TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Bộ môn: Lọc Hóa - Dầu BÀI TẬP LỚN MÔN TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG CNHH Đề bài: Mô phỏng giả định hệ thống chưng cất dầu thô của nhà máy lọc dầu Dung Quất khi sử dụng nguyên liệu dầu thô hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu thô Dubai). Sinh viên thực hiện: Lê Văn Bắc MSSV 0964040006 Trần Danh Bình MSSV 0964040008 Bùi Sỹ Hoàng MSSV 0964040023 Mai Văn Nam MSSV 0964040037 Lê Thị Tuyết MSSV 0964040070 Lê Quang Vương MSSV 0964040071 Lớp: Lọc Hóa Dầu A - K54TH Thanh Hóa - 2013 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Mục lục Mục lục 2 TỔNG QUAN 3 Chương 1: Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất 5 1.1. Tổng quan nhà máy 5 1.2 Tổng quan phân xưởng chưng cất 6 Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và quá trình chưng cất 7 2.1 Tính chất dầu thô Bạch Hổ 7 2.2 Tính chất dầu thô Dubai 8 2.3 Miêu tả quá trình chưng cất 9 Chương 3: Tiến hành mô phỏng 11 3.1 Đổi đơn vị 11 3.2 Nhập dòng dầu thô Bạch Hổ và Dubai 12 3.3 Nhập các thông số dòng và thiết bị 18 3.3 Nhập thêm các giá trị cụ thể 24 3.4 Chạy tháp chưng cất 25 Chương 4: Kết quả mô phỏng 26 4.2 Tháp chưng cất 27 4.3 Đánh giá 28 Tài liệu tham khảo 29 LHD A-K54TH Page 2 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển TỔNG QUAN Hiện nay, dầu và khí cũng như các sản phẩm của chúng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nghành kinh tế thế giới. Ý nghĩa của dầu và sản phẩm của dầu đặc biệt tăng nhanh vào những năm gần đây, nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra tại nhiều nước phát triển. Nước ta là một trong những nước có trữ lượng dầu khí khá lớn. Nguồn tài nguyên này bước đầu được phát hiện tại các mỏ có trữ lượng lớn như: Đại Hùng, Bạch Hổ, Rạng Đông và cũng được xem là chưa đánh giá hết tiền năng của nguồn dầu mỏ tại vùng biển Đông rộng lớn của đất nước ta. Nhưng một điều đáng tiếc của ngành năng lượng nước nhà đó là chúng ta chỉ mới dừng lại ở giai đoạn khai thác và xuất khẩu dầu thô trong khi đó vẫn phải nhập một lượng ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ thương phẩm từ nước ngoài gây thất thu một nguồn lợi ngoại tệ lớn. Trước tình hình như vậy năm 2006 nhà nước ta quyết định xây dựng nhà máy lọc dầu dầu tiên nhà máy lọc dầu Dung Quất. Nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ tập trung sản xuất nhiên liệu, quy mô công suất 6.5 triệu tấn dầu thô/năm và đáp ứng 30% nhu cầu trong nước. Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, đã chọn dầu thô Bạch Hổ làm nguyên liệu cơ sở, khi thiết kế tính toán cho 2 trường hợp: vận hành với 100% dầu thô Bạch Hổ và vận hành với dầu hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% Dầu chua Dubai). Dầu thô Bạch Hổ,nguyên liệu cho NMLD Dung Quất, có sản lượng khai thác giảm dần hàng năm. LHD A-K54TH Page 3 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Năm: - 2009: 5.4 triệu tấn/năm - 2010: 4.82 triệu tấn/năm - 2011: 4.26 triệu tấn/năm - 2012: 3.81 triệu tấn/năm Dự kiến: - 2013: 3.43 triệu tấn/năm - 2014: 3.11 triệu tấn/năm - 2015: 2.78 triệu tấn/năm. Trong tương lai không xa, nguồn dầu thô Bạch Hổ không đáp ứng đủ nhu cầu nguyên liệu của nhà máy. Do đó, việc tìm kiếm và lựa chọn dầu thay thế dầu thô Bạch Hổ có ý nghĩa quan trọng đối với hoạt động của nhà máy trong tương lai. Tuy nhiên dầu thô Bạch hổ là dầu thô thuộc loại cá biệt (là loại dầu siêu ngọt chỉ có