Đề tài: Mô phỏng phân xưởng xử lý khí (gas – plant)

Đồ án CN2

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................................
CHƯƠNG 1...............................................................................................................................
TỔNG QUAN CHUNG.............................................................................................................
1.1. Tổng quan về phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất............................4
1.1.1. Giới thiệu chung về đề tài........................................................................................4
1.1.2. Các tiêu chuẩn của sản phẩm...................................................................................5
1.2. Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất......................................................................7
1.2.1 Các công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung Quất:.....................................................8
1.2.2. Nguyên liệu vào và sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất:.............................9
CHƯƠNG 2.............................................................................................................................
GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS.................................................................................
2.1. Quá trình mô phỏng hệ thống........................................................................................10
2.1.1. Giới thiệu chung.....................................................................................................10
2.1.2 Các đặc điểm của quá trình mô phỏng....................................................................11
2.1.3 Các phần mềm mô phỏng trong công nghệ lọc hóa dầu.........................................12
2.1.4. Ứng dụng của phần mềm Hysys............................................................................12
2.2 Chương trình Hysys........................................................................................................13
2.2.1 Tính năng và phạm vi sử dụng................................................................................13
2.2.2 Các cụm thiết bị trong Hysys..................................................................................14
2.2.3. Sử dụng chương trình Hysys..................................................................................15
2.3. Phương pháp lựa chọn mô hình nhiệt động...................................................................16
2.3.1. Cơ sở lựa chọn.......................................................................................................16
2.3.2. Các ứng dụng cụ thể...............................................................................................17
CHƯƠNG 3.............................................................................................................................
MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ BẰNG PHẦN MỀM HYSYS..........................
3.1. Khai thác số liệu trong phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất...........19
3.2. Thiết lập sơ đồ công nghệ phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất......20
3.2.1. Sơ đồ công nghệ phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất.............20

Wet gas compressor và HP condenser..............................................................................21
Primary absorber..............................................................................................................21
Stripper.............................................................................................................................22
Secondary absorber..........................................................................................................22
Fuel gas absorber.............................................................................................................23
Debutanizer......................................................................................................................23
LPG amine absorber.........................................................................................................24
3.3. Mô phỏng phân xưởng xử lý khí dựa trên số liệu thực tế đã được cung cấp.................24
3.3.1. Xây dựng sơ đồ mô phỏng cho phân xưởng..........................................................24
3.3.2. Các bước tiến hành trong quá trình mô phỏng.......................................................33
3.3.3. Thiết lập các thông số và điều kiện vận hành của thiết bị trong phân xưởng mô
phỏng.................................................................................................................................37
3.4. So sánh đánh giá kết quả số liệu mô phỏng với số liệu thực tế.....................................48
KẾT LUẬN..............................................................................................................................

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang i

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án CN2

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Các phân xưởng của nhà máy lọc dầu.......................................................................
Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng của phân xưởng xử lý khí (Gas Plant)..........................................
Hinh 3.2: Sơ đồ mô phỏng cho cụm 1.....................................................................................

Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng cho cụm 2.....................................................................................
Hình 3.4: Sơ đồ mô phỏng cho cụm 3.....................................................................................

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang ii

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia sở hữu nhiều nguồn tài nguyên trong đó có nguồn tài
nguyên dầu mỏ. Vì vậy chúng ta đang từng bước xây dựng và phát triển ngành công
nghiệp chế biến dầu khí. Cùng với tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp khai thác
dầu thô hiện nay và sự quan tâm của nhà nước thì ngành công nghiệp Lọc Hoá dầu của
nước ta hiện nay và trong tương lai sẽ phát triển mạnh mẽ, điều đó được minh chứng
bằng quyết định của Đảng và nhà nước cũng như tổng công ty Dầu Khí Việt Nam đã
xây dựng xong nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất, và trong tương lai sẽ có các nhà máy
số 2 tại Nghi Sơn Thanh Hoá, nhà máy số 3 tại Vũng Tàu…
Ngày nay trên thế giới hầu hết các quốc gia kể cả các quốc gia không có dầu
mỏ cũng đều xây dựng cho mình một ngành công nghiệp Lọc-Hoá dầu nhằm ổn định
và phát triển nền kinh tế. Ngành công nghiệp này có tầm quan trọng đặc biệt trong nền
kinh tế quốc dân và trong quốc phòng. Do đó việc nghiên cứu phát triển và tìm ra các

giải pháp tối ưu cho sự hoạt động của các nhà máy cũng như vấn đề định hình thiết kế
bước đầu trong việc thiết lập nhà máy mới là một trong những vấn đề chiến lược cho
sự phát triển của ngành công nghiệp Lọc-Hóa dầu. Song song với nó là sự phát triển
vượt bậc của ngành công nghệ thông tin đã góp phần không nhỏ cho sự ra đời của các
phần mềm mô phỏng dùng trong lĩnh vực công nghệ hóa học nói chung và ngành công
nghiệp Lọc-Hóa dầu nói riêng.
Trước đây, để kiểm tra một quá trình cũng như tìm ra các yếu tố ảnh hưởng trực
tiếp lên quá trình đó thì cần phải tiến hành thí nghiệm và lấy số liệu thực nghiệm trong
một thời gian dài mới có thể đạt được kết quả mong muốn. Nhưng từ khi các phần
mềm mô phỏng ra đời ta có thể tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cũng như
kiểm tra lại tính xác thực của các yếu tố này một cách nhanh chóng. Hơn nữa, trước
đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi nhiều thời gian và khả năng thực hiện dự án
đó là khó có thể biết trước được. Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì công
việc trở nên đơn giản đi rất nhiều. Chúng ta có thể xây dựng được nhiều dự án khác
nhau và tìm được phương án tối ưu một cách nhanh chóng, cho kết quả chính xác và
đạt hiệu quả cao nhất.
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 1

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Ngoài ra, các phần mềm này còn được ứng dụng trực tiếp vào quá trình hoạt

