Bao Cao CDU17.1.7

MÔ PHỎNG PHÂN XƯỞNG

CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

I. Giới thiệu sơ lược về phân xưởng chưng cất khí quyển (CDU - Crude

Distillation Unit) của nhà máy lọc dầu Dung Quất và phần mềm Pro/II

1. Giới thiệu sơ lược phân xưởng CDU

Phân xưởng CDU có thể xem là phân xưởng “cửa ngõ” của nhà máy lọc dầu với nhiệm

vụ phân tách dầu thô thành những phân đoạn nhỏ hơn theo những khoảng nhiệt độ sôi khác

nhau. Phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế với công suất 6,5

(Triệu tấn dầu thô/năm) tương đương với 812500 (kg/h) (Tính cho 8000 giờ làm việc trong

một năm). Phân xưởng CDU được thiết kế để vận hành với hai nguồn dầu thô là dầu Bạch Hổ

của Việt Nam và dầu Dubai của Trung Đông. Theo kế hoạch, giai đoạn đầu hoạt động, nhà

máy sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu là 100 % dầu thô Bạch Hổ. Sau đó sẽ sử dụng nguồn

nguyên liệu là dầu hỗn hợp (Dầu Mixed) gồm 84,6 % dầu Bạch Hổ và 15,4 % dầu Dubai [2].

Các sản phẩm của phân xưởng CDU là Offgas, LPG, Full Range Naphta, Kerosen,

LGO, HGO và cặn chưng cất khí quyển. Hầu hết các sản phẩm của CDU đều đi vào các phân

xưởng khác của nhà máy lọc dầu như: NHT (Unit 012: Naphta Hydrotreatment Unit), KTU

(Unit 014: Kerosen Treating Unit), RFCC (Unit 015: Residue Fluidised Catalytic Cracking

Unit ) …

Sơ đồ công nghệ của nhà máy lọc dầu Dung quất được mô tả ở hình 1Như sơ đồ hình dưới đây

chúng ta sẽ thấy rõ hơn.

TheoTrên sơ đồ nhà máy, dòng dầu thô nguyên liệu sau khi đi qua hệ thống tiền gia nhiệt

(Preheater), tách muối và được gia nhiệt trong lò đến nhiệt độ yêu cầu trước khi sẽ được đưa

vào tháp chưng cất chính T-1101 (Main fractionator). Tại đây dầu thô sẽ được phân tách ra

thành các sản phẩm:

- Over head – Phần đi ra trên đỉnh. Phần này sẽ được đưa qua hệ thống ngưng tụ

và làm nguội và phân tách để tách nước ra khỏi dòng Hydrocarbon lỏng trước

khi cho dòng hydrocarbon vào tháp ổn định T-1107 (Stabiliser). Tháp ổn định

sẽ phân tách ra các sản phẩm Offgas, LPG ở đỉnh và Full Range Naphta ở đáy.

1

- Các sản phẩm cạnh sườn như Kerosen, LGO và HGO lần được được lấy ra từ

các Side colum T-1102, T-1103 và T-1104.

- Cặn chưng cất khí quyển được lấy ra ở đáy tháp T-1101.

Các Ssố liệu thiết kế và thông số vận hành của các thiết bị sẽ được trình bày cụ thể ở phần mô

phỏng phân xưởng.

Trên hình1 thì vùng được bao bọc bằng khung hình chữ nhật là phân xưởng CDU. Với hai

thiết bị chính là tháp T-1101 (Main FRACTIONATOR) và tháp T-1107 (Stabiliser).

2

Hình 1: Sơ đồ các phân xưởng của nhà máy lọc dầu Dung Quất

Hình 2 và hình 3 mô tả toàn cảnh phân xưởng Nnhìn từ hướng Đông Nam và Tây Nam thì mô

hình 3D của phân xưởng CDU như sau.:

3

Hình 2: Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Đông Nam

Nhiệm vụ của đề tài “Dầu thô thay thế” là tìm kiếm một loại dầu thô khác để dần thay

cho dầu Bạch Hổ và dầu Dubai. Và để có thể đánh giá một loại dầu về phương diện kỹ thuật,

nhóm nghiên cứu cần phải tính toán, phân tích các số liệu dựa trên những dữ liệu của các loại

dầu thô thu thập được từ nhiều nguồn khác nhau. Quá trình tính toán và phân tích này cần phải

được thực hiện trên toàn bộ nhà máy trong đó có phân xưởng CDU.

Với ý nghĩa đó, chúng tôi tiến hành xây dựng mô hình của phân xưởng CDU trên phần

mềm Pro/II của hãng SIMSCI (Mỹ) để tính toán cân bằng vật chất và một sốtất cả các tính chất

cần thiết của các dòng sản phẩm đi ra từ CDU.

Hãng SIMSCI với bề dày kinh nghiệm trong việc sản xuất và cung cấp các phần mềm

phục vụ cho lĩnh vực công nghệ hóa học nói chung và công nghệ lọc - hóa dầu nói riêng. Với

nhiều sản phẩm danh tiếng như Pro/II, Dynsim, Romeo, PipePhase …. đã được nhiều cơ quan,

công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực dầu khí (Total, IFP, UOP…) sử dụng và đã được đánh

giá cao. Ngoài ra ở nước ta, các phần mềm của SIMSCI cũng được sử dụng khá nhiều ở các

trường có đào tạo ngành công nghệ hóa học, lọc - hóa dầu, các nhà máy lớn như Đạm Phú Mỹ,

các đơn vị nghiên cứu như Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Chế Biến Dầu Khí (PVPro)

4

Hình 3: Mô hình 3D của phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất theo hướng Tây Nam

… Và ngay trong quá trình thiết kế một số thiết bị của nhà máy lọc dầu Dung Quất, Foster

Wheeler Energy Limited cũng từng sử dụng phần mềm Pro/II của SIMSCI.

Những dẫn chứng trên là lí do cho phép để chúng ta có thể khẳng định được độ chính

xác và đáng tin cậy của các phần mềm mô phỏng có nguồn gốc từ SIMSCI nói chung và phần

mềm Pro/II nói riêng. Mặt khác PVPro hiện đang có phiên bản Pro/II 8.0 có bản quyền được

mua từ SIMSCI.

Trên đây là những lí do vì sao chúng tôi chọn phần mềm Pro/II mô phỏng phân xưởng

CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất để phục vụ cho công việc của đề tài “Dầu thô thay thế”.

2. Vài nét về phần mềm Pro/II

Như đã đề cập ở phần trên, Pro/II là một trong những sản phẩm của tổ hợp SIMSCI.

Công ty này được thành lập từ năm 1957 chuyên về thiết kế các phần mềm mô phỏng dùng

trong công nghệ hóa học, đặc biệt là ngành công nghiệp lọc - hóa dầu. Hiện nay sản phẩm của

tổ hợp này khá đa dạng, bao gồm các phần mềm thiết kế các thiết bị, đường ống, tính toán kinh tế...

Phần mềm thiết kế mô phỏng Pro/II là sản phẩm đầu tiên của SIMSCI, là kết quả của nhiều lần

nâng cấp từ năm 1967 đến năm 1988 và chính thức ra đời với tên gọi Pro/II. Hiện nay phần

mềm này vẫn không ngừng nâng cấp và đã có phiên bản Pro/II 8.1 (Trong đề tài này sử dụng

phiên bản 8.0).

- Phần mềm này có thể sử dụng vào nhiều quá trình khác nhau :

+ Xử lí dầu và khí

+ Tinh chế

+ Hóa dầu

+ Polyme

+ Dược phẩm

- Các ứng dụng mô phỏng gồm :

+ Thiết kế mới các quá trình

+ Ước tính cấu hình thiết bị

+ Hiện đại hóa và nâng cấp các thiết bị cũ

+ Gỡ rối và làm thông suốt hệ thống thiết bị

5

Hình 4. Biểu tượng phần mềm Pro/II

+ Đánh giá vấn đề môi trường của nhà máy

+ Kiểm tra, tối ưu hóa, cải tiến hiệu suất và lợi nhuận của nhà máy.

3.* Tổng quan về một dự án mô phỏng

Pro/II cho phép người dùng có nhiều phương pháp lựu chọn để nhập dữ liệu. Mặc dù

vậy Pro/II có những cảnh báo khi dữ liệu bắt buộc bị thiếu. Vì vậy khi xây dựng một sơ đồ

công nghệ để mô phỏng thì cần theo các bước sao cho mang tính logic. Một ví dụ của giao

diện phần mềm Pro/II được trình bày trên hình 5.

TDưới đây là một trình tự của một quá trình mô phỏng có thể được đưa ra như sau:

1. Xây dựng sơ đồ

2. Lựa chọn hệ đơn vị

3. Xác định các cấu tử cho dự án

4. Chọn các phương pháp nhiệt động học và tính chất vận chuyển

5. Cung cấp các dữ liệu cho dòng và thiết bị

6. Cung cấp các điều kiện làm việc cho quá trình

7. Chạy dự án mô phỏng

Đó chỉ là những bước cơ bản để thực hiện chương trình chạy, trong thực tế để mô phỏng một

lưu trình hay một phân xưởng... thì bước đầu tiên và vô cùng quan trọng là xác lập mô hình

mô phỏng. Ở bước này, người dùng phải đơn giản hóa sơ đồ công nghệ thực, bỏ đi những thiết

bị không cần thiết, chuyển đổi các mô hình thực thành mô hình lí thuyết, tinh chỉnh mô hình.

6

Sau khi chương trình chạy và incó kết quả, chúng ta sẽ tiến hành phân tích và so sánh kết quả

mô phỏng và các giá trị thiết kế để đánh giá độ tin cậy của chương trình. thì bước cuối cùng là

đọc và phân tích kết quả mô phỏng. Vì ngôn ngữ của chương trình là tiếng Anh, nên các báo

cáo được trình bày bằng ngôn ngữ này. Tuy nhiên cách trình bày cũng giúp người dùng dễ

theo dõi, điều quan trọng là người dùng sẽ khai thác được những gì từ các kết quả đó. Từ đó

xem xét số liệu đó có khớp với các số liệu thực không hoặc sai khác thế nào, nếu có Các sự

chênh lệch nếu có giữa giá trị mô phỏng và giá trị thực sẽ được nghiên cứu để điều chỉnh lại

chương trình mô phỏngnhiều phải tìm ra nguyên nhân dẫn đến sai số.

Pro/II là một phần mềm mô phỏng tính toán, các quá trình mô phỏng đều ở trạng thái

tĩnh – Mô tả trạng thái hoạt động ổn định của hệ thống. Kết quả thu được Đó là cân bằng vật

chất, các tính chất hóa lí , cũng như các tính chất đặc trưng của sản phẩm của chất như RVP,

điểm vẩn đục, RON...

Như vậy Pro/II là phần mềm rất hữu ích, là công cụ đắc lực trong việc mô phỏng một

mô hình hệ thống ở trạng thái tĩnh.

Mặc dùTuy nhiên, Pro/II không cho phép thực hiện các mô phỏng ở trạng thái động

(nghiên cứu sự thay đổi của các thông số vận hành và chất lượng sản phẩm theo thời gian), tuy

nhiên sự kết hợp giữa nó và có các thiết bị điều khiển và đo lường như ở phần mềm Dynsim

(Mmột công cụ mô phỏng khác của phần mềm của SIMSCI) sẽ chophép thực hiện các mô

7

Hình5. Giao diện phần mềm Pro/II

phỏng ở trạng thái động cho phép chuyên mô phỏng một quá trình thay đổi theo thời gian).

Kết quả mô phỏng ở trạng thái tĩnh không cho phép mô tả các ảnh hưởng của việc thay đổi các

thông số vận hành điều khiển đến quá trình làm việc của thiết bị.

(Tài liệu tham khảo [9])

8

II. Mô phỏng phân xưởng CDU của nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng phần mềm

mô phỏng Pro/II 8.0

1. Nguyên liệu

Nguyên liệu chúng tôi sử dụng để mô phỏng chủ yếu là dầu thô Bạch Hổ. Các đặc trưng

kỹ thuật của loại dầu thô này được lấy dựa theo các phân tích của Trung tâm nghiên cứu và

phát triển chế biến dầu khí (RDCPP, 1998) và được Technip cập nhật lại vào năm 2007 như

sau:

Thành phần cất:

+ Đường TBP:

Số liệu đường cong TBP của dầu thô Bạch Hổ

Phân đoạn

(Fraction)

Phần trăm khối lượng

(Wt %)

Phần trăm khối lượng tổng

( Wt % cummulative)

Tỉ trọng

(Density)

Lights end 2.86 2.86 -

155-200 1.53 4.39 0.6816

200-315 8.43 12.82 0.7460

315-400 7.24 20.06 0.7734

400-500 8.38 28.44 0.7972

500-600 10.21 38.65 0.8160

600-700 12.11 50.76 0.8285

700-800 12.58 63.34 0.8437

800-900 12.84 76.18 0.8539

900-1050 9.74 85.92 0.8904

>1050 13.81 99.73 0.9313

Mất mát (Loss) 0.27

9

Bảng 1: Số liệu đường cong TBP và tỉ trọng của dầu thô Bạch Hổ [2]

Thành phần của phần nhẹ (Lights end) được đưa ra ở bảng 2. Các tính chất đặc trưng khác của

dầu thô Bạch hổ là o API = 39.2 tương ứng với

hằng số đặc trưng Kuop = 12.3

Thành phần phần nhẹ (Lights end):

2. Sơ đồ mô phỏng bằng phần mềm PRO II 8.0

Dựa vào bảng vẽ PFD của Technip trong bộ FEED, chúng tôi tiến hành xây dựng sơ đồ

mô phỏng CDU được trình bày trên như hình 6.

