Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển bằng phần mềm hysys

Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp được xem như là một bản đồ án quan trọng nhất trong hành
trình của sinh viên ngành Công nghệ chế biến dầu và khí. Đây sẽ là cơ hội cuối
cùng để mỗi sinh viên hoàn thiện bản thân trước khi tốt nghiệp.
Mô hình hóa và mô phỏng là một phương pháp được ứng dụng rất rộng rãi từ
khâu thiết kế, chế tạo đến khâu vận hành máy móc - thiết bị, các dây chuyền công
nghệ sản xuất sản phẩm. Ngày nay, trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật của con người
đều sử dụng phương pháp mô hình hóa ở những mức độ khác nhau. Điều này đặc biệt
quan trọng đối với lĩnh vực điều khiển các hệ thống kỹ thuật bởi vì điều khiển chính
là quá trình thu nhận thông tin từ hệ thống theo một mô hình nào đó và đưa ra quyết
định để điều khiển hệ thống. Lĩnh vực chế biến dầu khí không là một ngoại lệ.
Tùy theo nguồn nguyên liệu dầu thô và nhu cầu thị trường đối với từng sản
phẩm mà mỗi nhà máy có một cấu hình riêng. Với các số liệu sau bước khảo sát nhu
cầu thị trường, nhiệm vụ của người kỹ sư là phải thiết kế nhà máy với cấu hình phù
hợp, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Mô hình hóa và mô phỏng là một công cụ
mạnh trong việc giải bài toán trên. Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính tốc độ cao
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 1

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

kết hợp với các thuật toán làm cho việc tối ưu hóa, quy hoạch và mô phỏng thuận lợi
hơn.
Bất kỳ NMLD nào cũng không thể thiếu phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp
suất khí quyển (Cruide Distillation Unit - CDU). Đây là phân xưởng đầu tiên của nhà
máy, sản phẩm của phân xưởng này là nguyên liệu cho các phân xưởng khác. Việc
thiết kế hệ thống thiết bị như nào, vận hành hệ thống ra sao để có được hiệu quả cao
nhất là một bài toán khó luôn đặt ra cho các kỹ sư. Đó cũng là lí do và hướng giải
quyết của đề tài: "Mô phỏng phân xưởng chưng cất khí quyển bằng phần mềm
Hysys".
Sau 3 tháng nghiên cứu và thực hiện với sự giúp đỡ nhiệt tình của cô giáo Lê
Thị Như Ý thì bản đồ án đã hoàn thành. Em xin chân thành cảm ơn cô cũng như toàn
thể các thầy cô giáo trong khoa.
Sinh viên thực hiện
Đỗ Khương Duy

DANH MỤC VIẾT TẮT
AGO
API
ASTM
BPSD
CCR
CDU
CRD
DCS
DWT
FC
FO
GOHDS

HGO
KEC
KER
KHDS
LGO
LPG
MON
NAP
SVTH: Đỗ Khương Duy

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Atmospheric Gas Oil
American Petroleum Institute
American Standard Testing Method
Barrels Per Standard Day
Carbon Conradson Residue
Crude Distillation Unit
Crude
Distributed Control System
Dead Weight Ton
Flow Control
Fuel Oil
Gas Oil Hydro Desulphuriser
Heavy Gas Oil
Kuwait Export Crude
Kerosene
Kerosene Hydro Desulphuriser
Light Gas Oil
Liquefied Petroleum Gas
Motor Octane Number
Naphtha
Trang 2

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

PA
PFD

PID
PLC
RHDS
RON
RSH
TBP
TC
TCVN
Vol

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Pump Around
Process Flow Diagram
Proportional Integral Differential
Programmable Logic Control
Residue Hydro Desulphuriser
Research Octane Number

Mercaptan
True Boiling Point
Temperature Control
Tiêu chuẩn Việt Nam
Volume

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 3

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I :
I.

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN

GIỚI THIỆU:

Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn thuộc khu kinh tế Nghi Sơn, nằm ở phía Nam tỉnh
Thanh Hóa, cách Hà Nội 200km, có đường bộ và đường sắt Quốc gia chạy qua, có

cảng biển nước sâu cho tàu có tải trọng đến 30.000 DWT (Dead Weight Ton) cập
bến. Khu kinh tế Nghi Sơn được đánh giá là trọng điểm phát triển phía Nam của
Vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, đồng thời là cầu nối giữa vùng Bắc Bộ với Trung
Bộ, với thị trường Nam Lào và Đông Bắc Thái Lan.
Mục tiêu cụ thể của việc xây dựng nhà máy lọc dầu Nghi Sơn do chính phủ đề
xuất là:
-

Đáp ứng nhu cầu thị trường và an ninh năng lượng.
Cung cấp nguyên liệu để phát triển ngành công nghiệp hóa dầu.
Đóng góp vào sự phát triển kinh tế của khu vực phía Bắc và đảm bảo sự
phát triển đồng đều của cả nước

II.

CÔNG SUẤT VÀ NHU CẦU SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY:

Dự án này có tổng mức đầu tư lên tới 9 tỷ USD và có công suất 8,4 triệu tấn
dầu thô/năm giai đoạn đầu và có thể nâng cấp lên 10 triệu tấn dầu thô/năm. Chủ
đầu tư này là một một công ty liên doanh gồm: Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN)
(25,1% vốn), Công ty Dầu mỏ Kuwait (KPI) (35,1%), Công ty Idemitsu Kosan Co
(IKC) (35,1%) và Công ty Hóa chất Mitsui Chemicals Inc (MCI) 4,7%. Liên danh
nhà thầu EPC do công ty JGC Corporation (Nhật Bản) đứng đầu và các nhà thầu:
Chiyoda Corporation (Nhật Bản), GS Engineering & Construction Corporation
(Hàn Quốc), SK Engineering & Construction Co., Ltd (Hàn Quốc), Technip
France (Pháp), và Technip Geoproduction (M) Sdn. Bhd (Malaysia).
Nhà máy được thiết kế cung cấp các sản phẩm thương mại:
-

III.

2,3 triệu tấn xăng với 3 loại khác nhau: RON92, RON95 và RON98.
3,7 triệu tấn dầu diesel và 400.000 tấn polypropylene.
600.000 tấn nhiên liệu phản lực JET A1.
1 triệu tấn các sản phẩm hóa dầu khác và 0,5 triệu tấn LPG.

NGUỒN NGUYÊN CHO NHÀ MÁY:

Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu dầu thô Kuwait
Export Crude (KEC).

