Quy trình cơng nghệ chưng cất Condensate
8
Nước lạnh từ tháp giải nhiệt Dầu DO từ bồn chứa 1c Đến thiết bị 8b Đến nơi tiêu thụ Bồn chứa kerozene 1b 16
Hơi quá nhiệt từ lị hơi Đến đuốc đốt 25 12 Bồn chứa xăng nặng 1e Đến nơi tiêu thụ 22 13 17 18 10 Tách pha 3b 11 Ngưng tụ xăng nặng 4b 9 Chưng áp suất KQ 6 Đun nĩng 2b Dầu DO từ bồn chứa 1c Dầu DO từ tháp chưng 6 17 13 4 Chưng sơ bộ 5 Đun nĩng 2a 3 2 Gia nhiệt 8b Gia nhiệt 8a 1 Bồn chứa 1a
Hơi quá nhiệt từ lị hơi Đến tháp giải nhiệt Đến thiết bị 8a Ngưng tụ xăng nhẹ 4a Tách pha 3a Đến đuốc đốt Bể xử lý 26 25 Bồn chứa xăng nhẹ 1d 7 Nước lạnh từ tháp giải nhiệt Tách Kerozene 7 Đến tháp giải nhiệt 23 20 14 6 19 Đến lị đốt 2a, 2b Bồn chứa dầu DO 1c 21 17 15 25. Khí khơng ngưng 20, 21, 22, 23. Nước lạnh 18, 19. Hơi quá nhiệt 17. Dầu DO 90°C 14, 15, 16. Kerozene 13. Dầu DO 195°C 12. Xăng nặng 11. Hỗn hợp lỏng hơi xăng nặng 10. Hơi xăng nặng 8, 9. Sản phẩm đáy tháp 1 7. Xăng nhẹ 6. Hỗn hợp lỏng hơi xăng nhẹ 5. Hơi xăng nhẹ 1, 2, 3, 4. Condensate Kerozene từ cột nhả 7 5 15 Condensate từ các mỏ ngồi khơi
Condensate sau khi được khai thác từ các mỏ ngồi khơi được dẫn về đất liền thơng qua hệ thống ống dẫn dưới đáy biển, thành phần condensate sau khi được tách bỏ sơ bộ khí khơng ngưng (metan) và khí đốt (C3,C4) được dẫn vào các bồn chứa (1a). Để đảm bảo cho việc tiếp nhận liên tục lượng condensate chuyển về và ổn định quá trình chưng cất người ta thường bố trí 2 bồn chứa song song hoạt động luân phiên và cĩ hệ thống kiểm tra mức.
Condensate sau khi được ổn định trong bồn được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt (8a) để tận dụng nhiệt của dịng kezosene trích ngang.
Thiết bị trao đổi nhiệt (8a) là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ ống (ống xoắn) đặt thẳng đứng để tận dụng khơng gian truyền nhiệt và ổn định dịng
Dịng kezosene đi phía vỏ, dịng condensate nhập liệu đi trong ống và hai dịng được bố trí ngược chiều nhau tạo dễ dàng cho việc vệ sinh, tăng hiệu quả truyền nhiệt và giảm cách nhiệt.
Dịng condensate nhập liệu sau khi ra khỏi thiết bị (8a) đạt 48oC, tiếp tục được dẫn vào thiết bị trao đổi nhiệt (8b) để tận dụng sản phẩm đáy tháp (6).
Thiết bị trao đổi nhiệt (8b) cũng là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ ống (ống xoắn) đặt thẳng đứng để tận dụng khơng gian truyền nhiệt và ổn định dịng
Dịng sản phẩm đáy đi phía vỏ, dịng condensate nhập liệu đi trong ống và hai dịng được bố trí ngược chiều nhau cũng để dễ dàng vệ sinh, tăng hiệu quả truyền nhiệt và giảm cách nhiệt.
Dịng nhập liệu sau khi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt (8b) đạt 770C (chưa đạt nhiệt độ sơi) tiếp tục dẫn qua lị gia nhiệt (2a) là cơng đoạn gia nhiệt cuối cùng trước khi nhập liệu vào tháp (5).
