CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN (CDU-UNIT 011)
II. Các thiết bị chính:
2.2.Các hệ thống trong phân xưởng chưng cất khí quyển:
Nhiệm vụ: Tách muối ra khỏi nguyên liệu dầu thô.
Mục đích: Hạn chế các quá trình sau:
Quá trình đóng cặn và ăn mòn trong lò nung và lò hơi.
Ngộ độc xúc tác của quá trình RFCC, đặc biệt đối với các quá trình xử lý nguyên liệu nặng.
Gây tắc đĩa trong tháp chưng.
Các thiết bị chính bao gồm:
Hai thiết bị trộn tĩnh (static mixers: A-1101-M-01, A-1101-M-02) và 2 thiết bị tách muối (A-1101-D-01, A-1101-D-02).
Phương pháp tách muối phổ biến nhất hiện nay là phương pháp trường điện từ. Phương pháp này tách muối dựa vào trường điện từ gây ra bởi các cực điện từ.
Thuyết minh:
Muối vô cơ được tách ra từ quá trình nhũ tương hóa nước với dầu và được tách ra ở thiết bị tách muối. Hệ thống tách muối bao gồm 02 thiết bị tách muối mắc nối
tiếp nhau (A-1101-D-01/02), tại đó hàm lượng muối hòa tan được tách ra cùng với
nước nhằm đạt tiêu chuẩn là 2,0 ppm khối lượng (tối đa) và nước tự do là 0,2% thể tích (tối đa) tại nhiệt độ vận hành của thiết bị tách muối.
Dầu thô có chứa các chất cặn đến từ dãy tiền gia nhiệt nguội (E-1101A/H, E- 1102, E-1103 A/B và E-1104) đi vào thiết bị tách muối. Nước tuần hoàn đi từ thiết bị
tách muối cấp thứ hai (A-1101-D-02) được đưa vào dòng dầu thô trước khi đi vào
thiết bị tách muối thứ nhất. Dầu thô tiếp tục qua thiết bị trộn tĩnh thứ nhất (A-1101- M-01) như là thiết bị phân tán dầu thô/nước nhằm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt giữa hai chất lỏng để đạt đến giá trị tối ưu. Sau khi ra khỏi thiết bị trộn, hỗn hợp dầu và nước được hợp nhất ở trạng thái nhũ tương tại
van trộn 011-PDV-503 đặt ở dòng vào của thiết bị tách muối cấp thứ nhất A-1101- D01.
Dòng lưu thể đi vào thiết bị tách muối cấp thứ nhất và được tách ra làm 2 pha khác nhau (dầu thô và nước) dưới tác động của lực tĩnh điện. Dầu thô đã được tách
muối dịch chuyển lên phần đỉnh của bình tách còn nước hòa tan muối đi xuống phần đáy của bình tách và được đưa đến phân xưởng xử lý nước thải ETP.
Dầu thô từ thiết bị tách muối cấp thứ nhất A-1101-D-01 được trộn với nước rửa muối đến từ thiết bị trao đổi
nhiệt E-1128 tại thiết bị trộn tĩnh thứ hai A-1101-M-02 và đi vào bình tách thứ hai qua van trộn 011-PDV-506 (nước tuần hoàn từ thiết bị tách muối thứ hai có thể được đưa trở lại trước thiết bị trộn tĩnh thứ hai thông qua van FV-164 nhờ
bơm nước tuần hoàn P-
1118A/B nhằm cải thiện quá trình tách muối). Độ nhũ trong mỗi thiết bị tách muối được điều chỉnh và kiểm soát bằng bộ điều khiển chênh áp ở 011-PDIC-503/506.
Dưới tác động của lực tĩnh điện, dầu thô được tách muối thêm một lần nữa triệt để hơn tại thiết bị tách muối A-1101-D-02. Dòng dầu đã được tách muối đi ra từ đỉnh của bể tách còn nước đi ra từ đáy của thiết bị tách muối, tuần hoàn trở lại ở thiết bị tách muối thứ nhất bởi bơm P-1118 A/B.
