Đang tải... (xem toàn văn)
Chúng ta đang sống trong thời đại phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ. Đặc biệt là sự tiến bộ vượt bậc của lĩnh vực công nghệ phần mềm. Nó là động lực thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp quan trọng. Trong đó phải kể đến ngành công nghiệp dầu khí, sự phát triển của nó dựa trên nền tảng sự phát triển của công nghệ phần mềm. Nhiều chương trình được viết ra để phục vụ cho sự phát triển của công nghiệp dầu khí. Trong đó Unisim là phần mềm quan trọng hàng đầu được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lọc – hóa dầu. Ở nước ta hiện nay, phát triển ngành công nghiệp Lọc Hóa dầu là ngành công nghiệp mũi nhọn được ưu tiên hàng đầu. Nhà máy lọc dầu Dung Quất Nhà máy Lọc Dầu đầu tiên của nước ta đã được đưa vào sử dụng và vận hành ổn định trong thời gian hơn hai năm. Trong những sản phẩm của nhà máy thì sản phẩm Propylene hiện nay đang rất được quan tâm. Propylene có giá trị kinh tế cao hơn xăng và Diesel, nó là nguyên liệu để sản xuất Polypropylene, đây là một trong số những polymer được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính phổ dụng, giá thành monomer thấp, giá thành sản xuất thấp, và các tính chất được ưa chuộng của nó. Cho nên việc tạo ra và thu hồi tối đa lượng Propylene trong quá trình sản xuất sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao cho nhà máy. Chính vì vậy chúng em quyết định chọn đề tài “Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm Unisim R400” Việc ứng dụng phần mềm UNISIM trong tính toán công nghệ và lựa chọn chế độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận hành, các thông số kĩ thuật và có được một cái nhìn tổng quan nhất về một quá trình vận hành nào đó. Tuy nhiên, đây là một phần mềm mới, chúng em mới lần đầu tìm hiểu và ứng dụng mô phỏng trên phần mềm UNISIM nên còn nhiều hạn chế về kiến thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU x LỜI MỞ ĐẦU xii CHƯƠNG 1: 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan về sản phẩm propylene [1] 1 1.1.1 Tính chất vật lý [1] 1 1.1.2 Tính chất hóa học [2] 2 Cộng Acid 2 Cộng nước (Hidrat hóa) 2 1.1.3 Ứng dụng [2] 3 1.2 Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 3 1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất6 1.3.1 Vai trò – vị trí 7 1.3.2 Cơ sở thiết kế 8 1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục] 11 1.3.4 Tổng quan về công nghệ tách Propane/ Propylene của NMLD Dung Quất. 17 1.4 Tổng quan về quá trình chưng cất trong NMLD Dung Quất 22 1.4.1 Chưng cất nhiều cấu tử [9] 23 1.4.2 Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất [9] 24 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 29 CHƯƠNG 2: 33 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng i Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý MÔ PHỎNG TĨNH PHÂN XƯỞNG THU HỒI PROPYLENE BẰNG PHẦN MỀM UNISIM R400 33 2.1 Các dữ liệu ban đầu 33 2.2 Tiến hành mô phỏng 33 2.3 Mô phỏng tháp tách C3/C4 ( T-2101) 35 2.4 Mô phỏng tháp tách Ethane T-2102 40 2.5 Mô phỏng tháp tách Propane / Propylene T-2103 42 2.6 Kiểm tra và phân tích kết quả: 46 48 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG ĐỘNG THÁP TÁCH C3 / C4 49 3.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển 49 3.1.1 Nguyên tắc điều khiển 49 3.1.2 Hệ thống điều khiển phân tán DCS trong nhà máy hiện đại 49 3.1.3 Bộ điều khiển PID 51 3.2 Vai trò của quá trình mô phỏng động 52 3.3 Mô phỏng động sự vận hành của tháp tách C3/ C4 (T-2101) 53 3.3.1 Xác định đĩa nhạy cảm 53 3.3.2 Quá trình chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động 54 3.3.3 Thiết lập các thiết bị điều khiển 56 3.3.4 Chuyển sang mô hình động 60 3.3.5 Thiết lập bảng tính toán cân bằng vật chất và Data book 60 3.3.6 Chạy mô phỏng động, xem kết quả và so sánh với