ĐỒ án CÔNG NGHỆ II mô phỏng tháp chưng cất khí quyển CDU và hệ thống tiền gia nhiệt dầu thô của nhà máy lọc dầu dung quất bằng phần mềm hysys

Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Khoa Hóa Bộ mơn Kỹ thuật Dầu Khí ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ II Nhóm sinh viên thực hiện: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài Lớp: 16H5CLC I Đề tài Mô tháp chưng cất khí CDU hệ thống tiền gia nhiệt dầu thô nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys II Số liệu ban đầu - Nguồn nguyên liệu: 100% Dầu thô Bạch Hổ - Năng suất phân xưởng số liệu vận hành: tham khảo sô liệu thực tế - Các tiêu chất lượng, hiệu suất thu sản phẩm: tham khảo số liệu thực tế III Yêu cầu nội dung đồ án - Tổng quan phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất cụm công nghệ kèm -Khai thác số liệu để thiết lập sơ đồ công nghệ phân xưởng phân chia cụm công nghệ phân xưởng - Thiết lập cân vật chất sơ đồ công nghệ phân xưởng chưng cất dầu thô nhà máy lọc dầu Dung Quất - Giới thiệu sơ phần mềm Hysys - Ứng dụng Hysys để mô công nghệ phân xưởng chưng cất dầu thô -Ứng dụng mô thêm hai chế độ nhà máy lọc dầu Dung Quất - Kết luận IV Thời gian tiến hành Ngày giao đồ án: 16/02/2020 Ngày hoàn thành nộp: 11/05/2020 Thông qua môn Ngày 16 tháng năm 2019 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Trương Hữu Trì TS Nguyễn Đình Minh Tuấn SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Nguồn nguyên liệu sản phẩm nhà máy lọc dầu Dung Quất .8 1.2 Các cụm phân xưởng nhà máy lọc dầu Dung Quất TỔNG QUAN VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CDU 10 2.1 Giới thiệu sơ lược phân xưởng chưng cất khí (CDU - Crude Distillation Unit) nhà máy lọc dầu Dung Quất: 10 2.2 Tổng quan vị trí phân xưởng chưng cất CDU sơ đồ nhà máy lọc dầu Dung Quất .11 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN PHẦN MỀM HYSYS 12 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS 12 CÁC BƯỚC XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN MÔ PHỎNG TRONG HYSYS 13 CHƯƠNG III: MƠ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS 18 NGUYÊN LIỆU CỦA PHÂN XƯỞNG CDU 18 1.1 Tính chất .18 1.2 Đường cong chưng cất 18 1.3 Light Ends 19 SỐ LIỆU MÔ PHỎNG 20 2.1 Sơ đồ mô 20 2.2 Số liệu mô 23 2.3 Số liệu mô tháp tách xăng 25 2.4 Các ràng buộc tháp chưng cất T1101 26 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” 2.5 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phân đoạn sản phẩm 26 MÔ PHỎNG VÀ BIỆN LUẬN XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT CỦA THÁP CHƯNG CẤT T1101 27 3.1 Mơ tháp với hiệu suất đĩa tồn tháp 100% .27 3.2 Chuyển số đĩa thực tế sang số đĩa lý thuyết 28 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT VỚI MIN – MAX KEROSENE .35 MÔ PHỎNG Ở CHẾ ĐỘ MAX KEROSENE 35 1.1 Trích suất liệu tiến hành mô phỏng: 35 1.2 Hiệu chỉnh chất lượng phân tách 37 MÔ PHỎNG Ở CHẾ ĐỘ MIN KEROSENE 38 2.1 Trích suất liệu tiến hành mô phỏng: 38 2.2 Hiệu chỉnh chất lượng phân tách 40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .43 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình I.1 Sơ đồ nhà máy Lọc dầu Dung Quất Hình II.1 Thiết lập đơn vị .13 Hình II.2 Lựa chọn cấu tử .14 Hình II.3 Chọn hệ phương trình nhiệt động 14 Hình II.4 Nhập đường cong chưng cất Assay dầu 15 Hình II.5 Nhập thành phần nhẹ (LightEnd) 15 Hình II.6 Nhập thơng số Bulk Properties Assay .15 Hình II.7 Nhập tab Cut/Blend Oil Characterization 16 Hình II.8 Các cấu