Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 Lời Nói Đầu Dầu khí tài nguyên thiên nhiên vô quý giá, có nhiều thành phần hỗn hợp khác theo nguồn gốc hay mỏ khai thác Đóng vai trò quan trọng cho phát triển kinh tế nh an ninh quốc gia Để sử dụng dầu mỏ cách tốt phải chế biến chúng thành sản phẩm đắc dụng có ích phục vụ cho đời sống Trong nguồn Condensate sản phẩm quý, việc chế biến Condensate làm tăng thêm giá trị sử dụng nâng cao hiệu kinh tế sản phẩm Chính lý đó, tập đoàn dầu khí Việt Nam đà tiến hành xây dựng nhà máy chế biến Condensate Thị Vải nhằm mục đích tận hởng khí đồng hành cung cấp sản phẩm nh xăng Mogas 83, Mogas 92 cho thị trờng Với mục đích góp phần hiểu rõ lý thuyết ứng dụng vào thực tế sản xuất em chon đề tài "Tìm hiểu tính toán thông số làm việc tháp chng cất C-01 nhà máy chế biến Condensate" làm đề tài tốt nghiệp Mục đích đề tài tìm hiểu tính toán thông số tháp ổn định Condensate nhà máy chế biến Condensate Thị Vải Với thời gian thực đồ án không nhiều trình độ hạn chế nên chắn đồ án không tránh khỏi thiÕu sãt Em rÊt mong cã sù gãp ý, phª bình quý thầy cô, bạn bè để em hoàn thiện kiến thức Em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo trờng Đại Học Mỏ Địa Chất đặc biệt thầy cô môn Lọc Hóa Dầu, khoa dầu khí đà tận tình dậy dỗ em thời gian qua Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn thầy giáo, kỹ s Dơng Viết Cờng ngời đà tân tình hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cám ơn đến kỹ s Cao Trọng Tuấn anh nhà máy đà giúp đỡ em thời gian thực tập Hà Nội ngày 15 tháng năm 2007 Sinh viên thực Lê Đức Thanh Chơng 1: GIớI THIệU NHà MáY CHế BIếN CONDENSATE 1.1 GIớI THIệU Về NHà MáY [1] Nhà máy chế biến Condensate đợc xây dựng xà Phớc Hòa, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Nhà máy đợc xây dựng diện tích SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 4,7 có khả mở rộng thêm 3200m cho phân xởng reforming Nhà máy chế biến condensate đợc đầu t nhằm mục đích chủ động tiêu thụ condensate Bạch Hổ, condensate Nam Côn Sơn sản phẩm nhà máy lọc dầu sau (reformat, MTBE, xăng cracking, ) Nhà máy chế biến condensate Thị Vải đợc xây dựng cho công suất chế biến 130.000 condensat nặng 65000 condensate nhẹ năm Công nghệ áp dụng cho nhà máy chng cất condensate nguyên liệu sau pha chế với thành phần có số octan cao nh Reformat, MTBE để sản xuất xăng MOGAS 83 MOGAS 92 Ước tính sản lợng xăng hàng năm nhà máy 270.000 xăng, nhng công suất khiêm tốn việc ngừng hoạt động tháp chng cất, lý kinh tế xăng Mogas 83 không đợc khuyến cáo sử dụng phần kỹ thuật để thiết kế tháp phân xởng reforming, với nguồn vào xăng thô Sơ đồ tổng thề nhà máy hình 1.1 1.1.1 Nguyên liệu [1, 2] Đầu vào: Nguồn condensate Nam Côn Sơn (Bangkot Condensate) Đầu : Raw gasoline(xăng thô) có speek tơng tự nh Condensate Bạch Hổ HƯ thèng tiÕp nhËn nguyªn liƯu : èng 6” x 200 m Bảng 1.1 nguyên liệu Condensate Bạch Hổ/ Condensate chng cất từ Condensate Nam Côn Sơn SVTH: Lê §øc Thanh §å ¸n tèt nghiƯp LHD - K47 Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể nhà máy Bảng 1.1.Nguyên liƯu Condensate B¹ch Hỉ/ Condensate chng cÊt tõ Condensate Nam Côn Sơn SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 Stt Các tiêu chất lợng Trị số Octan