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 4

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

1.

Lí do chọn dầu Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy:

Nước ta khai thác nguồn dầu thô tại mỏ Bạch Hổ - Vũng Tàu là nguồn dầu
tương đối sạch với hàm lượng lưu huỳnh thấp (0.041%wt) rất tốt để làm nguyên
liệu cho nhà máy lọc dầu. Tuy nhiên, chúng ta khai thác mỏ Bạch Hổ từ những
năm 1973 khi đó đất nước chưa có nhà máy lọc dầu nên nguồn dầu thô khai thác

được chủ yếu bán cho nước ngoài. Đến năm 2009 nhà máy lọc dầu Dung Quất đi
vào hoạt động thì nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy là dầu Bạch Hổ và
thêm dự trữ dầu thô của Việt Nam khá thấp. Vì vậy, để đảm bảo hoạt động lâu dài
và liên tục của phức hợp nhà máy lọc dầu Nghi Sơn nên nhà máy hợp tác và nhập
khẩu dầu thô từ Trung Đông. Hỗn hợp dầu thô từ Kuwait, Murban và Black Tiger
(Việt Nam) đã được nghiên cứu và cho thấy sử dụng 100% dầu thô từ Kuwait đã
mang lại kết quả tốt nhất với lợi nhuận 1041 triệu USD/năm. Kết quả là, dầu thô
Kuwait đã được lựa chọn là nguồn nguyên liệu chính để thiết kế nhà máy lọc dầu
Nghi Sơn. Ngoài ra, để đảm bảo trữ lượng của nhà máy, nguồn nguyên liệu
Murban cũng được sử dụng.
2.

Các đặc tính của dầu thô Kuwait:

Là dầu thô có tỷ trọng trung bình (d = 0,876 và oAPI = 29,9) và có hàm lượng
lưu huỳnh cao (2,65%wt). Do đó, trong quá trình xử lý, dầu thô cần được giải
quyết để tạo sản phẩm có chất lượng tốt.
Hàm lượng kim loại nặng trong dầu là tương đối cao. Ví dụ, hàm lượng Nikel
là 10,1 ppm, Vanadium là 31,1 ppm và sắt 0,7 ppm. Với nồng độ kim loại như
vậy, nó sẽ có hại cho quá trình sản xuất bởi vì sự hiện diện của các kim loại này
gây ngộ độc chất xúc tác, hư hỏng thiết bị và giảm chất lượng sản phẩm.
Hàm lượng nitơ trong khoảng 372 ppm, đó là có khả năng gây ngộ độc chất
xúc tác và giảm độ ổn định của dầu trong quá trình bảo quản.
Một số đặc tính của dầu thô Kuwait được cho trong bảng 1.1
Bảng 1. 1. Tóm tắt một số đặc tính của dầu thô Kuwait
Tính chất

Đơn vị

Giá trị

Specific Gravity

-

0,8765

KUOP

-

11,84

Hàm lượng Lưu huỳnh

%wt

2,65

Hàm lượng Nước

%vol

0.00

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 5

GVHD: Lê Thị Như Ý

Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Áp suất hơi bão hòa

kPa

26,20

Hàm lượng Nitơ

ppm

372,00

Hàm lượng tro

%wt

0,00

Asphaltenes

%wt

2,50

Cặn Carbon conradson

%wt

6,11

Hàm lượng Sáp

%wt

3,80

Iron

ppm

0,70

Nickel

ppm

10,1

Vanadium

ppm

31,10

Sodium

ppm

3,30

o

Điểm đông đặc
Chỉ số axit
Viscosity
3.

20oC
40oC
50oC

C

-36

mgKOH/g

0,18

cSt
cSt
cSt

22,73

11,41
8,88

Đường cong chưng cất của dầu thô Kuwait:
Bảng 1. 2. Đường cong chưng cất của dầu thô Kuwait

o

C

C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
70,0
85,0
100,0
115,0
135,0
150,0
170,0
185,0
205,0
225,0
245,0
265,0
285,0
305,0

325,0
345,0
SVTH: Đỗ Khương Duy

% Vol
%Vol
0,01
0,51
0,39
1,22
1,06
1,65
2,69
2,05
2,17
2,36
3,06
2,24
3,01
2,31
3,13
3,16
3,12
3,09
3,12
3,16
3,13
3,02

o

API

Sum
0,01
0,52
0,91
2,13
3,19
4,84
7,53
9,58
11,75
14,11
17,17
19,41
22,42
24,73
27,86
31,02
34,14
37,23
40,35
43,51
46,64
49,66

246,80
147,00
119,80

110,80
94,90
92,70
79,72
71,38
66,09
62,22
58,32
55,12
52,38
49,65
47,28
45,50
43,02
39,95
36,70
34,50
33,68
30,24
Trang 6

%Mass
% Mass
Sum
0,00
0,00
0,30
0,30
0,25
0,55

0,82
1,37
0,76
2,13
1,19
3,32
2,09
5,41
1,64
7,05
1,76
8,81
1,97
10,78
2,60
13,38
1,94
15,32
2,65
17,97
2,06
20,03
2,83
22,86
2,89
25,75
2,89
28,64
2,91
31,55

3,00
34,55
3,08
37,63
3,07
40,70
3,02
43,72
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

365,0
385,0
400,0
415,0
430,0
445,0
460,0
475,0
490,0
505,0
520,0
535,0
550,0
565,0
565+

4.

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

3,01
3,00
2,22
2,14
2,12
2,08
2,01
1,93
1,90
1,84
1,76
1,67
1,58
1,51
21,57

52,67
55,67
57,89
60,03
62,15
64,23
66,24
68,17
70,07
71,91
73,67

75,34
76,92
78,43
100,00

26,58
25,61
24,78
23,91
22,75
21,76
21,00
20,12
19,09
18,09
17,15
16,27
15,41
14,55
3,65

3,08
3,09
2,30
2,23
2,23
2,19
2,13
2,06
2,04

1,98
1,91
1,82
1,74
1,67
25,81

46,80
49,89
52,19
54,42
56,65
58,84
60,97
63,03
65,07
67,05
68,96
70,78
72,52
74,19
100,00

Các cấu tử nhẹ trong dầu thô:
Bảng 1. 3. Các cấu tử nhẹ trong dầu thô

Component
Ethane
Propane
n-Butane

i-Butane
n-Pentane
i-Pentane
CycloPentane
n-Hexane
2-MethylPentane
3-MethylPentane
2,2-DimethylButane
2,3-DimethylButane
MethylcycloPentane

IV.