Nhiệm vụ của lị gia nhiệt (2a) là cung cấp nhiệt lượng cho dịng condensate để đạt nhiệt độ sơi (tsơi =160oC), lị gia nhiệt sử dụng các nhiên liệu đốt cháy như than củi, dầu DO, FO, khí đốt… Để thuận tiện cho quá trình vận hành và tận dụng nguồn nhiên liệu cĩ sẵn, ta sử dụng sản phẩm đáy 2 (dầu DO) làm nhiên liệu đốt cháy. Lị gia nhiệt là thiết bị gia nhiệt kiểu vỏ ống (ống xoắn) được bố trí dịng condensate nhập liệu đi trong ống, nhiên liệu đốt cháy đi ngồi ống.
Sau khi được trao đổi nhiệt tại (8a), (8b) và gia nhiệt tại (2a), dịng nhập liệu đạt nhiệt độ sơi 1600C được đưa vào tháp (5) tại vị trí mâm nhập liệu. Với trạng thái nhập liệu lỏng – sơi là điều kiện tốt nhất để tháp hoạt động tốt và tăng hiệu
quả truyền khối (nhiệt độ thấp thì tháp mất nhiệt, khả năng lơi kéo cấu tử giảm, tốn chi phí nhiệt lượng hơi đốt, cịn khi nhiệt độ cao, dịng nhập liệu khơng ổn định, áp suất ống dẫn tăng do hơi sinh ra).
Tháp chưng cất (5) là tháp chưng cất sơ bộ hoạt động ở áp suất cao (4atm), đường kính 1.4m, chiều cao 14.4 m, cĩ 30 mâm, kiểu mâm chĩp cĩ ống chảy chuyền và dịng lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với dịng khí từ dưới lên với nhiệt độ thay đổi tại đỉnh là 1200C và đáy là 195oC.
Trong tháp (5) là quá trình phân đoạn theo nhiệt độ (tăng dần từ đỉnh xuống đáy) nhờ sự bay hơi tương đối của các cấu tử hydrocacbon hay nĩi cách khác là quá trình tiếp xúc pha và truyền khối giữa hai dịng lỏng – hơi qua từng bậc nồng độ cho ra sản phẩm đỉnh giàu các hydrocacbon nhẹ (C3,C4 và khí khơng ngưng).
Dịng lỏng bao gồm dịng hồn lưu từ mâm trên cùng của phần cất với tỷ số hồn lưu thích hợp và dịng nhập liệu từ vị trí mâm nhập liệu. Cùng với dịng lỏng này các hydrocacbon nặng trong hơi bị ngưng tụ và thu hồi về khu vực đáy tháp, tạo nên cột chất lỏng ở đáy tháp.
Dịng hơi sinh ra từ sản phẩm đáy được gia nhiệt và một phần bốc hơi quay trở lại tháp (5) từ lị gia nhiệt (2b). Dịng hơi này sẽ tiếp xúc với dịng lỏng qua từng mâm và cĩ nhiệm vụ làm bốc hơi các hydrocacbon nhẹ trong dịng lỏng và lơi kéo chúng lên phía đỉnh tháp. Ngồi ra dịng hơi cịn ảnh hưởng rất nhiều đến áp suất trong tháp thơng qua lượng khí khơng ngưng và khả năng ngưng tụ hơi tại đỉnh tháp (áp suất đáy tháp là 4atm, đỉnh tháp là 3,87atm).
Tại đỉnh tháp (5), các hydrocacbon nhẹ tồn tại dưới dạng hơi được dẫn qua thiết bị ngưng tụ (4a) để thu hồi dưới dạng lỏng và xả khí khơng ngưng.
Thiết bị (4a) là thiết bị ngưng tụ kiểu nằm ngang dạng ống chùm cĩ vách ngăn với việc bố trí dịng pha hơi và khí khơng ngưng đi ngồi vỏ, nước làm mát đi trong ống.