động của nhà máy. Ta có thể khảo sát sự biến thiên của các thông số làm việc và chế độ
hoạt động của nhà máy khi có những sự thay đổi ở bất kỳ một đơn vị hoạt động nào đó.
Bên cạnh đó, các phần mềm mô phỏng còn giúp cho việc giảm thiểu những tai
nạn và rủi ro có thể xảy đến với con người, làm giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng
năng suất của nhà máy.
Một trong số đó chính là phần mềm mô phỏng Hysys. Hysys là phần mềm
chuyên dụng 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 là sản
phẩm của công ty Hyprotech- Canada thuộc công ty AEA Technologie Engineering
Sofware- Hyprotech Ltd. Là 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 là điểm mạnh của Hysys giúp
người sử dụng tránh sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác
nhau.
Tiến hành quá trình mô phỏng một phân xưởng thực tế, tính toán công nghệ và
các thông số đặc trưng của một số thiết bị chính trong phân xưởng, kiểm tra so sánh
với số liệu thực tế của nhà máy. Đó chính là nội dung được trình bày trong đồ án “Mô
phỏng phân xưởng xử lý khí (Gas – Plant) của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng
phần mềm Hysys” nhằm xây dựng một sơ đồ mô phỏng quá trình xử lý khí dựa trên
sơ đồ công nghệ thực tế.
Đề tài này có phần thuyết minh bao gồm các chương sau:
- Chương 1: Tổng Quan Chung
+ Tổng quan về phân xưởng “Gas – Plant” của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
+ Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất
- Chương 2: Giới thiệu về phần mềm Hysys
+ Giới thiệu mô phỏng hệ thống.
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 2

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

+ Chương trình mô phỏng Hysys.
+ Phương pháp lựa chọn mô hình nhiệt động.
- Chương 3: Mô phỏng phân xưởng “Gas – Plant” của nhà máy lọc dầu Dung Quất
+ Khai thác số liệu trong phân xưởng của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
+ Thiết lập sơ đồ công nghệ cho phân xưởng của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
+ Mô phỏng phân xưởng “Gas – Plant” của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
+ Tính toán công nghệ và các thông số đặc trưng của các thiết bị chính
trong phân xưởng
+ So sánh đánh giá kết quả số liệu.
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
- Phục lục
Do thời gian thực hiện có hạn, đồng thời kiến thức cũng như kinh nghiệm sử
dụng phần mềm còn hạn chế và bản thân hiểu biết chưa sâu sắc nên còn những thiếu
sót trong đồ án là điều không thể tránh khỏi. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý
kiến từ thầy cô.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 3

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CHUNG
1.1. Tổng quan về phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
1.1.1. Giới thiệu chung về đề tài.
Đề tài này đề cập đến quá trình mô phỏng phân xưởng xử lý khí (“Gas – Plant”)
của nhà máy lọc dầu Dung Quất, phân xưởng xử lý khí nằm ở vị trí phía sau phân
xưởng chưng cất dầu thô (hình 1.1). Khí được xử lý lấy từ phân xưởng chưng cất khí
quyển (CDU), phân xưởng cracking xúc tác (RFCC), phân xưởng xử lý Naphta bằng
Hyđro (NHT) và từ phân xưởng LPG. Các phân đoạn nhẹ của các phân xưởng này
chứa chủ yếu các hyđrocacbure nhẹ và các tạp chất như H 2O, H2S, CO… sẽ đi qua
phân xưởng xử lý khí để tạo ra các sản phẩm nhằm cung cấp cho nhà máy và thị
trường tiêu thụ.

Hình 1.1: Các phân xưởng của nhà máy lọc dầu

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 4

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Sản phẩm của chúng bao gồm các phân đoạn như sau:
- Phân đoạn C1, C2 dùng để làm nhiên liệu cho toàn bộ nhà máy, sản
phẩm này được gọi là Fuel Gas.
- Phân đoạn khí hóa lỏng chủ yếu là propan và butan thu hồi dưới dạng
lỏng. Sản phẩm này được gọi là LPG (Liquefied Petroleum Gas)
- Phân đoạn xăng nhẹ chứa chủ yếu là C 5+, dùng làm như một sản phẩm
thương mại.
1.1.2. Các tiêu chuẩn của sản phẩm.
 Tiêu chuẩn của Fuel Gas: là khí đã tách Bupro và Naphta nhẹ. Khí có
thành phần chủ yếu là CH 4 và C2H6 ngoài ra còn lẫn các hydrocacbon nặng và các
khí SOx, NOx, CO. Các khí này sẽ cho qua phân xưởng DeSO x để tránh gây ăn mòn
khi dùng cho nhà máy và tránh gây ô nhiễm môi trường khi thải ra ngoài. Vì vậy ta
có tiêu chuẩn về Fuel Gas như sau:
o NOx: 1000 mg/Nm3 max
o SOx : 500 mg/Nm3 max
o Bụi chất xúc tác: 50 mg/Nm3 max
o CO: 300 mg/Nm3 max
o H2S: 50 ppm wt max
-

Khí hóa lỏng – LPG (Liquefied Petroleum Gas): là khí có

thành phần chủ yếu là Propane và Butane được nén lại cho tới khí hóa lỏng ở một
nhiệt độ nhất định để tồn chứa, vận chuyển. Khí hóa lỏng được chia làm 2 phần:
o Phần dùng để sản xuất Propylen.
o Phần dùng làm sản phẩm thương phẩm.
Tiêu chuẩn của LPG để sản xuất Propylen:
-

Tỷ trọng

-

Hàm lượng Mercaptans: 7,1 wt ppm

-

Hàm lượng COS

:5

-

Total Sulfur

: 332 wt ppm

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

: 0,565

Trang 5

wt ppm

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Bảng1.1: Tiêu chuẩn của khí hóa lỏng LPG thương phẩm.
Các thông số
Áp suất hơi ở 15 oC, Bar
20 oC, Bar
50 oC, Bar
Áp suất ở 760 mmHg, oC
Nhiệt bốc cháy, oC
Tỷ trọng so với không khí
Khối lượng riêng của khí

Propan
6,5

Butan
0,8

9

2,75

19,6
-42 ÷ -45
520

7
-0,5 ÷ 2
500

1,83

(760mmHg, 15,6 oC), Kg/m3
Nhiệt dung riêng, Btu/lb oF

2.46

0,6

0,57

KJ/Kg oC

2,512

2,386

Kcal/Kg/ oC

Áp suất hơi bảo hòa ở 15,6 oC, KJ/Kg
Nhiệt trị toàn phần, KCal/Kg
Nhiệt trị tối thiểu, Kcal/Kg
Tỷ lệ thể tích khí/lỏng
Lượng không khí cần đốt cháy 1m3 khí, m3
Khối lượng riêng của chất lỏng ở 15,6 oC, Kg/lit
Nhiệt cháy với không khí, oC
Nhiệt cháy với Oxy, oC
Thể tích riêng ở 15,6 oC, lit/ Kg

