1.2.11.1. Lựa chọn dây chuyền công nghệ
Công nghệ PENEX/DIH được chọn do những ưa điểm sau: - Áp suất làm việc thấp.
- Làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp.
- Ít tạo cốc, nên cho phép áp suất riêng phần của H2 thấp. - Cho sản phẩm có chỉ số Octan tương đối cao.
- Chi phí đầu tư và vận hành vừa phải trong số các công nghệ có hồi lưu tuần hoàn, có hiệu quả kinh tế cao.
Hình 1.14 Đồ thị so sánh hiệu quả kinh tế của các công nghệ
1.2.11.2. Lựa chọn chất xác tác
Chất xúc tác Pt/γAl2O3(Cl) được lựa chọn vì cho xăng có chỉ số octane cao nhất ở nhiệt độ thấp nhất. Trong khi đó xúc tác PI-242 cho xăng có chỉ số octane thấp hơn một ít ở nhiệt độ cao hơn một ít so với xúc tác Pt/γAl2O3(Cl). Xúc tác Pt/SO42-/ZrO2,zeolite giúp chỉ số octan thấp hơn xúc tác PI – 242. Các đặc tính trên được thể hiện trong đồ thị sau:
CHƯƠNG 2
PHÂN XƯỞNG ISOMER HÓA CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 2.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
2.1.1. Mô tả chung
Nhà máy lọc dầu Dung Quất đi vào hoạt động vào tháng 2 năm 2009. Nhà máy đặt tại huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi và có công suất xử lý 6,5 triệu tấn dầu thô mỗi năm với các sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng theo TCVN là LPG, Propylene, xăng 90/92/95, nhiên liệu phản lực, dầu Diesel và FO.
Nhà máy có tổng diện tích khoảng 232 ha, gồm 4 khu vực chính: - Các phân xưởng công nghệ và phụ trợ.
- Khu bể chứa sản phẩm.
- Cảng xuất sản phẩm và phao rót dầu không bến. - Hệ thống lấy và xả nước biển.
Những khu vực này được nối với nhau bằng hệ thống ống với đường phụ liền kề.
Hình 2.2 Bố trí mặt bằng nhà máy
2.1.2. Nguyên liệu và sản phẩm2.1.2.1. Nguyên liệu2.1.2.1. Nguyên liệu2.1.2.1. Nguyên liệu 2.1.2.1. Nguyên liệu
Nhà máy được thiết kế với công suất là 6,5 triệu tấn dầu thô mỗi năm và có thể vận hành với 2 nguồn nguyên liệu khác nhau:
- Dầu thô Bạch Hổ.
- Dầu thô phối trộn gồm dầu thô Bạch Hổ (5,5 triệu tấn) và dầu thô Dubai (1 triệu tấn).
2.1.2.2. Sản phẩm
Các sản phẩm của nhà máy bao gồm: - Propylene - LPG - Xăng 90/92/95 - Nhiên liệu phản lực - Dầu Diesel - FO. Khu bể chứa dầu thô Khu các phân xưởng phụ trợ Khu nhà hành chính Khu bể chứa sản phẩm trung gian Các phân xưởng công nghệ Mở rộng (tương lai) Flare RFCC, LTU, NTU, PRU SWS, ARU, PRU, SRU
HDT-LCO NHT, CCR, CDU, KTU
Chất lượng sản phẩm đạt TCVN và chất lượng của nhà máy.
Cơ cấu sản phẩm thay đổi theo nguồn nguyên liệu là dầu thô Bạch Hổ hay dầu hỗn hợp và chế độ vận hành của nhà máy: tối đa xăng hoặc tối đa diesel. Nhà máy pha trộn xăng theo 2 trường hợp:
- Sản xuất xăng 95 và 90. - Sản xuất xăng 92 và 90.
Nguyên liệu dầu thô sẽ được nhập qua hệ thống phao rót dầu không bến (SPM) và được chứa trong khu bể chứa dầu thô với 6 bồn chứa dạng phao nổi có tổng công suất 390000 m3.