kết quả mô phỏng tĩnh 62 3.3.7 Đánh giá ảnh hưởng của các biến nhiễu 63 CHƯƠNG 4: 68 THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU VẬN HÀNH THÁP TÁCH PROPYLEN 68 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng ii Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý 4.1 Cơ sở lý luận 68 4.2 Tính toán và mô phỏng tĩnh tháp tách Propylene 68 4.3 Kết quả và nhận xét 76 KẾT LUẬN 82 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ARU Amine Recovery Unit CCR Continuous Catalytic Reformer CDU Crude Distillation Unit CNU Cautics Neutralization Unit ECMD Enhanced Capacity Multiple Downcomer EPC Engineering Procurement Construction FO Fuel Oil ISOM Isomerization KTU Kerosene Treater Unit LPG Liquefied Petroleum Gas LTU LPG Treater Unit NHT Naptha Hydrotreater NMLD Nhà máy Lọc dầu NTU RFCC Naphtha Treating Unit PFD Process Flow Diagram PRU Propylene Recovery Unit RFCC Residue Fluid Catalytic Cracking Unit SPM Single Point Mooring SRU Sulfur Recovery Unit SWS Sour Water Stripping UOP Universal Oil Products PID Proportional Intergral Derivative Controller SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng iii Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý DCS Distributed Control System PLC Programmable Logic Controller ASTM American Society for Testing And Material FC Flash Curve VPS Vaporisation Progressive Simple SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng iv Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của phân tử Propylene 1 Hình 1.2: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất. 4 Hình 1.3: Sơ đồ các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu Dung Quất 6 Hình 1.4: Phân xưởng PRU của nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 7 Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2101 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 12 Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2102 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 14 Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2103 phân xưởng PRU của nhà máy [3] 16 Hình 1.8: Enhanced Capacity Multiple Downcomer Tray của UOP [4] 18 Hình 1.9: Ống trao đổi nhiệt UOP's High Flux [4] 18 Hình 1.10. ULTRA- FRAC tray [5] 19 Hình 1.11: Efficiency of ULTRA- FRAC trays in De-Propanizer service [5] 20 Hình 1.12: Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray [6] 21 Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter [6] 21 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng v Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 1.14: Đĩa chóp 24 Hình 1.15: Đĩa đục lổ 25 Hình 1.16: Đĩa van 25 Hình 1.19: Vòng đệm Pall 27 Hình 1.22. Đệm lưới 27 Hình 2.1: Chọn mô hình nhiệt động 33 Hình 2.2: Nhập các cấu tử 34 Hình 2.3: Thành phần, tính chất nguyên liệu 34 Hình 2.4: Thiết lập bơm 34 Hình 2.5: Cài đặt thông số cho dòng ra khỏi bơm 35 Hình 2.6: Thiết lập thiết bị trao đổi nhiệt 35 Hình 2.7: Giản đồ O’Connell 36 Hình 2.8: Hằng số cân bằng K của cấu tử khóa trên mỗi đĩa. 37 Hình 2.9: Thông số vận hành của tháp T-2101 38 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng vi Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 2.10: Tiêu chuẩn của tháp T-2101 38 Hình 2.11: Tháp T-2101 sau khi đã mô phỏng 39 Hình 2.12: Cài đặt bơm 39 Hình 2.13: Thiết lập thông số cho dòng ra khỏi bơm 39 Hình 2.14: Thiết bị trao đổi nhiệt E-2101 40 Hình 2.15: Các thông số vận hành cho tháp T-2102 41 Hình 2.16: Tiêu chuẩn tháp T-2102 41 Hình 2.17: Tháp T-2102 sau khi mô phỏng 42 Hình 2.18: Thiết lập thông số vận hành cho tháp T-2103 43 Hình 2.19: Thiết lập tiêu chuẩn cho tháp T-2103 44 Hình 2.20: Cài đặt máy nén C-2101 44 Hình 2.21: Thiết lập thông số cho dòng ra khỏi máy nén C-2101 44 Hình 2.22: Bình tách D-2105 45 Hình 2.23: Sơ đồ tổng thể sau khi mô phỏng phân