Hệ thống tách muối được thiết kế có thể vận hành với chỉ một cấp (một trong hai thiết bị tách có thể ngừng). Ngoài ra, không cho phép việc ngừng hoàn toàn cả hai thiết bị tách muối cùng lúc, các van tại đầu hút của Booster bơm P-1101 sẽ đóng lại khi cả hai van ở đường bypass đều mở thông qua khóa liên hợp 011-SP-815.
Nhằm tăng hiệu quả tách muối và nước ở thiết bị tách muối cũng như giảm thiểu lượng dầu cuốn theo dòng nước thải, hóa chất phá nhũ từ bể chứa A-1104-D-12
được bơm A-1104-P-23A/B đưa đến cho cả dòng nguyên liệu dầu thô trước dãy tiền
gia nhiệt nguội và trước khi vào thiết bị tách muối cấp thứ hai.
Hệ thống rửa bùn (Mud wash) được dùng định kỳ để tách các chất rắn có trong dầu thô tích tụ tại đáy của thiết bị tách muối. Nước rửa bùn được trích ra từ một phần của nước rửa muối đi từ E-1128 để sục vào phần chất rắn tích tụ tại đáy của bể tách và các chất rắn được rửa đi ra khỏi bể cùng với dòng nước thải.
Nước thải trong quá trình rửa muối bao gồm nước rửa bùn, nước trong nguyên liệu dầu thô ban đầu cũng như nước thải ra từ quá trình tách muối, muối và các tạp chất thải ra trong quá trình tách muối. Nước thải được làm nguội, đầu tiên là gia nhiệt cho dòng nước sạch cung cấp cho quá trình tách muối tại thiết bị trao đổi nhiệt
E-1128 A-E và tiếp tục được làm nguội sâu hơn tại thiết bị làm nguội bằng không khí (E-1129). Cuối cùng dòng nước thải được đưa đến phân xưởng xử lý nước thải ETP.
Bơm nước rửa muối P-1119A/B được sử dụng để bơm nước sạch từ bình chứa
nước rửa muối D-1109 đến các thiết bị trao đổi nhiệt E-1128 A-E nhằm nâng nhiệt độ của nước rửa muối lên 1200C trước khi đi vào thiết bị tách muối thứ nhất (A-1101-D- 01).
Nguồn nước sạch dùng cho quá trình rửa muối được đưa đến bình D-1109 có thể được cấp bởi nước từ phân xưởng xử lý nước chua Sour Water Stripper Unit (Unit 18), nước sinh hoạt hoặc nước công nghệ từ bơm P-1121A/B. Tuy nhiên, việc sử dụng dòng nước công nghệ để rửa muối bị hạn chế trong trường hợp chế biến dầu ngọt.
Ngoài ra, để kiểm tra các mức trong thiết bị tách muối, người ta sử dụng hệ thống
Try Cock. Đây là hệ thống gồm 5 ống được đặt ở các vi trí khác nhau trong thiết bị
tách muối. Việc kiểm tra các mức diễn ra thường xuyên trong các ca trực. Quá trình kiểm tra được thực hiện lần lượt từ dưới lên trên: ống thứ nhất (nước), ống thứ hai (nước lẫn dầu), ống thứ ba (nhũ tương dầu-nước), ống thứ tư (dầu thô), ống thứ năm (dầu thô).
Thông số vận hành tối ưu của thiết bị tách muối:
Nhiệt độ: 125 - 150 0C
Áp suất: 11- 14 kg/cm2
Lượng nước: 3-6 % vol
Điện áp: 400 - 18000 Volt
Yêu cầu sau khi qua thiết bị tách muối thì:
Hàm lượng nước trong dầu thô: < 0,2%Vol
Hàm lượng muối trong dầu thô: < 2ppm Wt
2.2.2.Lò đốt
Mục đích: Gia nhiệt cho dầu thô nguyên liệu đạt đến nhiệt độ yêu cầu và chuyển hơi nước thấp áp thành hơi nước quá nhiệt ở vùng đối lưu cung cấp cho tháp chưng cất chính.