Sản phẩm cuối cùng được chứa trong khu bể chứa sản phẩm. Sản phẩm được xuất qua hệ thống đường ống nối với cảng xuất sản phẩm và khu xuất đường bộ.
2.1.3. Sơ đồ công nghệ
2.1.3.1. Các phân xưởng công nghệ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhà máy lọc dầu Dung quất gồm 14 cụm phân xưởng công nghệ chính:
• Các phân xưởng không bản quyền, bao gồm:
- Phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU), công suất 6,5 triệu tấn/năm. - Phân xưởng xử lý nước chua (SWS).
- Phân xưởng tái sinh amine (ARU). - Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU). - Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU).
• Các phân xưởng có bản quyền:
- Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro (NHT) của UOP, công suất 23000 thùng/ngày.
- Phân xưởng reforming xúc tác liên tục (CCR) của UOP, công suất 21100 thùng/ngày.
- Phân xưởng đồng phân hóa phân đoạn nhẹ (ISOM) của UOP, công suất 6500 thùng/ngày.
- Phân xưởng cracking xúc tác nguyên liệu cặn (RFCC) của IFP, công suất 69700 thùng/ngày.
- Phân xưởng xử lý LCO từ RFCC bằng Hydro (LCO-HDT) của Axens-IFP, công suất 28500 thùng/ngày.
- Phân xưởng xử lý Naphta từ RFCC (NTU) của Merichem, công suất 45000 thùng/ngày.
- Phân xưởng xử lý kerosene (KTU) của Merichem, công suất 10000 thùng/ngày.
- Phân xưởng xử lý LPG (LTU) của Merichem, công suất 21100 thùng/ngày. - Phân xưởng trung hòa kiềm (CNU) của Merichem.
Ngoài các phân xưởng công nghệ chính như trên, các phân xưởng phụ trợ và các công trình ngoại vi đều được thiết kể để đảm bảo cung cấp đầy đủ nhu cầu năng lượng điện-khí, nước, hơi nước, hóa chất cho các phân xưởng trong các điều kiện làm việc khác nhau.
Dầu thô sau khi tách muối được đưa vào phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và được ra nhiệt sơ bộ bằng các dòng sản phẩm và dòng bơm tuần hoàn trước khi vào lò gia nhiệt. Dầu thô được phân đoạn thành một số sản phẩm trong tháp chưng cất chính và các cột tách bằng hơi nước bên cạnh sườn tháp chính. Sản phẩm ở đỉnh được xử lý thêm trong một tháp ổn định và một thiết bị tách. Các dòng sản phẩm sau khi ra khỏi tháp tách được đưa đến các phân xưởng xử lý tiếp theo.
- Khí và LPG được đưa tới cụm xử lý khí của phân xưởng RFCC nhằm tách loại mercaptan bằng quá trình hấp phụ amin.
- Toàn bộ phân đoạn Naphta được đưa đến phân xưởng xử lý naphtha bằng hydro (NHT). Tại đây, Naphta sau khi xử lý đạt các yêu cầu về chất lượng sẽ được tách ra thành hai dòng tại tháp tách Naphta :
+ Dòng Naphta nhẹ được đưa đến phân xưởng đồng phân hóa (ISOM) sản xuất isomerate có trị số octane cao để pha trộn xăng.
+ Dòng Naphta nặng được đưa đến phân xưởng reforming xúc tác liên tục (CCR) sản xuất reformate có trị số octane cao để pha chế xăng, LPG chưa ổn định dùng để pha trộn sản xuất LPG thương phẩm và hydro dùng cho các phân xưởng xử lý bằng hydro.
Khí thoát ra từ phân xưởng NHT sẽ được đưa vào cụm xử lý khí trong phân xưởng RFCC và được làm sạch bằng quá trình hấp thụ amin.
- Dòng Kerosene được đưa đến phân xưởng xử lý kerosene (KTU) để làm giảm hàm lượng mercaptan (RSH), hydrosunfit (H2S), và axit naphthenic (RCOOH) đồng thời loại bỏ nước. Kerosene từ NHT được dùng như là nhiên liệu phản lực hoặc để pha trộn tạo diesel hoặc nhiên liệu đốt lò.
