Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) Dung Quất

Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Phần mở đầu
Propylene là một một chất có vai trò quan trọng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơhóa dầu. Nó được sử dụng trong sản xuất một loạt các sản phẩm hóa dầu như
polypropylene, acrylonitrile, cumene, rượu, tổng hợp oxo propylen oxit, axit acrylic,
isopropyl rượu và hóa chất polygas. Riêng Polypropylene chiếm khoảng một nửa
lượng tiêu thụ propylene thế giới, do đó thúc đẩy nhu cầu sản xuất. Ngoài ra propylene
còn được sử dụng trong một nhà máy lọc dầu để alkyl hóa, xúc tác trùng hợp và sử
dụng trong phản ứng dime hóa, sản xuất hỗn hợp xăng có chỉ số octane cao. Vì vậy,
propylene là nguồn cung cấp nguyên liệu cho ba lĩnh vực: nhà máy lọc dầu (70%), hóa
chất (92- 96%), và polymer (99,6%). Hiện nay, propylene chủ yếu được sản xuất từ
quá trình: steam cracking naphta và cracking xúc tác (FCC). Ngoài ra có thể sử dụng
các phương pháp khác như: olefin metathesis, MTO/MTP (methanol to olefin/
Methanol to propylene) và dehydro hóa propane. Khoảng 68% propylene thế giới
được sản xuất bởi quá trình steam cracking và khoảng 29% được sản xuất bởi quá
trình FCC. 3% còn lại được sản xuất thông qua dehydro hóa propane và olefin
metathesis. Sản lượng propylene toàn cầu hiện tại khoảng 54 triệu tấn/năm và có giá
trị khoảng 17 tỷ USD. Phần lớn propylene sản xuất và tiêu thụ tập trung ở miền Bắc
Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản. Những vùng đất đó chiếm khoảng 70% nhu cầu và khoảng
68% công suất thế giới.
Nhu cầu propylene dự kiến tăng nhanh và gần gấp đôi trong 10 năm tới, sản lượng dự
kiến khoảng 100 triệu tấn vào năm 2019 với tốc độ tăng trưởng 4,7%/năm. Chính sự
gia tăng này đã thúc đẩy quá trình sản xuất propylene ngày một phát triển mạnh mẽ
hơn. Tại Việt Nam, propylene chủ yếu được sản xuất từ quá trình FCC. Do vậy, em xin
chọn đề tài:” mô phỏng phân xưởng thu hồi propylene của nhà máy lọc hóa dầu Dung
Quất” làm đề tài đồ án kỹ sư.

1

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ
MỤC LỤC

Phần mở đầu................................................................................................................1
MỤC LỤC.................................................................................................................... 2
Chương 1: TỔNG QUAN............................................................................................7
1.1.

Propylene....................................................................................................................................7

1.1.1.

Tính chất vật lý...................................................................................................................7

1.1.2.

Tính chất hóa học. [2].........................................................................................................7

1.1.3. Các thông số kĩ thuật liên quan đến vận chuyển và tồn trữ...................................................8
1.1.4. Ứng dụng va quy mô thị trường.............................................................................................9
1.1.4.1.

Ứng dụng........................................................................................................................9

1.1.4.2.

Quy mô sản xuất và tiêu thụ. [3]....................................................................................9

1.2.

Nhà máy lọc dầu Dung Quất....................................................................................................11

1.2.1.

Giới thiệu chung [4]..........................................................................................................11

Chương 2: Dây chuyền sản xuất...............................................................................21
2.

Dây chuyền công nghệ..................................................................................................................21

Chương 3: Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU).................................22
3.

Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)........................................................................22

3.1.

Giới thiệu phần mềm mô phỏng HYSYS.................................................................................22

3.2.

Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)....................................................................22

3.2.1.

Các thông số đầu vào........................................................................................................23

3.2.1.1.

Mô phỏng cụm tháp tách C4+........................................................................................24

3.2.1.2.

Mô phỏng cụm tháp tách ethane......................................................................................30

3.2.1.3.

Mô phỏng cụm tháp tách propane....................................................................................35

3.2.2.

Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng..........................................................54

3.2.3.1.

Tính toán cân bằng vật chất..............................................................................................55

3.2.3.2.

Tính toán cân bằng năng lượng........................................................................................56

KẾT LUẬN................................................................................................................57
Danh mục tài liệu tham khảo....................................................................................58