tử giả theo đường cong chưng cất TBP 16 Hình II.9 Mơi trường mơ Hysys 17 Hình III.1 Đường cong chưng cất điểm sôi thực dầu thơ Bạch Hổ 19 Hình III.2 Sơ đồ mô cụm tiền gia nhiệt tách muối 21 Hình III.3 Sơ đồ mơ cụm gia nhiệt nóng lị đốt .21 Hình III.4 Sơ đồ mơ tháp tách 22 Hình III.5 Sơ đồ mơ tháp tách xăng .22 Hình III.6 Tháp chưng cất khí phần mềm Hysys ứng với hiệu suất 100% 28 Hình III.7 Tháp chưng cất khí phần mềm Hysys ứng với hiệu suất vùng 30 Hình III.8 Đường cong chưng cất ASTM D86 phân đoạn dầu thô .34 Hình IV.1 Kết mơ chế độ Max kerosene 36 Hình IV.2 Kết mô chế độ Min kerosene 39 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng III.1 Phần chưng cất dầu thô Bạch Hổ 18 Bảng III.2 Thành phần Light ends dầu thô Bạch Hổ[1] 19 Bảng III.3 Điều kiện hoạt động dầu thô[2] 23 Bảng III.4 Số liệu mô cụm tiền gia nhiệt[2] 23 Bảng III.5 Thông số hoạt động tháp chính[2] .23 Bảng III.6 Thông số hoạt động Side Stripper .24 Bảng III.7 Thông số PA[2] 24 Bảng III.8 Những điểm cất TBP thiết kế[2] 24 Bảng III.9 Phân phối sản phẩm trường hợp vận hành dầu Bạch Hổ[1] 25 Bảng III.10 Công suất PA Kerosene stripper reboiler[1] 25 Bảng III.11 Số liệu dòng steam[2] 25 Bảng III.12 Số liệu tháp tách xăng[2] .25 Bảng III.13 Cân vật chất tháp tách xăng[1] 26 Bảng III.14 Các ràng buộc tháp T1101 .26 Bảng III.15 Giá trị GAP-OVERLAP 27 Bảng III.16 Kết mô với hiệu suất đĩa 100% 27 Bảng III.17 Hiệu suất đĩa vùng tháp 28 Bảng III.18 Xác định số đĩa lý thuyết thích hợp .29 Bảng III.19 Số đĩa stripper vị trí tháo trả 29 Bảng III.20 Vị trí tháo trả PA 30 Bảng III.21 Lưu lượng dòng sản phẩm .31 Bảng III.22 Chất lượng phân tách 31 Bảng III.23 Giá trị hiệu cơng suất PA 32 Bảng III.24 Giá trị hiệu chỉnh dòng Steam .32 Bảng III.25 Cân vật chất sau hiệu chỉnh 32 Bảng III.26 Chất lượng phân tách sau hiệu chỉnh .33 Bảng III.27 Số liệu đường cong chưng cất ASTM D86 .33 Bảng IV.1 Lưu lượng phân đoạn sản phẩm (Max Kerosene) 35 Bảng IV.2 Lưu lượng dòng sản phẩm .36 Bảng IV.3 Chất lượng phân tách trước hiệu chỉnh (Min kerosene) 37 Bảng IV.4 Hiệu chỉnh công suất PA 37 Bảng IV.5 Giá trị hiệu chỉnh dòng Steam 37 Bảng IV.6 Cân vật chất sau hiệu chỉnh 38 Bảng IV.7 Chất lượng phân tách sau hiệu chỉnh .38 Bảng IV.8 Lưu lượng phân đoạn sản phẩm (Min Kerosene) 39 Bảng IV.9 Lưu lượng dòng sản phẩm .40 Bảng IV.10 Chất lượng phân tách trước hiệu chỉnh (Min kerosene) .40 Bảng IV.12 Giá trị hiệu chỉnh dòng Steam 41 Bảng IV.13 Cân vật chất sau hiệu chỉnh 41 Bảng IV.14 Chất lượng phân tách sau hiệu chỉnh .41 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” MỞ ĐẦU Dầu mỏ nguồn nhiên liệu hóa thạch đóng vai trị quan trọng kinh tế tất nước giới Không nguồn nhiên liệu truyền thống, nguồn nhiên liệu cho loại động mà cịn nguồn ngun liệu quan trọng cho ngành cơng nghiệp hóa dầu phát triển Vì giai đoạn chế biến dầu thơ thành phân đoạn sản phẩm tiền đề giúp có nguồn nguyên liệu cho công đoạn sản xuất tiếp theo, nhằm tạo sản phẩm quan trọng phục vụ cho đời sống Nhà máy lọc dầu Dung Quất nhà máy lọc dầu xây dựng nước ta Với việc xây dựng nhà máy lọc dầu này, thúc đẩy phát triển công nghiệp dầu khí nói riêng mà cịn đem lại lợi ích lớn cho kinh tế đất nước nói chung Nhà máy lọc dầu Dung Quất xây dựng với suất xử lý ban đầu 6.5 triệu dầu thô/ năm Tuy nhiên, với nhu cầu ngày tăng sản phẩm dầu mỏ nay, việc tăng suất nhà máy cấp thiết Mơ hình hóa mơ phương pháp ứng dụng rộng rãi để phục vụ nghiên cứu khoa học: từ nghiên cứu, thiết kế chế tạo đến