Cut (%Vol)
0,41
27,623
39,99
18,172
4,721
8,928
0,022
0,031
0,051
0,03
0,007
0,012
0,003

Crd (%Vol)
0,007

0,483
0,7
0,318
0,083
0,156
0
0,001
0,001
0,001
0
0
0

CÁC SẢN PHẨM THƯƠNG MẠI CỦA NHÀ MÁY:

Theo dự kiến, trong năm 2017, nhà máy lọc dầu Nghi Sơn sẽ đi vào vận hành
thương mại. Không giống như các sản phẩm khác, các sản phẩm nhiên liệu (LPG,
xăng dầu, Jet A1, diesel, FO,...) thường thay đổi theo thời gian và ngày càng
nghiêm ngặt, do sự quan tâm ngày càng cao đối với bảo vệ môi trường và y tế
cộng đồng. Do đó, các tiêu chuẩn chất lượng của Việt Nam không thể áp dụng cho
dự án. Thay vào đó phải xây dựng các tiêu chí của tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm
dựa trên các tiêu chuẩn Euro 3, Euro 4 để thực hiện các dự án trong khi vẫn đảm
bảo hiệu quả kinh tế của dự án.
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 7

GVHD: Lê Thị Như Ý

Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Các sản phẩm thương mại của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn là:
-

Các sản phẩm năng lượng: LPG, xăng dầu, Kerosene, Jet A1, diesel, FO.
Các sản phẩm phi năng lượng: benzen, paraxylene, polypropylene và lưu
huỳnh.
1.

Các sản phẩm năng lượng:
a.

Khí hóa lỏng (LPG):

Khí hóa lỏng (LPG) được tách ra từ phần nhẹ của chưng cất dầu thô, là hỗn
hợp của propane (C3) và Butane (C4) có tỷ lệ C3/C4 là 7:3 hoặc 5:5 tùy thuộc vào
điều kiện sử dụng. Ngoài ra, hỗn hợp có thể chứa lên đến 0,5% các hydrocarbon
nhẹ khác như butadien.
Tỷ lệ C3/C4 là một yếu tố quan trọng để đánh giá sự an toàn của LPG khi nó
được sử dụng như nhiên liệu hoặc nhiênl iệu.
Một số tiêu chí cơ bản để đánh giá chất lượng của LPG sau khi nhà máy lọc
dầu Nghi Sơn được đưa ra trong Bảng 1.4.
Bảng 1. 4. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của LPG
Tiêu chuẩn

Giá trị

Phương pháp

0,5

ASTM D1657

Áp suât hơi Reid (RVP) , kPa

1430

ASTM D1267

Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg

≤100

ASTM D2784

Mercaptan, ppm

≤20

ASTM D3227

20-50

ASTM D2163

Tỷ trọng (ở 15oC), kg/l

Propan, %vol, max
b. Xăng:

Thành phần chủ yếu là hydrocarbon từ C 5 đến C11, tương ứng với nhiệt độ sôi
thấp hơn 180oC. Tùy thuộc vào nguồn gốc của dầu thô mà thành phần hydrocarbon
(paraffin, naphtene, aromatic) trong xăng là khác nhau. Ngoài ra, còn tồn tại tạp
chất như nitơ, lưu huỳnh và oxy. Nhà máy lọc dầu luôn luôn quan tâm đến các hợp
chất lưu huỳnh, đặc biệt là mercaptan (RSH).
Chỉ số octan là các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất đối xăng. Hiện nay, xăng
RON95 chiếm lĩnh một phần không đáng kể trong thị trường Việt Nam, tuy nhiên,
nhu cầu đối với loại xăng này sẽ tăng đáng kể trong tương lai và sau năm 2015 sẽ
thống trị thị trường xăng dầu. Tiết kiệm nhiên liệu RON98 sẽ được giới thiệu do
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 8

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

việc sử dụng các siêu xe. Do đó, các nhà máy lọc dầu Nghi Sơn được quy hoạch để
sản xuất ba loại xăng: RON92, RON95 và RON98.
Bảng 1. 5. Các tiêu chuẩn chất lượng của xăng không Chì
Xăng không Chì
92
95
98

Tiêu chuẩn

Chỉ số
Octane, min

Research Octane
Number (RON)

92

95

98

Motor Octane
Number (MON)

82

85

88

Hàm lượng Chì, g/l

≤0

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm

≤ 50

Hàm lượng Benzene, %vol

1

Áp suất hơi bão hòa, kPa

43-75

Tỷ trọng (ở 15oC), kg/l

0,72-0,76

Phương pháp đo
TCVN 2703:2002
ASTM D2699
ASTM D2700
TCVN 7143:2002
ASTM D3237
TCVN 6701:2000
ASTM D5453
TCVN 6703:2000
ASTM D4420
TCVN 7023:2002
ASTM D4953
TCVN 6594:2000
ASTM D1298

c. Nhiên liệu phản lực Jet A1:

Động cơ phản lực làm việc ở điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ và áp suất thấp
do ở độ cao rất cao). Vì vậy, thông số kỹ thuật của loại nhiên liệu này nghiêm ngặt
hơn tất cả các loại nhiên liệu khác.

Bảng 1. 6. Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu phản lực JET A1
Tiêu chuẩn

Giá trị

Hàm lượng lưu huỳnh, %kl

≤0,1

Mercaptan, %kl
Tỷ trọng (ở 15oC), kg/l
Điểm chớp cháy, oC
Điểm đóng băng, oC
d.

Phương pháp đo
TCVN 2708:2002,
ASTM D1266-98
ASTM D3227
TCVN 6594:2002, ASTM D1298
TCVN 6608:2002, ASTM D3828
TCVN 7170:2002, ASTM D2386

≤0,003
0,775-0,84
38

-47

Diesel:

Bảng 1. 7. Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu Diesel
Tiêu chuẩn
Lưu huỳnh
SVTH: Đỗ Khương Duy

Đơn vị
Wt ppm

Giá trị
≤ 50/≤ 350
Trang 9

Phương pháp đo
TCVN 6701:2000
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

ASTM D2622/
D5433
Chỉ số Cetane

-

48 – 50 /
46 - 47

50%

o

C

-

90%

o

C

360

95%

o

C

-

Điểm chớp cháy

o

C

55

Độ nhớt động học
(40 oC)

cSt

2 - 4.5

Cặn Conradson

wt%

≤ 0.2

Phần cất

o

Điểm chảy

C

6

wt%

≤ 0.01

Nước
Nước và tạp chất
Tạp chất

mg/kg
vol%
mg/l

≤ 100
10

Tỷ trọng (15 oC)

kg/l

≤1

mg/100ml

≤2
≤ 2.5

Hàm lượng tro

Màu
Độ ổn định
e.