2

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Danh mục Hình
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của propylene
Hình 1.2: Phân bố lượng tiêu thụ propylene trên thế giới năm 2016
Hình 1.3: Sơ đồ nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất
Hình 1.4: Cấu hình nhà máy lọc dầu Dung Quất
Hình 1.5: Bản vẽ PFD cụm tháp tách C4+
Hình 1.6: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Ethane
Hình 1.7: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Propane
Hình 3.1 : Case mô phỏng phân xưởng PRU
Hình 3.2: Tab worksheet thiết bị tách bap ha D-2101
Hình 3.3: Tab worksheet thiết bị trao đổi nhiệt E-2101
Hình 3.4: Tab worksheet thiết bị làm mát E-2104
Hình 3.5: Tab Design của tháp tách C4+
Hình 3.6: Tab Spec của tháp tách C4+
Hình 3.7: Tab Design bơm P-2103A/B
Hình 3.8: Tab worksheet bơm P-2103A/B
Hình 3.9: Tab worksheet thiết bị gia nhiệt E-102
Hình 3.10: Tab worksheet thiết bị tách hai pha D-2107
Hình 3.11: Thành phần dòng ra của tháp tách hai pha D-2107
Hình 3.12: Tab design tháp T-2102
Hình 3.13: Tab Specs tháp T-2102

Hình 3.14: Tab design van VLV-102
Hình 3.15: Tab worksheet van VLV-102
Hình 3.16: Tab Design thiết bị làm mát bằng nước E-2109
Hình 3.17: Tab Worksheet thiết bị E-2109
Hình 3.18: Case tháp chung thu hồi propylene
Hình 3.19: Kết quả mô phỏng trước khi thay tháp tách
3

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Hình 3.20: Case mô phỏng sau khi đã thay đổi tháp tách T-2013
Hình 3.21a: Thiết lập Shortcut Distillation cho tháp chưng
Hình 3.21b: Thiết lập Shortcut Distillation cho tháp chưng
Hình 3.21c: Thiết lập Shortcut Distillation cho tháp chưng
Hình 3.22: Tab design của tháp T-2103
Hình 3.23: Tab Specs của tháp T-2103
Hình 3.24: Nồng độ cấu tử Propene khi chưa có hồi lưu
Hình 3.25a: Tab Design thiết bị tách pha D-2104
Hình 3.25a: Tab Design thiết bị tách pha D-2104
Hình 3.26: Tab Design của máy nén C-2101
Hình 3.27: Tab Worksheet của máy nén C-2101
Hình 3.28: Tab Design Parameters của TEE-100
Hình 3.29: Tab Design thiết bị trao đổi nhiệt E-2112A/B/C/D/E/F
Hình 3.30: Tab Worksheet thiết bị trao đổi nhiệt E-2112A/B/C/D/E/F
Hình 3.31: Tab Design của thiết bị làm lạnh E-2111

Hình 3.32: Tab Worksheet của thiết bị làm lạnh E-2111
Hình 3.33: Tab Design của Mix-100
Hình 3.34: Tab Worksheet của Mix-100
Hình 3.35: Tab Design của thiết bị tách hai pha D-2105
Hình 3.36: Tab Worksheet của thiết bị tách hai pha D-2105
Hình 3.37: Tab Design của TEE-101
Hình 3.38: Tab Design Parameter của TEE-101
Hình 3.39: Tab design thiết bị trao đổi nhiệt E-2110
Hình 3.40: Tab worksheet thiết bị trao đổi nhiệt
4

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Hình 3.41: Tab Desiegn của TEE-102
Hình 3.42: Tab thiết lập công cụ Recycle
Hình 3.43: Tab design của tháp T-2103
Hình 3.44: Tab Specs của tháp T-2103
Hình 3.45: Tab Worksheet thiết bị làm mát E-2106
Hình 3.46: Tab Design Recyle 1
Hình 3.47: Tab Design MIX-101
Hình 3.48: Tab Design thiết bị tách pha D-2104
Hình 3.49: Tab Design công cụ Recycle.
Hình 3.50: Dòng sản phẩm Propylene sau khi hoàn thành mô phỏng
Hình 3.51: Tab tính toán cân bằng vật chất toàn hệ thống.
Hình 3.52: Tab tính toán cân bằng năng lượng toàn hệ thống.

5

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Danh mục Bảng
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của propylene
Bảng 1.2: Các thông sô liên quan đến cháy nổ
Bảng 1.3: Cơ cấu sản phẩm của Nhà máy
Bảng 3.1: Thành phần dòng nguyên liệu
Bảng 3.2: Thông số tháp chưng T-2101
Bảng 3.3: Thông số thiết lập tháp tách ethane T-2102
Bảng 3.4: Thông số dòng sản phẩm đáy
Bảng 3.5: Thông số thiết lập tháp thu hồi Propylene
Bảng 3.6: Thông số thiết lập tháp T-2103

6

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1.

Propylene.