theo phơng pháp nghiên cứu ( RON ) Khối lợng riêng (ở 150C ) kg/ m3 Thành phần cất phân đoạn: Điểm sôi đầu, 0C 30% thể tích , 0C, không lớn 50% thể tích , 0C, không lớn 90% thể tích , 0C, không lớn Điểm sôi cuối, 0C, không lớn Cặn cuối,% thể tích , không lớn Phơng pháp thử Kết ASTM-D.27OO D 2699 65 - 70 TCVN 3893- 95/TCVN 6594 :2000 (ASTM - D.1298 ) TCVN 2698 : 2002 ( ASTM - D.86 ) B¸o C¸o B¸o C¸o 50 57 96 145 1,0 ¡n mòn đồng 50 0C/3 giờ, không lớn TCVN 2694 : 2000 (ASTM - D.130 ) 1a Hµm lợng nhựa thực tế (đà rửa dung môi) mg/100ml, không lín h¬n TCVN 6593 : 2000 (ASTMD - D 381) 0,8 (ASTMD - D1266) (ASTMD - D.381) TCVN 6778 : 2000 (ASTMD -D 525 ) ASTMD - D.323 0,032 Hàm lợng lu huỳnh, % khối lợng, không lớn Độ ổn định oxy hóa, phút, không nhỏ áp suất (Reid ) 37.8, 0C, kPa Ngoại quan Kiểm tra mắt thờng Báo cáo 43 - 80 Trong suốt, không tạp chất lơ lửng 1.1.2 HƯ thèng c«ng nghƯ [1] 1.1.2.1 Kho Kho chøa nguyªn liƯu: Cã thĨ sư dơng kho chøa condensate cđa kho cảng Thị Vải để chứa condensate nặng nhẹ bồn TK101A/B khoảng 13.000 m3 dự án công trình khí bờ Hệ thống kho chứa -TK 13A/B bể chứa sản phẩm (xăng): bồn x 5700 m3 =11400 m3 - TK12A/B kho chứa bán thành phẩm reformat MTBE:11400 m3 - TK11A/B kho chứa bán thành phẩm (condensate ổn định) 1200 m3 - TK15 bồn chứa dÇu FO: 1000 m3 - Bån chøa dÇu diesel: 60 m3 - V51 níc cøu ho¶: 1600m3 - V31 níc ng:35m3 HƯ thèng bån bĨ: - HƯ thèng bån bĨ nhà máy CPP bao gồm: Ký hiệu, chất lỏng chøa bån Dung tÝch (m3) Sè lỵng TK-12A/B: Reformate 57000 TK-13 A/B: Xăng thành phẩm 57000 SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 TK-11 A/B: Xăng thô 600 TK-15: Dầu nặng FO 1000 V-51: Níc cøu háa 1600 V-31: Níc ng 35 V-52: DÇu diesel (DO) - Thành phần Octane cao từ bồn đợc nhập trực tiếp từ tàu qua cầu cảng số vào bồn TK-12 A/B b»ng hƯ thèng b¬m 1.1.2.2 Trén HƯ thèng trén (bé trén): - HÖ thèng trén bao gåm bé trén tĩnh đờng ống, thiết bị điều khiển, thiết bị kiểm soát tỷ lệ trộn DCS mô pháng trén gi¸n tiÕp - HƯ thèng trén sÏ thùc chức sau: + Điều khiển cách liên tục tỷ lệ thành phần đầu vào để sản phẩm đạt đặc tính kỹ thuật, với độ chênh lệch (sai số) nhỏ so với công thức trộn chuẩn + Tối u hóa (gián tiếp) việc điều khiển đầu vào công thức trộn mong muốn dựa mô hình trộn điều hòa kết trộn tích hợp để đạt đợc chất lợng trộn tối u - Các dòng nguyên liệu đợc trộn trộn (L-11): Có dòng nguyên liệu đợc đa tới trộn (L-11), dòng thứ xăng thô từ bồn TK11-A/B, đợc bơm P11-A/B đa tới Nguồn condensate nhẹ (Bạch Hổ) đợc bơm P-01 A/B đa tới, Thành phần Octane cao từ bồn TK12A/B đợc bơm P-12 A/B đa tới, dòng thứ Butane đợc bơm P-17 bơm từ bình V-13, Các phụ gia hóa học khác đợc bơm P-18 A/B bơm từ V-11 - Dựa vào yêu cầu chất lợng xăng theo TCVN 5690-98, thiết bị mô tính toán, xác định lu lợng dòng Octane cao để trộn theo tỷ lệ thích hợp với nguồn condensate ổn định từ tháp chng cất - Xăng thành phẩm sau từ trộn L-11 chuyển tới bồn chứa TK13A/B Khối tạo công thøc trén(RG) Khèi nµy gåm hai khèi nhá, mét khèi mô trộn khối tối u hóa trộn Chúng thực máy tính riêng biệt DSC (Distributed Control System- Hệ thống điều khiển phân phối) Khối tạo công thức trộn mô hoạt động trộn hàng loạt thao tác logic Kết qủa tạo công thức trộn tối u ban đầu cho mẻ trộn Công thức xác định lu lợng dòng nguyên liệu vào trộn đợc nhập vào DCS ngời vận hành để thực việc lại trộn Các chức trộn SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 - §iỊu khiĨn tû lƯ trén - Bé m« pháng trén (Offine ) - Bé tèi u hóa trình trộn( Offine ) 1.1.2.3 Tháp chng cất Cụm tháp chng cất ổn định condensate: gồm thiết bị nh tháp chng cất, lò gia nhiệt , bình håi lu ngng tơ ThiÕt bÞ chng cÊt Condensate: - Nguồn condensate Bạch Hổ (condensate nhẹ) từ nhà máy chế biến khí Dinh Cố (GPP) đợc dẫn đờng ống tới kho cảng thị vải (KCTV), nguồn condensate nặng đựơc nhập từ cảng số hay lấy từ dự án Nam Côn Sơn (NCS), hai nguồn đợc trữ t¹i bån 6500 m3 thuéc KCTV (TK11A/B) - Condensate Bạch Hổ đợc bơm P-01 A/B bơm trực tiếp tới trộn - Condensate nặng (NCS) đợc bơm P-02 A/B (bơm với lu lợng 22,8 m3/h) bơm qua trao đổi nhiệt E-01 E-02 tới tháp chng cất - Tháp C-01 đóng vai trò quan trọng nhà máy CPP Tại nguồn condensate nặng đợc xử lý để cắt thành phần nhẹ có nhiệt độ sôi dới 400C thành phần nặng có nhiệt độ sôi 210 0C Tháp đợc thiết kế để chế biến condensate ổn định với đặc tính phù hợp để trộn với Reformate tạo xăng cã chØ sè RON 83 theo TCVN 5690-98 - Th¸p C-01 bao gồm 35 đĩa kiểu van (đĩa đỉnh đĩa số 1, đĩa đáy đĩa số 35), nguồn condensate thô đợc đa vào đĩa số 18, 21 24 tháp Condensate ổn định (xăng thô) đợc lấy từ đĩa số 12 - Lợng xăng thô đợc tách đợc chuyển tới bồn chứa xăng thô (TK11A/B) sau qua bình trung gian V-02, trao đổi nhiệt với nguyên liệu condensate nặng đầu vào E-01 làm mát quạt E-04 - Dòng đáy gồm thành phần nặng không mong muốn sau qua trao đổi nhiệt với nguyên liệu condensate nặng đầu vào E-02 làm mát quạt E-05 đợc chuyển tới bồn chứa dầu nặng FO (TK-15) để làm nguyên liệu đốt cho lò gia nhiệt H-01 xuất xe bồn - Một dòng thành phần đáy đợc bơm P-04 A/B (bơm với lu lợng 108m3/h) bơm qua lò gia nhiệt H-01 để gia nhiệt quay tháp C-01 để cung cấp nhiệt cho trình chng cất - Thành phần khí đỉnh tháp sau qua làm mát quạt E-03 tạo thành phần: Khí không ngng tụ - tức khí thải, khí ngng tụ Phần khí không ngng tụ (khí thải) chủ yếu đốt lò gia nhiệt H-01 SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 Phần khí thải lại để điều khiển áp suất bình hồi lu V-01 đợc đốt KCTV Phần khí ngng tụ bình V-01 đợc P-03 A/B (công suất 48,3 m3/h) bơm hồi lu tháp C-01 đĩa đỉnh với lu lợng đợc kiểm soát chặt chẽ nhằm trì trạng thái hoạt động ổn định thu đợc lợng condensate ổn định cao 1.1.2.4 An toàn lao động phòng cháy chữa cháy Các khu vực nhà máy có khuynh hớng gây cháy nổ đợc chia thành vùng sau : + Vùng 0: Là vùng khí dễ cháy nỗ diện thời gian dài + Vùng 1: Là vùng khí dễ cháy nỗ thờng xuất hoạt động bình thờng + Vùng 2: Là vùng khí dễ cháy nổ không xuất điều kiện hoạt động bình thờng, có xuất ngẫu nhiên, không tồn thời gian dài + Và vùng không thuộc vùng gọi vùng không nguy hiểm Hệ thống phòng cháy chữa cháy Hệ thống ống nớc chữa cháy : Hệ thống ống đợc thiết kế khép kín để bảo đảm có nguồn cung cÊp vỊ nhiỊu híng cÇn thiÕt Trong trêng hợp cần bảo dỡng, van cách ly đợc sử dụng Các van cách ly đợc bố trí gần điểm rẽ nhánh Van cách ly thuờng dùng loại van cổng Van xả cho hệ thống phun nớc đợc lắp đặt nhánh gần đầu phun hệ thống Van xả điều khiển từ xa tay, số