Hệ thống thu hồi nhiệt được xây dựng từ bảng số liệu về lưu lượng các dòng và công suất của các thiết bị trao đổi nhiệt của phân xưởng CDU của nhà máy Nghi Sơn.
Dầu thô được bơm từ bể chứa đến phân xưởng chưng cất dầu thô bởi bơm nguyên liệu 010-P-001A/B/C. Sau khi đi vào cụm phân xưởng, dầu thô được gia nhiệt đầu tiên bằng trao đổi nhiệt với dòng hồi lưu tuần hoàn đỉnh, sau đó thu hồi nhiệt qua 3 dãy thiết bị trao đổi nhiệt bị phân cách bởi thiết bị tách muối và tháp tiền bốc hơi để thu hồi nhiệt nhằm nâng nhiệt độ của dầu thô.
Nhiệt độ dầu thô từ bể chứa có nhiệt độ 16oC được trao đổi nhiệt với dòng Top PA đến nhiệt độ khoảng 50oC, sau đó đến dãy trao đổi nhiệt đầu tiên.
Tại dãy trao đổi nhiệt đầu tiên (dãy tiền gia nhiệt nguội), dầu thô được chia làm 3 nhánh để nâng nhiệt độ của dầu thô lên khoảng 140oC tùy theo nguyên liệu (nguyên liệu ở đây là Kuwait có độ API là 29.9 tương ứng với nhiệt độ tách muối là 140oC theo Bảng 3.13).
Bảng 3. Điều kiện trung bình của quá trình tách muối (nếu dầu thô không được gia nhiệt trước, phải pha loãng để làm giảm độ nhớt) [1]
Tỉ trọng dầu thô (oAPI) Nhiệt độ tách muối (oC) Tỉ lệ nước nhỏ nhất >40 30-40 <30 110 110 120 140 130 2-4 4-8 4-7 8-10 Min 10
Sau khi ra khỏi thiết bị tách muối, dầu thô tiếp tục đến dãy tiền gia nhiệt thứ hai (Desalted Crude Preheat Train), ở đây dầu thô được chia lại làm 3 nhánh, nhiệt độ của dầu thô được nâng lên từ khoảng 140oC đến khoảng 200oC rồi được đưa vào tháp tiền bốc hơi ở điều kiện này. Sản phẩm gồm dòng dầu thô ở đáy và hơi ở đỉnh, dòng hơi sẽ được trộn với dòng dầu thô sau lò đốt, còn dòng lỏng đáy sẽ đến dãy trao đổi nhiệt thứ 3.
Dãy tiền gia nhiệt thứ ba (Flashed Crude Preheat Train), dầu thô được chia làm 2 nhánh để nâng nhiệt độ của dòng dầu thô đã được flash đến khoảng nhiệt độ 283oC, đây là nhiệt độ thu được khi qua Preheat Exchanger Train. Để đảm bảo lượng hơi trong nguyên liệu đi vào tháp tách, dầu thô được qua lò đốt để nâng đến nhiệt độ cuối cùng (355oC). Áp suất của dầu thô sau khi qua Preheat Exchanger Train là 810 kPa, để khống chế áp suất nguyên liệu vào tháp, ta đặt một valve giảm áp trước lò đốt (nếu đặt sau lò đốt, khi áp suất giảm dẫn tới nhiệt độ nguyên liệu giảm).