Do quá trình trao đổi nhiệt giữa pha hơi và nước làm mát nên sản phẩm đỉnh được ngưng tụ hồn tồn và khí khơng ngưng được xả qua van xả khí khơng ngưng. Khí khơng ngưng được dẫn ra đuốc đốt trực tiếp hoặc khí đốt cho nhà máy phát điện. Sản phẩm đỉnh sau khi ngưng tụ thành dạng lỏng được chuyển qua thiết bị tách pha (3a) để tách lượng khí khơng ngưng cịn sĩt lại.
hai đầu ra (một là dịng sản phẩm đỉnh đã được tách khí khơng ngưng gọi là xăng nhẹ, một là dịng khí khơng ngưng). Dịng khí khơng ngưng lại được dẫn ra đuốc đốt hoặc làm nhiên liệu cho nhà máy phát điện, dịng xăng nhẹ được dẫn về bình phân phối lỏng.
Tại bình phân phối lỏng, một phần xăng nhẹ được bơm hồn lưu trở lại tháp (5) với tỷ số hồn lưu thích hợp tại vị trí mâm trên cùng của phần cất nhằm tạo dịng hồn lưu duy trì khả năng hoạt động ổn định của tháp (đảm bảo cân bằng vật chất , cân bằng năng lượng cho tháp, tăng khả năng bốc hơi và lơi kéo các cấu tử hydrocacbon nhẹ), một phần được đưa vào bồn chứa sản phẩm xăng nhẹ qua bộ phận hố lỏng ở áp suất cao (10 – 15atm) làm khí hố lỏng (khí đốt) phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.
Sản phẩm đáy của tháp (5) gồm các cấu tử hydrocacbon nặng (C5 trở lên) được chuyển qua lị gia nhiệt (2b) để được gia nhiệt. Lị gia nhiệt (2b) cũng giống lị gia nhiệt (2a) ở chỗ bố trí dịng sản phẩm đáy đi trong ống và hơi đốt đi ngồi ống nhưng khác ở chỗ cĩ vùng khơng gian để dịng sản phẩm đáy bốc hơi một phần để quay trở lại tháp (5) (duy trì hoạt động của tháp và cân bằng vật chất, năng lượng trong tháp). Thường để cho (2b) hoạt động tốt và ổn định thì lượng sản phẩm đáy vào (2b) phải thật ổn định thơng qua việc luơn duy trì một mức chất lỏng ổn định tại đáy tháp (5).
Sản phẩm đáy tháp (5) sau khi được gia nhiệt tại (2b) và qua van xả áp đã đạt nhiệt độ là 2100C và trở thành dịng nhập liệu nạp vào tháp (6).
Tháp chưng cất (6) là tháp chưng cất phân đoạn ở áp suất khí quyển (1.2 atm), đường kính phần cất 2m, phần chưng 0.8m, chiều cao 12.5m, cĩ 18 mâm, kiểu mâm chĩp cĩ ống chảy chuyền và dịng lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với dịng khí từ dưới lên với nhiệt độ thay đổi tại đỉnh là 1300C, tại khu vực trích ngang là 1850C và đáy là 195oC.
Trong tháp (6) quá trình chưng cất diễn ra phức tạp hơn vì ngồi 2 dịng hơi – lỏng lấy ra tại đỉnh và đáy cịn cĩ dịng Kerozene trích ngang lấy ra tại vị trí trích ngang và hơi nước (3atm, 220oC) sục trực tiếp vào đáy tháp để giảm nhiệt độ sơi và áp suất riêng phần của sản phẩm đáy. Cũng giống như tháp (5), trong tháp (6) cũng xảy ra hiện tượng tiếp xúc pha , truyền khối và phân đoạn theo nhiệt độ cho ra sản phẩm đỉnh là condensate cơng nghệ (xăng nặng hay xăng cơng nghệ), dịng trích ngang là dịng Kerozene (dầu hoả), dịng sản phẩm đáy là dầu DO (dầu diesel).
Dịng lỏng trong tháp được hình thành từ dịng hồn lưu từ mâm trên cùng của phần cất và dịng nhập liệu từ vị trí nhập liệu chảy từ trên xuống với mục đích làm ngưng tụ các cấu tử kerozene về mâm trích ngang, cấu tử DO xuống phía đáy.
Dịng hơi trong tháp (từ đáy tháp đến vị trí mâm nhập liệu) chính là dịng hơi nước bão hồ (2200C, 3atm) sục trực tiếp từ đáy tháp với mục đích làm bốc hơi và lơi kéo các cấu tử xăng nặng lên phía đỉnh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dịng hơi từ vị trí mâm nhập liệu đến đỉnh tháp được hình thành gồm:
- Dịng hơi nước và hơi dầu từ đáy lên.