0,58
358,2
12000
11100
275
25
0,5 ÷ 0,51
1967
2900
1.957 ÷ 2.019

0,55
372,2
11800
10900
235
33
0,57 ÷ 0,58
1973
2904

1.723 ÷ 1.760

-

Naphta nhẹ: là hỗn hợp của các hyđrocacbon lỏng dễ bay hơi. Các

hyđrocacbon này có phân tử lượng lớn hơn Butane, thành phần chủ yếu là C 5+. Để
đảm bảo đặc tính kỹ thuật vận chuyển tàng trữ và chế biến, Naphta nhẹ phải được
ổn định theo các tiêu chuẩn thương mại.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 6

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn của Naphta nhẹ.

của nhà máy

Thông số
Hàm lượng Sulphur (wt ppm)
RON Clear

MON Clear
TVP (g/cm2)
RVP (Kpa)
Tỷ trọng
Đường cong chưng cất

Quất cần phải

ASTM D – 86

xưởng xử lý

IP

39

khí

Plant”) để tách

5

49

các phân đoạn

nhẹ thành các

10

54

sản phẩm có

giá trị kinh tế,

30

70

sử dụng làm

nhiên liệu cho

50

87

nhà máy và sản

xuất Propylen.

70

113

90

159

chế độ công

95

175

máy được thiết

197
35

theo hai chế

Từ

các

chuẩn kỹ thuật
phẩm mà các

Trong
nghệ của nhà
kế

vận hành

độ: chế độ tối

Tiêu chuẩn
10

91,8
79,6
363
34
0,732

yêu cầu tiêu
của từng sản
phân đoạn nhẹ
lọc dầu Dung
đưa qua phân

EP
Hàm lượng Olefin (wt %)

(“Gas

đa cho xăng và

chế độ tối đa cho Diezel. Trong đề tài phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung
Quất thì em làm về chế độ tối đa cho xăng với nguồn nguyên liệu là dầu Bạch Hổ.
Đây là đồ án công nghệ 2 mô phỏng lại phân xưởng “Gas Plant” bằng phần
mềm mô phỏng Hysys, do đó sự hiểu biết và thông thạo về phần mềm mô phỏng Hysys
là rất quan trọng cho việc hoàn thành tốt đồ án này.
1.2. Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất
Nhà máy lọc dầu Dung Quất thuộc khu kinh tế Dung Quất, là nhà máy lọc dầu
đầu tiên của Việt Nam, được xây dựng trên địa bàn xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện
Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Đây là một trong những dự án kinh tế lớn, trọng điểm
quốc gia của Việt Nam.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 7

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Nhà máy chiếm diện tích khoảng 338 ha mặt đất và 471 ha mặt biển. Công suất
chế biến của nhà máy lọc dầu Dung Quất là 6,5 triệu tấn/năm (tương đương 148.000
thùng/ngày) dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ở Việt Nam.
Nhà máy được xây dựng với tổng mức đầu tư là hơn 3 tỉ USD với tên dự án là
Nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất của chủ đầu tư là Tổng công ty dầu khí Việt Nam.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất là một tổ hợp phức tạp với hàng chục phân xưởng
như: chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển (CDU: Crude Distillation Unit) (hình 1.2), xử lý
Naphtha bằng hyđro (NHT: Naphtha Hydrotreater), xử lý LPG (LTU), thu hồi propylene
(PRU: Propylene Recovery Unit), xử lý Kerosene (KTU: Kerosene Treating Unit), xử lý
Naphtha từ RFCC (NTU: Naphtha Treating Unit), xử lý nước chua (SWS: Sour Water
Stripper), tái sinh Amine (ARU: Amine Regeneration Unit), trung hoà kiềm (CNU: Caustis
Neutralisation Unit) thu hồi lưu huỳnh (SRU: Sulphur Recovery Unit), Isomer hoá (ISOM),
xử lý LCO bằng hydro (LCO - HDT)...
Ngoài ra còn có các công trình phục vụ như: hệ thống cấp điện, khu bể chứa
dầu thô và sản phẩm chiếm khoảng 85,83 ha; tuyến ống dẫn dầu thô và sản phẩm, cấp
và xả nước biển chiếm khoảng 94,46 ha, bến cảng xây dựng, khu xuất sản phẩm…
1.2.1 Các công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung Quất:

Sử dụng các công nghệ hiện đại, mua bản quyền công nghệ từ các công ty rất
nổi tiếng về công nghệ như UOP (Mỹ), MERICHEM (Mỹ) và IFP (Pháp), trong nhà
máy lọc dầu như:
Phân xưởng cracking xúc tác tầng sôi nguyên liệu cặn (RFCC), sử dụng công
nghệ R2R của IFP (Pháp)
Công nghệ thiết bị tiếp xúc dưới dạng màng film xảy ra trên sợi kim loại được
sử dụng trong các phân xưởng như: phân xưởng xử lý Kerosen (KTU), phân xưởng xử
lý xăng Naphta của RFCC (NTU), phân xưởng xử lý LPG (LTU) và phân xưởng trung
hòa kiềm (CNU) nhằm mục đích xử lý H2S và Mercaptan có mùi khó chịu và ăn mòn
thiết bị (KTU, LTU, NTU) và trung hòa kiềm (CNU).
Cụm phân xưởng xử lý bằng hydro nguyên liệu và phân xưởng Reforming xúc
tác liên tục (NHT-CCR): phân xưởng CCR này nhằm nâng cao chỉ số octan (RON) của
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 8

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

xăng nặng đi ra từ quá trình chưng cất khí quyển dầu thô (CDU), làm nhiên liệu để
phối trộn xăng thương phẩm. Mặt khác phân xưởng này cung cấp một lượng H 2 dùng
để cung cấp cho các phân xưởng xử lý bằng H 2 của nhà máy như NHT (xử lý nguyên
liệu cho phân xưởng Reforming xúc tác liên tục (CCR)). Ưu điểm của công nghệ UOP
đối với phân xưởng CCR là tăng hiệu suất thu sản phẩm, khả năng tái sinh xúc tác cao

và yêu cầu về bảo dưỡng thấp.
1.2.2. Nguyên liệu vào và sản phẩm của nhà máy lọc dầu Dung Quất:
Nguyên liệu của nhà máy được thiết kế để vận hành cho 2 loại nguyên liệu:
-

Dầu Bạch Hổ: 6,5 triệu tấn/năm.

