Luận văn:Nghiên cứu sơ đồ công nghệ và mô phỏng quá trình tách các phân đoạn sản phẩm của phân xưởng RFCC - Nhà máy lọc dầu Dung Quất

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

460
lượt xem 178
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

khắc phục sự cố kỹ thuật ở phân xưởng công nghệ Cracking xúc tác (RFCC) - phân xưởng công nghệ quan trọng nhất của nhà máy lọc dầu Dung Quất. Toàn bộ chi phí xử lý lỗi kỹ thuật này sẽ do tổ hợp nhà thầu Technip chịu trách nhiệm.Thông tin từ nhà máy lọc dầu Dung Quất cho biết, nhà máy đang

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu sơ đồ công nghệ và mô phỏng quá trình tách các phân đoạn sản phẩm của phân xưởng RFCC - Nhà máy lọc dầu Dung Quất

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N THANH HI N NGHIÊN C U SƠ Đ CÔNG NGH VÀ MÔ PH NG QUÁ TRÌNH TÁCH CÁC PHÂN ĐO N S N PH M C A PHÂN XƯ NG RFCC - NHÀ MÁY L C D U DUNG QU T Chuyên ngành : Công ngh hoá h c Mã s : 60.52.75 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011
2 Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. Nguy n Đình Lâm Ph n bi n 1: TS. Nguy n Th Thanh Xuân Ph n bi n 2: PGS.TS. Ph m Ng c Anh Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 30 tháng 7 năm 2011. Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng. - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
3 M Đ U 1. Lý do ch n ñ tài. Các ph n m m mô ph ng có ý nghĩa ñ c bi t quan tr ng ñ i v i ngành d u khí nói riêng và các ngành k thu t khác nói chung. Nó cho phép ngư i s d ng ti n hành các thao tác mô ph ng m t quy trình ñã có trong th c t ho c thi t k m t quy trình m i nh có thư vi n d li u phơng phú và chính xác v i t ng ngành khác nhau. M t trong s ñó chính là PRO/II, m t ph n m m tính toán chuyên d ng trong các lĩnh v c công ngh hóa h c nói chung, ñ c bi t trong lĩnh v c l c - hóa d u, polymer, hóa dư c… Quá trình nghiên c u sơ ñ công ngh r i ti n hành mô ph ng nh m m c ñích ki m tra, so sánh ch t lư ng c a các phân ño n s n ph m. Đ ng th i qua quá trình mô ph ng, chúng ta s có các thông s c n thi t cho quá trình xây d ng h th ng ñi u khi n c a phân xư ng sau này. Đó chính là n i dung ñư c trình bày trong ñ án: « Nghiên c u sơ ñ công ngh và mô ph ng quá trình tách các phân ño n s n ph m c a phân xư ng FCC - Nhà máy l c d u Dung Qu t » 2. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u. ñây chúng tôi ch t p trung vào nghiên c u khu v c tách các phân ño n s n ph m c a phân xư ng RFCC ñó là: - Thi t b tách: Tháp tách chính, các thi t b strippers, h th ng bơm tu n hoàn. - Gas Plant: C m máy nén khí, tháp h p th , strippers, debutanizer, thi t b kh H2S và CO2 b ng amine.
