BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỮU NINH LÊ HỮU NINH KỸ THUẬT HÓA HỌC MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA 2013B Hà Nội – Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỮU NINH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ MINH HIỀN Hà Nội – Năm 2015 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Lê Hữu Ninh Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NMLD Nhà Máy Lọc Dầu LCO-HDT Light Cycle Oil- Hydrotreating CDU Crude Distillation Unit FCC Fluid Cracking Catalyst RFCC Residue Fluid Cracking Catalyst CCR Continuous Catalyst Reforming LCO Light Cycle Oil LGO Light Gas Oil HGO Heavy Gas Oil HDT Hydrotreating HDS Hydrodesulfurization HDN Hydrodenitrogenation HDO Hydrodeoxygenation HDA Hydrodearomatic HDY Hydrogenation HDM Hydrodemetallation LCN Light Cracked Naphta HCN Heavy Cracked Naphta MCN Medium Cracked Naphta LIC Level Indicator Controller PIC Pressure Indicator Controller FIC Flow Indicator Controller TIC Temperature Indicator Controller SOR Start Of Run EOR LHSV End Of Run Liquid Hourly Space Velocity WABT Weight verage bed temperature ppH2 Partial Pressure of Hydrogen Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền S Lưu huỳnh HC Hydrocacbon VBA Visual Basic Application DOS Day On Streams MBP Material Blance Program FBP Final Boiling Point wt weight wtppm Parts Per Million by Weight Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu châu Âu .13 Bảng 1.2 Sự phân bố hợp chất S phân đoạn dầu mỏ 14 Bảng 1.3 So sánh ảnh hưởng pha hoạt động đến phản ứng .20 Bảng 1.4 Đánh giá chu kỳ làm việc xúc tác qua phân đoạn xử lý 22 Bảng 1.5 So sánh công nghệ Prime-D Axens .25 Bảng 1.6 Các chế độ nguyên liệu cho LCO-HDS theo thiết kế .31 Bảng 1.7 Thành phần H2 nguyên liệu theo thiết kế 32 Bảng 1.8 Đặc tính xúc tác 33 Bảng 1.9 Thông số vận hành nhiệt độ SOR EOR phản ứng .36 Bảng 1.10 Thông số vận hành áp suất SOR EOR dòng nguyên liệu 36 Bảng 1.11 Thông số vận hành nhiệt độ áp suất tháp tách pha 36 Bảng 1.12 Thông số vận hành tháp chưng Stripper T-2401 37 Bảng 1.13 Thông số vận hành tháp làm khô chân không T-2403 37 Bảng 1.14 Thông số vận hành tháp hấp thụ amin T-2402 .37 Bảng 2.1: Nhiệt phản ứng HDS 39 Bảng 2.2: Tỷ lệ phản ứng theo nhiệt độ 42 Bảng 2.3 Tính chất hợp chất chứa lưu huỳnh .44 Bảng 2.4 Các phản ứng hydrodesunfua xảy 45 Bảng 2.5 Tính chất sản phẩm phản ứng hydrodesunfua 47 Bảng 2.6 Khối lượng hợp chất chứa lưu huỳnh LCO 49 Bảng 2.7 Các thông số động học phản ứng .51 Bảng 2.8 Thành phần cất phân đoạn nguyên liệu LCO 53 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Bảng 2.9 Kích thước phân bố xúc tác tầng 56 Bảng 2.10 Các cấu tử chứa lưu huỳnh AspenTech sử dụng 60 Bảng 3.1 Tính chất nguyên liệu LCO 62 Bảng 3.2 Thông số vận hành 63 Bảng 3.3 So sánh kết tính hàm lượng lưu huỳnh tổng nhận từ Mô hình HDS-PFR, Gói mô HDS-ASPEN kết vận hành thực tế .64 Bảng 3.4 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR 64 Bảng 3.5 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Gói HDS-ASPEN .65 Bảng 3.6 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Mô hình HDS-PFR .67 Bảng 3.7 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Gói HDS-ASPEN .68 Bảng 3.8 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Mô hình HDS-PFR 70 Bảng 3.9 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Gói HDS-ASPEN .71 Bảng 3.10 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo LHSV .72 Bảng 3.11 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo nhiệt độ 73 Bảng 3.12 Bảng so sánh ảnh hưởng S-LCO product theo áp suất 74 Bảng 3.13 Bảng so sánh S-LCO product theo ngày vận hành thực tế 76 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí trình HDS nhà máy lọc dầu .11 Hình 1.2 Cấu trúc pha hoạt động Co-Mo xúc tác HDS 20 Hình 1.3: Cơ chế phản ứng HDS thiophen 23 Hình 1.4 Công nghệ Prime-D Axens 24 Hình 1.5 Công nghệ CDHydro & CD-HDS CDTech .26 Hình 1.6 Công nghệ Distillate HDS/HDA Haldor Topsoe .27 Hình 1.7 Công nghệ REDAR Shaw Group/BASF 28 Hình 1.8 Công nghệ Unisar UOP 30 Hình 2.1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hảm lượng Aromatic sản phẩm .41 Hình 2.2 Thiết lập dòng nguyên liệu LCO Feed 54 Hình 2.3 Thiết bị phản ứng HDS phân xưởng HDS-LCO Dung Quất 55 Hình 2.4 Thiết lập thiết bị phản ứng HDS .57 Hình 2.5 Thiết lập hệ thống phân tách sản phẩm .58 Hình 2.6 Sơ đồ mô trình HDS 59 Hình 2.7 Thiết lập trình HDS gói mô Aspen 61 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền DANH MỤC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ Đồ thị 3.1 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR 65 Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng S-LCO product vào nhiệt độ theo Gói HDS-ASPEN 66 Đồ thị 3.3 