Mô hình hóa quá trình sản xuất dung môi từ condensate tại nhà máy lọc dầu cát lái bằng chương trình mô phỏng pro

Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng MỤC LỤC PHẦN I: I II III IV TỔNG QUAN Nguồn condensate - Các hướng chế biến sử dụng condensate I.1 Nguồn condensate I.1.1 Khái niệm thuật ngữ condensate I.1.2 Nguồn condensate Viện Nam khu vực I.2 Các hướng chế biến sử dụng condensate I.2.1 Sản xuất nhiên liệu I.2.2 Sản xuất dung môi I.2.3 Sản xuất nguyên liệu cho ngành hóa dầu Các sản phẩm dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ II.1 Thị trường loại dung môi II.2 Một số đơn vị, ngành nghề sử dụng dung môi dầu mỏ II.3 Các đơn vị kinh doanh dung môi thị trường Miền Nam II.4 Các đơn vị sản xuất dung môi dầu mỏ II.5 Yêu cầu kỹ thuật lónh vực sử dụng loại dung môi II.5.1 Các đặc tính kỹ thuật dung môi II.5.2 Một số tiêu chuẩn dung môi thị trường II.6 Dự báo nhu cầu năm tới Trang 6 9 10 11 11 12 13 13 14 18 Giới thiệu tổng quan Công ty SAI GÒN PETRO nhà máy lọc dầu Cát Lái III.1 Lịch sử thành lập phát triển III.2 Tình hình sản xuất kinh doanh mặt hàng xăng dầu, khí đốt III.2.1 Hoạt động sản xuất III.2.2 Xuất nhập III.2.3 Kinh doanh gas xăng dầu III.3 Định hướng phát triển Công ty 20 21 21 21 Giới thiệu phần mềm PRO/II IV.1 Giới thiệu chung IV.2 Chương trình mô Pro/II IV.2.1 Các công cụ mô IV.2.2 Các tính toán nhiệt động 22 23 23 24 19 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng IV.2.3 IV.2.4 PHẦN II : Chương I Chọn sơ đồ mô nhập liệu Phương pháp chung cho trình mô Pro/II 24 25 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CONDENSATE SẢN XUẤT DUNG MÔI TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU CÁT LÁI QUI TRÌNH HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CONDENSATE TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU CÁT LÁI I Qui trình tổng thể hệ thống chưng cất condensate NMLD Cát Lái I.1 Sơ đồ qui trình tổng thể 31 I.2 Cơ cấu sản phẩm 31 II Chức - nhiệm vụ hệ thống chưng cất C-07-C-101 32 III Mô tả qui trình hoạt động hệ thống C-07-C-101 III.1 Sơ đồ công nghệ III.2 Mô tả qui trình hoạt động 32 32 IV Điều hành kiểm soát trình chưng cất hệ thống 35 Chương II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT C-07-C-101 I Lưu đồ qui trình mô 37 II Chọn sơ đồ công nghệ mô II.1 Chọn hệ thống cột chưng cất II.1.1 Cột C-07 II.1.2 Cột C-101 II.1.3 Nồi đun II.1.4 Cụm thiết bị ngưng tụ II.2 Chọn thuật toán giải II.3 Chọn phương pháp tính toán nhiệt động 38 38 39 41 43 44 45 Kiểm tra mô hình mô theo thông số thiết kế III.1 Dữ liệu thiết kế 46 46 III Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng III.2 Kết tính toán mô IV V Kiểm tra mô hình mô hệ thống C-07- C-101 theo thông số vận hành thực tế IV.1 Các số liệu condensate Nam Côn Sơn IV.2 Vận hành công suất thấp IV.3 Vận hành công suất trung bình IV.4 Vận hành công suất cao IV.5 Một số trường hợp khác IV.5.1 Trường hợp IV.5.2 Trường hợp Nhận xét đánh giá mô hình mô Chương III 49 52 52 55 58 62 65 69 72 TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH I Đặt vấn đề 75 II Tối ưu hóa theo công suất nhiệt nồi đun II.1 Cơ sở tối ưu II.2 Thiết lập hàm mục tiêu II.3 Kết tính toán II.4 Nhận xét đánh giá kết 75 76 78 81 III Tối ưu hóa