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của propylene
Propylene (propane) là một olefin (anken), là hydrocacbon có chứa liên kết đôi C=C
và công thức cấu tạo là C3H6.
1.1.1. Tính chất vật lý.
Propylene là chất khí không màu ở điều kiện thường.
Tính chất vật lý của propylene được trình bày trong bảng 1.1
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của propylene [1]
Tính chất
Khối lượng phân tử (g/mol)
Tỉ trọng ở -47,40C (g/cm3)
Nhiệt độ sôi (oC)
Nhiệt độ nóng chảy (oC)
Nhiệt độ tới hạn (oC)
Độ tan trong nước (g/m3)
Độ nhớt (µPa, 16.7 oC)

Thông số
42.08
0.6095
-47.7
-185.3
91.76
0.61
8.34

1.1.2. Tính chất hóa học. [2]
Propylene là chất có hoạt tính hóa học cao, nối đôi được coi là trung tâm phản ứng của
propylene. Các phản ứng quan trọng nhất là phản ứng cộng, phản ứng oxi hóa và phản
7

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

ứng trùng hợp. Một số phản ứng và sản phẩm điển hình nhận được từ propylene được
trình bày dưới đây:
a) Phản ứng cộng
Các tác nhân phản ứng như halogen (Cl 2, Br2), hydro halogenua (HCl, HBr), các
axit hypohalogen (HOCl, HOBr), nước, axit sunfuric đều có thể cộng được vào nối
đôi của propylene cho các hợp chất no tương ứng. Các phản ứng với tác nhân trên
đều theo cơ chế cộng electrophil (AE).
Peroxit
CH3-CH=CH2 + HBr
CH3-CH2-CH2Br
b) Phản ứng oxi hóa
Propylene chứa liên kết đôi nhạy cảm hơn đối với các chất oxi hóa, do vậy điều
kiện tiến hành phản ứng tác nhân oxi hóa khác nhau thì sản phẩm phản ứng tạo
ra cũng khác nhau.
2C3H6 + 9O2
6CO2 + 6H2O
3C3H6 + 2KMnO4 + 4H2O
3CH3-CH(OH)-CH2OH + MnO2 + 2KOH

c) Phản ứng thế
Phản ứng thế allyl ở điều kiện khó khăn:
CH3-CH=CH2 + Cl2500-6000C
Cl-CH2-CH=CH2 + HCl
d) Phản ứng trùng hợp.
Phản ứng tạo ra sản phẩm là polyme, quá trình trùng hợp tỏa nhiệt lớn.
n CH3-CH=CH2
Poly propylen
1.1.3. Các thông số kĩ thuật liên quan đến vận chuyển và tồn trữ.
-

Mức xếp loại nguy hiểm (Phân loại theo hệ thống hài hòa toàn cầu GHS):
Khí dễ cháy (loại 1)
Khí nén dưới áp suất, khí hóa lỏng

-

Cảnh báo nguy hiểm:
Khí cực kỳ dễ cháy
Tồn trữ dưới áp suất cao, có thể nổ nếu gia nhiệt
Bảng 1.2: Các thông sô liên quan đến cháy nổ [2]

Điểm bùng cháy (oC)

Không có thông tin

Nhiệt độ tự cháy (oC)

-108
8

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Giới hạn nồng độ cháy, nổ trên (% hỗn hợp với không khí)

11.1 % (V)

Giới hạn nồng độ cháy, nổ dưới (% hỗn hợp với không khí)

2% (V)

-

Tính ổn định: Ổn định trong các điều kiện bảo quản bình thường.

-

Khả năng phản ứng:
Không xảy ra phản ứng trùng hợp tại áp suất thường, nhiệt độ thường.
Sản phẩm tạo ra sau quá trình cháy: COx, H2O

-

Các điều kiện cần tránh: Tránh đun nóng, tia lửa, các ngọn lửa mở và các nguồn
gây cháy nổ khác.

1.1.4. Ứng dụng va quy mô thị trường
1.1.4.1.

Ứng dụng

Propylene là sản phẩm quan trọng trong ngành công nghiệp hóa dầu. Đây là nguyên
liệu đầu cho sản xuất nhiều loại sản phẩm.
Nó dùng để sản xuất polypropylene ứng dụng trong sản xuất màng, sợi, bao bì, mũ, ...
Propylene và benzen được chuyển thành axeton và phenol qua quá trình cumene.
Propylene cũng được sử dụng để sản xuất isopropanol (propan-2-ol), acrylonitrile,
propylene oxide và epichlorohydrin. Propylene cũng là một chất trung gian trong quá
trình oxy hóa chọn lọc propan một bước để tạo axit acrylic.
Trong các ngành công nghiệp và nhà xưởng, Propylene được sử dụng làm nhiên liệu
thay thế cho axetylen trong việc hàn và cắt kim loại Oxy.
1.1.4.2.

