mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển của nhà máy lọc dầu dung quất với nguyên liệu 100% dầu thô bạch hổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ






BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN
CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT VỚI NGUYÊN
LIỆU 100% DẦU THÔ BẠCH HỔ


GVHD: TRẦN HẢI ƯNG
HVTH: HOÀNG MẠNH HÙNG
PHÙNG THỊ CẨM VÂN
NGUYỄN HUỲNH HƯNG MỸ
BÙI THANH HẢI
NGUYỄN HỒNG THOAN
LỚP: CAO HỌC HÓA DẦU K2010


TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 02/2011

2
MỤC LỤC
I. GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN (CDU
– CRUDE DISTILLATION UNIT) CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG
QUẤT……………………………………………………………………………3
II. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II 5
II.1. Tổng quan về phần mềm mô phỏng Pro/II 5
II.2. Tổng quan về một dự án mô phỏng 7
III. MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU
DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II 8
III.1. Nguyên liệu 8
III.2. Sơ đồ mô phỏng bằng phần mềm PRO/II 9
III.3. Mô hình nhiệt động 13
III.4. Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết 13
III.5. Xác định số đĩa lí thuyết thích hợp cho T-1101: 17
III.6. Số đĩa lí thuyết là 26 đĩa, các số liệu khác giống như Foster Wheeler
(FW) : 17

3
I. GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN
(CDU – CRUDE DISTILLATION UNIT) CỦA NHÀ MÁY
LỌC DẦU DUNG QUẤT
Phân xưởng chưng cất khí quyển CDU có thể được xem là phân xưởng
“cửa ngõ” của một 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 812.500 kg/h (tính cho 8.000 giờ làm
việc/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.
Các sản phẩm của phân xưởng CDU bao gồm 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
các phân xưởng của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất được thể hiện tròn Hình 1 bên
dưới.
Trên sơ đồ nhà máy, dòng dầu thô nguyên liệu sau khi đi qua hệ thống
tiền gia nhiệt (Preheater), tách muối sẽ được đưa vào tháp chưng cất chính T-
1101 (Main fractionator). Tại đây dầu thô sẽ được phân tách ra thành các sản
phẩm:
1. Over head – Phần đi ra trên đỉnh: phần này sẽ được đưa qua hệ thống 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;
2. Các sản phẩm cạnh sườn như Kerosen, LGO và HGO được lấy ra từ các
Side colum T-1102, T-1103 và T-1104;
3. Cặn chưng cất khí quyển được lấy ra ở đáy tháp T-1101.




4

Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
Hình 1: Sơ đồ các phân xưởng của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
Theo Sơ đồ các phân xưởng của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất (Hình 1),
vùng được bao bọc bằng khung hình chữ nhật là phân xưởng chưng cất khí
quyển CDU. Với hai thiết bị chính là tháp T-1101 (Main FRACTIONATOR) và
tháp T-1107 (Stabiliser).
Mô hình 3D của phân xưởng chưng cất khí quyển CDU nhìn theo hướng
Đông Nam và Tây Nam được thể hiện trong Hình 2 và Hình 3 theo sau.


5

Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
Hình 2: Mô hình 3D của phân xưởng CDU của Nhà máy Lọc dầu Dung
Quất nhìn theo hướng Đông Nam

Nguồn: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
Hình 3: Mô hình 3D của phân xưởng CDU của Nhà máy Lọc dầu Dung
Quất nhìn theo hướng Tây Nam
II. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PRO/II

II.1. Tổng quan về phần mềm mô phỏng Pro/II
Phần mềm 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 công nghệ hóa học, đặc biệt là ngành công nghiệp lọc - hóa dầu.


6
Hiện nay sản phẩm của tổ hợp này khá đa dạng, bao gồm các phần mềm thiết kế
các thiết bị, đường ống, tính toán kinh tế,

Hình 4: Biểu tượng phần mềm mô phỏng Pro/II
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 mềm này vẫn không ngừng nâng cấp và đã có
phiên bản Pro/II 8.1 (Trong báo cáo này sử dụng phiên bản 8.0).
Phần mềm này có thể sử dụng vào nhiều quá trình khác nhau như sau:
 Xử lí dầu và khí
 Tinh chế
 Hóa dầu
 Polyme
 Dược phẩm
Các ứng dụng mô phỏng gồm :
 Thiết kế mới các quá trình
 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.