vận hành hệ thống nhà máy lọc dầu Làm để thiết kế thiết bị, phải vận hành hệ thống để có hiệu cao tồn khó ln đặt cho nhà nghiên cứu, nhà kỹ thuật…Mơ hình hóa mơ công cụ mạnh mẽ giúp rút ngắn thời gian giảm mức độ phức tạp việc giải toán đặt Ngày nay, với trợ giúp máy tính tốc độ cao kết hợp với phần mềm chuyên dụng Pro II, Hysys …càng làm cho việc tối ưu hóa, quy hoạch mơ thuận lợi Với đề tài: “Mô tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys”, đồ án cách thực tế hóa lí thuyết học, giúp nhìn nhận q trình mơ thiết kế đơn giản phân tích kết mơ để chọn cách thay đổi điều kiện vận hành để đảm bảo chất lượng sản phẩm Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đình Minh Tuấn thầy giáo mơn nhiệt tình hướng dẫn giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án Sinh viên thực Đỗ Uyễn My-Phan Tú Tài SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT GIỚI THIỆU CHUNG Nhà máy lọc dầu Dung Quất thuộc khu kinh tế Dung Quất, nhà máy lọc dầu Việt Nam, xây dựng địa bàn xã Bình Thuận Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Đây dự án kinh tế lớn, trọng điểm quốc gia Việt Nam Nhà máy chiếm diện tích khoảng 338 mặt đất 471 mặt biển Công suất chế biến nhà máy lọc dầu Dung Quất 6,5 triệu tấn/năm (tương đương 148.000 thùng/ngày) dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu Việt Nam Nhà máy xây dựng với tổng mức đầu tư tỉ USD (khoảng 40000 tỉ đồng VN) với tên dự án Nhà máy lọc dầu số Dung Quất chủ đầu tư Tổng cơng ty dầu khí Việt Nam Nhà máy lọc dầu Dung Quất tổ hợp với hàng chục phân xưởng như: chưng cất dầu thơ áp suất khí (CDU: Crude Distillation Unit), xử lý Naphtha hyđro (NHT: Naphtha Hydrotreater), tái tạo chất xúc tác liên tục, xử lý LPG, thu hồi propylene (PRU: Propylene Recovery Unit), xử lý Kerosene (KTU: Kerosene Treating Unit), xử lý Naphtha từ RFCC (NTU: Naphtha Treating Unit), xử lý nước chua (SWS: Sour Water Stripper), tái sinh Amine (ARU: Amine Regeneration Unit), trung hoà kiềm (CNU: Caustis Neutralisation Unit) thu hồi lưu huỳnh (SRU: Sulphur Recovery Unit), Isomer hoá (ISOM), xử lý LCO hydro (LCO - HDT) Ngoài ra, cịn có cơng trình phục vụ như: hệ thống cấp điện, khu bể chứa dầu thô sản phẩm chiếm khoảng 85.83 ha, tuyến ống dẫn dầu thô sản phẩm, cấp xả nước biển chiếm khoảng 94.46 ha, bến cảng xây dựng, khu xuất sản phẩm… 1.1 Nguồn nguyên liệu sản phẩm nhà máy lọc dầu Dung Quất  Nguyên liệu nhà máy: - Dầu Bạch Hổ: 6.5 triệu tấn/năm - Dầu hỗn hợp: 5.5 triệu tấn/năm dầu Bạch Hổ + triệu tấn/năm dầu Dubai  Nhà máy thiết kế để sản xuất sản phẩm sau: - Khí hóa lỏng LPG - Propylene - Xăng 90/92/95 - Nhiên liệu phản lực Jet A1/Dầu hỏa - Diesel ô tô - Dầu đốt (FO) - Hạt nhựa PP - Lưu huỳnh SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” 1.2 Các cụm phân xưởng nhà máy lọc dầu Dung Quất Hình I.1 Sơ đồ nhà máy Lọc dầu Dung Quất - 1.2.1 Các phân xưởng công nghệ Phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU– Crude Distillation Unit - Unit 011) Phân xưởng xử lý Naphtha Hyđrô (NHT– Naphtha Hydro Treating - Unit 012) Phân xưởng reforming xúc tác liên tục (CCR– Continuous Catalytic Reforming Unit 013) Phân xưởng xử lý Kerosene (KTU – Kerosene Treating Unit - Unit 014) Phân xưởng cracking xúc tác cặn dầu (RFCC – Residue Fluidized Catalytic Cracking - Unit 015) Phân xưởng xử lý LPG (LTU – LPG Treating Unit (Unit 016) Phân xưởng xử lý Naphtha RFCC (NTU – Naphtha Treating Unit - Unit 017) Phân xưởng xử lý nước chua (SWS – Sour Water