Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu Chương 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM HYSYS 1. Tầm quan trọng của các phần mềm mô phỏng. Dầu và các sản phẩm dầu mỏ đã được biết đến từ xa xưa. Mới đầu con người đã dùng nó để thắp sáng hoặc để chữa bệnh. Nhu cầu về dầu và sản phẩm chế biến từ dầu mỏ gia tăng đột ngột vào đầu thế kỷ XX do sự xuất hiện của động cơ đốt trong cũng như do sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp. Do vậy, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người. Hiện nay, dầu và khí cũng như các sản phẩm của chúng được sử dụng trong tất cả các nghành kinh tế thế giới. Ý nghĩa của dầu và sản phẩm của dầu đặc biệt tăng nhanh vào những năm gần đây, nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra tại nhiều nước phát triển. Dầu và khí tự nhiên ngày càng được sử dụng rộng rãi không chỉ như một chất đốt truyền thống mà còn như một dạng nguyên liệu quý giá cho công nghiệp hoá học. Nhà bác học Nga vĩ đại Menđêlêép đã từng nói rằng đem dầu làm chất đốt - đó là tội lỗi, bởi dầu là nguyên liệu quý để điều chế rất nhiều các sản phẩm hoá học. Trước đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi rất nhiều thời gian, và khả năng thực hiện dự án đó là khó có thể không thể biết trước được. Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì công việc trở nên nhẹ nhàng đi rất nhiều, chúng ta có thể mô phỏng hoạt động của các nhà máy trong các chế độ vận hành khác nhau, thay đổi các thông số làm việc của bất kỳ đơn vị hoạt động nào mà không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động chung của nhà máy. Ngoài ra, với những tính năng của các phầm mềm mô phỏng ta có thể thiết kế được các dự án khác nhau, tìm được phương án tối ưu, nhanh, cho kết quả khả quan và đạt hiệu quả kinh tế, quan trọng hơn nữa là áp dụng được cho hầu hết các lĩnh vực của ngành dầu khí và các ngành công nghệ hoá học, đảm bảo được tính khả thi cho những kế hoạch lớn sẽ được thực hiện trong tương lai. Một số phần mềm mô phỏng: - Simsci (PRO//II). SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 1 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu - Hyprotech (HYSIM, HYSYS, HTFS, STX/ACX, BDK). - Bryan research & engineering (PROSIM, TSWEET). - Winsim (DESIGN II for Windows). - IDEAS Simulation. - Simulator 42. - RSI. - Chemstations. …………………………………………… Là một kỹ sư công nghệ ngành lọc hoá dầu trong tương lai, mỗi người trong chúng ta nên trang bị cho mình một phần mềm mô phỏng để giúp cho công việc được tốt hơn. 2. Giới thiệu về phần mềm Hysys. Hysys là phầm mềm chuyên dụng dùng để tính toán và mô phỏng công nghệ được dùng cho chế biến dầu và khí, trong đó các quá trình xử lý và chế biến khí được sử dụng nhiều nhất. Hysys chạy trên Windows là phiên bản mới của Hysim, phần mềm này trước đây dùng trên hệ điều hành Dos. Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech-Canada thuộc công ty AEA Technologie Engineering Software - Hyprotech Ltd. Là một phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các thông số trong quá trình thiết kế nhà máy chế biến khí. Ngoài thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất thuận tiện cho việc sử dụng. Ngoài ra Hysys còn có khả năng tự động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập đủ thông tin. Đây chính là điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh những sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau. Hysys được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:  Steady Mode: Trạng thái tỉnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho một quá trình. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 2 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu  Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy trình ở trạng thái đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của một vài thông số. 3. Ứng dụng của Hysys. Hysys bao gồm các ứng dụng sau: Hysys.Concept: Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả nhất. Hysys.Process: Giảm thấp nhất vốn đầu tư và chi phí vận hành, chọn lựa cách bảo quản, các đặc tính và phân loại thiết bị, trang bị và sữa chữa các thiết bị để cải tiến quá trình hoạt động và điều khiển nhà máy. Hysys.Plant: Sử dụng công cụ mô phỏng để đưa ra các điều kiện thuận lợi, đánh giá hoạt động của nhà máy hiện hành, trang bị các thiết bị để đạt được độ tin cậy về hoạt động, an toàn, lợi nhuận cao nhất. Cải tiến các thiết bị có sẵn và mở rộng quy mô nhà máy hiện hành. Hysys.OTS: Những qui trình hướng dẫn hoạt động giúp người vận hành nắm bắt về công nghệ, mức độ an toàn trong hoạt động của nhà máy, làm theo những qui tắc hướng dẫn về an toàn và vận hành để tăng lợi nhuận. Hysys.RTO + : Tối ưu hiệu quả nhà máy, chuyển đổi mô hình sản xuất, sử dụng công nghệ có sẵn và tăng lợi nhuận trong hoạt động bằng cách cho phép những thay đổi về công nghệ và sản phẩm. Economix: Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa vào nó mà có những thông tin xác thực nhằm quyết định về vấn đề đầu tư và xây dựng một cách có hiệu quả nhất. Trong phạm vi luận văn này ta chỉ sử dụng Hysys.Plant. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 3 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu 4. Giới thiệu về cấu trúc của Hysys. Cấu trúc cơ bản của Hysys được thể hiện qua ba điểm quan trọng sau: Unique Concepts (Những khái niệm duy nhất): Mặc định cách mà người sử dụng xây dựng môi trường mô phỏng trên Hysys. Powerful Engineering Tools (Những công cụ thiết kế tối ưu): Quyết định cách Hysys thực hiện các phép tính toán. Primary Interface Elements (Những yếu tố tương giao cơ sở): Được dùng để giúp người sử dụng làm việc với Hysys. 4.1. Unique Concepts. Hysys được xây dựng dựa trên rất nhiều khái niệm quan trọng để có thể thực hiện hiệu quả nhất quá trình mô phỏng. Hai khái niệm quan trọng nhất quyết định đến cách thức cơ bản để người sử dụng xây dựng một quá trình mô phỏng trên Hysys là:  Những khái niệm về Flowsheet và Sub-Flowsheet.  Những khái niệm về Environment (Môi trường). 4.1.1 Flowsheets và Sub-Flowsheets Hysys Flowsheets gồm các thành phần sau: - Một Fluid Package có những tính chất về Package như thành phần và trạng thái .v.v. - Flowsheet Objects gồm những thiết bị và dòng vật chất hay dòng năng lượng. - PFD là mô phỏng bằng hình vẽ, chỉ ra mối liên kết giữa các thiết bị và dòng vật chất hay dòng năng lượng. - Workbook là những kết quả mô phỏng được xuất ra dưới dạng bảng (có một màn hình riêng để biểu diễn các Flowsheets). Từ flowsheets chính, ta có thể dùng những Sub-Flowsheet để việc mô tả được rõ ràng hơn. Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys đã chứng tỏ được ưu điểm của mình: + Ta có thể phân chia một quy trình lớn thành những quy trình nhỏ chính xác hơn. + Có thể xây dựng một quá trình làm mẫu và sử dụng cho những mô hình mô phỏng khác. + Có thể tạo một Sub-Flowsheet trong một Sub-Flowsheet khác. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 4 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys gần giống với cấu trúc thư mục, trong đó thư mục chính là Flowsheet, thư mục con là Sub-Flowsheet và các file có nội dung là những thông tin về thiết bị hoặc dòng vật chất hay dòng năng lượng. 4.1.2 Environment. Khái niệm cho phép ta xuất hay nhập những thay đổi trong một môi trường này mà các môi trường khác vẫn giữ nguyên như khi ta còn ở trong môi trường đó. Có 5 Environment trong Hysys: - Basis (cơ bản). Nơi tạo ra, định nghĩa hay thay đổi Fluid Package. Nói chung, một Fluid Package sẽ chứa tối thiểu một Property Package cũng như thành phần của các cấu tử giả định, ngoài ra còn có thể chứa những thông tin về các thông số tương tác hay phản ứng. - Oil Characterization (đặc trưng về dầu). Cho phép ta đặc trưng hoá những lưu chất dầu mỏ bằng các định nghĩa những Assay và Blend. Đặc trưng dầu cho phép tạo ra các cấu tử giả sử dụng trong Fluid Package. Môi trường dầu là duy nhất có thể đến từ Basic môi trường. - Main Flowsheet (Flowsheet chính). Đây là môi trường mà phần lớn ta sẽ sử dụng để cài đặt hay định nghĩa các