4 3. Phương pháp nghiên c u. a. S d ng nh ng tài li u. - T b n thi t k t ng th phân xư ng RFCC c a nhà tư v n thi t k Foster Wheeler. - Nghiên c u c u trúc bên trong c a các tháp chưng c t: s lư ng ñĩa, ki u ñ m, chi u cao ñ m - T các s li u cho s n v ñi u ki n nguyên li u, s n ph m c a phân xư ng. - Trích xu t s li u c n thi t ph c v cho quá trình mô ph ng b. Ti n hành mô ph ng: - Mô hình hóa v i ph n m m proII b ng vi c xây d ng các thi t b tách chính, các dòng nguyên li u, s n ph m trong phân xư ng. - Xác ñ nh hi u su t s d ng ñĩa, ñánh giá chi u cao tương ñương c a các l p ñ m trong t ng tháp, ti n hành mô ph ng các tháp theo s ñĩa lý thuy t. - So sánh các thông s v n hành mô ph ng và thi t k , ch t lư ng s n ph m mô ph ng và thi t k t ñó ñi u ch nh c u trúc và chi phí năng lư ng, hơi ñ t ñ t i thi u hóa các sai khác này. - Đánh giá ñ tin c y c a sơ ñ mô ph ng. 4. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài. Vi c mô ph ng l i ch ñ v n hành c a phân xư ng trong nhà máy có ý nghĩa quan tr ng không ch trong vi c t i ưu các thông s v n hành cũng như các thi t b công ngh trong phân xư ng, mà còn cho phép ñánh giá chi phí năng lư ng, chi phí v n hành cũng như ch t lư ng c a các phân ño n khi có s thay ñ i v nguyên li u d u thô. Ngu n nguyên li u d u thô B ch H c a nhà l c d u Dung qu t
5 ñang d n c n ki t, ñòi h i ph i các ngu n thô khác ñ thay th , do ñó k t qu nghiên c u mô ph ng c a ñ tài này, khi thành công s tr thành m t mô hình cơ b n, m t công c cho phép ñánh giá hi u qu ho t ñ ng c a phân xư ng tách các s n ph m c a quá trình FCC cũng như phân xư ng tách khí (Gas Plant) c a nhà máy L c d u Dung qu t. 5. c u trúc c a lu n văn. Bài lu n văn này g m có hai chương, trong ñó: Chương 1 - T NG QUAN. Chương này trình bày nh ng ki n th c lý thuy t v quá trình FCC, Ph n m m mô ph ng ProII và nghiên c u c th phân xư ng RFCC c a nhà máy l c d u Dung Qu t. Chương 2 – MÔ PH NG QUÁ TRÌNH PHÂN TÁCH S N PH M RFCC DUNG QU T. Đây là ph n chính quan tr ng trong bài lu n bao g m các bư c ti n hành mô ph ng t ng thi t b , các dòng nguyên li u, s n ph m ñi vào và ñi ra m i thi t b ñó. Đ ng th i nêu rõ ñi u ki n làm vi c như các giá tr nhi t ñ , áp su t, lưu lư ng, thành ph n c u t … áp ñ t vào chúng. Ph n này cũng cho ta k t qu so sánh gi a ch y mô ph ng và nh ng s li u th c t có ñư c. T ñó ñánh giá ñ tin c y c a mô ph ng và cu i cùng ta thu ñư c m t sơ ñ công ngh phân tách các phân ño n s n ph m c a quá trình RFCC nhà máy l c d u Dung Qu t.
6 Chương 1 - T NG QUAN. 1.1. Gi i thi u v phân xư ng FCC. 1.1.1. Vai trò c a phân xư ng FCC. Phân xư ng FCC (Fluid Cracking Catalytic) là phân xư ng quan tr ng và luôn ñư c ví như là trái tim c a c nhà máy l c d u. Dư i tác d ng c a nhi t ñ và xúc tác, ñây là nơi các phân ño n n ng ñư c chuy n hoá thành nh ng thành ph n nh hơn, s ch hơn, có giá tr kinh t cao hơn nh m ñáp ng nhu c u và nh ng ch tiêu ngày càng tăng cao c a th trư ng th gi i. 1.1.2. M t vài công ngh FCC tiêu bi u. FCC Model IV. Orthor Flow F. • RFCC. • Công ngh RFCC c a Kellog. 1.1.3. Nguyên li u và s n ph m c a quá trình FCC. 1.1.3.1. Nguyên li u. Nhìn chung nguyên li u cho quá trình FCC thư ng là nh ng phân ño n có kho ng nhi t ñ sôi t 300-500oC như: - Phân ño n c t quá trình chưng khí quy n c a d u thô, kho ng sôi: 380 - 410oC. - Phân ño n c t quá trình chưng chân không c a d u thô, kho ng nhi t ñ sôi: 380-550oC. - Ph n c t t quá trình c c hóa. - DAO – c n chân không deasphalten (550oC).