Quy mô sản xuất và tiêu thụ. [3]

Propylene là một nguyên liệu quan trọng để sản xuất các hợp chất hữu cơ như
polypropylene, acrylonitrile, propylen oxit và rượu oxo, cũng như một loạt các sản
phẩm công nghiệp khác. Trong năm 2015, tổng lượng sản xuất cho propylene trên toàn
thế giới là 94.2 triệu tấn, trong đó khoảng 67% tổng số propylene sản xuất cho sử dụng
hóa chất trên toàn thế giới, như dùng để sản xuất nhựa trong khi acrylonitrile chiếm

9

Trần Quốc Thế-20144248

Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

khoảng 6%. Phần còn lại được sử dụng trong sản xuất các hợp chất trung gian hóa học
như axit acrylic, cumene và rượu oxo.
Các thị trường tiêu thụ propylene chính là Đông Bắc Á (chủ yếu là Trung Quốc), Bắc
Mỹ (chủ yếu là Hoa Kỳ), và Tây Âu, chiếm khoảng 74% lượng tiêu thụ toàn cầu trong
năm 2016. Hoa Kỳ và đặc biệt là thị trường Trung Quốc sẽ có sự tăng trưởng đáng kể
và chiếm phần lớn tổng nhu cầu propylene trong giai đoạn 2016–2021. Mặc dù thị
trường propylene ở Tây Âu được dự báo sẽ gấn như không đổi trong giai đoạn dự báo,
nhưng nhiều khả năng vẫn là thị trường lớn thứ ba thế giới.

Hình 1.2: Phân bố lượng tiêu thụ propylene trên thế giới năm 2016 [3].
Dẫn xuất hóa học chủ chủ yếu được sản xuất từ propylene là polypropylene, tiếp theo
là propylene oxide, acrylonitrile, cumene và axit acrylic. Đối với các thành phẩm,
propylen được tìm thấy chủ yếu trong hàng hóa thành phẩm (xe hơi và đồ nội thất),
bao bì và các sản phẩm hạ tầng (nhà cửa và nhà ở), do đó nhu cầu propylene gắn liền
với nền kinh tế chung. Tiêu thụ propylen ngày càng được kết nối với các nền kinh tế
đang nổi (đặc biệt là Trung Quốc), nơi mà việc cải thiện mức sống và đô thị hóa ngày
càng tăng, thúc đẩy việc sử dụng ngày càng nhiều loại polyme và hóa chất. Trong năm
10

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

năm qua, tốc độ tăng nhu cầu propylene đã được duy trì ở mức khoảng 4% mỗi năm,
với Đông Bắc Á chiếm 67% các nhu cầu mới.
Năng suất sản xuất propylene được dự báo sẽ được phát triển chủ yếu ở các thị trường
có khả năng tăng trưởng cao như Đông Bắc Á và Bắc Mỹ.
Trong năm năm tới, nhu cầu propylen dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ khoảng 4%
mỗi năm, chủ yếu là do sự phát triển kinh tế mạnh mẽ ở châu Á. Polypropylene được
dự báo sẽ thúc đẩy tăng trưởng nhu cầu cho propylene trên toàn cầu.
Các khu vực dự kiến sẽ có mức tăng trưởng lớn nhất về nhu cầu sẽ là Trung Quốc, Hoa
Kỳ, Trung Đông, và các nước CIS và Baltic. Trong số các khu vực tiêu thụ truyền
thống, Nhật Bản và Tây Âu được dự báo vẫn ổn định hoặc giảm.
1.2.

Nhà máy lọc dầu Dung Quất

1.2.1. Giới thiệu chung [4]
- Nhà máy lọc dầu Dung Quất nằm tại Khu kinh tế Dung Quất, thuộc các xã Bình
Thuận và Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Mặt bằng nhà máy gồm
có 5 khu vực chính: khu vực chính của nhà máy, khu bể chứa thương phẩm, khu
cảng xuất sản phẩm, phao rót dầu một điểm neo, nhà máy sản xuất
polypropylen được nối với nhau bằng hệ thống tuyến ống và đường bộ.

11

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Hình 1.3: Sơ đồ nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất [4]
-

Diện tích sử dụng:
Khu nhà máy chính : 2782525.9 m2
Khu bể chứa thương phẩm : 241929.5 m2
Nhà máy sản xuất PP: 129014 m2
Khu 2 bể chứa dầu thô bổ sung: 133396 m2
Khu lưu trữ và văn phòng làm việc: 24478 m2
1.2.2. Công suất chế biến và nguyên liệu:
- Công suất thiết kế của nhà máy là 6,5 triệu tấn dầu thô/năm. Công suất thực tế
-

của nhà máy hiện nay là 110% công suất thiết kế.
Nguyên liệu theo thiết kế ban đầu
Giai đoạn 1: 100% dầu thô Việt Nam (dầu thô Bạch Hổ)
Giai đoạn 2: dầu thô hỗn hợp (85% dầu Bạch Hổ + 15% dầu Dubai).
Tuy nhiên trên thực tế, do trữ lượng mỏ Bạch Hổ giảm nhanh nên từ tháng
8/2010 nguồn nguyên liệu đầu được thay thế bằng hỗn hợp dầu chua. Ban đầu
dầu chua của Dubai được sử dụng. Tuy nhiên để không phụ thuộc quá nhiều
vào một nguồn cung cấp nên hiện nay Nhà máy đã chế biến thành công từ 15
loại dầu từ các khu vực khác nhau trên thế giới: Azeri Light (của Azerbaijan);
ESPO (của Nga); Champion, SLEB (của Brunei); Kikeh, Labuan, Miri (của
Malaysia), Kaji Semoga (của Indonesia); NKossa(của Congo); Amna (của