ASTM D976/ D613

TCVN 2698:2002
ASTM D86
TCVN 6608:2000
ASTM D3828/ D93
TCVN 3172:2003
ASTM D445
TCVN 6324:1997
ASTM D189/ D4530
TCVN 3753:1995
ASTM D97
TCVN 2690:1995
ASTM D 482
ASTM E 203
ASTM D2709
ASTM D 2276
TCVN 2694:2000
ASTM D 1298/
D4052
ASTM D 1500
ASTM D 2274

Dầu FO (Fuel Oil):

FO là một sản phẩm nặng của nhà máy lọc dầu có điểm sôi cao hơn 350 oC.
Phân loại FO dựa vào hai tiêu chí là độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh. FO có hai
ứng dụng chính là làm nhiên liệu đốt công nghiệp (nhà máy điện, lò nung...) và
nhiên liệu cho các tàu lớn chạy bằng động cơ diesel chậm và tải trọng lớn.

Bảng 1. 8. Tiêu chuẩn chất lượng của FO
Tiêu chuẩn
Lưu huỳnh
Tỷ trọng
(15oC)
Độ nhớt động
SVTH: Đỗ Khương Duy

Đơn vị

Giá trị

wt%

≤ 1.0

Kg/l

≤ 0.991

cSt

≤ 380
Trang 10

Phương pháp đo
TCVN 6701:2000
(ASTM D2622)/ D129/
D4294/ TCVN2708:2002
(ASTM D 1266-98)

TCVN 6594:2000
ASTM D1298
TCVN 3171:2003
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

học (50oC)
o

Điểm chảy

C

24

Hàm lượng
tro

wt%

≤ 0.15

CCR

wt%

≤ 16

Điểm chớp
cháy

o

Nước
Tạp chất
Nhiệt trị
Vanadium
Natri
2.

C

66

vol%

≤ 1.0

wt%
cal/g
Wtppm
Wtppm

≤ 0.15
≤ 9800
≤ 200

≤ 100

ASTM D445
TCVN 3753:1995
ASTM D97
TCVN 2690:1995
ASTM D482
TCVN 6324:2000
ASTM D 189/ D4530
TCVN 6608:2000
ASTM D3828/ D93
TCVN 2692:1995
ASTM D95
ASTM D473
ASTM D240/ D4809
ASTM D5863
ASTM D 5863

Sản phẩm phi năng lượng:
a.

Benzene:

Benzene được sử dụng làm nguyên liệu thô cho việc xử lý các sợi polyamide
và capron, nylon, cao su tổng hợp và nhựa dựa trên phenol, thuốc nhuộm, dược
phẩm,...
Bảng 1. 9. Các tiêu chuẩn chất lượng của Benzene
Tiêu chuẩn

Giá trị

Phương pháp đo

Độ tinh khiết, %wt

≥ 99,9

ASTM D4492

Hàm lượng lưu huỳnh, ppm

≤ 1,0

ASTM D1685

0,882-0,886

ASTM D4052

Tỷ trọng (15oC), kg/l
b.

PolyPropylene:

Đây là nguyên liệu chính cho công nghiệp sảnxuấtcác loại vật liệu tổng hợp.
Vật liệu xây dựng Polypropylene dần dần thay thế các vật liệu truyền thống như
gỗ, kim loại, gốm sứ,...
Hiện nay, Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn về chất lượng của các sản phẩm
nhựa như polypropylene (PP). Ở nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, polypropylene đặc
điểm kỹ thuật chủ yếu là độ tinh khiết của sản phẩm đạt 99,5%.

c.

Lưu huỳnh:

Lưu huỳnh được thu hồi từ khí acid có chứa hàm lượng lưu huỳnh (H2S, COS,

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 11

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

CS2). Lưu huỳnh có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực của
ngành công nghiệp như sau:
- Dưới 90% lưu huỳnh cho sản xuất H2SO4.
- Dưới 10% của lưu huỳnh được sử dụng để sản xuất cao su lưu hóa, dược
phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, ...

V.

CÁC PHÂN XƯỞNG CỦA NHÀ MÁY:
Bảng 1. 10. Các phân xưởng nhà máy

UNIT
Crude Distillation Unit (CDU)

LPG Recovery Unit (LPGRU)
Hydrogen Compression & Distribution
Sour Water Stripper (SWS)
Amine Regeneration Unit (ARU)
Saturated LPG Treater
Naphtha & Aromatics Complex (NAC)
Kerosene Hydrodesulphuriser (KHDS)
Gas Oil Hydrodesulphuriser (GOHDS)
Residue Hydrodesulphuriser (RHDS)
Residue Fluid Catalytic Cracker
(RFCC)
RFCC LPG Treater
RFCC Light Gasoline Treater
Propylene Recovery Unit (PRU)
Selective Hydrogenation and Indirect
Alkylation (SHU/InAlk)
Polypropylene Unit (PPU)
Hydrogen Manufacturing Unit (HMU)
Sulphur Recovery Unit (SRU)
Tail Gas Treating Unit (TGTU)

DESIGNER / LICENSOR
Foster Wheeler
Foster Wheeler
Foster Wheeler
Foster Wheeler
Foster Wheeler
UOP
UOP
Axens

Axens
Chevron

CHƯƠNG II :

Axens

TỔNG

UOP
UOP
Axens

QUAN

UOP

PHÂN

Mitsui
Foster Wheeler
Jacobs
Jacobs

VỀ
XƯỞNG
CDU
CỦA

NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN

I.

PHÂN XƯỞNG CDU CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI

SƠN:
1.

Mục đích:

Mục đích của phân xưởng CDU là tách sơ bộ dầu thô để tạo ra những sản
phẩm làm nguyên liệu cho những phân xưởng chế biến sâu và làm những cấu tử
pha trộn trực tiếp.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 12

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

2.