7 - C n c a quá trình chưng c t khí quy n (>380oC). 1.1.3.2. Các s n ph m chính c a quá trình FCC. 1/ Khí khô: 2/ LPG: 3/ Gasoline: - T tr ng 0,72 ÷ 0,77 - Tr s octan 87 ÷ 91 (theo RON) 4/ LCO: (light cycle oil). 5/ HCO: (heavy cycle oil) 6/ D u g n (DO) : 7/ C c: 1.1.4. Nguyên t c v n hành. Nguyên t c cơ b n trong v n hành c a quá trình FCC d a trên s cân b ng nhi t ñ ng ñư c th c hi n liên t c gi a thi t b ph n ng và thi t b tái sinh. Phương trình cân b ng nhi t: Nhi t lư ng h p th Nhi t Nhi t Qcata = b i xúc tác trong = lư ng xúc tác = lư ng cung c p thi t b tái sinh v n chuy n cho ph n ng 1.1.5. Cơ ch và ph n ng. 1.1.5.1. Ph n ng ñ ng phân hóa và ph n ng c t m ch t i v trí β.. 1.1.5.2. Ph n ng chuy n v hydro. 1.1.5.3. Các ph n ng không mong mu n trong quá trình FCC. - Ph n ng kh hydro. - Ph n ng ña ngưng t .
8 1.1.6. Xúc tác cracking. Xúc tác cracking thư ng là xúc tác r n, x p, có ngu n g c thiên nhiên hay t ng h p, v i b m t riêng l n. 1.1.6.1. Zeolit và ch t mang. 1/ Zeolithe. Zeolit là h p ch t c a alumino – silic, là ch t tinh th có c u trúc ñ c bi t ñư c ñ c trưng b i các l r ng r t nh thông v i nhau. Xúc tác Zeolit có ñ ho t tính cao, ñ ch n l c t t và giá thành v a ph i, b i v y chúng ñư c s d ng khá r ng rãi. 2/ Ch t mang. Ch t mang là h n h p c a ch t pha, ch t k t dính và các ph gia. 1.1.6.2. Xúc tác cân b ng. Khi ñưa vào phân xư ng FCC, xúc tác m i ph i ch u nh ng s thay ñ i r t l n b i ñi u ki n v n hành cũng như s ng ñ c ñ n t nguyên li u. Đ duy trì ho t tính c a xúc tác, ph i thư ng xuyên rút ra m t lư ng nh xúc tác ñã b ng ñ c và b sung l i b ng xúc tác m i. Xúc tác có ho t tính trung bình n ñ nh tu n hoàn trong quá trình v n hành c a phân xư ng FCC g i là xúc tác cân b ng. 1.1.6.3. Phương pháp ch ng nhi m b n kim lo i. 1.2. Gi i thi u v ph n m m mô ph ng proII. 1.2.1. Khái ni m mô ph ng. 1.2.2. Ph n m m mô ph ng PRO/II 7.0. [6], [10] 1.2.2.1. Lĩnh v c s d ng. Ph n m m PRO/II ñư c s d ng cho các m c ñích:
9 - Thi t k quy trình m i. - Nghiên c u vi c chuy n ñ i ch ñ ho t ñ ng c a nhà máy. - Hi n ñ i hóa các nhà máy hi n có. - Gi i quy t s c trong quá trình v n hành c a nhà máy. - T i ưu hóa, c i thi n s n lư ng và l i nhu n. 1.2.2.2. Quá trình mô ph ng b ng ph n m m PRO/II. Quá trình này bao g m các bư c sau: • Xác ñ nh h ñơn v ño. • Xác ñ nh thành ph n c u t có trong h . • L a ch n các phương trình nhi t ñ ng thích h p. • L a ch n các dòng nguyên li u và s n ph m. • Xác ñ nh các d li u v thi t b và ñi u ki n v n hành cho các thi t b . 