Đưa ra thiết kế công nghệ (nhiệt độ dòng nhập liệu, số mâm chưng cất...), bao gồm việctính toán công suất pumparound cần thiết cho một tháp chưng cất khí quyển dầu thô. Mô phỏng tháp chưng cất khí quyển dầu thô trên Hysys, sau đó tìm công suất pumparoundthích hợp nhất cho việc tận dụng nhiệt lượng để gia nhiệt dầu thô nhập liệu thông qua hệthống thiết bị trao đổi nhiệt. Thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt choĐưa ra thiết kế công nghệ (nhiệt độ dòng nhập liệu, số mâm chưng cất...), bao gồm việctính toán công suất pumparound cần thiết cho một tháp chưng cất khí quyển dầu thô. Mô phỏng tháp chưng cất khí quyển dầu thô trên Hysys, sau đó tìm công suất pumparoundthích hợp nhất cho việc tận dụng nhiệt lượng để gia nhiệt dầu thô nhập liệu thông qua hệthống thiết bị trao đổi nhiệt. Thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt choĐưa ra thiết kế công nghệ (nhiệt độ dòng nhập liệu, số mâm chưng cất...), bao gồm việctính toán công suất pumparound cần thiết cho một tháp chưng cất khí quyển dầu thô. Mô phỏng tháp chưng cất khí quyển dầu thô trên Hysys, sau đó tìm công suất pumparoundthích hợp nhất cho việc tận dụng nhiệt lượng để gia nhiệt dầu thô nhập liệu thông qua hệthống thiết bị trao đổi nhiệt. Thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt cho
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHIÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN KĨ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MSMH: CH4313 THIẾT KẾ CỤM CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN DẦU THƠ VỚI MỤC TIÊU TỐI THIỂU HĨA NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ Sinh viên thực hiện: Đỗ Tiến Đạt MSSV: 1610623 Lớp: HC16KSTN GV hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Duy Quang TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BỘ MÔN KT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: ĐỖ TIẾN ĐẠT MSSV: 1610623 NGÀNH: LỚP: HC16KSTN KT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ Tên luận văn: Thiết kế cụm chưng cất khí dầu thơ với mục tiêu tối thiểu hóa lượng lượng tiêu thụ Nhiệm vụ: - Đưa thiết kế cơng nghệ (nhiệt độ dịng nhập liệu, số mâm chưng cất…), bao gồm việc tính tốn cơng suất pump-around cần thiết cho tháp chưng cất khí dầu thơ - Mơ tháp chưng cất khí dầu thơ Hysys, sau tìm cơng suất pump-around thích hợp cho việc tận dụng nhiệt lượng để gia nhiệt dầu thô nhập liệu thông qua hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt - Thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt cho cụm chưng cất khí dầu thơ dùng kỹ thuật pinch Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 01/ 09 / 2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30 / 05 / 2020 Họ tên người hướng dẫn: Nguyễn Thành Duy Quang Phần hướng dẫn: BM Chế Biến Dầu khí 100% Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ mơn Ngày tháng năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MƠN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TS