- Dịng hơi bốc ra từ dịng nhập liệu vào tháp.
- Dịng hơi nước và hơi dầu từ bình trích ngang hồi lưu về tháp.
Do đĩ, đường kính của tháp từ vị trí mâm nhập liệu lên đỉnh lớn hơn đường kính từ mâm nhập liệu xuống đáy.
Tại đỉnh tháp (6), pha hơi (1300C; 1.068atm) thốt ra bao gồm chủ yếu là sản phẩm xăng nặng cĩ lẫn hơi nước và khí khơng ngưng, chúng được dẫn qua thiết bị ngưng tụ (4b) (thiết bị ngưng tụ nằm ngang kiểu ống chùm cĩ vách ngăn với việc bố trí dịng pha hơi và khí khơng ngưng đi ngồi vỏ, nước làm mát đi trong ống) để ngưng tụ hồn tồn xăng nặng và hơi nước đồng thời xả khí khơng ngưng qua van xả khí khơng ngưng.
Xăng nặng và nước sau khi ngưng tụ được chuyển vào thiết bị tách pha (3b). Thiết bị (3b) là thiết bị nằm ngang cĩ một đầu vào là xăng nặng và nước , ba đầu ra (một là đầu thốt khí khơng ngưng, một đầu ra là xăng nặng, một đầu ra là nước).
Thiết bị (3b) hoạt động dựa vào khả năng va đập để tách khí khơng ngưng và khả năng lắng (khác nhau về tỉ trọng) để tách nước. Khí khơng ngưng sau khi tách được dẫn ra đuốc đốt, nước sau khi xử lí được thải ra mơi trường cịn xăng nặng được dồn vào bình phân phối lỏng.
Tại bình phân phối lỏng, một phần xăng nặng được bơm hồn lưu trở lại tháp (6) với tỷ số hồn lưu thích hợp tại vị trí mâm trên cùng của phần cất nhằm tạo dịng hồn lưu duy trì khả năng hoạt động ổn định của tháp (đảm bảo cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng cho tháp, tăng khả năng bốc hơi và lơi kéo các cấu tử xăng nặng), một phần được dồn vào bồn chứa sản phẩm xăng nặng. Xăng nặng
làm nguyên liệu để pha chế xăng thương phẩm phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng của xã hội.
Tại vị trí mâm trích ngang (nhiệt độ 1850C; áp suất mâm là 1.134 atm; áp suất riêng phần của kerozene là 0.52atm), một phần dịng lỏng được trích ngang dồn vào bình trích ngang (cột nhả). Cột nhả cũng là một tháp mâm chĩp hình trụ (đường kính 0.5m; chiều cao 2.55m; cĩ 6 mâm) cĩ dịng lỏng là kerozene và xăng nặng chảy từ trên xuống, dịng hơi là hơi nước bão hồ (220oC, 3atm) sục từ đáy lên. Sự tiếp xúc pha lỏng – hơi nhằm làm bốc hơi và lơi cuốn các cấu tử xăng nặng cịn sĩt lại trong dịng lỏng trước khi dồn xuống đáy và dẫn vào thiết bị trao đổi nhiệt (8a) để trao đổi nhiệt với dịng condensate nhập liệu (tận dụng nhiệt). Cuối cùng, sau khi ra khỏi (8a), dịng Kerozene (dầu hoả) hạ nhiệt độ từ 185oC xuống 80oC được dẫn vào bồn chứa. Kerozene làm nhiên liệu phục vụ sinh hoạt và sản xuất.
Tại khu vực đáy tháp (6), sau khi tiếp xúc với hơi bão hồ sục lên dịng sản phẩm đáy chỉ cịn lại chủ yếu là dầu DO (xăng nặng và kerozene được hơi nước lơi cuốn lên trên) được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt (8b). Tại thiết bị (8b), dầu DO được trao đổi nhiệt với dịng condensate nhập liệu (tận dụng nhiệt) hạ nhiệt độ xuống cịn 90oC trước khi dồn vào bồn chứa. Dầu DO làm nhiên liệu đốt cháy trong sản xuất (tận dụng làm nhiên liệu đốt cháy trong lị (2a), (2b).