM THANH HUYỀN Hà Nội – Năm 2016 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn PGS TS Phạm Thanh Huyền Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Nguyễn Duy Thuận Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phạm Thanh Huyền tận tình hướng dẫn, định hướng động viên suốt trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Kỹ sư Trần Quang Hải nhiệt tình hỗ trợ suốt trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Cô công tác Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức quý báu, tảng để tiếp cận hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian vừa qua Xin cảm ơn gia đình đồng nghiệp hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho hoàn thành luận văn Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT A9, A10 Hydrocacbon thơm có 10 nguyên tử C BPSD Thùng/ngày (Barrel Per Stream Day) Bypass Dòng công nghệ tắt qua thiết bị (được sử dụng số trường hợp định) Data Sheet Bảng liệu thông số chi tiết thiết bị nhà chế tạo Đktc Điều kiện tiêu chuẩn EII Chỉ số cưởng độ tiêu thụ lượng (Energy Intensity Index) HC Hydrocacbon Interlock Còn gọi ESD (Emergency Shutdown) hay SIS (Safety Instrumented System): Hệ thống điều khiển dừng khẩn cấp thiết bị, phân xưởng, cụm phân xưởng toàn nhà máy có cố tầm kiểm soát để đảm bảo an toàn cho người/thiết bị NMLHD Nhà máy Lọc Hóa dầu OP Đầu điều khiển (Output) OTS Mô hình mô Đào tạo Vận hành (Operator Training Simulator) PV Biến trình (Process Variable) Reformat Sản phẩm trình Reforming Reforming Công nghệ biến đổi cấu trúc phân tử hydrocacbon để tạo phân tử khác, điển hình công nghệ chế biến phân đoạn xăng nặng chứa nhiều paraffin, nahpthen có trị số octan thấp thành cấu tử hydrocacbon thơm có trị số octan cao Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray Solomon GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Tổ chức chuyên tiêu chuẩn đánh giá hoạt động công ty lĩnh vực công nghiệp lượng toàn cầu SOR/EOR Trạng thái bắt đầu/cuối chu kỳ làm việc (của chất xúc tác, Start Of Run/End Of Run) SP Giá trị đặt (Set Point) THDA De-alkyl hóa nhiệt môi trường hydro (Thermal Hydro De-Akylation) Turnaround Dừng định kỳ toàn nhà máy để bảo dưỡng, thường – năm lần Turndown capacity Công suất tối thiểu theo thiết kế phân xưởng mà phân xưởng vận hành ổn định UOP Công ty thuộc Tập đoàn Honeywell Mỹ chuyên phát triển cung cấp quyền công nghệ lĩnh vực lọc hóa dầu, chế biến khí công nghiệp chế biến khác WHSV/LHSV Tốc độ không gian khối lượng/thể tích (Weight/Liquid Hourly Space Velocity) Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các phân xưởng công nghệ tổ hợp Aromatics 11 Bảng 1.2: Một số loại xúc tác Tatoray UOP 28 Bảng 1.3: Các tạp chất nguyên liệu phân xưởng Tatoray 33 Bảng 1.4: Các tạp chất dòng khí hydro bổ sung phân xưởng Tatoray 34 Bảng 1.5: Các thiết bị phân xưởng Tatoray 34 Bảng 2.1: Các cấu tử mô 49 Bảng 2.2: Thông số phản ứng mô phân xưởng Tatoray 51 Bảng 2.3: Thông số dòng nguyên liệu 52 Bảng 2.4: Ký hiệu thiết bị phân xưởng Tatoray mô .54 Bảng 2.5: Thông số dòng sản phẩm 59 Bảng 2.6: Thông số dòng cấp nhiệt cho đáy tháp chưng cất 59 