MỞ RỘNG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CONDENSATEPHÚ MỸ LẤY CONDENSATE TỪ NHÀ MÁY GPP2 CỦA NAM CÔN SƠN 2 ĐỂ SẢN XUẤT XĂNG THƯƠNG PHẨM

Vì vậy, Condensate Nam Côn Sơn phải trải qua quá trình chế biến để thu được phân đoạn naphta và các sản phẩm khác như DO, FO… Ứng dụng Condensate : Thường được sử dụng chủ yếu để pha ch

ĐÊ TÀI :

MỞ RỘNG NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CONDENSATE PHÚ MỸ LẤY CONDENSATE TỪ NHÀ MÁY GPP2 CỦA NAM CÔN SƠN 2

ĐỂ SẢN XUẤT XĂNG THƯƠNG PHẨM.

• Sinh viên thực hiện : Dương Văn An

• Lớp : Hóa dầu 1-K52

• MSV : 20070044

• Trường : ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

• Nơi thực tập : Công ty cổ phần tư vấn đầu tư và thiết kế

• dầu khí

• GVHD : GS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền

TP.HCM 02/07/2011

.

MỤC LỤC 1 1.Mở đầu 4

1.1.Tổng quan quá trình chế biến Condensate 4

1.1.1.Định nghĩa Condensat 4

1.1.2.Tình hình chế biến Condensate hiện nay 4

1.2.Tổng quan về dự án mở rộng nhà máy chế biến Condensate Phú Mỹ 5

1.3 Giới thiệu các nhà máy chế biến Condesate ở Việt Nam 5

2.Sự cần thiết của dự án đầu tư 6

2 1Tình hình sử dụng Condensate tại Việt Nam hiện nay 6

2 2 Sự cần thiết của dự án 7

3.Phân tích lựa chọn công nghệ 8

3.1 Đánh giá nguồn nguyên liệu Condensate nhà máy GPP2 của NCS2 8

3.2.Đánh giá và chọn công nghệ izome hóa thích hợp 9

3.2.1Tổng quan các công nghệ izome hóa trên thế giới 9

3.2.1.1Giới thiệu về quá trình isome hóa 9

3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình isome hóa 10

3.2.1.3Cơ chế phản ứng isome hóa 13

3.2.1.4 công nghệ izome hiện nay 14

3.2.2 Tìm hiểu một số công nghệ izome hóa 15

3.2.2.1Công nghệ izome hóa Penex của UOP 15

3.2.2.2Công nghệ Penex/DIH của UOP 16

3.2.2.3Công nghệ Penex/Molex của UOP 17

3.2.2.4Công nghệ Par-Isom của UOP 18

3.2.2.5Công nghệ TIP của UOP 18

3.2.2.6Công nghệ Ipsorb Axens 19

3.2.2.7Công nghệ Hexsorb Axens 21

3.3.So sánh và chọn công nghệ thích hợp .21

3.4.Tìm hiểu và lựa chọn xúc tác 25

3.4 1Tìm hiểu về xúc tác quá trình isome hóa 25

3.4 2Chọn xúc tác cho công nghệ Ipsorb Axens 26

3.5.Lựa chọn chất hấp phụ 27

4.Mô phỏng hoạt động công nghệ 27

5.Quy trình vận hành 30

6.Vấn đề đảm bào an toàn,môi trường và tổng mức đầu tư 31

7.Kết luận 32

1 Mở đầu

1.1.Tổng quan quá trình chế biến Condensate

1.1.1. Định nghĩa Condensat

Condensate còn được gọi là khí ngưng tụ hay lỏng đồng hành là dạng trung

gian giữa dầu và khí, được ngưng tụ và thu hồi khi qua các bước xử lý, tách khí bằng các phương pháp làm lạnh ngưng tụ, chưng cất nhiệt độ thấp, hấp thụ, hấp phụ