xưởng propylene 46 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng vii Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 3.1: Mô hình hệ thống điều khiển DCS 50 Hình 3.2: Thay đổi về tiêu chuẩn trong tháp để xác định đĩa nhạy cảm 53 Hình 3.3: Đồ thị xác định đĩa nhạy cảm 54 Hình 3.4: Thêm valve vào sơ đồ công nghệ 55 Hình 3.5: Kết quả của quá trình Sizing tháp T-2101 55 Hình 3.6: Kết nối cho thiết bị điều khiển nhiệt độ đĩa số 5 56 Hình 3.7: Cài đặt các thông số cho thiết bị điều khiển nhiệt độ đĩa số 5 57 Hình 3.8: Cài đặt thiết bị điều khiển áp suất đỉnh tháp 58 Hình 3.9: Cài đặt thiết bị điều khiển mức cho Condenser 59 Hình 3.10: Cài đặt thiết bị điều khiển mức cho Reboiler 59 Hình 3.11: Cài đặt thiết bị điều khiển lưu lượng nguyên liệu 59 Hình 3.12: Đưa các thông số vào bảng tính toán cân bằng vật chất 60 Hình 3.13:Thiết lập công thức và đưa ra kết quả trong bảng tính toán 61 Hình 3.14: Đưa các thông số và Data Book 61 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng viii Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 3.15: Thiết lập dữ liệu cho biểu đồ ảnh hưởng của biến nhiễu 62 Hình 3.16: Chất lượng sản phẩm và cân bằng vật chất chưa ổn định 63 Hình 3.17: Chất lượng sản phẩm và cân bằng vật chất lúc ổn định 64 Hình 3.18: Xuất hiện biến nhiễu lúc chưa ổn định 65 Hình 3.19: Xuất hiện biến nhiễu lúc đã ổn định 65 Hình 3.20: Cài đặt thông số cho thiết bị điều khiển sớm 66 Hình 3.21: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc chưa ổn định 66 Hình 3.22: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc đã ổn định 67 Hình 3.23: Sơ đồ điều khiển tháp tách Butane 67 69 Hình 4.1: Sử dụng công cụ Shortcut để xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu 69 Hình 4.2: Kết quả của Shortcut 70 Hình 4.3: Mô phỏng tháp tách theo đề nghị của Shortcut 70 Hình 4.5: Kết quả mô phỏng theo đề nghị của Shortcut 71 Hình 4.6: Kết quả mô phỏng tháp khi hạ áp suất vận hành 72 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng ix Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 4.7: Sơ đồ mô phỏng tháp tách Propylene có sử dụng máy nén 73 Hình 4.8: Các bước Sizing tháp tách Propylene 74 Hình 4.9: Kết quả của quá trình Sizing 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần nhập liệu thiết kế cho phân xưởng PRU [3] 8 Bảng 1.2: Thành phần tạp chất trong dòng nguyên liệu của phân xưởng PRU [3] 9 Bảng 1.3: Tiêu chuẩn sản phẩm Propylene từ phân xưởng PRU [3] 10 Bảng 1.4: Cân bằng vật chất PRU [3] 10 Bảng 1.5: Điều kiện vận hành của dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm [3] 10 Bảng 1.6: Độ tinh khiết mà sản phẩm có thể đạt được công nghệ SUPPERFRAC® tích hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch [6] 22 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng x [...]... Phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro (NHT) Phân xưởng đồng phân hóa Naphta nhẹ (ISOM) Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục (CCR) Phân xưởng xử lý Kerosen (KTU) Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển (RFCC) Phân xưởng xử lý Naphta của phân xưởng RFCC (NTU) Phân xưởng xử lý LCO bằng hydro (LCO-HDT) Phân xưởng xử lý LPG (LTU) Phân xưởng thu hồi Propylene. .. Mogas 92/95 • Dầu hỏa • Nhiên liệu phản lực Jet A1 • Diezel ôtô • Dầu đốt (FO) • Lưu huỳnh 1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng Đồ án tốt nghiệp Ý Trang 7 GVHD: ThS Lê Thị Như Hình 1.4: Phân xưởng PRU của nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 1.3.1 Vai trò – vị trí Phân xưởng tách Propylene nằm trong cụm những phân xưởng xử lý khí... Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) Phân xưởng tái sinh Amin (ARU) Phân xưởng xử lý nước chua (SWS) Phân xưởng trung hòa xút thải (CNU) Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng Đồ án tốt nghiệp Ý Trang 6 GVHD: ThS Lê Thị Như Hình 1.3: Sơ đồ các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu Dung Quất Các sản phẩm thương mại của nhà máy gồm có: • Propylene • Khí hóa lỏng LPG (cho... mang lại hiệu quả kinh tế rất cao cho nhà máy Chính vì vậy chúng em quyết định chọn đề tài Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm Unisim R400 Việc ứng dụng phần mềm UNISIM trong tính toán công nghệ và lựa chọn chế độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận hành, các thông số kĩ thu t và có được một cái nhìn tổng quan nhất... Trong đó Unisim là phần mềm quan trọng hàng đầu được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lọc – hóa dầu Ở nước ta hiện nay, phát triển ngành công nghiệp Lọc- Hóa dầu là ngành công nghiệp mũi nhọn được ưu tiên hàng đầu Nhà máy lọc dầu Dung Quất- Nhà máy Lọc Dầu đầu tiên của nước ta đã được đưa vào sử dụng và vận hành ổn định trong thời gian hơn hai năm Trong những sản phẩm của nhà máy thì sản phẩm Propylene. .. trường nhà máy Ngày 30/11/2008, Tổng Công ty Dầu Việt Nam và Ban Quản lý dự án NMLD Dung Quất tổ chức lễ đón nhận chuyến dầu thô đầu tiên vận hành chạy thử NMLD SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng Đồ án tốt nghiệp Ý Trang 5 GVHD: ThS Lê Thị Như Dung Quất Đây là chuyến tàu dầu thô đầu tiên với khối lượng 80.000 tấn do NMLD Dung Quất tiếp nhận tại phao rót dầu không bến một điểm neo (SPM) của nhà máy Trải... tiên của NMLD Dung Quất- NMLD đầu tiên của Việt Nam đã được diễn ra Nhà máy được xây dựng với năng suất thiết kế là 6,5 triệu tấn/năm, tương đương với 148000 thùng/ngày, dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thu xăng dầu Việt Nam Nguyên liệu của nhà máy có thể là 100% dầu thô Bạch Hổ (Việt Nam) hoặc là hỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ + 15% dầu chua Dubai Các phân xưởng công nghệ trong nhà máy. .. chính là tách propylene ra khỏi hỗn hợp khí từ phân xưởng cracking xúc tác để đưa đi sản xuất polypropylene hay làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu Đối với NMLD Dung Quất, phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) được thiết kế để xử lý dòng hỗn hợp C3/C4 (có lẫn C2) đến từ phân xưởng RFCC Dòng nguyên liệu này đã được tách loại phần lớn hàm lượng Mercaptan, COS và H2S bằng Amin Phân xưởng PRU sẽ tách... 2.11: Bảng so sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2101 46 Bảng 2.12: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2102 47 Bảng 2.13: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2103 47 Bảng 3.1: Thông số đặc trưng cho các quá trình diều khiển [11] 52 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng Đồ án tốt nghiệp Ý Trang xii GVHD: ThS Lê Thị Như Bảng 3.2: Tổng kết các thông số giá trị của bộ điều... độ, oC 14,5 40 28 40 Đồ án tốt nghiệp Ý Trang 11 Mixed C4 LPG sản phẩm 1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục] SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng GVHD: ThS Lê Thị Như 6,1 15,5 40 39 Đồ án tốt nghiệp Ý Trang 12 GVHD: ThS Lê Thị Như 1.3.3.1 Tháp tách C3/C4 Spliter (T-2101) Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2101 phân xưởng PRU của nhà máy [3] SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng Đồ án tốt nghiệp Ý Trang . tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng xiii Đồ án. Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng iv Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của phân tử Propylene 1 Hình 1.2: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc. Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray [6] 21 Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter [6] 21 SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng v Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như Ý Hình 1.14: