Tài liệu Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu dung quất bằng phần mềm proii.

ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII LỜI NÓI ĐẦU Dầu mỏ là nguồn nhiên liệu hóa thạch đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của tất cả các nước trên thế giói. Không nhưng là nguồn nhiên liệu truyền thống, nguồn nhiên liệu cho các loại động cơ mà nó còn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho ngành công nghiệp hóa dầu đang rất phát triển hiện nay. Vì vậy giai đoạn chế biến dầu thô thành các phân đoạn sản phẩm là tiền đề đầu tiên giúp chúng ta có được những nguồn nguyên liệu cho các công đoạn sản xuất tiêp theo nhằm tạo ra các sản phẩm quan trọng phục vụ cho đời sống. Nhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên xây dựng tại nước ta. Với việc xây dựng nhà máy lọc dầu này không những thúc đẩy sự phát triển cua nền công nghiệp dầu khí của nước ta mà còn đem lại lợi ích rất lớn cho nền kinh tế đất nước. Phân xưởng chưng cất khí quyển (CDU) là phân xưởng “cửa ngỏ” của nhà máy lọc dầu Dung Quất, là phân xưởng cung cấp nguồn nguyên liệu cho hầu hết cho các phân xưởng khác trong nhà máy lọc dầu . Cùng với tầm quan trọng của phân xưởng thì sự hiểu biết về công nghệ của phân xưởng giúp ích cho chúng em rất nhiều trong công việc sau này, vì vậy chúng em chọn đề tài “Mô phỏng phân xưởng CDU Dung Quất và thiết kế một số thiết bị chính bằng phần mềm Pro/II”. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 1 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Phần 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT VÀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN 1.1 Tổng quan: Nhà máy lọc dầu Dung Quất đặt tại huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Mặt bằng dự án gồm có 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 1.1: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất. Tổng thể nhà máy lọc dầu Dung Quất bao gồm 7 gói thầu chính: EPC 1: Các phân xưởng công nghệ và phụ trợ. EPC 2: Khu bể chứa dầu thô. EPC 3: Khu bể chứa trung gian, bể chứa và khu vực xuất sản phẩm. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 2 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII EPC 4: Phao rót dầu không bến SPM. EPC 5A: Đê chắn sóng. EPC 5B: Cảng xuất Sản phẩm. EPC 7: Khu nhà hành chính. Trong đó, EPC (1+2+3+4) là 4 hợp đồng lớn nhất và quan trọng nhất, chiếm 80% mức đầu tư. Diện tích sử dụng: Diện tích tổng nhà máy được tính toán xấp xỉ là 338 hecta mặt đất và 471 hecta mặt biển, bao gồm như sau: Nhà máy chính ( toàn bộ các phân xưởng công nghệ, phụ trợ và khu vực ngoại vi): 110 ha. Khu bể chứa dầu thô : 42 ha. Khu bể chứa sản phẩm: 44 ha. Tuyến ống lấy nước biển và xả nước thải: 4 ha. Hành lang an toàn cho tuyến ống dẫn sản phẩm:40 ha. Cảng xuất sản phẩm: 135 ha ( mặt đất và mặt biển). Hệ thống phao rót dầu không bến ( SPM), đường ống ngầm dưới biển và khu vực vòng quay tàu: 336 ha ( mặt biển). Các phân xưởng trong nhà máy lọc dầu: Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 3 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Hình 1.2: Sơ đồ các cụm phân xưởng nhà máy lọc dầu Dung Quất. Các phân xưởng công nghệ: Bao gồm 14 phân xưởng công nghệ: Phân xưởng 011: Chưng cất khí quyển (CDU) Phân xưởng 012: Xử lý Naphtha bằng Hydro (NHT) Phân xưởng 013: Reforming xúc tác liên tục (CCR) Phân xưởng 014: Xử lý Kerosene (KTU) Phân xưởng 015: Cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển (RFCC) Phân xưởng 016: Xử lý LPG (LTU) Phân xưởng 017: Xử lý Naphtha của phân xưởng RFCC (NTU) Phân xưởng 018: Xử lý nước chua (SWS) Phân xưởng 019: Tái sinh Amine (ARU) Phân xưởng 020: Trung hòa kiềm thải (CNU) Phân xưởng 021: Thu hồi Propylene (PRU) Phân xưởng 022: Thu hồi lưu huỳnh (SRU) Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 4 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Phân xưởng 023: Đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER) Phân xưởng 024: Xử lý LCO bằng hydro (LCO-HDT) Ngoài ra, Nhà máy Poly Propylen cũng là 1 phân xưởng thuộc nhà máy lọc dầu, Phân xưởng 025: Poly Propylen (PP). Các phân xưởng phụ trợ: Bao gồm 11 phân xưởng phụ trợ: Hệ thống cấp nước sinh hoạt, nước công nghệ, nước khử khoáng U031 Hệ thống hơi nước và nước ngưng U032 Phân xưởng nước làm mát U033 Hệ thống lấy nước biển U034 Phân xưởng khí điều khiển + khí công nghệ U035 Hệ thống sản xuất Nitơ U036 Hệ thống cung cấp khí nhiên liệu U037 Hệ thống dầu nhiên liệu U038 Hệ thống cung cấp kiềm U039 Hệ thống nhà máy điện U040 Hệ thống lọc nước thẩm thấu RO (Reverse Osmosic) U100 Phân xưởng ngoại vi: Khu bể chứa trung gian U051 (gồm 23 bể) Khu bể chứa sản phẩm U052 (gồm 22 bể) Trạm xuất sản phẩm bằng đường bộ U053 Phân xưởng phối trộn sản phẩm U054 Hệ thống phân phối dầu rửa (Flushing Oil) U055 Phân xưởng thu hồi dầu thải U056 Hệ thống đuốc đốt U057 Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 5 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Phân xưởng xử lý nước thải PP U058 Khu bể chứa dầu thô U060 Đường ống dẫn sản phẩm U071 Phao rót dầu không bến 1 điểm neo SPM U082 Sản phẩm: -Khí hóa lỏng LPG (cho thị trường nội địa) -Propylene -Xăng Mogas 92/95 -Dầu hỏa -Nhiên liệu phản lực Jet A1 -Diesel ô tô -Dầu đốt (FO). 1.2 Tổng quan về phân xưởng chưng cất khí quyển CDU: Phân xưởng CDU có thể xem là phân xưởng “cửa ngõ” của nhà máy lọc dầu với nhiệm vụ phân tách dầu thô thành những phân đoạn nhỏ hơn theo những khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế với công suất 6.5 (triệu tấn dầu thô/năm) tương đương với 812500 (kg/h) (tính theo 8000h làm việc trong 1 năm). Dự kiến đến năm 2015, nhà máy sẽ tăng công suất lên 9 triệu tấn/năm, trong đó CDU sẽ sản xuất 7.5 triệu tấn/năm, còn lại phân xưởng VDU 1.5 triệu tấn/năm. Nhiệm vụ của đề tài là “Thiết kế hệ thống chưng cất và thu hồi nhiệt tại 100% năng suất (6.5 triệu tấn/năm) của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm mô phỏng PRO/II”. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 6 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Hình 2.1: Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Đông Nam Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 7 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Hình 2.2: Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây Nam 1.2.1 Mô tả quá trình công nghệ: Quá trình phân tách thực hiện trong tháp chưng cất khí quyển có 48 đĩa, có thiết bị ngưng tụ đỉnh nhưng không có thiết bị đun sôi lại ở đáy tháp, hoạt động dưới áp suất từ 1÷ 3 (bars). Các dòng sản phẩm được trích ra từ các tháp tách cạnh sườn (strippers), các tháp strippers gồm: - Stripper Kerosene dùng lưu chất HGO để đun sôi lại tại đáy tháp. - Strippers LGO, HGO: dùng hơi nước để bay hơi các cấu tử nhẹ của các dòng sản phẩm LGO, HGO. Các phần nhẹ bay hơi từ các Strippers được đưa lại tháp chính tại vị trí phía trên đĩa lấy sản phẩm (Draw-off tray). Chiều cao tổng thể của tháp chưng cất khí quyển khoảng 50 mét, được trang bị qui ước từ 30÷50 đĩa van, còn các tháp tách cạnh sườn (strippers) có từ 2÷10 đĩa cùng loại với tháp chính. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 8 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Dầu thô được nâng nhiệt sơ bộ thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng nhiệt thu hồi từ các sản phẩm và từ các dòng hồi lưu tuần hoàn đến nhiệt độ khoảng 140OC, tại nhiệt độ này dầu thô được khử muối. Công đoạn này được thực hiện ở 2 áp suất đủ lớn (10 ÷13 kg/cm g ) nhằm mục đích giữ cho hỗn hợp dầu thô và nước tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ mong muốn. Dầu thô sau khi tách muối sẽ tiếp tục được nâng nhiệt thông qua các thiết bị gia nhiệt khác nhằm thu hồi tối đa lượng nhiệt từ các dòng sản phẩm có nhiệt độ sôi cao hơn và sau đó đưa vào lò đốt nhằm nhằm tăng nhiệt độ của dầu thô lên đến nhiệt độ mong muốn (khoảng 340-360oC) trước khi đưa vào tháp phân tách chính. Hơi tại đỉnh tháp được ngưng tụ thông qua hệ thống làm nguội bằng quạt rồi vào bình hồi lưu. Tại đây dòng naphtha lấy ra sẽ được đưa qua tháp ổn định xăng nhằm loại bỏ các thành phần nhẹ và nước. Naphtha sau khi xử lý sẽ được đưa trực tiếp sang phân xưởng NHT hoặc qua bể chứa trung gian. Các dòng sản phẩm tách cạnh sườn sẽ qua các thiết bị strippers để loại bỏ các thành phần nhẹ (dùng hơi nước hoặc thiết bị đun sôi lại). Phần nhẹ tách ra sẽ quay về thân tháp (đây được coi là dòng hồi lưu trung gian), còn phần nặng được xem là sản phẩm của phân xưởng. Trước khi đi đến bể chứa, các dòng sản phẩm được cho qua thiết bị thu hồi nhiệt để tận dụng lượng nhiệt thừa, đồng thời làm giảm nhiệt độ của sản phẩm trước khi vào bể chứa. Sản phẩm đáy (RA) mang một lượng nhiệt khá lớn được đem đi trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu. Sau đó, chia làm 2 dòng: 1 dòng đi qua làm nguyên liệu cho phân xưởng RFCC ở nhiệt độ 900C, áp suất 5.5 kg/cm2g; dòng còn lại đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt để tiếp tục làm lạnh ở nhiệt độ 700C rồi mới đưa vào bể chứa. 1.2.2 Hệ thống tiền gia nhiệt cho dầu thô: Dầu thô được bơm từ bể chứa đến phân xưởng chưng cất dầu thô bởi bơm nguyên liệu P-6001A/B/C. Sau khi đi vào cụm phân xưởng, dầu thô được gia nhiệt tại 2 dãy thiết bị trao đổi nhiệt (mỗi dãy bao gồm 2 nhánh song song nhau) bị phân cách bởi thiết bị tách muối để thu hồi nhiệt nhằm nâng nhiệt độ của dầu thô. Tại dãy trao đổi nhiệt đầu tiên (dãy tiền gia nhiệt nguội), nhiệt độ của dầu thô từ 50oC được nâng lên 140–133oC tùy theo nguyên liệu là dầu thô Bạch Hổ hay Dubai. Để giữ cho nhiệt độ đầu ra của dầu thô ở hai nhánh song song là tương đương nhau, dòng dầu thô đi vào mỗi nhánh được điều chỉnh bằng các van điều Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 9 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII khiển 011-TV-007A và 011-TV-007B đặt tại đầu vào của các thiết bị trao đổi nhiệt E-1101 và E-1102 tương ứng. Sau