Đây là Hình dưới đây là mô hình mô phỏng CDU của nhà máy lọc dầu Dung quất sử

dụng nguyên liệu là dầu thô Bạch Hổ từ lúc dầu thô bắt đầu vào nhà máy, tiền gia nhiệt, tách

muối vào tháp chính sau đó qua NHT và tách thành Light Naphtha, Heavy Naphtha... Tuy

nhiên do gặp một số vấn đề (Có trình bày bên dưới) vàVới mục đích chủ yếu là xác định tính

chất và lưu lượng các dòng LPG, Light Naphta, Heavy Naphtha, Kerosen, LGO, HGO và Cặn

chưng cất khí quyển,. Nên chúng tôi đã quyết định rút gọn mô hình dựa trên các nhận xét như

sau:. Với các lí do sau:

Cấu tử (Component)

Phần trăm khối lượng(wt %)

Methane 0.0002Ethane 0.0031

Propane 0.0327Isobutane 0.0488n-butane 0.2122

isopentane 0.3741n-pentane 0.6270

Cyclopentane 0.03002,2-dimetylbutane 0.02432,3-dimetylbutane 0.05302-metyl-pentane 0.38853-metyl-pentane 0.2099

n-hexane 0.8528

10

+ Tỉ trọng:oAPI : 39.2

Hằng số Kw: 12.3

Bảng 2: Số liệu các thành phần nhẹ (Light end) của dầu thô Bạch Hổ [2]

Bảng 2: Số liệu các thành phần nhẹ (Light end) của dầu thô Bạch Hổ [2]

- Dầu thô trước khi nạp liệu vào tháp T-1101 cần phải đi qua hệ thống gia nhiệt , tách

muối…Nhưng quá trình đó ảnh hưởng rất ít đến tính chất của dầu thô và cũng không ảnh

hưởng đến kết quả mô phỏng. Bởi vậy chúng tôi bỏ qua khâu mô phỏng phần này và lấy điều

kiện nạp liệu của dầu thô giống như trong tài liệu PFD (Lưu lương: ?; Nhiệt độ: ?; Áp suất: ?).

- Các dòng lỏng lấy ra ở Pumparound thực tế được tận dụng nhiệt để sử dụng vào việc khác

như đđun nóng dầu thô cũng như các mục đích khác. Hoặc các dòng sản phẩm trích ngang như

Kerosen, LGO, HGO cũng tương tự như vậy. Nhưng vì chỉ quan tâm đến lưu lượng và chất

lượng các dòng sản phẩm trên cơ sở tôn trọng công suất của các Pumpapound, lưu lượng các

dòng nóng lấy ra ở cạnh sườn tháp, chúng tôi đã rút gọn mô hình mà không làm ảnh hưởng

đến kết quả mô phỏng.

11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

T-1101

1

4

6

7T-1102

1

3

5

T-1103

1234

T-1104

E-1111

D-1103

P-1110

E-1113

V1

CA1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1

20

T-1107

F1

V2

P1

E1

E2

E3

R-1201

F2

F3

M1

C1

M2

E4

F4

C2

E6

F5

C3

E7

SP1

F6

C4

E8

F7

M4

SP2

M5

SP3

M6

SP4

M7

SP5

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

17

T-1201

E5

E9

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

1

33

T-1202

SP6

E-1101 E-1103

E-1102 E-1104

SP7

M3

A-1101-D-01A-1101-D02

SP8

E-1106 E-1108

E-1105 E-1107 E-1109 E-1134

M8

H-1101

P-1101

E-1120

T-1105T-1106M9

E10

F10

E-1116E-1117

E-1119

CRUDE-BHPRE

STEAM1

KER-V

LGO-V

HGO-V

TOPPING

KER1

LGO1

HGO1

RES

KEROSEN

STEAM2

LGO

STEAM3

HGO

S4

C10-WATER1

S6

VAOVAN

STA_FEED

LPG

NUOC

NAPHTA_FULL

OFFGAS_STA

GAS_MAINCOL

S1

S2

S3

S5

S7

S8 S9

S10

S11 S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18

S19

S20

S23

S24

S25

S26S27

S28

S29S30 S31

S32

S33

S34

S35

S36

S37

S38

S39

S40

S41

S42

S43

S44

S45

S46

S47

S48

S49

S22

S50

S51

S52

S53

S54

S55

S56

LIGH_NAPHTA

H_NAPHTA

S59

S21

S60

S61

S58 S62

S63

S64

S65S66

S67

S68

S69

S70

S71

S72

S73

S74 S75

S76 S77 S78

S79S80

CRUDE-BH

S82S83

S84

S85

S86

S87

S88

S89

S90

S91

S92

S93

S94-LGO

S95

S57

S81

S94

S96

S97

S98S101

S99

S100

S102S103 S104

S105S106Calculator Name

Calculator Description

Result 1

Result 2

Result 3

Result 4

Result 5

CA1

5.9563

10.3349

-10.0740

n/a

n/a

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

T-1101

1

4

6

7T-1102

13

5

T-1103

1234

T-1104

E-1111

D-1103

P-1110

E-1113

V1

CA1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1

20

T-1107

F1

V2

P1

E1

E2

E3

R-1201

F2

F3

M1

C1

M2

E4

F4

C2

E6

F5

C3

E7

SP1

F6

C4

E8

F7

M4

SP2

M5

SP3

M6

SP4

M7

SP5

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

17

T-1201

E5

E9

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

1

33

T-1202

SP6

E-1101 E-1103

E-1102 E-1104

SP7

M3

A-1101-D-01A-1101-D02

SP8

E-1106 E-1108

E-1105 E-1107 E-1109 E-1134

M8

H-1101

P-1101

E-1120

T-1105T-1106M9

E10

F10

E-1116E-1117

E-1119

CRUDE-BHPRE

STEAM1

KER-V

LGO-V

HGO-V

TOPPING

KER1

LGO1

HGO1

RES

KEROSEN

STEAM2

LGO

STEAM3

HGO

S4

C10-WATER1

S6

VAOVAN

STA_FEED

LPG

NUOC

NAPHTA_FULL

OFFGAS_STA

GAS_MAINCOL

S1

S2

S3

S5

S7

S8 S9

S10

S11 S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18

S19

S20

S23

S24

S25

S26S27

S28

S29S30 S31

S32

S33

S34

S35

S36

S37

S38

S39

S40

S41

S42

S43

S44

S45

S46

S47S48

S49

S22

S50

S51

S52

S53

S54

S55

S56

LIGH_NAPHTA

H_NAPHTA

S59

S21

S60

S61

S58 S62

S63

S64S65

S66

S67

S68

S69

S70

S71

S72

S73

S74 S75

S76 S77 S78

S79S80

CRUDE-BH

S82S83

S84

S85

S86

S87

S88

S89

S90

S91

S92

S93

S94-LGO

S95

S57

S81

S94

S96

S97

S98S101

S99

S100

S102S103 S104

S105S106Calculator Name


Result 1

Result 2

Result 3

Result 4

Result 5

CA1

5.9563

10.3349

-10.0740

n/a

n/a

phẩm trên cơ sở tôn trọng công suất của các Pumpapound, lưu lượng các dòng nóng lấy ra ở

cạnh sườn tháp, chúng tôi đã rút gọn mô hình mà không làm ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng.

- Trong thực tế phân xưởng CDU không bao gồm phân xưởng NHT. Tuy nhiên do cần

tìm tính chất của dòng Light Naphtha và Heavy Naphtha do đó chúng tôi phải xem xét mô

phỏng phân xưởngluôn NHT. Theo sơ đồ công nghệ của nhà máy thì dòng Full Range Naphta

sau khi đi ra khỏi tháp ổn định T-1107 thì sẽ đi vào phân xưởng NHT trước khi qua tháp

Naphtha Splitter T-1202. Tuy nhiên do số liệu về các phản ứng xảy ra trong NHT chưa có một

cách cụ thể. Mặt khác nhược điểm của phần mềm Pro/II cũng như những phần mềm mô phỏng

khác là cho tới thời điểm này vẫn chưa mô phỏng được phản ứng với xúc tác rắn một cách

chính xác mà đặc biệt nguyên liệu là hỗn hợp được xem như tạo nên từ các cấu tử giảchất

tham gia lại là các cấu tử giả của dầu thô. Điều đáng quan tâm ở đây là để mô phỏng một thiết

bị phản ứng thì ta phải biết trước về nguyên liệu và sản phẩm. Đặc điểm này khác với tháp

12

Hình 6: Sơ đồ mô hình CDU trên Pro/II của nhà máy lọc dầu Dung Quất theo bản vẽ PFD

(Colunm) ở chỗ là đối với mỗi loại dầu khi nhập các thông số của dầu mới và các thông số

hoạt động của tháp thì kết quả sẽ thay đổi tương ứng ở đầu ra. Còn đối với thiết bị phản ứng,

khi ta thay đổi dầu thô nguyên liệu khác thì phải nhập lại hệ số phản ứng và khó khăn nhất là

ta không có được sản phẩm để nhập vào vì sản phẩm là cái mà ta đang cần tìm do đó sẽ không

thiết lập được các phản ứng xảy ra. Tóm lại thiết bị phản ứng trong Pro/II hiện nay chỉ có thể

mô phỏng một phản ứng đã có sẵn chất tham gia và chất tạo thành. Nếu không có đủ cả hai

yếu tố này thì không thể nào thiết lập được phản ứng. Và càng không chính xác khi các chất

tham gia phản ứng lại là các cấu tử giả của dầu thô do Pro/II đưa ra chứ không phải là một cấu

tử cụ thể.

Nhiệm vụ chính của NHT là xử lí S, N để đảm bảo chất lượng đầu vào cho hai phân

xưởng Izomer hóa và CCR. Hàm lượng của S và N trong Full Range Naphta là khá nhỏ. Do đó

một cách gần đúng ta có thể xem như cân bằng vật chất của quá trình NHT gần như không

thay đổi. Như vậy ta có thể cho dòng Full Range Naphta đi thẳng vào Splitter để tách ra thành

Light Naphta và Heavy Naphta mà không cần cho qua NHT.

Sau khi rút gọn chúng tôi thu ta được sơ đồ mô phỏng được trình bày trên hình 7hình sau:

13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

T-1101

1

46

7T-1102

1234

T-1103

123

T-1104

E-1111

D-1103

P1110

E-1113

CA1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1

20T-1107V2

E1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

1

33

T-1202

M1

CA2

CRUDE-BH

STEAM1

KER-V

LGO-V

HGO-V

TOPPING

KER1

LGO1

HGO1

RES

KEROSEN

STEAM2

LGO

STEAM3

HGO

S4

C10-

WATER1

S6

FEED_T1107 LPG

NUOC

NAPHTA_FULL

OFFGAS_STA

GAS_MAINCOL

S3

LIGH_NAPHTA

H_NAPHTAWATER

FEED

FEED_T1202

Calculator Name


GAP Kero -Naphta

GAP LGO-KER

OVERLAP HGO-LGO

CA1

10.1840

10.3804

4.5990

Theo nguyên tắc và thực tế mô phỏng cho thấyDựa trên các phân tích trên, kết quả các

dòng sản phẩm cần xác địnhtính ở mô hình đơn giản (hình 7 ) và mô hình phức tạp (hình 6)

gần như không thay đổi. Đặc biệt là LPG, Kerosen, LGO, HGO và Cặn chưng cất khí quyển.

Còn Light Naphtha và Heavy Naphta thì có sai khác tuy nhiên trong mức độ chấp nhận được.

Vì vậy chúng tôi quyết định chọn mô hình đơn giản để khảo sát.

3. Mô hình nhiệt động

Phân xưởng CDU sử dụng nguyên liệu dầu thô với sự có mặt của hơi nước và làm việc ở

áp suất gần áp suất khí quyển, chúng tôi đã Ssử dụng mô hình Grayson Street cho các tháp

chính (Main Fractionator) (GS1) và xem như không có ngưng tụ hơi nước, mô hình Grayson

Street (GS2) có xét đến quá trình ngưng tụ hơi nước cho hệ thống ngưng tụ hơi đỉnh tháp và

tách pha lỏng – hơi.

4. Xây dựng mô hình và các thông số mô phỏng cần thiết

Để mô phỏng quá trình chúng ta cần xây dựng một mô hình lí thuyết căn cứ vào dựa

trên các số liệu của mô hình thực tế được cung cấp . Những số liệu trong các bản vẽ PFD và

trong các tài liệu của Technip về cấu trúc của tháp: số đĩa, vị trí lấy ra và đưa vào của các side

column và tháp Stripping… đều là số liệu thực tế. Chẳng hạn về số đĩa của tháp,Vì Pro/II sẽ

14

Hình 7: Sơ đồ mô phỏng CDU bằng phần mềm PRO II đã rút gọn

mô phỏng dựa trên số đĩa lí thuyết. , Vì vậy nếu chúng ta muốnđể có một mô hình chính xác

và có độ tin cậy, chúng ta thì cần phải xác định được hiệu suất đĩa của tháp và từ đó đưa ra số

đĩa lí thuyết phù hợp cho tháp. Trong trường hợp Hoặc chi tiết hơn nếu có đầy đủ số liệu về

hiệu suất của từng đĩa hoặc trong từng vùng của tháp thì độ tin cậy của quá trình mô phỏng

càng cao. kết quả chúng ta càng chính xác.Để khởi động quá trình mô phỏng, chúng tôi Giả sử

ta xem hiệu suất đĩa là 100% vàthì số đĩa lí thuyết trong mô hình Pro/II chính bằng số đĩa thực

tế của tháp, trong trường hợp này nếu chúng ta tôn trọng tất cả các thông số vận hành (T, P,

lưu lượng, hồi lưu, công suất của các thiết bị trao đổi nhiệt…) thì chất lượng mô phỏng của

từng phân đoạn chắc chắn sẽ tốt hơn nhiều so với số liệu thực (thông qua các giá tri GAP hoặc

OVERLAP giữa các phân đoạn.. HTuy nhiên, hiệu suất sử dụng đĩa trong thực tế sản xuất rất

khó đạtkhông bao giờ đạt được 100%,. Do đó số đĩa lí thuyết sử dụng để mô phỏng

phảithường nhỏ hơn số đĩa thực tế. Chúng ta phải dự đoán hiệu suất sử dụng đĩa để tính toán

số đĩa lý thuyết để mô phỏng, sau đó so sánh chất lượng thu được của từng dòng sản phẩm mô

phỏng được và giá trị thực tế của nóVì thế nếu ta chọn số đĩa lí thuyết quá ít hoặc quá nhiều thì

kết quả tính của Pro/II cũng sẽ không chính xác. Xét về chất lượng các dòng sản phẩm sẽ xấu

hơn hoặc tốt hơn. Bởi vậy khi chạy Pro/II cần phải so sánh với các chỉ tiêu trong được công

bố trong các tài liệu như Basic of Design, mass balance…

Theo tình trựthứ tự của quá trình mô phỏng, dầu thô sẽ vào tháp T-1101 trước. Các sản

phẩm của T-1101 sẽ đi vào các tháp T-1107. Việc đầu tiên Nhưng trước tiê, chúng ta sẽn phải

xét độ tin cậy của tháp T-1101. Khi chương trình mô phỏng hình của T-1101 cho kết quả có

tin cậy cao, chúng rồi ta sẽ tiếp tục thực hiện các bước mô phỏng cho các thiết bị tiếp theo.