dòng hay thiết bị và Sub-Flowsheet. - Sub-Flowsheet. Chức năng tương tự như Main Flowsheet, nhưng ở mức độ nhỏ hơn. Column (tháp). Để định nghĩa hay cài đặt những dòng và thiết bị liên quan đến tháp chưng cất như số đĩa, thiết bị ngưng tụ, thiết bị đun sôi lại… Mối liên hệ giữa các môi trường trong Hysys: SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 5 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu 4.2. Powerful Engineering Tools (Công Cụ thiết kế tối ưu). Hysys cho phép ta tiết kiệm rất nhiều thời gian khi tiến hành thao tác mô phỏng và tính toán, điều này được thể hiện rõ qua ba điểm sau: Bất cứ khi nào ta đưa vào một thông tin mới, Hysys sẽ tự động tính lại tất cả những ảnh hưởng của thông số này và đưa ra những thông tin cập nhật nhất ở mọi vị trí. Khi đưa vào đủ thông tin cần thiết, Hysys sẽ tự động tính rất nhanh. Kết quả được truy xuất theo hai chiều (trước và sau). 4.3. Primary Interface Elements (Những yếu tố tương giao cơ sở). Có rất nhiều cách truy cập thông tin trong Hysys và các thông tin đó luôn được cập nhật. Ba yếu tố tương giao cơ sở là: - PFD (Process Flow Diagram): Là sự mô tả quá trình mô phỏng bằng hình vẽ, biểu diễn những mối liên hệ giữa các dòng và thiết bị. Ta có thể dùng PFD để xây dựng hay kiểm tra những tính toán của mình và đưa ra những thông tin về quá trình bằng cách dùng các bảng cân bằng vật chất (Materiel Balance Tables). - Workbook: là tập hợp của nhiều trang trình bày những thông tin về quá trình dưới dạng bảng. Mỗi trang sẽ đưa ra những thông tin cụ thể về một dòng hay thiết bị nào đó. - Property View (khung thuộc tính): gồm nhiều khung thuộc tính của các dòng hay thiết bị. Thông tin giữa những yếu tố trên là giống nhau hoàn toàn, nên ta có thể truy cập ở đâu thuận tiện nhất. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 6 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu Ý nghĩa của các biểu tượng trên Object Palette. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 7 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu 5. Các thao tác đễ tiếp cận phần mền Hysys trong mô hình hóa tỉnh. 5.1. Các phím nóng dùng trong HYSYS. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 8 Nhập một Fluid Package được lưu trên đĩa. Nhóm này chứa tất cả thuộc tính của Packages. Danh sách lọc Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu 5.2. Bắt đầu một quá trình mô phỏng. 1. Chọn nút “New Case”. 2. Chọn Add từ Simulation Basis Manager. 4. Lựa chọn cấu tử cho Case. 5. Cung cấp các thông tin được yêu cầu vào trong Fluid Package: Parameters – cung cấp thông tin về cấu tử tinh khiết/đặc tính của package. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 9 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu Binary Coefficients – nghiên cứu, cung cấp, hay ước lượng nhị phân. Stability Test – xác định phương pháp được sử dụng cho sự tính toán ổn định pha. Reactions – thiết đặt phản ứng. Notes – ghi chú. 6. Đóng khung thuộc tính để quay trở lại Basis Manager và nhấn nút Enter Simulation Environment để xây dựng quá trình mô phỏng. 5.3. Thiết đặt dòng và thiết bị. Dòng Thiết bị Phím nóng F11 F12 Object Palette Double click vào biểu tượng dòng vật chất hay dòng năng lượng. Double click vào biểu tượng thiết bị. Summary View Nhấn Add Material hay Add Energy button. Nhấn Add button để mở the UnitOps Selection Dialog. Workbook Trong ô ”New” của một dòng vật chất hay dòng năng lượng trên Workbook page, nhập tên mới cho dòng. Trong ô ”New” của một thiết bị trên Workbook page, nhập tên mới của thiết bị. Trên UnitOps page, chọn Add UnitOp. SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 10 [...]... văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu 4.3.2 Nhà máy lọc dầu PDC SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 33 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu Chương 3 MÔ PHỎNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY LOC HÓA DÀU NAM VIỆT BẰNG PHẦN MỀM HYSYS 1 Mục đích của mô phỏng Mô phỏng là công cụ... tính toán các công cụ mô phỏng thường được dựa trên các bộ cơ sở dữ liệu chuẩn hóa., nên một khi đã xây dựng một mô hình hợp lý thì bất cứ một kỹ sư nào cũng có thể sử dụng nó để tính toán và cho kết quả chính xác SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 34 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu 2 Các bước tiến hành mô phỏng 2.1 Thiết lập... Khải Trang 24 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu Chọn View để mở Setup view Số state được tự động cập nhật khi thêm bound và step size Kết quả trình bày theo bảng hay đồ thị SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 25 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu Chương 2 SƠ LƯỢC... van điều khiển trên ống dẫn hơi sản phẩm đỉnh cho vào khi áp suất giảm và xả khí dư ra ngoài khi áp suất tăng Nước ở đáy bể cho ra ngoài thải bỏ Một phần naphtha hoàn lưu cho vào mâm cao nhất của tháp Tỉ số hoàn lưu được điều SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 31 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu khiển bằng bộ phận điều khiển... 2.1 Thiết lập hệ thống đơn vị Từ môi trường Hysys, vào Tool/Preferences, xuất hiên bảng sau: Từ đây ta thiết lập đơn vị cho các đại lượng như: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng… 2.2 Xây dựng một cơ sở dữ liệu mới và nhập các thành phần nguyên liệu Vào File/ New case, một cơ sở dữ liệu mô phỏng được hình thành Từ môi trường mới vừa xuất hiện, nhấp vào nút Add để nhập các thành phần nguyên liệu SVTH: Nguyễn... Flowsheet cơ sở trong Flowsheet khác, hay nhập vào môi trường xây dựng cho một Flowsheet 1 Bạn có thể truy cập the Object Navigator bằng các cách sau đây: • Double clicking vào khoảng trống của DeskTop • Nhấn nút Navigator trên Button Bar SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 17 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu • Sử dụng phím nóng F3,... nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu 5 Trước khi quay về Workbook hiện hành, bạn có thể chỉ rõ định dạng cho biến, thay đổi thứ tự của cấu tử trên Workbook page, thay đổi tên trang, hay thêm nhiều biến nữa 6 Nhấn Close để quay về Workbook 5.6 Cung cấp dữ liệu đầu vào Các kiểu nhập liệu khác nhau (bằng ký tự, số) có thể được cung cấp vào trong HYSYS, ... công ty cổ phần đầu tư và vận tải Dầu Khí (Sinpetrol) quản lý, thuộc tập đoàn Vinashin Hiện nay SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 26 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu đang sử dụng nguồn nguyên liệu Condensate Nam Côn Sơn và chuẩn bị đưa vào sử dụng nguồn condensate Rồng Đôi 1.2 Các thành phấn chính của condensate Thành phần cơ... nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu 4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Condensate từ bồn chứa được gia nhiệt sơ bộ bằng cách trao đổi nhiệt với các sản phẩm tại các bộ phận trao đổi nhiệt E-101,E-102,E-103 và sau đó tiếp tục qua lò đốt F-101 để gia nhiệt trước khi vào tháp Ở đây, nhiệt độ condensate khoảng 210-230 o C và được bốc hơi một phần Nguyên... các thành phần nguyên liệu SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 35 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks Mai Trung Hậu 2.3 Chọn phương pháp tính Từ cửa số Simulation Basis manager, chọn thẻ Pluid Pkgs, chọn nút Add Xuất hiện cửa số sau: Ở đây, do mô phỏng quá trình lọc dầu nên ta chọn phương pháp tính là PengBobínon 2.4 Nhập thông số khác của . Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai Trung Hậu Chương 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM HYSYS 1. Tầm quan trọng của các phần mềm mô phỏng. Dầu và các. nên trang bị cho mình một phần mềm mô phỏng để giúp cho công việc được tốt hơn. 2. Giới thiệu về phần mềm Hysys. Hysys là phầm mềm chuyên dụng dùng để tính toán và mô phỏng công nghệ được dùng. tương lai. Một số phần mềm mô phỏng: - Simsci (PRO//II). SVTH: Nguyễn Quốc Hiển – Lê Thế Khải Trang 1 Luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng quy trình công nghệ nhà máy Nam Việt Cán bộ hướng dẫn: Ks. Mai