Stripper - Unit 018) Phân xưởng tái sinh Amine (ARU – Amine Regenneration Unit - Unit 019) Phân xưởng trung hòa kiềm (CNU – Spent Caustic Neutralization Unit - Unit 020) Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU – Propylene Recovery Unit - Unit 021) Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU – Sulfur Recovery Unit - Unit 022 + Unit 025) SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” - Phân xưởng đồng phân hóa (ISOM – Isomerization Unit - Unit 023) Phân xưởng xử lý LCO hydro (LCO HDT – LCO Hydro Treating - Unit 024) Phân xưởng Polypropylene (PP) - 1.2.2 Các phân xưởng phụ trợ Hệ thống nước (water systems - unit 031); Phân xưởng nước, nước nguyên liệu cho nồi nước ngưng (steam, bfw and condensate - unit 032); Phân xưởng nước làm mát (cooling water system - unit 033) Phân xưởng cung cấp nước biển (sea water intake system - unit 034) Phân xưởng khí điều khiển khí công nghệ (instrument & plant air - unit 035) Phân xưởng nitơ (nitrogen system - unit 036) Phân xưởng khí nhiên liệu (fuel gas system - unit 037) Phân xưởng dầu nhiên liệu (refinery fuel oil system - unit 038) Phân xưởng cung cấp kiềm (caustic supply system - unit 039) Nhà máy điện (power plant - unit 040) Phân xưởng xử lý nước thô (ro - reverse osmosis – unit 100) - 1.2.3 Các phân xưởng ngoại vi (Offsite) Phao nhập dầu thô (spm – single point mooring - unit 082) Khu bể chứa dầu thô (crude tankage - unit 060) Khu bể chứa trung gian (refinery tankage - unit 051) Hệ thống pha trộn sản phẩm (blending system - unit 054) Khu bể chứa sản phẩm (product tank farm - unit 052) Trạm xuất xe bồn (truck loading - unit 053) Đường ống kết nối (interconnecting pipeline (unit 071 & 072) Cảng xuất sản phẩm (jetty - unit 081) Hệ thống dầu rửa (flushing oil system - unit 055) Hệ thống dầu thải (slops system - unit 056) - TỔNG QUAN VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CDU 2.1 Giới thiệu sơ lược phân xưởng chưng cất khí (CDU - Crude Distillation Unit) nhà máy lọc dầu Dung Quất: Phân xưởng CDU xem phân xưởng “cửa ngõ” NMLD với nhiệm vụ phân tách dầu thô thành phân đoạn nhỏ theo khoảng nhiệt độ sôi khác Phân xưởng CDU NMLD Dung Quất thiết kế với công suất 6.5 (triệu dầu thô/năm) tương đương với 812500 (kg/h) (tính cho 8000 làm việc năm) Phân xưởng CDU thiết kế để vận hành với hai nguồn dầu thô dầu Bạch Hổ Việt Nam dầu Dubai Trung Đông Theo kế hoạch, giai đoạn đầu hoạt động, nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu 100 % dầu thô Bạch Hổ Các sản phẩm phân xưởng CDU Off gas, LPG, Full Range Naphtha, Kerosene, LGO, HGO cặn chưng cất khí Hầu hết sản phẩm CDU vào phân xưởng khác nhà máy lọc dầu như: NHT (Unit 012: Naphtha SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Hydrotreatment Unit), KTU (Unit 014: Kerosene Treating Unit), RFCC (Unit 015: Residue Fluidised Catalytic Cracking Unit) … 2.2 Tổng quan vị trí phân xưởng chưng cất CDU sơ đồ nhà máy lọc dầu Dung Quất Trên sơ đồ nhà máy, dịng dầu thơ ngun liệu sau qua hệ thống tiền gia nhiệt (Preheater), tách muối đưa vào tháp chưng cất T-1101 (Main fractionator) Tại dầu thô phân tách thành phân đoạn: + Overhead: Phần đỉnh Phần đưa qua hệ thống làm nguội phân tách để tách nước khỏi dòng Hydrocarbon lỏng trước cho dòng hydrocarbon vào tháp ổn định T-1107 (Stabiliser) Tháp ổn định phân tách sản phẩm Off gas, LPG đỉnh Full Range Naphtha đáy + Các sản phẩm rút thân tháp Kerosene, LGO HGO lần được lấy từ Side column T-1102, T-1103 T-1104 + Cặn