Việc phân tích các dữ liệu từ hồ sơ thiết kế của nhà máy lọc dầu Dung quất cho phép

chúng tôi thu được các Dưới đây là những thông số cần thiết để xây dựng chương trình mô

phỏng cho tháp T-1101. Số liệu cụ thể như sau:

Lưu lượng dòng nguyên liệu và các dòng sản phẩm chính [3] được trình bày trên

bảng 3 như sau:

Nguyên liệu: Dầu thô Bạch Hổ, lưu lượng 812500 (kg/h).

Các sản phẩm:

Sản phẩm Lưu lượng (Kg/h)15

LPG 2181

Naphtha (Full Range Naphtha) 108314

Kerosen 51188

LGO (Light Gasoil Oil) 170716

HGO (Heavy Gasoil Oil) 69822

Cặn (Residue) 407324

Tính chất của các dòng nguyên liệu và hơi nước vào tháp chưng cất khí

quyểnCác điều kiện vào tháp của dầu thô:

Theo tài liệu Feed thì dòng dầu thô ban đầu được bơm từ bể trước khi đi vào hệ thống tiền

gia nhiệt để nạp vào tháp chính (Main FRACTIONATOR) có nhiệt độ là 50 (oC) và áp suất là

20 (Kg/cm3g). Trước khi vào tháp chính (T1101) dòng dầu thô có nhiệt độ từ 360-364 (oC) [2]

trong tuy nhiên theo [6] thì nhiệt độ trước khi vào tháp là 358 (oCC) áp suất là 2.45 (Kg/cm2

g). Trong trường hợp này chúng tôi chọn nhiệt độ vào tháp 360 (oC) (giải thích tại sao chon

360o C)và áp suất là 2.45 (Kg/cm2 g). Thông số các dòng hơi nước quá nhiệt sử dụng trong mô

phỏng: [1], [3]

Lưu lượng kg/h Nhiệt độ oC Áp suất kg/cm2g Ghi chúSteam 1 16000 350 2.40 Stripping đáy tháp chínhSteam 2 5070 350 2.32 Stripping LGOSteam 3 2600 350 2.31 Stripping HGO

Các thông số thiết kế và vận hành của tháp chính T-1101: [3], [5]

Số đĩa thực tế 48Nhiệt độ đỉnh, oC 124Nhiệt độ đáy, oC 349Áp suất đỉnh, kg/cm2g 1.5Áp suất đáy, kg/cm2g 1.9Các hệ thống PumparoundPumparound PA1 Pumparound PA3Từ đĩa 4 Từ đĩa 26Đến đĩa 1 Đến đĩa 23Công suất nhiệt, KW -20900 Công suất nhiệt, KW -31000Nhiệt độ vào tháp, oC 77 Lưu lượng, kg/h 758719Pumparound PA2 Pumparound PA4Từ đĩa 15 Từ đĩa 38Đến đĩa 12 Đến đĩa 35Công suất nhiệt, KW -9000 Công suất nhiệt, KW -4925Lưu lượng, kg/h 211124 Lưu lượng, kg/h 134995

16

Bảng 3: Lương lượng của từng phân đoạnHiệu suất các phân đoạn [2]

Bảng 4: Thông số của hơi nước Stripping (Steam1- T-1107, steam2- T-1103, steam3- T-1104)

D.L.NGUYEN, 02/23/08,

Xem lại cẩn thận thứ nguyên của áp suất

Dầu thô vào tháp ở đĩa 43Các dòng hơi từ tháp stripping vào lại tháp chính ở các đĩa

KEROSENE-V 12LGO-V 23HGO-V 35

Dòng hơi stripping vào tháp ở đĩa đáy

Các dòng sản phẩm lỏng lấy ra ở các đĩaNaphtha (full range) 1KEROSENE-1 15LGO-1 26HGO-1 38Cặn (Residue) 48

- Các tiêu chuẩn kỹ thuật:

Chúng tôi Ssử dụng các ràng buộc về lưu lượng các dòng sản phẩm cuối cùng là

KEROSENE, LGO, HGO và nhiệt độ đỉnh tháp T-1101 ( đã trình bày ở trên) bằng cách khống

chế thay đổi các yếu tố gồm: lưu lượng các dòng sản phẩm lỏng trích ngang tháp chính

( KEROSENE-1, LGO-1, HGO-1) và công suất nhiệt của Pumparound PA1.

Các thông số thiết kế và vận hành của tháp stripping: [3], [5]

Tháp stripping KEROSENE T-1102Số đĩa thực tế 11 (gồm reboiler)

Nhiệt độ đỉnh, oC 209Nhiệt độ đáy, oC 222

Áp suất đỉnh, kg/cm2g 1.6Áp suất đáy, kg/cm2g 1.7

Công suất nhiệt reboiler, kW 2800Nạp liệu đĩa 1

Tháp stripping LGO T-1103 Tháp stripping HGO T-1104Số đĩa thực tế 6 Số đĩa thực tế 6

Nhiệt độ đỉnh, oC 246 Nhiệt độ đỉnh, oC 327Nhiệt độ đáy, oC 239 Nhiệt độ đáy, oC 320

Áp suất đỉnh, kg/cm2g 1.7 Áp suất đỉnh, kg/cm2g 1.9Áp suất đáy, kg/cm2g 1.8 Áp suất đáy, kg/cm2g 2.0

Nạp liệu đĩa 1 Nạp liệu đĩa 1Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa 6 Hơi nước quá nhiệt vào ở đĩa 6

Sơ đồ các thông số vận hành khi mô phỏng tháp Tháp T-1101 được thể hiện trênnhư hình 8dưới đây:

17

Bảng5: Thông số của

tháp chính

Bảng6: Thông số của các tháp Stripping

5. M Tiến hành mô phỏng và đánh giá kết quả mô phỏng của tháp T-1101 với hiệu suất

đĩa là 100%

Quá trình mô phỏng này được tiến hành với việc chấp nhận số đĩa được cung cấp trong

sơ đồ thiết bị là số đĩa lý thuyết. Kết quả mô phỏng bao gồm tập tin input và report của quá

trình mô phỏng này được trình bày trong phần phụ lục. Nếu xem như số đĩa cho trong sơ đồ

thiết bị được cung cấp là số đĩa lý thuyết. Nếu phù hợp chúng tôi sẽ xét tiếp các tháp phía sau. Tập tin input:

$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>

$ Generated on: Wed Jan 14 14:42:23 2008

TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=MO PHONG

PRINT STREAM=ALL, RATE=WT, FRACTION=WT, PERCENT=WT, TBP, KVT1=38, &

KVT2=50

DIMENSION METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, STDPRES=0

OUTDIMENSION ADD, METRIC, PRES=KG/CMG, DUTY=KW, STDTEMP=0, &

STDPRES=-2.20145E-8, PBASIS=1.03323

RESIDUE

- 35700 kW

KEROSEN

LGO

STEAM2 : 5070 Kg/hr

HGO

STEAM3 : 2600 Kg/hr

1

12

15

23

26

35

38

43

48

360oC

Đi đến T-1107

OFF GAS

CRUDE BH: 812500 Kg/h

-9000 kW 211124 Kg/hr

-31000 kW758719 Kg/hr

50oC

70600 kW

283oC

50oC20 kg/cm2 g

Nước

4

T-1101

STEAM1 : 16000 Kg/hr

T-1104

T-1103

T-1102

E-1111

PA1

PA2

PA3

PA4

68778 kg/h

334oC

254oC

192oC

147oC

77oC

216022 kg/h

87960 kg/h

349oC1.9 kg/cm2 g

124oC1.5 kg/cm2 g

H-1101

1

1

10

16

1

6

2800 kW

D-1103

18

-4925 kW 134995 Kg/hr

-20900 kW490377 Kg/hr

Hình8: Mô hình tháp T-1101 trong mô phỏng bằng phần mềm Pro/II

SEQUENCE SIMSCI

CALCULATION TRIALS=25, RVPBASIS=APIN, TVP=37.778, RECYCLE=ALL

COMPONENT DATA

LIBID 1,H2/2,NH3/3,H2S/4,H2O/5,METHANE/6,ETHANE/7,PROPANE/ &

8,IBUTANE/9,BUTANE/10,22PR/11,IPENTANE/12,PENTANE/ &

13,CYPNTANE/14,22MB/15,23MB/16,2MP/17,3MP/18,HEXANE, &

BANK=PROCESS,SIMSCI

CUTPOINTS TBPCUTS=35.333,70,1/93.333,1/565.556,17/787.78,4, &

BLEND=NGUYEN

THERMODYNAMIC DATA

METHOD SYSTEM=GS, TRANSPORT=PETR, REFPROPS=SIMSCI, KVIS(LV)=SIMS, &

CLOU(LV)=SIMS, POUR(LV)=INDEX, FLPO=NELS, SULF(WT)=SUM, &

CETA=API, AROM(TOTA,LV)=SUM, NAPH(LV)=SUM, &

PARA(TOTAL,LV)=SUM, PARA(ISO,LV)=SUM, OLEF(MONO,LV)=SUM, &

VANA(WT)=SUM, NICK(WT)=SUM, FRZP(LV)=INDEX, RON(C,LV)=SIMS, &

MON(C,LV)=SIMS, SMOK(LV)=SUM, H2(WT)=SUM, CCR(WT)=SUM, &

SET=GS01, DEFAULT

WATER DECANT=OFF

KVIS GAMMA=-3.5, REFINDEX=71.5, REFVALUE=1, NCFILL=SIMSCI, &

NCBLEND=EXCL

CLOU GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &

NCBLEND=EXCL

POUR GAMMA=0.08, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=API, &

NCBLEND=EXCL

SULF(PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS

AROM(TOTA,PCT) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS

NAPH(PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS

PARA(TOTAL,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS

PARA(ISO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS

OLEF(MONO,PCT) NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS

VANA(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO

NICK(PPM) NCFILL=NOFILL, NCBLEND=ZERO

FRZP GAMMA=1, REFINDEX=10000, REFVALUE=60, NCFILL=NOFILL, &

NCBLEND=EXCL

RON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &

NCBLEND=MISS

MON(C) GAMMA=0.05, REFINDEX=10000, REFVALUE=333.15, NCFILL=SIMSCI, &

NCBLEND=MISS

SMOK NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=EXCL

H2 NCFILL=SIMSCI, NCBLEND=MISS

CCR NCFILL=NOFILL, NCBLEND=MISS


CLOU(LV)=SIMS, POUR(LV)=INDEX, FLPO(LV)=NELS, SULF(WT)=SUM, &

CETA(WT)=API, AROM(TOTA,LV)=SUM, NAPH(LV)=SUM, &



MON(C,LV)=SIMS, SET=GS02


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL

19


NCBLEND=EXCL

FLPO NCFILL=NOFILL, NCBLEND=EXCL










NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS

METHOD SYSTEM=SRK, SET=SRK01

STREAM DATA

PROPERTY STREAM=CRUDE-BH, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.45, PHASE=M, &

RATE(WT)=812498, ASSAY=WT

TBP STREAM=CRUDE-BH, DATA=4.39,200/12.82,315/20.06,400/28.44,500/ &

38.65,600/50.76,700/63.34,800/76.18,900/85.92,1050, TEMP=F

SPGR STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE=0.82894, DATA=4.39,0.6816/ &

12.82,0.746/20.06,0.7734/28.44,0.7972/38.65,0.816/ &

50.76,0.8285/63.34,0.8437/76.18,0.8539/85.92,0.8904/ &

99.73,0.9313

LIGHTEND STREAM=CRUDE-BH, COMPOSITION(WT)=5,2E-6/6,3.1E-5/ &

7,0.000327/8,0.000488/9,0.002122/11,0.003741/12,0.00627/ &

13,0.0003/14,0.000243/15,0.00053/16,0.003885/17,0.002099/ &

18,0.008528, PERCENT(WT)=2.86, NORMALIZE

SULF STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.03, DATA(PCT)=10.73,0.001/ &

15.04,0.0015/19.86,0.003/24.23,0.01/28.56,0.016/33.19,0.02/ &

38.3,0.022/43.88,0.025/49.87,0.028/55.98,0.031/62.15,0.033/ &

68.83,0.036/74.89,0.04/79.06,0.042/82.17,0.045/85.03,0.05/ &

93.22,0.09

WAX STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=29.8

POUR STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE=33, DATA=33.19,-10.556/38.3,-5.556/ &

43.88,5/49.87,10/55.98,35/62.15,41.667/68.83,50.444/ &

74.89,52.222/79.06,61/82.17,63/85.03,63.333

CARB STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=85.31

H2 STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=14.35

VANA STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PPM)=0.02

NICK STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PPM)=0.22

NITR(TOTA) STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.04

CCR STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.62

ASH STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.015

ASPH(C7) STREAM=CRUDE-BH, AVERAGE(PCT)=0.15

FRZP STREAM=CRUDE-BH, DATA=10.73,-58/15.04,-56.944/19.86,-46.611/ &

24.23,-28.65/28.56,-19.189/33.19,-3.111/38.3,-1

CLOU STREAM=CRUDE-BH, DATA=15.04,-60/19.86,-51/24.23,-34/28.56,-24/ &

20

33.19,-6/38.3,-1.444/43.88,10.556/49.87,12.778

PROPERTY STREAM=STEAM1, TEMPERATURE=350, PRESSURE=2.4, PHASE=M, &

RATE(WT)=16000, COMPOSITION(M)=4,1


RATE(WT)=5069.99, COMPOSITION(M)=4,1



PROPERTY STREAM=WATER, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.45, PHASE=M, &