theo cấu sản phẩm III.1 Cơ sở tối ưu III.2 Thiết lập hàm mục tiêu III.3 Kết tính toán III.4 Nhận xét đánh giá kết 81 82 82 85 Chương IV TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ I Đặt vấn đề 87 II Cơ sở tính toán II.1 Doanh thu từ sản phẩm II.2 Chi phí II.2.1 Nguyên liệu 87 88 89 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng II.2.2 II.2.3 II.2.4 Nhiên liệu DO đốt lò Điện tiêu thụ Hoá chất sử dụng 90 90 91 III Kết tính toán 91 IV Nhận xét kết 92 PHẦN III : KẾT LUẬN PHẦN IV : PHỤ LỤC Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng PHẦN MỘT TỔNG QUAN Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng I NGUỒN CONDENSATE - CÁC HƯỚNG CHẾ BIẾN VÀ SỬ DỤNG CONDENSATE I.1 Nguồn condensate I.1.1 Khái niệm thuật ngữ condensate Trong “Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2000” tác giả Kiều Đình Kiểm khái niệm condensate hiểu theo hai nghóa sau đây: “Là chất lỏng có chứa lượng lớn khí (hydrocarbon) hòa tan, lấy lên từ giếng chứa khí ngưng (gas condensate wells) Sau tách khí hòa tan phần lỏng lại chuyển lẫn với dầu thô đường ống cho nhà máy lọc dầu” “Là danh từ để sản phẩm ngưng tụ loại khí bất kỳ” Nghóa thứ dùng phổ biến ngành khai thác chế biến dầu mỏ Nghóa thứ hai túy thuật ngữ, khái niệm chung tượng hóa lý Phần giải thích hiểu theo nghóa thứ Ở mỏ dầu nằm sâu lòng đất có nhiệt độ áp suất mỏ cao, thường tồn dầu thô khí đồng hành Giữa hai pha lỏng (dầu thô) khí tồn cân pha, phần khí hòa tan vào dầu thô Khi chiều sâu khai thác tăng lên nhiệt độ áp suất mỏ tăng lên cao (áp suất đạt tới 104 atm) cân hai pha trở thành cân pha Methane, ethane hydrocarbon nặng tồn dạng pha trung gian khí lỏng Pha trung gian khai thác lên phân tách thành hai pha khí lỏng Pha lỏng gọi CONDENSATE Condensate khai thác từ giếng chứa khí ngưng Đặc điểm mỏ nhiệt độ cao (80 – 1000C) áp suất cao (lớn 3.104 KPa) Trong điều kiện condensate hòa tan vào khí hỗn hợp nằm dạng khí Khi khai thác, nhờ trình giảm áp, condensate ngưng tụ thành lỏng tách khỏi khí thiên nhiên I.1.2 Nguồn condensate Việt Nam khu vực Condensate thường thu trình khai thác chế biến khí thiên nhiên hay khí đồng hành Ở Việt Nam nay, condensate thu từ Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng qúa trình khai thác sử dụng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ từ trình khai thác, chế biến khí dự án khí Nam Côn Sơn • Condensate Bạch Hổ Condensate Bạch Hổ thu từ qúa trình khai thác xử lý khí đồng hành mỏ Bạch Hổ Khí đồng hành thu từ giếng dầu trình khai thác dầu Từ giếng dầu, khí thu gom giàn nén trung tâm mỏ Bạch Hổ, giàn nén trung tâm, khí nén đến áp suất cao vận chuyển đường ống đến nhà máy xử lý khí Dinh Cố (Dinh Co GPP) Tại khí đồng hành xử lý để tách khí khô cung cấp cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa, Phú Mỹ, sản xuất LPG thu condensate Hiện nay, sản lượng condensate Bạch Hổ thu trung bình khoảng 130.000 condensate/ năm [6] • Condensate Nam Côn Sơn Condensate Nam Côn Sơn sản phẩm phụ thu trình vận chuyển khí đường ống hai pha từ khơi vào bờ dự án khí Nam Côn Sơn Đây dự án khí lớn Việt Nam bao gồm hệ thống đường ống dài 400 km, bắt nguồn từ mỏ khí Lan Tây – Lan Đỏ thuộc lô 06.1, vùng trũng Nam Côn Sơn kết thúc nhà máy xử lý khí Dinh Cố (Nam Con Son pipe line Dinh Co Terminal) Từ đây, condensate tách dẫn theo đường ống kho chứa cảng Thị Vải, phần khí vận chuyển theo đường ống đến trung tâm phân phối khí Phú Mỹ (Tân Thành – Bà Rịa – Vũng Tàu) Sản lượng condensate trung bình thu vào khoảng 600 condensate/ngày đêm[6] Các công trình khai thác khí đồng hành mỏ Bạch Hổ khí thiên nhiên Nam Côn Sơn giai đoạn cung cấp khoảng tỷ m3 khí, 350.000 khí hóa lỏng 300.000 condensate năm [6] Trong khu vực Đông Nam Á kể đến số nước có nguồn condensate như: Thái Lan (condensate Bong Kot), Indonesia ( condensate Senipa), Malaysia (condensate Sast Spar Attacka )… Hiện nay, nước có Công ty Saigon Petro sử dụng condensate để chưng cất sản xuất loại nhiên liệu dung môi dầu mỏ Trước đây, nguồn condensate cung cấp cho Công ty chủ yếu nhập condensate Sinipa (Singapore), condensate Bong Kot (Thái Lan), condensate Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng Malampaya (Úùc) Hiện nguồn condensate Nam Côn Sơn đáp ứng phần lớn nguyên liệu cho trình chưng cất nhà máy với sản lượng cung cấp trung bình khoảng 20.000 m3 condensate/tháng[8] Condensate nhập loại condensate Malampaya(Úùc) có tính chất gần giống với condensate Nam Côn Sơn Công ty nhập nhằm ổn định nguyên liệu đầu vào cho qúa trình chưng cất Tính chất condensate phụ thuộc vào vị trí địa lý, lịch sử hình thành mỏ, trình khai thác…sau số tính chất đặc trưng loại condensate Bảng I-1 - Đặc tính condensate Việt Nam số nước khu vực[8] Loại condensate Bạch Hổ Nam Côn Sơn Việt Nam Tỷ trọng 0,712 15 C, kg/l p suất hơi, 9,1 psi ASTM D 86(%tt) ĐSĐ 33,3 10% 48,5 30% 54,0 50% 73,3 70% 88,9 90% 125,5 ÑSC 160,0 I.2 Senipa Bong Kot East Spar (Indonesia) (Thai Lan) Attacka Malaysia 0,740 0,777 0,769 0,738 0,812 7,7 8,8 8,6 8,2 5,5 35,3 56,9 85,2 108,0 137,5 211,1 264,9 37,0 66,9 107,8 134,4 180,2 253,5 373,5 37 75 104 127 162 251 325 36,9 56,2 82,0 107,8 149,2 223,8 295,0 51,3 90,3 132,5 193,6 250,2 >350 Các hướng chế biến sử dụng condensate Tùy thuộc vào đặc tính kỹ thuật thành phần hàm lượng cấu tử, tỷ trọng, số octan, thông số hóa lý… condensate sử dụng với nhiều mục mục đích khác như: Pha trộân với dầu thô làm nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Sử dụng làm nhiên liệu đốt trực tiếp nhà máy nhiệt điện Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng Làm nguyên liệu cho trình chưng cất sản xuất loại nhiên liệu, dung môi trình chế biến sâu phục vụ cho ngành hóa dầu Ở Việt Nam nay, condensate chủ yếu sử dụng để pha chế xăng (condensate Bạch Hổ) chưng cất (condensate Nam Côn Sơn) sản xuất nhiên liệu loại dung môi dầu mỏ I.2.1 Sản xuất nhiên liệu Condensate đem phối trộn với chế phẩm, phụ gia để sản xuất xăng có trị số octan thấp (xăng phẩm cấp thấp) Đối với condensate Bạch Hổ có đặc tính nhẹ, màu sáng (condensate trắng), khoảng nhiệt độ sôi nằm phân đoạn naphtha (ĐSC < 2000C) nên dùng trực tiếp với chế phẩm khác để pha xăng phẩm cấp thấp Đặc tính condensate Nam Côn Sơn có số điểm giống với condensate Bạch Hổ: Màu trắng, tương đối nhẹ, có hàm lượng parafin lớn nên số octane thấp (RON: 57) nhiệt độ ĐSC cao ( xấp xỉ 3000C) Do sử dụng condensate pha xăng không đạt tiêu sản phẩm xăng Vì vậy, condensate Nam Côn Sơn loại condensate khác phải qua trình chưng