- Dòng LGO được dùng để pha trộn trực tiếp diesel và có thể có một phần qua phân xưởng LCO-HDT để đảm bảo công suất hoạt động tối thiểu của phân xưởng này tùy theo chế độ vận hành của nhà máy.
- Dòng cặn chưng cất được đưa đến phân xưởng RFCC. Qua các quá trình chế biến trong phân xưởng cracking (cracking, hấp thụ amin), cặn chuyển hóa thành các dòng sản phẩm sau:
+ Dòng khí thải chưa bão hòa dùng làm nguồn cung cấp năng lượng cho nhà máy.
+ Dòng hỗn hợp C3/C4 sau khi tách H2S bằng hấp thụ amin, được đưa đến phân xưởng xử lý LPG (LTU) để giảm hàm lượng mercaptan, carbonyl sulphit, hydrosulfit trước khi đưa vào phân xưởng PRU để thu hồi propylene đạt tiêu chuẩn sản xuất polypropylene, thu C3và C4 phối trộn tạo LPG và một phần C4 dùng để pha xăng.
+ Dòng naphta được đưa đến phân xưởng xử lý Naphta (NTU) tạo sản phẩm naphta ngọt (hàm lượng mercaptan và lưu huỳnh thấp) để pha trộn xăng.
+ Dòng LCO được đưa đến phân xưởng xử lý bằng hydro để tăng độ ổn định và giảm hàm lượng lưu huỳnh rồi đem phối trộn diesel.
+ Dòng DCO được đưa đến hệ thống pha trộn bằng dầu đốt hoặc bồn chứa dầu đốt dùng cho nhà máy.
Nước chua thu được từ các phân xưởng CDU, NHT, RFCC được đưa đến phân xưởng xử lý nước chua (SWS) để tách loại khí đem đốt rồi tiếp tục tách loại NH3 và H2S trước khi dẫn đến phân xưởng xử lý dòng thải.
Dòng amin bẩn đã hấp thụ H2S từ phân xưởng RFCC được đưa đến phân (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
xưởng tái sinh amin (ARU). Tại đây, H2S và các hydrocacbon được tách ra đem đi đốt hoặc tuần hoàn trở lại, amin sạch sau khi được xử lý bằng hợp chất chống tạo bọt tuần hoàn lại phân xưởng RFCC, 1 phần được tách ra để loại bỏ tạp chất.
Xút thải từ các phân xưởng KTU, NTU được đưa đến phân xưởng trung hòa xút thải (CNU) để loại bỏ dầu phenolic và naphtenic, sau đó được tách khí đem đốt rồi trung hòa bằng axit sunfuric.
Khí axit từ phân xưởng tái sinh amin chứa một lượng lớn H2S được đưa đến phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) bằng phương pháp Claus. Phân xưởng cũng xử lý dòng khí thoát ra từ phân xưởng SWS và CNU.
2.2. PHÂN XƯỞNG ISOMER HÓA NMLD DUNG QUẤT [5]
2.2.1.Nguyên liệu
2.2.1.1.Dòng Naphta nhẹ đã xử lý hydro
Công nghệ Penex-DIH sử dụng dòng naphta nhẹ sau khi được xử lý hydro từ nguồn nguyên liệu ban đầu là 100% dầu thô Bạch Hổ hoặc dầu thô hỗn hợp (85% dầu Bạch Hổ và 15% dầu Dubai) với công suất là 6500 BPSD.
2.2.1.2.Make-up Gas
Thành phần của dòng khí hoạt động bình thường.
Bảng 2.2 Thành phần của Make-up Hydro
Thành phần Make-up Hydrogen Mole % H2 93,3 Methane 2,5 Ethane 2,4 Propane 1,4 i-Butane 0,1 n-Butane 0,1 i-Pentane 0,04 n-Pentane 0,02 C6+ 0,04
2.2.2. Sản phẩm2.2.2.1. Isomerate2.2.2.1. Isomerate2.2.2.1. Isomerate 2.2.2.1. Isomerate
Sau đây là bản thành phần isomerate trong mỗi trường hợp SOR và EOR:
Bảng 2.3 Thành phần isomerate trong các trường hợp SOR và EOR
2.2.2.2. Net Gas
Dòng Net Gas đi ra từ đỉnh của thiết bị Stabilizer và sẽ được đưa đến thiết bị trung hòa để loại bỏ HCl trước khi đem làm Fuel Gas.