COMPOSITION(WT,KG/H)=4,2010

UNIT OPERATIONS

MIXER UID=M1

FEED CRUDE-BH,WATER

PRODUCT M=FEED

COLUMN UID=T-1101, NAME=MAIN FRACTION

PARAMETER TRAY=48,IO

FEED STEAM1,48/KER-V,12/LGO-V,23/HGO-V,35/FEED,43

PRODUCT OVHD(M)=TOPPING, LDRAW(WT)=KER1,15,68778, &

LDRAW(WT)=LGO1,26,216022, LDRAW(WT)=HGO1,38,87959.9, &

BTMS(WT)=RES,407063, SUPERSEDE=OFF

DUTY 1,1,-0.0209,PAROHC1



DUTY 4,35,-0.004925,PAROHC4

PA NAME=PA1, FROM=4, TO=1, PHASE=L, DNAME=PAROHC1, TEMP=77

PA NAME=PA2, FROM=15, TO=12, PHASE=L, DNAME=PAROHC2, &

RATE(WT)=211120


RATE(WT)=758714


RATE(WT)=134995

PSPEC PTOP=1.5, DPCOLUMN=0.4

PRINT PROPTABLE=BRIEF, SUMMARY=LV

ESTIMATE MODEL=REFINING, TTEMP=128, BTEMP=350

TEMPERATURE 1,128

SPEC ID=COL1SPEC1, TRAY=1, TEMPERATURE(C), VALUE=124

VARY DNAME=PAROHC1

VARY DRAW=KER1,LGO1,HGO1

SIDESTRIPPER UID=T-1102, NAME=KEROSEN STRIPPING


FEED KER1,1

PRODUCT OVHD(M)=KER-V, BTMS(WT)=KEROSEN,51188, SUPERSEDE=ON

DUTY 1,11,0.0028,REBOILER


PRINT PROPTABLE=PART

ESTIMATE MODEL=SIMPLE

SPEC ID=SCOL1SPEC1, STREAM=KEROSEN, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=51188

REBOILER TYPE=KETTLE

SIDESTRIPPER UID=T-1103, NAME=LGO STRIPPING

PARAMETER TRAY=6,IO

FEED LGO1,1/STEAM2,6

21

PRODUCT OVHD(M)=LGO-V, BTMS(WT)=LGO,173879, SUPERSEDE=ON




SPEC ID=SCOL2SPEC1, STREAM=LGO, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=170720

SIDESTRIPPER UID=T-1104, NAME=HGO STRIPPING

PARAMETER TRAY=6,IO

FEED HGO1,1/STEAM3,6

PRODUCT OVHD(M)=HGO-V, BTMS(WT)=HGO,69874.9, SUPERSEDE=ON




SPEC ID=SCOL3SPEC1, STREAM=HGO, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=69822

HX UID=E-1111

HOT FEED=TOPPING, M=S4, DP=0.2, METH=GS01

OPER HTEMP=50

FLASH UID=D-1103

FEED S4

PRODUCT L=C10-, W=WATER1, V=GAS_MAINCOL

ISO TEMPERATURE=50, PRESSURE=1.3

METHOD SET=GS02

PUMP UID=P1110

FEED C10-

PRODUCT M=S6

OPERATION PRESSURE=13.1

METHOD SET=GS02

HX UID=E-1113

COLD FEED=S6, M=VAOVAN, DP=0.2, METH=GS02

OPER CTEMP=145

VALVE UID=V1

FEED VAOVAN

PRODUCT M=STA_FEED


METHOD SET=GS02

COLUMN UID=T-1107, NAME=THAP ON DINH


FEED STA_FEED,16

PRODUCT LDRAW(WT)=LPG,1,2181, WATER(M)=NUOC,1, &

OVHD(WT)=OFFGAS_STA, BTMS(WT)=NAPHTA_FULL,108000

CONDENSER TYPE=MIX

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,34,,REBOILER



ESTIMATE MODEL=CONVENTIONAL, RRATIO=3

SPEC ID=COL2SPEC1, STREAM=OFFGAS_STA, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=1

SPEC ID=COL2SPEC4, RRATIO(WT), VALUE=3

VARY DNAME=CONDENSER,REBOILER

22


METHOD SET=GS02

CALCULATOR UID=CA1

RESULT 1,GAP Ker - Full Range Naphta/2,GAP LGO -Ker/ &

3,OVERLAP HGO - LGO

DEFINE P(1) AS STREAM=LGO, D86(5,C), MINUS, STREAM=KEROSEN, &

D86(95,C)

DEFINE P(2) AS STREAM=KEROSEN, D86(5,C), MINUS, &

STREAM=NAPHTA_FULL, D86(95,C)

DEFINE P(3) AS STREAM=LGO, D86(95,C), MINUS, STREAM=HGO, &

D86(5,C)

PROCEDURE

R(1)=P(2)

R(2)=P(1)

R(3)=P(3)

RETURN

CALCULATOR UID=CA2

RESULT 1,OVERFLASH

DEFINE P(1) AS COLUMN=T-1101, TRAY=42, RATE(LV,M3/H), PHASE=L, &

WET, DIVIDE, STREAM=FEED, RATE(LV,M3/H),TOTAL,WET

PROCEDURE

R(1)=P(1)

RETURN

END

Kết quả mô phỏng tháp T-1101 như sau:

Rigorous Column 'T-1101', 'MAIN FRACTIONATOR'

ITERATIONS, MAXIMUM PER TRIAL 15

TOTAL ALL TRIALS 7

COLUMN SUMMARY

---------- NET FLOW RATES ----------- HEATER

TRAY TEMP PRESSURE LIQUID VAPOR FEED PRODUCT DUTIES

DEG C KG/CM2G KG-MOL/HR M*KW

------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------

1 124.0 1.50 4794.5 3597.1P 2517.4V -0.0232

2 141.8 1.51 5360.5 3714.8

3 149.5 1.52 5550.7 4280.8

4 155.3 1.53 1984.4 4471.0 3597.1P

5 162.5 1.53 1954.6 4501.8

6 167.1 1.54 1923.5 4472.1

23

7 170.3 1.55 1894.0 4440.9

8 172.9 1.56 1864.2 4411.4

9 175.3 1.57 1831.4 4381.6

10 177.5 1.58 1793.3 4348.8

11 180.0 1.59 1747.9 4310.7

12 182.8 1.59 3793.2 4265.3 128.0V -0.0090

1435.6P

13 187.8 1.60 3879.1 4747.1

14 190.6 1.61 3870.9 4832.9

15 193.6 1.62 1911.6 4824.8 1435.6P

465.1L

16 198.2 1.63 1851.9 4766.1

17 202.0 1.64 1799.7 4706.5

18 205.4 1.64 1751.8 4654.2

19 208.4 1.65 1702.2 4606.3

20 211.3 1.66 1640.2 4556.8

21 214.7 1.67 1538.9 4494.8

22 219.6 1.68 1327.5 4393.4

23 229.6 1.69 6087.5 4182.1 629.3V -0.0310

3687.7P

24 239.4 1.70 6553.4 4625.2

25 246.7 1.70 6629.4 5091.0

26 257.9 1.71 1385.1 5167.0 3687.7P

1122.3L

27 286.9 1.72 1183.5 4732.7

28 302.2 1.73 1131.1 4531.1

29 309.4 1.74 1098.1 4478.7

30 313.1 1.75 1066.7 4445.7

31 315.4 1.76 1035.2 4414.3

32 317.2 1.76 1001.6 4382.8

33 318.8 1.77 962.2 4349.2

34 320.5 1.78 910.6 4309.8

35 322.6 1.79 1501.0 4258.2 242.9V -0.0049

453.4P

36 327.1 1.80 1518.4 4152.3

37 329.7 1.81 1478.2 4169.7

38 332.5 1.81 605.7 4129.6 453.4P

316.8L

39 337.3 1.82 511.7 4027.2

40 341.5 1.83 429.6 3933.2

41 345.3 1.84 348.2 3851.1

42 349.0 1.85 207.3 3769.7

43 355.7 1.86 1109.1 3628.7 3314.8M

44 353.2 1.87 981.5 1215.8

45 351.9 1.87 938.0 1088.2

24

46 350.7 1.88 907.1 1044.7

47 349.0 1.89 869.9 1013.8

48 345.0 1.90 976.6 888.1V 781.5L

SIDESTRIPPER T-1102

1/ 49 211.6 1.60 559.6 465.1L 128.0V

2/ 50 214.2 1.61 571.6 222.5

3/ 51 215.7 1.62 578.3 234.5

4/ 52 216.9 1.63 582.9 241.1

5/ 53 217.9 1.64 586.8 245.8

6/ 54 218.9 1.65 590.2 249.6

7/ 55 220.0 1.66 593.4 253.0

8/ 56 221.1 1.67 596.6 256.3

9/ 57 222.6 1.68 599.6 259.4

10/ 58 224.7 1.69 601.8 262.4

11/ 59R 228.1 1.70 264.7 337.1L 0.0028

SIDESTRIPPER T-1103

1/ 60 252.0 1.70 1019.3 1122.3L 629.3V

2/ 61 248.6 1.72 972.7 526.2

3/ 62 246.0 1.74 940.2 479.7

4/ 63 243.3 1.76 909.7 447.2

5/ 64 239.8 1.78 871.7 416.6

6/ 65 233.7 1.80 378.6 281.4V 774.5L

SIDESTRIPPER T-1104

1/ 66 328.9 1.90 287.0 316.8L 242.9V

2/ 67 327.0 1.92 275.9 213.2

3/ 68 325.4 1.94 268.4 202.1

4/ 69 323.5 1.96 260.6 194.5

5/ 70 320.3 1.98 249.6 186.8

6/ 71 313.4 2.00 175.7 144.3V 218.2L

FEED AND PRODUCT STREAMS

TYPE STREAM PHASE FROM TO LIQUID FLOW RATES HEAT RATES

TRAY TRAY FRAC KG-MOL/HR M*KW

----- ------------ ------ ---- ---- ------ ------------ ------------

FEED KER-V VAPOR 12 0.0000 128.00 0.0035

FEED LGO-V VAPOR 23 0.0000 629.25 0.0178

FEED HGO-V VAPOR 35 0.0000 242.91 0.0090

FEED FEED MIXED 43 0.2961 3314.77 0.2248

25

FEED STEAM1 VAPOR 48 0.0000 888.15 0.0140

PROD TOPPING VAPOR 1 2517.42 0.0373

PROD KER1 LIQUID 15 465.14 0.0082

PROD LGO1 LIQUID 26 1122.30 0.0382

PROD HGO1 LIQUID 38 316.77 0.0212

PROD RES LIQUID 48 781.45 0.0962

SIDESTRIPPER T-1102

FEED KER1 LIQUID 49 1.0000 465.14 0.0082

PROD KER-V VAPOR 49 128.00 0.0035

PROD KEROSEN LIQUID 59 337.14 0.0075

SIDESTRIPPER T-1103

FEED LGO1 LIQUID 60 1.0000 1122.30 0.0382

FEED STEAM2 VAPOR 65 0.0000 281.43 0.0045

PROD LGO-V VAPOR 60 629.25 0.0178

PROD LGO LIQUID 65 774.47 0.0249

SIDESTRIPPER T-1104

FEED HGO1 LIQUID 66 1.0000 316.77 0.0212

FEED STEAM3 VAPOR 71 0.0000 144.32 0.0023

PROD HGO-V VAPOR 66 242.91 0.0090

PROD HGO LIQUID 71 218.19 0.0144

OVERALL MOLE BALANCE, (FEEDS - PRODUCTS) -5.4956E-13

OVERALL HEAT BALANCE, (H(IN) - H(OUT) ) 1.8531E-06

PUMPAROUNDS

TRAY TEMP, DEG C LIQUID FRACTIONATOR ------------ RATES -------------

FROM TO FROM TO FROM TO KG-MOL/HR K*KG/HR STD M3/HR

---- ---- ------- ------- ------- ------- ---------- ---------- ----------

4 1 155.3 77.0 1.0000 1.0000 3597.08 448.615 601.71

15 12 193.6 132.5 1.0000 1.0000 1435.56 211.120 273.45

26 23 257.9 204.2 1.0000 1.0000 3687.74 758.716 938.45

38 35 332.5 289.5 1.0000 1.0000 453.36 134.995 161.46

SPECIFICATIONS

SPECIFICATION PARAMETER TRAY COMP SPECIFICATION SPECIFIED CALCULATED

NUMBER TYPE NO NO TYPE VALUE VALUE

------------- --------- ---- ------ ------------- ---------- ----------

26

1 (ACTIVE) TRAY LIQ 1 TEMPERATURE 1.240E+02 1.240E+02

2 (ACTIVE) STRM KERO 59 WT RATE 5.119E+04 5.119E+04

3 (ACTIVE) STRM LGO 65 WT RATE 1.707E+05 1.707E+05

4 (ACTIVE) STRM HGO 71 WT RATE 6.982E+04 6.982E+04

Currently using rigorous calculations

Phân tích Xét một số chỉ tiêu quan trọng của quá trình mô phỏng:

- Phần trăm thể tích dòng Overflash được tính bỡi calculator CA2

UNIT 12, 'CA2'

Result Name Value Result Name Value

--------- ------------ ------------ --------- ------------ ------------

1 OVERFLASH 8.79645E-02 2- 200 Undefined

Parameter Value Parameter Value

--------- ------------ --------- ------------

1 8.79645E-02 2- 50 Undefined

Theo kết quả tính được của CA2 ta thấy Overflash = 8.79 % thõa mãn với tiêu chuẩn của

Basic of design [4] (Over Flash tối thiểu là 5 %).

- GAP và OVERLAP giữa các phân đoạn sản phẩm thể hiện ở kết quả của calculator

CA1

UNIT 13, 'CA1'

Result Name Value

--------- ------------------------------------ ------------

1 GAP Ker - Full Range Naphta 1.52741E+01

2 GAP LGO -Ker 1.81380E+01

3 OVERLAP HGO - LGO -6.49449E+00

4- 200 Undefined


--------- ------------ --------- ------------

1 1.81380E+01 3 -6.49449E+00

2 1.52741E+01 4- 50 Undefined

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 15.27 oC

GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 18.13 oC

27

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = -6.49 oC

Theo số liệu của Basic of Design [4]:

- GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) và GAP (5% D86 LGO – 95% D86

KEROSENE) nhỏ nhất là 0 oC.

- OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) tối đa là 20 oC.