Thành phần chính của Condensate là các hydrocacbon no có phân tử lượng và

tỷ trọng lớn hơn butane như : pentane, hexan, heptan…ngoài ra còn có các

hydrocacbon mạch vòng, các nhân thơm, và một số tạp chất khác

Chất lượng của Condensate phụ thuộc vào mỏ khai thác, công nghệ và chế độ vận hành tách khí như : Condenste Bạch Hổ tương đối nhẹ hơn Condensate Nam Côn Sơn Vì vậy, Condensate Nam Côn Sơn phải trải qua quá trình chế biến để thu được phân đoạn naphta và các sản phẩm khác như DO, FO…

Ứng dụng Condensate :

Thường được sử dụng chủ yếu để pha chế xăng,dung môi pha sơn,dung môi trong công nghiệp,DO,FO…

1.1.2.Tình hình chế biến Condensate hiện nay

Nguồn Condensate của nước ta là khá dồi dào Trước kia nó dược sử dụng để sản xuất xăng có chỉ số octane thấp (Mogas 83) sau khi phối trộn với các phối liệu tạo xăng khác như là reformate, MTBE…Hiện nay xăng Mogas 83 không còn lưu thông trên thị trường do đó cần phải nghiên cứu các quá trình biến đổi nhằm nâng cao chỉ số octane của xăng của nguồn Condensate này Những công nghệ được sử dụng hiện nay như reforming xúc tác,isome hóa…nhằm nâng cao chất lượng của xăng của các nhà máy chế biến Condesate ở Việt Nam

1.2.Tổng quan về dự án mở rộng nhà máy chế biến Condensate Phú Mỹ

Địa điểm xây dựng:

Vị trí: khu công nghiệp Cái Mép, xã Tân Phước , huyện Tân Thành tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

Địa điểm cho việc nâng cấp, mở rộng nhà máy nằm cách 6km về phía Tây xã Phước Hòa, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu, theo quốc lộ 51 về phía tay phải hướng từ thành phố Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu cách Vũng Tàu khoảng 40km

và cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 70km Phía Đông giáp đường 965, phía Tây Bắc giáp phần đất của công ty khí Miền Nam, phía Đông Bắc giáp khu đất của nhà máy chế biến Condensate hữu hiệu

Ngày 16/12/2010, tổng thầu công ty cổ phần kết cấu Kim Loại và Lắp máy dầu khí (PXS) và nhà cung cấp thiết bị là công ty thương mại Dầu khí Petechim cùng với chủ đầu tư là Công ty cổ phần sản xuất và chế biến dầu khí Phú Mỹ đã tổ chức lễ khởi công xây dựng mở rộng kho chứa nhà máy chế biến Condensate tại khu công nghiệp Cái Mép, xã Tân Phước , huyện Tân Thành tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

Nhà máy chế biến Condensate được xây dựng từ năm 2001, với kho chứa ban đầu

có dung tích 31.000 m3

Công trình mở rộng kho chứa lần này có tổng vốn đầu tư hơn 283 tỷ đồng, sẽ tăng thêm 45.700 m3 nâng tổng mức chứa của kho thành 76.700m3 Kho chứa đầu mối này phải tăng thêm công suất dự trữ để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu hiện nay

Công trình do PXS thi công và Petechim cung cấp thiết bị sẽ được hoàn thành sau

16 tháng Đây là công trình thực hiện quy hoạch “phát triển hệ thống dự trữ dầu

mỏ và các sản phẩm dầu mỏ tại Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn 2025”, và quy hoạch “phát triển ngành dầu khí đến năm 2015, định hướng đến năm 2020” đã được chính phủ phê duyệt

1.3 Giới thiệu các nhà máy chế biến Condesate ở Việt Nam

Nhà máy chế biến Condensate Thị Vải –Phú Mỹ thuộc công ty chế biến kinh doanh các sản phẩm dầu mỏ (PVoiL)

Nhà máy hoạt động với công suất chế biến 130.000 tấn Condensate nặng

(Condensate Bangkot-Thai Lan) và 65.000 tấn Condensate nhẹ ( Condensate Bạch

Hổ lấy từ nhà máy chế biến khí Dinh Cố ) mỗi năm

Trên lý thuyết là chưng cất Condensate nguyên liệu, nhưng thực tế vẫn chưa triển khai mới chỉ đem phối trộn với Refomate, MTBE để sản xuất xăng RON 83, công suất 270.000 tấn/năm.

Nhà máy chế biến Condensate Cát Lái thuộc công ty TNHH Dầu khí TP.HCM (Saigon Petrol).Nhà máy hoạt động với công suất chế biến 350.000 tấn/năm, bao gồm bộ phận lọc dầu (chưng Condensate ) 350.000 tấn/năm, tháp mini sử lý cặn (bottom) của tháp chưng Condensate 40.000 tấn/năm dùng nguồn Condensate của Rồng Đôi, Nam Côn Sơn

Ngoài ra nhà máy chế biến Condeste Cát Lái còn phân xưởng chưng cất khí hóa lỏng LPG lấy phân đoạn khí từ đỉnh tháp chưng Condensate

Bổ sung quy hoạch dự án nhà máy chế biến Condensate tại Cần Thơ

Dự án nhằm khôi phục sản xuất, cải tạo nâng cấp nhà máy chế biến Condensate công suất 250.000 tấn nguyên liệu/năm tại khu công nghiệp Phú Hưng 2A- Cần Thơ

Nam Việt, Hưng Long đầu tư xây dựng nhà máy chế biến Condensate Phú Mỹ

2 Sự cần thiết của dự án đầu tư.

2 1Tình hình sử dụng Condensate tại Việt Nam hiện nay

Ngoài lượng nhỏ Condensate được sử dụng làm trong việc sản xuất xăng dung môi dùng trong công nghệ hóa học, Condensate Việt Nam được sử dụng chủ yếu cho mục đích sản xuất xăng nhiên liệu như là một cấu tử phối liệu xăng sau qua quá trình chế biến Thực chất là quá trình xử lý Condensate rồi đem pha trộn với xăng có chỉ số octan cao và phụ gia nhập ngoại (Refomate, MTBE…).Tuy nhiên hiện nay với tiêu chuẩn về xăng không chì gồm M-92,M-95 Do đó, việc sử dụng Condensate để phối trộn trực tiếp để sản xuất là không mang lại hiệu quả kinh tế và không thỏa mãn tiêu chuẩn kỹ thuật của xăng thương phẩm

Vì vậy, cần có phương pháp chế biến hợp lý để sản xuất xăng thương phẩm từ nguồn Condensate này

2 2 Sự cần thiết của dự án

Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn Condensate của nhà máy chế biến Condensate Phú Mỹ Ngày 26/04/2011, Công ty cổ phần sản xuất và chế biến dầu khí Phú Mỹ đã tổ chức đại hội cổ đông thường niên năm 2011

Đại hội đồng cổ đông Công ty cổ phần sản xuất và chế biến dầu khí Phú Mỹ đã thông qua nghị quyết phê duyệt dự án xây dựng : “Mở rộng kho chứa của nhà máy chế biến Condensate ” và “ Mở rộng và sử dụng hiệu quả nguyên liệu cho nhà máy chế biến Condensate”

Dự án nâng công suất hiện hữu nhà máy 130.000 tấn /năm lên 250.000 tấn /năm (140.000 tấn Rồng đôi, 70.000 tấn NCS,40.000 tấn Bạch hổ) với sản phẩm đầu ra

là xăng chỉ số octan 87 và phân đoạn dầu DO và LPG

Chế biến Condensate nhằm nâng cao chỉ số octan của xăng đáp ứng được yêu cầu của xăng thương phẩm hiện nay Từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn từ nguồn Condesate ở Việt Nam

• Yêu cầu thiết kế mở rộng nhà máy chế biến Condesate Phú Mỹ :

Cần phù hợp với yêu cầu : Các thông số,thành phần nguyên liệu vào và sản phẩm ra đặc biệt trong diện tích thiết kế

Sản phẩm phụ :

 LPG: là sản phẩm không mong muốn càng ít càng tốt có yêu cầu sau :

Khối lượng LPG thu được <10% khối lượng so với nguyên liệu đầu

Áp suất hơi bão hòa 37,8°C max: 1430 kPa

 Dầu nặng:

Điểm chớp cháy cốc kín ≥55°C

3 Phân tích lựa chọn công nghệ

3.1 Đánh giá nguồn nguyên liệu Condensate nhà máy GPP2 của NCS2

Để xử lý tốt hơn Condesate nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn nguyên liệu này trên thế giới, ngưởi ta áp dụng công nghệ chế biến Condensate nhằm đạt được sản phẩm xăng thương phẩm đảm bảo yêu cầu hiện nay

Tùy theo thành phần Condensate mà sẽ có công nghệ xử lý thích hợp Đối với thành phần Condensate của nhà máy GPP2 của Nam Côn Sơn 2 chứa khá nhiều phân đoạn C5, C6 nên thích hợp sử dụng công nghệ izome hóa

Quá trình isome hóa nhằm chuyển hóa các parfine mạch thẳng có chỉ số octan thấp (n-C5, n-C6) thành các parafine công nghệ mạch nhánh có chỉ số octan cao hơn.

Còn đối với xử lý bằng quá trình reforming xúc tác phân đoạn chủ yếu C5,C6

của Condensate này lại không đạt yêu cầu, do quá trình reforming xúc tác phân đoạn chủ yếu C5,C6 sẽ tạo nhiều cấu tử benzen độc hại(trong khi một số nước trên thế giới quy định hàm lượng benzen trong xăng không quá 1% thể tích)

 Vì vậy,việc chọn phương án công nghệ izome hóa để xử lý Condensate chứa nhiều phân đoạn C5,C6 là hợp lý nhất

3.2.Đánh giá và chọn công nghệ izome hóa thích hợp

3.2.1 Tổng quan các công nghệ izome hóa trên thế giới

3.2.1.1 Giới thiệu về quá trình isome hóa

• Định nghĩa :

Quá trính isome hóa hay là quá trình đồng phân hóa là quá trình làm thay đổi cấu tạo hoặc phân bố lại các vị trí của các nguyên tử cacbon hoặc các nhóm không gian của các hợp chất hữu cơ mà không làm thay đổi thành phần và khối lượng phân tử của nó Sản phẩm của quá trình được gọi là isomer

• Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình isome hóa

 Phản ứng đồng phân hóa

Là phản ứng chính của quá trình Phản ứng làm thay đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành các hydrocacbon mạch nhánh Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và xúc tác quá trình

 Phản ứng cracking

Là phản ứng bẻ gãy mạch hydrocacbon thành các hydrocacbon mạch ngắn hơn.Tốc độ phản ứng tăng theo kích thước phân tử hydrocacbon nguyên liệu, độ axit của xúc tác và nhiệt độ phản ứng Phản ứng này cũng nên hạn chế vì với nguyên liệu C5-C6 khi cracking sẽ tạo ra các sản phẩm khí không mong muốn trong mục đích pha trộn để nâng cao chất lượng của xăng

 Phản ứng reforming

Là phản ứng dehydro hóa đóng vòng các n-parafin tạo ra các hydrocacbon thơm Tuy các hydrocacbon thơm này là các cấu tử cao octan nhưng lại rất độc với môi trường và con người khi pha trộn vào xăng thương phẩm Ngoài ra nó còn là tiền chất tạo nhựa và cốc bám trên bề mặt xúc tác làm giảm hoạt tính xúc tác trong quá trình phản ứng

Do đó, đây cũng là phản ứng không mong muốn trong quá trình isome hóa Tốc độ phản ứng này cũng phụ thuộc vào xúc tác và nhiệt độ của quá trình

