MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

MƠ PHỎNG PHÂN XƯỞNG
CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

I.

Giới thiệu sơ lược về phân xưởng chưng cất khí quyển (CDU - Crude
Distillation Unit) của nhà máy lọc dầu Dung Quất và phần mềm Pro/II
1. Giới thiệu sơ lược phân xưởng CDU
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. Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế với công suất 6,5
(Triệu tấn dầu thô/năm) tương đương với 812500 (kg/h) (Tính cho 8000 giờ làm việc trong
một năm). Phân xưởng CDU được thiết kế để vận hành với hai nguồn dầu thô là dầu Bạch Hổ
của Việt Nam và dầu Dubai của Trung Đông. Theo kế hoạch, giai đoạn đầu hoạt động, nhà
máy sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu là 100 % dầu thô Bạch Hổ. Sau đó sẽ sử dụng nguồn
nguyên liệu là dầu hỗn hợp (Dầu Mixed) gồm 84,6 % dầu Bạch Hổ và 15,4 % dầu Dubai [2].
Các sản phẩm của phân xưởng CDU là Offgas, LPG, Full Range Naphta, Kerosen,
LGO, HGO và cặn chưng cất khí quyển. Hầu hết các sản phẩm của CDU đều đi vào các phân
xưởng khác của nhà máy lọc dầu như: NHT (Unit 012: Naphta Hydrotreatment Unit), KTU
(Unit 014: Kerosen Treating Unit), RFCC (Unit 015: Residue Fluidised Catalytic Cracking
Unit ) …
Sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung quất được mơ tả ở hình 1
Theo sơ đồ nhà máy, dịng dầu thơ ngun liệu sau khi đi qua hệ thống tiền gia nhiệt
(Preheater), tách muối và được gia nhiệt trong lò đến nhiệt độ yêu cầu trước khi được đưa vào
tháp chưng cất chính T-1101 (Main fractionator). Tại đây dầu thô sẽ được phân tách ra thành
các sản phẩm:
-

Over head – Phần đi ra trên đỉnh. Phần này sẽ được đưa qua hệ thống ngưng tụ
và làm nguội và phân tách để tách nước ra khỏi dòng Hydrocarbon lỏng trước

khi cho dòng hydrocarbon vào tháp ổn định T-1107 (Stabiliser). Tháp ổn định
sẽ phân tách ra các sản phẩm Offgas, LPG ở đỉnh và Full Range Naphta ở đáy.

-

Các sản phẩm cạnh sườn như Kerosen, LGO và HGO lần được được lấy ra từ
các Side colum T-1102, T-1103 và T-1104.
1


-

Cặn chưng cất khí quyển được lấy ra ở đáy tháp T-1101.

Các số liệu thiết kế và thông số vận hành của các thiết bị sẽ được trình bày cụ thể ở phần mơ
phỏng phân xưởng.

Hình 1: Sơ đồ các phân xưởng của nhà máy lọc dầu Dung Quất

Trên hình1 thì vùng được bao bọc bằng khung hình chữ nhật là phân xưởng CDU. Với hai
thiết bị chính là tháp T-1101 (Main FRACTIONATOR) và tháp T-1107 (Stabiliser).
Hình 2 và hình 3 mơ tả tồn cảnh phân xưởng nhìn từ hướng Đông Nam và Tây Nam.

2


Hình 2: Mơ hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Đơng Nam

Hình 3: Mơ hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây Nam
3

Nhiệm vụ của đề tài “Dầu thô thay thế” là tìm kiếm một loại dầu thơ khác để dần thay
cho dầu Bạch Hổ và dầu Dubai. Và để có thể đánh giá một loại dầu về phương diện kỹ thuật,
nhóm nghiên cứu cần phải tính tốn, phân tích các số liệu dựa trên những dữ liệu của các loại
dầu thô thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau. Quá trình tính tốn và phân tích này cần phải
được thực hiện trên tồn bộ nhà máy trong đó có phân xưởng CDU.
Với ý nghĩa đó, chúng tơi tiến hành xây dựng mơ hình của phân xưởng CDU trên phần
mềm Pro/II của hãng SIMSCI (Mỹ) để tính tốn cân bằng vật chất và tất cả các tính chất cần
thiết của các dịng sản phẩm đi ra từ CDU.
Hãng SIMSCI với bề dày kinh nghiệm trong việc sản xuất và cung cấp các phần mềm
phục vụ cho lĩnh vực cơng nghệ hóa học nói chung và cơng nghệ lọc - hóa dầu nói riêng. Với
nhiều sản phẩm danh tiếng như Pro/II, Dynsim, Romeo, PipePhase …. đã được nhiều cơ quan,
công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực dầu khí (Total, IFP, UOP…) sử dụng và đã được đánh
giá cao. Ngoài ra ở nước ta, các phần mềm của SIMSCI cũng được sử dụng khá nhiều ở các
trường có đào tạo ngành cơng nghệ hóa học, lọc - hóa dầu, các nhà máy lớn như Đạm Phú Mỹ,
các đơn vị nghiên cứu như Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Chế Biến Dầu Khí
(PVPro)… Và ngay trong q trình thiết kế một số thiết bị của nhà máy lọc dầu Dung Quất,
Foster Wheeler Energy Limited cũng từng sử dụng phần mềm Pro/II của SIMSCI.
Những dẫn chứng trên là lí do cho phép chúng ta có thể khẳng định được độ tin cậy
của các phần mềm mơ phỏng có nguồn gốc từ SIMSCI nói chung và phần mềm Pro/II nói
riêng. Mặt khác PVPro hiện đang có phiên bản Pro/II 8.0 có bản quyền được mua từ SIMSCI.
Trên đây là những lí do vì sao chúng tôi chọn phần mềm Pro/II mô phỏng phân xưởng
CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất để phục vụ cho công việc của đề tài “Dầu thô thay thế”.
2. Vài nét về phần mềm Pro/II
Như đã đề cập ở phần trên, Pro/II là một trong những sản phẩm của tổ hợp SIMSCI.
Công ty này được thành lập từ năm 1957 chuyên về thiết kế các phần mềm mô phỏng dùng
trong cơng nghệ hóa học, đặc biệt là ngành cơng nghiệp lọc - hóa dầu. Hiện nay sản phẩm của
tổ hợp này khá đa dạng, bao gồm các phần mềm thiết kế các thiết bị, đường ống, tính tốn kinh tế...
Phần mềm thiết kế mô phỏng Pro/II là sản phẩm đầu tiên của SIMSCI, là kết quả của nhiều lần

nâng cấp từ năm 1967 đến năm 1988 và chính thức ra đời với tên gọi Pro/II. Hiện nay phần

4


mềm này vẫn khơng ngừng nâng cấp và đã có phiên bản Pro/II 8.1 (Trong đề tài này sử dụng
phiên bản 8.0).
-

Phần mềm này có thể sử dụng vào nhiều q trình khác nhau :
+ Xử lí dầu và khí
+ Tinh chế
+ Hóa dầu
+ Polyme
+ Dược phẩm