GAP càng lớn thì độ phân tách càng cao, chất lượng sản phẩm càng tốt. Ngược lại OVERLAP

càng nhỏ thì chất lượng sản phẩm càng tốt. Nên có thể thấy trường hợp này độ phân tách của

sản phẩm quá cao, vì vậy số đĩa đã chọn (48 đĩa) là số đĩa thực tế. Điều đó có nghĩa là hiệu

suất đĩa phải nhỏ hơn 100 %.

Do đó, chúng tôi tiến hành tính toán lại số đĩa lý thuyết và vị trí các đĩa nạp liệu cũng như

sản phẩm và chạy mô phỏng lại. Các thông số tính toán trình bày ở phần sau.

6. Xác định số đĩa lí thuyết thích hợp cho T-1101:

Hiệu suất đĩa phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nó thường được tính toán và cân nhắc kĩ

trong quá trình thiết kế để sao cho vừa đảm bảo được chỉ tiêu về kĩ thuật vừa có hiệu quả về

kinh tế. Có khá nhiều tài liệu nói về khoảng dao động của hiệu suất đĩa. Trong đó có tài liệu

[7] là một tài liệu được sử dụng nhiều trong các quá trình tính toán các thiết bị, có đưa ra một

giới hạn từ 0,2 đến 0,9. Ngoài ra Foster Wheeler cũng có tài liệu [8] có mô phỏng tháp CDU

với 26 đĩa lí thuyết (Hiệu suất đĩa là 54,16 %). Thông thường trong thiết kế ta thường chọn

hiệu suất đĩa nằm trong khoảng 60% đến 80%. Bên trên đã xét trường hợp hiệu suất đĩa là 100

%. Tiếp theo sẽ khảo sát trường hợp 60% và trường hợp với các số liệu giống như Foster

Wheeler đã mô phỏng để có được những nhận xét cụ thể.

6.1. Số đĩa lí thuyết là 26 đĩa, các số liệu khác giống như Foster Wheeler (FW) [8]:

Trong tài liệu [8], FW sử dụng các thông số vận hành khác với bản vẽ PFD mới cập nhật bỡi

Technip. FW chỉ đưa ra một vài đoạn kết quả Pro/II về tháp (Số đĩa, vị trí nạp liệu, vị trí lấy

sản phẩm của các tháp Stripping và Pumparound…) mà không cung cấp file input có đầy đủ

tất cả thông số đầu vào cần thiết cho mô phỏng. Và cũng không có file General report của

Pro/II. Do đó khi mô phỏng trường hợp này chúng tôi vẫn sử dụng các thông số trong tài liệu

PFD năm 2007 của phân xưởng CDU. Và sử dụng nguồn nguyên liệu như trường hợp 48 đĩa lí

thuyết. Như vậy mô hình tháp T-1101 sử dụng trong trường hợp này như sau:

28

Tập tin input:$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>


TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=SO LIEU FW


KVT2=50




SEQUENCE SIMSCI


COMPONENT DATA




BANK=PROCESS,SIMSCI

CUTPOINTS TBPCUTS=35.333,70,1/93.333,1/565.556,17/787.78,4, &

BLEND=NGUYEN

RESIDUE

- 35700 kW

KEROSEN

LGO

STEAM2 : 5070 Kg/hr

HGO

STEAM3 : 2600 Kg/hr

1

8

9

15

16

21

22

25

26

360oC

Đi đến T-1107

OFF GAS


-9000 kW 211124 Kg/hr

-31000 kW758719 Kg/hr

50oC

70600 kW

283oC

50oC20 kg/cm2 g

Nước

2

T-1101


T-1104

T-1103

T-1102

E-1111

PA1

PA2

PA3

PA4

68778 kg/h

77oC

216022 kg/h

87960 kg/h

349oC1.9 kg/cm2 g

124oC1.5 kg/cm2 g

H-1101

1

1

7

12

1

2

2800 kW

D-1103-20900 kW490377 Kg/hr

29

Hình9: Mô hình tháp T-1101 sử dụng tài liệu của FW

THERMODYNAMIC DATA






MON(C,LV)=SIMS, SMOK(LV)=SUM, SET=GS01, DEFAULT

WATER DECANT=OFF


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL










NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS









NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL











30

NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS


STREAM DATA




38.65,600/50.76,700/63.34,800/76.18,900/85.92,1050, TEMP=F


12.82,0.746/20.06,0.7734/28.44,0.7972/38.65,0.816/ &

50.76,0.8285/63.34,0.8437/76.18,0.8539/85.92,0.8904/ &

99.73,0.9313


7,0.000327/8,0.000488/9,0.002122/11,0.003741/12,0.00627/ &

13,0.0003/14,0.000243/15,0.00053/16,0.003885/17,0.002099/ &



15.04,0.0015/19.86,0.003/24.23,0.01/28.56,0.016/33.19,0.02/ &

38.3,0.022/43.88,0.025/49.87,0.028/55.98,0.031/62.15,0.033/ &

68.83,0.036/74.89,0.04/79.06,0.042/82.17,0.045/85.03,0.05/ &

93.22,0.09



43.88,5/49.87,10/55.98,35/62.15,41.667/68.83,50.444/ &

74.89,52.222/79.06,61/82.17,63/85.03,63.333










24.23,-28.65/28.56,-19.189/33.19,-3.111/38.3,-1


33.19,-6/38.3,-1.444/43.88,10.556/49.87,12.778









UNIT OPERATIONS

MIXER UID=M1

FEED CRUDE-BH,WATER

31

PRODUCT M=FEED

COLUMN UID=T-1101, NAME=Main Fractionator









DUTY 4,21,-0.004925,PAROHC4



RATE(WT)=211120


RATE(WT)=758678


RATE(WT)=134995




TEMPERATURE 1,128

SPEC(CHANGE) TRAY=1, TEMPERATURE(C), VALUE=124

SPEC ID=COL2SPEC5, STREAM=RES, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=407320

VARY DNAME=PAROHC1


SIDESTRIPPER UID=T-1102

PARAMETER TRAY=7,IO

FEED KER1,1







VALUE=51188



PARAMETER TRAY=2,IO







VALUE=170720


PARAMETER TRAY=3,IO



32





VALUE=69822

CALCULATOR UID=CA2

RESULT 1,OVERFLASH



PROCEDURE

R(1)=P(1)

RETURN

HX UID=E-1111


OPER HTEMP=50

FLASH UID=D-1103

FEED S4



METHOD SET=GS02

PUMP UID=P1110

FEED C10-

PRODUCT M=S6


METHOD SET=GS02

HX UID=E-1113

COLD FEED=S6, M=FEED_T1107, DP=0.2, METH=GS02

OPER CTEMP=145

COLUMN UID=T-1107


FEED FEED_T1107,19



CONDENSER TYPE=MIX

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,26,,REBOILER





VALUE=1

SPEC ID=COL2SPEC4, REFLUX(WT,KG/H), VALUE=15090



METHOD SET=GS02

CALCULATOR UID=CA1

RESULT 1,GAP KERO-NAPHTHA/2,GAP LGO-KERO/3,OVERLAP HGO-LGO


D86(95,C)



33


D86(5,C)

PROCEDURE

R(1)=P(2)

R(2)=P(1)

R(3)=P(3)

RETURN

VALVE UID=V2

FEED NAPHTA_FULL

PRODUCT M=S3

OPERATION PRESSURE=2

HX UID=E1

HOT FEED=S3, M=FEED_T1202

OPER HTEMP=122

COLUMN UID=T-1202


FEED FEED_T1202,16

PRODUCT OVHD(WT)=LIGH_NAPHTA,22809, BTMS(WT)=H_NAPHTA,79999.9

CONDENSER TYPE=BUBB

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,33,,REBOILER




SPEC ID=COL4SPEC1, STREAM=LIGH_NAPHTA, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=21937




METHOD SET=GS01

END

- Các thông số quan trọng:

o Dòng Overflash:

UNIT 11, 'CA2'


--------- ------------ ------------ --------- ------------ ------------



--------- ------------ --------- ------------

1 5.94626E-02 2- 50 Undefined

Từ kết quả của calculator CA2 cho thấy Overflash : 5,94 % (>5%) đạt yêu cầu.

o Độ phân tách:

UNIT 13, 'CA1'

34

Result Name Value

--------- ------------------------------------ ------------

1 GAP KERO-NAPHTHA 1.02882E+01

2 GAP LGO-KERO 5.84476E+00

3 OVERLAP HGO-LGO 4.59304E+00

4- 200 Undefined


--------- ------------ --------- ------------

1 5.84476E+00 3 4.59304E+00

2 1.02882E+01 4- 50 Undefined

Ta thấy rằng :

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 10,28 oC (> 0oC)

GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 5,84 oC (> 0oC)

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 4.59 oC (< 20oC)

Tất cả đều đạt tiêu chuẩn của Basic of Design. Nếu so sánh với trường hợp mô hình T-1101

với 48 đĩa lí thuyết thì chất lượng phân tách thấp hơn khá nhiều nhưng vẫm đạt yêu cầu. Điều

này một lần nữa chứng minh rằng hiệu suất đĩa 100% là chưa phù hợp.

Dưới đây là một số tính chất quan trọng của các dòng sản phẩm của T-1101 lấy từ kết quả của

Pro/II (Không xét tính chất dòng Topping ở đỉnh tháp):

KEROSEN LGO HGO RESLưu lượng khối lượng (Kg/h) 51188 170721 69822 407320Lưu lượng mol (Kmol/h) 333.46 767.40 209.45 801.02Nhiệt độ (Độ C) 229.31 237.85 317.75 349.24Áp suất (Kg/cm2 g) 1.70 1.80 2.00 1.90Tỉ trọng chuẩn 0.779 0.816 0.844 0.881

ASTM D86 at 760 mm Hg (LV) (Độ C) (Độ C) (Độ C) (Độ C)

IBP 162 199 311 3185% 173 220 324 354

10% 177 229 330 37130% 184 252 351 42450% 188 273 362 46270% 194 293 373 52990% 206 319 398 69795% 214 329 410 765 EBP 225 339 424 796

35

Bảng7: Một số thông số của các

dòng sản phẩm

So sánh với kết quả của các dòng sản phẩm trong “5.000.DS.0011_D4_Marerial Balance” của

tài liệu FEED về cân bằng vật chất theo bảng 3 đều đã thõa mãn sai số rất nhỏ. Có hai chỉ tiêu

quan trọng ảnh hưởng lớn đến các tính chất khác của phân đoạn là tỷ trọng chuẩn và đường

cong chưng cất ASTM D86 (Chỉ xét từ 5% LV đến 95%LV).

- Tỉ trọng:

Dòng KEROSEN LGO HGO RESMô phỏng 0.779 0.816 0.844 0.881Tài liệu 0.776 0.811 0.830 0.882Sai số (%) 0.39 0.66 1.74 0.16

Ta thấy sai số giữa kết quả mô phỏng và tài liệu là nhỏ hơn 5% nên khá chính xác. Trong quá

trình mô phỏng, các dòng Kerosen, LGO, HGO là các dòng sản phẩm trích ngang được ràng

buộc về lưu lượng theo đúng điểm cắt của tài liệu. Do đó ta sẽ so sánh đường cong ASTM

D86 của tài liệu và kết quả Pro/II.

- Đường cong ASTM D86

Kerosen LGO HGO

LV % Mô phỏng Tài liệu sai số (%) Mô phỏng Tài liệu sai số (%)Mô

phỏngTài liệu

sai số (%)

5% 173 177 2.4 220 220 0.0 324 322 0.710% 177 181 2.1 229 230 0.6 330 332 0.630% 184 186 1.3 252 253 0.6 351 355 1.250% 188 188 0.1 273 275 0.9 362 368 1.570% 194 194 0.1 293 296 1.1 373 379 1.590% 206 204 0.8 319 322 1.0 398 405 1.795% 214 213 0.4 329 331 0.6 410 414 0.9

Những sai số của hai số liệu trên là khá nhỏ nên kết quả có thể chấp nhận được. Mặt khác FW

là công ty tham gia thiết kế CDU nên các số liệu mô phỏng họ đã lựa chọn theo chúng tôi là

sát với thiết kế. Tuy nhiên để đánh giá kĩ hơn ta sẽ xét trường hợp hiệu suất đĩa là 60%.

6.2. Mô phỏng T-1101 với số đĩa lí thuyết là 29 (Hiệu suất đĩa 60%)

Tiến hành tính toán tuyến tính và hiệu chỉnh ta được sơ đồ của tháp T-1101 như sau:

36

- 35700 kW

KEROSEN

LGO

STEAM2 : 5070 Kg/hr

HGO

STEAM3 : 2600 Kg/hr

1

12

14

19

21

23

25

27

29

360oC

Đi đến T-1107

OFF GAS


-9000 kW 211124 Kg/hr

-31000 kW758719 Kg/hr

50oC

70600 kW

283oC

50oC20 kg/cm2 g

Nước

3

T-1101


T-1104

T-1103

T-1102

E-1111

PA1

PA2

PA3

PA4

68778 kg/h

77oC

216022 kg/h

87960 kg/h

349oC1.9 kg/cm2 g

124oC1.5 kg/cm2 g

H-1101

1

1

7

14

1

4

2800 kW

D-1103-20900 kW490377 Kg/hr

Bảng 8: So sánh tỉ trọng của các dòng sản phẩm theo mô phong và theo tài liệu

Bảng 9: So sánh số liệu đường cong ASTM D86 của các dòng sản phẩm theo mô phong và theo tài liệu