3.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình isome hóa

• Đặc trưng nhiệt động của quá trình isome hóa

Các phản ứng isome hóa n-parafin (n-pentan và n-hexan) là các phản ứng tỏa nhiệt nhẹ, nên về mặt nhiệt động phản ứng sẽ không thuận lợi khi tăng nhiệt độ

Mặt khác, phản ứng isome hóa n-parafin là phản ứng thuận nghịch và không tăng thể tích, vì thế phản ứng phụ thuộc vào nhiều nhiệt độ đươc biểu thị qua đồ thị sau

Từ đồ thị ta thấy khi tăng nhiệt độ thì nồng độ sản phẩm isomer đều giảm , nồng

độ của n-parafin tăng và nếu nhiệt độ không quá 200°C thì sẽ thiết lập một cân bằng có trị số octan cao

 Tóm lại, động học quá trình isome hóa phụ thuộc vào điều kiện tiến hành và xúc tác được sử dụng

• Ảnh hưởng của nguyên liệu

Quá trình isome hóa thường dùng nguyên liệu là phân đoạn C4-C6hoặc hỗn hợp

C5-C6 Nguyên liệu sẽ quyết định chế độ công nghệ và chất lượng sản phẩm

Hàm lượng n-prrafin thường chiếm khoảng 60%-70% trong nguyên liệu, do đó cần phải tách iso-parafin ra khỏi nguyên liệu và chỉ biến đổi n-parafin

Nếu nguyên liệu có hàm lượng chất độc lớn hơn quy định thì cần được xử lý, làm sạch sơ bộ trước khi đưa vào thiết bị phản ứng

Nguyên liệu là một yếu tố quan trọng quyết định các yếu tố khác như chế độ công nghệ, điều kiện chế tạo xúc tác, giá thành sau sản xuất…

Trong phản ứng isome hóa, tăng tốc độ thể tích thì phản ứng đồng phân hóa chiếm

ưu thế Tuy nhiên, nếu tốc độ thể tích quá lớn thì phản ứng không kịp xảy ra, còn tốc độ thể tích quá nhỏ thì khả năng tạo cốc tăng nên làm giảm năng suất của thiết bị

Vì vậy, cần chọn tốc độ thể tích thích hợp thường duy trì khoảng 2,0-8,0 h-1

• Ảnh hưởng áp suất hydro

Các quá trình isome hóa trong công nghiệp thường tiến hành tại áp suất hydro cao nhằm giảm hiện tượng tạo cốc nên hoạt tính của xúc tác ít bị thay đổi.Ngoài ra, hydro còn có tác dụng đuổi nước và khử các hợp chất lưu huỳnh đưa ra ngoài

Áp suất của hệ thống phụ thuộc nhiều vào hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác và bản chất của nguyên liệu Áp suất thương sử dụng từ 2-27 atm

• Ảnh hưởng tỷ lệ hydro/nguyên liệu

Tỷ lệ này càng cao thì tốc độ tạo cốc trên xúc tác càng nhỏ tức là thời gian làm việc của xúc tác càng tăng.

Tuy nhiên, không tăng tỷ lệ này quá cao vì như vậy sẽ dẫn đến tăng trở lực thủy động, tăng thể tích của thiết bị và ống dẫn

3.2.1.3 Cơ chế phản ứng isome hóa

• Đối với xúc tác một chức năng

Phản ứng isome hóa chỉ xảy ra trên tâm axit Khi đó, vai trò của kim loại chỉ làm nhiệm vụ hạn chế sự tạo cốc và ngăn ngừa sự trơ hóa của tâm axit Khi đó cơ chế phản ứng có thể miêu tả như sau :

• Đối với xúc tác lưỡng chức

Kim loại đảm nhận chức hydro/dehydro hóa, còn chất mang hoạt tính có tính axit đảm nhận chức đồng phân hóa, cơ chế phản ứng có thể miêu tả qua các giai đoạn như sau :