-

Các ứng dụng mơ phỏng gồm :
+ Thiết kế mới các quá trình

Hình 4. Biểu tượng phần mềm Pro/II

+ Ước tính cấu hình thiết bị
+ Hiện đại hóa và nâng cấp các thiết bị cũ
+ Gỡ rối và làm thông suốt hệ thống thiết bị
+ Đánh giá vấn đề môi trường của nhà máy
+ Kiểm tra, tối ưu hóa, cải tiến hiệu suất và lợi nhuận của nhà máy.
3. Tổng quan về một dự án mơ phỏng
Pro/II cho phép người dùng có nhiều phương pháp lựu chọn để nhập dữ liệu. Vì vậy khi

xây dựng một sơ đồ cơng nghệ để mơ phỏng thì cần theo các bước sao cho mang tính logic.
Một ví dụ của giao diện phần mềm Pro/II được trình bày trên hình 5.
Trình tự của một q trình mơ phỏng có thể được đưa ra như sau:
1. Xây dựng sơ đồ
2. Lựa chọn hệ đơn vị
3. Xác định các cấu tử cho dự án
4. Chọn các phương pháp nhiệt động học và tính chất vận chuyển
5. Cung cấp các dữ liệu cho dòng và thiết bị
6. Cung cấp các điều kiện làm việc cho q trình
7. Chạy dự án mơ phỏng
5


Đó chỉ là những bước cơ bản để thực hiện chương trình , trong thực tế để mơ phỏng một lưu
trình hay một phân xưởng... thì bước đầu tiên và vơ cùng quan trọng là xác lập mơ hình mơ
phỏng. Ở bước này, người dùng phải đơn giản hóa sơ đồ công nghệ thực, bỏ đi những thiết bị
không cần thiết, chuyển đổi các mơ hình thực thành mơ hình lí thuyết, tinh chỉnh mơ hình.

Hình5. Giao diện phần mềm Pro/II

Sau khi chương trình chạy và in kết quả, chúng ta sẽ tiến hành phân tích và so sánh kết quả mô
phỏng và các giá trị thiết kế để đánh giá độ tin cậy của chương trình. Các sự chênh lệch nếu có
giữa giá trị mơ phỏng và giá trị thực sẽ được nghiên cứu để điều chỉnh lại chương trình mơ
phỏng.
Pro/II là một phần mềm mơ phỏng tính tốn, các q trình mơ phỏng đều ở trạng thái
tĩnh – Mô tả trạng thái hoạt động ổn định của hệ thống. Kết quả thu được là cân bằng vật chất,
các tính chất hóa lí cũng như các tính chất đặc trưng của sản phẩm của chất như RVP, điểm
vẩn đục, RON...
Pro/II là phần mềm rất hữu ích, là cơng cụ đắc lực trong việc mơ phỏng một mơ hình hệ
thống ở trạng thái tĩnh.

Mặc dù, Pro/II không cho phép thực hiện các mô phỏng ở trạng thái động (nghiên cứu
sự thay đổi của các thông số vận hành và chất lượng sản phẩm theo thời gian), tuy nhiên sự kết
hợp giữa nó và Dynsim (một cơng cụ mơ phỏng khác của SIMSCI) sẽ chophép thực hiện các
6


mô phỏng ở trạng thái động cho phép mô tả các ảnh hưởng của việc thay đổi các thông số vận
hành quá trình làm việc của thiết bị.
(Tài liệu tham khảo [9])

II.

Mô phỏng phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm
mô phỏng Pro/II 8.0

1. Nguyên liệu
Nguyên liệu chúng tôi sử dụng để mô phỏng chủ yếu là dầu thô Bạch Hổ. Các đặc trưng
kỹ thuật của loại dầu thô này được lấy dựa theo các phân tích của Trung tâm nghiên cứu và
phát triển chế biến dầu khí (RDCPP, 1998) và được Technip cập nhật lại vào năm 2007 như
sau:
 Thành phần cất:
+ Đường TBP:
Số liệu đường cong TBP của dầu thô Bạch Hổ
Phân đoạn

Phần trăm khối lượng

Phần trăm khối lượng tổng

Tỉ trọng

(Fraction)

(Wt %)

( Wt % cummulative)

(Density)

Lights end

2.86

2.86

-

155-200

1.53

4.39

0.6816

200-315

8.43

12.82

0.7460

315-400

7.24

20.06

0.7734

400-500

8.38

28.44

0.7972

500-600

10.21

38.65

0.8160

600-700

12.11

50.76

0.8285

700-800

12.58

63.34

0.8437

800-900

12.84

76.18

0.8539

900-1050

9.74

85.92

0.8904

>1050

13.81

99.73

0.9313

Mất mát (Loss)

0.27

Bảng 1: Số liệu đường cong TBP và tỉ trọng của dầu thô Bạch Hổ [2]

7


Thành phần của phần nhẹ (Lights end) được đưa ra ở bảng 2. Các tính chất đặc trưng khác của
dầu thô Bạch hổ là oAPI = 39.2 tương ứng với
Cấu tử
(Component)
Methane
Ethane
Propane
Isobutane
n-butane
isopentane
n-pentane
Cyclopentane
2,2-dimetylbutane
2,3-dimetylbutane

2-metyl-pentane
3-metyl-pentane
n-hexane

Phần trăm khối
lượng
(wt %)
0.0002
0.0031
0.0327
0.0488
0.2122
0.3741
0.6270
0.0300
0.0243
0.0530
0.3885
0.2099
0.8528

hằng số đặc trưng Kuop = 12.3

Bảng 2: Số liệu các thành phần nhẹ (Light end) của dầu thô Bạch Hổ [2]

2. Sơ đồ mô phỏng bằng phần mềm PRO II 8.0
Dựa vào bảng vẽ PFD của Technip trong bộ FEED, chúng tôi tiến hành xây dựng sơ đồ
mơ phỏng CDU được trình bày trên hình 6.
Đây là mơ hình mơ phỏng CDU của nhà máy lọc dầu Dung quất sử dụng nguyên liệu là
dầu thô Bạch Hổ từ lúc dầu thô bắt đầu vào nhà máy, tiền gia nhiệt, tách muối vào tháp chính

sau đó qua NHT và tách thành Light Naphtha, Heavy Naphtha... Với mục đích chủ yếu là xác
định tính chất và lưu lượng các dòng LPG, Light Naphta, Heavy Naphtha, Kerosen, LGO,
HGO và Cặn chưng cất khí quyển, chúng tơi đã quyết định rút gọn mơ hình dựa trên các nhận
xét như sau:
-

Dầu thô trước khi nạp liệu vào tháp T-1101 cần phải đi qua hệ thống gia nhiệt , tách

muối…Nhưng quá trình đó ảnh hưởng rất ít đến tính chất của dầu thô và cũng không ảnh
hưởng đến kết quả mô phỏng. Bởi vậy chúng tôi bỏ qua khâu mô phỏng phần này và lấy điều
kiện nạp liệu của dầu thô giống như trong tài liệu PFD (Lưu lương: ?; Nhiệt độ: ?; Áp suất: ?).