Nguyên tắc hoạt động:
Để nâng nhiệt độ của dầu thô đến nhiệt độ cần thiết cho quá trình chưng cất
(358-3640C tương ứng với trường hợp vận hành dầu Bạch Hổ hay dầu Dubai) và hóa
hơi một phần dầu thô, lò gia nhiệt H-1101 được đặt sau dãy tiền gia nhiệt nóng.
Lò gia nhiệt H-1101 được thiết kế với công suất 83740 kW. Lò đốt bao gồm 02 buồng đốt bức xạ hình trụ và chỉ duy nhất 1 vùng đối lưu. Khi đi vào vùng đối lưu, dòng dầu thô được chia ra làm 8 nhánh đối xứng nhau. Sau khi ra khỏi vùng đối lưu, 4 nhánh được chuyển tiếp về buồng đốt thứ nhất và 4 nhánh còn lại đi về buồng đốt thứ 2. Đường ra của mỗi nhánh đặt tại đỉnh của vùng bức xạ.
Ngoài ra, một lượng nhiệt từ dòng khí thải còn được dùng để tạo hơi quá nhiệt thấp áp với 3 dãy ống trên vùng đối lưu.
Vùng bức xạ được bố trí hai buồng đốt giống hệt nhau với hệ thống ống gia nhiệt cho dầu thô đặt thẳng đứng. Có 72 ống trong mỗi buồng đốt, mỗi ống có chiều dài là 17,9m. Những ống này có các giá đỡ đặt tại đỉnh, các điểm neo ở khoảng giữa và đáy của ống. Bước chuyển tiếp của các ống từ vùng đối lưu đến vùng bức xạ đặt ở bên ngoài lò đốt và được hàn kín.
Vùng đối lưu đặt ở phía trên 2 buồng đốt bao gồm 18 lớp ống của 8 dãy ống dầu thô và 3 lớp ống để sản xuất hơi quá nhiệt. 3 lớp ống công nghệ tại cuối vùng đối lưu là các ống trần còn 15 dãy ống còn lại ở phía trên cũng như 3 dãy ống để sản xuất hơi quá nhiệt đều được lắp thêm các cánh tản nhiệt với chiều cao ¾” dọc theo thân ống nhằm tăng bề mặt hấp thu nhiệt từ quá trình đốt nhiên liệu (Fuel Gas và Fuel Oil).
Mỗi đầu đốt được trang bị hệ thống đánh lửa tự động và thiết bị dò ngọn lửa. Dòng không khí cấp cho các đầu mồi (pilot) được điều khiển bởi Venturi 011-FI-066, là một cánh cửa đón gió và có thể điều chỉnh trực tiếp tại lò đốt. Dòng không khí cho phép đi vào đầu mồi (pilot) được điều chỉnh phụ thuộc vào khối lượng phân tử của nhiên liệu đốt. Khi dùng LPG để mồi thì Venturi sẽ được mở một phần và điều chỉnh bằng cách quan sát màu sắc của ngọn lửa. Tuy nhiên khi sử dụng nhiên liệu với khối lượng phân tử thấp hơn, Venturi sẽ đóng không cho dòng không khí đi vào đầu mồi. Đầu mồi được sử dụng nhiên liệu có khối lượng phân tử thấp với khí dư quá nhiều, sẽ phát ra tiếng ồn và người vận hành trong trường hợp này phải đóng Venturi lại.
Có 3 damper đặt ở phía trên vùng đối lưu nhằm điều chỉnh mức độ lưu thông khí (draft) trong lò đốt. Để điều chỉnh draft một cách hợp lý, người vận hành phải kiểm tra draft tại đỉnh của vùng bức xạ thông qua số đo của thiết bị hiển thị áp suất 011-PG-511 (giá trị thích hợp là -2.5 mm w.g). Người vận hành có thể tác động đến draft trong lò đốt bằng 3 hệ thống điều khiển bằng tay 011-HIC-510 A/B/C được lắp đặt ở ngoài field cũng như xử lý tình trạng dòng khí thải phân phối không đồng đều trong lò đốt. Các damper được thiết kế với chế độ ngừng hoàn toàn để cho dòng khí thải có thể đi ra ngoài một cách thông suốt. Vị trí của damper mở hoàn toàn trong trường hợp dòng không khí hoặc dòng điện bị hư hỏng.