hàm lượng lưu huỳnh là 0.3%), nếu theo bảng xếp hạng thì dứng hạng 2/9. Coi như loại tốt hàng đầu vì loại số 1 có trong phân loại xếp hạng nhưng ít có trên thị trường thế giới. Chính do tính cá biệt (siêu ngọt) này của dầu thô Bạch hổ mà việc lựa chọn dầu thô thay thế nó đối với nhà máy Lọc dầu Dung Quất hiện nay là rất khó khăn. Kết quả nghiên cứu của PVPro (Viện dầu khí Việt Nam) nhằm tìm kiếm nguồn dầu thô thay thế dầu thô Bạch Hổ làm nguyên liệu cho nhà máy Lọc dầu Dung Quất đã cho thấy: Chỉ có 7 mẫu dầu (trong số 3068 mẫu dầu trên thế giới có thông tin về chất lượng) và dầu thô Việt Nam như dầu thô thuộc mỏ Cá Ngừ Vàng, Sư Tử Vàng có đủ điều kiện làm nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Dung Quất. Hiện nay nhà máy lọc dầu Dung Quất đang tiến hàng cổ phần hóa thu hút vốn để nâng cấp, mở rộng công suất nhà máy từ 6.5 triệu tấn dầu thô/năm lên công suất là 10 triệu tấn dầu thô/năm. Vì vậy song song với việc tìm kiếm nguồn dầu từ nước ngoài, nguồn dầu trong nước cần được đánh giá mức độ phù hợp về mặt kỹ thuật và hiệu quả kinh tế khi xử lý tại NMLD Dung Quất nhằm đưa ra được kế hoạch cung cấp nguyên liệu dài hạn cho NMLD Dung Quất. Công việc này góp phần ổn định hoạt động của nhà máy trong tương lai. Mặt khác trong 5 năm tới, sẽ có thêm vài NMLD nữa được hình thành và đi vào sản xuất. Dung Quất buộc phải cạnh tranh với các NMLD khác. Để gia tăng tính cạnh tranh của NMLD phải tăng hiệu quả sản xuất và tối ưu hóa nên tăng công suất và mở rộng là bắt buộc để phát triển hóa dầu, tìm và sử dụng các nguồn dầu thô khác để giá trị đầu vào thấp hơn dầu từ mỏ Bạch Hổ (các nguồn dầu thô khác rẻ hơn dầu Bạch Hổ từ 15% - 30%). Vì vậy việc cấp thiết là phải tìm nguồn dầu phối trộn với dầu thô Bạch Hổ nhằm đáp ứng đủ nguyên liệu cho nhà máy. Nhưng khi sử dụng dầu phối trộn thì phải đảm bảo mức độ phù hợp về mặt kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Từ những phân tích trên, tôi quyết định chọn đề tài: “Mô phỏng giả định hệ thống chưng cất dầu thô của nhà máy lọc dầu Dung Quất khi sử dụng nguyên liệu dầu thô hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu thô Dubai)”. Để xem xét tương quan ảnh hưởng của nguyên liệu hỗn hợp dầu thô (85% dầu thô Bạch Hổ +15% dầu thô Dubai) và 100% dầu thô Bạch Hổ đối lưu lượng sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất như thế nào. LHD A-K54TH Page 4 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Chương 1: Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất 1.1. Tổng quan nhà máy. 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. Công suất thiết kế là 6.5 triệu tấn dầu thô/năm (148000 BPSD). Nguyên liệu của nhà máy là 100% dầu thô Bạch Hổ hoặc 85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu chua Dubai. Sản phẩm lọc dầu của nhà máy gồm có: − Khí dầu mỏ 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). LHD A-K54TH Page 5 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển 1.2 Tổng quan phân xưởng chưng cất. 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. Quá trình chưng cất ở áp suất thường hay chưng cất ở áp suất khí quyển với mục đích thu nhận các phân đoạn nhiên liệu như xăng (light naphtha và heavy naphtha), kerosene (dầu hỏa dân dụng) và nhiên liệu phản lực (jetfuel), diesel (light diesel và heavy diesel) và cặn khí quyển (hay gọi là phân đoạn mazut). Hiệu suất của các phân đoạn sản phẩm khi chưng cất dầu mỏ phụ thuộc vào bản chất dầu thô, nhiệt độ cất phân đoạn và mức độ đòi hỏi chất lượng sản phẩm thu được. Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế với công suất 6.5 triệu tấn dầu thô/năm . Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Đông Nam LHD A-K54TH Page 6 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây Nam Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và quá trình chưng cất 2.1 Tính chất dầu thô Bạch Hổ. Tỷ trọng 36.9 0API Hệ số K UOP 12.39 - Đường cong TBP của dầu thô Bạch Hổ. Nhiệt độ sôi(°C) % khối lượng 94.00 5.00 125.00 10.00 195.00 20.00 253.00 30.00 303.00 40.00 356.00 50.00 403.00 60.00 446.00 70.00 505.00 80.00 LHD A-K54TH Page 7 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển - Thành phần phần nhẹ (lights end) của dầu thô Bạch Hổ Cấu tử % thể tích % khối lượng CH4 0.0009 0.0006 C2H6 0.0119 0.0078 C3H8 0.057 0.0401 i-C4H10 0.034 0.0228 n-C4H10 0.0658 0.0457 Neo-C5H12 0.0003 0.0002 i-C5H12 0.028 0.0208 n-C5H12 0.034 0.0256 n-C6H14 0.0107 0.1719 2.2 Tính chất dầu thô Dubai Tỷ trọng 30.4 Hệ số K UOP 11.78 - Đường cong TBP của dầu thô Dubai. Nhiệt độ ( 0 C) % thể tích % khối lượng 15 1.86 1.4 149 19.2 15.6 232 33.76 28.85 342 53.85 48.55 362 58.53 53.35 509 78.27 74.35 550 82.71 79.25 - Thành phần phần nhẹ của dầu thô Dubai. % thể tích % khối lượng LHD A-K54TH Page 8 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Ethanal 0.05 0.02 Propane 0.5 0.29 i-butane 0.36 0.23 n-butan 1.29 0.86 2.3 Miêu tả quá trình chưng cất. Blend Crude Oil Nhiệt độ ( 0 C) 233 Áp suất (psi) 75 Lưu lượng thể tích (bbl/day) 148000 Furnace Nhiệt độ( o C) 350 Độ giảm áp suất(psia) 10 DieselSteam AGOSteam MainSteam Nhiệt độ( o C) 150 150 200 Áp suất(psia) 50 50 150 Lưu lượng khối lượng(lb/hr) 3000 3000 7500 - Sơ đồ PFD đã thu gọn LHD A-K54TH Page 9 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển - Chi tiết tháp chưng cất. LHD A-K54TH Page 10 [...]... A-K54TH Page 28 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển bảo yêu cầu kỹ thuật, cũng như lợi nhuận cho nhà máy Với bài mô phỏng này thì phân xưởng chưng cất của nhà máy lọc dầu Dung Quất sử dụng nguyên liệu hỗn hợp dầu thô Bạch Hổ và dầu chua Dubai (tỷ lệ phối trộn là 85% dầu thô Bạch Hổ + 15% dầu chua Dubai) Kết quả thu được thì với tỷ lệ phối trộn này thì phân xưởng chưng cất của nhà máy lọc dầu Dung Quất vẫn cho... yêu cầu của bài là chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển nên ta lựa chọn gói chất lưu là Peng-Robinson - Vào môi trường đặc trưng dầu mỏ Sau khi nhập các thông số đặc trưng dầu mỏ của 2 loại dầu ta có - Thành phần nhẹ của dầu thô Bạch Hổ LHD A-K54TH Page 12 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển - Thành phần nhẹ của dầu thô Dubai - Số liệu của đường cong làm việc của dầu thô Bạch Hổ LHD A-K54TH Page 13 Bài tập... cấu tử giả của hỗn hợp dầu thô - Và chúng ta có các phần phân đoạn của hỗn hợp dầu thô LHD A-K54TH Page 16 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển Ta có tương quan so sánh giữa 3 đường cong chưng cất giữa của dầu thô Bạch Hổ, dầu thô Dubai và hỗn hợp dầu thô Bạch Hổ + Dubai LHD A-K54TH Page 17 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển 3.3 Nhập các thông số dòng và thiết bị - Hỗn hợp dầu thô Blend Crude Oil Nhiệt độ (0C)... phẩm của tháp chưng cất không thay đổi khi sử dụng thay thế dầu Bạch Hổ bằng hỗn hợp dầu thô (blend Oil) Ngày nay khi mà trữ lượng khai thác dầu thô Bạch Hổ đang giam dần, cũng như nhu cầu phải nâng