khi ra khỏi thiết bị tách muối, dầu thô được bơm bởi Booster bơm P-1101A/B đến dãy tiền gia nhiệt nóng (Hot Preheat Crude Train) (dãy thứ hai), nhiệt độ của dầu thô được nâng lên từ 140-133oC đến 283-277oC tương ứng với từng loại dầu thô Bạch Hổ và dầu Dubai. Nhằm duy trì nhiệt độ đầu ra của dầu thô tại nhánh song song là tương đương nhau, dòng dầu vào được điều chỉnh bởi hai van điều khiển 011-TV-015A và 011-TV- 015B đặt tại đầu vào của các thiết bị trao đổi nhiệt E-1105A-J và E-1106A-F tương ứng. Bảng 2 tóm tắt các thiết bị trao đổi nhiệt cũng như các dòng sản phẩm nóng được sử dụng trong mỗi thiết bị trao đổi nhiệt. Bảng 2: Dãy các thiết bị trao đổi nhiệt Nhánh A Nhánh B Dãy tiền gia nhiệt nguội E-1101 A-H* E-1102 Trao đổi với dòng cặn chưng cất từ Trao đổi với dòng Kerosene hồi lưu E-1105. tuần hoàn đi từ bơm P-1103. E-1103A/B E-1104** Trao đổi với dòng Light Gas Oil Trao đổi với dòng Heavy Gas Oil đi từ đi từ tháp T-1103. E-1107. Dãy tiền gia nhiệt nóng Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 10 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII E-1105A-J* Trao đổi với dòng cặn chưng cất từ E-1106A-F E-1108. E-1107** Trao đổi với dòng Heavy Gas Oil đi từ Trao đổi với dòng Light Gas Oil hồi lưu tuần hoàn đi từ bơm P-1104. tháp T-1104. E-1109 Trao đổi với dòng Heavy Gas Oil hồi E-1108A-D* Trao đổi với dòng cặn chưng cất đi từ E-1134. lưu tuần hoàn từ bơm P-1105. E-1134 A/B* Trao đổi với dòng cặn chưng cất đi từ bơm P-1106. * Cặn chưng cất qua các thiết bị trao đổi nhiệt nối tiếp nhau (E-1101, E-1105, E1108, E-1134). ** Dòng HGO đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt nối tiếp nhau (E-1104, E-1107). 1.2.3 Cụm thiết bị tách muối: 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 Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 11 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII thiết bị tách muối thứ nhất. Dầu thô tiếp tục qua thiết bị trộn tĩnh thứ nhất (A1101-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-M02 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 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. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 12 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII 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 E1128 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 120oC trước khi đi vào thiết bị tách muối thứ nhất (A1101-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. 1.2.4 Lò đốt: Để nâng nhiệt độ của dầu thô đến nhiệt độ cần thiết cho quá trình chưng cất (340364oC tương ứng với trường hợp vận hành dầu Bạch Hổ hay dầu Dubai) và hóa hơi một phần dầu thô, lò đốt 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. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 13 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII 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 wc.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 đốt H-1101 được thiết kế để vận hành với chế độ lưu thông cưỡng bức. Lò đốt có 2 quạt thổi (blower) (B-1101A/B) được đặt song song nhau (1 blower hoạt động và 1 damper 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-XV500) 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-XZL500 được lắp đặt nhằm cho biết thông tin về vị trí hiện tại của thiết bị chuyển hướng. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 14 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Công suất của lò đốt 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 011TIC-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 đốt 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 đốt, 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 đốt 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. 1.2.5 Chưng cất dầu thô: Nguyên liệu dầu thô hóa hơi một phần đi vào Tháp chưng cất chính T-1101 (Main Fractionator), tại vùng nạp liệu nơi mà xảy ra quá trình phân tách giữa hai pha lỏng và hơi. Dòng lỏng rời khỏi vùng nạp liệu được strip bởi dòng hơi quá nhiệt nhằm thu hồi những cấu tử nhẹ từ đáy tháp. Dòng hơi rời khỏi vùng nạp liệu và được chưng tách thành các sản phẩm nhẹ hơn và 3 dòng sản phẩm cạnh sườn: Heavy Gas Oil (HGO), Light Gas Oil (LGO) và Kerosene. Các sản phẩm nhẹ hơn (Gas, LPG va Naphtha) từ phần đỉnh của tháp chưng cất được ngưng tụ, dẫn đến bình tách 3 pha (Accumulator) để tách dòng Naphtha ra khỏi nước và khí, sau đó Naphtha được làm cho tinh khiết hơn tại tháp ổn định xăng T-1107 và dòng LPG được thu hồi ở phần đỉnh tháp. Các sản phẩm nặng hơn được lấy ra bên cạnh sườn tháp bởi quá trình hồi lưu nội xảy ra bên trong tháp và dòng hơi quá nhiệt được sử dụng để tách các thành phần nhẹ tại các tháp stripper T-1103/1104. Riêng tháp T-1102 sử dụng Reboiler để bốc hơi phần nhẹ. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 15 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Đặc tính của mỗi phân đoạn có thể được thay đổi theo yêu cầu nhưng sẽ làm ảnh hưởng đến phân đoạn liền kề nó. Về cơ bản, hầu hết các tiêu chuẩn về sản phẩm chưng cất dầu thô xuất phát từ phương pháp ASTM. Phương pháp này cho biết nhiệt độ và thành phần cấu tử bay hơi tương ứng. Một cách khác nhằm điều chỉnh các chỉ tiêu của sản phẩm đó là xác định điểm sôi cuối tối đa cho phép (ASTM End Point) đối với mỗi phân đoạn. Điểm sôi cuối của mỗi phân đoạn phụ thuộc nhiều vào khối lượng dòng được lấy ra từ tháp chưng cất. Thay đổi lưu lượng sản phẩm lấy ra là một phương thức nhằm giữ cho điểm sôi cuối của sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Nhiệt độ của đĩa mà tại đó dòng sản phẩm bên được rút ra hiển thị điểm sôi cuối của sản phẩm và người vận hành có kinh nghiệm sẽ thay đổi lưu lượng dòng sản phẩm được rút ra nhằm giữ nhiệt độ tại đĩa rút sản phẩm là không đổi và vì thế sản phẩm sẽ đạt tiêu chuẩn. Nhằm giảm lưu lượng hơi và lỏng lưu thông trong tháp, tận dụng thu hồi nhiệt cũng như tăng hiệu suất tách, có 4 dòng hồi lưu tuần hoàn được sử dụng đến: dòng hồi lưu tuần hoàn đỉnh, dòng hồi lưu tuần hoàn Kerosene, dòng hồi lưu tuần hoàn LGO và dòng hồi lưu tuần hoàn HGO. Tháp chưng cất chính có 48 đĩa được chia ra làm 2 vùng với đường kính tháp là khác nhau: vùng thứ nhất từ đĩa số 1 đến đĩa 42 với đường kính trong tháp là 6700mm và vùng thứ hai từ đĩa 43 đến đĩa 48 với đường kính là 4000mm với tổng chiều cao của thân tháp là 42850 mm. Tháp chưng cất có thể được chia thành 6 vùng như sau: Vùng sản phẩm đỉnh Vùng Kerosene. Vùng Light Gas Oil. Vùng Heavy Gas Oil. Vùng Overflash (vùng nạp liệu). Vùng cặn. 1.2.5.1 Vùng sản phẩm đỉnh (overhead section): Dòng hồi lưu tuần hoàn đỉnh của tháp