1.2.2.3. L a ch n mô hình nhi t ñ ng. 1.2.2.4. Các bư c xây d ng m t sơ ñ công ngh trong chương trình PRO/II. 1.3. Phân xư ng RFCC c a nhà máy l c d u Dung Qu t. 1.3.1. Gi i thi u v nhà máy. Nhà máy l c d u Dung Qu t, thu c Khu kinh t Dung Qu t, là nhà
10 máy l c d u ñ u tiên c a Vi t Nam xây d ng thu c ñ a ph n xã Bình Thu n và Bình Tr , huy n Bình Sơn, t nh Qu ng Ngãi. Nhà máy L c d u Dung Qu t s n xu t ra các s n ph m: Khí hóa l ng (gas) LPG, Propylene, xăng A90 và A92-95, d u Diesel, xăng máy bay Jet-A1 và nhiên li u cho ñ ng cơ ph n l c và d u ñ t lò FO. 1.3.2. Phân xư ng RFCC Dung Qu t. Phân xư ng RFCC c a nhà máy l c d u Dung Qu t ñư c thi t k v i năng su t 3 256 000 t n trên 1 năm. Nguyên li u c a quá trình là c n chưng c t khí quy n v i hai lo i d u thô sau: - 100% d u thô B ch H . - H n h p d u thô B ch H và d u chua Dubai (1 : 5,5). Phân xư ng s d ng công ngh R2R c a Axens k t h p hai t ng tái sinh xúc tác, h th ng phun nhiên li u ñ ng nh t, dòng ñi u khi n nhi t, h th ng tách cu i riser và các thi t b phân ph i không khí, nư c. 1.3.3. Mô t công ngh RFCC c a nhà máy l c d u Dung Qu t. Bao g m 6 khu v c: - Khu v c gia nhi t nguyên li u. - Khu v c ph n ng-stripper. - Khu v c tái sinh-thu xúc tác. - Khu v c phân tách chính. - Khu v c Gas plant. - Khu v c x lý khí th i.
11 1.3.3.1. Khu v c gia nhi t nguyên li u. 1.3.3.2. Khu v c ph n ng – tái sinh. 1/ H th ng phun nhiên li u. 2/ Thi t b ph n ng. 3/ Dòng MTC (Mix Temperature Control). 4/ Thi t b tái sinh. • T ng tái sinh th nh t. • T ng tái sinh th hai. 1.3.3.3. Khu v c x lý khí th i. 1.3.3.4. Khu v c phân tách s n ph m. 1/ Tháp tách chính: 2/ Khu v c thu h i khí: Chương 2 – MÔ PH NG QUÁ TRÌNH PHÂN TÁCH S N PH M RFCC DUNG QU T. 2.1. M c ñích c a vi c mô ph ng. Nghiên c u này ñư c ti n hành không v i m c ñích t i ưu các thông s v n hành cũng như các thi t b công ngh trong phân xư ng, mà ch y u là mô ph ng l i quá trình ñ thu ñư c các s n ph m v i ch t lư ng tương ñ i chính xác, t ñó giúp cho vi c xây d ng h th ng ñi u khi n các thi t b công ngh trong nhà máy. Khu v c phân tách s n ph m c a quá trình RFCC ñư c chia làm hai c m phân tách chính, ñó là: - Tháp tách chính. - C m x lí khí: Gas Plant.