Bảng 2.4 Thành phần của Net Gas trong các chế độ khác nhau
2.2.3. Sơ đồ công nghệ PENEX-DIH [5]
2.2.3.1.Các thiết bị chính trong phân xưởng
a) Cụm Feed Drier (DR-2303/2304)
•Mục đích:
Loại bỏ nước, các tạp chất của oxi, lưu huỳnh có trong dòng naphtha trước khi kết hợp với dòng make-up gas để vào thiết bị phản ứng.
•Thiết bị:
Thuộc dạng thiết bị hấp phụ bằng rây phân tử, sử dụng xúc tác HPG-250 (tuổi thọ 3 năm) hoạt động ở áp suất: 7,223 kg/cm2, nhiệt độ: 380C.
Thực tế luôn có hai thiết bị cùng loại hoạt động song song và luân phiên nhau với vai trò ngược nhau: hấp phụ và tái sinh giải hấp phụ. Trong đó dòng tái sinh được lấy từ dòng sản phẩm đỉnh của DIH.
Hình 2.4 Cụm Feed Driers (DR-2303/2304)
b)Cụm Make-up Gas (DR-2301/2302)
Cũng sử dụng thiết bị hấp phụ bằng rây phân tử (xúc tác PDG-418) để khử nước cho dòng make-up gas. Trong đó dòng tái sinh cũng được lấy từ dòng sản phẩm đỉnh của DIH.
c) Cụm thiết bị phản ứng (R-2302/2303)
•Mục đích: Chủ yếu thực hiện quá trình chuyển hóa từ các nC5, nC6, thành các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
iso-faraffin tương ứng.
•Thiết bị: sử dụng tầng xúc tác cố định - Đường kính : 1,9 m
- Chiều cao : 10,5 m
Hình 2.5 Cụm thiết bị phản ứng (R-2302/2303)
d) Stabilizer (T-2301)
•Mục đích: tách HCl, hydro, hydrocarbon nhẹ (C1-C3) từ dòng sản đi ra khỏi thiết bị phản ứng. •Thiết bị: - Đường kính đỉnh/đáy: 1,2/2,4 m - Số đĩa: 30 - Chiều cao tháp: 23,5 m
Hình 2.6 Thiết bị Stabilizer (T-2301)
e) Cụm Net Gas Scrubber (T-2302)
Sử dụng dòng nước, dòng xút NaOH (14%wt) để trung hòa nhằm loại bỏ HCl khỏi dòng off-Gas đi ra từ đỉnh của Stabilizer. Sản phẩm sau khi xử lý axit xong được chuyển đến Fuel-Gas.
f)Tháp DIH (T-2303)
•Mục đích: thu hồi lượng i-C6, C5 từ dòng sản phẩm đáy của Stabilizer và trích dòng hồi lưu về cụm Feed Driers có thành phần chủ yếu metylpentane ; 2,3- DMB và n-hexane.
•Thiết bị:
- Tháp chưng cất với: 80 đĩa.
- Đường kính/chiều cao: 3.2m / 59.6m - Hoạt động ở P = 1.32 kg/cm2g.
2.2.3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Tại cụm Feed Drier, dòng naphtha nhẹ 201 (380C, 7 kg/cm2) kết hợp với dòng 549 (380C, 8.392 kg/cm2) hồi lưu từ tháp DIH được đưa vào đáy thiết bị hấp phụ DR-2303/2304 để khử nước và một số tạp chất, sau đó đi ra tại đỉnh và được chứa
tại Surge Drum D2301và được bơm P-2301A/B đưa đến kết hợp với dòng 115 (380C, 38 kg/cm2) đi ra từ cụm Make-up gas .