Lò gia nhiệt H-1101 được thiết kế để vận hành với chế độ lưu thông cưỡng bức. Lò gia nhiệt có 2 quạt thổi (blower) (B-1101A/B) được đặt song song nhau (1 blower hoạt động và 1 blower còn lại dự phòng). Cả hai blower được thiết kế với 120% công suất thiết kế cho dòng không khí. Lưu lượng dòng không khí được điều
chỉnh bởi các cánh dẫn lưu không khí ở mỗi blower. Có một thiết bị chuyển hướng
(011-XV-500) được lắp đặt nhằm cách ly giữa blower dự phòng và blower đang chạy. Vị trí của thiết bị chuyển hướng được điều chỉnh bằng tay và bảng điều chỉnh 011- XZL-500 được lắp đặt nhằm cho biết thông tin về vị trí hiện tại của thiết bị chuyển hướng.
Công suất của lò gia nhiệt được điều khiển bởi nhiệt độ của dầu thô ra khỏi lò. Nhiệt độ dầu thô đi vào tháp chưng cất chính được điều khiển thông qua bộ điều khiển 011-TIC-070. Bộ điều khiển này sẽ thông qua bộ tính toán nhằm đặt ra giá trị mong muốn (setpoint) cho thiết bị điều khiển dòng dầu đốt, khí đốt cũng như dòng
không khí cần cung cấp. Nói một cách khác, khi muốn tăng công suất của lò gia nhiệt theo yêu cầu, dòng không khí cấp vào sẽ tăng trước khi tăng dòng khí nhiên liệu. Ngược lại, khi giảm công suất của lò gia nhiệt, dòng khí đốt phải giảm trước khi giảm dòng không khí. Dòng không khí phải luôn được cung cấp một cách đầy đủ và đảm bảo trong suốt quá trình vận hành.
Nguyên tắc điều khiển lò gia nhiệt phải được tuân thủ trong suốt quá trình vận hành bình thường. Tuy nhiên, khi khởi động, nguyên tắc này có thể được chuyển sang chế độ vận hành bằng tay dưới sự giám sát chặt chẽ của người vận hành.
Không khí dư theo tính toán (tối ưu) phải được duy trì tại mọi thời điểm. Điều này có thể thực hiện được bằng cách điều chỉnh tỷ lệ không khí/nhiên liệu (air/fuel ratio) bởi bộ điều khiển 011-HIC-077 trong suốt quá trình vận hành.
Dòng hơi thấp áp đi vào các ống hơi quá nhiệt được điều khiển để đạt được giá trị nhiệt độ đầu ra của dòng hơi quá nhiệt theo mong muốn. Các giá trị cần
điều chỉnh được thực hiện thông qua vòng điều khiển 011-TT/TIC/TV-063. Trong 8
ống đi vào lò đốt, người ta bố trí 3 thiết bị đo lưu lượng dòng tại 3 ống xếp theo thứ tự
từ trên xuống: ống số 3, ống số 6, ống số 8. Khi 2 trong 3 ống không có dòng thì lò đốt sẽ tắt. Trong lò đốt, khi số bếp đốt hoạt động của 1 vùng bức xạ nhỏ hơn 5 trên 8 thì lò đốt sẽ tắt.
Cấu tạo lò đốt:
- Có 1 vùng đối lưu; 2 vùng bức xạ (16 bếp đốt, 8 bếp đốt/vùng). - Lò đốt gồm có 2 zone:
zone đối lưu (convection).
zone bức xạ (Radiation).
2.2.3.Tháp chưng cất chính
• Nhiệm vụ:
Chưng cất dầu thô thành các phân đoạn nhỏ hơn theo những khoảng nhiệt độ sôi khác nhau.