chưng cất cung cấp lượng hồi lưu đến vùng đỉnh của T-1101 và giữ cho nhiệt độ tại đỉnh tháp ổn định. Bơm hồi lưu tuần hoàn Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 16 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII đỉnh (Top pumparound pump) P-1102A/B rút dòng lỏng từ đĩa số 4 của tháp và bơm đến thiết bị trao đổi nhiệt E-1112. Tại E-1112, dòng lỏng được làm lạnh bằng không khí, sau đó quay trở lại tháp chưng cất chính tại đĩa số 1. Quá trình tách nhiệt từ dòng hồi lưu tuần hoàn đỉnh ở cụm trao đổi nhiệt bằng không khí (E-1112) được điều chỉnh để kiểm soát nhiệt độ tại đỉnh thông qua các van điều khiển UV079 và UV-080. Dòng hơi từ đỉnh tháp sau khi được bổ sung hóa chất chống ăn mòn và hóa chất trung hòa sẽ được ngưng tụ hoàn toàn tại thiết bị làm lạnh E-1111 (Main Fractionator Condenser) đến khoảng 45oC. Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi cụm trao đổi nhiệt được ngưng tụ chảy đến bình tách ba pha D-1103 (Main Fractionator Accumulator Drum). Tại bình tách ba pha D-1103, nước được tách ra từ dòng Naphtha chưa xử lý (unstabilised naphtha) và chảy đến bình D-1106 thông qua van điều khiển mức 011-LV-040. Dòng Naphtha chưa xử lý được gia nhiệt bởi dòng sản phẩm Naphtha từ đáy của tháp ổn định xăng T-1107 tại thiết bị trao đổi nhiệt E-1118A/B (Stabiliser feed/Bottom Exchanger) trước khi đưa vào làm nguyên liệu cho tháp ổn định xăng T-1107 thông qua bơm P-1110A/B. Bộ điều khiển 011-PIC-064 duy trì áp suất không đổi là 0.98 kg/cm2g trong bình tách 3 pha D-1103 bởi van điều khiển PV-064 A/B/C. Trong trường hợp áp suất tại bình tách 3 pha D-1103 thấp, van điều kiển 011-PV-064A sẽ mở để đưa dòng khí nhiên liệu đi vào bình nhằm nâng áp suất của bình. Trong trường hợp áp suất trong bình cao, dòng khí dư (off gas) từ bình sẽ được đưa đến phân xưởng RFCC (phân xưởng Cracking xúc tác) bởi van điều khiển 011-PV-064B. Ngoài ra, khi van điều khiển 011-PV-064B được mở hoàn toàn nhưng áp suất tại bình tách vẫn tăng lên, dòng khí dư (off gas) được dẫn đến hệ thống đốt đuốc (flare system) thông qua van điều khiển 011-PV-064C. 1.2.5.2 Vùng Kerosene (Kerosene Section): Kerosene được lấy ra tại đĩa 15 và một phần tuần hoàn đến dãy các thiết bị gia nhiệt sơ bộ (E-1102) thông qua bơm hồi lưu tuần hoàn dòng Kerosene P-1103A/B (Kerosene pumparound pump). Để đạt được hiệu quả tách tốt của quá trình chưng cất trong tháp T-1101 cũng như đáp ứng được điểm cắt giữa hai phân đoạn Naphtha và Kerosene theo yêu cầu thì lượng nhiệt cần lấy ra từ dòng Kerosene tuần hoàn được điều khiển bởi công suất của thiết bị trao đổi nhiệt E-1102 thông qua bộ điều khiển công suất nhiệt 011-UIC-029 bằng cách sử dụng các van điều Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 17 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII khiển 011-UV-083/084 để điều khiển dòng Kerosene đi qua thiết bị trao đổi nhiệt và đường nối tắt (bypass). Sau đó dòng Kerosene quay trở lại tháp chưng cất chính T-1101 tại đĩa 12. Phần còn lại của dòng Kerosene được đưa đến tháp Kerosene Stripper T-1102 thông qua van điều khiển 011-LV-011. Tháp T-1102 này gồm có 10 đĩa và thiết bị tái đun sôi Kerosene (E-1110), là thiết bị trao đổi nhiệt bằng cách dùng dòng hồi lưu tuần hoàn HGO để gia nhiệt. Có thể sử dụng dòng hơi quá nhiệt (Superheated LP Steam) tại đáy tháp nhưng không cần thiết trong điều kiện vận hành bình thường. Dòng hơi từ đỉnh của tháp T-1102 quay trở lại tháp chưng cất chính tại đĩa 12. Sản phẩm Kerosene tại đáy tháp được bơm đến thiết bị làm lạnh bằng không khí E1114 (Kerosene Air Cooler), sau đó được làm nguội bởi nước làm lạnh tại E-1115 (Kerosene Water Cooler) đến khoảng 40oC thông qua bơm P-1107A/B ( Kerosene Product Pump) trước khi đi đến làm nguyên liệu cho phân xưởng xử lý Kerosene (Kerosene Treating Unit). 