-

Dầu hỗn hợp: 5,5 triệu tấn/năm dầu Bạch Hổ + 1 triệu tấn/năm
dầu Dubai.

Nhà máy được thiết kế để sản xuất ra các sản phẩm sau:
-

Khí hóa lỏng LPG (cho thị trường nội địa)

-

Propylen

-

Xăng 90/92/95

-

Nhiên liệu phản lực Jet A1

-

Diezel ô tô

-

Dầu đốt (FO)

Các phân đoạn nhẹ như khí, LPG, xăng nhẹ… thu được từ các phân xưởng
khác nhau như phân xưởng RFCC, phân xưởng xử lý Naphta bằng Hyđro (NHT), phân
xưởng chưng cất dầu thô (CDU)… tất cả các phân đoạn nhẹ này đều được đưa đến
phân xưởng xử lý khí (“Gas Plant”) nhằm đảm bảo các tính chất cũng như tiêu chuẩn
của từng sản phẩm thương mại.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 9

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM HYSYS
2.1. Quá trình mô phỏng hệ thống
2.1.1. Giới thiệu chung

Trong xã hội phát triển ngày nay, nhu cầu về năng lượng là một nhu cầu không
thể thiếu trong đời sống sinh hoạt cũng như trong các hoạt động công nghiệp nói
chung. Một trong những nguồn cung cấp năng lượng rất quan trọng là dầu khí − ngành
công nghiệp đóng góp không nhỏ vào nguồn thu nhập của các quốc gia. Bởi vậy các
quốc gia, kể cả các nước không có nguồn dầu khí đã và đang xây dựng cho mình một
nền công nghiệp lọc dầu hiện đại, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng năng lượng không những
ở trong nước mà còn cung cấp cho các nước khác. Việc thu hồi tối đa những sản phẩm
có hiệu quả kinh tế cao luôn là vấn đề được các nhà dầu khí quan tâm.
Để không ngừng cải thiện năng suất cũng như chất lượng sản phẩm, các công
trình nghiên cứu và các dự án thiết kế luôn được tiến hành. Và trên hết nhờ sự phát
triển vượt bậc của ngành Công nghệ thông tin, với những máy tính tốc độ cao, các hệ
điều hành siêu việt đã góp phần to lớn cho sự ra đời của các phần mềm mô phỏng.
Mô phỏng là một công cụ cho phép người kỹ sư tiến hành công việc một cách
hiệu quả hơn khi thiết kế một quá trình mới hoặc phân tích, nghiên cứu các yếu tố ảnh
hưởng đến một quá trình đang hoạt động trong thực tế.
Tốc độ của công cụ mô phỏng cho phép khảo sát nhiều trường hợp hơn trong
cùng thời gian với độ chính xác cao hơn nếu so với tính toán bằng tay. Hơn nữa, chúng
ta có thể tự động hóa quá trình tính toán các sơ đồ công nghệ để tránh việc phải thực
hiện các phép tính lặp không có cơ sở hoặc mò mẫm. Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng
một mô hình mẫu để nghiên cứu sự vận hành của một phân xưởng khi thay đổi nguồn
nguyên liệu hoặc các điều kiện vận hành của các thiết bị ảnh hưởng đến hiệu suất thu
và chất lượng sản phẩm như thế nào. Điều này sẽ đơn giản, nhanh chóng và tiết kiệm
hơn nhiều so với thử nghiệm trên phân xưởng thực tế. Vì rằng cơ sở tính toán các công
cụ mô phỏng thường dựa trên các bộ cơ sở dữ liệu chuẩn hóa, nên một khi đã xây
dựng một mô hình hợp lý thì bất kỳ một kỹ sư nào cũng có thể sử dụng nó để tính toán
và cho các kết quả chính xác.
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 10

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Ngoài ra, các phần mềm này còn được ứng dụng trực tiếp vào quá trình hoạt
động của nhà máy. Ta có thể khảo sát sự biến thiên của các thông số làm việc và chế độ
hoạt động của nhà máy khi có những sự thay đổi ở bất kỳ một đơn vị hoạt động nào đó.
Bên cạnh đó, các phần mềm mô phỏng còn giúp cho việc giảm thiểu những tai
nạn và rủi ro có thể xảy đến với con người, làm giảm chi phí đầu tư ban đầu và tăng
năng suất của nhà máy.
2.1.2 Các đặc điểm của quá trình mô phỏng
 Các từ khóa thường dùng trong thiết kế mô phỏng:
•

Simulation, process simulation: mô phỏng, quá trình mô phỏng.

•

Dynamic simulation: mô phỏng động.

•

Simulator: thiết kế mô phỏng.

•

Equation of state (EOS): phương trình trạng thái.

•

Steady-state simulation : mô phỏng trạng thái bền vững

•

To proceed by trial and error: Tiến hành bắng cách mò mẫm.

•

Model: mô hình.

•

Modelling: mô hình hóa.
-

Chương trình mô phỏng luôn có các thành phần sau:

- Thư viện dữ liệu và thuật toán liên quan đến việc truy cập và tính toán các tính
chất hóa lý của các cấu tử và hệ cấu tử.
- Các công cụ mô phỏng cho các quá trình có thể có trong hệ thống công nghệ
hóa học như bơm, máy nén, truyền nhiệt, chưng cất... Phần này chứa các mô hình toán
và thuật toán phục vụ cho quá trình tính toán các thông số công nghệ của một quá trình
được mô phỏng.
Các công cụ mô phỏng cho các quá trình điều khiển trong một quy trình công
nghệ hóa học.

Chương trình điều hành chung toàn bộ hoạt động của các công cụ mô phỏng và
ngân hàng dữ liệu.
Chương trình xử lý thông tin: lưu trữ, xuất, nhập, in... dữ liệu và kết quả tính
toán được từ quá trình mô phỏng.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 11

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

2.1.3 Các phần mềm mô phỏng trong công nghệ lọc hóa dầu
Trong công nghệ hóa học người ta sử dụng rất nhiều phần mềm mô phỏng:
a. PRO/II (SIMSCI- Mỹ): sử dụng trong công nghiệp lọc hóa dầu.
b. HYSYS (HYPROTECH - Canada): sử dụng trong công nghiệp chế biến
khí
c. ASPEN PLUS (ASPENTECH - Mỹ)
d. DESIGN II (CHEMSHARE - Mỹ): sử dụng trong công nghiệp hóa học
nói chung.
e. PROSIM: Sử dụng trong công nghiệp hóa học.
Các phần mềm này đều có khả năng tính toán cho các quá trình lọc hóa dầu, tuy
nhiên mỗi phần mềm có ưu điểm vượt trội cho một quá trình nào đó. Đa số các phần mềm
chạy trên hệ điều hành DOS, chỉ có PRO/II và HYSYS chạy trên môi trường Windows.

Việc sử dụng phần mềm mô phỏng để tính toán công nghệ các quá trình lọc hóa
dầu ở nước ta còn nhiều hạn chế do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến thức về các
phần mềm.
Trong đồ án này ta chọn phần mềm Hysys để mô phỏng phân xưởng “Gas
Plant”.
2.1.4. Ứng dụng của phần mềm Hysys
Phần mềm Hysys được sử dụng nhằm:
 Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả nhất (Concept)
 Giảm thấp vốn đầu tư và chi phí vận hành, chọn lựa cách bảo quản, các
đặc tính và phân loại thiết bị, trang bị và sửa chữa các thiết bị để cải tiến
quá trình hoạt động và điều khiển nhà máy (Process)
 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 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 (Plant)
 Những quy trình hướng dẫn hoạt động giúp người vận hành nắm bắt về
công nghệ, mức độ an toàn trong nhà máy, làm theo những quy tắc hướng
dẫn về an toàn và vận hành để tăng lợi nhuận (OTS)
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 12

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

 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 (RTO+)
 Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa vào nó mà
có những thông tin sác thực nhằm quyết định về vốn đầu tư và xây dựng
một cách có hiệu quả nhất (Economix)
Mô phỏng là một công cụ cho phép người kỹ sư tiến hành công việc một cách
hiểu quả hơn khi thiết kế một quá trình mới hoặc phân tích, nghiên cứu các yếu tố ảnh
hưởng.Tốc độ của mô phỏng cho phép khảo sát nhiều trường hợp hơn trong cùng thời
gian với độ chính xác cao hơn tính toán bằng tay.
Có thể tự động hóa quy trình tính toán các sơ đồ công nghệ để tránh việc thực
hiện các phép tính lặp không có cơ sở hoặc mò mẫm.
2.2 Chương trình Hysys.
2.2.1 Tính năng và phạm vi sử dụng
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech- Canada thuộc công ty AEA
Technologie Engineering Sofware- Hyprotech Ltd. Là 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 là
điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh sai sót và đồng thời có thể sử dụng
những dữ liệu ban đầu khác nhau.
Hysys là phần mềm chuyên dụng 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. Là phần mềm chạy trên môi trường Windows nên rất dễ dàng giao
tiếp giữa chương trình và người sử dụng.
Phần mềm này đựoc sử dụng nhằm hai mục đích:
-

Thiết kế phân xưởng mới.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 13

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

-

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Mô phỏng một phân xưởng đã được xây dựng trong thực tế để nghiên
cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc vận hành của nó như: thay đổi nguồn
nguyên liệu, điều kiện vận hành hay tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm…

Việc nhập dữ liệu vào chương trình được tiến hành rất đơn giản vì trình tự công
việc được hướng dẫn cụ thể thông qua sự hiển thị màu trên màn hình. Chương trình
mô phỏng được chạy với số lần lặp xác định.
Kết quả chạy HYSYS có thể xuất qua các chương trình khác như Word, Excel,
Autocad...
o HYSYS được ứng dụng để:
- Thiết kế quy trình mới
- Nghiên cứu việc chuyển đổi chế độ hoạt động của nhà máy

- Hiện đại hóa các nhà máy hiện có
- Giải quyết sự cố trong quá trình vận hành của nhà máy
- Tối ưu hóa, cải thiện sản lượng và lợi nhuận
2.2.2 Các cụm thiết bị trong Hysys
Trong thư viện Hysys có lưu sẵn một số thiết bị dùng để tạo ra các sơ đồ công
nghệ trong các ngành công nghiệp lọc hóa dầu, công nghiệp hóa chất. Mỗi thiết bị
được xác định bởi chức năng nhiệt động học, lượng vật chất, năng lượng trao đổi và
các tham số nội tại (hệ số truyền nhiệt, độ giảm áp...). Các thiết bị liên hệ với nhau
bằng các dòng chảy liên kết, chính các dòng chảy vào và ra khỏi thiết bị này sẽ xác
định trạng thái làm việc của thiết bị. Các thiết bị sẽ tự động cập nhật thông tin mới có
liên quan đến chúng và tự cập nhật cho các dòng chảy nối với chúng.
Các thiết bị chính trong chương trình PRO/II:
-

Thiết bị trao đổi nhiệt (Heat Exchanger)

-

Thiết bị làm nguội, đun nóng (Cooler, Heater)

-

Bộ trộn (Mixer)

-

Van (Valve)

-

Cột (Column): dùng trong các quá trình chưng cất, hấp thụ, trích ly...

-

Thiết bị chia dòng (Splitter): chia dòng chảy thành nhiều dòng theo tỷ lệ tùy ý.