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Sơ đồ công nghệ:

Quá trình phân tách thực hiện trong tháp chưng cất khí quyển, có thiết bị
ngưng tụ đỉnh nhưng không có thiết bị đun sôi lại ở đáy tháp, hoạt động dưới áp

suất từ 1÷ 3 (barg). Các dòng sản phẩm được trích ra từ các tháp tách cạnh sườn
(strippers), các tháp strippers gồm: Strippers Kerosene, AGO: dùng hơi nước quá
nhiệt để bay hơi các cấu tử nhẹ của các dòng sản phẩm Kerosene, AGO.
Các phần nhẹ bay hơi từ các Strippers được đưa lại tháp chính tại vị trí phía
trên đĩa lấy sản phẩm (Draw-off tray).
Chiều cao tổng thể của tháp chưng cất khí quyển khoảng 50m, được trang bị
qui ước từ 30÷50 đĩa, còn các tháp tách cạnh sườn (strippers) có từ 2÷10 đĩa cùng
loại với tháp chính.
Dầu thô lạnh được nâng nhiệt sơ bộ thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt sử
dụng nhiệt thu hồi từ các sản phẩm và từ các dòng hồi lưu tuần hoàn đến nhiệt độ
tách muối (nhiệt độ này phụ thuộc vào tỉ trọng API của dầu thô, nằm trong
khoảng 110oC-140oC), tại nhiệt độ này dầu thô được khử muối. Công đoạn này
được thực hiện ở áp suất đủ lớn (khoảng 12 bar) nhằm mục đích giữ cho hỗn hợp
dầu thô và nước tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ mong muốn. Dầu thô sau khi
tách muối sẽ tiếp tục được nâng nhiệt thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt khác
nhằm thu hồi tối đa lượng nhiệt từ các dòng sản phẩm có nhiệt độ sôi cao hơn đến
nhiệt độ khoảng 200°C thì được đưa vào tháp tách 2 pha để tách phần hơi trong
dầu thô, giảm một phần chi phí và kích thước lò đốt. Sau đó đưa vào lò đốt nhằm
nhằm tăng nhiệt độ của dầu thô lên đến nhiệt độ mong muốn (khoảng 340-360 oC)
và đưa vào tháp phân tách chính. Hơi tại đỉnh tháp được ngưng tụ thông qua hệ
thống làm nguội bằng quạt rồi vào bình hồi lưu. Tại đây dòng naphtha lấy ra sẽ
được đưa qua tháp ổn định xăng trong phân xưởng thu hồi LPG nhằm loại bỏ các
thành phần nhẹ và nước. Các dòng sản phẩm tách cạnh sườn sẽ qua các thiết bị
strippers để loại bỏ các thành phần nhẹ (dùng hơi nước hoặc thiết bị đun sôi lại).
Phần nhẹ tách ra sẽ quay về thân tháp (đây được coi là dòng hồi lưu trung gian),
còn phần nặng được xem là sản phẩm của phân xưởng. Các sản phẩm sau đó được
làm lạnh bằng cách trao đổi nhiệt với dầu thô ban đầu và được đưa đi phối trộn,
lưu trữ trung gian hoặc được xử lý tiếp.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 13

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

a.
Hệ thống tiền gia nhiệt cho dầu thô:
Dầu thô được bơm từ bể chứa đến phân xưởng chưng cất dầu thô bởi bơm
nguyên liệu. Sau khi đi vào cụm phân xưởng, dầu thô được gia nhiệt tại 2 dãy
thiết bị trao đổi nhiệt bị phân cách bởi thiết bị tách muối để thu hồi nhiệt nhằm
nâng nhiệt độ của dầu thô.
Tại dãy trao đổi nhiệt đầu tiên (dãy tiền gia nhiệt nguội), nhiệt độ của dầu thô
từ 30oC được nâng lên 151oC.
Sau khi ra khỏi thiết bị tách muối, dầu thô được bơm đến dãy tiền gia nhiệt
nóng (Hot Preheat Crude Train), nhiệt độ của dầu thô được nâng lên từ 151 oC
đến 200oC.
Dầu thô được bơm qua thiết bị Flash để tách những cấu tử nhẹ cho đi trực
tiếp vào tháp. Phần còn lại được bơm qua hệ thống gia nhiệt nâng nhiệt độ lên
280oC trước khi đi vào lo đốt.
Bảng 2. 1. Tóm tắt các thiết bị trao đổi nhiệt cũng như các dòng sản phẩm nóng
được sử dụng trong mỗi thiết bị trao đổi nhiệt.
Dãy tiền gia nhiệt nguội
E-114: Trao đổi với dòng Top Pump E-100: Trao đổi với dòng Kerosene từ
Around từ tháp T-100.

tháp T-100.

E-101: Trao đổi với dòng Kerosene E-102: Trao đổi với dòng Residue đi từ
Pump Aroundđi từ tháp E-104.

E-106.

E-103: Trao đổi với dòng AGOđi từ
tháp E-107.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 14

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Dãy tiền gia nhiệt nóng
E-104: Trao đổi với dòng Kerosene E-108: Trao đổi với dòng LGO Pump
Pump Around từ tháp T-100.

Around từ E-105.

E-106: Trao đổi với dòng Residue từ

E-107: Trao đổi với dòng AGO từ tháp

tháp E-109.

T-100.

E-109: Trao đổi với dòng Residue từ E-105: Trao đổi với dòng LGO Pump
tháp T-100.

Around từ tháp T-100.

E-111: Trao đổi với dòng HGO Pump E-110: Trao đổi với dòng Residue tư
Around từtháp T-100.

tháp T-100.

b. Cụm thiết bị tách muối:
Trong dầu thô luôn tồn tại một lượng muối lẫn vào do trong quá trình khai
thác và vật chuyển dầu. Vì thế trong quá trình chế biến muối được tách ra khỏi
dầu thô sau khi qua quá trình tiền gia nhiệt nguội.
Trong đồ án mô phỏng cụm thiết bị tách muối có thể bỏ qua và không cần mô
phỏng vào trong phân xưởng CDU.
c.
Lò đốt:
Để nâng nhiệt độ của dầu thô đến nhiệt độ cần thiết cho quá trình chưng cất
(340-364oC tương ứng với trường hợp vận hành dầu Bạch Hổ hay dầu Dubai) và
hóa hơi một phần dầu thô, lò đốt E-113 được đặt sau dãy tiền gia nhiệt nóng. Lò
đốt E-113 được thiết kế với công suất 8200Mcal/h.

II.

CƠ SỞ THIẾT KẾ:
1.