7
II.2. Tổng quan về một dự án mô phỏng
Pro/II cho phép người dùng có nhiều phương pháp lựu chọn để nhập dữ
liệu. Mặc dù vậy Pro/II có những cảnh báo khi dữ liệu bắt buộc bị thiếu. Vì vậy
khi xây dựng một sơ đồ công nghệ để mô phỏng thì cần theo các bước sao cho
mang tính logic. Dưới đây là một trình tự:
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 quá trình
7. Chạy dự án mô phỏng
Đây chỉ là những bước cơ bản để chương trình chạy, thực tế để mô phỏng
một lưu trình hay một phân xưởng thì bước đầu tiên và vô cùng quan trọng là
lập mô hình mô 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 mô hình thực
thành mô hình lí thuyết, tinh chỉnh mô hình.

Hình 5: Sơ đồ một quá trình mô phỏng bằng Pro/II
Sau khi chương trình chạy và có kết quả thì bước cuối cùng là đọc và
phân tích kết quả mô phỏng. Vì ngôn ngữ của chương trình là tiếng Anh, nên
các báo cáo được trình bày bằng ngôn ngữ này. Tuy nhiên cách trình bày cũng
giúp người dùng dễ theo dõi, điều quan trọng là người dùng sẽ khai thác được


8
những gì từ các kết quả đó. Từ đó xem xét số liệu đó có khớp với các số liệu
thực không hoặc sai khác thế nào, nếu có sự chênh lệch nhiều phải tìm ra
nguyên nhân dẫn đến sai số.

Pro/II là một phần mềm mô phỏng tính toán, các quá trình mô phỏng đều
ở trạng thái tĩnh – Mô tả trạng thái hoạt động ổn định của hệ thống. Đó là cân
bằng vật chất, các tính chất hóa lí, các tính chất đặc trưng của chất như RVP,
điểm vẩn đục, RON Như vậy Pro/II là phần mềm rất hữu ích, là công cụ đắc
lực trong việc mô phỏng một mô hình hệ thống ở trạng thái tĩnh.
Tuy nhiên, Pro/II không có các thiết bị điều khiển và đo lường như ở phần
mềm Dynsim (Một phần mềm của SIMSCI chuyên mô phỏng một quá trình thay
đổi theo thời gian). Kết quả mô phỏng ở trạng thái tĩnh không cho phép mô tả
các ảnh hưởng của việc thay đổi các thông số điều khiển đến quá trình làm việc của
thiết bị.
III. MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC
DẦU DUNG QUẤT BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG
PRO/II
III.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu sử dụng trong quá trình mô phỏng này là 100% dầu thô Bạch
Hổ. Các đặc trưng kỹ thuật của dầu thô Bạch Hổ được thể hiện như sau:
 Thành phần cất:
- Đường TBP:
Số liệu đường cong TBP của dầu thô Bạch Hổ
Phân đoạn
(Fraction)
Phần trăm khối
lượng, %kl
Phần trăm khối
lượng tổng (%kl
cummulative)
Tỷ trọng
(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


9
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
- Thành phần phần nhẹ (Lights end):
Cấu tử % khối lượng Cấu tử % khối lượng
Methane 0,0002 Cyclopentane 0,0300
Ethane 0,0031 2,2-dimetylbutane 0,0243
Propane 0,0327 2,3-dimetylbutane 0,0530
Isobutane 0,0488 2-metyl-pentane 0,3885
n-butane 0,2122 3-metyl-pentane 0,2099
isopentane 0,3741 n-hexane 0,8528
n-pentane 0,6270
 Tính chất khác:
- API=39,2
- K
w
=12,3
III.2. Sơ đồ mô phỏng bằng phần mềm PRO/II

Mô hình mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển với nguyên liệu
100% dầu thô Bạch Hổ được thể hiện trong Hình 6 theo sau. Dầu thô qua tiền
gia nhiệt, tách muối, vào tháp chính sau đó qua NHT và tách thành Light
Naphtha, Heavy Naphtha.