12

Trần Quốc Thế-20144248

Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Libya), Đại Hùng, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Chim Sáo, Thăng Long (của Việt
Nam) [5].
1.2.3. Các sản phẩm của Nhà máy.
Sản phẩm của Nhà máy và sản lượng được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1.3: Cơ cấu sản phẩm của Nhà máy
Tên sản phẩm
Propylene
LPG
Xăng Mogas 90/92/95
Dầu hỏa/Nhiên liệu phản lực Jet A1
Diesel ô tô (DO)
Dầu nhiên liệu (FO)
Hạt nhựa PP
Lưu huỳnh
1.2.4. Cấu hình Nhà máy. [6]

Sản lượng ( nghìn tấn/năm)
136-150
294-340
2000-2800
220-410
2500-3000
40-80
150-170
2500

Hình 1.4: Cấu hình nhà máy lọc dầu Dung Quất [6]
Nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất có 14 phân xưởng Công nghệ, 10 phân xưởng Phụ
Trợ, phân xưởng Ngoại vi (Offsite)
Phân xưởng Công nghệ:
-

Phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển (CDU)

-

Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hyđrô (NHT)
13

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

-

Phân xưởng reforming xúc tác liên tục (CCR)

-

Phân xưởng cracking xúc tác cặn dầu (RFCC)

-

Phân xưởng thu hồi Propylen (PRU)

-

Phân xưởng tái sinh Amine (ARU)

-

Phân xưởng xử lý LPG (LTU)

-

Phân xưởng xử lý nước chua (SWS)

-

Phân xưởng trung hòa kiềm (CNU)

-

Phân xưởng xử lý Kerosene (KTU)

-

Phân xưởng thu hồi Lưu huỳnh (SRU)

-

Phân xưởng xử lý Naphta của RFCC (NTU)

-

Phân xưởng đồng phân hóa Naphta nhẹ (IZOMER hóa)

-

Phân xưởng xử lý LCO bằng Hydro (LCO-HTD)

Phân xưởng phụ trợ:
-

Hệ thống cấp nước (nước uống, nước công nghệ và nước khử khoáng), U031(Water Systems)

-

Hệ thống hơi nước và nước ngưng, U-032 (Steam and condensate Unit)

-

Phân xưởng nước làm mát, U-033 (Cooling Water)

-

Hệ thống lấy nước biển, U-034 (Seawater Intake)

-

Phân xưởng khí điều khiển và khí công nghệ, U -035(Instrument and Plant Air)

-

Phân xưởng sản xuất Nitơ U-036 (Nitrogen System)

-

Phân xưởng Khí nhiên liệu, U-037(Fuel Gas System)

-

Hệ thống dầu nhiên liệu của Nhà máy, U-038(Refinery Fuel Oil System)

-

Phân xưởng cung cấp kiềm, U-039(Caustic Supply System)

-

Nhà máy điện, U-040(Power Generation System)

Các phân xưởng bên ngoài hàng rào:
-

Khu bể chứa trung gian, U-051 (Refinery Tankage)

-

Khu bể chứa sản phẩm, U-052 (Product tank farm)

-

Khu xuất xe bồn, U-053 (Truck Loading)
14

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

-

Phân xưởng phối trộn sản phẩm, U-054 (Product Blending)

-

Phân xưởng Flushing Oil, U-055

-

Phân xưởng dầu thải, U-056 (Slops)

-

Hệ thống đuốc đốt, U-057 (Flare)

-

Phân xưởng xử lý nước thải, U-058 (Effluent Treatment Plant, ETP)

-

Hệ thống nước cứu hỏa, U-059 (Firewater System)

-

Khu bể chứa dầu thô, U-060 (Crude Tank Farm)

-

Hệ thống ống dẫn sản phẩm, U-071 (Interconnecting Pipelines)

-

Nhà máy sản xuất PolyPropylen.

Vận hành nhà máy:
Dầu thô được nhập vào nhà máy lọc dầu để chế biến thông qua hệ thống phao rót
dầu một điểm neo (SPM) có khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải từ 80.000 đến 150.000
tấn (Sau khi nâng cấp, mở rộng 300.000 tấn) và đường ống dẫn dầu từ phao đến khu
bể chứa dầu thô dài khoảng 4,2km.
Dầu thô được bơm vào khu bể chứa dầu thô gồm 08 bể có dung tích bằng nhau
mỗi bể là 65.000m3. Sau đó dầu thô được bơm vào tháp chưng cấp khí quyển có Công
suất 140 ngàn thùng một ngày để tách thành các phân đoạn như: Gas, Naptha,
Kerosen, Gas oil nặng và nhẹ và cặn khí quyển.
Khí Gas được đưa đến phân xưởng chế biến Gas và thu hồi Propylene để cho ra
khí hóa lỏng và Propylene đưa qua nhà máy Polypropylene để chế biến hạt nhựa.
Naptha được đưa đến các phân xưởng công nghệ để nâng cao chỉ số octan phối
trộn xăng.
Kerosen được đưa đến phân xưởng xử lý kerosen để cho ra nhiên liệu phản lực

Jet A1 và dầu hỏa.
Gas oil nặng và nhẹ được đưa đến các phân đoạn xử lý cho ra dầu diesel.
Cặn khí quyển được đưa đến phân xưởng xử lý để cho ra các sản phẩm: xăng,
diesel, dầu nhiên liệu…
Toàn bộ các phân xưởng công nghệ và phụ trợ của Nhà máy được điều hành tại
Nhà điều khiển trung tâm thông qua hệ thống điều khiển phân tán DCS hiện đại có
15

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

chức năng điều khiển, giám sát, ghi nhận, lưu trữ và hiển thị dữ liệu về quá trình vận
hành của Nhà máy.
Để phục vụ cho các phân xưởng công nghệ hoạt động, NMLD có 10 phân xưởng
phụ trợ như Nhà máy điện, các phân xưởng cung cấp khí nén và khí điều khiển, hóa
chất, nước làm mát, nước cứu hỏa và nước sinh hoạt, khí nhiên liệu, dầu nhiên liệu,
phân xưởng xử lý nước thải...
Các sản phẩm từ khu vực công nghệ được đưa đến chứa tại khu bể chứa trung
gian, tại đây các sản phẩm được kiểm tra chất lượng và phối trộn với tỉ lệ hợp lý trước
khi đưa ra khu bể chứa sản phẩm bằng đường ống dài khoảng 7 km.
Các sản phẩm của nhà máy được chứa trong 22 bể chứa thành phẩm và xuất bán
bằng đường bộ và cảng xuất bằng đường biển để xuất bán tất cả các sản phẩm của Nhà
máy.
Cảng xuất sản phẩm bằng đường biển đặt trong vịnh Dung Quất cách Khu bể
chứa sản phẩm khoảng 3 km. Cảng xuất sản phẩm bằng đường biển xuất các sản phẩm
qua 6 bến xuất cho tàu có trọng tải từ 1.000 đến 30.000 tấn.

Nhằm ngăn sóng, bảo vệ khu Cảng xuất sản phẩm của NMLD và các công trình
khác trong vịnh Dung Quất, một Đê chắn sóng được xây dựng với tổng chiều dài gần
1.600m, mặt đê rộng 11 m, chiều cao đê so với mặt nước biển từ 10 đến 11m.
1.3. Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU).
1.3.1. Ví trí, vai trò của phân xưởng PRU
Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) nằm trong cụm những phân xưởng xử lý
khí của Nhà máy lọc dầu, nhằm mục đích chính là tách propylene ra khỏi hỗn
hợp khí từ phân xưởng Cracking xúc tác phần cặn (RFCC) đê đưa đi sản xuất
Polypropylene (PP). Thực tế tại nhà máy lọc dầu Dung Quất, phân xưởng thu
hồi Propylene (PRU) được thiết kế để xử lý dòng hỗn hợp C 3/C4 (có lẫn C2) đến
từ phân xưởng RFCC. Dòng nguyên liệu này đã được xử lý mercaptan, H 2S,
CO2 bằng kiềm từ phân xưởng xử lý LPG (LTU), sau đó sẽ được tách và tinh
chế Propylene tại PRU để đạt độ tinh khiết lên tới 99,6% khối lượng.
Phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) gồm các cụm thiết bị sau:
- Tách C4+
- Tách Ethane
16

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

- Tách Propane
1.3.2. Cụm tháp tách C4+.

Hình 1.5: Bản vẽ PFD cụm tháp tách C4+ [7]
Thuyết minh bản vẽ: Dòng nguyên liệu LPG ban đầu được đưa vào thiết bị tách

pha (D-2101) và được tách bớt nước. Dòng lỏng nặng được đưa đến thiết bị tách pha
D-2106, tại D-2106 nước nhiễn dầu tách ra sẽ được đưa đến phân xưởng xử lý nước
nhiễm dầu (QWS), khí tách ra sẽ được đưa đến flare. Dòng lỏng nhẹ từ thiết bị tách
pha (D-2101) sẽ được bơm (P-2101A/B) bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt (E-2101) với
dòng sản phẩm đáy tháp tách C4 (T-2101) nhằm gia nhiệt, sau đó làm dòng nguyên liệu
cho chính tháp tách C4 (T-2101). Tháp T-2101 có 33 đĩa van, dòng nguyên liệu sẽ được
đi vào tháp tách tại đĩa 12. Do chênh lệch về nhiệt độ sôi, cấu tử C 4+ có nhiệt độ sôi
cao hơn sẽ là sản phẩm đáy tháp, các cấu tử C3, C2 sẽ đi ra ở đỉnh tháp.
Hơi đi ra từ đỉnh tháp T-2101 có nhiệt độ 53,1 0C, áp suất 20 kg/cm2-g, được
ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh (E-2102A-D), thiết bị ngưng
tụ bằng nước lạnh và đi vào bình hồi lưu (D-2102). Tại đây, sản phẩm đỉnh sẽ được
tách nước, phần lỏng nhẹ của từ bình (D-2102) được hồi lưu một phần bằng bơm (P2101 A/B), phần còn lại, hỗn hợp C 3 và các thành phần nhẹ hơn được bơm đến tháp
De-ethanizer.
Dòng sản phẩm đáy có nhiệt độ 110.80C, áp suất 20.5 kg/cm2-g, được đem đi
gia nhiệt cho dòng nguyên liệu vào. Dòng sản phẩm đáy chứa phần lớn là cấu tử C 4
được đưa bến bồn chứa.
17

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

1.3.3. Cụm tháp tách Ethane

Hình 1.6: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Ethane [7]
Thuyết minh sơ đồ: Sản phẩm lỏng lấy ra từ đỉnh tháp tách C4+ chứa chủ yếu C2,
C3 sẽ là nguyên liệu cho tháp De-ethanizer (T-2102). Tháp có 66 đĩa, dòng nguyên liệu

sẽ được đưa vào đĩa thứ 20. Trong quá trình chưng tách, cấu tử C 2 có nhiệt độ sôi thấp
hơn được lấy ra ở đỉnh tháp, các cấu tử C3 sẽ được lấy ra ở đáy tháp.
Dòng hơi được lấy ra từ đỉnh tháp chứa chủ yếu là ethan có nhiệt độ 42.7 0C , áp
suất 27 kg/cm2-g được làm ngưng tụ một phần và đi vào bình hồi lưu (D-2103). Phần
hơi C2 được lấy ra và đưa đến hệ thống chứa khí. Phần lỏng nhẹ được hổi lưu quay trở
lại tháp tách. Pha lỏng nặng là pha nước được lấy ra ngoài.
Dòng lỏng đáy có nhiệt độ 67.2 0C, áp suất 27.6 kg/cm2-g được làm lạnh bằng
nước và được đưa sang tháp thu hồi Propylene.
1.3.4. Cụm tháp tách Propane

18

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Hình 1.7: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Propane [7]
Thuyết minh sơ đồ: Sản phẩm lỏng từ đáy tháp de-ethanizer được gia nhiệt bởi
dòng hồi lưu đỉnh tháp thu hồi propylene (T-2103) bằng thiết bị trao đổi nhiệt (E-2110)
và làm dòng nguyên liệu cho tháp. Tháp có 190 đĩa, đĩa nạp liệu là 142. Propylene có
nhiệt độ sôi thấp hơn propan nên được lấy ra ở đỉnh tháp, còn propan được lấy ra ở đáy
tháp.
Hơi Propylen từ đỉnh tháp T-2103 được trộn với hơi bình hồi lưu của tháp (D2105) và dòng Propylen được tách ra sau khi trao đổi nhiệt ở thiết bị làm lạnh đỉnh
tháp de-ethan (E-2106), sau đó dòng sẽ được đưa vào bình ổn định.
Dòng hơi sau khi được ổn định sẽ được đưa vào máy nén. Sau khi nén, hơi hóa
lỏng và nhiệt độ cao. Khí sau khi nén được chia thành 2 dòng. Một dòng được đi dưới
điều khiển lưu lượng như tác nhân nóng để đun sôi đáy tháp (E-2111) và sau đó đến

bình hồi lưu D-2105. Phần còn lại được đưa đến thiết bị ngưng tụ Propylen (E-2112AF), được làm lạnh bằng nước và đi đến D-2105.
Hơi lấy ra từ bình hồi lưu D-2105 được trộn với hơi từ đỉnh tháp như vừa nói ở
trên. Lỏng từ D-2105 được chia thành 2 dòng. Một dòng dưới áp suất của D-2105
được trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu tại E-2110 và sau đó được tách thành 2 dòng.
Phần đầu được đưa đến T-2103 làm dòng hồi lưu, phần thứ 2 được đưa đến E-2106
như tác nhân lạnh. Dòng lỏng còn lại lấy ra từ bình hồi lưu được bơm đến hệ thống lọc
19

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

và thu được sản phẩm Propylene với độ tinh khiết lên đến 99.6% klg. Propane từ đáy
tháp T-2103 được bơm bằng bơm P-2105A/B được đưa đến bồn chứa LPG.

20

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Chương 2: Dây chuyền sản xuất
2. Dây chuyền công nghệ
Dây chuyền công nghệ được thể hiện trong hình bên dưới

21

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Chương 3: Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)
3. Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)
3.1.

Giới thiệu phần mềm mô phỏng HYSYS.
Hiện nay trong lĩnh vực công nghệ hóa học có rất nhiều phần mềm mô phỏng của

các công ty phần mềm đã được phát triển và sử dụng rộng rãi trong tính toán công
nghệ, như: PRO/II, Dynsim (Simsci); HYSYS, HTFS, STX/ACX, BDK (AspenTech),
trong đó HYSYS là một trong những phần mềm rất thông dụng và phổ biến.
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hóa học trong thế kỉ XXI, đòi hỏi mỗi kỹ sư
công nghệ cần phải hiểu và sử dụng thành thạo ít nhất một trong số các phần mềm mô
phỏng phổ biến trên.
HYSYS là công cụ mô phỏng công nghệ rất mạnh phục vụ cho nghiên cứu tính
toán thiết kế công nghệ của các kỹ sư trên cơ sở hiểu biết về các quá trình công nghệ
hóa học. HYSYS đáp ứng các yêu cầu công nghệ nền tảng cơ bản cho mô hình hóa
học và mô phỏng các quá trình công nghệ từ khai thác tới chế biến trong các nhà máy
xử lú khí và nhà máy làm lạnh sâu, cho đến các quá trình công nghệ lọc hóa dầu và
công nghệ hóa học. HYSYS rất mạnh trong mô phỏng tĩnh. Ở mức độ cơ bản, việc
hiểu biết và lựa chọn đúng các công cụ mô phỏng và các cấu tử cần thiết, cho phép mô

hình hóa và mô phỏng các quá trình công nghệ một cách phù hợp và tin cậy. Điều quan
trọng nhất là phải hiểu biết sâu quá trình công nghệ trước khi bắt đầu thực hiện mô
phỏng.
Sử dụng HYSYS giúp giảm chi phí cho quá trình công nghệ do có thể tối ưu các
thiết bị trong dây chuyền mà vẫn đảm bảo được yêu cầu về chất lượng sản phẩm.
HYSYS cho phép tính toán vấn đề tận dụng nhiệt, tối ưu được vấn đề năng lượng
trong quá trình sản xuất, tuần hoàn nguyên liệu nhằm tăng hiệu suất của quá trình.
UNISIM có một thư viện mở các thiết bị, các cấu tử và cung cấp phương tiện để liên
kết với các cơ sở dữ liệu khác, cho phép mở rộng phạm vi chương trình và rất gần với
thực tế công nghệ.
Bản đồ án này được em sử dụng phần mềm HYSYS V7.3 để mô phỏng.

22

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư
3.2.

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)
Case mô phỏng phân xưởng thu hồi Propylene (PRU)

Hình 3.1: Case mô phỏng phân xưởng PRU
3.2.1. Các thông số đầu vào
Năng suất: 77240kg/hr
Thành phần dòng nguyên liệu:
Bảng 3.1: Thành phần dòng nguyên liệu

Cấu tử

Thành phần (% khối lượng)

Ethane

0.58

Ethylene

0.01

Propane

7.94

Propene

26.23

i-Butane

19.00

n-Butane

7.51

i-Butene

8.52

1-Butene

8.18

Cis-2-Butene

8.39

Tran-2-Butene

12.76

1-Pentene

0.59

n-Pentane

0.11

H2O

0.04

1,2-Butadien

0.14
23

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

H2S

0.00

CO2

0.00

Mercaptan

0.00

Nhiệt độ dòng nguyên liệu: 400C
Áp suất dòng nguyên liệu: 14 kg/cm2.g
Chọn hệ nhiệt động Peng-Robinson
3.2.1.1. Mô phỏng cụm tháp tách C4+
Cụm tháp tách C4+ gồm các thiết bị:
- Van: VLV-100, VLV-103
- Bơm: P-2101A/B, P-2103A/B.
- Tháp tách ba pha: D-2101, D-2102
- Tháp tách hai pha: D-2106, D-2107
- Thiết bị trao đổi nhiệt với đáy tháp T-2101: E-2101

- Thiết bị làm mát sản phẩm đáy tháp T-2101: E-2104
Do chế độ làm việc của Hysys V7.3 không mô phỏng được thiết bị ngưng tụ đỉnh
tháp và bình hồi lưu nên bản mô phỏng xin được phép chọn chế độ ở Condenser là
Total, tức sản phẩm đỉnh 7 lấy ra là lỏng, và một dòng nước 6 được tách ra từ
Condenser. Ngoài ra, dòng đi ra thiết bị tách 2 pha D-2106 không chứa khí
hydrocacbon nên không mô phỏng trong phân xưởng.
Thông số các thiết bị:
- Tháp tách ba pha D-2101:

24

Trần Quốc Thế-20144248


Đồ án kỹ sư

GVHD: TS.Nguyễn Anh Vũ

Hình 3.2: Tab worksheet thiết bị tách bap ha D-2101

- Thiết bị trao đổi nhiệt E-2101: Phần lỏng nhẹ từ tháp tách ba pha D-2101
sẽ qua van VLV-103 rồi được gia nhiệt lên 700C bằng thiết bị trao đổi
nhiệt với đáy tháp T-2101

Hình 3.3: Tab worksheet thiết bị trao đổi nhiệt E-2101

25

Trần Quốc Thế-20144248