Mục đích thiết kế:

Thiết kế của CDU phải phù hợp với mục tiêu của toàn bộ nhà máy lọc dầu, đó
là tối đa các phần cất và tối thiểu cặn. Thiết kế phải linh động trong sản xuất sản
phẩm, cho phép sự thay đổi nhỏ trong chất lượng nguyên liệu.
Có hai trường hợp thiết kế và sản xuất kerosene được thiết kế để đảm bảo tiêu
chuẩn của cả kerosene dùng trong nhiên liệu phản lực và kerosene dùng trong mục
đích khác. Tuy nhiên, điểm chớp cháy của sản phẩm kerosene và tiêu chuẩn
ASTM-D86 IBP sẽ đạt được tại phân xưởng Kerosene Hydrodesulphuriser.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 15

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Thiết kế kết hợp các đặc điểm về sử dụng năng lượng tối ưu và thu hồi nhiệt
phù hợp với sự phân tách sản phẩm.
Phân xưởng sản xuất ra các dòng sau:
-

Dòng khí đỉnh được đưa đến phân xưởng thu hồi LPG.

Dòng Naphtha chưa ổn định được đưa đến phân xưởng thu hồi LPG cho

-

các quá trình tiếp theo.
Dòng Kerosene được đưa đến phân xưởng KHDS (Kerosene Hydro

-

Desulphuriser) hoặc tới Slops trong trường hợp KHDS ngừng hoạt động.
Dòng Gasoil được đưa đến phân xưởng GOHDS hoặc bể chứa trung gian

-

GOHDS.
Dòng cặn khí quyển được đưa nóng đến phân xưởng RHDS cho quá trình
xử lý tiếp theo hoặc được chứa trung gian.

Phân xưởng có thể nhận các dòng sau
-

Dòng naphtha kết hợp từ phân xưởng KHDS và GOHDS vào bình tách
đỉnh của tháp chưng chưng cất dầu thô.
2.

Các nguồn nguyên liệu thiết kế:

Nguồn nguyên liệu cho thiết kế cơ bản của CDU là 100% dầu thô Kuwait.
Lượng nước tối đa có trong dầu thô là 0.5% thể tích.
Năng suất của CDU cho 85% thể tích lỏng dầu thô Kuwait và 15% thể tích

lỏng dầu thô Murban là 200000 BPSD.
3.

Các trường hợp thiết kế:
a.

Thiết kế cơ bản:

Overflash được xác định là 5%.
CDU được thiết kế cho các điểm cắt cho TBP và các tiêu chuẩn sản phẩm
như bảng sau.
Bảng 2. 2. Các điểm cắt của sản phẩm của CDU
Điểm cắt TBP (oC)
Các sản phẩm
Naphtha/ Kerosene
Kerosene/ Gas Oil
Gas Oil/ Atm. Residue

Cơ bản/
Hồi lưu lạnh/
Murban
165
220
360

Tối đa
Kerosene

Tối thiểu
Kerosene

160
224
360

176
220
360

Bảng 2. 3. Tiêu chuẩn của sản phẩm
Các sản phẩm
SVTH: Đỗ Khương Duy

Tiêu

Các trường hợp
Trang 16

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

chuẩn
Cơ bản
sản phẩm

Min

Kero

Max
Kero

Murba
n

Full Naphtha
ASTM D86 90% vol (oC)

155 max

144

154

142

144

Kerosene
ASTM D86 IBP (oC)

144 min

143

148

143

144

ASTM D86 10% vol (oC)

205 max

176

183

174

176

ASTM D86 90% vol ( C)
ASTM D86 EP (oC)

230 max
300 max

217
234

219
236

219
236

217
234

Flash point ASTM D56/
D3828 (oC)

38 min

38

43

36

38

360 max

350

360

360

348

55 min

84

85

85

83

o

Atmospheric Gasoil
ASTM D86 90% vol (oC)
Flash point ASTM D93/
D3828 (oC)

Bảng 2. 4. Tiêu chuẩn của quá trình phân tách
GAP
5% vol ASTM D86 Kerosene và 95% vol
ASTM D86 Naphtha trừ nguyên liệu
5% vol ASTM D86 Atm. Gas Oil và 95% vol
ASTM D86 Kerosene

Giá trị
5oC min.
0oC min.

b. Trường hợp tối thiểu Kerosene:
CDU có thể tăng lượng sản xuất Naphtha để bù lại phần cất của kerosene để
tối đa lợi nhuận. Trường hợp này overflash được giảm từ 5 xuống 2.3%.
4.

Các trường hợp kiểm tra:
a.

Trường hợp tối đa Kerosene:

CDU có thể tăng lượng kerosene rút ra với chất lượng chấp nhận được để phù
hợp với thay đổi thị trường. Sự thay đổi tương ứng với 17% lớn hơn lượng sản
xuất kerosene trong trường hợp cơ bản.
b.

Trường hợp hồi lưu lạnh:

CDU có độ linh hoạt đề vận hành với 5% wt tỉ số hồi lưu lạnh (naphtha lạnh/
lượng hồi lưu tuần hoàn đỉnh nóng). Phương pháp bao gồm dòng naphtha thô từ
bình tách đỉnh đưa đến dòng quay lại của hồi lưu tuần hoàn đỉnh.
CDU sẽ vận hành theo cách này trong suốt quá trình khởi động, rửa, offdesign. Các điểm cắt TBP như trong trường hợp cơ bản.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 17

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

c.

Trường hợp Murban:

Thiết kế của CDU sẽ được kiểm tra cho nguyên liệu thay thế gồm 85% thể
tích lỏng dầu thô Kuwait / 15% thể tích lỏng dầu Murban. Các điểm cắt TBP như ở
trường hợp cơ bản.

CHƯƠNG III :
I.

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HYSYS

TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC PHẦN MỀM MÔ PHỎNG:

Dầu và các sản phẩm dầu mỏ đã được biết đến từ xa xưa. Mới
đầu con người đã dùng nó để thắp sáng hoặc để chữa bệnh. Nhu
cầu về dầu và sản phẩm chế biến từ dầu gia tăng đột ngột vào
đầu thế kỷ XX do sự xuất hiện của động cơ đốt trong cũng như do
sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp. Do vậy,
dầu mỏ và khí đốt tự nhiên ngày càng đóng vai trò quan trọng
trong cuộc sống con người.
Hiện nay, dầu và khí cũng như các sản phẩm của chúng được
sử dụng trong tất cả các nghành kinh tế thế giới. Ý nghĩa của dầu
và sản phẩm của dầu đặc biệt tăng nhanh vào những năm gần