1.2.5.3 Vùng Light Gas Oil (Light Gas Oil Section): Dòng Light Gas Oil (LGO) được lấy ra tại đĩa 26 của tháp chưng cất và một phần được bơm hồi lưu tuần hoàn thông qua bơm P-1104A/B, phần còn lại được đưa đến LGO Stripper. Bơm hồi lưu tuần hoàn LGO P-1104 (LGO Pumparound Pump) đưa một phần của dòng LGO đến dãy tiền gia nhiệt nóng (Hot Preheat Train) tại E-1106A-F. Để đạt được hiệu quả tách tốt của quá trình chưng cất trong tháp T-1101 cũng như đáp ứng được điểm cắt giữa hai phân đoạn LGO và HGO theo yêu cầu thì lượng nhiệt cần lấy ra từ dòng LGO tuần hoàn được điều khiển bởi công suất của thiết bị trao đổi nhiệt E-1106A-E thông qua bộ điều khiển công suất nhiệt 011-UIC-032 bằng cách sử dụng các van điều khiển 011-UV-087/088 để điều khiển dòng LGO đi qua thiết bị trao đổi nhiệt và đường nối tắt (bypass). Sau đó dòng LGO quay trở lại tháp chưng cất chính T-1101 tại đĩa 23. Phần còn lại của dòng LGO được điều chỉnh bởi van điều khiển 011-LV-013 và được đưa đến tháp tách cạnh sườn LGO Stripper T-1103. Tháp T-1103 gồm có 6 đĩa và dòng hơi quá nhiệt (Superheated LP Steam) phun vào đáy tháp được điều khiển thông qua van 011-FV-017. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 18 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Dòng khí từ đỉnh của T-1103 quay trở lại tháp T-1101 tại đĩa 23. Sản phẩm LGO tại đáy tháp T-1103 đi đến E-1103 để trao đổi nhiệt với dòng dầu thô trước khi đi đến tháp làm khô LGO bằng chân không (T-1105). 1.2.5.4 Vùng Heavy Gas Oil (Heavy Gas Oil Section): Dòng Heavy Gas Oil (HGO) được lấy ra tại đĩa 38 của tháp chưng cất, một phần được đưa đến bơm hồi lưu tuần hoàn HGO (HGO pumparound Pump) P-1105A/B và phần còn lại chuyển đến tháp tách cạnh sườn T-1104 (HGO Stripper). Bơm hồi lưu tuần hoàn HGO P-1105 (HGO Pumparound Pump) đưa một phần của dòng HGO đến dãy tiền gia nhiệt nóng (Hot Preheat Train) tại E-1109. Sau đó HGO được đưa đến thiết bị tái đun sôi E-1110 để gia nhiệt cho dòng Kerosene từ đáy của tháp T-1102. Để đạt được hiệu quả tách tốt của quá trình chưng cất trong tháp T-1101 cũng như đáp ứng được điểm cắt giữa hai phân đoạn HGO và phân đoạn cặn theo yêu cầu thì lượng nhiệt cần lấy ra từ dòng HGO tuần hoàn được điều khiển bởi công suất của thiết bị trao đổi nhiệt E-1109 thông qua bộ điều khiển công suất nhiệt 011-UIC-031 (điều khiển lượng nhiệt lấy ra ở thiết bị trao đổi nhiệt E-1109) và 011-UIC-033 (điều khiển lượng nhiệt tổng lấy ra của dòng hồi lưu tuần hoàn HGO) bằng cách sử dụng các van điều khiển 011-UV-085/086/089/090 để điều khiển dòng HGO đi qua thiết bị trao đổi nhiệt và đường nối tắt (bypass). Sau đó dòng HGO quay trở lại tháp chưng cất chính T-1101 tại đĩa 35. Phần còn lại của dòng HGO đi đến tháp tách cạnh sườn HGO Stripper T-1104, dòng này được điều khiển bởi cụm điều khiển 011-LV-016. Tháp T-1104 gồm có 6 đĩa và dòng hơi nước quá nhiệt (Superheated LP Steam) phun vào đáy tháp được điều khiển bởi van 011-FV-019. Dòng hơi từ đỉnh của tháp T-1104 quay trở lại tháp chưng cất chính tại đĩa 35. Sản phẩm HGO từ đáy của tháp tách cạnh sườn T-1104 chảy đến thiết bị trao đổi nhiệt E-1107 và E-1104 trước khi đưa đến tháp làm khô HGO bằng chân không T-1106. 