chưng cất khí lấy đáy tháp T-1101 Số liệu thiết kế thông số vận hành thiết bị trình bày cụ thể phần mô phân xưởng 10 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Số liệu dòng Steam thể bảng sau: Bảng III.11 Số liệu dòng steam[2] Steam tháp Steam LGO stripper Lưu lượng (kg/h) 16000 5070 o Nhiệt độ ( C) 350 350 Áp suất (bar) 3.5 3.5 2.3 Các ràng buộc tháp chưng cất T1101 Các ràng buộc tháp T1101 thể bảng sau: Steam Steam HGO stripper 2600 350 3.5 Bảng III.12 Các ràng buộc tháp T1101 Spec Mô tả Giá trị T TOP Nhiệt độ đỉnh tháp 124 oC PA_Top RATE PA_Kero RATE PA_LGO RATE PA_HGO RATE PA_Kero DUTY PA_LGO DUTY PA_HGO DUTY KER LGO HGO Lưu lượng dòng lỏng vào PA_Top Lưu lượng dòng lỏng vào PA_Kero Lưu lượng dòng lỏng vào PA_LGO Lưu lượng dòng lỏng vào PA_HGO Công suất PA_Kero Công suất PA_LGO Công suất PA_HGO Lưu lượng dòng sản phẩm kerosen Lưu lượng dòng sản phẩm LGO Lưu lượng dòng sản phẩm HGO Công suất thiết bị reboiler tháp T_1102 490377 (kg/h) 211124 (kg/h) 758719 (kg/h) 134995 (kg/h) -9000 (kW) -29065 (kW) -4925 (kW) 51188 (kg/h) 174112 (kg/h) 69947 (kg/h) DUTY REB_KER 2800 (kW) 2.4 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phân đoạn sản phẩm Sử dụng giá trị GAP OVERLAP để đánh giá chất lượng qua trình phân tách, giá trị tính sau: ∆T = T5% phân đoạn nặng – T95% phân đoạn nhẹ (ASTM D86) Nếu ∆T mang giá trị dương gọi GAP, giá trị âm gọi OVERLAP GAP lớn OVERLAP tiến tới giá trị độ phân tách cao, chất lượng sản phẩm tốt Các giá trị GAP OVERLAP phân đoạn chưng cất dầu thô thể bảng sau[3] Bảng III.13 Giá trị GAP-OVERLAP 25 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Các tiêu chuẩn GAP Naphtha-Kero GAP Kero-LGO OVERLAP LGO-HGO Overflash Giá trị tiêu chuẩn 0ᵒC 0ᵒC 20ᵒC max 3% đến 5% lưu lượng nạp liệu Mô biện luận xác định số đĩa lý thuyết tháp chưng cất T-1101 Để mơ q trình cần xây dựng mơ hình lí thuyết vào số liệu mơ hình thực tế Những số liệu vẽ PFD tài liệu Technip cấu trúc tháp: số đĩa, vị trí lấy đưa vào tháp Stripping… số liệu thực tế Chẳng hạn số đĩa tháp, Hysys mô dựa số đĩa lí thuyết Vì muốn có mơ hình xác có độ tin cậy cần phải xác định hiệu suất đĩa tháp từ đưa số đĩa lí thuyết phù hợp cho tháp Hoặc chi tiết có đầy đủ số liệu hiệu suất đĩa kết xác Sau tiến hành biện luận mô trường hợp để xác định số đĩa lý thuyết hợp lý 3.1 Mô tháp với hiệu suất đĩa toàn tháp 100% Trong trường hợp hiệu suất đĩa toàn tháp 100%, số liệu sử dụng để mô sử dụng PFD Sau tiến hành mơ với phần mềm Hysys kết thu sau: Bảng III.14 Kết mô với hiệu suất đĩa 100% Giá trị mô GAP Ker-Naphtha (oC) GAP LGO-Ker (oC) OVERLAP HGO-LGO (oC) OVERFLASH 18.56 25 5.6 46500(6% ) Trị cho phép 10-20 0C 0-10 0C -5-0 0C Nhận xét Đạt Không Đạt Không Đạt 3-5% Không Đạt Kết luận: với trường hợp hiệu suất đĩa 100%, hiệu phân tách phân đoạn LGOKero, HGO-LGO q tốt, tiến mơ tiếp để xác định số đĩa lý thuyết thích hợp 26 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Hình III.15 Tháp chưng cất khí phần mềm Hysys ứng với hiệu suất 100% 3.2 Chuyển số đĩa thực tế sang số đĩa lý thuyết 3.2.1 Mô với số đĩa lý thuyết Q trình mơ dựa số đĩa lý thuyết tháp Vì muốn có mơ hình xác có độ tin cậy cần phải xác định hiệu suất đĩa tháp từ đưa số đĩa lí thuyết phù hợp cho tháp Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào nhiều yếu tố Nó thường tính tốn cân nhắc kĩ q trình thiết kế để cho vừa đảm bảo tiêu kĩ thuật vừa có hiệu kinh tế Có nhiều tài liệu nói khoảng dao động hiệu suất đĩa Bảng III.15 Hiệu suất đĩa