12 Ph n mô ph ng này s ñư c ti n hành v i ngu n nguyên li u h n h p trong ñi u ki n v n hành t i ña gasoline (MG). 2.2. Xây d ng sơ ñ mô ph ng. 2.2.1. Khu v c tháp tách chính. Tháp tách chính là m t tháp chưng c t khí quy n bao g m các thi t b như sau: • Tháp chưng c t chính T-1501. • Các tháp stripping T-1502, T-1503, T-1504. • Các bumparound PA1, PA2, PA3, PA4. • Thi t b làm ngu i ñ nh tháp: E-1519. • Bình ngưng t : D-1514. 2.2.1.1. Xác ñ nh s ñĩa th c t c a tháp tách chính và các tháp stripper. B ng 2.3. S ñĩa lý thuy t trong t ng vùng b trí ñĩa tháp T-1501. Vùng ñ nh Vùng Naphta Vùng LCO Các ñĩa 1- 10 11-24 25-30 S ñĩa 10 14 6 Hi u su t ñĩa 0,6 0,6 0,6 S ñĩa lý thuy t 6 8,4 ≈ 8 3,6 ≈ 4 => V y t ng s ñĩa lý thuy t c a tháp tách chính là: N = 6 + 8 + 4 + 5*3 = 33 ñĩa. Đ i v i các tháp stripper ta làm tương t và có ñư c b ng s li u sau:
13 B ng 2.5. S ñĩa lý thuy t các thi t b stripper. Tháp stripper T-1502 T-1503 T-1504 S ñĩa th c t 8 6 6 Hi u su t ñĩa 0,6 0,6 0,6 S ñĩa lý thuy t 5 4 4 2.2.1.2. Xây d ng sơ ñ và nh p s li u. Ta s thi t k riêng ph n thi t b làm ngu i b ng không khí và bình tách flash, ñ ng th i ti n hành khai báo các dòng này trong sơ ñ mô ph ng. Ngoài ra, ph n l ng l y ra t ñáy tháp s ñư c l y ra, cho trao ñ i ñ l y b t nhi t r i trích m t ph n quay v tháp. Khu v c này ta coi như m t pumparound ñáy tháp và xây d ng mô ph ng g m 4 pumparound. 1/ Dòng nguyên li u chính - S n ph m cracking: 2/ Dòng CDU gas và NHT gas. 3/ Dòng Rich Oil:
14 Sơ ñ mô ph ng khu v c tháp tách chính ñư c xây d ng như sau: Hinh 2.1: Sơ ñ mô ph ng khu v c tháp tách chính.
15 2.2.1.3. Ch y mô ph ng và in ra k t qu : 1/ Các tiêu chu n ñ t ra cho tháp là lưu lư ng các dòng s n ph m l y ra thân tháp. 2/ Các ñi u ki n v n hành c a tháp T-1501. 3/ Đi u ki n v n hành các strippers. 4/ Đi u ki n v n hành c a các thi t b ph . 5/ K t qu : T k t qu thu ñư c, ta nh n th y chương trình mô ph ng g n như hoàn toàn gi ng v i các s li u th c nghi m, th hi n b ng sau: So sánh các dòng v i s li u th c t : 1. Dòng khí WET GAS: 2. Dòng l ng ngưng t l i bình D-1514. 3. Dòng h i lưu. Nh n xét: T các b ng so sánh k t qu ch y mô ph ng và th c t c a các dòng nguyên li u, s n ph m c a tháp tách chính T-1501, ta th y các s li u g n như nhau, ngoài các tiêu chu n v ñi u ki n nhi t ñ , áp su t thì thành ph n chính trong các dòng gi a th c t và mô ph ng cũng khá trùng kh p (sai s nh ). Có th nói ta ñã xây d ng thành công tháp tách chính T-1501 . 2.2.2. Khu v c x lý khí - Gas Plant: C m thi t b chính trong phân xu ng này bao g m: C m máy nén dòng khí t ñ nh tháp tách chính. Tháp h p th sơ c p- th c p. Tháp stripper. Debutanizer.