Đào Thị Kim Thoa TS Nguyễn Thành Duy Quang PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người phản biện (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ luận văn: Bộ Mơn Chế Biến Dầu Khí LỜI CÁM ƠN Thành phố Hồ Chí Minh ngày cuối chặng đường ý nghĩa, mãi khắc ghi kí ức, dần trơi kết thúc, em viết dòng chữ lời cám ơn với tâm trạng đong đầy cảm xúc khó tả Chặng đường học tập đại học em mái nhà B2 – Khoa Kĩ thuật Hóa học, trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM nói dài khơng tất nhiên không ngắn Bốn năm Bách Khoa giúp em nhận biết vốn kiến thức thân cịn nhỏ bé, thiếu sót nhiều năm Bách Khoa rèn luyện, trang bị, nâng đỡ cho em phát triển qua ngày Em hôm phiên tốt đẹp hơn, giỏi giang hơn, trưởng thành em ngày trước nhiều, ngày chập chững tốt nghiệp phổ thông, nhờ vào dạy dỗ, hỗ trợ quý thầy cô giảng viên, công nhân viên nhà trường giúp đỡ, trân quý, thương yêu từ người bạn Tuổi trẻ em thật may mắn rạng ngời có duyên gặp gỡ người đỗi tuyệt vời Con xin cám ơn ba mẹ sinh con, nuôi nấng, dạy dỗ nên người trao cho thật nhiều yêu thương mặc cho tất khó khăn, vất vả đời, khơng có ba mẹ khơng biết đến giới tươi đẹp Con cám ơn Bà Chín, Bà Ngoại, Mẹ Út Ba Út ln bên con, hỗ trợ mặt tinh thần lẫn vật chất suốt thời gian học tập đại học, khơng có người khơng hưởng giáo dục đủ đầy Con mang ơn yêu thương người Em xin trân trọng cám ơn thầy hướng dẫn, Tiến sĩ Nguyễn Thành Duy Quang ln quan tâm giúp đỡ, tận tình hướng dẫn hỗ trợ để em hồn thành tốt luận văn Trong thời gian khoảng 10 tháng làm việc với thầy, em nỗ lực hết mình, ln thể ý chí cầu tiến, ham học hỏi, thật chăm chỉ, tâm hoàn thành tốt nhiệm vụ mà đề tài luận văn đưa tích lũy, học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu từ thầy Bên cạnh kỉ niệm khó phai lần trao đổi đề tài nhà thầy, mà thầy trò cố gắng vượt lên trở ngại dịch bệnh gây Một lần nữa, em cám ơn thầy thật nhiều em may mắn làm học trò thầy Em học trị thầy Mình gửi lời cám ơn đến Cẩm Tú, bạn đồng hành hành trình gian nan vui ý nghĩa để hồn thành luận văn Khơng có Cẩm Tú khơng thể tiến xa vậy, lại may mắn quen biết, vui chơi học tập Tú Đồng thời cám ơn tất bạn bè bên mình, hết khoảng thời gian đại học rạng rỡ Mình khơng thể kể hết tên người trang giấy kịp lưu giữ hết vào tim Mãi yêu người Kiến thức trời biển vô tận khả thời gian em hữu hạn mà nên luận văn chắn tránh khỏi thiếu sót em mong thầy dạy, góp ý thêm để em cải thiện tốt tự tin vào đường sau Lời cuối em xin cám ơn chân thành, sâu sắc quý thầy cô Bộ mơn Kĩ thuật Chế biến Dầu khí tất kiến thức giá trị quý báu trang bị cho em Em kính chúc q thầy dồi sức khỏe, vui vẻ hạnh phúc sống, đường nghiệp Đối với em thầy có nghiệp vẻ vang trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Trân trọng Đỗ Tiến Đạt MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Đặt vấn đề 11 1.2 Mục tiêu 12 1.3 Cấu trúc luận văn 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Chưng cất khí dầu thơ 14 2.1.1 Các tính chất lý hóa dầu thơ 14 i Độ bay 14 ii Tỷ trọng 14 iii Độ nhớt 14 iv Sự ăn mịn nhiễm mơi trường 15 v Điểm vẩn đục điểm chảy 16 vi Điểm chớp cháy 16 vii Chỉ số octane 16 viii Trị số cetane 17 2.1.2 Sản phẩm trình chưng cất 17 2.1.3 Các trình chưng cất 18 i Chưng cất đơn giản 18 ii Chưng cất phức tạp 18 a Chưng cất hồi lưu 19 b Chưng cất chân khơng chưng cất có nước 19 2.2 Quy trình chưng cất khí dầu thơ 19 2.3 Phương pháp tối ưu 22 2.3.1 Pumparound 22 2.3.2 Kĩ thuật phân tích Pinch 24 i Khái niệm vai trò 24 ii Trình tự thực 26 a The Composite Curve 26 b Xác định mục tiêu lượng 27 c Thiết kế mạng trao đổi nhiệt 29 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 30 3.2 Quy trình cân vật chất 30 3.2.1 Xác định nhiệt độ phân đoạn sản phẩm 30 3.2.2 Xác định phần trăm thể tích sản phẩm đường cong TBP 30 3.2.3 Cân vật chất 30 3.3 Tính tốn Flash zone 31 3.3.1 Vẽ đường EFV 31 3.3.2 Các tính toán cho phần Flash zone 33 3.3.3 Tính tốn điều kiện nhập liệu Flash zone 34 3.4 Quy trình cân lượng 34 3.4.1 Cân nhiệt cho tháp (Tower Heat Balances) 34 i Nhiệt độ dòng sản phẩm Residue rời khỏi tháp 34 ii Nhiệt độ dịng sản phẩm trích ngang 37 a Tower pressure profile 37 b Điểm sơi đầu lí thuyết (theoretical initial boiling points) 39 c Tính tốn xấp xỉ áp suất riêng phần nhiệt độ trích ngang 39 3.4.2 Nhiệt độ đỉnh tháp (Tower Top Temperature) 40 3.4.3 Nhiệt độ rời tháp nhả dịng trích ngang (Side Stream Stripper Bottom Temperature) 40 3.4.4 Cân nhiệt lượng cho toàn tháp chưng cất 42 3.5 Đường kính tháp chưng cất 45 3.6 Tổng kết quy trình thiết kế 46 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA CỤM CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN 48 4.1 Mô Aspen Hysys 48 4.2 Kiểm tra độ phân tách chất lượng sản phẩm 51 4.2.1 Độ phân tách 51 4.2.2 Chất lượng sản phẩm 52 4.3 Tối ưu Pumparound 55 4.3.1 Hệ thống Pumparound 55 4.3.2 Cách thức tiến hành 57 4.3.3 Kết 58 4.4 Thiết kế mạng trao đổi nhiệt với kĩ thuật Pinch 59 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn, Thanh Hóa, Việt Nam 11 Hình 2.1: Cấu hình cụm chưng cất khí dầu thơ 20 Hình 2.2: Đánh đổi vốn đầu tư chi phí lượng 25 Hình 2.3: Đường composite curve đồ thị T - ∆H 27 Hình 2.4: Heat sink Heat source 28 Hình 2.5: Đồ thị Cost - ∆Tmin 29 Hình 3.1: Đường cong TBP 31 Hình 3.2: Đường cong EFV điều kiện Flash zone 35 Hình 3.3: Giản đồ cân lượng khu vực nhả đáy 36 Hình 3.4: Cấu hình tháp 38 Hình 3.5: Giản đồ cân lượng cho tháp nhả 41 Hình 3.6: Giản đồ cân lượng cho toàn tháp 43 Hình 3.7: Giản đồ cân lượng cho đỉnh tháp 44 Hình 4.1: Cấu hình cụm chưng cất khí 48 Hình 4.2: Mơi trường bên tháp 49 Hình 4.3: Thơng số sản phẩm Naphtha 49 Hình 4.4: Thơng số sản phẩm Kerosene 50 Hình 4.5: Thơng số sản phẩm Diesel 50 Hình 4.6: Thông số sản phẩm AGO 50 Hình 4.7: Thơng số phần cặn lỏng Residue 51 Hình 4.8: Thơng số Pumparound 51 Hình 4.9: Thơng số Stripper 51 Hình 4.10: Vị trí xếp hệ thống Pumparound 56 Hình 4.11: Đường Composite Curve 63 Hình 4.12: Sơ đồ lưới mạng trao đổi nhiệt 65 Hình 4.13: Cấu hình hệ thống gia nhiệt dầu thô 68 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các khí thải 15 Bảng 2.2: Đặc trưng số octane hydrocarbon 17 Bảng 2.3: Đặc trưng trị số cetane hydrocarbon 17 Bảng 2.4: Các sản phẩm trình chưng cất 17 Bảng 3.1: Khoảng nhiệt độ sôi phân đoạn sản phẩm 30 Bảng 3.2: Phần trăm thể tích sản phẩm TBP 31 Bảng 3.3: Cân vật chất 32 Bảng 3.4: Đường cong EFV áp suất khí 32 Bảng 3.5: Tổng nhiệt lượng dầu thô điều kiện Flash zone 35 Bảng 3.6: Cân lượng khu vực nhả đáy 36 Bảng 3.7: Tóm tắt vị trí mâm áp suất tương ứng 39 Bảng 3.8: Thơng số đặc trưng dịng trích ngang 40 Bảng 3.9: Cân lượng cho tháp nhả AGO 41 Bảng 3.10: Cân lượng cho toàn tháp 43 Bảng 3.11: Cân lượng cho đỉnh tháp 45 Bảng 3.12: Thông số pumparound 45 Bảng 3.13: Thông số sản phẩm 47 Bảng 3.14: Cấu hình tháp chưng cất 47 Bảng 3.15: Thông số Pumparound 47 Bảng 4.1: Nhiệt độ phân tách phân đoạn 52 Bảng 4.2: Tiêu chuẩn chất lượng Naphtha 53 Bảng 4.3: Tiêu chuẩn chất lượng Kerosene 53 Bảng 4.4: Tiêu chuẩn chất lượng Diesel 54 Bảng 4.5: Tiêu chuẩn chất lượng AGO 55 Bảng 4.6: Các giá trị tối ưu tỉ số PA 58 Bảng 4.7: Tóm tắt kết vận hành tăng tỉ lệ PA lên 1,60 & 1,70 58 Bảng 4.8: Tóm tắt kết vận hành tăng tỉ lệ PA lên 1,65 & 1,82 59 Bảng 4.9: Dữ liệu dòng quy trình 60 Bảng 4.10: Problem table cascade 61 Bảng 4.11: Dữ liệu dòng thiết bị trao đổi nhiệt 66 Bảng 4.12: Hiệu hệ thống trao đổi nhiệt 67 10 Bảng 4.8: Tóm tắt kết vận hành tăng tỉ lệ PA lên 1,65 & 1,82 Diesel & AGO PA Diesel & AGO PA ratio: 1.60 & 1.70 ratio: 1.65 & 1.82 Diesel PA draw temperature, oC 262 267 AGO PA draw temperature, oC 318 324 Desalter inlet temperature, oC 130 Furnace inlet temperature increased, oC Furnace and Condenser duty decreased, 5.8 x106 kJ/h Energy saving, x106 kJ/h 14.2 25.0 Fuel gas consumption saving, tonne/yr 932 1680 Ở lần tối ưu thứ hai cuối giới hạn cho phép nhà máy, ta đạt nhiệt độ dịng dầu thơ đầu vào lị đốt tăng thêm oC, tổng cộng tăng lên đến 14 oC so với thiết kế ban đầu Công suất lò đốt thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp có khoảng giảm 5.8x106 kJ/h so với giá trị trước Năng lượng tiết kiệm 25.0x106 kJ/h, chiếm gần 9% tổng lượng tiện ích vận hành Từ cắt giảm chi phí cho nhiên liệu khí đốt tiêu thụ năm lên tới 1680 Sau cùng, kết tối ưu tỉ lệ pumparound lần hai chấp nhận áp dụng trực tiếp vào cấu hình thiết kế, thơng số vận hành cụm chưng cất khí dầu thơ 4.4 Thiết kế mạng trao đổi nhiệt với kĩ thuật Pinch Thành phần sơ đồ mạng lưới trao đổi nhiệt bao gồm dịng quy trình lạnh, dịng quy trình nóng sử dụng tổng cộng nguồn tiện ích bên ngồi dịng tiện ích nóng, dịng tiện ích lạnh Các mục tiêu sử dụng tiện ích nóng lạnh tính tốn, đánh giá cách thực tồn Problem Table Analysis (PTA) Chi tiết q trình giải thể bảng 4.9 4.10 Độ chênh lệch nhiệt độ tối thiểu chọn để thiết kế mạng trao đổi nhiệt, ∆Tmin = 20 oC (khoảng ∆Tmin điển hình cho nhà máy lọc hóa dầu 20 – 40 oC) Đường composite curve xây dựng hình 4.11 từ liệu dịng trích xuất 59 Bảng 4.9: Dữ liệu dịng quy trình STT CP Loại dịng TS (oC) TT (oC) Nóng 238 138 36 Nóng 138 46 30 Nóng 134 91 350 Nóng 253 166 79 Nóng 166 105 69 Nóng 105 52 62 Nóng 158 124 176 Nóng 124 59 158 Nóng 300 216 20 10 Nóng 216 127 18 11 Nóng 127 71 16 12 Nóng 267 210 128 13 Nóng 210 185 120 14 Nóng 354 271 221 15 Nóng 271 193 200 16 Nóng 324 251 140 17 Lạnh 38 47 303 18 Lạnh 47 94 323 19 Lạnh 94 107 344 20 Lạnh 107 124 354 21 Lạnh 124 128 361 22 Lạnh 128 138 366 23 Lạnh 138 156 383 24 Lạnh 156 162 435 25 Lạnh 162 196 458 dòng 60 (kW/oC) 26 Lạnh 196 212 476 27 Lạnh 212 215 482 28 Lạnh 215 236 489 29 Lạnh 236 272 506 30 Lạnh 272 343 535 Bảng 4.10: Problem table cascade Khoảng Heatcascade at nhiệt độ ∆H (kW) stage 1, ∆H (kW) (oC) 353 4815 344 -4815 9420 314 -14235 4176 290 -18411 1232 282 -19643 2625 261 -22268 584 257 -22852 198 246 -23050 243 -23053 -156 241 -22897 806 228 -23703 -12 225 -23691 -33 61 Heatcascade at stage 2, ∆H (kW) 33312 28497 19077 14901 13669 11044 10460 10262 10259 10415 9609 9621 222 -23658 9654 -23386 9926 -23188 10124 -22763 10549 -24163 9149 -25048 8264 -26680 6632 -28880 4432 -30720 2592 -31090 2222 -31218 2094 -31368 1944 -33312 -31289 2023 -30398 2914 -27608 5704 -24908 8404 -20806 12506 -21946 11366 -272 206 -198 200 -425 183 1400 175 885 172 1632 166 2200 156 1840 148 370 138 128 134 150 128 1944 124 -2023 117 -891 114 -2790 104 -2700 95 -4102 81 1140 61 62 292 57 -22238 11074 -22662 10650 -22873 10439 -22321 10991 -20731 12581 424 49 211 48 -552 42 -1590 36 Hình 4.11: Đường Composite Curve Bằng việc rút kết tính tốn từ problem table cascade phân tích đồ thị đường composite curve, thấy quy trình đạt điểm Pinch 124 oC (điểm Pinch nóng lạnh 134 oC 114 oC) Lượng tiện ích nóng tối thiểu cần tiêu thụ 33,3 MW lượng tiện ích lạnh tối thiểu cần cung cấp 12,6 MW Công cụ Aspen Energy Analyzer sử dụng để thiết kế mạng lưới trao đổi nhiệt tối ưu cho quy trình với tiện lợi độ xác cao Aspen Energy Analyzer cung cấp kết ước lượng chi phí đầu tư hệ thống trao đổi nhiệt thiết kế Sơ đồ lưới diễn tả mạng trao đổi nhiệt liệu nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ đầu ra, lưu lượng, nhiệt lượng dịng quy trình, dịng tiện ích thiết bị trao đổi nhiệt tương 63 ứng trình bày hình 4.12 bảng 4.11 Tiếp theo hình 4.13 thể cấu hình hồn chỉnh hệ thống trao đổi nhiệt để gia nhiệt dòng nguyên liệu dầu thô dựa kết sơ đồ lưới xây dựng theo phương pháp tối ưu hóa chi phí đầu tư vận hành Hệ thống trao đổi nhiệt sau hoàn thành đem lại hiệu đáng kinh ngạc mặt sử dụng thu hồi lượng cho quy trình, qua góp phần cắt giảm nhiều chi phí vận hành cho nhà máy, giảm giá thành sản xuất sản phẩm, tăng cạnh tranh, hiệu hoạt động giảm gánh nặng tài nguyên môi