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 18

GVHD: Lê Thị Như Ý

Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

đây, nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra tại nhiều
nước phát triển.
Dầu và khí tự nhiên ngày càng được sử dụng rộng rãi không
chỉ như một chất đốt truyền thống mà còn như một dạng nguyên
liệu quý giá cho công nghiệp hoá học. Nhà bác học Nga vĩ đại
Menđêlêép đã từng nói rằng đem dầu làm chất đốt - đó là tội lỗi,
bởi dầu là nguyên liệu quý để điều chế rất nhiều các sản phẩm
hoá học.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ cả
về số lượng và chất lượng, chúng ta phải không ngừng cải tiến về
công nghệ và phương pháp sản xuất. Vì vậy, các công trình nghiên
cứu khoa học, các dự án thiết kế được tiến hành, và cùng với sự
phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin, với những
máy tính tốc độ cao, các hệ điều hành siêu việt, các lập trình viên
đã góp phần to lớn cho sự ra đời của các phần mềm mô phỏng.
Trước đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi rất nhiều thời
gian, và khả năng thực hiện dự án đó là khó có thể không thể biết
trước được. Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì công
việc trở nên nhẹ nhàng đi rất nhiều, chúng ta có thể mô phỏng
hoạt động của các nhà máy trong các chế độ vận hành khác nhau,
thay đổi các thông số làm việc của bất kỳ đơn vị hoạt động nào
mà không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động chung của nhà máy.
Ngoài ra, với những tính năng của các phầm mềm mô phỏng ta có
thể thiết kế được các dự án khác nhau, tìm được phương án tối ưu
nhanh, cho kết quả khả quan và đạt hiệu quả kinh tế, quan trọng

hơn nữa là áp dụng được cho hầu hết các lĩnh vực của nghành dầu
khí và các ngành công nghệ hoá học, đảm bảo được tính khả thi
cho những kế hoạch lớn sẽ được thực hiện trong tương lai.
Một số phần mềm mô phỏng:
- Simsci (PRO//II).
- Hyprotech (HYSIM, HYSYS, HTFS, STX/ACX, BDK).
- Bryan research & engineering (PROSIM, TSWEET).
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 19

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

- Winsim (DESIGN II for Windows).
- IDEAS Simulation.
- Simulator 42.
- RSI.
- Chemstations.
Là một kỹ sư công nghệ nghành lọc hoá dầu trong tương lai,
mỗi người trong chúng ta nên trang bị cho mình một phần mềm
mô phỏng để giúp cho công việc được tốt hơn.

II.

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS:

Hysys là phầm mềm chuyên dụng dùng để tính toán và mô
phỏng công nghệ được dùng cho chế biến dầu và khí, trong đó các
quá trình xử lý và chế biến khí được sử dụng nhiều nhất. Hysys
chạy trên Windows là phiên bản mới của Hysim, phần mềm này
trước đây dùng trên hệ điều hành Dos.
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech-Canada thuộc công
ty AEA Technologie Engineering Software - Hyprotech Ltd. Là một
phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ
chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ
giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các thông số
trong quá trình thiết kế nhà máy chế biến khí. Ngoài thư viện có
sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất
thuận tiện cho việc sử dụng. Ngoài ra Hysys còn có khả năng tự
động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập đủ thông tin. Đây
chính mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh những sai sót và
đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau.
 Hysys được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:
• Steady Mode: Trạng thái tỉnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho
một quátrình.
• Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy
trình ở trạng thái đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi
các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của một vài thông
số.
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 20

GVHD: Lê Thị Như Ý

Đồ án tốt nghiệp

III.

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

ỨNG DỤNG CỦA HYSYS:

1.
Hysys.Concept:
Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả
nhất.
2.
Hysys.Process:
Giảm thấp nhất vốn đầu tư và chi phí vận hành, chọn lựa cách
bảo quản,các đặc tính và phân loại thiết bị, trang bị và sữa chữa
các thiết bị để cải tiến quá trình hoạt động và điều khiển nhà
máy.
3.
Hysys.Plant:
Sử dụng công cụ mô phỏng để đưa ra các điều kiện thuận lợi,
đánh giá hoạt động của nhà máy hiện hành, trang bị các thiết bị
để đạt được độ tin cậy về hoạt động, an toàn, lợi nhuận cao nhất.
Cải tiến các thiết bị có sẵn và mở rộng quy mô nhà máy hiện
hành.
4.
Hysys.OTS:
Những qui trình hướng dẫn hoạt động giúp người vận hành
nắm bắt về công nghệ, mức độ an toàn trong hoạt động của nhà

máy, làm theo những qui tắc hướng dẫn về an toàn và vận hành
để tăng lợi nhuận.
5.
Hysys.RTO+:
Tối ưu hiệu quả nhà máy, chuyển đổi mô hình sản xuất, sử
dụng công nghệ có sẵn và tăng lợi nhuận trong hoạt động bằng
cách cho phép những thay đổi về công nghệ và sản phẩm.
6.
Economix:
Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa
vào nó mà có những thông tin xác thực nhằm quyết định về vấn
đề đầu tư và xây dựng một cách có hiệu quả nhất.

IV.

GIỚI THIỆU VỀ CẤU TRÚC CỦA HYSYS:

Cấu trúc cơ bản của Hysys được thể hiện qua ba điểm quan
trọng sau:
Unique Concepts (Những khái niệm duy nhất): Mặc định
cách mà người sử dụng xây dựng môi trường mô phỏng trên
Hysys.
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 21

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Powerful Engineering Tools (Những công cụ thiết kế tối
ưu): Quyết định cách Hysys thực hiện các phép tính toán.
Primary Interface Elements (Những yếu tố tương giao cơ
sở): Được dung để giúp người sử dụng làm việc với Hysys.
1.
Unique Concepts (Những khái niệm duy nhất):
Hysys được xây dựng dựa trên rất nhiều khái niệm quan trọng
để có thể thực hiện hiệu quả nhất quá trình mô phỏng. Hai khái
niệm quan trọng nhất quyết định đến cách thức cơ bản để người
sử dụng xây dựng một quá trình mô phỏng trên Hysys là:
• Những khái niệm về Flowsheet và Sub-Flowsheet.
•

Những khái niệm về Environment (Môi trường).
a.
Flowsheets và Sub-Flowsheets:
Hysys Flowsheets gồm các thành phần sau:
- Fluid Package có những tính chất về Package như thành
phần và trạng thái…
- Flowsheet Objects gồm những thiết bị và dòng vật chất
hay dòng năng lượng.
- PFD là mô phỏng bằng hình vẽ, chỉ ra mối liên kết giữa các
thiết bị và dòng vật chất hay dòng năng lượng.
- Workbook là những kết quả mô phỏng được xuất ra dưới
dạng bảng (có một màn hình riêng để biểu diễn các Flowsheets).
Từ flowsheets chính, ta có thể dùng những Sub-Flowsheet để
việc mô tả được rõ ràng hơn.

Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys đã chứng tỏ được ưu
điểm của mình:
+ Ta có thể phân chia một quy trình lớn thành những quy trình
nhỏ chính xác hơn.
+ Có thể xây dựng một quá trình làm mẫu và sử dụng cho
những mô hình mô phỏng khác.
+ Có thể tạo một Sub-Flowsheet trong một Sub-Flowsheet
khác.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 22

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys gần giống với cấu trúc
thư mục, trong đó thư mục chính là Flowsheet, thư mục con là
Sub-Flowsheet và các file có nội dung là những thông tin về thiết
bị hoặc dòng vật chất hay dòng năng lượng.
b.
Environment:
Khái niệm cho phép ta xuất hay nhập những thay đổi trong
một môi trường này mà các môi trường khác vẫn giữ nguyên như
khi ta còn ở trong môi trường đó.
Có 5 Environment trong Hysys:

- Basis (cơ bản): Nơi tạo ra, định nghĩa hay thay đổi Fluid
Package. Nói chung, một FluidPackage sẽ chứa tối thiểu một
Property Package cũng như thành phần của các cấu tử giả định,
ngoài ra còn có thể chứa những thông tin về các thông số tương
tác hay phản ứng.
- Oil Characterization (đặc trưng về dầu): Cho phép ta
đặc trưng hoá những lưu chất dầu mỏ bằng các định nghĩa những
Assay và Blend. Đặc trưng dầu cho phép tạo ra các cấu tử giả sử
dụng trong Fluid Package. Môi trường dầu là duy nhất có thể đến
từ Basic môi trường.
- Main Flowsheet (Flowsheet chính): Đây là môi trường
mà phần lớn ta sẽ sử dụng để cài đặt hay định nghĩa các dòng
hay thiết bị và Sub-Flowsheet.
- Sub-Flowsheet: Chức năng tương tự như Main Flowsheet,
nhưng ở mức độ nhỏ hơn.
- Column (tháp): Để định nghĩa hay cài đặt những dòng và
thiết bị liên quan đến tháp chưng cất như số đĩa, thiết bị ngưng tu,
thiết bị đun sôi lại…

Smulation Basis Environment Oil Characterization Environment

Mối liên hệ giữa các môi trường trong Hysys:

Column Environment

SVTH: Đỗ Khương Duy

Main Flowsheet Environment

Trang 23

Sub-Flowsheet Environment

GVHD: Lê Thị Như Ý
Sub-Flowsheet Environment


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

2.
Powerful Engineering Tools (Công Cụ thiết kế tối ưu):
Hysys cho phép ta tiết kiệm rất nhiều thời gian khi tiến hành
thao tác mô phỏng và tính toán, điều này được thể hiện rõ qua
ba điểm sau:
- Bất cứ khi nào ta đưa vào một thông tin mới, Hysys sẽ tự
động tính lại tất cả những ảnh hưởng của thông số này và đưa ra
những thông tin cập nhật nhất ở mọi vị trí.
- Khi đưa vào đủ thông tin cần thiết, Hysys sẽ tự động tính rất
nhanh.
- Kết quả được truy xuất theo hai chiều (trước và sau).
3.
Primary Interface Elements (Những yếu tố tương giao cơ
sở):
Có rất nhiều cách truy cập thông tin trong Hysys và các thông
tin đó luôn được cập nhật. Ba yếu tố tương giao cơ sở là:
- PFD (Process Flow Diagram): Là sự mô tả quá trình mô
phỏng bằng hình vẽ, biểu diễn những mối liên hệ giữa các dòng
và thiết bị. Ta có thể dung PFD để xây dựng hay kiểm tra những

tính toán của mình và đưa ra những thôngtin về quá trình bằng
cách dùng các bảng cân bằng vật chất (Materiel BalanceTables).
- Workbook: là tập hợp của nhiều trang trình bày những
thông tin về quá trình dưới dạng bảng. Mỗi trang sẽ đưa ra những
thông tin cụ thể về một dòng hay thiết bị nào đó.
- Property View (khung thuộc tính): gồm nhiều khung thuộc
tính của các dòng hay thiết bị.
Thông tin giữa những yếu tố trên là giống nhau hoàn toàn,
nên ta có thể truy cập ở đâu thuận tiện nhất.

V.

CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG:

Để làm một bài mô phỏng về một công nghệ ta cần phải thực hiện qua các
bước sau :
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 24

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

 Chọn hệ đơn vị : Đối với mỗi bài toán mô phỏng thì vấn đề chọn hệ đơn vị có
một tầm quan trọng vô cùng lớn. Chọn đơn vị quyết định đến độ chính xác của
một bài mô phỏng. Trong Hysys, không giống như các phầm mền mô phỏng

khác, ta có thể tiến hành chọn một hệ đơn vị mặc định của phần mềm hoặc
chọn một hệ đơn vị mới ngoài phần mền mà ta có thể chỉnh sữa được. Để chọn
hệ đơn vị ta chọn Tool → Preferences → Variables.
 Nhập các cấu tử: Trong tất cả các phần mềm mô phỏng, nhập các cấu tử là
một phần không thể thiếu để tiến hành mô phỏng. Để nhập các cấu tử ta chọn
Add trong Components. Ta có thể tìm các cấu tử theo Sim name, Full name
hoặc Formula. Ngoài ra, ta có thể tìm theo loại cấu tử bằng cách chọn View
Filters.
 Chọn hệ nhiệt động: Chọn hệ nhiệt động được sử dụng để tính toán dòng và
các tính chất nhiệt động của các cấu tử và hỗn hợp trong quá trình mô phỏng
(enthalpy, entropy, tỷ trọng, cân bằng lỏng- hơi,…). Vì vậy, việc chọn một hệ
nhiệt động phù hợp có một ý nghĩa vô cùng quan trọng, là cơ sở cho việc tính
toán mô phỏng cho kết quả đúng. Để chọn hệ nhiệt động ta chọn Add trong
Fluid Pkgs.
 Vào môi trường mô phỏng: Sau khi hoàn thành các bước chuẩn bị cần thiết ta
bắt đầu chương trình mô phỏng trong giao diện Simulation Basis
Managerbằng cách bấm vàoEnter Simulation Envirconment.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 25

GVHD: Lê Thị Như Ý