van xả hoạt động theo chế tự động Các van xả đợc trang bị cho bồn chứa có chế hoạt động nh sau: Mỗi bồn có hai van x¶, mét lín mét nhá Van lín sÏ tù động xả phát có lửa thông qua đầu dò nhiệt đợc lắp đặt bồn Van nhỏ không hoạt động tự động mà dùng tay điều khiển từ xa để làm mát có cháy bồn bên cạnh Hệ thống ống nớc chữa cháy đợc đặt bệ đỡ cao từ 300 - 400 mm ( tính từ đáy ống ) so với mặt đất Tuy nhiên, số tuyến ống đợc đặt ngầm dới đất trờng hợp: đờng ống chiếm dụng hay cản trở việc vận hành nhà máy, cản trở ngời vận hành hay thiết bị di chuyển, vị trí ống dễ bị h hỏng lắp đặt mặt đất SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 Hệ thống ống nớc chữa cháy đợc thiết kế với lu lợng 120% so với thiết kế Lu lợng dòng tối thiểu hệ thống vợt lu lợng yêu cầu theo thiết kế đạt lu tốc lớn 3m/s 1.1.3 Sản phẩm [1] Sản phẩm chủ yếu nhà máy xăng Mogas 83, Mogas 92 có thành phần chủ yếu Condensate từ đợc pha trộn thêm Reformat, phát triển để đạt yêu cầu xăng thơng phẩm 1.2 GIớI THIệU Về XĂNG [1,3,6] Xăng động sản phẩm quan trọng ngành công nghiệp lọc hoá dầu ngày đà trở thành sản phẩm quan trọng quen thuộc ngời Xăng động hỗn hợp nhiều hydrocacbon có nhiệt độ sôi nhỏ 2150C phụ gia khác nhằm bảo đảm yêu cầu hoạt động động xăng điều kiện vận hành khác điều kiện tồn chứa Thành phần xăng không đơn cấu tử từ trình chng cất sản phẩm trình chế biến khác nhà máy lọc dầu, mà hỗn hợp nhiều nguồn phối trộn khác với thành phần phụ thuộc vào yêu cầu loại xăng thành phẩm Để đáp ứng đợc yêu cầu làm việc nh tồn chứa vấn đề thải chất ô nhiễm môi trờng xăng động phải đạt đợc tiêu chất lợng định Các tiêu phụ thuộc vào phơng pháp thử tiêu chuẩn hoá khác phụ thuộc vào quốc gia, vùng địa lý nh chủng loại xăng Cụ thể, yêu cầu xăng thơng phẩm tóm tắt nh sau: - Khởi động tốt nhiệt độ thấp - Động hoạt động không bị kích nổ - Không kết tủa tạo băng chế hoà khí - Không tạo nút hệ thống cung cấp nhiên liệu - Dầu bôi trơn bị pha loÃng xăng - Trị số octan đợc phân bố tốt khoảng nhiệt độ sôi - Hệ thống đầu vào động phải - Thải chất ô nhiễm nằm giới hạn cho phép SVTH: Lê Đức Thanh Đồ án tốt nghiệp LHD - K47 Ngoài ra, yêu cầu phụ khác màu sắc mùi vị 1.2.1 Khả cháy điều hoà (chống kích nổ) xăng [3] Hiệu suất biến nhiệt thành công động nhiệt lớn nhiệt độ động cao, việc đốt cháy xăng nhiệt độ cao để có nhiệt độ cao xylanh cần thiết Nhng khả tăng nhiệt độ xylanh bị giới hạn tợng cháy kích nổ xăng Sự cháy đợc gọi điều hoà mặt lửa loang xa khỏi tầm cháy cách nh hình 1.2a Ta thấy đờng mặt lửa thời điểm t gần nến điện mặt lửa thời điểm t 2>t1 Mặt lửa thời điểm t 3>t2 xa Khi cháy xảy điều hoà áp suất đè lên mặt Pittông tăng nên Pittông chuyển động nhịp nhàng máy chạy êm không gây nên va đập tiÕng gâ m¸y, m¸y cho hiƯu st cao Ngêi ta nhận thấy Hydrocacbon cháy điều hoà nhiệt độ cao nhiệt độ cao chúng cháy theo kiểu kích nổ nh hình 1.2b chế độ cháy kích nổ, mặt lửa cha lan đến nhiên liệu đà tự bốc cháy số nơi, tạo đám lửa Các đám lửa xuất nơi nơi kia, lúc nơi lúc chỗ kia, nên cháy xảy hỗn loạn Kết áp suất đè lên mặt Pittông tăng cách hỗn loạn, Pittông chuyển động không nhịp nhàng, giật cục, va đập, tạo nên tiếng gõ máy t1 t2 t3 t4 Nến điện Mặt lửa Xylanh Các đám lửa Nn điện Hình 1.2: a) Sự cháy điều hoà t1