Tập tin input:$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>


TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=29 DIA LT


KVT2=50




SEQUENCE SIMSCI


COMPONENT DATA




BANK=PROCESS,SIMSCI

CUTPOINTS TBPCUTS=95.6,158,1/200,1/1050,17/1450,4, BLEND=NGUYEN

THERMODYNAMIC DATA







37

Hình 10: Mô hình tháp T-1101 trong trường hợp 29 đĩa lí thuyết

WATER DECANT=OFF


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL










NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS









NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL











NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS


STREAM DATA

38




38.65,600/50.76,700/63.34,800/76.18,900/85.92,1050, TEMP=F


12.82,0.746/20.06,0.7734/28.44,0.7972/38.65,0.816/ &

50.76,0.8285/63.34,0.8437/76.18,0.8539/85.92,0.8904/ &

99.73,0.9313


7,0.000327/8,0.000488/9,0.002122/11,0.003741/12,0.00627/ &

13,0.0003/14,0.000243/15,0.00053/16,0.003885/17,0.002099/ &



15.04,0.0015/19.86,0.003/24.23,0.01/28.56,0.016/33.19,0.02/ &

38.3,0.022/43.88,0.025/49.87,0.028/55.98,0.031/62.15,0.033/ &

68.83,0.036/74.89,0.04/79.06,0.042/82.17,0.045/85.03,0.05/ &

93.22,0.09



43.88,5/49.87,10/55.98,35/62.15,41.667/68.83,50.444/ &

74.89,52.222/79.06,61/82.17,63/85.03,63.333










24.23,-28.65/28.56,-19.189/33.19,-3.111/38.3,-1


33.19,-6/38.3,-1.444/43.88,10.556/49.87,12.778









UNIT OPERATIONS

MIXER UID=M1

FEED CRUDE-BH,WATER

PRODUCT M=FEED

COLUMN UID=T-1101, NAME=Main Fractionator



PRODUCT OVHD(M)=TOPPING, LDRAW(M)=KER1,14,600.001, &

LDRAW(M)=LGO1,20,1800, LDRAW(M)=HGO1,25,720, &


39




DUTY 4,23,-0.004925,PAROHC4



RATE(WT)=211120


RATE(WT)=758678


RATE(WT)=134995




TEMPERATURE 1,128

SPEC ID=COL1SPEC1, TRAY=1, TEMPERATURE(C), VALUE=124

SPEC(CHANGE) STREAM=RES, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, VALUE=407320

VARY DNAME=PAROHC1



PARAMETER TRAY=7,IO

FEED KER1,1







VALUE=51188



PARAMETER TRAY=5,IO







VALUE=170720


PARAMETER TRAY=4,IO







VALUE=69822

CALCULATOR UID=CA2

RESULT 1,OVERFLASH


40


PROCEDURE

R(1)=P(1)

RETURN

HX UID=E-1111


OPER HTEMP=50

FLASH UID=D-1103

FEED S4



METHOD SET=GS02

PUMP UID=P1110

FEED C10-

PRODUCT M=S6


METHOD SET=GS02

HX UID=E-1113

COLD FEED=S6, M=FEED_T1107, DP=0.2, METH=GS02

OPER CTEMP=145

COLUMN UID=T-1107


FEED FEED_T1107,11



CONDENSER TYPE=MIX

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,20,,REBOILER





VALUE=1




METHOD SET=GS02

CALCULATOR UID=CA1

RESULT 1,GAP KERO - FULLRANGE NAPHTHA/2,GAP LGO - KERO/ &

3,OVERLAP HGO - LGO


D86(95,C)




D86(5,C)

PROCEDURE

R(1)=P(2)

R(2)=P(1)

R(3)=P(3)

RETURN

41

VALVE UID=V2

FEED NAPHTA_FULL

PRODUCT M=S3


HX UID=E1

HOT FEED=S3, M=FEED_T1202

OPER HTEMP=122

COLUMN UID=T-1202


FEED FEED_T1202,16


CONDENSER TYPE=BUBB

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,33,,REBOILER





VALUE=21937




METHOD SET=GS01

END

Cũng tương tự như trên ta xét các chỉ tiêu quan trọng sau:

- Dòng Overflash UNIT 11, 'CA2'


--------- ------------ ------------ --------- ------------ ------------



--------- ------------ --------- ------------

1 8.29765E-02 2- 50 Undefined

Với kết quả của Calculator CA2 dòng Overflash là 8.29 % (> 5%) đạt tiêu chuẩn.

- Độ phân tách:

Thể hiện bằng kết quả của Calculator CA1:UNIT 13, 'CA1'

Result Name Value

--------- ------------------------------------ ------------

1 GAP KERO - FULLRANGE NAPHTHA 1.51103E+01

42

2 GAP LGO - KERO 7.07485E+00

3 OVERLAP HGO - LGO 1.00228E+01

4- 200 Undefined


--------- ------------ --------- ------------

1 7.07485E+00 3 1.00228E+01

2 1.51103E+01 4- 50 Undefined

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86NAPHTHA) = 15,11 oC (> 0oC)

GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 7.07 oC (> 0oC)

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 10.02 oC (< 20oC)

Như vậy tất cả đều đạt yêu cầu.

Một số tính chất quan trọng của sản phẩm:

KEROSEN LGO HGO RESLưu lượng khối lượng (Kg/h) 51188 170720 69822 407849Lưu lượng mol (Kmol/h) 334.00 771.38 213.69 793.64Nhiệt độ (Độ C) 229 229 313 346Áp suất (Kg/cm2 g) 1.7 1.8 2.0 1.9Tỉ trọng chuẩn 0.779 0.816 0.843 0.881ASTM D86 at 760 mm Hg (LV)

(Độ C) (Độ C) (Độ C) (Độ C) IBP 165 209 312 3465% 175 221 319 365

10% 178 227 323 37530% 183 250 343 42350% 187 270 356 46270% 193 290 369 52990% 205 317 398 69795% 214 329 413 765 EBP 226 342 429 796

Nhìn vào bảng trên ta thấy hiệu suất các phân đoạn đều đã phù hợp số liệu của bảng 3.

So sánh tỉ trọng và đường cong ASTM D86 của kết quả Pro/II và tài liệu:

Tỉ trọng

Dòng KEROSEN LGO HGO RESMô phỏng 0.779 0.816 0.843 0.881Tài liệu 0.776 0.811 0.830 0.882Sai số (%) 0.38 0.63 1.59 0.11Sai số trường hợp FW (Bảng 8) 0.39 0.66 1.74 0.16

43

Bảng 10: Một số thông số của các dòng từ kết quả Pro/II

Theo bảng 11 thì trong trường hợp này sai số về tỉ trọng giữa kết quả tính được từ Pro/II và tài

liệu Material Balane nhỏ hơn.

Đường cong ASTM

Kerosen LGO HGO

LV %Mô

phỏngTài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

5% 175 177 1.0 221 220 0.5 319 322 0.910% 178 181 1.7 227 230 1.1 323 332 2.830% 183 186 1.7 250 253 1.2 343 355 3.450% 187 188 0.7 270 275 1.7 356 368 3.270% 193 194 0.7 290 296 1.9 369 379 2.790% 205 204 0.5 317 322 1.4 398 405 1.695% 214 213 0.5 329 331 0.6 413 414 0.3

So với trường hợp sử dụng số liệu của FW thì trường hợp này sai số nhìn chung là lớn hơn.

Tuy nhiên các sai số đều rất nhỏ. Nên cả hai mô hình đều chấp nhận được. Để đánh giá kĩ hơn

ta xét trong trường hợp sử dụng dầu thô Mixed là nguồn nguyên liệu khác sẽ được sử dụng cho

phân xưởng CDU làm nguyên liệu cho cả hai mô hình.

6.3. Chạy mô hình FW với nguyên liệu là dầu thô Mixed:

Mô hình không có gì thay đổi chỉ thay thế nguyên liệu 100% dầu Bạch Hổ bằng dầu Mixed

(84,6 % Bạch Hổ và 15,4 % Dubai). Dòng dầu thô vào theo tài liệu [4] sẽ có khoảng 0,2 %

nước còn lại trong dầu. Trong PFD “8474L-011-PFD-0010-008-0” hàm lượng nước này là

2010 (kg/h) khi sử dụng 100% Bạch Hổ. Nhưng theo PFD “8474L-011-PFD-0010-016-0” hàm

lượng nước này bằng 0 khi sử dụng 100% dầu Dubai. Trường hợp sử dụng dầu Mixed chúng

ta sẽ sử dụng lượng nước trong dầu thô là 2010 (kg/h) xấp xỉ lượng nước qui định trong Basic

of Design. Cũng như các trường hợp trên các specification đặt vào Pro/II đều ưu tiên đảm bảo

cân bằng vật chất của các dòng trên cơ sở các thông số hoạt động của tháp phải nằm trong giới

hạn cho phép.

Tập tin input: $ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 8.0>

$ Generated on: Thu Jan 17 10:40:35 2008

TITLE PROJECT=DAU THAY THE, PROBLEM=DAU MIXED


KVT2=50

44

Bảng 11: So sánh tỉ trọng của các dòng sản phẩm theo mô phỏng và theo tài liệu

Tương quan giữa các sai số

Bảng 12: So sánh ASTM D86 của các dòng sản phẩm theo mô phỏng và theo tài liệu




SEQUENCE SIMSCI


COMPONENT DATA




BANK=PROCESS,SIMSCI

CUTPOINTS TBPCUTS=95.6,158,1/200,1/1050,17/1450,4, BLEND=NGUYEN

THERMODYNAMIC DATA







WATER DECANT=OFF


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL










NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS









NCBLEND=EXCL


NCBLEND=EXCL


45

NCBLEND=EXCL











NCBLEND=EXCL


NCBLEND=MISS


NCBLEND=MISS


STREAM DATA




38.65,600/50.76,700/63.34,800/76.18,900/85.92,1050, TEMP=F


12.82,0.746/20.06,0.7734/28.44,0.7972/38.65,0.816/ &

50.76,0.8285/63.34,0.8437/76.18,0.8539/85.92,0.8904/ &

99.73,0.9313


7,0.000327/8,0.000488/9,0.002122/11,0.003741/12,0.00627/ &

13,0.0003/14,0.000243/15,0.00053/16,0.003885/17,0.002099/ &



15.04,0.0015/19.86,0.003/24.23,0.01/28.56,0.016/33.19,0.02/ &

38.3,0.022/43.88,0.025/49.87,0.028/55.98,0.031/62.15,0.033/ &

68.83,0.036/74.89,0.04/79.06,0.042/82.17,0.045/85.03,0.05/ &

93.22,0.09



43.88,5/49.87,10/55.98,35/62.15,41.667/68.83,50.444/ &

74.89,52.222/79.06,61/82.17,63/85.03,63.333










24.23,-28.65/28.56,-19.189/33.19,-3.111/38.3,-1


33.19,-6/38.3,-1.444/43.88,10.556/49.87,12.778

46







PROPERTY STREAM=S8, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.45, PHASE=M, &


PROPERTY STREAM=DUBAI, TEMPERATURE=360, PRESSURE=2.45, PHASE=M, &

RATE(WT)=121875, ASSAY=LV

TBP STREAM=DUBAI, DATA=3.67,120.7/5,160/10,220/15,270/20,320/ &

25,380/30,430/35,500/40,550/45,600/50,650/55,700/60,750/ &

65,800/70,850/75,910/80,970/85,1050/90,1180/95,1400, TEMP=F

SPGR STREAM=DUBAI, AVERAGE=0.869699, DATA=5,0.675/10,0.725/ &

15,0.75/20,0.77/25,0.79/30,0.81/35,0.83/40,0.845/45,0.865/ &

50,0.875/55,0.89/60,0.9/65,0.915/70,0.93/75,0.95/80,0.97/ &

85,0.995/90,1.02

LIGHTEND STREAM=DUBAI, COMPOSITION(LV)=6,0.0002/7,0.0028/ &

8,0.0023/9,0.0088/11,0.0087/12,0.0128/13,0.0011, &

PERCENT(LV)=3.67, NORMALIZE

SULF STREAM=DUBAI, AVERAGE(PCT)=2.1, DATA(PCT)=15,0.0004/20,0.0012/ &

25,0.0024/30,0.0048/35,0.0092/40,0.0136/45,0.0184/50,0.0224/ &

55,0.0244/60,0.0252/65,0.0264/70,0.0276/75,0.0296/80,0.032/ &

85,0.0356/90,0.0392

MERC STREAM=DUBAI, AVERAGE(PPM)=100

UNIT OPERATIONS

MIXER UID=M1

FEED CRUDE-BH,S8,DUBAI

PRODUCT M=FEED

COLUMN UID=T-1101









DUTY 4,21,-0.004925,PAROHC4



RATE(WT)=211120


RATE(WT)=758678


RATE(WT)=134995




TEMPERATURE 1,128

SPEC(CHANGE) TRAY=1, TEMPERATURE(C), VALUE=124

47

SPEC ID=COL2SPEC5, STREAM=RES, RATE(WT,KG/H),TOTAL,WET, &

VALUE=406250

VARY DNAME=PAROHC1


SIDESTRIPPER UID=SS1

PARAMETER TRAY=7,IO=15

FEED KER1,1







VALUE=51188



PARAMETER TRAY=2,IO







VALUE=171440


PARAMETER TRAY=2,IO=15







VALUE=69062

CALCULATOR UID=CA2

RESULT 1,OVERFLASH



PROCEDURE

R(1)=P(1)

RETURN

HX UID=E-1111


OPER HTEMP=50

FLASH UID=D-1103

FEED S4



METHOD SET=GS02

PUMP UID=P1110

FEED C10-

PRODUCT M=S6

48


METHOD SET=GS02

HX UID=E-1113

COLD FEED=S6, M=VAOVAN, DP=0.2, METH=GS02

OPER CTEMP=145

VALVE UID=V1

FEED VAOVAN

PRODUCT M=STA_FEED


METHOD SET=GS02

COLUMN UID=T3


FEED STA_FEED,11



CONDENSER TYPE=MIX

DUTY 1,1,,CONDENSER

DUTY 2,26,,REBOILER





VALUE=1

SPEC ID=COL2SPEC4, RRATIO(WT), VALUE=3



METHOD SET=GS02

CALCULATOR UID=CA1

RESULT 1,GAP KERO - FULLRANGE NAPHTHA/2,GAP LGO-HGO/ &

3,OVERLAP HGO-LGO


D86(95,C)




D86(5,C)

PROCEDURE

R(1)=P(2)

R(2)=P(1)

R(3)=P(3)

RETURN

VALVE UID=V2

FEED NAPHTA_FULL

PRODUCT M=S3


HX UID=E1

HOT FEED=S3, M=S7

OPER HTEMP=122

COLUMN UID=T4


FEED S7,21

49


CONDENSER TYPE=BUBB

DUTY 1,1,,CONDENSER






VALUE=22809

SPEC ID=COL4SPEC2, RRATIO(WT), VALUE=1.7



METHOD SET=GS01

END

Những dữ liệu của dầu thô Dubai được lấy từ tài liệu [2] và được trình bày cụ thể trong đoạn

mã input phía trên.

Các chỉ tiêu quan trọng:

Dòng Overflash:UNIT 18, 'CA2'


--------- ------------ ------------ --------- ------------ ------------



--------- ------------ --------- ------------

1 5.22278E-02 2- 50 Undefined

Dòng Overflash 5.22% >5%.