Giai đoạn 1 : Trên tâm kim loại, các parafin bị dehydro hóa tạo thành các olefin

n-Giai đoạn 2 : Trên tâm axit, các n-olefin tạo thành các cacbocation bậc 2

Giai đoạn 3 : Trên tâm axit, các cacbocation bậc 2 tạo thành cacbocation bậc 3

Giai đoạn 4 : Trên tâm axit, các cacbocation bậc 3 tạo thành phân tử iso-olefin

Giai đoạn 5 : Trên tâm kim loại, phân tử iso-olefin được hydro hóa thành phân tử iso-parafin

3.2.1.4 công nghệ izome hiện nay

• Công nghệ chuyển hóa một giai đoạn,không tuần hoàn như :

Penex, Par-isom(UOP), hysomer(Shell), Axen One-Through…

• Công nghệ kết hợp và có tuần hoàn như :

TIP, DIP/Penex/Supper DIH, Penex/DIP (UOP) , Penex /Molex, Ipsorb, Hexorb (IFP)

 Ta sẽ nghiên cứu về 2 loại công nghệ này

3.2.2 Tìm hiểu một số công nghệ izome hóa

3.2.2.1 Công nghệ izome hóa Penex của UOP

Đặc điểm của công nghệ: Đây là công nghệ izome hóa n-parafin C5,C6 đầu tiên tiến hành trên xúc tác Pt/Al2O3-Cl chính thức đi vào hoạt động năm 1969 với tên gọi là Penex

Ưu điểm của công nghệ là :

Đơn giản, chi phí đầu tư thấp Tăng chỉ số octan RON và MON và sản lượng izomerate cao(>99% thể tích)

Hàm lượng sulfur,olefin,benzen thấp cho sản xuất gasoline pha trộn

Nhược điểm là : trị số octan RON của sản phẩm chỉ đạt đến 83

Sơ đồ công nghệ izome hóa Penex của UOP

3.2.2.2 Công nghệ Penex/DIH của UOP

Đặc điểm của công nghệ :

Công nghệ kết hợp quá trinh izome hóa Penex với việc phân tách tuần hoàn của n-parafin và các iso-parafin một nhánh có trị số octan thấp quay trở lại thiết bị phản ứng cho quá trình này nhằm nâng cao trị số octan của sản phẩm

Dựa vào nhiệt độ sôi tương đối cao của n-hexan và 2-metylpentan , 3-metylpentan

có thể tách các hợp chất có trị số octan thấp này ra ở dòng cạnh sườn gần đáy tháp chưng cất DIH (deisohexanizer)

DIH là quá trình chưng tách nhằm loại bỏ hoàn toàn n-C6 và một phần i-C5 một nhánh tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng Sản phẩm đáy và đỉnh của DIH chính là sản phẩm của quá trình kết hợp Penex-DIH

Ưu điểm của công nghệ là :

Có thể tăng trị số octan lên đến 87-89

Nhược điểm công nghệ là :

Quá trình này là không tách được n-C5 ra khỏi sản phẩm

Sơ đồ công nghệ izome hóa Penex /DIH của UOP

3.2.2.3 Công nghệ Penex/Molex của UOP

Đặc điểm của công nghệ:

Molex là quá trình phân tách n-parafin và i-parafin bởi rây phân tử Trong đó n-parafin trong dòng sản phẩm đi ra khỏi thiết bị phản ứng sẽ bị hấp phụ hoàn toàn

và sau đó được nhả hấp phụ tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng, còn i-parafin không

bị hấp phụ đi ra ngoài

Ưu điểm của công nghệ là:

Có thể tăng trị số octan lên đến 88-90

Nhược điểm công nghệ là:

Không tách được các cấu tử i-parafin một nhánh (2-metylpentan hay metylpentan ) quay lại phản ứng tiếp để tạo ra nhiều nhánh với trị số octan cao hơn

3-Sơ đồ công nghệ izome hóa Penex/Molex của UOP