trường Bảng 4.12 chứng cho nhận xét 64 Hình 4.12: Sơ đồ lưới mạng trao đổi nhiệt 65 Bảng 4.11: Dữ liệu dòng thiết bị trao đổi nhiệt Heat Exchanger Cold side Ts (oC) Crude/Ovhd Crude/Diesel Crude/PA1 Crude/AGO Crude/Kero Crude/Diesel Crude/PA2 Crude/Residue Crude/PA2 Crude/AGO Crude/PA3 ∆H Tt (oC) Ts (oC) Tt (oC) Crude A1 Kerosene Kerosene 37.8 46.9 137.8 45.6 Crude A1 Crude A2 Ovhd Ovhd to Cond 46.9 94.5 134.5 90.6 Crude A2 Crude A3 Diesel Diesel 94.5 106.9 166.2 104.8 Crude A3 Crude A4 PA1 Draw PA1 106.9 123.6 157.6 123.9 Crude A4 Crude A5 AGO AGO 123.6 128.0 215.6 126.7 Crude A5 Crude A6 Kerosene Kerosene 128.0 137.8 237.5 137.8 Crude A6 Crude A7 Diesel Diesel 137.8 155.6 252.9 166.2 Crude A7 Crude A8 PA2 PA2 Return 155.6 162.4 210.0 185.3 Crude A8 Crude A9 Residue Residue 162.4 196.3 271.1 193.3 Crude A9 Crude A10 PA2 Draw PA2 196.3 211.6 267.0 210.0 Crude A10 Crude A11 AGO AGO 211.6 215.1 299.5 215.6 Crude A11 Crude A12 PA3 Draw PA3 Return 215.1 236.1 324.2 250.7 Lowtemp Crude/Kero Hot side Crude 66 (MW) 2.76 15.4 4.3 5.92 1.58 3.59 6.81 2.97 15.55 7.29 1.70 10.26 Crude/Residue Furnace Crude A12 Crude A13 Residue Residue 236.1 272.4 354.3 271.1 Crude A13 Hot Crude 272.4 343.3 Diesel Cooler Cooling Water PA1 Cooler Cooling Water AGO Cooler Cooling Water Fired Heat 18.36 36.95 Diesel Diesel 104.8 51.7 PA1 PA1 Return 123.9 59.3 AGO AGO 126.7 71.1 3.31 10.20 0.87 Bảng 4.12: Hiệu hệ thống trao đổi nhiệt Cấu hình CDU điển hình 11 Cấu hình CDU thiết kế 13 3278 4121 Thiết bị gia nhiệt Thiết bị làm lạnh Lượng tiện ích nóng tiêu thụ (MW) 48.2 36.9 Lượng tiện ích lạnh tiêu thụ (MW) 18.6 14.4 Vốn đầu tư (millions $) 5.7 6.5 Chi phí vận hành (millions $/yr) 6.4 5.0 Thiết bị trao đổi nhiệt Tổng diện tích truyền nhiệt (m2) 67 Hình 4.13: Cấu hình hệ thống gia nhiệt dầu thơ 68 Thực việc so sánh với cụm chưng cất khí dầu thơ điển hình để làm bật hiệu mạng lưới trao đổi nhiệt thiết kế Với mạng lưới gồm 13 thiết bị trao đổi nhiệt lắp đặt, giảm thiết bị gia nhiệt (1 so với 3), đồng thới tính tổng cộng thiết bị gia nhiệt làm lạnh sử dụng tiện ích bên ngồi giảm đơn vị (5 so với 8) Việc xây dựng hệ thống trao đổi nhiệt phức tạp gia tăng vốn đầu tư lên 6,5 triệu đô mang lại lợi ích lớn cắt giảm lượng lượng tiêu thụ từ 66,8 MW xuống 51,3 MW, tiết kiệm lên đến xấp xỉ 23% tổng lượng tiện ích ban đầu Tổng chi phí đầu tư vận hành nhà máy năm (8400 hoạt động liên tục) đạt số khả quan 11,5 triệu đô so với 12,1 triệu đô nhà máy lọc dầu trung bình Bên cạnh đó, xác định giai đoạn xử lí liệu dịng, lượng tiêu thụ tiện ích nóng lạnh tối ưu cho quy trình 33,3 MW 12,6 MW Từ mức tiêu thụ 36,9 MW 14,4 MW cần phải sử dụng cấu hình có hệ thống trao đổi nhiệt xây dựng, vượt lượng tối thiểu 10,8% 14,3% cho thấy phiên thiết kế kết tốt có tính ứng dụng cao 69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Trong luận văn này, quy trình sản xuất cấu hình hồn chỉnh cụm chưng cất khí dầu thơ với nguyên