Độ phan tách:UNIT 13, 'CA1'

Result Name Value

--------- ------------------------------------ ------------


2 GAP LGO-HGO 5.79771E+00


4- 200 Undefined


--------- ------------ --------- ------------

1 5.79771E+00 3 9.55251E+00

2 1.00818E+01 4- 50 Undefined

50

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 10,08 oC > 0 oC

GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 5,79 oC > 0 oC

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 9,55 oC < 20 oC

Như vậy các chỉ tiêu này đều đã thõa mãn.

Giống như trên ta có các bảng so sánh về tỉ trọng và đường cong ASTM D86 giữa kết quả mô

phỏng và tài liệu Material Balane.

Tỉ trọng


Theo bảng 13 thì sai số về tỉ trọng là rất nhỏ.

Đường cong ASTM D86

Kerosen LGO HGO

LV %Mô

phỏngTài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

5% 170 173 1.7 222 219 1.5 327 320 2.110% 175 180 2.8 228 228 0.0 331 331 0.130% 181 185 2.3 251 252 0.6 352 354 0.650% 185 187 1.1 272 275 1.1 364 367 0.870% 191 198 3.6 292 295 0.9 375 378 0.890% 201 204 1.5 319 321 0.7 400 404 1.095% 211 212 0.5 329 331 0.6 413 413 0.1

Nhìn vào bảng 14 ta thấy các sai số đều nhỏ hơn 5%.

6.4. Chạy mô hình có 29 đĩa lí thuyết với nguyên liệu là dầu Mixed

Mô hình cũng giống như trường hợp sử dụng nguyên liệu là dầu thô Bạch Hổ. Do đó tập tin

input cũng tương tự chỉ có thêm những dữ liệu của dầu thô Dubai như tập tin input trong 6.3.

Xét các tiêu chuẩn:

Overflash: UNIT 18, 'CA2'


--------- ------------ ------------ --------- ------------ ------------


51




--------- ------------ --------- ------------

1 7.34260E-02 2- 50 Undefined

Dòng Overflash: 7.34% > 5%

Độ phân tách:UNIT 13, 'CA1'

Result Name Value

--------- ------------------------------------ ------------


2 GAP LGO-HGO 8.48427E+00


4- 200 Undefined


--------- ------------ --------- ------------

1 8.48427E+00 3 9.63631E+00

2 1.61409E+01 4- 50 Undefined

GAP (5% D86 KEROSENE – 95% D86 NAPHTHA) = 16,14 oC > 0 oC

GAP (5% D86 LGO – 95% D86 KEROSENE) = 8.48 oC > 0 oC

OVERLAP (95% D86 LGO – 5% D86 HGO) = 9,63 oC < 20 oC

Các chỉ tiêu trên đều đạt.

So sánh các thông số khác:

Tỉ trọng


Các sai số đều nhỏ hơn 5%

Đường cong ASTM D86

Kerosen LGO HGO

LV %Mô

phỏngTài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

5% 174 173 0.9 221 219 0.8 318 320 0.810% 177 180 1.6 227 228 0.5 325 331 1.830% 182 185 1.8 250 252 1.0 346 354 2.250% 185 187 0.9 271 275 1.6 359 367 2.2

52


70% 191 198 3.6 290 295 1.6 371 378 1.890% 202 204 0.9 317 321 1.4 400 404 0.995% 212 212 0.1 327 331 1.2 415 413 0.4

Căn cứ vào các sai số rất nhỏ ta thấy mô hình này cũng chấp nhận được.

6.5. Nhận xét đánh giá và lựa chọn mô hình:

Thông qua tất cả những tính toán và đánh giá bên trên ta có những nhận xét như sau:

Mô hình có số đĩa lí thuyết càng lớn thì độ phân tách càng cao do đó chất lượng sản

phẩm càng tốt.

Giữa mô hình sử dụng số liệu của Foster Wheeler (Mô hình 1) và mô hình sử dụng 29

đĩa lí thuyết của tháp T-1101 (Mô hình 2) tuy có khác nhau về số đĩa, vị trí nạp liệu, vị

trí lấy sản phẩm trích ngang. Nhưng nhìn chung kết quả của hai mô hình này so với số

liệu trong Material Balane sai khác không nhiều ở một số chỉ tiêu quan trọng: tỉ trọng,

ASTM D86….

Các tiêu chuẩn quan trọng như dòng Overflash, GAP và OVERLAP đều đảm bảo so

với yêu cầu của Basic of Design mặt dù có số đĩa nhỏ hơn trường hợp hiệu suất đĩa

100% khá nhiều. Hai mô hình 1 và 2 có hiệu suất đĩa khá gần nhau (54.16% và 60% )

có kết quả tương tự nhau, đảm bảo tiêu chuẩn. Các sai số tính được giữa ssos liệu mô

phỏng và tài liệu nhỏ hơn nhiều so với mứt cho phép la 5%. Như vậy một cách gần

đúng ta có thể dự đoán nếu tăng hoặc giảm hiệu suất đĩa trong các khoảng gần với hai

mô hình trên thì sai số cũng sẽ chấp nhận được. Mặt khác Foster Wheeler đã từng sử

dụng những số liệu trong mô hình 1 để mô phỏng trong quá trình thiết kế các tháp của

CDU. Cụ thể số liệu này nằm trong Datasheet [8] kèm theo trong bộ FEED của DQR.

Do đó mô hình 1 sẽ gần với thiết kế thự tế hơn.

Với những nhận xét như trên chúng tôi quyết định chọn mô hình tháp T-1101 sử dụng số

liệu của FW . Mô hình này chạy với hai nguồn nguyên liệu khác nhau là dầu Bạch Hổ và

dầu Mixed và cho kết quả khá chính xác.

7. Hoàn chỉnh mô hình

Như đã lựa chọn bên trên và thống nhất sử dụng số liệu lấy từ [8] của FW. Các tháp T-1107 và

T – 1202 có số liệu như sau:

53


Tháp T-1107 trường hợp 100% dầu Bạch Hổ (8474L-011-PFD-0010-006-0)

Số đĩa thực tế : 32 đĩa (Chưa tính Condenser và Reboiler)

Nạp liệu đĩa : 16

Áp suất đỉnh : 7,9 kg/cm2g, nhiệt độ đỉnh : 66 oC

Áp suất đáy : 8.15 kg/cm2g, nhiệt độ đáy: 188 oC

Các ràng buộc sử dụng ở tháp T-1107:

Lưu lượng dòng Offgas ở đỉnh

Và lưu lượng dòng hồi lưu ngoại

Các biến sử dụng :

Công suất Condenser

Công suất Reboiler

Tháp T-1202 (Từ tài liệu PFD 928501-110-04-A1)

Số đĩa thực tế : 52 (Chưa tính Condenser và Reboiler)

Nạp liệu đĩa : 25

Áp suất đỉnh : 1.1 kg/cm2g, nhiệt độ đỉnh : 85 oC

Áp suất đáy : 1.7 kg/cm2g, nhiệt độ đáy : 148 oC

Các ràng buộc sử dụng ở tháp :

Lưu lượng dòng Light Naphtha

Lưu lượng dòng hồi lưu ngoại

Các biến sử dụng :

Công suất của Condenser

Công suất của Reboiler

Từ các số liệu trên ta lập mô hình trong đó tháp T-1107 sử dụng số liệu trong tài liệu (6960-

011-DS-0102G) với 26 đĩa lí thuyết, nạp liệu đĩa 19. Tháp T-1202 sử dụng 33 đĩa lí thuyết nạp

liệu đĩa 16.

Tập tin input trong trường hợp này giống như phần 6.2 ở trên. Các tiêu chuẩn của sản phẩm

đều đã thõa mãn. Phần này ta chỉ khảo sát thêm hai dòng Light Naphta và Heavy Naphtha hai

dòng này được tách ra từ tháp T-1202. Dòng LPG thì sẽ khảo sát thành phần và hiệu suất.

7. 1. Trường hợp dầu Bạch Hổ :Rigorous Column 'T-1107'

54


TOTAL ALL TRIALS 60

COLUMN SUMMARY




------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------

1C 51.2 7.40 270.1 0.0V -0.0017

39.0L

2.6W

2 68.2 7.90 285.9 311.7

3 74.5 7.91 283.3 327.5

4 79.6 7.92 277.5 324.9

5 84.6 7.93 272.1 319.2

6 89.7 7.94 268.5 313.7

7 94.1 7.95 266.8 310.1

8 97.7 7.96 266.4 308.5

9 100.2 7.97 266.3 308.0

10 102.0 7.98 266.3 308.0

11 103.3 7.99 266.0 307.9

12 104.4 8.00 265.3 307.6

13 105.3 8.01 264.0 306.9

14 106.3 8.03 261.6 305.7

15 107.8 8.04 256.9 303.3

16 110.5 8.05 246.5 298.5

17 115.9 8.06 222.7 288.1

18 128.8 8.07 178.8 264.3

19 156.7 8.08 1540.2 220.4 1095.2L

20 158.6 8.09 1569.9 486.6

21 160.2 8.10 1590.8 516.3

22 161.9 8.11 1609.3 537.2

23 164.0 8.12 1627.4 555.7

24 167.4 8.13 1644.8 573.8

25 173.7 8.14 1655.2 591.2

26R 188.1 8.15 601.6 1053.6L 0.0054




----- ------------ ------ ---- ---- ------ ------------ ------------

FEED FEED_T1107 LIQUID 19 1.0000 1095.24 0.0106

55

PROD OFFGAS_STA VAPOR 1 0.02 0.0000

PROD LPG LIQUID 1 39.04 0.0001

PROD NUOC WATER 1 2.58 0.0000

PROD NAPHTA_FULL LIQUID 26 1053.60 0.0142

OVERALL MOLE BALANCE, (FEEDS - PRODUCTS) 0.00

OVERALL HEAT BALANCE, (H(IN) - H(OUT) ) -1.1199E-14

SPECIFICATIONS



------------- --------- ---- ------ ------------- ---------- ----------

1 (ACTIVE) STRM OFFG 1 WT RATE 1.000E+00 1.000E+00

2 (ACTIVE) UNIT T-11 1 WT REFLUX 1.509E+04 1.509E+04


Kết quả trên cho thấy nhiệt độ và áp suất ở đỉnh và đáy cũng như ở Condenser đầu tương

đương với số liệu trong bảng vẽ PFD (8474L-011-PFD-0010-006-0) mặc dù ta không khống

chế các thông số này. Vì vậy ta thấy rằng tháp T-1107 trong mô hình rất sát với số liệu thực tế.

Xét dòng LPG :

STREAM 'LPG'

TOTAL LIQUID

---------- ----------

RATE, KG-MOL/HR 39.0379 39.0379

TEMPERATURE, C 51.18 51.18

PRESSURE, KG/CM2G 7.40 7.40

MOLECULAR WEIGHT 55.8687 55.8687

FRACTION 1.0000

ENTHALPY, KCAL/KG-MOL 1715.3517 1715.3517

CP, KCAL/KG-C 0.7154 0.7154

MOLAR COMPOSITIONS

1 - H2 0.0000 0.0000

2 - NH3 0.0000 0.0000

3 - H2S 0.0000 0.0000

4 - H2O 1.3917E-03 1.3917E-03

5 - METHANE 2.5732E-03 2.5732E-03

56

6 - ETHANE 0.0214 0.0214

7 - PROPANE 0.1538 0.1538

8 - IBUTANE 0.1572 0.1572

9 - BUTANE 0.6160 0.6160

10 - 22PR 0.0000 0.0000

11 - IPENTANE 0.0437 0.0437

12 - PENTANE 3.8608E-03 3.8608E-03

13 - CYPNTANE 4.5692E-06 4.5692E-06

14 - 22MB 2.4816E-07 2.4816E-07

15 - 23MB 1.2833E-08 1.2833E-08

16 - 2MP 4.7015E-08 4.7015E-08

17 - 3MP 6.2233E-09 6.2233E-09

18 - HEXANE 3.4591E-09 3.4591E-09

19 - NBP 65 4.9618E-09 4.9618E-09

20 - NBP 77 8.1338E-11 8.1338E-11

21 - NBP 88 5.5899E-13 5.5899E-13

22 - NBP 100 3.4150E-15 3.4150E-15

23 - NBP 114 8.0757E-18 8.0757E-18

24 - NBP 128 2.7520E-20 2.7520E-20

25 - NBP 141 4.5820E-23 4.5820E-23

26 - NBP 156 3.7081E-26 3.7081E-26

27 - NBP 169 2.1257E-29 2.1257E-29

28 - NBP 183 0.0000 0.0000

29 - NBP 197 0.0000 0.0000

30 - NBP 211 0.0000 0.0000

Kết quả Pro/II cho thấy lưu lượng LPG là 39.0379 (kmol/h) tương đương với 2181 (kg/h) nên

cân bằng vật chất là phù hợp. Thành phần của LPG chủ yếu là C3 và C4 chiếm tới 92.7 %. Do

đó kết quả này hợp lí.