10


Hình 6: Sơ đồ mô hình mô phỏng phân xưởng CDU trên PRO/II của
NMLD Dung Quất theo bản vẽ PFD

11



Tuy nhiên do gặp một số vấn đề và 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. Nên chúng tôi đã quyết định rút gọn mô hình.
Với các lí do 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 thiết kế của Nhà máy;
- Các dòng lỏng lấy ra ở Pumparound thực tế được tận dụng nhiệt để sử
dụng vào việc khác như đun nóng dầu thô. Hoặc các dòng 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 dòng sản phẩm trên cơ sở tôn
trọng công suất của các Pumpapound, lưu lượng các dòng nóng lấy ra ở
cạnh sườn tháp, chúng tôi đã rút gọn mô hình mà không 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 dòng Light Naphtha và Heavy Naphtha do
đó chúng tôi mô phỏng luôn NHT. Theo sơ đồ công nghệ của nhà máy thì
dòng 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
thể. Mặt khác nhược điểm của phần mềm Pro/II cũng như những phần
mềm mô phỏng khác là cho tới thời điểm này vẫn chưa mô phỏng được
phản ứng với xúc tác rắn một cách chính xác mà đặc biệt chất tham gia lại
là các cấu tử giả của dầu thô. Điều đáng quan tâm ở đây là để mô phỏng
một thiết bị phản ứng thì ta phải biết trước về nguyên liệu và sản phẩm.
Đặc điểm này khác với tháp (Colunm) ở chỗ là đối với mỗi loại dầu khi
nhập các thông số của dầu mới và các thông số hoạt động của tháp thì kết
quả sẽ thay đổi tương ứng ở đầu ra. Còn đối với thiết bị phản ứng, khi ta
thay đổi dầu thô nguyên liệu khác thì phải nhập lại hệ số phản ứng và khó
khăn nhất là ta không có được sản phẩm để nhập vào vì sản phẩm là cái
mà ta đang cần tìm do đó sẽ không thiết lập được các phản ứng xảy ra.
Tóm lại thiết bị phản ứng trong Pro/II hiện nay chỉ có thể mô phỏng một

12

phản ứng đã có sẵn chất tham gia và chất tạo thành. Nếu không có đủ cả
hai yếu tố này thì không thể nào thiết lập được phản ứng. Và càng không
chính xác khi các chất tham gia phản ứng lại là các cấu tử giả của dầu thô
do Pro/II đưa ra chứ không phải là một cấu tử cụ thể;
- 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 không 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 ta được mô hình như Hình 7 theo sau:

Hình 7: Sơ đồ mô hình mô phỏng rút gọn phân xưởng CDU trên PRO/II
của NMLD Dung Quất
Theo nguyên tắc và thực tế mô phỏng cho thấy, kết quả các dòng sản
phẩm cần tính ở mô hình đơn giản ( Hình 7 ) và mô hình phức tạp (Hình 6) gần
như không thay đổi. Đặc biệt là LPG, Kerosen, LGO, HGO và Cặn chưng cất
khí quyển. Còn Light Naphtha và Heavy Naphta thì có sai khác tuy nhiên trong
mức độ chấp nhận được. Vì vậy chúng tôi quyết định chọn mô hình đơn giản để
khảo sát.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

19
20
21
22
23
24
25
26
T-1101
1
4
6
7
T-1102
1
2
3
4
T-1103
1
2
3
T-1104
E-1111
D-1103
P1110
E-1113
CA1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
1
20
T-1107
V2
E1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
1
33
T-1202
M1
CA2
CRUDE-BH
STEAM1
KER-V

LGO-V
HGO-V
TOPPING
KER1
LGO1
HGO1
RES
KEROSEN
STEAM2
LGO
STEAM3
HGO
S4
C10-
WATER1
S6
FEED_T1107
LPG
NUOC
NAPHTA_FULL
OFFGAS_STA
GAS_MAINCOL
S3
LIGH_NAPHTA
H_NAPHTA
WATER
FEED
FEED_T1202
Calculator Name
Calculator Description

GAP Kero -Naphta
GAP LGO-KER
OVERLAP HGO-LGO
CA1
10.1840
10.3804
4.5990

13

III.3. Mô hình nhiệt động
Sử dụng mô hình Grayson Street cho các tháp chính (Main Fractionator)
(GS1) và xem như không có ngưng tụ hơi nước, mô 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.
III.4. Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết
Để mô phỏng quá trình chúng ta cần xây dựng một mô hình lí thuyết căn
cứ vào các số liệu của mô hình thực tế. Những số liệu trong các bản vẽ PFD
trong 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… đều là số liệu thực tế. Chẳng hạn về số
đĩa của tháp, Pro/II sẽ mô phỏng dựa trên số đĩa lí thuyết. Vì vậy nếu chúng ta
muốn có một mô hình chính xác và có độ tin cậy thì cần phải xác định được hiệu
suất đĩa của tháp và từ đó đưa ra số đĩa lí thuyết phù hợp cho tháp. Hoặc chi tiết
hơn nếu có đầy đủ số liệu về hiệu suất của từng đĩa thì kết quả chúng ta càng
chính xác. Giả sử ta xem hiệu suất đĩa là 100% thì số đĩa lí thuyết trong mô hình
Pro/II chính bằng số đĩa thực tế của tháp. Tuy nhiên, hiệu suất đĩa trong thực tế
sản xuất rất khó đạt được 100%. Do đó số đĩa lí thuyết thường nhỏ hơn số đĩa
thực tế. Vì thế nếu ta chọn số đĩa lí thuyết quá ít hoặc quá nhiều thì kết quả tính
của Pro/II cũng sẽ không chính xác. Xét về chất lượng các dòng sản phẩm sẽ
xấu hơn hoặc tốt hơn. Bởi vậy khi chạy Pro/II cần phải so sánh với các chỉ tiêu

trong các tài liệu như Basic of Design, mass balance…
Theo thứ tự của quá trình, dầu thô sẽ vào tháp T-1101 trước. Các sản
phẩm của T-1101 sẽ đi vào các tháp T-1107. Nhưng trước tiên phải xét độ tin
cậy của tháp T-1101. Khi mô hình của T-1101 cho kết quả tin cậy rồi ta tiếp tục
mô phỏng các thiết bị tiếp theo. Dưới đây là những thông số cần thiết để mô
phỏng T-1101.
 Lưu lượng dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm chính như sau:
o Nguyên liệu: Dầu thô Bạch Hổ, lưu lượng 812.500 (kg/h).
o Các sản phẩm:
Sản phẩm Lưu lượng (Kg/h)
LPG 2.181

Naphtha (Full Range Naphtha) 108.314

Kerosen 51.188


14

LGO (Light Gasoil Oil) 170.716

HGO (Heavy Gasoil Oil) 69.822

Cặn (Residue) 407.324

 Thông số dòng dầu thô Bạch Hổ và tháp chính:
Theo tài liệu Feed thì dòng dầu thô 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 50
o

C và áp suất 20 Kg/cm
2
g. Trước khi vào tháp chính chọn dầu thô có
nhiệt độ vào tháp 360
o
C và áp suất là 2,45 Kg/cm
2
.g. Thông số các dòng hơi
nước quá nhiệt sử dụng trong mô phỏng được thể hiện trong Bảng theo sau.
Steam
Lưu lượng
kg/h
Nhiệt độ
o
C

Áp suất
kg/cm
2
g
Ghi chú
Steam 1 16.000

350

2,40

Stripping đáy tháp chính

Steam 2 5.070

350

2,32

Stripping LGO
Steam 3 2.600

350

2,31

Stripping HGO
 Các thông số thiết kế và vận hành của tháp chính T-1101:
o Thông số tháp chính T-1101
Số đĩa thực tế 48


Nhiệt độ đỉnh,
o
C 124

Nhiệt độ đáy,
o
C 349

Áp suất đỉnh, kg/cm
2
g 1,5

Áp suất đáy, kg/cm
2
g 1,9

Các hệ thống Pumparound
Pumparound PA1

Pumparound PA3

Từ đĩa 4

Từ đĩa 26

Đến đĩa 1

Đến đĩa 23

Công suất nhiệt, KW -20.900

Công suất nhiệt, KW -31.000

Nhiệt độ vào tháp,
o
C 77

Lưu lượng, kg/h 758.719


15

Pumparound PA2 Pumparound PA4
Từ đĩa 15

Từ đĩa 38

Đến đĩa 12

Đến đĩa 35

Công suất nhiệt, KW -9.000

Công suất nhiệt, KW -4.925

Lưu lượng, kg/h 211.124

Lưu lượng, kg/h 134.995

Dầu thô vào tháp ở đĩa 43


o Các dòng 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
o Các dòng sản phẩm lỏng lấy ra từ các đĩa:
Naphtha (full range) 1

KEROSENE-1 15

LGO-1 26

HGO-1 38

Cặn (Residue) 48

 Các tiêu chuẩn kỹ thuật:
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 khống chế các yếu tố gồm: lưu lượng các dòng sản phẩm lỏng trích
ngang tháp chính (KEROSENE-1, LGO-1, HGO-1) và công suất nhiệt của
Pumparound PA1.
 Các thông số thiết kế và vận hành của tháp stripping
o Tháp Stripping KEROSENE T-1102
Số đĩa thực tế (bao gồm Reboiler) 11