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Mô hình HDS-PFR 67 Đồ thị 3.4 Ảnh hưởng S-LCO product vào LHSV theo Gói HDS-ASPEN 68 Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Mô hình HDS-PFR 70 Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng S-LCO product vào áp suất theo Gói HDS-ASPEN .71 Biểu đồ 3.1 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo LHSV………… …… 73 Biểu đồ 3.2 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo nhiệt độ……………… 74 Biểu đồ 3.3 So sánh ảnh hưởng S-LCO product theo áp suất……………… 75 Biểu đồ 3.4 So sánh S-LCO product theo ngày vận hành thực tế …………….76 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 TỔNG QUAN 11 QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUA (HDS) 11 Mục đích vai trò trình HDS 11 Cơ sở hóa lý trình HDS 13 Các phản ứng xảy trình HDS 17 Xúc tác trình HDS 20 Cơ chế phản ứng trình HDS 22 CÁC HÃNG BẢN QUYỀN CÔNG NGHỆ HDS 23 Công nghệ Prime-D Axens 24 Công nghệ CDHydro & CD-HDS CDTech 25 Công nghệ Distillate HDS/HDA Haldor Topsoe 27 Công nghệ REDAR Shaw Group/BASF 28 Công nghệ Unisar UOP 29 PHÂN XƯỞNG LCO-HDS NMLD DUNG QUẤT 31 Cơ sơ sở thiết kế 31 Đặc tính nguyên liệu sản phẩm 31 Xúc tác 32 Mô tả công nghệ LCO-HDS Dung Quất 33 Các thông số vận hành công nghệ LCO-HDS theo thiết kế 36 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HDS-LCO 39 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 26 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.25 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 101 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 27 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.43 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 102 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 28 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=1.75 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 103 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 29 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR LHSV=2.22 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 104 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 30 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.11 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 105 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 31 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.25 Phụ lục 32 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.43 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 106 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 33 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=1.75 Phụ lục 34 Kết S-LCO product gói mô HDS-ASPEN LHSV=2.22 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 107 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ Học viên: Lê Hữu Ninh GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Trang 108 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 35 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 109 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 36 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 01.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 110 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 37 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 31.10.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 111 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 38 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 26.10.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 112 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 39 Kết S-LCO product mô hình HDS-PFR ngày 24.14.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 113 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 40 Các thông số vận hành Phân xưởng LCO Hydrotreater – Nhà máy lọc dầu Dung Quất ngày 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 114 Lớp: Cao học KTHH 2013B LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Minh Hiền Phụ lục 41 Đồ thị biểu diễn S-LCO Feed S-LCO product Phân xưởng LCO Hydrotreater – Nhà máy lọc dầu Dung Quất từ ngày 22.11.2013 đến 05.11.2014 Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 115 Lớp: Cao học KTHH 2013B ... chứa lưu huỳnh 48 Các thông số động học phản ứng hydrodesunfua 51 Mô trình HDS nguyên liệu LCO Nhà máy lọc dầu Dung Quất 52 Mô trình HDS nguyên liệu LCO Nhà máy lọc dầu Dung. .. việc mô trình HDS lựa chọn đề tài: Mô trình xử lý lưu huỳnh với nguyên liệu LCO - Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Trong phạm vi đề tài luận văn, sử dụng với khoảng 40 cấu tử chứa lưu huỳnh trình. .. chung nhà máy lọc dầu Bất kỳ nhà máy lọc dầu thiếu trình HDS Thông thường nhà máy lọc dầu trình HDS thực phân xưởng Hydrotreating (HDT) Hình mô tả sơ đồ vị trí trình HDS nhà máy lọc hóa dầu điển