vùng tháp Vùng Số đĩa thực tế điển hình Hiệu suất đĩa điển hình Số đĩa lý thuyết điển hình Stripping zone 5-7 30 Flash zone – 1st draw 3-7 30 1-2 1st draw – 2nd draw 7-10 45-55 3-5 2nd draw – 3rd draw 7-10 50-55 3-5 Top draw to reflux 10-12 60-80 6-8 27 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Đối với tháp Kerosene stripper, chọn hiệu suất đĩa toàn tháp 60%, với tháp stripper LGO HGO, chọn hiệu suất tháp 30% Số liệu số đĩa tháp, đĩa nạp liệu, vị trí tháo trả thể bảng sau: Bảng III.16 Xác định số đĩa lý thuyết thích hợp Vị trí rút PA top Pa top-PA kero PA kero PA kero - PA LGO PA LGO PA LGO - PA HGO PA HGO Flash Zone Nạp liệu Residue Kero stripper LGO stripper HGO stripper 15 26 38 15 26 38 Vị trí trả Số đĩa thực tế Hiệu suất thu 50% Số đĩa tính tốn Số đĩa lí thuyết 12 70% 50% 4.9 23 50% 50% 3.5 4 10 6 45% 50% 30% 3.6 1.2 30% 30% 30% 30% 1.5 1.8 1.8 2 2 35 12 23 35 Như tháp gồm có 26 đĩa, nạp liệu đĩa số 24 Số đĩa stripper vị trí tháo trả tháp thể bảng sau: Bảng III.17 Số đĩa stripper vị trí tháo trả Stripper Số đĩa Vị trí tháo Vị trí trả Kerosene stripper LGO stripper 15 14 HGO stripper 21 20 28 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Vị trí tháo trả PA thể bảng sau: Bảng III.18 Vị trí tháo trả PA PA Vị trí tháo Vị trí trả PA đỉnh PA Kerosene PA LGO 15 14 PA HGO 21 20 Hình III.16 Tháp chưng cất khí phần mềm Hysys ứng với hiệu suất vùng 3.2.2 Đánh giá kết mô Sau tiến hành mơ với phần mềm hysys thu kết sau: a) Cân vật chất tháp Đánh giá cân vật chất tháp qua lưu lượng dòng sản phẩm 29 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Bảng III.19 Lưu lượng dòng sản phẩm Lưu lượng Theo PFD Theo mơ dịng LPG (kg/h) 2181 (kg/h) 2181 Naphtha 108314 95870 0.11 Kerosene 51188 51189 LGO 170716 170716 HGO 69822 69822 Sai lệch Residue 407324 423100 0.04 Kết mô phù hợp với giá trị PFD Lưu lượng dòng trích ngang thân tháp Kerosene LGO, HGO khơng sai lệch q nhiều q trình tính tốn tháp dựa tiêu chuẩn nhập Dòng Overhead Residue có sai số với PFD (lưu lượng dịng Overhead khơng đặt làm tiêu chuẩn mà khống chế qua nhiệt độ đỉnh tháp) Như cách điều chỉnh nhiệt độ đỉnh tháp khống chế lưu lượng dòng sản phẩm trích ngang ta khống chế cân vật chất tháp b) Chất lượng phân tách phân đoạn Đánh giá chất lượng trình phân tách thông qua kiểm tra tiêu chuẩn Bảng III.20 Chất lượng phân tách Giá trị mô Overflash GAP KER- NAP (oC) OVERLAP LGO- KER (oC) 5.5% -13.49 0.470 Trị cho phép 3-5% Kết luận Không đạt Không Đạt 010 Đạt OVERLAP (ºC) -14.74 -20 Đạt Kết luận: Với giả thuyết hiệu suất đĩa theo vùng chọn, mơ hình tháp với 26 đĩa cho kết phân tách sản phẩm không đạt, tức chất lượng phân tách khơng tốt Do nhóm định khảo sát thay đổi số điều kiện vận hành tháp để cải thiện chất lượng phân tách sản phẩm c) Hiệu chỉnh cải thiện khả phân tách Từ kết mơ cho thấy vùng phân tách q trình phân tách khơng đạt Có nhiều cách để cải thiện chất lượng phân tách Trong khuôn khổ tháp với 26 điã lí thuyết, nhóm thực thay đổi số điều kiện vận hành dòng thiết bị để cải thiện khả phân tách sản phẩm sau:  Thay đổi cơng suất hệ thống hồi lưu tuần hồn (PA) Cụ thể: Bảng III.21 Giá trị hiệu cơng suất PA 30 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys”  PA Duty cũ (kW) Duty (kW) PA Kerosene -8000 -8000 PA LGO -29070 -32000 PA HGO -4925 -3000 Tăng lưu lượng nước Stripper Cụ thể: Bảng III.22 Giá trị hiệu chỉnh dòng Steam Steam Lưu lượng cũ (kg/h) Lưu lượng (kg/h) Steam to T1101 16000 16000 Steam LGO Stripper 5070 1400 Steam HGO Stripper 2600 6000 Tăng công suất reboiler Kerosene Stripper từ 2800 (kW) lên 15000 (kW)  Với hiệu chỉnh kết cho trình phân tách sau: - Cân vật chất  Bảng III.23 Cân vật chất sau hiệu chỉnh Lưu lượng Theo PFD Theo mơ dịng LPG (kg/h) 2181 (kg/h) 2181 Naphtha 108314 95870 0.11 Kerosene 51188 51190 LGO 170716 170700 HGO 69822 69820 Residue 407324 423100 0.04 - Sai lệch Chất lượng phân tách Bảng III.24 Chất lượng phân tách sau hiệu chỉnh 31 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Giá trị mô Overflash GAP KER- NAP MIN(oC) GAP LGO- KER MIN(oC) OVERLAP MAX(ºC) 3.52% 2.556 4.603 -3.596 Trị cho phép 3-5% 0% 010 -20 Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Kết luận: Ta thấy sau trình hiệu chỉnh chất lượng phân tách cải thiện nhiều Ngoài ra, chất lượng q trình phân tách cịn xem xét thơng q phân tích đường cong chưng cất phân đoạn so với đường cong chưng cất dầu thô: Bảng III.25 Số liệu đường cong chưng cất ASTM D86 ASTM D86 % thể tích Dầu thơ Overhea d Kerosen e LGO HGO -132.6 -90.72 148.4 130.1 185.5 103.7 60.53 175.9 230.5 333.7 10 136.2 73.13 179.1 238.8 342.1 30 247.1 105.8 185.9 257.1 355.7 50 340.4 116.8 192.1 274.2 366.9 70 426.5 135.2 199.4 293.5 382 90 636.3 152.1 210.9 319.5 415.8 95 651.2 159.6 216.6 325.4 422.8 100 766.5 184.4 249.7 360.0 477.4 32 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” ASTM D86 1000 800 oC 600 CRUDE naphtha kero lgo hgo 400 200 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 -200 %vol Hình III.17 Đường cong chưng cất ASTM D86 phân đoạn dầu thô 33 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT VỚI MIN – MAX KEROSENE MÔ PHỎNG Ở CHẾ ĐỘ MAX KEROSENE Ở chế độ Max Kerosene Case điểm cắt phân đoạn thay đổi với xu hướng thu nhiều sản phẩm Kerosene CDU tăng lượng Kerosene rút với chất lượng chấp nhận để phù hợp với thay đổi thị trường Sự thay đổi tương ứng với 17% lớn lượng sản xuất Kerosene trường hợp 1.1 Trích suất liệu tiến hành mơ phỏng: a) Lưu lượng dòng nguyên liệu dòng sản phẩm - Ngun liệu: dầu thơ Bạch Hổ với lưu lượng 812500 kg/h - Các sản phẩm: Dựa hiệu suất thu phân đoạn Assay dầu thơ tính tốn lưu lượng sản phẩm sau: Bảng IV.26 Lưu lượng phân đoạn sản phẩm (Max Kerosene) Sản phẩm Khí TBP cut point Lưu lượng (°C) 160 (kg/h) 135412 xăng Kero 210 62725 LGO 330 169000 HGO 370 71580 Residue 370+ 401772 b) Điều kiện vận hành tháp tiêu chuẩn Ở đây, để mô cho trường hợp max kerosene ta sử dụng điều kiện vận hành tiêu chuẩn ràng buộc tháp trường hợp mơ phịng tháp với số đĩa lí thuyết 26 đĩa, nạp liệu đĩa 24 trường hợp hiệu chỉnh c) Đánh giá kết mô Sau nhập thông số hiệu chỉnh lại cho đảm bảo tiêu q trình mơ gần hoàn chỉnh Ta xuất kết kiểm tra giá trị 34 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” Hình IV.18 Kết mô chế độ Max kerosene  Cân vật chất tháp: Đánh giá cân vật chất tháp qua lưu lượng dòng sản phẩm Bảng IV.27 Lưu lượng dòng sản phẩm Lưu lượng dịng Theo PFD (kg/h) Overhead 135412 Theo mơ (kg/h) 117900 Kerosene 62725 62725 LGO 169000 169000 HGO 71581 71580 Residue 401772 408000 0.02 Sai số (%) 0.13 Kết mơ hồn tồn phù hợp với giá trị PFD Dòng Overhead Residue có sai số với PFD (lưu lượng dịng Overhead khơng đặt làm tiêu chuẩn mà khống chế qua nhiệt độ đỉnh tháp) 35 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys”  Chất lượng phân tách phân đoạn Bảng IV.28 Chất lượng phân tách trước hiệu chỉnh (Min kerosene) Giá trị mô Overflash GAP KER- NAP MIN (oC) GAP LGO – KER MIN (oC) OVERLAP LGO–HGO MAX (ºC) 1.35% 3.674 -2.721 Trị cho phép 3-5% 0 Kết luận Không Đạt Đạt Không Đạt -6.096 -20 Đạt Ta thấy với điều kiện vận hành chất lượng phân tách khơng đạt Do nhóm tiến hành thay đổi số điều kiện để cải thiện khả phân tách 1.2 Hiệu chỉnh chất lượng phân tách Để cải thiện khả phân tách cho trường hợp Max kerosene nhóm thay đổi điều kiện vận hành sau:  Thay đổi cơng suất hệ thống hồi lưu tuần hồn (PA) Cụ thể: Bảng IV.29 Hiệu chỉnh công suất PA  PA Duty cũ (kW) Duty (kW) PA Kerosene -8000 -9000 PA LGO -32000 -32000 PA HGO -3000 -100 Thay đổi lưu lượng nước Stripper Cụ thể: Bảng IV.30 Giá trị hiệu chỉnh dòng Steam Steam Lưu lượng cũ (kg/h) Lưu lượng (kg/h) Main Steam 16000 20000 Steam LGO Stripper 1400 1400 Steam HGO Stripper 6000 6000 36 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys”  Với hiệu chỉnh kết cho trình phân tách sau: - Cân vật chất Bảng IV.31 Cân vật chất sau hiệu chỉnh - Lưu lượng dòng Theo PFD (kg/h) Overhead 135412 Theo mô (kg/h) 114600 Kerosene 62725 62725 LGO 169000 169000 HGO 71581 71581 Residue 401772 391900 0.02 Sai số (%) 0.08 Chất lượng phân tách Bảng IV.32 Chất lượng phân tách sau hiệu chỉnh Giá trị mô Trị cho phép Kết luận Overflash 3.73% 3-5% Đạt o GAP KER- NAP MIN ( C) 0.916 Đạt GAP LGO- KER MIN (oC) 5.176 Đạt OVERLAP MAX (ºC) -8.253 -20 Đạt Kết luận: Với hiệu chỉnh cho điều kiện vận hành dịng cơng suất thiết bị cân vật chất thay đổi khơng nhiều (ngoài lưu lượng overhead), chất lượng phân tách đạt 37 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” KẾT LUẬN Sau tuần tìm hiểu tiến hành mơ nhóm hồn thành nhiệm vụ đồ án giao: Tìm hiểu phương pháp mơ hình hóa mơ Hiểu biết cách sử dụng tiện ích phần mềm Hysys Tìm hiểu hiệu suất vùng tháp chưng cất Tìm hiểu ảnh hưởng số yếu tố đến chất lượng tách tháp chưng cất Mô hoạt động trạng thái tĩnh phân xưởng chưng cất khí (CDU) nhà máy lọc dầu Dung Quất  Thực mô thêm chế độ hoạt động khác nhà máy lọc dầu Dung Quất      Đồ án “Cơng nghệ lọc dầu” mang lại cho nhóm nhiều kiến thức hữu ích, phần biết cách sử dụng phần mềm, đặc biệt áp dụng phần mềm mô việc mô phân xưởng nhà máy lọc dầu.Vì khả năng, kiến thức chúng em cịn hạn chế nên q trình làm kết thu cịn nhiều sai sót Em mong nhận góp ý từ thầy giáo bạn Một lần nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Đình Minh Tuấn tận tình hướng dẫn góp ý thầy khác Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Đỗ Uyễn My – Phan Tú Tài 38 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vietnam oil and gas corporation (PetroVietnam) Dung Quat refinery operating manual unit CDU (011) [2] Process Flow Diagram Dung Quat Distulation Unit [3] Giáo trình Quá trình lọc tách vật lý_Ts.Đặng Kim Hoàng [4] Refinery Process Modeling, 1st Edition_Gerald L.Kaes [5] Giáo trình Thiết bị dầu khí_Ts Nguyễn Đình Lâm 39 SVTH: Đỗ Uyễn My Phan Tú Tài GVHD: TS.Nguyễn Đình Minh Tuấn ... máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys? ?? CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS NGUYÊN LIỆU CỦA PHÂN XƯỞNG CDU Phân xưởng chưng cất. .. Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys? ?? 1.2 Các cụm phân xưởng nhà máy lọc dầu Dung Quất Hình I.1 Sơ đồ nhà máy Lọc dầu Dung Quất - 1.2.1 Các phân xưởng công nghệ. .. Tuấn Đồ án: “Mơ tháp chưng cất khí nhà máy lọc dầu Dung Quất phần mềm Hysys? ?? DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng III.1 Phần chưng cất dầu thô Bạch Hổ 18 Bảng III.2 Thành phần Light ends dầu thô Bạch