cất phân đoạn sản phẩm : Naphtha (pha xăng), KE, DO, FO chưng cất sơ tạo nguyên liệu thích hợp cho trình reforming xúc tác hay izomer hóa để sản xuất xăng chế phẩm pha xăng Sản phẩm naphtha (xăng thô) có số octane không cao (RON: 68 – 70) nên phải pha thêm chế phẩm có số octane cao reformat, số phụ gia MMT, MTBE … tính đến hiệu kinh tế tạo xăng A 83 Các loại xăng có số octane cao phải dùng nhiều chế phẩm hơn, nâng cao giá thành sản phẩm mang lại hiệu kinh tế I.2.2 Sản xuất dung môi Các loại dung môi có nguồn gốc dầu mỏ, tùy theo tính chất, sử dụng nhiều ngành nghề khác Dung môi sử dụng tùy theo mục đích có khoảng nhiệt độ sôi khác Tuy nhiên hầu hết khoảng nhiệt độ sôi hẹp Do đó, để sản xuất dung môi đòi hỏi nguyên liệu phải có khoảng nhiệt độ sôi tương đối hẹp, phải sử dụng nhiều cột chưng cất với số đóa lớn để phân tách phân đoạn khoảng nhiệt độ sôi khác Condensate Bạch Hổ có tính chất thích hợp đểå sản xuất dung môi như: Khoảng nhiệt độ sôi hẹp loại condensate khác, hàm lượng lưu Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng 10 huỳnh thấp, chứa kim loại nặng, thành phần parafin cao nên tạo sản phẩm dung môi không mùi Các loại condensate khác phải sử dụng nhiều cột chưng cất, với số đóa lớn để chia cắt phân đoạn I.2.3 Sản xuất nguyên liệu cho ngành hóa dầu Theo nhận định Foster Wheeler, nước ta có hội tốt để phát triển ngành hóa dầu theo hướng kết hợp với lọc dầu, có đề nghị hướng phát triển sở chế biến condensate theo sơ đồ sau: Condensate Tách condensate Naphtha Sản xuất aromat Các sản phẩm aromat Pha trộn sản phẩm Các sản phẩm tách trực tiếp Nhà máy lọc dầu Nhiên liệu Dầu thô Hình I.1 - Sơ đồ kết hợp chế biến condensate lọc dầu Foster Wheeler [14] Condensate phân tách phân đoạn naphtha Phần naphtha cracking sản xuất etylene, propylene hay reforming xúc tác để thu aromat BTX (Benzen, Toluen, Xylen) nguyên liệu hóa dầu Các sản phẩm tách trực tiếp từ condensate trộn với dầu thô làm nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu, pha trộn với sản phẩm để sản xuất loại nhiên liệu Sơ đồ cho thấy quan hệ hỗ trợ hai bên: Một số sản phẩm nhà máy lọc dầu làm nguyên liệu cho phân xưởng chế biến condensate ngược lại Song song đó, lợi ích kết hợp đáp ứng xu thay đổi chất lượng sản phẩm: Giảm hàm lượng benzen aromat xăng Khi hàm lượng aromat không mong muốn đưa sang cụm chiết tách condensate II CÁC SẢN PHẨM DUNG MÔI CÓ NGUỒN GỐC TỪ DẦU MỎ ... II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CONDENSATE SẢN XUẤT DUNG MÔI TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU CÁT LÁI Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Dũng 31 Chươmg I QUI TRÌNH HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CONDENSATE TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU... IV.2.4 PHẦN II : Chương I Chọn sơ đồ mô nhập liệu Phương pháp chung cho trình mô Pro/ II 24 25 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHƯNG CẤT CONDENSATE SẢN XUẤT DUNG MÔI TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU CÁT LÁI QUI TRÌNH HỆ THỐNG... chưng cất condensate nhà máy lọc dầu Cát Lái, tác giả sử dụng phần mềm mô PRO/ II hãng SIMSCI – Mỹ để hỗ trợ tính toán Sau phần giới thiệu phần mềm IV.2 Chương trình mô Pro/ II PRO/ II sản phẩm Hãng