8


S96
S81
S98

S101

M9

T-1106

T-1105

S100

E10

F10

S99
S57

S97

S103

S104

S102

S94

E-1120

S94-LGO

S85

S44
S41
S92

S42

S87
S62

S58

S43

E-1101

E-1103

LGO

S63

M3

S65
E-1102

S66

S67
S106

S26

S68 A-1101-D-01

GAS_MAINCOL

A-1101-D02
TOPPING

S4

D-1103

WATER1
S84

C10-

1

T-1101

S71

S86

S90

S91

S77
E-1107

11

13

S80

14

n/a

Result 5

n/a

S61

S40
M4

S15
F3

S6

S56

C1

KEROSEN

21

CRUDE-BH

LGO-V

STEAM2

5

S5

8

VAOVAN

LPG

9
10

M1

S50

S11

S

S12

E9

11

STA_FEED

LGO1

12

S3

13
V1
14

HGO-V

S19

S21
E2

15
16
1
2
3
4

24
25
T-1104

27

S13
F2

T-1103

23

26

E4

SP5

E1

7
1
3

S20

S60

6

22

S88

S22

P1

5
E-1113

18

H-1101

S1

4

16

20

S16

S2

NUOC

2
3

E-1134

19

S7

1

T-1102

KER1

15

S78
E-1109

Result 4

OFFGAS_STA
1
4
6

17
E-1105

-10.0740

7

S79

S89
S76

10.3349

Result 3

P-1110

12

S73

5.9563

Result 2

KER-V

8

10
M8

P-1101

S39
S18

Calculator Description

F1

S82

SP8

S45

S14

9

S95

SP1

SP6

7

E-1108

S83

M6

4

S75

E-1106

E8

F5

S27

3

6

S72

S36

S34

M7
F6

2

5

S74

S35

CA1

Result 1

E-1111

S70

S32

C3

E6

Calculator Name

S69

S93

S29

S46

F4
M5

S105

E-1104

E7

S30 S31

S24

SP7

S64

S28

SP2

C2

S23

C4

S33
S49
SP3

S25

M2

S8

18

T-1107

S54

R-1201

19
20

E3

S10

NAPHTA_FULL

HGO1

S17

S9

17

STEAM3

V2

28

STEAM1
RES
HGO

29

S59

CA1

E5

- Các dòng lỏng lấy ra ở Pumparound thực tế được tận dụng nhiệt để sử dụng vào việc đun
nóng dầu thơ cũng như các mục đích khác. Hoặc các dịng sản phẩm trích ngang như Kerosen,
LGO, HGO cũng tương tự như vậy. Nhưng vì chỉ quan tâm đến lưu lượng và chất lượng các
dịng sản phẩm trên cơ sở tơn trọng cơng suất của các Pumpapound, lưu lượng các dịng nóng
lấy ra ở cạnh sườn tháp, chúng tơi đã rút gọn mơ hình mà khơng làm ảnh hưởng đến kết quả
mô phỏng.

- Trong thực tế phân xưởng CDU không bao gồm phân xưởng NHT. Tuy nhiên do cần
tìm tính chất của dịng Light Naphtha và Heavy Naphtha do đó chúng tôi phải xem xét mô
phỏng phân xưởng NHT. Theo sơ đồ cơng nghệ của nhà máy thì dịng Full Range Naphta sau
khi đi ra khỏi tháp ổn định T-1107 thì sẽ đi vào phân xưởng NHT trước khi qua tháp Naphtha
Splitter T-1202. Tuy nhiên do số liệu về các phản ứng xảy ra trong NHT chưa có một cách cụ
Quất theo bản vẽ PFD

CRUDE-BHPRE

S48

E-1116

E-1119

E-1117

thể. Mặt khác nhược điểm của phần mềm Pro/II cũng như những phần mềm mô phỏng khác là

9

T


cho tới thời điểm này vẫn chưa mô phỏng được phản ứng với xúc tác rắn một cách chính xác
mà đặc biệt nguyên liệu là hỗn hợp được xem như tạo nên từ các cấu tử giả.
Nhiệm vụ chính của NHT là xử lí S, N để đảm bảo chất lượng đầu vào cho hai phân
xưởng Izomer hóa và CCR. Hàm lượng của S và N trong Full Range Naphta là khá nhỏ. Do đó
một cách gần đúng ta có thể xem như cân bằng vật chất của quá trình NHT gần như khơng
thay đổi. Như vậy ta có thể cho dòng Full Range Naphta đi thẳng vào Splitter để tách ra thành
Light Naphta và Heavy Naphta mà không cần cho qua NHT.

Sau khi rút gọn chúng tôi thu được sơ đồ mơ phỏng được trình bày trên hình 7:

Calculator Name

S4

GAS_MAINCOL

TOPPING
D-1103

CA2
WATER1

T-1101

CA1

Calculator Description

E-1111

GAP Kero -Naphta

10.1840

GAP LGO-KER

10.3804

OVERLAP HGO-LGO

CA1

4.5990

C101
2
3

5

1

OFFGAS_STA

4

KER-V

2
3

6

P1110

S6

4
6

8
9

NUOC

1

1

7

KER1

T-1102

5
6

7

7
8

3

9
4

10

10

KEROSEN

11
12

LGO-V

11

5

13
7

1
2
3
4

14

STEAM2

FEED_T1107

14
15

8

LPG

9

16
17

FEED_T1202

10
15
11

T-1103

16
17

12

E1

6

E-1113

13

LGO1

LGO

22
23

14

24
25

19
16

HGO-V
STEAM3

FEED
M1

STEAM1

24

T-1202

18
19

22
23

26

17
1
2
3

21

WATER

19

21

S3

13

15

CRUDE-BH

18

20

12

18

20

LIGH_NAPHTA

4

2

HGO1

T-1104

25

HGO

T-1107

27
28
29
30
31

20

32

NAPHTA_FULL

V2

33

H_NAPHTA

26

RES

Hình 7: Sơ đồ mơ phỏng CDU bằng phần mềm PRO II đã rút gọn

Dựa trên các phân tích trên, kết quả các dịng sản phẩm cần xác định ở mơ hình đơn giản
(hình 7) và mơ hình phức tạp (hình 6) gần như khơng thay đổi. Đặc biệt là LPG, Kerosen,
10


LGO, HGO và Cặn chưng cất khí quyển. Cịn Light Naphtha và Heavy Naphta thì có sai khác
tuy nhiên trong mức độ chấp nhận được. Vì vậy chúng tơi quyết định chọn mơ hình đơn giản
để khảo sát.
3. Mơ hình nhiệt động
Phân xưởng CDU sử dụng nguyên liệu dầu thô với sự có mặt của hơi nước và làm việc ở
áp suất gần áp suất khí quyển, chúng tơi đã sử dụng mơ hình Grayson Street cho các tháp
chính (Main Fractionator) (GS1), mơ hình Grayson Street (GS2) có xét đến quá trình ngưng tụ
hơi nước cho hệ thống ngưng tụ hơi đỉnh tháp và tách pha lỏng – hơi.
4. Xây dựng mơ hình và các thơng số mơ phỏng cần thiết
Để mơ phỏng q trình chúng ta cần xây dựng một mơ hình lí thuyết dựa trên các số
liệu thực tế được cung cấp trong các bản vẽ PFD và trong các tài liệu của Technip về cấu trúc
của tháp: số đĩa, vị trí lấy ra và đưa vào của các side column và tháp Stripping… . Vì Pro/II