16

Nhiệt độ đỉnh,
o
C 209

Nhiệt độ đáy,
o
C 222

Áp suất đỉnh, kg/cm
2
g 1,6

Áp suất đáy, kg/cm
2
g 1,7

Công suất nhiệt reboiler, kW 2.800

Nạp liệu đĩa 1

o Tháp Stripping LGO T-1103
Số đĩa thực tế 6

Nhiệt độ đỉnh,
o
C 246

Nhiệt độ đáy,
o
C 239

Áp suất đỉnh, kg/cm
2
g 1,7

Áp suất đáy, kg/cm
2
g 1,8

Nạp liệu đĩa 1

Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa 6

o Tháp Stripping HGO T-1104
Số đĩa thực tế 6

Nhiệt độ đỉnh,
o
C 327

Nhiệt độ đáy,
o
C 320

Áp suất đỉnh, kg/cm
2
g 1,9

Áp suất đáy, kg/cm
2
g 2,0

Nạp liệu đĩa 1

Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa 6

Mô hình Tháp T-1101 trong mô phỏng PRO/II được thể hiện như Hình 8
dưới đây:

17


Hình 8: Mô hình tháp T-1101 trong mô phỏng PRO/II
III.5. Xác định số đĩa lí thuyết thích hợp cho T-1101:
Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nó thường được tính toán và
cân nhắc kĩ trong quá 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. Thông thường trong thiết kế ta thường chọn hiệu suất đĩa nằm
trong khoảng 60% đến 80%. Nhóm báo cáo khảo sát các giá trị hiệu suất khác
nhau và so sánh đối chiếu với tài liệu thiết kế để lựa chọn hiệu suất phù. Sau quá
trình chạy thử nhiều 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 mô phỏng để có được những nhận xét cụ thể.
III.6. Số đĩa lí thuyết là 26 đĩa, các số liệu khác giống như Foster Wheeler (FW) :
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 không
cung cấp file input có đầy đủ tất cả thông số đầu vào cần thiết cho mô phỏng. Và

18

cũng không 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 mô hình tháp T-1101 sử dụng trong trường hợp này như sau:

 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

19

CUTPOINTS TBPCUTS=35.333,70,1/93.333,1/565.556,17/787.78,4, &
BLEND=NGUYEN
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

20

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
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

21

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
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, &
RATE(WT)=211120
PA NAME=PA3, FROM=16, TO=15, PHASE=L, DNAME=PAROHC3, &
RATE(WT)=758678
PA NAME=PA4, FROM=22, TO=21, PHASE=L, DNAME=PAROHC4, &
RATE(WT)=134995
PSPEC PTOP=1.5, DPCOLUMN=0.4

22

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

23

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 L=C10-, W=WATER1, V=GAS_MAINCOL
ISO TEMPERATURE=50, PRESSURE=1.3
METHOD SET=GS02
PUMP UID=P1110
FEED C10-
PRODUCT 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
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, &

24

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
 Kết quả chạy mô phỏng

o Dòng Overflash:
UNIT 11, 'CA2'
Result Name Value Result Name Value

1 OVERFLASH 5.94626E-02 2- 200 Undefined


25

Parameter Value Parameter Value

1 5.94626E-02 2- 50 Undefined
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 HGO-LGO 4.59304E+00
4- 200 Undefined
Parameter Value Parameter Value

1 5.84476E+00 3 4.59304E+00
2 1.02882E+01 4- 50 Undefined
Ta thấy rằng :
 GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 10,28
o
C (> 0
o

C)
 GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 5,84
o
C (> 0
o
C)
 OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 4.59
o
C (< 20
o
C)
Tất cả đều đạt tiêu chuẩn của Basic of Design. Dưới đây là một số tính
chất quan trọng của các dòng sản phẩm của T-1101 lấy từ kết quả của Pro/II
(Không xét tính chất dòng Topping ở đỉnh tháp):
KEROSEN

LGO HGO RES
Lưu lượng khối lượng (Kg/h) 51.188 170.721 69.822 407.320
Lưu lượng mol (Kmol/h) 333.46 767.40 209.45 801.02
Nhiệt độ (Độ C) 229.31 237.85 317.75 349.24
Áp suất (Kg/cm
2
g) 1,70 1,80 2,00 1,90