16 C m kh H2S, CO2 b ng amine. C m tái sinh amine. Hình 2.2: sơ ñ mô ph ng toàn b khu v c Gas Plant
17 2.2.2.1. C m máy nén : Máy nén th 1. Máy nén th 2. các thi t b làm ngu i E 1551 và E-1552 cùng v i bình tách D-1552 ta ph i ch n l i phương trình nhi t ñ ng là SRK l ng nư c b i vì n u không ch n như v y, sau khi gi m áp su t, nư c s b b c hơi theo dòng khí và làm gia tăng công su t c a máy nén. M t khác, t i thi t b D-1552 ta ch n ba dòng ñi ra ñó là: dòng khí ñi nén l n hai, dòng hydrocacbon l ng ngưng t và dòng nư c ñư c tách ra. Sau ñó g p hai dòng l ng này l i thành m t dòng và coi như ñó là dòng l ng ñi ra t bình tách D-1552. 2.2.2.2. C m tháp h p th sơ c p- th c p. Các thông s làm vi c c a các tháp h p th l n lu t là: B ng 2.18. Thông s ho t ñ ng c a các tháp h p th . S ñĩa Tháp h p th sơ c p Tháp h p th th c p S ñĩa th c t 31 20 S ñĩa lý thuy t 6 4 Áp su t ñ nh 15,8 15,4 Áp su t ñáy 15,7 Nhi t ñ ñ nh 51 50 Nhi t ñ ñáy 59 60
18 1/ Tháp h p th sơ c p: Là tháp h p th nh m tách b t nh ng thành ph n hydrocacbone n ng b cu n theo dòng hơi ñi ra t ñ nh thi t b phân tách áp su t cao nh vào dòng condensate thu ñư c t bình ngưng t D-1514 tr n v i m t dòng trích t dòng xăng nh ñi ra t ñáy thi t b Debutanizer t o thành dòng d u h p th . 2/ Tháp h p th th c p: Tháp h p th th c p m c ñích tách b tri t ñ nh ng ph n hydrocacbone n ng còn có m t trong dòng khí nh vào dòng d u h p lean oil ñư c trích ra t vùng naphta c a thân tháp tách chính T- 1501. Dòng s n ph m ñáy sau ñó ñư c gia nhi t t i E-1563 r i ñi v l i tháp tách chính v i tên dòng RICH OIL. 2.2.2.3.. Tháp stripper T-1552. Tháp stripper T-1552 ñư c c u t o bên trong g m 30 ñĩa th c t , v i hi u su t ñĩa 20% ta xây d ng mô ph ng m t tháp chưng c t v i 6 ñĩa lý thuy t. Tháp T-1552 v i m c ñích b c hơi ph n hydocacbon nh còn sót l i trong ph n l ng ñi t bình tách cao áp D-1553. Nh n xét: Các dòng s n ph m ñi ra t tháp stripping sau khi so sánh v i th c t thu ñư c nh ng sai s r t nh . Nh t là dòng s n ph m l ng ñi ra kh i ñáy có sai s < 0,4%. Cho ta nh ng kh quan v các quá trình x lý ti p theo. Công su t reboiler cũng g n v i giá tr th c t : 13,267 ≈ 12,1627 (M*kcal/hr).
19 2.2.2.4. Thi t b debutanizer. Thi t b Debutanizer là m t tháp chưng c t. Dòng s n ph m l ng ñi ra t Debutanizer s ñư c ñưa ñ n phân xu ng x lý xăng UNT. Còn dòng s n ph m ñ nh s ñi t i thi t b x lý h p th amine. Tháp Debutanizer bao g m 40 ñĩa th c t và m t reboiler. L y hi u su t ñĩa là 0.6 ta suy ra s ñĩa lý thuy t c a tháp là: NLT = 0.6*40 + 1 = 25 ñĩa. Dòng h i lưu ban ñ u ñư c nh p s li u th c nghi m r i ñi vào ñĩa s 1 c a tháp. Sau khi ch y xong chương trình ta s so sánh như sau: Hình 2.6: Sơ ñ mô ph ng thi t b debutanizer.
20 Sau khi ch y xong , ta in ra k t qu và so sánh: Nh n th y hai dòng s n ph m c a tháp debutanizer có ch t lư ng khá t t, nh t là dòng s n ph m ñ nh khi so sánh v i th c t cho ra nh ng sai s nh . Duty c a reboiler th c t = 22.39 MW ≈ mô ph ng = 18,9579 (M*kcal/hr). 2.2.2.5. C m h p th amine. 1) H p th Fuel Gas. Hi u su t ñĩa c a tháp h p th ch n 20%, s ñĩa lý thuy t c a tháp là 0,2 * 20 = 4 ñĩa. Hình 2.7. Sơ ñ mô ph ng tháp h p th amine - thu h i Fuel Gas. Đi u ki n làm vi c c a tháp như sau: