Đồ án kỹ sư đại học Bách khoa Hà Nội 2019

GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU
Propylene là một một chất có vai trò quan trọng trong công nghiệp tổng hợp hữu
cơ-hóa 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 (9296%), và polymer (99,6%). Hiện nay, propylene chủ yếu được sản xuất từ quá trình:
1|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Propylene.

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của propylene
2|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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
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.
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 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 (Cl2, 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).
CH3-CH=CH2 + HBr

Peroxi

CH3-CH2-CH2Br

b. Phản ứng oxi hóa

3|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG

GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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

3CH 3-CH(OH)-CH2OH + MnO2 +

2KOH
c. Phản ứng thế

Phản ứng thế allyl ở điều kiện khó khăn:
CH3-CH=CH2 + Cl2 500-6000C 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.
nCH3-CH=CH2
Poly propylene

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
Điểm bùng cháy (oC)

Không có thông tin

Nhiệt độ tự cháy (oC)

-108
4|Page

SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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.
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
5|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
trên toàn thế giới, như dùng để sản xuất nhựa trong khi acrylonitrile chiếm 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

6|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

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 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
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.

7|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG

GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.3: Sơ đồ nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất
•

1.2.2
-

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
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);
8|Page

SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG

GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
Champion, SLEB (của Brunei); Kikeh, Labuan, Miri (của Malaysia), Kaji Semoga
(của Indonesia); NKossa(của Congo); Amna (của Libya), Đại Hùng, Tê Giác
Trắng, Sư Tử Đen, Chim Sáo, Thăng Long (của Việt Nam).

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

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

1.2.4.Cấu hình Nhà máy.

9|Page
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.4: Cấu hình nhà máy lọc dầu Dung Quất
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)

-

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)
10 | P a g e

SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
-

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), U-

031(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)
11 | P a g e

SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
-

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.
12 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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 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

13 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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
- Tách Propane

1.3.2.Cụm tháp tách C4+.

14 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.5: Bản vẽ PFD cụm tháp tách C4+
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 D2106, 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 (D2101) 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 53,10C, 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
15 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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 (P-2101 A/B),
phần còn lại, hỗn hợp C3 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 C4 được
đưa bến bồn chứa.
1.3.3.Cụm tháp tách Ethane

Hình 1.6: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Ethane

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

16 | P a g e

SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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 67.20C, 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

Hình 1.7: Bản vẽ PFD cụm tháp tách Propane
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
17 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
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-2112A-F), 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 và thu
được sản phẩm Propylene với độ tinh khiết lên đến 99.6% klg. Propane từ đáy tháp T2103 được bơm bằng bơm P-2105A/B được đưa đến bồn chứa LPG.
1.4.

Tổng quan về công nghệ tách Propane/ Propylene của NMLD Dung Quất

1.4.1. Một số công nghệ sử dụng trong tháp tách Propane/Propylene trên thế giới
• Công nghệ Enhanced Capacity Multiple Downcomer (ECMD) trays and High
Flux Tubing của UOP. Công nghệ này có nhiều ưu điểm là có hiệu suất rất cao, hệ
số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng loại ống High Flux Tubing của
UOP sẽ cao hơn từ ba đến năm lần so với thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng các loại
ống thông thường, sử dụng công nghệ này còn giảm được khoảng cách giữa hai
đĩa so với các loại tháp thông thường từ đó sẽ giảm được chiều cao của tháp tách.

18 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.8: Enhanced Capacity Multiple Downcomer Tray của UOP

Hình 1.9: Ống trao đổi nhiệt UOP's High Flux

19 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
•

Công nghệ ULTRA- FRAC® của Koch- Glitsch. Công nghệ này có ưu điểm là
hiệu suất tối đa mà đĩa có thể đạt được ở trong vùng hỗn hợp tốt lên tới 100%.

Hình 1.10. ULTRA- FRAC tray [5]
Hiệu suất tương ứng với độ ngập lụt mà loại đĩa này có thể đạt được

20 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.11: Efficiency of ULTRA- FRAC trays in De-Propanizer service
• Công nghệ SUPPERFRAC® tích hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch với
ưu

Hình 1.12: Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray
Với sơ đồ công nghệ

21 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG

GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ

Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter

Bảng 1.6: Độ tinh khiết mà sản phẩm có thể đạt được công nghệ SUPPERFRAC® tích
hợp Omni-Fit Technology của Koch- Glitsch

Feed

DeC2
Ovhd

C3S
Ovhd

C3S
Btms

19,823

99

14,754

4,600

Ethane and lighter

0,4

50,9

0,0

0,0

Propylene

78,2

45,9

99,7

4,5

Propane

21,1

3,2

0,3

93,2

Butanes+

0,3

0,0

0,0

2,3

Liquid Rate, BPD
Compostion, Mole %

1.4.2. Công nghệ tách Propane/Propene trong nhà máy lọc dầu Dung Quất
Tháp tách Propane/Propylene (T-2103) của NMLD Dung Quất được thiết kế với
190 đĩa theo kiểu Enhanced Capacity Multiple Downcomer (ECMD) trays của UOP và
làm việc ở 9 kg/cm2_g tại đỉnh tháp. Tháp cũng được tích hợp bộ trao đổi nhiệt kiểu ống
22 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
UOP's High Flux cho thiết bị gia nhiệt ở đáy tháp T-2103. Đây là một trong những công
nghệ hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực phân tách những cấu tử có độ chênh lệch nhỏ
về độ bay hơi tương đối.
Tháp tách Propane/Propylen của nhà máy có 190 đĩa nhưng chiều cao của tháp chỉ
có 81,3m là do Tray Spacing của loại đĩa ECMD này chỉ có 330mm so với 610mm của
các loại đĩa thông thường. Chỉ với một tháp tách 190 đĩa nhưng độ tinh khiết của sản
phẩm Propylene tối thiểu đã đạt tới 99,6% (đảm bảo tiêu chuẩn sản xuất Polylmer Grade
Propylene) và hiệu suất thu hồi Propylen tối thiểu của phân xưởng là 96%. Qua những
thông số trên ta thấy rằng ECMD là loại đĩa có hiệu suất cao, có Tray Spacing nhỏ nên sẽ
giảm được số đĩa trong tháp cũng như chiều cao của tháp, từ đó giảm được chi phí xây
dựng, lắp đặt cũng như chi phí vận hành của phân xưởng, nâng cao hiệu quả kinh tế cho
nhà máy. Chính vì vậy mà việc lựa chọn công nghệ Enhanced Capacity Multiple

Downcomer (ECMD) trays của UOP cho phân xưởng PRU của nhà máy là hoàn toàn
chính xác.
1.5.Tổng quan về quá trình chưng cất trong NMLD Dung Quất
Nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu là dầu thô, được khai thác từ các mỏ dầu. Dầu thô
là là một hỗn hợp hoá chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của
hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng. Quá trình chưng cất là quá trình
quan trọng trong nhà máy lọc dầu, phân tách dầu mỏ thành các phân đoạn, nhằm đáp ứng
mục đích sử dụng cho các quá trình chế biến tiếp theo.
1.5.1 Chưng cất nhiều cấu tử
Đường cong chưng cất biểu diễn mối quan hệ giữa phần trăm chưng cất và nhiệt độ
chưng cất, đặc trưng cho tính chất bay hơi của các phân đoạn dầu mỏ.
1.5.1.1 Đường cong chưng cất TBP
Đường cong chưng cất TBP được xác định bằng quá trình chưng cất liên tục mà
trong đó người ta sử dụng khả năng tách cao bằng cách sử dụng nhiều đĩa tiếp xúc và tỷ
số hồi lưu lớn, được thực hiện nhờ bộ chưng cất theo tiêu chuẩn ASTM D 2892 hay còn
gọi là chưng cất 15/5 nghĩa là tháp chưng cất gồm 15 đĩa lý thuyết và tỷ số hồi lưu là 5.
23 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
1.5.1.2 Đường cong chưng cất ASTM
Đường cong ASTM được xác định dựa trên quá trình chưng cất gián đoạn không
hồi lưu và tương ứng với một đĩa cân bằng lỏng-hơi.
Đối với các phân đoạn nhẹ, người ta sử dụng tiêu chuẩn ASTM D86 ứng với quá
trình chưng cất khí quyển. Đối với các phân đoạn nặng, người ta tiến hành chưng cất
chân không để tránh sự phân huỷ nhiệt theo tiêu chuẩn ASTM D1160.
Đường cong ASTM gần với đường cong VPS (Vaporisation progressive simple) thu
được khi tiến hành chưng cất gián đoạn không hồi lưu với một đĩa lý thuyết (1/0)
Đường cong VPS xác định điểm sôi đầu (PI) và điểm sôi cuối (PF) của hỗn hợp.

Thực tế, đường cong ASTM có một số khác biệt so với đường VPS:
-Điểm sôi đầu PI thấp hơn do quá trình chưng luyện ban đầu sinh ra một lượng hồi
lưu ở ống sinh hàn làm giảm nhiệt độ.
-Điểm sôi cuối PF thấp hơn do quá trình chưng cất không thể tiến hành triệt để mà
luôn luôn tồn tại một lượng cặn không thể chưng cất được trong điều kiện thí nghiệm.
1.5.1.3 Đường cong bốc hơi FC
Đường cong bốc hơi FC biểu diễn mối quan hệ cân bằng giữa hai pha lỏng-hơi đo ở
nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất đã cho nghĩa là biểu diễn mối quan hệ giữa % bốc hơi
theo nhiệt độ tương ứng.
Đường cong FC đặc trưng bởi hai điểm:
- Điểm đầu: ứng với 0% bốc hơi hay nhiệt độ sôi của hỗn hợp.
- Điểm cuối: ứng với 100% bốc hơi hay nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp.
1.5.2 Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất
Để tháp chưng cất có hiệu quả phân tách tối đa thì quá trình tiếp xúc lỏng-hơi trong
tháp phải xảy ra đồng đều, triệt để. Vì vậy, người ta phải trang bị các cơ cấu bên trong
tháp là đĩa hoặc đệm.
Đĩa :
Có ba loại đĩa: Đĩa chóp, đĩa đục lỗ và đĩa van
24 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG


GVHD: PGS.TS. VĂN ĐÌNH SƠN THỌ
Đĩa chóp
Trong các loại đĩa này, ống hơi được cố định, phía trên mỗi ống hơi được phủ một
chóp mà thân chóp chìm trong lỏng. Điều này khiến cho hơi đi qua đĩa phải tiếp xúc với
lỏng. Sự tiếp xúc này được đảm bảo bởi chiều cao của ống chảy chuyền so với thân chóp.
Đĩa chóp có độ linh động lớn tuy nhiên giá thành lại rất đắt. Do đó, đĩa chóp chỉ sử
dụng cho các khu vực đặc biệt mà luôn luôn phải đảm bảo tính thường xuyên của quá
trình tiếp xúc lỏng-hơi.

Hình 1.14: Đĩa chóp
• Đĩa đục lỗ:
Đĩa là tập hợp các lỗ đục, có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh, có năng suất cao và hiệu quả
tốt do bề mặt hoạt động lớn đồng thời cũng là loại rẻ nhất. Tuy nhiên, độ linh động của
nó lại rất thấp (dễ bị ngập lụt) do đó rất khó ổn định áp suất trong.

25 | P a g e
SVTH: KHỔNG MẠNH HÙNG