cấp và mở rộng nhà máy thì việc tìm kiếm nguồn dầu thô thay thế cũng như để phối trộn với dầu thô Bạch Hổ là yêu cầu tất yếu Nhưng khi phối trộn thì chúng ta cần phải đảm bảo yêu cầu vể tỷ lệ giữa 2 loại dầu. .. Bây giờ ta sẽ lấy kết quả mô phỏng tháp chưng cất hoạt với 100% nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ để so sánh Cũng tương tự ta có các phần phân đoạn dầu thô Bạch Hổ Ta có bảng so sánh tương quan sản phẩm của nhà máy loc dầu Dung Quất khi sử dụng blend Oil ( 85 %dầu bạch Hổ+ 15 %dầu Dubai) và 100% dầu Bạch Hổ Blend Oil Bạch Hổ Oil Fraction Volumn in 148000 bbl/day Fraction Volumn in 148000 bbl/day Naphtha 0.164... quả mô phỏng 4.1 Phân xưởng chưng cất LHD A-K54TH Page 26 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển 4.2 Tháp chưng cất LHD A-K54TH Page 27 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển 4.3 Đánh giá Để có cái nhìn tổng quan hơn về việc thay đổi nguyên liệu của tháp chưng cất có ảnh hưởng đến lưu lượng sản phẩm của tháp chưng cất hay không? Bây giờ ta sẽ lấy kết quả mô phỏng tháp chưng cất hoạt với 100% nguyên liệu dầu thô Bạch. .. vẫn cho lượng sản phẩm tương đương với lượng sản phẩm thu được khi phân xưởng sử dụng 100% nguyên liệu là dầu thô Bạch Hổ Đây là những mô phỏng giả định nhưng khi chúng ta muốn tăng tỷ lệ phối trộn để giảm lượng dầu thô Bạch hổ, cũng như thay thế hoàn toàn dầu thô Bạch Hổ thì cần phải có những đánh giá kỹ lưỡng và chuyên sâu hơn nữa Tài liệu tham khảo 1 2 3 4 LHD A-K54TH Prosses simulation use Hysys... A-K54TH Page 13 Bài tập lớn - Số liệu của đường cong làm việc của dầu thô Dubai - GVGD: Lê Đình Chiển Đường cong chưng cất của dầu thô Bạch Hổ LHD A-K54TH Page 14 Bài tập lớn - GVGD: Lê Đình Chiển Đường cong chưng cất của dầu thô Dubai - Trong mục Cut/blend Phần Cut Opinion Selection chúng ta có 3 sự lựa chọn • Auto Cut • User Points • User Ranges LHD A-K54TH Page 15 Bài tập lớn GVGD: Lê Đình Chiển... chia dầu mỏ dựa trên các giá trị bên trong Khoảng Số phân đoạn 37.78-4250C (100-8000F) 28 (4 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F) 425-6500C (800-12000F) 8 (2 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F) 650-7800C (1200-16000F) 4 (1 phân đoạn trên mỗi khoảng 37.780C/1000F) - Khi phối trộn hỗn hợp dầu thô ( Bạch Hổ + Dubai) - Sau khi xong chúng ta có bảng tính chất của các cấu tử giả của hỗn hợp dầu thô. .. cho đĩa nạp liệu (dòng lỏng thực hiện trên đĩa nạp liệu) - Thông số kỹ thuật công suất nồi tái đun của tháp stripping Kerosene Khoảng thông thường cho lưu lượng hơi là 3-5% tổng lưu lượng nạp liệu vào tháp Trong trường hợp này, lưu lượng của dòng nguyên liệu 148000 bbl/day Nên lưu lượng hơi 3.5% hay 5200 bbl/day Do vậy, ta nhập giá trị cho thông số Overflash là 5200 bbl/day Giá trị cho thông số công . CHẤT Bộ môn: Lọc Hóa - Dầu BÀI TẬP LỚN MÔN TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG CNHH Đề bài: Mô phỏng giả định hệ thống chưng cất dầu thô của nhà máy lọc dầu Dung Quất khi sử dụng nguyên liệu dầu thô hỗn hợp (85%. của nhà máy lọc dầu Dung Quất khi sử dụng nguyên liệu dầu thô hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu thô Dubai) . Để xem xét tương quan ảnh hưởng của nguyên liệu hỗn hợp dầu thô (85% dầu thô. làm nguyên liệu cơ sở, khi thiết kế tính toán cho 2 trường hợp: vận hành với 100% dầu thô Bạch Hổ và vận hành với dầu hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ và 15% Dầu chua Dubai). Dầu thô Bạch Hổ, nguyên