mơ phỏng dựa trên số đĩa lí thuyết, để có một mơ hình chính xác và có độ tin cậy, chúng ta
cần phải xác định được hiệu suất đĩa của tháp và từ đó đưa ra số đĩa lí thuyết phù hợp cho
tháp. Trong trường hợp có đầy đủ số liệu về hiệu suất của từng đĩa hoặc trong từng vùng của
tháp thì độ tin cậy của q trình mơ phỏng càng cao. Để khởi động q trình mơ phỏng, chúng
tơi xem hiệu suất đĩa là 100% và số đĩa lí thuyết trong mơ hình Pro/II chính bằng số đĩa thực
tế của tháp, trong trường hợp này nếu chúng ta tôn trọng tất cả các thông số vận hành (T, P,
lưu lượng, hồi lưu, công suất của các thiết bị trao đổi nhiệt…) thì chất lượng mơ phỏng của
từng phân đoạn chắc chắn sẽ tốt hơn nhiều so với số liệu thực (thông qua các giá tri GAP hoặc
OVERLAP giữa các phân đoạn. Hiệu suất sử dụng đĩa trong thực tế sản xuất khơng bao giờ
đạt được 100%, số đĩa lí thuyết sử dụng để mô phỏng phải nhỏ hơn số đĩa thực tế. Chúng ta
phải dự đoán hiệu suất sử dụng đĩa để tính tốn số đĩa lý thuyết để mơ phỏng, sau đó so sánh
chất lượng thu được của từng dịng sản phẩm mơ phỏng được và giá trị thực tế của nó được
cơng bố trong các tài liệu như Basic of Design, mass balance…
Theo tình trự của quá trình mô phỏng, dầu thô sẽ vào tháp T-1101 trước. Các sản phẩm
của T-1101 sẽ đi vào các tháp T-1107. Việc đầu tiên , chúng ta sẽ xét độ tin cậy của tháp T1101. Khi chương trình mơ phỏng của T-1101 cho kết quả có tin cậy cao, chúng ta sẽ tiếp tục
thực hiện các bước mô phỏng cho các thiết bị tiếp theo.

11


Việc phân tích các dữ liệu từ hồ sơ thiết kế của nhà máy lọc dầu Dung quất cho phép
chúng tôi thu được các thông số cần thiết để xây dựng chương trình mơ phỏng cho tháp T1101. Số liệu cụ thể như sau:
 Lưu lượng dòng nguyên liệu và các dịng sản phẩm chính [3] được trình bày trên
bảng 3:
Nguyên liệu: Dầu thô Bạch Hổ, lưu lượng 812500 (kg/h).
Các sản phẩm:
Sản phẩm

Lưu lượng (Kg/h)

LPG

2181

Naphtha (Full Range Naphtha)

108314

Kerosen

51188

LGO (Light Gasoil Oil)

170716

HGO (Heavy Gasoil Oil)

69822

Cặn (Residue)

407324

Bảng 3: Lương lượng của từng phân đoạn [2]

 Tính chất của các dịng ngun liệu và hơi nước vào tháp chưng cất khí quyển:
Theo tài liệu Feed thì dịng dầu thơ ban đầu được bơm từ bể trước khi đi vào hệ thống tiền
gia nhiệt để nạp vào tháp chính (Main FRACTIONATOR) có nhiệt độ là 50oC và áp suất là 20
(Kg/cm3g). Trước khi vào tháp chính (T1101) dịng dầu thơ có nhiệt độ từ 360-364oC [2] trong

tuy nhiên theo [6] thì nhiệt độ trước khi vào tháp là 358oC áp suất là 2.45Kg/cm2 g. Trong
trường hợp này chúng tôi chọn nhiệt độ vào tháp 360 oC (giải thích tại sao chon 360oC)và áp
suất là 2.45Kg/cm2 g. Thơng số các dịng hơi nước q nhiệt sử dụng trong mô phỏng: [1], [3]
Steam 1
Steam 2
Steam 3

Lưu lượng kg/h
16000
5070
2600

Nhiệt độ oC
350
350
350

Áp suất kg/cm2g
2.40
2.32
2.31

Ghi chú
Stripping đáy tháp chính
Stripping LGO
Stripping HGO

Bảng 4: Thông số của hơi nước Stripping (Steam1- T-1107, steam2- T-1103, steam3- T-1104)
 Các thông số thiết kế và vận hành của tháp chính T-1101: [3], [5]
Số đĩa thực tế

Nhiệt độ đỉnh, oC
Nhiệt độ đáy, oC

48
124
349

12


Áp suất đỉnh, kg/cm2g
1.5
Áp suất đáy, kg/cm2g
1.9
Các hệ thống Pumparound
Pumparound PA1
Pumparound PA3
Từ đĩa
4
Từ đĩa
Đến đĩa
1
Đến đĩa
Công suất nhiệt, KW
-20900
Công suất nhiệt, KW
Nhiệt độ vào tháp, oC
77
Lưu lượng, kg/h
Pumparound PA2

Pumparound PA4
Từ đĩa
15
Từ đĩa
Đến đĩa
12
Đến đĩa
Công suất nhiệt, KW
-9000
Công suất nhiệt, KW
Lưu lượng, kg/h
211124
Lưu lượng, kg/h
Dầu thơ vào tháp ở đĩa
43
Các dịng hơi từ tháp stripping vào lại tháp chính ở các đĩa
KEROSENE-V
12
LGO-V
23
HGO-V
35
Dòng hơi stripping vào tháp ở đĩa đáy

26
23
-31000
758719
38
35

-4925
134995

Các dòng sản phẩm lỏng lấy ra ở các đĩa
Naphtha (full range)
1
KEROSENE-1
15
LGO-1
26
HGO-1
38
Cặn (Residue)
48

Bảng5: Thơng số của tháp chính

-

Các tiêu chuẩn kỹ thuật:

Chúng tơi sử dụng các ràng buộc về lưu lượng các dòng sản phẩm cuối cùng là
KEROSENE, LGO, HGO và nhiệt độ đỉnh tháp T-1101 ( đã trình bày ở trên) bằng cách thay
đổi các yếu tố gồm: lưu lượng các dòng sản phẩm lỏng trích ngang tháp chính ( KEROSENE1, LGO-1, HGO-1) và công suất nhiệt của Pumparound PA1.
 Các thông số thiết kế và vận hành của tháp stripping: [3], [5]
Tháp stripping KEROSENE T-1102
Số đĩa thực tế
11
Nhiệt độ đỉnh, oC
209

Nhiệt độ đáy, oC
222
Áp suất đỉnh, kg/cm2g
1.6
Áp suất đáy, kg/cm2g
1.7
Công suất nhiệt reboiler, kW 2800
Nạp liệu đĩa
1
Tháp stripping LGO T-1103
Số đĩa thực tế
6
Nhiệt độ đỉnh, oC
246
Nhiệt độ đáy, oC
239
Áp suất đỉnh, kg/cm2g
1.7

(gồm reboiler)

Tháp stripping HGO T-1104
Số đĩa thực tế
Nhiệt độ đỉnh, oC
Nhiệt độ đáy, oC
Áp suất đỉnh, kg/cm2g