Bảng 3.1: So sánh thông số mô thiết kế dòng công nghệ 88 Bảng 3.2: So sánh thành phần cấu tử dòng nguyên liệu, sản phẩm phản ứng độ chuyển hóa .89 Bảng 3.3: So sánh tiêu dòng sản phẩm .91 Bảng 3.4: Kết nghiên cứu Case Study cho tối ưu hóa cụm tháp chưng cất 95 Bảng 3.5: Kết mô giảm hoạt tính xúc tác 96 Bảng 3.6: Thông số mô giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt 97 Bảng 3.7: Tổng hợp số liệu mô giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt 99 Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Vị trí phân xưởng Tatoray tổ hợp Aromatics điển hình 12 Hình 1.2: Ảnh hưởng phân xưởng Tatoray lên sản lượng p-xylen 13 Hình 1.3: Phân bố nhóm metyl trạng thái cân 427 oC .16 Hình 1.4: Quan hệ tỷ lệ sản phẩm thành phần nguyên liệu công nghệ Tatoray 17 Hình 1.5: Sơ đồ hình thành cốc 21 Hình 1.6: Tương quan độ chuyển hóa với nhiệt độ phản ứng tốc độ không gian nguyên liệu chứa Toluen nguyên liệu hỗn hợp với C7A/C9A = 65/35 26 Hình 1.7: Quan hệ thành phần nguyên liệu độ tinh khiết sản phẩm benzen 30 Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ phân xưởng Tatoray điển hình 35 Hình 1.9: Sơ đồ phương pháp quản lý lượng phổ biến NMLHD .41 Hình 2.1: Phương pháp nghiên cứu 46 Hình 2.2: Các cấu tử mô 51 Hình 3.1: Sơ đồ mô tĩnh phân xưởng Tatoray .73 Hình 3.2: Đường đặc tính áp suất tĩnh máy nén K-101 74 Hình 3.3: Đường đặc tính hiệu suất máy nén K-101 75 Hình 3.4: Đường đặc tính áp suất tĩnh bơm P-001A/B 75 Hình 3.5: Đường đặc tính hiệu suất bơm P-001A/B 76 Hình 3.6: Đường đặc tính áp suất tĩnh bơm P-201A/B 76 Hình 3.7: Đường đặc tính hiệu suất bơm P-201A/B 77 Hình 3.8: Đường đặc tính áp suất tĩnh bơm P-202A/B 77 Hình 3.9: Đường đặc tính hiệu suất bơm P-202A/B 78 Hình 3.10: Biểu đồ thông số điều khiển dòng nguyên liệu đầu vào 79 Hình 3.11: Biểu đồ thông số điều khiển dòng nguyên liệu từ bơm P-001A/B 79 Hình 3.12: Biểu đồ thông số điều khiển dòng nguyên liệu Bypass E-101 .80 Hình 3.13: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đầu vào thiết bị phản ứng 80 Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Hình 3.14: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đầu vào bình tách V-101 .81 Hình 3.15: Biểu đồ thông số điều khiển áp suất bình tách V-101 81 Hình 3.16: Biểu đồ thông số điều khiển áp suất đỉnh tháp chưng cất C-201 82 Hình 3.17: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ dòng đỉnh tháp vào bình tách V-201 82 Hình 3.18: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ dòng từ E-204 .83 Hình 3.19: Biểu đồ thông số điều khiển mức thiết bị làm lạnh E-204 .83 Hình 3.20: Biểu đồ thông số cụm điều khiển mức bình tách V-201 dòng hồi lưu 84 Hình 3.21: Biểu đồ thông số điều khiển nhiệt độ đĩa nhạy cảm (đĩa 10) tháp chưng cất C-201 84 Hình 3.22: Biểu đồ thông số điều khiển lưu lượng dòng tuần hoàn đáy tháp C-201 đến H-101 85 Hình 3.23: Biểu đồ thông số điều khiển lưu lượng dòng cấp nhiệt từ phân xưởng chưng cất tách xylen vào E-0205A/B .85 Hình 3.24: Biểu đồ thông số điều khiển mức đáy tháp chưng cất C-201 86 Hình 3.25: Sơ đồ mô động phân xưởng Tatoray 87 Hình 3.26: Độ chuyển hóa theo mô phân xưởng Tatoray .90 Hình 3.27: Kết tính cân vật chất 92 Hình 3.28: Kết tính cân lượng 93 Hình 3.29: Sơ đồ cụm thiết bị trao đổi nhiệt tái đun đáy tháp tách sản phẩm 97 Hình 3.30: Thay đổi nhiệt độ dòng tái đun đáy tháp hàm lượng benzen sản phẩm đáy xảy cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt 98 Hình 3.31: Biểu đồ thông số khắc phục cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt 99 Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Công nghệ Tatoray 11 1.1.1 Mục đích, nguyên liệu sản phẩm .11 1.1.2 Cơ sở hóa học trình 14 1.1.3 Các thông số công nghệ 22 1.1.4 Xúc tác chất gây ngộ độc xúc tác 27 1.1.5 Các thiết bị 34 1.1.6 Sơ đồ công nghệ .35 1.1.7 Một số công nghệ Transalkyl hóa khác 36 1.2 Tối ưu hóa nhà máy lọc hóa dầu 37 1.2.1 Giới thiệu tối ưu hóa 37 1.2.2 Tối ưu hóa sử dụng phần mềm mô công nghệ 41 1.3 Một số cố công nghệ cách phân tích, đánh giá phần mềm mô 43 1.3.1 Sự giảm hoạt tính xúc tác .43 1.3.2 Sự giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt 44 CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG TATORAY 46 2.1 Phương pháp nghiên cứu 46 2.2 Phần mềm mô 47 2.2.1 Giới thiệu chung phần mềm mô .47 Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền n-PBenzene 17.6 17.6 -0.03 0.1 0.1 5.36 1M2-EBenzene 109.4 109.4 -0.02 11.7 12.6 7.60 135-MBenzene 373.7 373.5 -0.05 216.0 218.7 1.28 14-EBenzene 79.7 79.7 -0.02 1.3 1.5 14.91 3EoXylene 80.6 80.6 -0.02 8.9 9.5 6.37 1245-M-BZ 60.7 60.7 -0.03 21.9 22.6 3.49 -0.11 1085.9 1101.0 1.38 Toluen+C9+A 1963.9 1961.6 Độ chuyển hóa (% mol) Thiết kế 44.70 Mô 43.88 Hình 3.26: Độ chuyển hóa theo mô phân xưởng Tatoray Kết cho thấy thông số hệ phản ứng mô phỏng, đặc biệt thông số quan trọng, gần giống với số liệu thiết kế Sở dĩ có khác mô hình nhiệt Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 90 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền động sử dụng để mô mô hình dành cho đào tạo vận hành, mô hình dùng để thiết kế mô hình chuẩn, độc quyền UOP 3.2.3 So sánh tiêu sản phẩm phân xưởng Chỉ tiêu sản phẩm phân xưởng Tatoray thể Bảng 3.3 Bảng 3.3: So sánh tiêu dòng sản phẩm Dòng Offgas (215) Chỉ tiêu Sản phẩm đỉnh (234) Sản phẩm đáy (271) Thiết kế Mô Sai số (%) Thiết kế Mô Sai số (%) Thiết kế Mô Sai số (%) Nhiệt độ (oC) 9.029 0.32 47 47.21 0.45 162 166.1 2.53 Áp suất (kPag) 519 519 0.00 631 631 0.00 1058 1058 0.00 Lưu lượng (kmol/h) 291.34 281.10 -3.82 310.31 325.0 4.73 1715.1 1719.0 0.23 Hàm lượng Benzen (% mol) 0.52 0.56 7.69 75.52 72.24 -4.35 0.28 0.10 -64.34 Hàm lượng Toluen (% mol) 0.00 0.00 0.00 1.30 1.30 0.00 46.92 47.59 1.41 Kết cho thấy tiêu sản phẩm mô hình mô đạt so với thiết kế, chí tiêu hàm lượng benzen sản phẩm đáy tốt so với thiết kế, điều cho phép khả tối ưu hóa vận hành phân xưởng (đề cập mục 3.4 đây) 3.3 Cân vật chất lượng 3.3.1 Cân vật chất Với mô hình mô dòng vào 101’, 102’ 180, dòng 215, 234 271 Sử dụng công cụ Property Balance Utility để tính toán cân vật chất, kết thu Hình 3.27 Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 91 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Hình 3.27: Kết tính cân vật chất Kết cho thấy sai số tương đối nhỏ, khoảng 0.08%, điều cho thấy hệ mô vận hành ổn định mô động chịu ảnh hưởng độ trễ theo thời gian lưu chứa vật chất hệ thống 3.3.2 Cân lượng Tương tự cân vật chất, cân lượng tính theo tổng dòng lượng vào tổng dòng lượng Sử dụng công cụ Property Balance Utility tính cân lượng Hình 3.28 Kết cho thấy sai số cân lượng khoảng 4.04% Sai số để sát với thực tế có mô thất thoát nhiệt môi trường số thiết bị quan trọng, mà thất thoát lại không tính toán công cụ Property Balance Utility Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 92 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Hình 3.28: Kết tính cân lượng 3.4 Tối ưu hóa Như đề cập mục 1.2, có nhiều cách để tối ưu hóa trình vận hành nhà máy lọc hóa dầu Tuy nhiên, phạm vi luận văn nghiên cứu tối ưu hóa lượng tiêu thụ cụm chưng cất tách sản phẩm 3.4.1 Phương pháp thực Phương pháp tối ưu hóa sử dụng tiến hành thay đổi thông số vận hành cụm phân xưởng mô hình mô cho lượng lượng tiêu thụ thấp mà đảm bảo tiêu dòng sản phẩm mong muốn Đối với cụm chưng cất tách sản phẩm phân xưởng Tatoray UOP, tiêu quan trọng hàm lượng toluen sản phẩm đỉnh tháp (dòng 234) hàm lượng benzen sản phẩm đáy tháp (dòng 271) Theo thiết kế tiêu có giá trị lần Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 93 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền lượt 1,3% mol toluen sản phẩm đỉnh 0,28% mol benzen sản phẩm đáy (xem Bảng 3.3) Năng lượng tiêu thụ cụm chưng cất tách sản phẩm bao gồm: - Năng lượng cấp cho thiết bị trao đổi nhiệt tái đun đáy tháp E-205A/B; - Năng lượng cấp từ buồng đối lưu lò gia nhiệt H-101 để tái đun đáy tháp; - Năng lượng tiêu thụ quạt làm mát đỉnh tháp AC-201; - Năng lượng tiêu thụ để làm lạnh thiết bị E-204; - Năng lượng tiêu thụ bơm P-201A/B P-202A/B Trong dòng lượng cấp từ buồng đối lưu lò gia nhiệt H-101 để tái đun đáy tháp giữ không đổi thực tế công suất lò gia nhiệt điều khiển cụm phản ứng, dòng lượng lại thay đổi thông số vận hành cụm thay đổi 3.4.2 Kết Các Case study nghiên cứu sau: - Design case: Các dòng lượng cấp vào thiết kế, nhiệt độ đĩa nhạy cảm điều chỉnh để sản phẩm đỉnh tháp đạt tiêu thiết kế (lúc tiêu sản phẩm đáy tháp tốt thiết kế) - Case 1: Giảm lượng cấp vào tháp cách giảm dòng cấp nhiệt từ phân xưởng chưng cất tách xylen (dòng 261 (XYF)), điều chỉnh nhiệt độ đĩa nhạy cảm để sản phẩm đỉnh tháp đạt tiêu thiết kế (chỉ tiêu sản phẩm đáy tháp tốt thiết kế) - Case 2: Giảm lượng cấp vào tháp để sản phẩm đáy tiêu thiết kế, điều chỉnh nhiệt độ đĩa nhạy cảm để sản phẩm đỉnh tháp đạt tiêu thiết kế - Case 3: Giảm lượng cấp vào tháp để hàm lượng benzen sản phẩm đáy 0,4% mol, điều chỉnh nhiệt độ đĩa nhạy cảm để hàm lượng toluen sản phẩm đỉnh 1,7% mol - Case 4: Giảm lượng cấp vào tháp để hàm lượng benzen sản phẩm đáy 0,5% mol, điều chỉnh nhiệt độ đĩa nhạy cảm để hàm lượng toluen sản phẩm đỉnh 2,0% mol Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 94 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Tổng hợp kết tối ưu hóa thể Bảng 3.4 Bảng 3.4: Kết nghiên cứu Case Study cho tối ưu hóa cụm tháp chưng cất Thiết kế Design Case