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 14

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

-

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Bình tách (Seperator): gồm có thiết bị tách 2 pha, thiết bị tách 3 pha và

thiết bị tách chất rắn ra khỏi dòng lỏng hoặc hơi
-

Thiết bị phản ứng (Reactor)

-

Thiết bị nén, giãn nở (Compressor, Expander)

-

Bơm (Pump)

-

Thiết bị cân bằng (Balance): cân bằng năng lượng hay cân bằng vật chất

cho hệ.
-

Thiết bị điều khiển (Controller)

-

Thiết bị hồi lưu (Recycle)…

2.2.3. Sử dụng chương trình Hysys
Các bước xây dựng một sơ đồ công nghệ trong chương trình Hysys:
 Bước 1: Chuẩn bị sơ đồ công nghệ mong muốn
Chuẩn bị sẵn sơ đồ công nghệ và các thông số đầu vào, đầu ra cần thiết (tên
dòng, lưu lượng, nhiệt độ, áp suất...) của các dòng chảy cũng như các thông số vận
hành của thiết bị.
 Bước 2: Chọn hệ thống đơn vị đo
Hệ đơn vị mặc nhiên được cài đặt trong chương trình là hệ đơn vị Anh, ta có
thể thay đổi và chọn hệ thống đơn vị khác như METRIC, hay SI, thông thường ta
hay chọn đơn vị METRIC.
 Bước 3: Xác định các cấu tử

Có thể xác định trực tiếp bằng cách gõ tên của các cấu tử hoặc chọn từ danh
mục có sẵn trong thư viện của chương trình.
 Bước 4: Xác định phương trình nhiệt động thích hợp
Có thể chọn phương pháp nhiệt động từ danh mục các phương pháp thông dụng
nhất trong thư viện. Việc chọn hệ thống phù hợp là bước quan trọng trong chương
trình mô phỏng.
 Bước 5: Xây dựng PFD
Vẽ chu trình (Process Flow Diagram - PFD) bằng cách chọn và định vị các thiết
bị (unit operation) trên cửa sổ chính. Vẽ các dòng vào ra cho từng thiết bị.
 Bước 6: Lựa chọn các dòng nguyên liệu và sản phẩm
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 15

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Xác định thành phần, trạng thái nhiệt của các dòng.
 Bước 7: Cung cấp dữ liệu cho dòng nhập liệu và các dòng hồi lưu
Dữ liệu của dòng nhập liệu và dữ liệu giả định của các dòng hồi lưu cần cung
cấp gồm: lưu lượng, thành phần, điều kiện nhiệt động...
 Bước 8: Cung cấp các điều kiện của quá trình
Cung cấp đầy đủ các dữ liệu cần thiết cho mỗi thiết bị trong sơ đồ công nghệ.
 Bước 9: Chạy và xem kết quả

Trước khi tiến hành chạy chương trình, phải kiểm tra để đảm bảo rằng không
xuất hiện màu vàng trên đường viền của các thiết bị hay màu xanh các dòng chảy. Nếu
tất cả đường viền là màu xanh nước biển, xanh dương (hay đen) có nghĩa là đã cung
cấp đủ thông tin để chạy chương trình. Có thể xem kết quả bằng nhiều cách: đồ thị,
báo cáo xuất...
2.3. Phương pháp lựa chọn mô hình nhiệt động
2.3.1. Cơ sở lựa chọn
• Lựa chọn mô hình nhiệt động thích hợp cho một ứng dụng cụ thể là một bước rất
quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác của kết quả mô phỏng.
• Mỗi phương pháp nhiệt động cho phép tính các thông số sau:
- Hằng số cân bằng pha K: thể hiện sự phân bố cấu tử giữa các pha ở điều kiện
cân bằng.
- Enthapie của các pha lỏng và pha hơi: xác định năng lượng cần thiết để
chuyển một hệ từ trạng thái nhiệt động này sang trạng thái khác.
- Enthapie của các pha lỏng và pha hơi: nhằm phục vụ việc tính toán các máy
nén, thiết bị giản nở và năng lượng tự do tối thiểu ở các thiết bị phản ứng.
- Tỉ trọng của pha lỏng và pha hơi: để tính toán quá trình truyền nhiệt, trở lực
và xác định kích thước tháp chưng cất.
• Để lựa chọn mô hình nhiệt động thích hợp, nên dựa vào các yếu tố sau:
- Bản chất của các đặc trưng nhiệt động của hệ như sau: Hằng số cân bằng lỏng
– hơi (VLE: Vapor Liquid Equilibrium) của các quá trình chưng cất, cô đặc hoặc bốc
hơi, quá trình trích ly…
- Thành phần của hỗn hợp
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 16

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh

Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

- Phạm vi nhiệt độ và áp suất
- Tính sẵn có của các thông số hoạt động của các thiết bị
2.3.2. Các ứng dụng cụ thể
 Các quá trình lọc dầu và chế biến khí:
• Hệ thống áp suất thấp (tháp chưng cất áp suất khí quyển và chân không):
Trong nguyên liệu của các hệ thống này nói chung có khoảng gần 3% thể tích phần
nhẹ nên có thể chọn mô hình BK10 hoặc GS và các biến thể của nó. Khi hàm lượng
phần nhẹ lớn (nhất là thành phần C1) nên chọn EOS: SRK, PR.
• Hệ thống áp suất cao (tháp chưng phân đoạn sản phẩm của phân xưởng
cracking, cốc hóa...): Trong hệ thống này, hàm lượng phần nhẹ nói chung lớn hơn. Các
mô hình nên chọn: GS, SRK, PR.
• Các quá trình chế biến khí thiên nhiên: trong thành phần thường có chứa N 2,
khí acide (CO2, H2S) và các hydrocarbon nhẹ:
- Với loại khí chứa ít hơn 5% N 2, CO2, H2S và không có cấu tử phân cực nào
khác nên chọn SRK, PR hoặc Benedict - Webb - Rubin - Starling (BWRS).
- Với loại khí chứa nhiều hơn 5% N2, CO2, H2S nhưng không có cấu tử phân
cực nào khác nên chọn SRK, PR và người sử dụng nên đưa vào các thông số tương tác
để thu được kết quả tốt hơn.
- Với hệ thống xử lý khí thiên nhiên có lẫn nước làm việc ở áp suất cao (trong
trường hợp này độ hoà tan của hydrocarbon trong nước sẽ tăng lên) nên chọn các biến
thể của các phương trình trạng thái như: SRKM, PRM hay SRKS, SRKKD (Kabadi Danner Modification to SRK).
- Khi khí thiên nhiên chứa các cấu tử phân cực như méthanol nên chọn SRKM,
PRM hay SRKS.
 Các quá trình hóa dầu:

• Quá trình xử lý hydrocarbon nhẹ:
- Ở áp suất thấp: SRK, PR.
- Ở áp suất cao: SRKKD.
• Xử lý hydrocarbon thơm:
- P < 2 bars: IDEAL.
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 17

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

- P > 2 bars: GS, SRK, PR.
• Xử lý hỗn hợp hydrocarbon thơm và hydrocarbon khác: NRTL,
UNIQUAC, UNIFAC
• Xử lý hỗn hợp khí có dùng amine : Amine Pkgs

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 18

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh

Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ KHÍ BẰNG PHẦN MỀM HYSYS
3.1. Khai thác số liệu trong phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất
Nguyên liệu của phân xưởng xử lý khí này được lấy từ các phân xưởng RFCC,
CDU, NHT,LPG. Dưới đây là thông số của từng cấu tử dòng nguyên liệu.
Bảng 3.1: Đặc trưng của các dòng nguyên liệu vào phân xưởng
o

Nhiệt độ ( C)
Áp suất (kg/cm3 g)
Đơn vị
H2 O
N2
CO
CO2
H2 S
H2
METAN
ETAN
ETYLEN
PROPAN
PROPYLEN
i-BUTAN
n-BUTAN

i-Betene
1Butene
C2Butene
T2Butene
12BD
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8
CP9
CP10
CP11
DEA
TỔNG

RFCC
45
0,85

NHT
40
0,6

3578,33
71,53
6,11

13,04
3,7
202,91
152,83
80,21
81,77
148,08
532,5
297,95
95,58
146,25
141,18
163,25
238,3
3,11
1086,09
1127,86
658,05
545,47
431,65
310,74
102,64
1,49
0,01
0
0
0
10220,63

1,13

0
0
0
0,32
13,16
1,69
1,37
0
0,83
0
0,06
0,4
0
0
0
0
0
0,25
0,1
0,53
0
0
0
0
0
0
0
0
0
18,84

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

CDU-GAS
LPG
50
46
0,7
46
Kg-mol/h
0,11
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,04
0
0,27
0,29
0
0
1,26
3,92

0
0
0,89
5,9
2,96
26,01
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,02
0,51
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5,54
36,64
Trang 19

OIL
45
9,5

DEA
55
22,6

1,26
0,01
0
0
0
0,01
0,03
0,04

0,03
0,14
0,48
0,45
0,17
0,23
0,23
0,3
0,42
0,01
3,18
5,4
5,19
7,07
10,53
20,15
86,81
91,16
32,14
0,68
0,01
0
266,1

832,27
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
35,72
868,78

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh

Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Trong đó:
-

RFCC (Residue Fluid Catalytic Cracking): Phân xưởng Cracking xúc

tác tầng sôi cặn chưng cất khí quyển
-

NHT (Naphtha Hydrotreater): Phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro

-

CDU - GAS (Crude Distillation Unit): Khí từ phân xưởng chưng cất khí

quyển.
-

DEA: Diethanolamine

-

LPG: khí đi ra từ tháp chưng cất khí quyển.

-

Các cấu tử CP1, CP2, CP3, CP4, CP5, CP6, CP7, CP8, CP9, CP10,

CP11 là các cấu tử giả định cho các hydrocacbure nặng của phân đoạn
nguyên liệu này. Các tính chất của các cấu tử giả định này được cho trong
bảng sau:
Bảng 3.2: Các tính chất của các cấu tử giả
Tên
CP1
CP2
CP3
CP4
CP5
CP6
CP7
CP8
CP9
CP10
CP11

TB
(oC)
35
65
90
110
130
150
170
190
210

230
250

PM
(kg/kmol)
67,1
78,1
88,9
98,4
107,6
119,2
130,7
143,3
155,5
168,1
181,5

D
(kg/m3)
648,4
702,4
737,5
761,5
790,8
805,8
825,2
840,4
860,7
881,4
899,9

Ghi chú:
-

TB: nhiệt độ sôi trung bình

-

PM: khối lượng mol

-

D: khối lượng riêng ở 15oC

3.2. Thiết lập sơ đồ công nghệ phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất
3.2.1. Sơ đồ công nghệ phân xưởng xử lý khí của nhà máy lọc dầu Dung Quất
(Hình vẽ)

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 20

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

-

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

 Wet gas compressor và HP condenser
Wet gas từ cụm Fractionation đưa tới Knock-out drum D1551 của cấp máy nén
thứ nhất, tại đây HC lỏng cuốn theo và ngưng tụ được tách ra. Khí từ bình D-1551
được nén bởi cấp thứ nhất của máy nén C-1551 và sau đó được làm lạnh tại intercooler
E- 1551 và trim cooler E-1552A/B. Nước chua từ cụm Fractionation được đưa tới đầu
vào của E-1551 để làm giảm tối thiểu ăn mòn. Hơi được làm lạnh và lỏng ngưng tụ từ
E-1552 được tách tại D-1552 (Interstage drum)
Hơi từ D-1552 được nén trong cấp thứ hai của máy nén C-1551.
Pha lỏng trong D-1552, hydrocacbon và nước, được bơm bởi P-1551A/B và trộn với
dòng hơi từ đầu ra của máy nén. Một phần dòng hỗn hợp này được ngưng tụ tại HP air
condenser E-1553.
 Stripper condenser và Bình tách cao áp.
Dòng ra của E-1553, dòng lỏng từ đáy của Primary absorber và hơi của đỉnh
stripper được kết hợp lại trước khi vào Stripper Condensers E-1554A/B. Dòng LPG từ
CDU cũng được đưa vào E-1554A/B. Dòng ra từ E-1554A/B được tách thành pha
nước, hydrocacbon lỏng và pha hơi trong bình tách cao áp D-1553. Phần nước chua
đưa tới phân xưởng xử lý nước chua SWS (Sour Water Stripper).
Pha lỏng hydrocacbon được bơm bởi P-1553A/B và sau đó trao đổi nhiệt với
dòng HVN pumparound rồi nạp vào đỉnh của Stripper T-1552.Pha hơi từ D-1553 được
nạp vào đáy của Primary Absorber T-1551 bên dưới đĩa cuối cùng.
 Primary absorber
Primary absorber T-1551 thu hồi hầu hết C3 và C4 từ phần hơi của D-1553.
Phần lỏng ở đỉnh của cụm Fractionation được nạp vào đĩa trên cùng của T-1551. Trong
trường hợp vận hành Bạch Hổ Max Gasoline, một dòng Gasoline sẽ được tuần hoàn từ
đáy của Debutanizer về đỉnh T-1551 để đạt được sự thu hồi C 3 và C4 theo yêu

GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 21

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

cầu.Dòng sản phẩm đáy của absorber được đưa đến E-1554 với lưu lượng được điều
khiển bằng bộ điều khiển mức LIC
 Stripper
Stripper tách H2S và C2 và các cấu tử nhẹ hơn từ hỗn hợp LPG và Gasoline từ D1553 nạp vào đỉnh Stripper. Nhiệt độ của dòng nguyên liệu cho stripper được điều
khiển bởi TIC-723 bằng cách điều khiển lưu lượng của dòng HVN pumparound tới E1555. Nhiệt của Reboiler được cung cấp bởi hai reboiler nối tiếp nhau. Reboiler thứ
nhất E-1556 được gia nhiệt bởi dòng đáy của Debutanizer. Reboiler thứ 2, E-1557,
được gia nhiệt bởi dòng LCO pumparound từ cụm Fractionation.
Lưu lượng dòng hơi từ đỉnh của stripper sẽ điều khiển lượng nhiệt cung cấp cho
E-1557 thông qua bộ điều khiển FIC-709. Lưu lượng dòng hơi, hay nói cách khác
công suất của reboiler được thiết lập để đáp ứng tiêu chuẩn thành phần C 2 trong sản
phẩm đỉnh của Debutanizer.
Hơi từ đỉnh của stripper được ngưng tụ tại E-1554. Dòng lỏng ở đáy đưa đến
tháp Debutanizer T-1554 bằng bộ điều khiển FIC-714 với set point nhận từ bộ điều
khiển mức LIC-712.
 Secondary absorber
Secondary absorber T-1553 thu hồi các phân đoạn nhẹ của gasoline từ dòng khí

đỉnh của primary absorber T-1551. Dòng lean oil là dòng heavy naphtha từ cụm
Fractionation
Dòng lean oil được làm lạnh bằng cách trao đổi nhiệt với dòng đáy của
secondary absorber T-1553 tại E-1563 và sau đó tiếp tục được làm lạnh bởi dòng
cooling water qua thiết bị trao đổi nhiệt lean oil cooler E-1564. Dòng lỏng sau khi làm
lạnh đưa đến lean oil coalescer D-1556 để loại nước bị cuốn theo trước khi được nạp
vào đỉnh của T-1553 bằng bộ điều khiển FIC-718. Dòng sản phẩm đáy, rich oil, được
điều khiển bằng bộ LIC-720, và sau đó được gia nhiệt bằng dòng lean oil tại E-1563,
và rồi hồi lưu trở lại Main Fractionator ở cụm Fractionation.
Khí ở đỉnh T-1553 được làm lạnh bằng dòng cooling water tại Fuel Gas Cooler
E-1565 và đưa đến bình Fuel Gas Absorber K.O D-1557.
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 22

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh


Đồ án công nghệ 2

Mô phỏng phân xưởng Gas Plant

 Fuel gas absorber
Fuel gas absorber T-1555 loại H2S và CO2 từ phần khí đỉnh của secondary
absorber bằng cách cho tiếp xúc với DEA
Lượng nhỏ lỏng xuất hiện sau khi qua E-1565 được tách trong bình D-1557. Chất
lỏng tách ra được tại D-1557 được đưa đến đầu vào của E-1563 bằng bộ điều khiển
mức LIC-726. Khí đỉnh được đưa đến đáy của T-1555 và dòng lean amine được nạp

vào đỉnh của T-1555. Nhiệt độ của dòng lean amine được điều khiển và duy trì bằng
bộ điều khiển TDIC-746 dựa trên chênh lệch nhiệt độ của dòng lean amine và dòng
gas vào T-1555, mục đích là để trách ngưng tụ hydrocacbon.
Phần khí đỉnh được đưa tới bình D-1559 trước khi đưa đến hệ thống fuel gas.
Dòng rich amine đưa đến phân xưởng thu hồi amine bằng bộ điều khiển mức LIC-730.
Lượng amine tích tụ trong bình D-1559 được đưa đến phân xưởng thu hồi amine bằng
bộ điều khiển mức LIC-733. Áp suất trong hệ thống hay áp suất đỉnh của T-1553 được
điều khiển bởi PIC-733 bằng cách xả FG từ D-1559 ra hệ thống FG
 Debutanizer
Debutanizer tách LPG từ gasoline.
Phần lỏng ở đáy của stripper được đưa tới đĩa 22 của Debutanizer T-1554. Hơi ở đỉnh
được ngưng tụ hoàn toàn trong condenser E-1561A/B. Áp suất trong T-1554 được điều
khiển bởi PIC-745 bằng cách by-pass một phần hơi đỉnh qua thiết bị trao đổi nhiệt E1561A/B đến bình reflux drum D-1554. Lỏng ngưng tụ được bơm khỏi D-1554 bằng
P-1556A/B. Một phần chất lỏng được hồi lưu lại tháp bằng bộ điều khiển FIC-721
được reset bởi TIC-754 trên đĩa thứ 8 ở phần đỉnh của tháp. Dòng hồi lưu này kiểm
soát tiêu chuẩn thành phần C5 trong sản phẩm đỉnh. Phần còn lại của chất lỏng đỉnh,
sản phẩm LPG, được đưa tới LPG amine absorber T-1556 sau khi làm lạnh tại E-1562,
lưu lượng được điều khiển bởi bộ FIC-723 reset bằng LIC-742.
Tháp được gia nhiệt lại bằng reboiler E-1560A/B. Nhiệt cung cấp cho reboiler lấy từ
dòng pumparound HCO trong cụm Fractionation. Công suất của reboiler được thiết lập
để đảm bảo thành phần C4 trong gasoline đạt yêu cầu (Dòng HCO PA đến E-1560A/B
được điều khiển bằng FIC-722).
GVHD: Ts.Nguyễn Thị Thanh Xuân

Trang 23

SVTH: Dương Thị Bích Trâm
Nguyễn Văn Trường
Trần Tùng Linh