Bảng 3.5 Cân bằng vật chất cho phân xưởng
Naphtha Make-up Gas Isomerate Fuel gas
Kg/h 28960 609 28730 837.5
Tổng 29569 29567.5
3.4. TÍNH TOÁN SIZING CHO THÁP DIH
Phần mềm Hysys hỗ trợ việc tính toán và thiết kế các thiết bị. Từ nguồn cơ sở dữ liệu phong phú, nó có thể tính toán được hầu hết các thiết bị ở các điều kiện làm việc khác nhau. Trong nội dung tính toán này, ta chỉ nêu bậc ra các kết quả thu được chứ không trọng tâm vào phần tính toán. Chúng ta chỉ cần cung cấp một số thông tin cần thiết để phần mềm có thể hoạt động. Ở đây, ta tính sizing cho tháp DIH.
Đối với tháp DIH trong phân xưởng ta chọn loại đĩa Valve, độ ngập lớn nhất trên các đĩa (Max Flooding) là 85%, và chọn hệ số tạo bọt (Foaming Factor) là 1.
Bảng 3.6 Kết quả sizing cho các tháp
Các thông số chính T-2303
Số đĩa 64
Loại đĩa Valve
Đường kính tháp (m) 2,134
Chiều cao tháp 39,01
Khoảng cách đĩa(mm) 609,6
Độ ngập Max (%) 82,83
Số paths 3
Tổn thất áp suất toàn tháp (kPa) 42,55
Tổn thất áp suất max trên mỗi đĩa (kPa) 0,898
Chiều cao vách chảy chuyền (mm) 50,8
CHƯƠNG 4
KHẢO SÁT SỰ VẬN HÀNH CỦA PILOT QUÁ TRÌNH ISOMER HÓA
4.1. NGUYÊN LIỆU VÀ XÚC TÁC [8]
Nguyên liệu: Phân đoạn có nhiệt độ sôi đầu - 80ºC được chưng cất trực tiếp từ Condensate Nam Côn Sơn.
Xúc tác: Pt/ γAl2O3.
4.2. SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM
4.2.1. Van 3 thông
Dùng để chỉnh hướng của các dòng khí hay lỏng đi tham gia phản ứng. Tùy theo trình tự được đưa ra trong bài thí nghiệm mà ta điều khiển hướng của van cho thích hợp. Hình 4.2 Van 3 thông N2 Van 2 H2 O2 Van 1 Van 3 O2 Van 2 Reator Van 3 Van 1 Van 2
4.2.2. Thiết bị phản ứng
Thiết bị phản ứng có:
• Ống phản ứng dạng xoắn, sử dụng chất xúc tác Pt/ γAl2O3.
• Lò phản ứng được bọc cách nhiệt bằng bông thủy tinh – amiăng và được cấp nhiệt bằng điện.
4.2.3. Thiết bị làm mát bằng nước đá
Sử dụng sinh hàn để làm mát dòng sản phẩm ra, nhằm thu hồi phần lớn sản phẩm isomerate lỏng.
4.2.4. Thiết bị làm khô, khử oxy và làm sạch
• Thiết bịlàm khô: Dùng để làm khô dòng không khí đi vào.
• Thiết bị khử Oxy: Dùng để loại bỏ Oxy ra khỏi không khí.
• Thiết bị làm sạch: Dùng để thu Nitơ có độ tinh khiết cao.
4.2.5. Đồng hồ đo áp suất
Hình 4.6 Đồng hồ đo áp suất
4.2.5. Bảng hiển thị và điều khiển nhiệt độ
4.3. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. Bật máy sinh H2, trước 30 phút cho máy ổn định và đạt áp suất 3.50 bar. 2. Nạp xúc tác: Cân khoảng 2 g xúc tác, nạp vào ống phản ứng, lắp ống phản ứng vào lò gia nhiệt.
3. Cấp điện cho sơ đồ.
4. Nạp liệu: Đưa nguyên liệu vào trong xylanh, loại bọt khí và lắp vào hệ thống
• Cài tốc độ bơm nguyên liệu: 4,8 ml/h.
• Cài tốc độ dòng Hyđro: 3 l/h.
5. Cấp khí đầu nguồn cho hệ: N2,H2 khoảng 2 bar.
6. Thổi khí Nitơ làm sạch hệ. Mở các van ở vị trí thông với lò phản ứng (van 5, van 4, van 2, van 1). Sau khi các van đều ở vị trí thông ,mở van Nitơ, điều chỉnh
lưu lượng Nitơ khoảng 3-5 l/h. 7. Cài đặt nhiệt độ phản ứng: 280ºC.
8. Bật sinh hàn cho phần ngưng sản phẩm lỏng (chú ý bật bơm trước khi phản ứng là 10 phút). Chuẩn bị nước đá, rồi đưa bình ngưng ngập trong hỗn hợp nước đá.
9. Khi nhiệt độ đạt nhiệt độ phản ứng.
• Ngắt dòng Nitơ (đóng van Nitơ).
• Chuyển van 1 sang hướng cho dòng Hydro vào hệ thống, mở van
Hydro,
điều chỉnh lưu lượng 2l/h. 10. Tiến hành phản ứng:
• Chuyển van 4 sang hướng cho đồng thời hai dòng Hydro và nguyên liệu vào lò phản ứng.
• Nhấn nút « RUN » bơm nguyên liệu vào lò phản ứng, khi nguyên
liệu đến gần lò phản ứng thì bắt đầu tính thời gian phản ứng.
• Thời gian phản ứng là 1 h. 11. Kết thúc phản ứng:
• Tắt bơm nguyên liệu.
• Chuyển van 4 sang hướng chỉ cho dòng khí vào hệ thống (không cho dòng nguyên liệu đi qua).
12. Lấy sản phẩm đem phân tích. 13. Đốc cốc:
• Cài đặt nhiệt độ 400ºC.
• Thổi khí Nitơ (chuyển van 1 sang hướng Nitơ, mở van Nitơ, điều chỉnh để có lưu lượng là 2-4 l/h) trong 5 phút.
• Ngưng cấp khí Nitơ (đóng van Nitơ).
• Chuyển van 1, 2 sang vị trí đóng hoàn toàn, mở thông van 3,
chuyển van 5 sang hướng đi vào lò xử lí khí cốc.
• Cấp không khí vào hệ thống (mở van Oxi), điều chỉnh lưu lượng
3-5 l/h.
• Tiến hành đốt cốc trong 1 h. 14. Tái sinh xúc tác:
• Hạ nhiệt độ xuống 280ºC.
• Thổi khí Nitơ (chuyển van 1 sang hướng Nitơ, mở van Nitơ, điều chỉnh để có lưu lượng là 2-4 l/h) trong 5 phút.
• Thổi dòng H2 với lưu lượng 2-4 l/h trong 1 h.
15. Vệ sinh sơ đồ, dụng cụ thí nghiệm, ghi nhật kí sử dụng thiết bị.
4.4. VẤN ĐỀ GẶP PHẢI
Ngoài các thiết bị chính trong sơ đồ pilot, ta còn thiếu các thiết bị quan trọng khác như: Bơm vi lượng dùng để bơm nguyên liệu vào, máy sinh khí Hydro, máy nén dùng để cung cấp không khí cho quá trình, hai loại xúc tác là Pt/γAl2O3 và zeolite 4A chưa được thay thế. Mà giá thành của 3 máy và xúc tác này trên thị trường rất là lớn, do đó để chạy được quá trình này thì ta cần nguồn kinh phí lớn để mua (50 triệu VND).
Mặc khác, khi nhận pilot này của PVPro thì có 1 số đường dây điện nối với hệ thống điều khiển bị hỏng.
KẾT LUẬN
Đề tài « Mô phỏng phân xưởng Isomer hóa bằng phần mềm Hysys và ứng dụng vào việc vận hành Pilot Isomer hóa » đến nay đã được tôi hoàn tất đúng thời gian hạn định. Bằng quá trình mô phỏng thiết kế chủ yếu trên phần mềm Hysys, tôi đã giải quyết được các nhiệm vụ đề tài đặt ra. Đó là :
- Tổng quan về công nghệ Đồng phân hóa trong nhà máy lọc dầu
- Xây dựng được quy trình công nghệ cho phân xưởng Đồng phân hóa và tiến hành mô phỏng được quy trình vận hành thông qua cơ sở dữ liệu tham khảo từ phân xưởng Đồng phân hóa của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
- Xây dựng được các thông số chính của công nghệ và thiết bị trong phân xưởng.
- Tính toán sizing cho tháp DIH.
Tuy rằng một vài thiết bị sử dụng trong phần mềm chưa sát với thực tế nhưng sai số tạo ra không đáng kể, thực tế kết quả mô phỏng cho thấy chất lượng sản phẩm đạt được những ràng buộc về tiêu chuẩn quy định. Cụ thể, việc sử dụng công nghệ Penex-DIH với xúc tác Pt/γAl2O3(Cl) trong phân xưởng Đồng phân hóa đã cải thiện đáng kể RON của xăng nguyên liệu và cho sản phẩm có RON khá cao (RON = 86,7).
Qua quá trình thực hiện đề tài đã giúp tôi nắm bắt sâu hơn về phần mềm chuyên dụng Hysys và ứng dụng của nó vào việc mô phỏng – nghiên cứu các quá trình công nghệ trong lĩnh vực lọc-hóa dầu. Đồng thời, tôi cũng hệ thống lại được nhiều mảng kiến thức chuyên ngành cũng như khám phá thêm nhiều kiến thức bổ ích qua việc đọc dịch các tài liệu nước ngoài. Tất nhiên, do tôi chưa có nhiều kinh nghiệm thực tiễn vì công nghệ Đồng phân hóa chưa phổ biến ở Việt Nam cũng như còn có những hạn chế nhất định về chuyên môn nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót không mong muốn.
Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các thầy cô trong ngành công nghệ hóa học-dầu và khí. Nhất là sự tận tình chỉ dẫn của Ths.Lê Thị Như Ý đã giúp chúng tôi có những điều chỉnh kịp thời trong suốt quá trình làm việc.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Th.S Lê Thị Như Ý, Giáo trình công nghệ lọc dầu 2, ĐHBK-Đà Nẵng. [2] UOP, ISOM Operating Manual.pdf.
[3] Handbook of Petroleum Processes, David S.J. Stan Jones, 2006, Chapter 9-Page 412.
[4] Giới Thiệu Tổng Quan Về NMLD Dung Quất, Dung quat Refinery, 2008. [5] NMLD Dung Quất, Sổ tay vận hành phân xưởng Isomer hóa, 2007.
[6] Tài liệu tham khảo của phần mềm Hysys.pdf.
[7] A new non-linear calculation method of isomerisation gasoline research octane number based on gas chromatographic data, N. Nikolaou, C.E.
Papadopoulos, I.A. Gaglias, K.G. Pitarakis, 2003.
[8] Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Chế Biến Dầu Khí, Bài thực hành quá trình Đồng phân hóa, Phòng đánh giá xúc tác, 2008.