Bảng 3. Dữ liệu lưu lượng các dòng và Duty của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống thu hồi nhiệt [2]
STT Các dòng Lưu lượng, Am3 Duty, MW
E-001 Cold Crude 3 1365
22.1
Top PA 33 1574
E-002 Cold Crude 5 421
4.2
Kero Prod 41 131
E-003 Cold Crude 9 351 12.4
AGO Prod 55 324
E-004 Cold Crude 6 428
12.2
Atm. Residue 66 706
E-008 Desalted Crude 45S14 671 4.6
Kero PA 38 822
E-009 Desalted Crude 25S14 373
10.3
AGO Prod 53 345
E-010 Desalted Crude 15 678
14.4
LAGO PA 50 794
E-011 Desalted Crude 30S14 447 18.8
Atm. Residue 65 724
E-012 Flashed Crude 55S20 805
6.7
LAGO PA 49 809
E-013 Flashed Crude 22 813 26.1
HAGO PA 61 941
E-014 Flashed Crude 45S20 658 20.7
Atm. Residue 64 745
E-015 Flashed Crude 24 1574
32.1
Atm. Residue 63 786
E-016 Atm. Residue 67 674 12.8
Temp. Wat 69 406
E-017 Kero Prod Trim 44 117 0.68
H-001 Crude Charge 25 1657 72.1
AC-003 Water Cooler 86 412 12.8
AC-004 Kero Prod 42 121 1.8
AC-005 AGO Prod 56 304 4.7
Bảng 3. Bảng tóm tắt quá trình thu hồi nhiệt của dầu thô
Dãy tiền gia nhiệt nguội (Cold Crude Preheat Exchanger Train)
010-E-001-trao đổi nhiệt với dòng Top PA
Nhánh 1 Nhánh 2 Nhánh 3
010-E-002
Trao đổi với Kero Prod
010-E-004
Trao đổi với Kero PA
010-E-003
Trao đổi với dòng AGO
010-E-005
Trao đổi với dòng Atm. Residue
Desalted Crude Preheat Exchanger Train
010-E-008
Trao đổi với Kero PA
010-E-010
Trao đổi với LAGO PA
010-E-009
Trao đổi với AGO Prod
010-E-011
Trao đổi với Atm. Residue
Flashed Crude Preheat Exchanger Train
Nhánh 1 Nhánh 2
010-E-012
Trao đổi với LAGO PA
010-E-013
Trao đổi với HAGO PA
010-E-014
Trao đổi với Atm. Residue
010-H-001
Crude Charge
Chương 4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 4.1 Phân tích kết quả
Việc tính toán quá trình tách thu được đường cong TBP và ASTM của các sản phẩm, các đường này được tính lại từ các hệ số tương quan. Điểm đầu và điểm cuối của đường cong phải đủ chính xác, các điểm này không nên dùng làm tiêu chuẩn sản phẩm trong quá trình hội tụ tháp (tiêu chuẩn gap hoặc overlap). Quá trình hội tụ thường sử dụng lưu lượng của sản phẩm lấy ra và lượng nhiệt trích ra từ các pumparounds, công suất của condenser là biến. Các tiêu chuẩn gap và overlap sau đó được kiểm ra lại.
Bảng 4. Tiêu chuẩn Gap
GAP Data Giá trịMô phỏng
5% vol ASTM D86 Kerosene và 95% vol
ASTM D86 Naphtha trừ nguyên liệu 5oC min. 10.44 oC 5% vol ASTM D86 Atm. Gas Oil và 95%
vol ASTM D86 Kerosene 0oC min. 1.367oC Bảng 4. Tiêu chuẩn sản phẩm theo trường hợp cơ bản
Các sản phẩm Tiêu chuẩn sản phẩm Trường hợp cơ bảnData Mô phỏng Sai số, % Full Range Naphtha
ASTM D86 90% vol (oC) 155 max 144 146.4 1.7
Kerosene
ASTM D86 IBP (oC) 144 min 143 133.9
ASTM D86 10% vol (oC) 205 max 176 175.7 0.2
ASTM D86 90% vol (oC) 230 max 217 216.6 0.2
ASTM D86 EP (oC) 300 max 234 236.4 1
Flash point ASTM D56/ D3828 (oC) 38 min 38
Atmospheric Gasoil
ASTM D86 90% vol (oC) 360 max 350 349.1 0.3
Flash point ASTM D93/ D3828 (oC) 55 min 84 92.3 Bảng 4.3 Các tiêu chuẩn khác
Tiêu chuẩn Tham khảo Mô phỏng Phù hợp?
Tdesalter 130-140 oC 138,9 oC
4.2 Nhận xét
Hầu hết các kết quả tiêu chuẩn tính từ mô phỏng đều chấp nhận được. Tuy nhiên vẫn còn một số tiêu chuẩn chưa đảm bảo do:
+ Số liệu thiết kế quá ít, không đầy đủ.
+ Một số tiêu chuẩn thiết kế ví dụ như lưu lượng nguyên liệu cho là Am3 /h nhưng khi mô phỏng phải lấy lưu lượng ở điều kiện chuẩn sm3/h…
4.3 KẾT LUẬN
Sau một thời gian tìm hiểu và vận dụng những kiến thức đã học, với đề tài là “Mô
phỏng phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn ” đến nay về cơ bản đã giải
quyết được các nhiệm vụ sau:
Hoàn thành mô phỏng phân xưởng CDU (bao gồm cụm thu hồi nhiệt và tháp chưng cất khí quyển) bằng phần mềm Hysys.
Kết quả mô phỏng khá phù hợp số liệu thiết kế, làm tiền đề để thực hiện bước tiếp theo: Tối ưu hóa hệ thống thu hồi nhiệt của CDU.
Mặc dù tính chính xác của đồ án không cao do thiếu các dữ liệu thực tế của nhà máy, các hạn chế về thời gian và khối lượng công việc, tuy vậy đồ án này vẫn có ý nghĩa thiết thực trong việc tìm hiểu cách thức mô phỏng một tháp chưng cất dầu thô trong nhà máy lọc dầu bằng Hysys, chuẩn bị cho các bước tiếp theo.