2.2.1. Xƣởng chƣng cất dầu thô CDU [2]
2.2.1.1. Giới thiệu xưởng.
Xưởng chưng cất dầu thô (CDU) có vai trò phân tách các sản phẩm dầu thô để sản xuất nguyên liệu trực tiếp phối trộn cho các sản phẩm khác và cũng là nguồn nguyên liệu cho các xưởng xử lý tiếp theo.
Phân xưởng đòi hỏi sự vận hành đồng thời của Phân xưởng thu hồi LPG để ổn định naphta, tùy thuộc vào nguyên liệu và thiết bị phụ trợ sẵn có.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 12 SVTH: Lâm Hoàng Biết Hình 2.1:Sơ đồ phân xƣởng CDU.
Nguyên liệu dầu thô được gia nhiệt sơ bộ bằng nhiệt từ dòng sản phẩm và dòng hồi lưu trước khi đưa đến lò nung. Sự phân tách chủ yếu được thực hiện trong bình preflash / cột phân tách dầu thô chính và cột chưng cất các dòng trích ngang. Sản phẩm đỉnh là Naphta tiếp tục được ổn định trong cột ổn định naphta của Phân xưởng thu hồi LPG. Sau đó được làm lạnh và đem đi phối trộn, lưu trữ trung gian hoặc chế biến cho phù hợp.[2]
2.2.1.2. Sản phẩm xưởng CDU.
Phân xưởng CDU được thiết kế phù hợp với mục tiêu tối đa hóa sản phẩm chưng cất, giảm thiểu lượng dư sau chưng cất..Sản phẩm của phân xưởng CDU bao gồm những dòng sau:
Sản phẩm khí được đưa đến Phân xưởng thu hồi LPG.
Toàn bộ dòng naphta không ổn định được đưa đến Phân xưởng thu hồi LPG để tiếp tục xử lý.
Dòng kerosene được đưa đến Phân xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn kerosene (KHDS) hoặc đến bể chứa dầu thải trong trường hợp KHDS ngừng hoạt động. KW CRUDE Kerosen AGO AR CDU Naphta
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 13 SVTH: Lâm Hoàng Biết Dòng gas oil được đưa đến Phân xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn gas oil (GOHDS) hoặc đưa đến bể chứa trung gian GOHDS.
Dòng cặn chưng cất nóng được đưa đến Phân xưởng xử ly lưu huỳnh trong cặn để chế biến sâu hoặc đến bể chứa trung gian.
2.2.1.3. Nguyên liệu của xưởng CDU
Nguyên liệu là 100% dầu thô nhập khẩu từ Kuwait [2] 2.2.1.4. Các trường hợp thiết kế
Trường hợp cơ sở
CDU được thiết kế dựa trên các điểm cắt TPB và thông số kĩ thuật của sản phẩm.Khí thừa được quy định ở mức 5% và đảm bảo chỉ thực hiện dựa trên trường hợp này.
Trường hợp minimum kerosene
CDU có thể tăng lượng sản phẩm naphta chưa ổn định trong trường hợp giá kerosene giảm để tối đa hóa lợi nhuận.
2.2.1.5. Các trường hợp kiểm tra
Trường hợp maximum kerosene
CDU phải có khả năng sản xuất kerosene nhiều hơn với chất lượng có thể chấp nhận được để tận dụng tối đa sự thay đổi của thị trường.Ứng với việc sản xuất kerosene hơn 17% so với thông thường.
Trường hợp hồi lưu lạnh
CDU có thể linh động trng vận hành để hoạt động với tỉ số hồi lưu lạnh là 5 wt% (naphta lạnh/ bơm hồi lưu).Thiết bị này bao gồm dòng naphta chưa ổn định từ cột nhận ở phía trên chuyển vào lại bơm hồi lưu.CDU sẽ hoạt động ở trường hợp này trong quá trình khởi động, làm sạch và vận hành.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 14 SVTH: Lâm Hoàng Biết 2.2.1.6. Yêu cầu thiết kế
Overflash
CDU được thiết kế để tối đa là 5% Overflash. Overflash là tỷ lệ chất lỏng thoát ra khỏi đĩa trên vùng cháy so với lượng dầu thô ban đầu ở 150C.
Stripping
Sản phẩm trích ngang từ các phân đoạn chính được chưng cất sâu để cải thiện sự phân tách các phân đoạn.
Tích hợp nhiệt
Trao đổi nhiệt giữa dòng nóng và dòng lạnh càng giảm thiểu càng tốt. Dầu thô trước khi đưa vào chưng cất được gia nhiệt bằng các dòng sản phẩm để đảm bảo thu hồi nhiệt tối đa.
Số lượng bơm hồi lưu và công suất bơm được chọn để tối đa hóa nhiệt thu hồi.
Khử muối
Hai giai đoạn khử muối được cung cấp để giảm nồng độ muối của dầu thô, và do đó cặn được giảm đến mức tối thiểu phù hợp với sự vận hành của RHDS.Nước được tái chế trong hệ thống khử muối để giảm thiểu lượng nước yêu cầu. Hệ thống khử muối được cung cấp tháp bay hơi để tách nước ra khỏi nước chua.
Hệ thống bơm hồi lưu
Thiết kế bao gồm một bơm hồi lưu có nhiệm vụ giảm tải công suất của các bình ngưng tụ. Các bơm hồi lưu khác được cung cấp để tận dụng tối đa nhiệt thu hồi từ các phân đoạn sản phẩm.
Thiết bị gia nhiệt
Sử dụng thiết bị gia nhiệt nằm ngang.Lượng nhiệt trung bình cho phép là 12000Btu/hr/ft2.Thiết bị được trang bị máy sấy sơ bộ để tối đa hóa hiệu quả gia nhiệt.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 15 SVTH: Lâm Hoàng Biết
Mâm chưng cất
Tất cả các cột chưng cất trong CDU đều sử dụng loại mâm van.
2.2.2. Xƣởng xử lý lƣu huỳnh trong phân đoạn Gasoil (GOHDS)[3]
2.2.2.1. Giới thiệu xưởng
Phân xưởng GOHDS có nhiệm vụ làm giảm nồng độ lưu huỳnh, nitơ và axit naphthenic từ Gasoil nhẹ và gasoil nặng thu được từ phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và dầu nhẹ hồi lưu (LCO) từ phân xưởng RFCC.
Gasoil sau khi được xử lí sẽ đáp ứng yêu cầu chất lượng để sản xuất nhiên liệu động cơ diesel với nồng độ lưu huỳnh thấp (50 ppmwt).[3]
Hình 2.2: Sơ đồ phân xƣởng GOHDS
2.2.2.2. Nguyên liệu của xưởng GOHDS.
Xưởng GOHDS xử lý 5934 tấn/ngày gasoil cất trực tiếp nóng (CDU trường hợp cơ sở) và 2251 tấn/ngày của dầu hồi lưu nhẹ lạnh (RFCC trường hợp tối đa Propylene). LCO chiếm 29,9% khối lượng trong tổng nguyên liệu.[3]
Các đặc tính của nguyên liệu dựa trên nguyên liệu khô ở điều kiện tiêu chuẩn.Hàm lượng nước cho phép trong nguyên liệu ướt là 0.09% khối lượng.
AGO Off gas Naphta GOHDS-DO GO-HDS LCO-RFCC
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 16 SVTH: Lâm Hoàng Biết 2.2.2.3. Sản phẩm xưởng GOHDS
Ngoài sản phẩm chính là diesel, phân xưởng GOHDS cũng cho ra một số sản phẩm phụ khác:
Naphta chưa ổn định (wild naphta) sẽ được đưa đi bão hòa khí để ổn định Khí ngọt được đưa đến phân xưởng HCDS cho việc thu hồi H2 trong PSA. Off gas được đi bão hòa khí.
Nước chua được đưa đến thiết bị khử chua trong nước. Nước nhiễm dầu được đưa đi xử lý như nước thải. 2.2.2.3. Các trường hợp kiểm tra
Trường hợp 1: Lương tối đa LCO tinh khiết (100%)
Trường hợp 2: Lượng tối đa LCO (tối thiểu 652.15 tấn/ngày) cùng với 8185.8 tấn/ngày gas oil từ chưng cất trực tiếp.
2.2.2.3. Yêu cầu thiết kế
Phạm vi hoạt động
Xưởng GOHDS được thiết kế để hoạt động trong phạm vi 50 – 100% tỷ lệ nguyên liệu trong trường hợp nguyên liệu đáp ứng đủ các yêu cầu kĩ thuật.
Chu kì hoạt động
Xưởng GOHDS phải được thiết kế có vòng chu kì tối thiểu 4 năm dựa trên các nguyên liệu. Hệ thống chất xúc tác được thiết kế để hoạt động trong ít nhất 4 năm mà không cần tái sinh hoặc thay đổi chất xúc tác.
Hiệu suất quá trình và thiết bị gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt có công suất 30 MW trở lên cùng với không khí đã được gia nhiệt trước (APH) tạo điều kiện sử dụng nhiệt thải từ khói thải để đáp ứng mục tiêu 92% hiệu suất nhiệt. Các lò gia nhiệt dưới 30 MW phải được tối đa hiệu suất – Khí thoát khỏi lò gia nhiệt thông qua ống khói sẽ trao đổi nhiệt với dòng đầu vào có nhiệt độ đầu vào tối thiểu là 550C.[3]
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 17 SVTH: Lâm Hoàng Biết Thu hồi nhiệt thải bằng cách thêm các dòng gia nhiệt sơ bộ trong lò được xem xét để tối đa hóa hiệu suất thiết bị gia nhiệt.
Xúc tác
Xưởng GOHDS kết hợp sử dụng xúc tác amin để hấp thụ H2S từ off-gas chua và tái chế khí.Dung môi amin là MDEA.Amin gầy sẽ được cung cấp từ thiết bị tái sinh amin.
Thành phần amin:[3]
Amin dung môi: dung dịch MDEA 40%. Amin gầy: tối đa 0.015 mol acid/1mol MDEA. Amin giàu: tối đa 0.4 mol H2S/1mol MDEA.
Condensate của quá trình và nước chua đã qua xử lý sẽ được sử dụng làm nước rửa của xưởng GOHDS.
2.2.3. Xƣởng xử lý lƣu huỳnh trong phân đoạn Kerosene (KHDS) [4]
2.2.3.1. Giới thiệu xưởng KHDS.
Phân xưởng KHDS có vai trò làm giảm nồng độ lưu huỳnh và nito và loại bỏ hoàn toàn acid naphtenic trong phân đoạn kerosene được chưng cất trực tiếp từ phân xưởng CDU.
Xưởng KHDS cần xử lý kerosene phải đáp ứng các yêu cầu về chất lượng để sản xuất Jet A1.Phân xưởng KHDS được thiết kế để chạy với 100% công suất với nguyên liệu kerosene từ CDU.
Nguyên liệu kerosene được dự trữ tại thiết bị chứa trung gian đủ để phân xưởng KHDS tiếp tục sản xuất khi CDU ngừng hoạt động.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 18 SVTH: Lâm Hoàng Biết Hình 2.3: Sơ đồ phân xƣởng KHDS.
2.2.3.2. Nguyên liệu xưởng KHDS
Nguyên liệu của xưởng là nguồn kerosene được lấy từ tháp chưng cất CDU.
Trong đó,Hydro và nước rửa có tính chất tương tự xưởng GOHDS nhưng có một điểm khác so với xưởng GOHDS là hàm lượng nito trong hydro của xưởng KHDS là 50ppmwt (hàm lượng nito bằng 0.1 là thiết kế riêng cho phân xưởng GOHDS).
2.2.3.3. Sản phẩm phân xưởng KHDS
Phân xưởng KHDS sẽ xử lý phân đoạn kerosene từ phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và sản xuất nhiên liệu phản lực.
Phân xưởng có nhiệm vụ khử lưu huỳnh trong nguyên liệu để sản xuất ra sản phẩm có nồng độ lưu huỳnh tối đa 50ppmwt và nồng độ mercaptan 0.003 %wt.[4]
Bên cạnh đó, phân xưởng cũng cho ra một số sản phẩm phụ: Naphta không ổn định được đưa trở về CDU để ổn định. Off-gas được đưa đến phân xưởng thu hồi LPG.
Nước chua sẽ được đưa đến thiết bị tách nước chua. 2.2.3.4. Công suất vận hành của phân xưởng KHDS
Phân xưởng KHDS xử lý 2728.6 tấn/ngày kerosene cất trực tiếp khi xử lý lượng tối đa nguyên liệu kerosene (max kerosene) và 1862.3 tấn/ngày khi xử lý nguyên liệu kerosene thông thường (nomal kerosene).[4]
Kerosene
Off gas
Kero KHDS
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 19 SVTH: Lâm Hoàng Biết Phân xưởng KHDS có nhiệm vụ làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong sản phẩm ( xuống thấp hơn 50 ppmwt) và:
Để phù hợp với đặc tính kĩ thuật của JetA1 khi hoạt động ở chế độ max kerosene.
Hoặc phù hợp với đặc tính kĩ thuật của kersene khi hoạt động ở chế độ nomal kerosene.
2.2.3.5. Trường hợp thiết kế
Có 2 trường hợp thiết kế phân xưởng KHDS:
Trường hợp 1: chế độ kerosene với nguyên liệu kerosene thông thường Trường hợp 2: chế độ JetA1 với nguyên liệu kerosene tối đa.
2.2.3.6. Yêu cầu thiết kế
Phạm vi hoạt động
Phân xưởng KHDS có thể hoạt động tốt trong phạm vi 35-100% nguyên liệu trong trường hợp thiết kế 2, đảm bảo các đặc tính kĩ thuật của sản phẩm đều đạt yêu cầu.
Chu kì hoạt động
Cũng như phân xưởng GOHDS, phân xưởng KHDS được thiết kế để có chu kì hoạt động tối thiểu 4 năm. Hệ thống chất xúc tác có thể hoạt động trong ít nhất 4 năm mà không cần tái sinh xúc tác hoặc thay chất xúc tác mới.
Hiệu suất quá trình và thiết bị gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt có công suất 30 MW trở lên cùng với không khí đã được gia nhiệt trước (APH) tạo điều kiện sử dụng nhiệt thải từ khói thải để đáp ứng mục tiêu 92% hiệu suất nhiệt. Các lò gia nhiệt dưới 30 MW phải được tối đa hiệu suất – Khí thoát khỏi lò gia nhiệt thông qua ống khói sẽ trao đổi nhiệt với dòng đầu vào có nhiệt độ đầu vào tối thiểu là 550C.[4]
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 20 SVTH: Lâm Hoàng Biết Nhà sản xuất quy định mức tiêu thụ và cơ sở vật chất cho việc lưu trữ, chuẩn bị và bơm hóa chất (nếu có) cần thiết cho hoạt động bình thường của xưởng, hoặc cần thiết để tạo điều kiện cho xưởng khởi động, tắt máy và bảo trì.
2.2.4. Phân xƣởng thu hồi LPG (LPGRU)[5]
2.2.4.1. Giới thiệu xưởng LPGRU.
Nguyên liệu :
Nguyên liệu của phân xưởng thu hồi LPG (LPGRU) là phân đoạn nhẹ (phân đoạn naphta và các phân đoạn nhẹ hơn) từ xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và các xưởng khác
Nguyên tắc hoạt động:
Các dòng off-gas được thu lại, nén và kết hợp với các dòng naphta chưa ổn định hình thành 1 dòng mới. Dòng này được làm lạnh trước khi được đưa đến bình phân tách nguyên liệu.Dòng khí tách ra từ bình phân tách được đưa đến đáy của thiết bị hấp thụ amin để loại bỏ H2S trong off-gas bằng cách hấp thụ trong dòng MDEA tuần hoàn. Off-gas sau khi được khử chua sẽ đi ra từ đỉnh thiết bị hấp thụ và kết hợp với off-gas ra từ đỉnh tháp khử etan và sau đó được chuyển đến hệ thống thu thập fuel gas.
Dòng lỏng tách ra từ bình phân tách nguyên liệu được bơm lên tháp khử butan.Ở đây, naphta được ổn định bằng cách loại bỏ C4 và các thành phần nhẹ hơn.Naphta tù tháp khử butan được chuyển tới phân xưởng xử lý naphta bằng hydro (NHT) hoặc lưu trữ.Sản phẩm lỏng từ tháp khử butan là dòng LPG chưa ổn định và chưa làm ngọt (bao gồm etan và các cấu tử nhẹ hơn, H2S và RSH). Dòng LPG hỗn hợp này được đưa đến thiết bị hấp thụ amin LPG để khử H2S trong LPG và sau đó đưa đến xưởng bão hòa LPG (SGLM) để loại bỏ RSH sau khi đã rửa nước.
Khí từ tháp tách Butan sẽ đưa đến:
Thiết bị hấp thụ amin off-gas để loại bỏ H2S, sau đó đưa đến hệ thống thu hồi fuel-gas (vận hành không hồi lưu).
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 21 SVTH: Lâm Hoàng Biết Bình tách nguyên liệu, để kết hợp với dòng nguyên liệu (vận hành kết hợp hồi lưu).
Phân xưởng LPGRU không thể hoạt động độc lập, vì thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp chưng cất dầu thô của xưởng CDU được sử dụng như thiết bị làm mát chống sự giãn nở quá mức của khí trong máy nén LP. Ngoài ra, bất kì nguyên liệu nào bị ngưng tụ từ hai bình tách của xưởng LPGRU đều được đưa trở vể đỉnh tháp chưng cất CDU. Hơn nữa, hai thiết bị hấp thụ amin cần kết hợp với hoạt động của thiết bị tái sinh amin (ARU) vì thiết bị hấp thụ tiếp nhận amin từ ARU.
Vận hành không hồi lưu sản xuất nhiều off-gas hơn và ít LPG hơn so với vận hành có hồi lưu.
LPG ngọt và chưa ổn định từ thiết bị xử lý LPG kết hợp với LPG chưa ổn định từ CCR PSA. Dòng LPG kết hợp sau đó được đưa trở lại tháp khử Etan của LPGRU để ổn định và dòng off-gas lấy từ đỉnh tháp sẽ được đưa đến hệ thống thu hồi fuel gas, không có sản phẩm lỏng trong tháp tách etan. Dòng LPG ổn định ra từ đáy tháp tách etan được đưa đến tháp tách propan để tách riêng C3 và C4.Sau đó được làm lạnh trước khi đưa đi lưu trữ sau.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 22 SVTH: Lâm Hoàng Biết Hình 2.4:Sơ đồ phân xƣởng LPGRU.
2.2.4.2. Sản phẩm của phân xưởng LPGRU Phân xưởng LPGRU được thiết kế để: Phân xưởng LPGRU được thiết kế để:
Thu hồi lượng off-gas, LPG, naphta từ phân xưởng CDU và các phân xưởng khác.
Sản xuất off-gas để cung cấp cho hệ thống thu thập fuel gas sau khi đã khử H2S.
Sản xuất LPG hỗn hợp, sau khi đã loại bỏ H2S và rửa nước, được đưa đến SGLM để khử mercaptan sulfur.
Tiếp nhận dòng LPG ngọt từ SGLM để ổn định trong tháp khử propan để sản xuất ra C3 và C4, sau đó được lưu trữ.
Sản xuất phân đoạn naphta ổn định để đưa đến phân xưởng NHT hoặc làm để lưu trữ.
Dòng nước chua sẽ được đưa đến thiết bị tách nước chua. Amin giàu khí sẽ được đưa đến thí bị tái sinh amin. NHT-OG
LPG
Full Range Napta LPGRU KHDS-OG GOHDS-OG RHDS-OG GOHDS-NA RHDS-NA PSA-OG Naphta Fuel gas
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 23 SVTH: Lâm Hoàng Biết 2.2.4.3. Công suất vận hành
Tổng lưu lượng đến LPGRU: 45.8 tấn/h off-gas.
234 tấn/h naphta.
8.9 tấn/h LPG. ( từ xưởng CCR) 2.2.4.4. Yêu cầu thiết kế
Phạm vi hoạt động
Phân xưởng LPGRU có thể hoạt động tốt ở mức tối đa là 50% nguyên liệu thiết kế, đảm bảo các đặc tính kĩ thuật của sản phẩm đều đạt yêu cầu.
Cấp nhiệt
Phân xưởng LPGRU không tích hợp nhiệt với CDU.Dòng HP cung cấp nhiệt cho reboiler của tháp tách butan, dòng LP cấp nhiệt cho reboiler của tháp tách