liệu mỏ dầu khí Bạch Hổ thiết kế thành công dựa quy mô công nghiệp Tất thông số, tiêu phân đoạn sản phẩm kiểm tra kĩ lưỡng đáp ứng tiêu chuẩn quy định nghiêm ngặt để lưu hành thị trường Một hệ thống mạng lưới trao đổi nhiệt tối ưu xây dựng nhằm tăng cường hiệu sử dụng lượng, hiệu suất hoạt động nhà máy Hệ thống phải trải tất kiểm tra, đánh giá hiệu quả, độ tin cậy, tính khả thi dự án thực tế tối ưu mặt chi phí đầu tư vận hành Luận văn trình bày đầy đủ, chi tiết bước thiết kế nhanh dễ dàng thực dựa nguồn tài liệu tham khảo đáng tin cậy phương pháp tính tốn truyền thống cân vật chất, cân lượng, giải pháp tối ưu hóa tối ưu pumparound, kĩ thuật phân tích Pinch, tối ưu hóa chi phí Các cơng cụ phần mềm máy tính tận dụng để hỗ trợ q trính thiết kế gồm có phần mềm tính tốn Microsoft Office Excel, phần mềm mô chuyên dụng Aspen Hysys, phần mềm phân tích lượng Aspen Energy Analyzer phần mềm vẽ đồ thị, biểu đồ Bên cạnh ưu điểm trội, luận văn có số mặt hạn chế định Đó sai số tính tốn thiết kế, nguồn số liệu tham khảo mang tính chủ quan hạn chế nhận diện, tính tốn phần mềm mơ máy tính sai khác cơng thức tính tốn áp dụng tính tốn thiết kế truyền thống thực mơ Tính khả thi cịn chưa chắn cấu hình thiết kế cụm chưng cất khí dầu thơ chưa chạy thử nghiệm, kiểm tra quy mô pilot Mặc dù vậy, luận văn cố gắng vượt lên cản trở để chu, hoàn thiện nhiệm vụ giao tốt khả thời gian cho phép 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Steven A Treese, Peter R Pujadó, David S J Jones, Editors Handbook of Petroleum Processing, Second Edition, Spring 2015 [2] Jacobs Engineering Group, Houston, Texas Refinery Training, Process Engineering Department, 1991 Crude Distillation, Volume 12 [3] UOP Honeywell, Training Sevices Crude Unit Design, IPD – 2004/CU [4] Richard Turton, Richard C Bailie, Wallace B Whiting, Joseph A Shaeiwitz, Debangsu Bhattacharyya Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes, Fourth Edition [5] Juma Haydary, Department of Chemical and Biochemical Engineering Chemical Process Design and Simulation, Aspen Plus and Aspen HYSYS Applications, 2019 [6] J B Maxwell Data Book on Hydrocarbons, Application to Process Engineering, Ninth Printing [7] William L Luyben, Lehigh University Distillation Design and Control Using AspenTM Simulation, Second Edition, 2013 [8] Frank (Xin X.) Zhu Energy and Process Optimization for The Process Industries, 2013 [9] Elsevier Science, The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford Fundamentals of Petroleum Refining, First Edition, 2010 [10] A Kayode Coker Ludwig’s Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume 2, Fourth Edition [11] Ahmet Bebek, Sule Seda Ay, Turkish Petroleum Refineries Corporation Optimising Pumparound Reflux for Zero-cost Energy Savings 71 [12] Y A Liu, Ai-Fu Chang, Kiran Pashikanti Petroleum Refinery Process Modeling, Integrated Optimization Tools and Applications [13] A Kayode Coker Petroleum