Kết quả của tháp T-1202Rigorous Column 'T-1202'


TOTAL ALL TRIALS 31

COLUMN SUMMARY




------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------

1C 70.6 1.10 1353.1 275.7L -0.0123

57

2 80.3 1.10 1344.9 1628.8

3 86.0 1.12 1348.8 1620.6

4 89.0 1.14 1351.8 1624.5

5 90.7 1.16 1352.7 1627.5

6 91.7 1.18 1352.5 1628.4

7 92.5 1.20 1351.7 1628.2

8 93.2 1.22 1350.6 1627.5

9 93.9 1.24 1349.0 1626.3

10 94.5 1.25 1346.9 1624.7

11 95.3 1.27 1343.6 1622.6

12 96.1 1.29 1337.6 1619.3

13 97.2 1.31 1324.6 1613.3

14 98.9 1.33 1289.9 1600.3

15 102.9 1.35 1193.2 1565.6

16 113.4 1.37 2223.1 1468.9 1053.6M

17 115.8 1.39 2244.9 1445.2

18 117.2 1.41 2257.6 1467.0

19 118.3 1.43 2265.7 1479.7

20 119.2 1.45 2271.7 1487.8

21 119.9 1.47 2276.6 1493.8

22 120.7 1.49 2281.0 1498.7

23 121.6 1.51 2284.9 1503.1

24 122.4 1.53 2288.5 1507.0

25 123.4 1.55 2291.6 1510.6

26 124.5 1.56 2294.0 1513.7

27 125.9 1.58 2295.0 1516.1

28 127.6 1.60 2293.7 1517.1

29 129.9 1.62 2288.2 1515.8

30 133.1 1.64 2275.4 1510.3

31 137.9 1.66 2250.6 1497.5

32 145.5 1.68 2207.3 1472.7

33R 157.4 1.70 1429.4 777.9L 0.0137




----- ------------ ------ ---- ---- ------ ------------ ------------

FEED FEED_T1202 MIXED 16 0.9718 1053.60 0.0085

PROD LIGH_NAPHTA LIQUID 1 275.71 0.0010

PROD H_NAPHTA LIQUID 33 777.89 0.0089

OVERALL MOLE BALANCE, (FEEDS - PRODUCTS) -9.9920E-14


58

SPECIFICATIONS



------------- --------- ---- ------ ------------- ---------- ----------

1 (ACTIVE) STRM LIGH 1 WT RATE 2.194E+04 2.194E+04



Ta thấy lưu lượng các dòng tương đương với cân bằng vật chất trong Material Balane. Các

thông số vận hành cũng xấp xỉ với thông số thực tế. Như vậy mô hình của tháp này là chấp

nhận được. Ta tiếp tục xét các dòng sản phẩm của tháp là Light naphtha và heavy naphtha. Và

so sánh kết quả của các dòng này với tài liệu có được.

Tỉ trọng:

Dòng LIGHT NAPHTHA HEAVY NAPHTHAMô phỏng 0.651 0.729Tài liệu 0.650 0.741Sai số (%) 0.14 1.61

Tỉ trọng là khá chính xác.

Đường cong ASTM D86:

LIGHT NAPHTA HEAVY NAPHTHA

LV %Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)Mô

phỏngTài liệu

sai số (%)

5% 35 47 25.7 100 90 11.610% 49 49 0.2 106 107 0.830% 47 55 14.6 120 122 1.550% 61 60 1.2 128 130 1.970% 64 64 0.6 138 140 1.690% 65 68 4.6 155 156 0.495% 72 78 7.6 166 165 0.6

Bảng trên cho thấy sai số các khoảng nhiệt độ sôi hầu hết là nhỏ. Tuy nhiên có những chỗ sai

số là khá lớn. Nguyên nhân này có thể do ảnh hưởng của việc ta cho dòng Full Range Naphtha

từ T-1107 qua T-1202 mà không cho qua NHT. Ta thấy phân đoạn Light Naphtha nhiệt độ sôi

thấp hơn đó là vì lượng C4- trong dòng Full Range Naphtha vẫn còn không ít. Nếu dòng Full

Range Naphtha đi qua NHT thì trong quá trình này C4- sẽ được tách ra một cách triệt để tại

59

Bảng17: So sánh tỉ trọng của LN và HN mô phỏng được và tài liệu

Bảng18: So sánh ASTM D86 của LN và HN mô phỏng được và tài liệu

tháp T-1201. Nếu không cho qua NHT thì lượng C4- vẫn còn sau đó đi vào T-1202 nên nhiệt

độ sôi bị thấp xuống.

Mặt dù vậy cân bằng vật chất của các phân đoạn đều được đảm bảo và nhược điểm trên là vì lí

do khách quan. Hai dòng này được xem xét dưới một góc độ tương đối. Vì LN và HN là các

bán sản phẩm. Chúng sẽ được đưa vào phân xưởng chuyển hóa Izomer và CCR. Mặt khác khi

tính toán Blending trong đề tài thì sẽ sử dụng xăng sản phẩm của Izomer, CCR, RFCC… Điều

này khác với các dòng như Kerosen, LGO và HGO. Trong 3 dòng này, chỉ có Kerosen được

đưa qua KTU để xử lí tuy nhiên cũng không làm thay đổi nhiều tính chất. LGO và HGO của

CDU được đưa đi phối trộn mà không qua một phân xưởng chuyển hóa nào khác. Chính vì

vậy chúng ta luôn chú trọng đến 3 dòng này trong việc lập và hiệu chỉnh và chọn lựa mô hình.

7.2 Trường hợp dầu Mixed:

Kết quả của tháp T-1107Rigorous Column 'T-1107'


TOTAL ALL TRIALS 22

COLUMN SUMMARY




------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------

1C 57.1 7.40 263.7 6.4V -0.0017

52.8L

2.5W

2 72.9 7.90 269.6 325.4

3 81.1 7.91 264.1 331.3

4 87.7 7.92 259.0 325.8

5 93.3 7.93 255.4 320.7

6 97.9 7.94 252.1 317.1

7 101.8 7.95 246.9 313.8

8 106.1 7.96 235.7 308.6

9 112.8 7.97 210.9 297.4

10 126.5 7.98 168.8 272.6

11 153.2 7.99 1504.6 230.5

12 154.5 8.00 1526.4 441.1

13 155.3 8.01 1539.5 462.9

14 156.1 8.03 1549.6 476.1

60

15 156.7 8.04 1558.7 486.1

16 157.4 8.05 1567.8 495.2

17 158.2 8.06 1577.4 504.4

18 159.0 8.07 1587.5 513.9

19 159.8 8.08 1598.1 524.0 1125.2L

20 160.7 8.09 1609.2 534.6

21 161.8 8.10 1620.8 545.7

22 163.0 8.11 1633.2 557.4

23 164.8 8.12 1646.4 569.7

24 167.8 8.13 1659.8 582.9

25 173.7 8.14 1668.2 596.3

26R 187.3 8.15 604.7 1063.5L 0.0053




----- ------------ ------ ---- ---- ------ ------------ ------------

FEED STA_FEED LIQUID 11 1.0000 1125.19 0.0107

PROD OFFGAS_STA VAPOR 1 6.39 0.0000

PROD LPG LIQUID 1 52.80 0.0001

PROD NUOC WATER 1 2.52 0.0000

PROD NAPHTA_FULL LIQUID 26 1063.48 0.0141

OVERALL MOLE BALANCE, (FEEDS - PRODUCTS) 1.9984E-13

OVERALL HEAT BALANCE, (H(IN) - H(OUT) ) 3.1328E-13

SPECIFICATIONS



------------- --------- ---- ------ ------------- ---------- ----------

1 (ACTIVE) STRM OFFG 1 WT RATE 3.290E+02 3.290E+02



Các thông số vận hành tuy có sai khác với thông số thực tế nhiều hơn trường hợp trên. Nhưng

vẫn nằm trong giới hạn cho phép của thiết bị.

Dòng LPG lúc này có lưu lượng lớn hơn theo tài liệu Material Balane.

STREAM 'LPG'

TOTAL LIQUID

61

---------- ----------

RATE, KG-MOL/HR 52.8007 52.8007

TEMPERATURE, C 57.08 57.08

PRESSURE, KG/CM2G 7.40 7.40

MOLECULAR WEIGHT 57.2151 57.2151

FRACTION 1.0000

ENTHALPY, KCAL/KG-MOL 1959.2451 1959.2451

CP, KCAL/KG-C 0.7147 0.7147

MOLAR COMPOSITIONS

1 - H2 0.0000 0.0000

2 - NH3 0.0000 0.0000

3 - H2S 0.0000 0.0000

4 - H2O 1.7591E-03 1.7591E-03

5 - METHANE 4.9968E-04 4.9968E-04

6 - ETHANE 0.0121 0.0121

7 - PROPANE 0.1467 0.1467

8 - IBUTANE 0.1470 0.1470

9 - BUTANE 0.5794 0.5794

10 - 22PR 0.0000 0.0000

11 - IPENTANE 0.0795 0.0795

12 - PENTANE 0.0326 0.0326

13 - CYPNTANE 2.5719E-04 2.5719E-04

14 - 22MB 3.1663E-05 3.1663E-05

15 - 23MB 8.4610E-06 8.4610E-06

16 - 2MP 4.2262E-05 4.2262E-05

17 - 3MP 1.0353E-05 1.0353E-05

18 - HEXANE 1.3708E-05 1.3708E-05

19 - NBP 50 1.9710E-05 1.9710E-05

20 - NBP 63 2.1795E-05 2.1795E-05

21 - NBP 76 2.1788E-06 2.1788E-06

22 - NBP 88 1.3595E-07 1.3595E-07

23 - NBP 100 9.6319E-09 9.6319E-09

24 - NBP 114 3.4877E-10 3.4877E-10

25 - NBP 128 1.5185E-11 1.5185E-11

26 - NBP 141 3.8536E-13 3.8536E-13

27 - NBP 155 6.7963E-15 6.7963E-15

28 - NBP 169 5.3835E-17 5.3835E-17

29 - NBP 183 2.9682E-20 2.9682E-20

30 - NBP 197 5.9639E-24 5.9639E-24

31 - NBP 211 5.9131E-28 5.9131E-28

32 - NBP 225 2.3468E-32 2.3468E-32

33 - NBP 239 0.0000 0.0000

Hàm lượng C3, C4 chiếm phần lớn trong LPG (87.31%) nên kết quả này là phù hợp.

62

- Kết quả tháp T-1202

Rigorous Column 'T-1202'


TOTAL ALL TRIALS 13

COLUMN SUMMARY




------ ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------------

1C 70.8 1.10 1357.3 276.6L -0.0123

2 79.9 1.10 1344.1 1633.9

3 85.7 1.12 1345.9 1620.7

4 88.9 1.14 1348.0 1622.5

5 90.7 1.16 1348.5 1624.6

6 91.9 1.18 1347.9 1625.1

7 92.8 1.20 1346.9 1624.5

8 93.5 1.22 1345.6 1623.4

9 94.2 1.24 1344.3 1622.2

10 94.9 1.25 1342.9 1620.8

11 95.6 1.27 1341.4 1619.4

12 96.2 1.29 1339.9 1618.0

13 96.9 1.31 1338.1 1616.4

14 97.5 1.33 1336.0 1614.7

15 98.2 1.35 1333.2 1612.5

16 99.0 1.37 1329.1 1609.8

17 99.9 1.39 1322.0 1605.6

18 101.2 1.41 1307.4 1598.5

19 103.2 1.43 1272.0 1583.9

20 107.3 1.45 1184.1 1548.6

21 117.2 1.47 2246.1 1460.7 1063.5M

22 120.0 1.49 2269.8 1459.2

23 121.8 1.51 2283.6 1482.9

24 123.3 1.53 2292.2 1496.7

25 124.5 1.55 2298.0 1505.3

26 125.8 1.56 2302.0 1511.1

27 127.3 1.58 2304.3 1515.1

28 129.0 1.60 2304.4 1517.4

29 131.2 1.62 2300.8 1517.5

30 134.2 1.64 2290.7 1513.9

63

31 138.6 1.66 2269.5 1503.8

32 145.4 1.68 2230.8 1482.5

33R 156.1 1.70 1443.9 786.9L 0.0136




----- ------------ ------ ---- ---- ------ ------------ ------------

FEED S7 MIXED 21 0.9810 1063.49 0.0085

PROD LIGH_NAPHTA LIQUID 1 276.57 0.0010

PROD H_NAPHTA LIQUID 33 786.92 0.0088

OVERALL MOLE BALANCE, (FEEDS - PRODUCTS) 4.9960E-13


SPECIFICATIONS



------------- --------- ---- ------ ------------- ---------- ----------

1 (ACTIVE) STRM LIGH 1 WT RATE 2.194E+04 2.194E+04



Trường hợp này các thông số của tháp T-1202 không có gì khác nhiều so với khi dùng nguyên

liệu 100% dầu Bạch Hổ.

Kết quả hai dòng LN và HN như sau:

- Tỉ trọng

Dòng LIGHT NAPHTHA HEAVY NAPHTHAMô phỏng 0.651 0.729Tài liệu 0.646 0.741Sai số (%) 0.71 1.61

- Đường cong chưng cất ASTM D86

LIGHT NAPHTA HEAVY NAPHTHA

LV % Mô phỏngTài liệu sai số (%)

Mô phỏng

Tài liệu

sai số (%)

5% 33 43 22.7 101 90 12.310% 49 48 1.9 106 106 0.230% 46 50 7.6 118 119 1.250% 61 52 16.4 126 128 1.970% 63 64 2.1 136 138 1.7

64

Bảng19: So sánh tỉ trọng của LN và HN mô phỏng được và tài liệu

90% 65 69 5.9 151 155 2.995% 72 78 7.9 160 164 2.2

Nhìn các kết quả và sai số thì cũng tương tự như phần 7.1 do đó nguyên nhân gây ra sai số vẫn

như những vấn đề đã đề cập đến trong phần 7.1.

8. Kết luận:

Qua tất cả các tính toán, phân tích, lựa chọn. Chúng ta thấy mô hình được xây dựng chạy ra

kết quả của các dòng sản phẩm là khá chính xác so với tài liệu. Những thông số vận hành cả

thiết bị gần với thực tế. Bên cạnh đó vẫn có một số hạn chế do nguyên nhân khách qua đã

được phân tích ở phần trước. Tuy nhiên với mục đích sử dụng mô hình để cho ra tính chất của

các dòng sản phẩm phục vụ cho công việc của đề tài “dầu thô thay thế” thì mô hình này hoàn

toàn chấp nhận được.

Mô hình chạy với hai nguồn nguyên liệu khác nhau cho ra những kết quả khá gần với số liệu

trong tài liệu Material Balane. Do đó mô hình này có thể sử dụng để chạy các loại dầu khác và

cho kết quả tin cậy được.

Phụ lục:

Tài liệu tham khảo:

[1] - 8474L-011-PDS-CV-001-C

[2] - 8474L-011-ML-001-A

[3] - 8474L-011-PFD-0010-003-0

[4] - Basic of Design6.011.PS.0004_D3

[5] - Equipment List6.011.EL.0001_D3

[6] - 8474L-011-PFD-0010-002-0

[7] – Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất, trang171, tập 2, NXT Khoa học kỹ thuật, 2006.

[8] - Page 23-29 of 6960-011-DS-0102

65

Bảng20: So sánh ASTM D86 của LN và HN mô phỏng được và tài liệu

[9] - Tài liệu hướng dẫn sử dụng Pro/II 8.0

66

Documents

Bao Cao CDU17.1.7