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)

Bộ môn: Lọc Hóa - DầuBÀI 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 hợ

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

M c l c ục lục ục lục

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

4.1 Phân xưởng chưng cất 26

4.2 Tháp chưng cất 27

4.3 Đánh giá 28

Tài liệu tham khảo 29

T NG QUAN ỔNG QUAN

Hiện nay, dầu và khí cũng như các sản phẩm của chúng được sử dụng rộng rãitrong tất cả các nghành kinh tế thế giới Ý nghĩa của dầu và sản phẩm của dầu đặc biệttăng nhanh vào những năm gần đây, nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ratại nhiều nước phát triển

Nước ta là một trong những nước có trữ lượng dầu khí khá lớn Nguồn tàinguyên 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 mỏtại vùng biển Đông rộng lớn của đất nước ta Nhưng một điều đáng tiếc của ngànhnăng lượng nước nhà đó là chúng ta chỉ mới dừng lại ở giai đoạn khai thác và xuấtkhẩu 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 tìnhhình như vậy năm 2006 nhà nước ta quyết định xây dựng nhà máy lọc dầu dầu tiênnhà máy lọc dầu Dung Quất Nhà máy lọc dầu Dung Quất chỉ tập trung sản xuất nhiênliệu, 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, khithiết 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 BạchHổ,nguyên liệu cho NMLD Dung Quất, có sản lượng khai thác giảm dần hàng năm.

Năm: - 2009: 5.4 triệu tấn/năm

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 cứucủa PVPro (Viện dầu khí Việt Nam) nhằm tìm kiếm nguồn dầu thô thay thế dầu thôBạch 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 chấtlượng) và dầu thô Việt Nam như dầu thô thuộc mỏ Cá Ngừ Vàng, Sư Tử Vàng có đủđiều 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 nướcngoài, nguồn dầu trong nước cần được đánh giá mức độ phù hợp về mặt kỹ thuật vàhiệu quả kinh tế khi xử lý tại NMLD Dung Quất nhằm đưa ra được kế hoạch cung cấpnguyên liệu dài hạn cho NMLD Dung Quất Công việc này góp phần ổn định hoạtđộng của nhà máy trong tương lai

Mặt khác trong 5 năm tới, sẽ có thêm vài NMLD nữa được hình thành và đivào sản xuất Dung Quất buộc phải cạnh tranh với các NMLD khác Để gia tăng tínhcạnh 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 đểgiá 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 Hổnhằm đáp ứng đủ nguyên liệu cho nhà máy Nhưng khi sử dụng dầu phối trộn thì phảiđảm bảo mức độ phù hợp về mặt kỹ thuật và hiệu quả kinh tế Từ những phân tíchtrên, tôi quyết định chọn đề tài: “Mô phỏng giả định hệ thống chưng cất dầu thô củanhà 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 liệuhỗn 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

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 Mặtbằng dự án gồm có 4 khu vực chính: các phân xưởng công nghệ và phụ trợ, khu bểchứa sản phẩm, cảng xuất sản phẩm và phao rót dầu không bến, hệ thống lấy và xảnước biển Những khu vực này được nối với nhau bằng hệ thống ống với đường phụliền kề Công suất thiết kế là 6.5 triệu tấn dầu thô/năm (148000 BPSD) Nguyên liệucủa nhà máy là 100% dầu thô Bạch Hổ hoặc 85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu chuaDubai

Sản phẩm lọc dầu của nhà máy gồm có:

 Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG (cho thị trường nội địa)

1.2 Tổng quan phân xưởng chưng cất

Phân xưởng CDU có thể xem là phân xưởng “cửa ngõ” của nhà máy lọc dầuvới nhiệm vụ phân tách dầu thô thành những phân đoạn nhỏ hơn theo những khoảngnhiệt độ sôi khác nhau Quá trình chưng cất ở áp suất thường hay chưng cất ở áp suấtkhí quyển với mục đích thu nhận các phân đoạn nhiên liệu như xăng (lightnaphtha 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 đoạnmazut) Hiệu suất của các phân đoạn sản phẩm khi chưng cất dầu mỏ phụ thuộc vàobản chất dầu thô, nhiệt độ cất phân đoạn và mức độ đòi hỏi chất lượng sản phẩm thuđược Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế với công suất6.5 triệu tấn dầu thô/năm

Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Đông Nam

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

- Đường cong TBP của dầu thô Bạch Hổ.

- Thành phần phần nhẹ (lights end) của dầu thô Bạch Hổ

Nhiệt độ (0C) % thể tích % khối lượng

2.3 Miêu tả quá trình chưng cất

Blend Crude Oil

DieselSteam AGOSteam MainSteam

Chương 3: Tiến hành mô phỏng

3.1 Đổi đơn vị

Trước tiên chúng ta tiến hành đổi đơn vị

 Chọn SI trong mục Available Unit Sets → Tab Clone

 Đổi tên trong mục Unit Set Name: Dung Quat Refinery

 Ở Display Units : Áp suất là psia, nhiệt độ oC

3.2 Nhập dòng dầu thô Bạch Hổ và Dubai.

- 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

- Thành phần nhẹ của dầu thô Dubai.

- Số liệu của đường cong làm việc của dầu thô Bạch Hổ

- Số liệu của đường cong làm việc của dầu thô Dubai

- Đường cong chưng cất của dầu thô Bạch Hổ.

- 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

Ta chọn Auto Cut: Hysys sẽ chia dầu mỏ dựa trên các giá trị bên trong

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

- Và chúng ta có các phần phân đoạn của hỗn hợp dầu thô.

- 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

Thiết bị tiền phân tách có tác dụng loại bớt phần nhẹ ( nhiệt độ sôi nhỏ hơn 350

0C) trong hỗn hợp dầu thô tạo điều kiện hoạt động dễ dàng cho lò gia nhiệt, nhờ tránhđược dòng hơi quá lớn vì khối lượng dầu đã giảm khoảng 10% khi qua tháp PreFlash

- Thiết bị phối trộn Mix 100

Trộn các dòng nguyên liệu để cho vào tháo chưng cất

Chọn Set Outlet to Lowest Inlet

- Thông số tháp

- Nhập Side Strippers và Pump Arounds

Side Strippers: (Thiết bị bay hơi cạnh sườn) được thêm vào bên cạnh thápnhằm cải thiện chất lượng của ba sản phẩm chính: Kerosene, Diesel, AGO Có hai loạithiết bị Stripped có sẵn trong Hysys: Reboiled và Steam Stripped Cài đặt mộtReboiler để bốc hơi cạnh sườn và hai thiết bị Steam Stripped

Pump Arounds: (bơm tuần hoàn) giúp cải thiện khả năng phân tách của tháp.Dòng lỏng từ một đĩa được làm lạnh và bơm vào đĩa cao hơn Trên thực tế, quá trìnhnày là sự hồi lưu giữa hai đĩa.

- Cài đặt các tháp Stripping sườn.

Chúng ta sẽ cài đặt các tháp stripping sườn trên mục Side Ops Trên mục này, chúng ta có thể cài đặt, hiển thị, sử dụng hoặc xóa tất cả các dạng của thiết

bị phụ trợ

Đầu tiên chúng ta sẽ cài đăth tháp Kero_SS Đây là một thiết bị stripping tái đun 3 đĩa lý thuyết với tỷ số đun sôi bay hơi là 0.75, nên chọn Reboiled trong nhóm Configuration và tỉ số sôi bay hơi là mặc định.

Dữ liệu phân bố sản phẩm cắt trực tiếp đã được tính toán trong quá trình đặc trưng dầu mỏ.

Từ đây ta có thể tính được lượng sản phẩm các phân đoạn của dầu mỏ Như phần thể tích lỏng Kerosene là 0.11 mà lượng nguyên liệu tiêu thụ trong một ngày của tháp chưng cất là 148000 bbl/day, vì vậy ta có lượng sản phẩm Kerosene thu được là 0.11*148000 = 16300 bbl/day Tương tự ta có bảng sau:

Tương tự như vậy, chúng ta có thể cài đặt hai thiết bị stripping sườn còn lạiDiesel_SS và AGO_SS Chúng đều là nhũng thiết bị stripping bằng hơi nước, nênchúng ta phải lựa chọn Steam Stripper trong nhóm Configuration

- Cài đặt bơm hồi lưu

Mỗi bơm hồi lưu làm lạnh có 2 thông số kỹ thuật liên quan đến nó Các thông số mặc định là lưu lượng lưu thông và độ giảm nhiệt độ (Dt) giữa lỏng lấy ra và lỏng quay lại.Với ví dụ này, thông số

Dt được thay đổi thành một thông số kỹ thuật là công suất làm lạnh của bơm hồi lưu

Nhập các thông số kỹ thuật của tháp.

3.3 Nhập thêm các giá trị cụ thể.

- Lựa chọn trang Monitor của cửa sổ tính chất tháp

Độ tự do bây giờ là không , nghĩa là tháp đã sẵn sàng chạy Tuy nhiên, trướckhi chạy tháp chúng ta sẽ phải thay thế 2 thông số kỹ thuật đã được kích hoạt, lưulượng WasterH2O và tỉ số Kero_SSBoiUp, với các thông số mới như sau:

- Thông số kỹ thuật Overflash cho đĩa nạp liệu (dòng lỏng thực hiện trên đĩa nạpliệu)

- 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 vàotháp 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 sốOverflash là 5200 bbl/day

Giá trị cho thông số công suất nồi tái đun (Kero Reb Duty) là 7.5e6 Btu/hr

3.4 Chạy tháp chưng cất.

Lựa chọn trang Monitor để hiển thị bảng Specification Độ tự do bây giờ làkhông, nên tháp sẵn sàng được tính toán, tuy nhiên một giá trịn cho tốc độ dòng sảnphẩm cất (Naphtha) phải được cung cấp trước thêm vào đó, có một vài thông số kỹthuật mà đang được kích hoạt, nhưng chúng ta lại chỉ muốn sử dụng làm giá trị ướctính mà thôi

Tạo thay đổi cho các thông số kỹ thuật như sau

1 Trong ô Specified Value cho distillate Rate ,nhập 2e4 bbl/day

2 Kích hoạt các thông số: Overflash, Kero Reb duty, Vapour Prod Rate

3 Bỏ kích hoạt các thông số: Reflux Ratio, WasterH2O Rate, Kero_SSBoilUp

4 Kích vào nút Run để bắt đầu quá trình tính toán Thông số hiển thị trêntrang này được cập nhập sau từng vòng lặp Tháp sẽ hội tụ như hình sau:

Chương 4: Kết quả mô phỏng.

4.1 Phân xưởng chưng cất

4.2 Tháp chưng cất.

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 sẽlấy 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

148000 bbl/day

148000bbl/day

trộn thì chúng ta cần phải đảm bảo yêu cầu vể tỷ lệ giữa 2 loại dầu phối trộn để đảmbảo yêu cầu kỹ thuật, cũng như lợi nhuận cho nhà máy Với bài mô phỏng này thìphân xưởng chưng cất của nhà máy lọc dầu Dung Quất sử dụng nguyên liệu hỗn hợpdầu 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 chưngcất của nhà máy lọc dầu Dung Quất vẫn cho lượng sản phẩm tương đương với lượngsản 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 cầnphải có những đánh giá kỹ lưỡng và chuyên sâu hơn nữa

Tài li u tham kh o ệu tham khảo ảo

1 Prosses simulation use Hysys

2 Hysys Turial

3 Advanced Hysys course -2008

4 Advanced Hysys course - 2010