Quy trình công 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 lò 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 nóng 2b Dầu DO từ bồn chứa 1c Dầu DO từ tháp chưng 6 17 13 4 Chưng sơ bộ 5 Đun nóng 2a 3 2 Gia nhiệt 8b Gia nhiệt 8a 1 Bồn chứa 1a
Hơi quá nhiệt từ lò 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 lò đốt 2a, 2b Bồn chứa dầu DO 1c 21 17 15 25. Khí không 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 ngoài khơi
Condensate sau khi được khai thác từ các mỏ ngoài khơi được dẫn về đất liền thông qua hệ thống ống dẫn dưới đáy biển, thành phần condensate sau khi được tách bỏ sơ bộ khí không 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 có 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 dòng 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 không gian truyền nhiệt và ổn định dòng
Dòng kezosene đi phía vỏ, dòng condensate nhập liệu đi trong ống và hai dòng được bố trí ngược chiều nhau tạo dễ dàng cho việc vệ sinh, tăng hiệu quả truyền nhiệt và giảm cách nhiệt.
Dòng 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 không gian truyền nhiệt và ổn định dòng
Dòng sản phẩm đáy đi phía vỏ, dòng condensate nhập liệu đi trong ống và hai dòng được bố trí ngược chiều nhau cũng để dễ dàng vệ sinh, tăng hiệu quả truyền nhiệt và giảm cách nhiệt.
Dòng nhập liệu sau khi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt (8b) đạt 770C (chưa đạt nhiệt độ sôi) tiếp tục dẫn qua lò gia nhiệt (2a) là công đoạn gia nhiệt cuối cùng trước khi nhập liệu vào tháp (5).
Nhiệm vụ của lò gia nhiệt (2a) là cung cấp nhiệt lượng cho dòng condensate để đạt nhiệt độ sôi (tsôi =160oC), lò 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 có sẵn, ta sử dụng sản phẩm đáy 2 (dầu DO) làm nhiên liệu đốt cháy. Lò gia nhiệt là thiết bị gia nhiệt kiểu vỏ ống (ống xoắn) được bố trí dòng condensate nhập liệu đi trong ống, nhiên liệu đốt cháy đi ngoài ống.
Sau khi được trao đổi nhiệt tại (8a), (8b) và gia nhiệt tại (2a), dòng nhập liệu đạt nhiệt độ sôi 1600C được đưa vào tháp (5) tại vị trí mâm nhập liệu. Với trạng thái nhập liệu lỏng – sôi 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 lôi kéo cấu tử giảm, tốn chi phí nhiệt lượng hơi đốt, còn khi nhiệt độ cao, dòng nhập liệu không 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, có 30 mâm, kiểu mâm chóp có ống chảy chuyền và dòng lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với dòng 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 nói cách khác là quá trình tiếp xúc pha và truyền khối giữa hai dòng lỏng – hơi qua từng bậc nồng độ cho ra sản phẩm đỉnh giàu các hydrocacbon nhẹ (C3,C4 và khí không ngưng).
Dòng lỏng bao gồm dòng hoàn lưu từ mâm trên cùng của phần cất với tỷ số hoàn lưu thích hợp và dòng nhập liệu từ vị trí mâm nhập liệu. Cùng với dòng 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.
Dòng hơi sinh ra từ sản phẩm đáy được gia nhiệt và một phần bốc hơi quay trở lại tháp (5) từ lò gia nhiệt (2b). Dòng hơi này sẽ tiếp xúc với dòng lỏng qua từng mâm và có nhiệm vụ làm bốc hơi các hydrocacbon nhẹ trong dòng lỏng và lôi kéo chúng lên phía đỉnh tháp. Ngoài ra dòng hơi còn ảnh hưởng rất nhiều đến áp suất trong tháp thông qua lượng khí không 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 không ngưng.
Thiết bị (4a) là thiết bị ngưng tụ kiểu nằm ngang dạng ống chùm có vách ngăn với việc bố trí dòng pha hơi và khí không ngưng đi ngoài 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 hoàn toàn và khí không ngưng được xả qua van xả khí không ngưng. Khí không 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 không ngưng còn sót lại.
hai đầu ra (một là dòng sản phẩm đỉnh đã được tách khí không ngưng gọi là xăng nhẹ, một là dòng khí không ngưng). Dòng khí không ngưng lại được dẫn ra đuốc đốt hoặc làm nhiên liệu cho nhà máy phát điện, dòng xăng nhẹ được dẫn về bình phân phối lỏng.
Tại bình phân phối lỏng, một phần xăng nhẹ được bơm hoàn lưu trở lại tháp (5) với tỷ số hoàn lưu thích hợp tại vị trí mâm trên cùng của phần cất nhằm tạo dòng hoàn 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 lôi kéo các cấu tử hydrocacbon nhẹ), một phần được đưa vào bồn chứa sản phẩm xăng nhẹ qua bộ phận hoá lỏng ở áp suất cao (10 – 15atm) làm khí hoá 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 lò gia nhiệt (2b) để được gia nhiệt. Lò gia nhiệt (2b) cũng giống lò gia nhiệt (2a) ở chỗ bố trí dòng sản phẩm đáy đi trong ống và hơi đốt đi ngoài ống nhưng khác ở chỗ có vùng không gian để dòng 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 thông qua việc luôn 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 dòng 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, có 18 mâm, kiểu mâm chóp có ống chảy chuyền và dòng lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với dòng 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 ngoài 2 dòng hơi – lỏng lấy ra tại đỉnh và đáy còn có dòng 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 sôi 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 công nghệ (xăng nặng hay xăng công nghệ), dòng trích ngang là dòng Kerozene (dầu hoả), dòng sản phẩm đáy là dầu DO (dầu diesel).
Dòng lỏng trong tháp được hình thành từ dòng hoàn lưu từ mâm trên cùng của phần cất và dòng 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.
Dòng hơi trong tháp (từ đáy tháp đến vị trí mâm nhập liệu) chính là dòng hơi nước bão hoà (2200C, 3atm) sục trực tiếp từ đáy tháp với mục đích làm bốc hơi và lôi kéo các cấu tử xăng nặng lên phía đỉnh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dòng hơi từ vị trí mâm nhập liệu đến đỉnh tháp được hình thành gồm:
- Dòng hơi nước và hơi dầu từ đáy lên.
- Dòng hơi bốc ra từ dòng nhập liệu vào tháp.
- Dòng hơi nước và hơi dầu từ bình trích ngang hồi lưu về tháp.
Do đó, 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) thoát ra bao gồm chủ yếu là sản phẩm xăng nặng có lẫn hơi nước và khí không ngưng, chúng được dẫn qua thiết bị ngưng tụ (4b) (thiết bị ngưng tụ nằm ngang kiểu ống chùm có vách ngăn với việc bố trí dòng pha hơi và khí không ngưng đi ngoài vỏ, nước làm mát đi trong ống) để ngưng tụ hoàn toàn xăng nặng và hơi nước đồng thời xả khí không ngưng qua van xả khí không 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 có một đầu vào là xăng nặng và nước , ba đầu ra (một là đầu thoát khí không 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 không ngưng và khả năng lắng (khác nhau về tỉ trọng) để tách nước. Khí không ngưng sau khi tách được dẫn ra đuốc đốt, nước sau khi xử lí được thải ra môi trường còn xăng nặng được dồn vào bình phân phối lỏng.
Tại bình phân phối lỏng, một phần xăng nặng được bơm hoàn lưu trở lại tháp (6) với tỷ số hoàn lưu thích hợp tại vị trí mâm trên cùng của phần cất nhằm tạo dòng hoàn 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 lôi 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 dòng lỏng được trích ngang dồn vào bình trích ngang (cột nhả). Cột nhả cũng là một tháp mâm chóp hình trụ (đường kính 0.5m; chiều cao 2.55m; có 6 mâm) có dòng lỏng là kerozene và xăng nặng chảy từ trên xuống, dòng hơi là hơi nước bão hoà (220oC, 3atm) sục từ đáy lên. Sự tiếp xúc pha lỏng – hơi nhằm làm bốc hơi và lôi cuốn các cấu tử xăng nặng còn sót lại trong dòng lỏng trước khi dồn xuống đáy và dẫn vào thiết bị trao đổi nhiệt (8a) để trao đổi nhiệt với dòng condensate nhập liệu (tận dụng nhiệt). Cuối cùng, sau khi ra khỏi (8a), dòng 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 hoà sục lên dòng sản phẩm đáy chỉ còn lại chủ yếu là dầu DO (xăng nặng và kerozene được hơi nước lôi cuốn lên trên) được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt (8b). Tại thiết bị (8b), dầu DO được trao đổi nhiệt với dòng condensate nhập liệu (tận dụng nhiệt) hạ nhiệt độ xuống còn 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 lò (2a), (2b).