Nguyên liệu dầu thô sau khi qua thiết bị tách muối, tiếp tục qua hệ thống trao đổi nhiệt và lò đốt để nâng nhiệt độ lên đạt mức yêu cầu, sau đó vào tháp chưng cất chính với nhiệt độ khoảng 3580C và áp suất 2,45 (Kg/cm2g).
• Cấu tạo tháp :
Gồm 48 đĩa được chia làm 2 vùng. Vùng thứ nhất có đường kính bằng 6700mm (từ đĩa 1 đến đĩa 42), vùng thứ hai có đường kính bằng 4000mm (từ đĩa 43 đến đĩa 48). Nạp liệu vào ở giữa đĩa 42 và 43. Tháp được chia làm 6 vùng khác nhau :
Vùng Đỉnh . Vùng Kerosene. Vùng LGO. Vùng HGO. Vùng Nạp liệu. Vùng Đáy. Vùng đỉnh
Bơm hồi lưu tuần hoàn đỉnh (P-1102A/B) lấy lỏng ở đĩa số 4 đi đến thiết bị làm lạnh bằng không khí (E-1112), sau đó được bơm lại về đĩa số 1. Bơm hồi lưu tuần hoàn có nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ đỉnh tháp.
Hơi đỉnh tháp (1240C) được thêm vào một lượng chất chống an mòn và trung hòa, sau đó đến thiết bị làm lạnh bằng không khí (E-1111) xuống 500C. Tiếp đến, đến bình tách 3 pha (D-1103). Ở thiết bị này, nước được tháo ra ở đáy, xăng chưa ổn định ở giữa và khí ở trên. Xăng chưa ổn định được gia nhiệt bằng dòng đáy của tháp ổn định xăng (E-1118A/B), sau đó, được bơm vào tháp ổn định (T-1107) bằng bơm (P- 1110A/B). Áp suất bình tách 3 pha được duy trì ở 1,3 kg/cm2g. Khi áp suất thấp, khí
được nén vào để tăng áp suất. Khí áp suất tăng, khí được đưa sang khu vực xử lý khí của RFCC.
Vùng kerosene.
Kerosene được lấy ra từ đĩa 15 và một phần đi đến hệ thống gia nhiệt dầu thô (E-
1102). Sau đó, được bơm trở lại đĩa 12. Một phần kerosene được lấy ra đến tháp
Kerosene Stripper (T-1102). Tháp gồm 10 đĩa và 1 thiết bị đun sôi lại (E-1110), lưu chất gia nhiệt là HGO từ bơm hồi lưu tuần hoàn. Hơi từ tháp T-1102 đi trở lại tháp T- 1101. Sản phẩm keronsene ở đáy tháp được bơm qua thiết bị làm lạnh bằng không khí (E-1114) và thiết bị làm lạnh bằng nước (E-1115) xuống 400C, rồi đến phân xưởng xử lý kerosene (KTU).
Vùng LGO.
LGO được lấy ra ở đĩa 26, được chia làm 2 phần : 1 phần được đưa vào tháp Stripper, 1 phần đi đến bơm hồi lưu tuần hoàn.
Bơm hồi lưu tuần hoàn của LGO (P-1104
A/B) đi đến hệ thống gia nhiệt dầu thô (E-1106 A-F), sau đó vào trở lại tháp T-1101 ở đĩa 23.
LGO đi vào tháp LGO Stripper (T-1103, gồm
6 đĩa) và 1 dòng hơi nước ở đáy tháp.
Hơi ở đỉnh tháp T-1103 trở về tháp T-1101 ở đĩa 23. LGO thu được ở đáy tháp đi qua E-1103 và sau đó đi đến thiết bị sấy LGO (
T-1105).
Vùng HGO.
HGO được trích ra ở đĩa 38, một phần được đưa vào bơm hồi lưu tuần hoàn và tháp Stripper.
HGO đi qua bơm hồi lưu tuần hoàn (P-
1105A/B) sau đó đi qua thiết bị gia nhiệt (E- 1109). Dòng HGO này chính là dòng gia