Refining Design and Applications Handbook, Volume 1, 2018 [14] James H Gary, Glenn E Handwerk, Mark J Kaiser Petroleum Refining, Technology and Economics, Fifth Edition [15] Warren D Seider, Daniel R Lewin, J D Seader, Soemantri Widagdo, Refiqul Gani, Ka Ming Ng Product and Process Design Principles, Synthesis, Analysis and Evaluation, Fourth Edition, 2016 [16] Y A Liu, Ai-Fu Chang, Kiran Pashikanti Refiinery Engineeringm Integrated Process Modeling and Optimization, 2012 [17] Võ Thị Ngọc Tươi, Hồng Minh Nam Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử, tập 14, 2012 [18] Lưu Cẩm Lộc Công nghệ Lọc Chế biến Dầu, 2013 [19] Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Hóa học Dầu mỏ Khí, 2014 [20] Nguyễn Hữu Tùng Kỹ thuật Tách hỗn hợp nhiều cấu tử, Các Nguyên lý Ứng dụng [21] Nguyễn Thành Duy Quang Bài giảng Design of Heat Exchanger Networks [22] Nguyễn Thành Duy Quang Bài giảng Pinch Analysis for Heat Exchanger Network Deesign and Retrofit [23] Trần Hải Ưng Bài giảng Hệ thống trao đổi nhiệt [24] Trần Hải Ưng Bài giảng Hệ thống trao đổi nhiệt [25] Natural Resources Canada Pinch Analysis: For the Efficient Use of Energy, Water and Hydrogen 72 [26] Petrolimex Bộ Tiêu chuẩn sở, u cầu kĩ thuật Xăng khơng chì, Dầu hỏa dân dụng, Nhiên liệu Diesel, Nhiên liệu đốt lò, Nhiên liệu hàng hải Xăng khơng chì pha 5% Etanol, 2015 [27] Aspen Tech Aspen Hysys 2004.2, Tutorials and Applications [28] H M Moharam, A M Braek, M A Fahim, Department of Chemical Engineering A Simple Method of Estimating the Enthalpy of Petroleum Frations, 1998 [29] Aspen Tech Aspen Energy Analyzer, Tutorial Guide, 2008 [30] E E Tarifa, E Erdmann, D Humana, J Martínez A New Method for Estimating the EFV Distillation Curve [31] Norman P Lieberman, Elizabeth T Lieberman A Working Guide to Process Equipment, Fourth Edition [32] Alan P Rossiter, Beth P Jones Energy Management and Efficiency for The Process Industries, 2015 [33] Ian C Kemp, B Linnhoff, D W Townsend, D Boland, G F Hewitt, B E A Thomas, A R Guy, R H Marsland Pinch Analysis and Process Integration, A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, Second Edition [34] Linnhoff March Introduction to Pinch Technology, 1998 [35] Hydrocarrbon Processing Refining Processes Handbook, 2011 [36] Dương Thành Trung Bài giảng Các sản phẩm dầu khí 73 ... Tên luận văn: Thiết kế cụm chưng cất khí dầu thơ với mục tiêu tối thiểu hóa lượng lượng tiêu thụ Nhiệm vụ: - Đưa thiết kế công nghệ (nhiệt độ dòng nhập liệu, số mâm chưng cất? ??), bao gồm việc tính... liệu cụm chưng cất khí dầu thơ nhà máy lọc hóa dầu công cụ hiệu sử dụng rộng rãi, phổ biến Từ đó, đề tài hình thành để cung cấp thiết kế công nghệ cụm chưng cất khí dầu thơ với mục tiêu tối thiểu. .. vào đối tượng mỏ 12 dầu khí Bạch Hổ để xây dựng cụm chưng cất khí dầu thô quy mô công nghiệp Đồng thời, nghiên cứu áp dụng phương pháp tối ưu để tối thiểu lượng lượng tiêu thụ trình vận hành sản