Case Case Case Case 357.4 357.4 350 339 331 325.9 Đĩa nhạy cảm (đĩa 10) - 169.9 169.6 169.3 170.8 171.6 Dòng Offgas 9.029 9.015 9.017 9.033 9.002 Sản phẩm đỉnh 47 47.21 47.16 47.12 47.27 47.21 Sản phẩm đáy 162 166.1 165.6 165.4 165.3 165.0 Benzen Offgas 0.52 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 Toluen sản phẩm đỉnh 1.30 1.30 1.30 1.30 1.70 2.00 Benzen sản phẩm đáy 0.28 0.10 0.15 0.28 0.40 0.50 Thông số FIC-0202/3 SP (m3/h) Nhiệt độ (oC) Chỉ tiêu (% mol) Lưu lượng sản phẩm (kmol/h) Dòng Offgas 291.3 280.2 281.0 281.3 280.1 281.7 Sản phẩm đỉnh 310.3 325 324.4 321.3 319.9 319.1 Sản phẩm đáy 1715.1 1719.0 1713.0 1716.0 1716.0 1718.0 E-205A/B 18.971 16.780 16.566 16.276 16.042 15.900 H-101-Convection 1.964 3.606 3.606 3.606 3.606 3.606 AC-201 8.591 8.098 7.884 7.682 7.559 7.320 E-204 0.502 0.393 0.392 0.394 0.399 0.396 P201A/B 0.056 0.044 0.044 0.044 0.044 0.043 P202A/B 0.189 0.136 0.136 0.136 0.136 0.136 Tổng lượng tiêu thụ 30.274 29.058 28.628 28.138 27.786 27.401 Giảm so với Design Case - - 0.430 0.920 1.272 1.657 179 248 323 Năng lượng tiêu thụ (MW) Giá trị tiết kiệm (USD (theo đơn giá 0.195 USD/kW)*) Tính theo vận hành - - 84 Tính theo năm vận hành (8320 giờ) - - 697,129 1,492,835 2,063,385 2,687,554 *: Đây giá trị ví dụ, tính toán từ giá nhiên liệu tiêu thụ để sản xuất lượng nhà máy lọc dầu Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 95 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Kết nghiên cứu cho thấy, Case tiêu sản phẩm đạt yêu cầu theo thiết kế quy đổi giá trị lượng tiết kiệm 1,492,835 USD/năm Giả sử phân xưởng khác tổ hợp Aromatics điều chỉnh để chấp nhận tiêu sản phẩm phân xưởng Tatoray giảm xuống 2% mol toluen sản phẩm đỉnh 0.5% mol benzen sản phẩm đáy (Case 4), giá trị lượng tiết kiệm lên đến 2,687,554 USD/năm 3.5 Một số vấn đề thường gặp trình vận hành cách xử lý 3.5.1 Sự giảm hoạt tính xúc tác Theo phương pháp nêu mục 1.3.1, số liệu vận hành thực tế, giảm hoạt tính xúc tác giả định cách giảm số tốc độ chiều thuận phản ứng, cụ thể giảm hệ số A phương trình Arrhenius Hệ số A phương trình phản ứng động học đặc trưng cho tần suất chiều hướng va chạm phân tử nên định tốc độ phản ứng giá trị nhiệt độ định Cách tiến hành cụ thể hệ số A phản ứng giảm dần, đồng thời nhiệt độ phản ứng tăng dần (để đảm bảo độ chuyển hóa 43.88%) đến nhiệt độ đầu vào phản ứng đạt giá trị thiết kế cho EOR 482oC Kết thu được thể Bảng 3.5 Bảng 3.5: Kết mô giảm hoạt tính xúc tác Hệ số A A Nhiệt độ đầu vào phản ứng 363 80%A 50%A 30%A 20%A 15.5%A 375.8 403.6 436.2 463.8 482 Trong trình vận hành phân xưởng, có số liệu thực tế thành phần sản phẩm độ chuyển hóa, phương pháp áp dụng để xác định giá trị nhiệt độ đầu vào phản ứng cần điều chỉnh đánh giá thành phần sản phẩm, độ chuyển hóa v.v… trước áp dụng vào thực tế Ngoài tốc độ giảm hoạt tính xúc tác đánh giá từ xác định tuổi thọ xúc tác Giả sử trình vận hành, để đảm bảo độ chuyển hóa cần tăng nhiệt độ đầu vào thiết bị phản ứng trung bình 2oC/tháng, với thiết kế phân xưởng (nhiệt độ SOR Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 96 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền EOR 363oC 482oC) sau khoảng năm phải dừng phân xưởng để tái sinh thay chất xúc tác 3.5.2 Sự giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt Phần mềm Unisim Design cung cấp lựa chọn mô cố thiết bị trao đổi nhiệt dạng Shell-Tube bao gồm: - Giảm hiệu suất làm việc (Performance Deterioration); - Tắc nghẽn Shell (Shell Fouling); - Tắc nghẽn ống (Tube Fouling); - Rò rỉ ống (Tube Leakage) Để đơn giản mô trường hợp giảm hiệu suất làm việc thiết bị trao đổi nhiệt tái đun đáy tháp E-205A, thông số cụ thể Bảng 3.6 Bảng 3.6: Thông số mô giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt Thông số Thiết bị Loại cố Failed Performance (%) Giá trị E-205A Giảm hiệu suất làm việc 80.00 Delay Time (seconds) 10 Ramp Interval (seconds) 30 Hình 3.29: Sơ đồ cụm thiết bị trao đổi nhiệt tái đun đáy tháp tách sản phẩm Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 97 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Khi kích hoạt cố, hiệu suất trao đổi nhiệt thiết bị giảm làm cho nhiệt độ dòng tái đun đáy tháp 248A giảm, đồng nghĩa khả phân tách tháp chưng cất giảm làm cho hàm lượng benzen sản phẩm đáy (dòng 271) tăng lên, cụ thể Hình 3.30 (thời điểm nhiệt độ dòng 248A giảm đột ngột từ trạng thái ổn định 227.7 C thời điểm bắt đầu cố) o Hình 3.30: Thay đổi nhiệt độ dòng tái đun đáy tháp hàm lượng benzen sản phẩm đáy xảy cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt Có nhiều phương án để khắc phục cố này, chọn phương án tăng lưu lượng dòng cấp nhiệt 261B từ phân xưởng chưng cất tách xylen cho thiết bị trao đổi nhiệt E-205B (dùng điều khiển FIC-0203) nhằm bổ sung lượng nhiệt thiếu hụt cho tháp chưng cất để tiêu sản phẩm đáy đạt lại trước xảy cố (hàm lượng benzen 0.001 phần mol) Giá trị điều chỉnh kết khắc phục thể Hình 3.31 tổng hợp Bảng 3.7 Trước tăng lưu lượng dòng 261B nhiệt độ dòng 248A 227 oC hàm lượng benzen sản phẩm đáy 0.0059 phần mol Khi tăng dần lưu lượng dòng 261B nhiệt độ dòng 248A tăng dần hàm lượng benzen sản phẩm đáy giảm dần Khi lưu lượng dòng 261B tăng lên đến 435m3/h hàm lượng benzen sản phẩm đáy trở giá trị trước xảy cố 0.001 phần mol Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 98 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền Hình 3.31: Biểu đồ thông số khắc phục cố giảm hiệu suất trao đổi nhiệt Bảng 3.7: Tổng hợp số liệu mô giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt Thông số Trước cố Trong cố Sau xử lý Nhiệt độ dòng 248A (oC) 227.7 227 227.4 Lưu lượng dòng 261B (m3/h) 357.4 357.4 435 Hàm lượng benzen SP đáy (phần mol) 0.001 0.0059 0.001 Phương án đề xuất phương án xử lý túy theo kỹ thuật Trên thực tế, việc lựa chọn thay đổi thông số vận hành hay dừng thiết bị để bảo dưỡng phụ thuộc vào đánh giá chi phí lượng phụ trội, chi phí bảo dưỡng thiết bị v.v… Học viên: Nguyễn Duy Thuận Trang 99 Luận văn: Mô công nghệ Tatoray GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền KẾT LUẬN Luận văn mô thành công toàn phân xưởng Tatoray phần mềm Unisim Design, kết mô thu phù hợp với số liệu thiết kế từ nhà cung cấp quyền UOP: thông số quan trọng dòng công nghệ có sai số