6
327
320

1.9

13


Áp suất đáy, kg/cm2g
Nạp liệu đĩa
Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa

Áp suất đáy, kg/cm2g
Nạp liệu đĩa
Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa

1.8
1
6

2.0
1
6

Bảng6: Thông số của các tháp Stripping
Sơ đồ các thông số vận hành khi mô phỏng tháp T-1101 được thể hiện trên hình 8:

124oC

- 35700 kW

2

1.5 kg/cm g
o

77 C

-20900 kW
490377 Kg/hr

OFF GAS
1

Đi đến T-1107

147oC

-9000 kW
211124 Kg/hr

Nước
12

192oC

15

PA2

1
1

68778 kg/h

T-1102

10

KEROSEN

23

-31000 kW
758719 Kg/hr

2800 kW

26
PA3

254oC

216022 kg/h

1
6

STEAM2 : 5070 Kg/hr

T-1103

35

-4925 kW
134995 Kg/hr
PA4
CRUDE BH: 812500 Kg/h
283oC
2

50oC

4
PA1

50oC

D-1103

E-1111

334oC

LGO
1

38

6

87960 kg/h

STEAM3 : 2600 Kg/hr

T-1104
HGO

o

360 C
43

T-1101

70600 kW H-1101

20 kg/cm g

48
STEAM1 : 16000 Kg/hr

349oC

2

1.9 kg/cm g

RESIDUE

Hình8: Mơ hình tháp T-1101 trong mô phỏng bằng phần mềm Pro/II

5. Mô phỏng và đánh giá kết quả mô phỏng của tháp T-1101 với hiệu suất đĩa là 100%

Q trình mơ phỏng này được tiến hành với việc chấp nhận số đĩa được cung cấp trong sơ đồ
thiết bị là số đĩa lý thuyết. Kết quả mô phỏng bao gồm tập tin input và report của q trình mơ
phỏng này được trình bày trong phần phụ lục.

Phân tích một số chỉ tiêu quan trọng của q trình mơ phỏng:
-

Phần trăm thể tích dịng Overflash được tính bỡi calculator CA2
14


UNIT 12, 'CA2'

Result

Name

Value

Result

--------- ------------ -----------1 OVERFLASH

Parameter

2- 200

Parameter

---------

------------

1

8.79645E-02

Undefined

Value

--------2-

Value

--------- ------------ ------------

8.79645E-02

Value

Name

------------

50

Undefined

Theo kết quả tính được của CA2 ta thấy Overflash = 8.79 % thõa mãn với tiêu chuẩn của

Basic of design [4] (Over Flash tối thiểu là 5 %).
- GAP và OVERLAP giữa các phân đoạn sản phẩm thể hiện ở kết quả của calculator
CA1
UNIT 13, 'CA1'

Result

Name

Value

--------- ------------------------------------ -----------1 GAP Ker - Full Range Naphta

1.52741E+01

2 GAP LGO -Ker
3 OVERLAP

1.81380E+01

HGO - LGO

-6.49449E+00

4- 200

Undefined

Parameter

Value

Parameter

Value

---------

------------

---------

------------

1

1.81380E+01

3

-6.49449E+00

2

1.52741E+01

50

Undefined

4-

 GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 15.27 oC
 GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 18.13 oC
 OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = -6.49 oC
Theo số liệu của Basic of Design [4]:
-

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) và GAP (5% D86 LGO – 95% D86
KEROSENE) nhỏ nhất là 0 oC.

-

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) tối đa là 20 oC.

15


GAP càng lớn thì độ phân tách càng cao, chất lượng sản phẩm càng tốt. Ngược lại OVERLAP
càng nhỏ thì chất lượng sản phẩm càng tốt. Nên có thể thấy trường hợp này độ phân tách của
sản phẩm quá cao, vì vậy số đĩa đã chọn (48 đĩa) là số đĩa thực tế. Điều đó có nghĩa là hiệu
suất đĩa phải nhỏ hơn 100 %.
Do đó, chúng tơi tiến hành tính tốn lại số đĩa lý thuyết và vị trí các đĩa nạp liệu cũng như
sản phẩm và chạy mô phỏng lại. Các thơng số tính tốn trình bày ở phần sau.
6. Xác định số đĩa lí thuyết thích hợp cho T-1101:
Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nó thường được tính tốn và cân nhắc kĩ
trong q trình thiết kế để sao cho vừa đảm bảo được chỉ tiêu về kĩ thuật vừa có hiệu quả về
kinh tế. Có khá nhiều tài liệu nói về khoảng dao động của hiệu suất đĩa. Trong đó có tài liệu
[7] là một tài liệu được sử dụng nhiều trong các q trình tính tốn các thiết bị, có đưa ra một
giới hạn từ 0,2 đến 0,9. Ngoài ra Foster Wheeler cũng có tài liệu [8] có mơ phỏng tháp CDU

với 26 đĩa lí thuyết (Hiệu suất đĩa là 54,16 %). Thông thường trong thiết kế ta thường chọn
hiệu suất đĩa nằm trong khoảng 60% đến 80%. Bên trên đã xét trường hợp hiệu suất đĩa là 100
%. Tiếp theo sẽ khảo sát trường hợp 60% và trường hợp với các số liệu giống như Foster
Wheeler đã mơ phỏng để có được những nhận xét cụ thể.
6.1. Số đĩa lí thuyết là 26 đĩa, các số liệu khác giống như Foster Wheeler (FW) [8]:
Trong tài liệu [8], FW sử dụng các thông số vận hành khác với bản vẽ PFD mới cập nhật bỡi
Technip. FW chỉ đưa ra một vài đoạn kết quả Pro/II về tháp (Số đĩa, vị trí nạp liệu, vị trí lấy
sản phẩm của các tháp Stripping và Pumparound…) mà khơng cung cấp file input có đầy đủ
tất cả thông số đầu vào cần thiết cho mô phỏng. Và cũng khơng có file General report của
Pro/II. Do đó khi mô phỏng trường hợp này chúng tôi vẫn sử dụng các thông số trong tài liệu
PFD năm 2007 của phân xưởng CDU. Và sử dụng nguồn nguyên liệu như trường hợp 48 đĩa lí
thuyết. Như vậy mơ hình tháp T-1101 sử dụng trong trường hợp này như sau:

16


124oC

- 35700 kW

2

1.5 kg/cm g
o

-20900 kW
490377 Kg/hr

77 C

OFF GAS
1

D-1103

E-1111

50oC

2

Đi đến T-1107

PA1

Nước

-9000 kW
211124 Kg/hr

8
9
PA2

1
1

68778 kg/h

T-1102

7

KEROSEN

15

-31000 kW
758719 Kg/hr

2800 kW

16

216022 kg/h

PA3

1
2

21

LGO
1

22

283oC

2

87960 kg/h

PA4
CRUDE BH: 812500 Kg/h

STEAM2 : 5070 Kg/hr

T-1103

STEAM3 : 2600 Kg/hr

T-1104
HGO

o

360 C

25

T-1101

70600 kW H-1101

o

50 C
2

20 kg/cm g

26
STEAM1 : 16000 Kg/hr

349oC
2
1.9 kg/cm g

RESIDUE

Hình9: Mơ hình tháp T-1101 sử dụng tài liệu của FW

Tập tin input:
$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>
$ Generated on: Wed Jan 16 14:58:53 2008
TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=SO LIEU FW
PRINT STREAM=ALL, RATE=WT, FRACTION=WT, PERCENT=WT, TBP, KVT1=38, &
KVT2=50
DIMENSION METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, STDPRES=0
OUTDIMENSION ADD, METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, &
STDPRES=-2.20145E-8, PBASIS=1.03323
SEQUENCE SIMSCI
CALCULATION TRIALS=25, RVPBASIS=APIN, TVP=37.778, RECYCLE=ALL
COMPONENT DATA
LIBID 1,H2/2,NH3/3,H2S/4,H2O/5,METHANE/6,ETHANE/7,PROPANE/ &
8,IBUTANE/9,BUTANE/10,22PR/11,IPENTANE/12,PENTANE/ &
13,CYPNTANE/14,22MB/15,23MB/16,2MP/17,3MP/18,HEXANE, &
BANK=PROCESS,SIMSCI
CUTPOINTS TBPCUTS=35.333,70,1/93.333,1/565.556,17/787.78,4, &

BLEND=NGUYEN

17


THERMODYNAMIC DATA
METHOD SYSTEM=GS, TRANSPORT=PETR, REFPROPS=SIMSCI, KVIS(LV)=SIMS, &
CLOU(LV)=SIMS, POUR(LV)=INDEX, FLPO=NELS, SULF(WT)=SUM, &
CETA=API, AROM(TOTA,LV)=SUM, NAPH(LV)=SUM, &
PARA(TOTAL,LV)=SUM, PARA(ISO,LV)=SUM, OLEF(MONO,LV)=SUM, &
VANA(WT)=SUM, NICK(WT)=SUM, FRZP(LV)=INDEX, RON(C,LV)=SIMS, &
MON(C,LV)=SIMS, SMOK(LV)=SUM, SET=GS01, DEFAULT
WATER DECANT=OFF
KVIS GAMMA=-3.5, REFINDEX=71.5, REFVALUE=1, NCFILL=SIMSCI, &
NCBLEND=EXCL
CLOU GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &
NCBLEND=EXCL
POUR GAMMA=0.08, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=API, &
NCBLEND=EXCL
SULF(PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS
AROM(TOTA,PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS
NAPH(PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
PARA(TOTAL,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
PARA(ISO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
OLEF(MONO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
VANA(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO
NICK(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO
FRZP GAMMA=1, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &
NCBLEND=EXCL
RON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &

NCBLEND=MISS
MON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &
NCBLEND=MISS
SMOK NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=EXCL
METHOD SYSTEM=GS, TRANSPORT=PETR, REFPROPS=SIMSCI, KVIS(LV)=SIMS, &
CLOU(LV)=SIMS, POUR(LV)=INDEX, FLPO(LV)=NELS, SULF(WT)=SUM, &
CETA(WT)=API, AROM(TOTA,LV)=SUM, NAPH(LV)=SUM, &
PARA(TOTAL,LV)=SUM, PARA(ISO,LV)=SUM, OLEF(MONO,LV)=SUM, &
VANA(WT)=SUM, NICK(WT)=SUM, FRZP(LV)=INDEX, RON(C,LV)=SIMS, &
MON(C,LV)=SIMS, SET=GS02
KVIS GAMMA=-3.5, REFINDEX=71.5, REFVALUE=1, NCFILL=SIMSCI, &
NCBLEND=EXCL
CLOU GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &
NCBLEND=EXCL
POUR GAMMA=0.08, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=API, &
NCBLEND=EXCL
FLPO NCFILL=NOFILL, NCBLEND=EXCL
SULF(PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS
AROM(TOTA,PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS
NAPH(PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
PARA(TOTAL,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
PARA(ISO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
OLEF(MONO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS
VANA(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO
NICK(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO

18


FRZP GAMMA=1, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &

NCBLEND=EXCL
RON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &
NCBLEND=MISS
MON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &
NCBLEND=MISS
METHOD SYSTEM=SRK, SET=SRK01
STREAM DATA
PROPERTY STREAM=CRUDE-BH, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.3, PHASE=M, &
RATE(WT)=812498, ASSAY=WT
TBP STREAM=CRUDE-BH, DATA=4.39,200/12.82,315/20.06,400/28.44,500/ &
38.65,600/50.76,700/63.34,800/76.18,900/85.92,1050, TEMP=F
SPGR STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE=0.82894, DATA=4.39,0.6816/ &
12.82,0.746/20.06,0.7734/28.44,0.7972/38.65,0.816/ &
50.76,0.8285/63.34,0.8437/76.18,0.8539/85.92,0.8904/ &
99.73,0.9313
LIGHTEND STREAM=CRUDE-BH, COMPOSITION(WT)=5,2E-6/6,3.1E-5/ &
7,0.000327/8,0.000488/9,0.002122/11,0.003741/12,0.00627/ &
13,0.0003/14,0.000243/15,0.00053/16,0.003885/17,0.002099/ &
18,0.008528, PERCENT(WT)=2.86, NORMALIZE
SULF STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.03, DATA(PCT)=10.73,0.001/ &
15.04,0.0015/19.86,0.003/24.23,0.01/28.56,0.016/33.19,0.02/ &
38.3,0.022/43.88,0.025/49.87,0.028/55.98,0.031/62.15,0.033/ &
68.83,0.036/74.89,0.04/79.06,0.042/82.17,0.045/85.03,0.05/ &
93.22,0.09
WAX

STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=29.8

POUR STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE=33, DATA=33.19,-10.556/38.3,-5.556/ &
43.88,5/49.87,10/55.98,35/62.15,41.667/68.83,50.444/ &

74.89,52.222/79.06,61/82.17,63/85.03,63.333
CARB STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=85.31
H2

STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=14.35

VANA STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PPM)=0.02
NICK STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PPM)=0.22
NITR(TOTA) STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.04
CCR

STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.62

ASH

STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.015

ASPH(C7) STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.15
FRZP STREAM=CRUDE-BH, DATA=10.73,-58/15.04,-56.944/19.86,-46.611/ &
24.23,-28.65/28.56,-19.189/33.19,-3.111/38.3,-1
CLOU STREAM=CRUDE-BH, DATA=15.04,-60/19.86,-51/24.23,-34/28.56,-24/ &
33.19,-6/38.3,-1.444/43.88,10.556/49.87,12.778
PROPERTY STREAM=STEAM1, TEMPERATURE=350, PRESSURE=2.4, PHASE=M, &
RATE(WT)=16000, COMPOSITION(M)=4,1
PROPERTY STREAM=STEAM2, TEMPERATURE=350, PRESSURE=2.32, PHASE=M, &
RATE(WT)=5069.99, COMPOSITION(M)=4,1
PROPERTY STREAM=STEAM3, TEMPERATURE=350, PRESSURE=2.31, PHASE=M, &
RATE(WT)=2600, COMPOSITION(M)=4,1
PROPERTY STREAM=WATER, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.3, PHASE=M, &
COMPOSITION(WT,KG/H)=4,2010