1.2.5.5 Vùng Nạp Liệu (Overflash Section): Vùng nạp liệu là điểm mà nguyên liệu dầu thô đi vào tháp chưng cất sau khi ra khỏi lò đốt. Vùng nạp liệu là khu vực nằm giữa đĩa thứ 42 và 43. Dòng nguyên liệu dầu thô đi vào tháp chưng cất thông qua các miệng ống đặt theo tiếp tuyến của tháp (tangential nozzle) đảm bảo sự phân bố tốt cho cả hai pha lỏng và hơi tại vùng nạp liệu. Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 19 ĐACN 2: Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm ProII Dòng hơi nóng đi lên phía trên của tháp và tiếp xúc pha với dòng lỏng hồi lưu từ trên xuống dọc theo thân tháp. Dòng lỏng từ vùng nạp liệu chảy tràn xuống đáy tháp và dòng hơi quá nhiệt được đưa vào từ đáy tháp để tách các cấu tử nhẹ ra khỏi vùng cặn. 1.2.5.6 Vùng cặn chưng cất (Residue section): Để tách những phần nhẹ ra khỏi dòng cặn chưng cất, hơi quá nhiệt (superheated LP steam) được phun vào liên tục ở đáy tháp chưng cất chính. Lưu lượng của dòng hơi quá nhiệt được điều chỉnh bởi van điều khiển 011-FV-012. Mức chất lỏng tại đáy của tháp chưng cất chính T-1101 được điều khiển bởi bộ điều khiển 011-LIC-007 thông qua các van 011-FV-026/027/029 trên dòng cặn (residue) sau khi ra khỏi dãy tiền gia nhiệt nguội. Quá trình điều khiển được thực hiện theo yêu cầu cung cấp lượng dầu cặn đi đến làm nguyên liệu cho phân xưởng RFCC thông qua van điều khiển 011-FV-029 (trước thiết bị trao đổi nhiệt E1120A-D); phần còn lại của cặn chưng cất, sau khi được làm lạnh đến nhiệt độ 85oC tại thiết bị trao đổi nhiệt E-1120A-D sẽ được đưa đến bể chứa thông qua cụm van điều khiển 011-FV-026/027 (điều khiển theo kiểu chia khoảng). Cặn chưng cất từ đáy của tháp chưng cất chính (tại nhiệt độ 330-350oC) được bơm đến dãy các thiết bị trao đổi nhiệt bởi bơm cặn chưng cất (Residue Pump) P1106A/B. Cụ thể, dòng cặn chưng cất dầu thô được bơm đến các thiết bị trao đổi nhiệt theo trình tự như sau: E-1134A/B, E-1108A-D, E-1105 A-J, E-1101 A-H. Nhiệt của dòng cặn được loại bỏ bởi quá trình trao đổi nhiệt với dòng nước ấm (tempered water) tại cụm thiết bị trao đổi nhiệt E-1120 A-D (Residue /Tempered Water Cooler). Sau đó dòng nước ấm được làm nguội lại tại thiết bị làm lạnh bằng không khí E-1133 (Tempered Water Air Cooler). Bơm P-1122 A/B (Tempered Water Pump) sẽ tuần hoàn dòng nước ấm được làm nguội từ thiết bị làm lạnh bằng không khí E-1133, trong trường hợp cần thiết bổ sung nước từ bình chứa nước ấm D-1115 (Tempered Water Drum), đến thiết bị trao đổi nhiệt E-1120A/B như một lưu chất làm lạnh. 1.2.6 Cụm tháp ổn định xăng (Stabilizer Section): Xăng chưa ổn định (Unstabilised Naphtha) từ bình tách 3 pha D-1103 được tiền gia nhiệt tại thiết bị trao đổi nhiệt E-1118 trước khi đi vào tháp ổn định xăng T1107 (Stabilizer Column), là nơi mà LPG được tách ra từ dòng Naphtha. Tháp ổn định xăng chia thành 2 vùng với các đường kính của tháp là: 1500mm tại vùng Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG Trang 20