4.5.1.1 Chuyển số đĩa thực tế sang số đĩa lý thuyết:
Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nó thường được tính toán và cân nhắc kĩ trong quá trình thiết kế để sao cho vừa đảm bảo được chỉ tiêu về kĩ thuật vừa có hiệu quả về kinh tế. Có khá nhiều tài liệu nói về khoảng dao động của hiệu suất đĩa.
Trong đồ án này chúng tôi sử dụng tài liệu Refinery Process Modeling của tác giả Gerald L.Kaes để mô phỏng tháp CDU của Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
• Vùng stripping đáy tháp: Vùng này thường có 5÷7 đĩa, hiệu suất vùng này thấp do đó 2 đĩa lý thuyết là phù hợp. Lỏng ở đĩa trên cùng của stripping đáy tháp nhận lỏng từ vùng nạp liệu.
• Vùng nạp liệu: Ở vùng này không có đĩa thực tế nào cả tuy nhiên do mô hình hóa để cho phép thêm nguồn nhiệt trong vùng nạp liệu để biến thiên lượng overflash.Ở đây dùng một đĩa lý thuyết cho vùng này.
• Vùng rửa: Vùng này bao gồm các đĩa giữa vùng nạp liệu cho đến đĩa rút HGO. Các thiết kế cũ có 2÷4 đĩa thực tế do đó đòi hỏi lượng overflash lớn để đảm bảo chất lượng của HGO. Các thiết kế mới có 6÷8 đĩa, các đĩa trong vùng này có hiệu suất thấp do lượng lỏng hồi lưu bé. Sử dụng 2 đĩa lý thuyết là phù hợp cho vùng này.
• Vùng Pumparound: Sử dụng 2 đĩa cho vùng này, một đĩa rút PA và một đĩa trở về.
• Vùng phân tách các sản phẩm thân tháp: Tháp chưng cất khí quyển thường có 8÷10 đĩa thực tế giữa các vùng rút sản phẩm ra, một đĩa phân tách được sử dụng cho vùng PA (nếu có). Đối với vùng phân tách gần đáy tháp chọn 2 đĩa lý thuyết là phù hợp, đối với vùng phân tách ở trên ta dùng 3÷4 đĩa lý thuyết.
• Vùng đỉnh: Vùng tính từ đĩa rút sản phẩm KER cho đến đỉnh của tháp, hiệu suất vùng này cao 65÷70%.
Đối với tháp stripper thân tháp:
• Stripper sử dụng hơi nước có 6÷10 đĩa thực tế tương ứng với 2÷3 đĩa lý thuyết.
• Stripper sử dụng Reboiler có 6÷12 đĩa thực tế, reboiler tương ứng với một đĩa lý thuyết trong mô phỏng do đó tháp có 3÷4 đĩa lý thuyết.
Như vậy theo cách tính như trên ta sẽ có được mô hình đĩa lý thyết như sau:
Bảng 4.13 Số đĩa lý thuyết của các vùng
Vùng Vị trí đĩa
Stripping đáy tháp 24÷23
Nạp liệu 22
Vùng rửa 21÷20
Vùng PA của HGO (PA4) 19÷18
Vùng phân tách HGO/LGO 17÷15
Vùng PA của LGO (PA3) 14÷13
Vùng phân tách LGO/KER 12÷9
Vùng PA của KER (PA2) 8÷7
Vùng PA đỉnh (PA1) 2÷1
Các stripper có vị trí các đĩa rút sản phẩm và đĩa hơi trở về tháp giống với Pumparound.
4.5.1.2 Mô phỏng tháp chưng cất khí quyển:
Nhập dòng nguyên liệu:
Nhập dòng dầu thô ban đầu trước khi qua cụm gia nhiệt lạnh:
• Nhiệt độ: 500C.
• Áp suất: 20 kg/cm2g.
• Thành phần của dòng dầu thô: Đường cong điểm sôi thực (TBP), thành phần cấu tử nhẹ (lightends) và API.
Tạo dòng Crude:
Stream à Petroleum Assay à Flowrate and Assay à Define/Edit Assay
Hình 4.4 Nhập assay của dòng dầu thô
Dòng dầu thô vào tháp có chứa một lượng nước do nước có sẵn và lượng nước khi tiến hành tách muối do đó ta sử dụng các Mixer để đưa dòng nước trên vào dòng nguyên liệu.
Đồng thời gia nhiệt cho dòng dầu thô trước khi vào lò đốt bằng các Heat Exchanger là Cold Preaheat và Hot Preheat.
Hình 4.5 Mô phỏng cụm gia nhiệt
Để mô phỏng lò đốt H-1101 ta sử dụng một Heat Exchanger, nhiệt độ ra lò đốt là 3580C. Do trở lực trên đường ống nên gây ra hiện tượng “làm lạnh đẳng Enthalpy” làm giảm nhiệt độ dầu thô trước khi vào tháp, để biểu diển ta sử dụng một Valve giảm áp như sau:
Hình 4.6 Dòng dầu thô trước khi vào tháp
Bảng 4.14 Tính chất dòng dầu thô trước khi vào tháp
Nhập các thông số cho tháp:
• Áp suất làm việc: tháp làm việc ở áp suất đỉnh 1.5kg/cm2g và áp suất đáy 2kg/cm2g.
• Nhập các dòng Pumparound: Ở đây ta có 4 dòng Pumparound, mỗi PA ta sẽ có 2 tiêu chuẩn là Duty và lưu lượng, Duty của PA1 ta không nhập phụ thuộc vào nhiệt độ đỉnh mà có được công suất của PA1.
• Tiêu chuẩn của tháp sử dụng nhiệt độ đỉnh và lưu lượng các dòng trích ngang KER, LGO và HGO. Nhiệt độ đỉnh tháp được khống chế bằng Duty của PA1, lưu lượng các dòng trích ngang được điều khiển bằng các FRC trên đường lấy sản phẩm tuy nhiên thực tế khi đặt lại setpoint cho các FRC mức chất lỏng trong các stripper thay đổi khi đó lưu lượng các dòng trích ra từ tháp sẽ thay đổi.