UNIT OPERATIONS

19


MIXER UID=M1
FEED CRUDE-BH,WATER
PRODUCT

M=FEED

COLUMN UID=T-1101, NAME=Main Fractionator
PARAMETER TRAY=26,IO
FEED STEAM1,26/KER-V,8/LGO-V,15/HGO-V,21/FEED,25
PRODUCT

OVHD(M)=TOPPING, LDRAW(WT)=KER1,9,678776, &
LDRAW(WT)=LGO1,16,216022, LDRAW(WT)=HGO1,22,87959.9, &
BTMS(WT)=RES,407063, SUPERSEDE=OFF

DUTY

1,1,-0.0209,PAROHC1

DUTY

2,8,-0.009,PAROHC2

DUTY

3,15,-0.031,PAROHC3

DUTY

4,21,-0.004925,PAROHC4

PA

NAME=PA1, FROM=2, TO=1, PHASE=L, DNAME=PAROHC1, TEMP=77

PA

NAME=PA2, FROM=9, TO=8, PHASE=L, DNAME=PAROHC2, &

PA

NAME=PA3, FROM=16, TO=15, PHASE=L, DNAME=PAROHC3, &

RATE(WT)=211120

RATE(WT)=758678
PA

NAME=PA4, FROM=22, TO=21, PHASE=L, DNAME=PAROHC4, &
RATE(WT)=134995

PSPEC PTOP=1.5, DPCOLUMN=0.4
PRINT PROPTABLE=BRIEF, SUMMARY=LV
ESTIMATE MODEL=REFINING, TTEMP=128, BTEMP=350
TEMPERATURE 1,128

SPEC(CHANGE) TRAY=1, TEMPERATURE(C), VALUE=124
SPEC ID=COL2SPEC5, STREAM=RES, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=407320
VARY DNAME=PAROHC1
VARY DRAW=KER1,LGO1,HGO1
SIDESTRIPPER UID=T-1102
PARAMETER TRAY=7,IO
FEED KER1,1
PRODUCT
DUTY

OVHD(M)=KER-V, BTMS(WT)=KEROSEN,51188, SUPERSEDE=ON

1,7,0.0028,REBOILER

PSPEC PTOP=1.6, DPCOLUMN=0.1
PRINT PROPTABLE=PART
ESTIMATE MODEL=SIMPLE
SPEC ID=SCOL1SPEC1, STREAM=KEROSEN, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=51188
REBOILER TYPE=KETTLE
SIDESTRIPPER UID=T-1103
PARAMETER TRAY=2,IO
FEED LGO1,1/STEAM2,2
PRODUCT

OVHD(M)=LGO-V, BTMS(WT)=LGO,173879, SUPERSEDE=ON

PSPEC PTOP=1.7, DPCOLUMN=0.1
PRINT PROPTABLE=PART

ESTIMATE MODEL=SIMPLE
SPEC ID=SCOL2SPEC1, STREAM=LGO, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=170720
SIDESTRIPPER UID=T-1104

20


PARAMETER TRAY=3,IO
FEED HGO1,1/STEAM3,3
PRODUCT

OVHD(M)=HGO-V, BTMS(WT)=HGO,69874.9, SUPERSEDE=ON

PSPEC PTOP=1.9, DPCOLUMN=0.1
PRINT PROPTABLE=PART
ESTIMATE MODEL=SIMPLE
SPEC ID=SCOL3SPEC1, STREAM=HGO, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=69822
CALCULATOR UID=CA2
RESULT 1,OVERFLASH
DEFINE P(1) AS

COLUMN=T-1101, TRAY=24, RATE(LV,M3/H), PHASE=L, &

WET, DIVIDE, STREAM=FEED, RATE(LV,M3/H),TOTAL,WET
PROCEDURE
R(1)=P(1)
RETURN
HX

UID=E-1111
HOT

FEED=TOPPING, M=S4, DP=0.2, METH=GS01

OPER HTEMP=50
FLASH UID=D-1103
FEED S4
PRODUCT
ISO

L=C10-, W=WATER1, V=GAS_MAINCOL

TEMPERATURE=50, PRESSURE=1.3

METHOD SET=GS02
PUMP UID=P1110
FEED C10PRODUCT

M=S6

OPERATION PRESSURE=13.1
METHOD SET=GS02
HX

UID=E-1113
COLD FEED=S6, M=FEED_T1107, DP=0.2, METH=GS02
OPER CTEMP=145

COLUMN UID=T-1107
PARAMETER TRAY=26,IO
FEED FEED_T1107,19
PRODUCT

LDRAW(WT)=LPG,1,2181, WATER(M)=NUOC,1, &
OVHD(WT)=OFFGAS_STA, BTMS(WT)=NAPHTA_FULL,108000

CONDENSER TYPE=MIX
DUTY

1,1,,CONDENSER

DUTY

2,26,,REBOILER

PSPEC PTOP=7.9, DPCOLUMN=0.25
PRINT PROPTABLE=PART
ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL, RRATIO=3
SPEC ID=COL2SPEC1, STREAM=OFFGAS_STA, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=1
SPEC ID=COL2SPEC4, REFLUX(WT,KG/H), VALUE=15090
VARY DNAME=CONDENSER,REBOILER
REBOILER TYPE=KETTLE
METHOD SET=GS02
CALCULATOR UID=CA1
RESULT 1,GAP KERO-NAPHTHA/2,GAP LGO-KERO/3,OVERLAP

HGO-LGO

21


DEFINE P(1) AS

STREAM=LGO, D86(5,C), MINUS, STREAM=KEROSEN, &

D86(95,C)
DEFINE P(2) AS

STREAM=KEROSEN, D86(5,C), MINUS, &

STREAM=NAPHTA_FULL, D86(95,C)
DEFINE P(3) AS

STREAM=LGO, D86(95,C), MINUS, STREAM=HGO,

&

D86(5,C)
PROCEDURE
R(1)=P(2)
R(2)=P(1)
R(3)=P(3)
RETURN
VALVE UID=V2
FEED NAPHTA_FULL
PRODUCT

M=S3

OPERATION PRESSURE=2
HX

UID=E1
HOT

FEED=S3, M=FEED_T1202

OPER HTEMP=122
COLUMN UID=T-1202
PARAMETER TRAY=33,IO
FEED FEED_T1202,16
PRODUCT

OVHD(WT)=LIGH_NAPHTA,22809, BTMS(WT)=H_NAPHTA,79999.9

CONDENSER TYPE=BUBB
DUTY

1,1,,CONDENSER

DUTY

2,33,,REBOILER

PSPEC PTOP=1.1, DPCOLUMN=0.6
PRINT PROPTABLE=PART
ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL, RRATIO=3

SPEC ID=COL4SPEC1, STREAM=LIGH_NAPHTA, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &
VALUE=21937
SPEC ID=COL4SPEC2, REFLUX(WT,KG/H), VALUE=107660
VARY DNAME=CONDENSER,REBOILER
REBOILER TYPE=KETTLE
METHOD SET=GS01
END

-

Các thơng số quan trọng:
o Dịng Overflash:

UNIT 11, 'CA2'

Result

Name

Value

Result

--------- ------------ -----------1 OVERFLASH

5.94626E-02

2- 200

Value

Parameter

Value

---------

------------

---------

------------

1

5.94626E-02

50

Value

--------- ------------ ------------

Parameter

2-

Name

Undefined

Undefined

22


Từ kết quả của calculator CA2 cho thấy Overflash : 5,94 % (>5%) đạt yêu cầu.
o Độ phân tách:
UNIT 13, 'CA1'

Result

Name

Value

--------- ------------------------------------ -----------1 GAP KERO-NAPHTHA

1.02882E+01

2 GAP LGO-KERO

5.84476E+00

3 OVERLAP

4.59304E+00

HGO-LGO

4- 200

Undefined

Parameter

Value

Parameter

Value

---------

------------

---------

------------

1

5.84476E+00

3

4.59304E+00

2

1.02882E+01

50

Undefined

4-

Ta thấy rằng :
 GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 10,28 oC (> 0oC)
 GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 5,84 oC (> 0oC)
 OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 4.59 oC (< 20oC)
Tất cả đều đạt tiêu chuẩn của Basic of Design. Nếu so sánh với trường hợp mơ hình T-1101
với 48 đĩa lí thuyết thì chất lượng phân tách thấp hơn khá nhiều nhưng vẫm đạt yêu cầu. Điều
này một lần nữa chứng minh rằng hiệu suất đĩa 100% là chưa phù hợp.
Dưới đây là một số tính chất quan trọng của các dòng sản phẩm của T-1101 lấy từ kết quả của
Pro/II (Khơng xét tính chất dịng Topping ở đỉnh tháp):
Lưu lượng khối lượng (Kg/h)
Lưu lượng mol (Kmol/h)
Nhiệt độ (Độ C)
Áp suất (Kg/cm2 g)
Tỉ trọng chuẩn
ASTM D86 at 760 mm Hg (LV)
IBP
5%
10%
30%
50%
70%
90%

95%
EBP

KEROSEN
51188
333.46
229.31
1.70
0.779

LGO
170721
767.40
237.85
1.80
0.816

HGO
69822
209.45
317.75
2.00
0.844

RES
407320
801.02
349.24
1.90
0.881

(Độ C)
162
173
177
184
188
194
206
214
225

(Độ C)
199
220
229
252
273
293
319
329
339

(Độ C)
311
324
330
351
362
373

398
410
424

(Độ C)
318
354
371
424
462
529
697
765
796

Bảng7: Một số thông số của các dòng sản phẩm

23


So sánh với kết quả của các dòng sản phẩm trong “5.000.DS.0011_D4_Marerial Balance” của
tài liệu FEED về cân bằng vật chất theo bảng 3 đều đã thõa mãn sai số rất nhỏ. Có hai chỉ tiêu
quan trọng ảnh hưởng lớn đến các tính chất khác của phân đoạn là tỷ trọng chuẩn và đường
cong chưng cất ASTM D86 (Chỉ xét từ 5% LV đến 95%LV).
-

Tỉ trọng:
Dịng
Mơ phỏng
Tài liệu

Sai số (%)

KEROSEN
0.779
0.776
0.39

LGO
0.816
0.811
0.66

HGO
0.844
0.830
1.74

RES
0.881
0.882
0.16

Bảng 8: So sánh tỉ trọng của các dòng sản phẩm theo mô phong và theo tài liệu

Ta thấy sai số giữa kết quả mô phỏng và tài liệu là nhỏ hơn 5% nên khá chính xác. Trong q
trình mơ phỏng, các dòng Kerosen, LGO, HGO là các dòng sản phẩm trích ngang được ràng
buộc về lưu lượng theo đúng điểm cắt của tài liệu. Do đó ta sẽ so sánh đường cong ASTM
D86 của tài liệu và kết quả Pro/II.
-

Đường cong ASTM D86
Kerosen

LGO

HGO

LV %

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

Mô
phỏng

5%
10%
30%
50%
70%
90%

95%

173
177
184
188
194
206
214

177
181
186
188
194
204
213

2.4
2.1
1.3
0.1
0.1
0.8
0.4

220
229
252
273

293
319
329

220
230
253
275
296
322
331

0.0
0.6
0.6
0.9
1.1
1.0
0.6

324
330
351
362
373
398
410

Tài
liệu

sai số (%)

322
332
355
368
379
405
414

0.7
0.6
1.2
1.5
1.5
1.7
0.9

Bảng 9: So sánh số liệu đường cong ASTM D86 của các dịng sản phẩm theo mơ phong và theo tài liệu

Những sai số của hai số liệu trên là khá nhỏ nên kết quả có thể chấp nhận được. Mặt khác FW
là công ty tham gia thiết kế CDU nên các số liệu mô phỏng họ đã lựa chọn theo chúng tôi là
sát với thiết kế. Tuy nhiên để đánh giá kĩ hơn ta sẽ xét trường hợp hiệu suất đĩa là 60%.

24


6.2. Mơ phỏng T-1101 với số đĩa lí thuyết là 29 (Hiệu suất đĩa 60%)
Tiến hành tính tốn tuyến tính và hiệu chỉnh ta được sơ đồ của tháp T-1101 như sau:

124oC
2
1.5 kg/cm g
-20900 kW
490377 Kg/hr

- 35700 kW
OFF GAS

77oC

1

D-1103

E-1111

50oC

3

Đi đến T-1107

PA1

Nước

-9000 kW
211124 Kg/hr

12

1
1

14

68778 kg/h

PA2

T-1102

7

KEROSEN

19

-31000 kW
758719 Kg/hr

2800 kW

21

216022 kg/h

PA3

1
4

STEAM2 : 5070 Kg/hr

T-1103

23

LGO
1

25

283oC

STEAM3 : 2600 Kg/hr

T-1104
HGO

o

360 C

T-1101

27

70600 kW H-1101

o

50 C

4

87960 kg/h

PA4
CRUDE BH: 812500 Kg/h

2

20 kg/cm g

29
STEAM1 : 16000 Kg/hr

349oC

2

1.9 kg/cm g

Hình 10: Mơ hình tháp T-1101 trong trường hợp 29 đĩa lí thuyết

Tập tin input:
$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>
$ Generated on: Wed Jan 16 18:08:25 2008

TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=29 DIA LT
PRINT STREAM=ALL, RATE=WT, FRACTION=WT, PERCENT=WT, TBP, KVT1=38, &
KVT2=50
DIMENSION METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, STDPRES=0
OUTDIMENSION ADD, METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, &
STDPRES=-2.20145E-8, PBASIS=1.03323
SEQUENCE SIMSCI
CALCULATION TRIALS=25, RVPBASIS=APIN, TVP=37.778, RECYCLE=ALL
COMPONENT DATA
LIBID 1,H2/2,NH3/3,H2S/4,H2O/5,METHANE/6,ETHANE/7,PROPANE/ &
8,IBUTANE/9,BUTANE/10,22PR/11,IPENTANE/12,PENTANE/ &
13,CYPNTANE/14,22MB/15,23MB/16,2MP/17,3MP/18,HEXANE, &
BANK=PROCESS,SIMSCI
CUTPOINTS TBPCUTS=95.6,158,1/200,1/1050,17/1450,4, BLEND=NGUYEN
THERMODYNAMIC DATA

25