Tại cụm Make-up Gas, dòng 113 (380C, 38.4kg/cm2) chứa chủ yếu hidro sẽ qua thiết bị hấp phụ khử nước DR-2301 để tách loại nước sau đó trở thành dòng 115 .
Dòng 327(38.920C, 35.35 kg/cm2) sẽ lần lượt qua các thiết bị trao đổi nhiệt E- 2306, E-2307 trao đổi nhiệt với các dòng sản phẩm đi ra từ các thiết bị phản ứng R- 2302/2303 nhằm tăng nhiệt độ, sau đó nó sẽ kết hợp với dòng C2Cl4 cho vào để tăng hoạt tính của xúc tác trước khi được gia nhiệt bằng MP-water tại thiết bị E-2308 trở thành dòng 331(1330C, 34.41 kg/cm2) đi vào thiết bị phản ứng đầu tiên R-2302. Tại đây, các phản ứng isomer hóa được thực hiện.
Một phần nhiệt lượng của dòng 332 (171.20C, 33.37 kg/cm2) có nhiệt độ cao đi ra từ R-2302 được dùng để gia nhiệt cho dòng 328 tại thiết bị E-2307, sau đó dòng 332 giảm nhiệt độ trở thành dòng 338 (1090C, 32.65 kg/cm2) đi vào thiết bị phản ứng thứ 2 R-2303 để tiếp tục các quá trình isomer hóa.
Dòng 339 (117.20C, 32.65 kg/cm2) đi ra từ R-2303 được tách làm hai nhánh, một nhánh sau khi trao đổi nhiệt với dòng 327 tại E-2306 sẽ kết hợp với nhánh còn lại để thành dòng 343 (117.20C, 31.96 kg/cm2). Dòng 343 với áp suất cao được cho qua valve giảm áp VLV-101 trước khi vào thiết bị Stabilizer.
Trong thiết bị Stabilizer, như đã giới thiệu ở trên xảy ra quá trình phân tách. Dòng sản phẩm đi ra ở đỉnh tháp 407 với thành phần chủ yếu là hidrocacbon nhẹ và HCl .Dòng hỗn hợp khí 421(1.0230C, 14.6 kg/cm2) sau khi qua valve sẽ được chuyển đến thiết bị hấp phụ để tách loại HCl ra khỏi dòng khí bằng xút NaOH 14.4%wt. Dòng khí sạch sẽ được đưa đến Fuel Gas. Còn phần lỏng được đưa đến thiết bị lưu trữ X-2399 để xử lý.
Dòng sản phẩm đáy 464 (1800C, 15 kg/cm2) của Stabilizer sau khi gia nhiệt cho dòng tuần hoàn nội của tháp DIH trở thành dòng 484 (1320C, 14.77 kg/cm2) qua valve giảm áp đi vào tháp thực hiện quá trình tách. Dòng nguyên liệu vào tháp tại vị trí đĩa 20. Dòng sản phẩm đi ra từ đáy của DIH đưa sang thiết bị làm lạnh E-2315 để giảm nhiệt độ xuống 370C trước khi đến kho lưu trữ. Dòng sản phẩm đỉnh đi qua
thiết bị làm lạnh E-2317 để hạ nhiệt độ xuống còn 370C và đưa đến bình hồi lưu D-2306. Khoảng 80% lỏng của bình hồi lưu sẽ được tuần hoàn lại tháp DIH, phần còn lại được làm lạnh bởi thiết bị làm lạnh E-2317. Làm lạnh xong, một phần lỏng sẽ được trích ly sau khi được bơm P-2312 đưa đi làm tác nhân tái sinh cho cả 2 cụm Feed Driers và Make-up Gas Driers sẽ kết hợp phần lỏng còn lại để đến kho lưu trữ isomerate.
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG ĐỒNG PHÂN HÓA BẰNG PHẦN MỀM HYSYS
3.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS [6]
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về Hysys
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech thuộc công ty AEA Technologie Engineering Software-Hyprotech Ltd. Là một phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao. Đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ và khảo sát các thông số trong quá trình thiết kế nhà máy hóa chất. Ngoài thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});