NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 1
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 2
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 3
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AD Atmospheric Distillation
CCR Continuous Catalytic Reformer
CDU Crude Distillation Unit
FO Fuel Oil
MOGD Mobil Olefin to Gasoline Distillate
LPG Liquefied Petroleum Gas
LTU LPG Treater Unit
NHT Naptha Hydrotreater
NHV
m
Net Heating Value in mass
NMLD Nhà máy Lọc dầu
NTU RFCC Naphtha Treating Unit
IFP Institut Français du Pétrole
ISOM Isomerization
PRU Propylene Recovery Unit
RFCC Residue Fluid Catalytic Cracking Unit
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài : ‘‘Nghiên cứu sử dụng hiệu quả LPG của nhà
máy lọc dầu Dung Quất” đến nay em đã hoàn thành xong nhiệm vụ đã được giao. Em
xin cảm ơn các thầy, cô trong khoa đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp
này. Vì với vốn kiến thức còn hạn chế nên em không thể tránh khỏi sự sai sót, kính mong
các thầy cô tận tình bổ sung cho em để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Em xin chân
thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện
Phạm Văn Phú
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 5
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp : ‘‘Nghiên cứu sử dụng hiệu quả
LPG của nhà máy lọc dầu Dung Quất’’ em đã nắm bắt được các kiến thức bổ ích về
LPG nói chung và LPG trong nhà máy lọc dầu nói riêng, các quá trình công nghệ sử
dụng hiệu quả LPG của nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Trong thời gian làm đồ án, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của Giáo viên
hướng dẫn là cô TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng và thầy,cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật Dầu
Khí.
Thông qua đồ án này, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy cô
giáo bộ môn Kỹ thuật Dầu Khí, cảm ơn sự chỉ bảo của thầy cô. Đặc biệt, một lần nữa em
xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến giáo viên hướng dẫn: Cô TS. Nguyễn Thị Diệu
Hằng đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 6
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Nhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam với tổng
Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG-Liquefied Petroleum Gas) được chế biến từ dầu mỏ,
khí đồng hành (KĐH) hoặc khí tự nhiên (KTN)- là khí hoặc hỗn hợp khí có thành phần
chủ yếu là hydrocarbon no dạng parafin, công thức tổng quát: C
n
H
2n+2
như: Propan
(C
3
H
8
), Butan (C
4
H
10
) có thể tồn tại vết của Ethane (C
2
H
6
), Pentan (C
5
H
12
),
Ethylen (C
2
H
4
), Butadien 1,3 (C
4
hơi
ở 15
o
C
(kg/m
3
)
Propan
CH
3
-CH
2
-CH
3
44,09 510 1,86
n-Butan CH
3
-CH
2
-
CH
2
-CH
3
58,12 575 2,6
2.1.2. Tính chất cơ bản và tiêu chuẩn kĩ thuật của LPG
2.1.2.1. Tính chất cơ bản của LPG:
- Ở nhiệt độ thường, LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi
(nhưng được tạo mùi để dễ phát hiện khi có sự cố rò rĩ);
- Là một loại chất đốt có nhiệt lượng rất lớn, nhiệt độ ngọn lửa cao (1890 đến
- Tỷ số bén lửa của Propan (chỉ số Octan từ 104 đến 110) là từ 2,4% đến 9,6%
trong không khí, nhiệt độ tự bốc cháy là 855
0
F (457
0
C) ;
- Sự giãn nở của LPG vào khoảng 0,25%/
0
C, do đó ta phải luôn chứa khí LPG ở
khoảng 80% thể tích bồn chứa trong cùng một khối lượng nhiên liệu. Ở 15
0
C và dưới áp
suất 1013 mbar:
+ 1kg LPG ở trạng thái lỏng chiếm một thể tích khoảng 1,5 dm
3
.
+ 1 dm
3
ở trạng thái lỏng tương đương với một thể tích 242 dm
3
LPG ở
trạng thái khí.
- Tính độc hại và dễ cháy:
+ LPG không độc hại, tuy nhiên không nên hít vào với số lượng lớn vì nó
có thể làm say hay ngạt thở. Cũng không nên bước vào nơi có đầy hơi LPG
vì ngoài nguy hiểm do tính dễ cháy còn có thể nghẹt thở do thiếu oxy.
2.1.2.2. Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm LPG thương phẩm
Bảng 2.2 dưới đây qui định một số tiêu chuẩn chất lượng LPG thương phẩm của
Việt Nam.
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn chất lượng LPG thương phẩm[1]
185 140 140
TCVN 8363
(ASTM D 2784)
Hàm lượng Butadien,
%mol.
0,5 0,5 0,5
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Hàm lượng Pentan và các
chất nặng hơn,% thể tích
- 2,0 2,0
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Hàm lượng Butan và các
chất nặng hơn, % thể tích
2,5 - -
TCVN 8360
(ASTM D 2163)
Olefin, % thể tích.
- Khí đốt dân dụng
1)
.
- Nhiên liệu cho động cơ.
- Khí đốt công nghiệp
2)
.
Công bố
10,0
-
Công bố
cho hệ thống).
c) Sử dụng LPG trong công nghiệp:
LPG được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: Gia công kim loại,
hàn cắt thép, nấu và gia công thủy tinh, lò nung sản phẩm Silicate, khử trùng đồ hộp, lò
đốt rác, sấy màng sơn, bản cực ắc quy, đốt mặt sợi vải…
d) Sử dụng LPG trong nông nghiệp :
Trong nông nghiệp, LPG được sử dụng để sấy nông sản ngũ cốc, thuốc lá, sấy chè,
sấy cà phê, lò ấp trứng gia cầm, đốt cỏ, sưởi ấm nhà kính…
2.2.2. LPG với vai trò là nhiên liệu cho động cơ:
LPG là nhiên liệu lý tưởng thay xăng cho động cơ đốt trong vì trị số Octan cao,
giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm môi trường, đơn giản hóa cấu tạo động cơ.
2.3. Bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG
LPG trên thế giới hiện nay được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành và là sản
phẩm không thể thiếu ở một số quốc gia, đặc biệt đối với những quốc gia có nền công
nghiệp phát triển. Do vậy, việc bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG được quan tâm
đặc biệt.
2.3.1. Vận chuyển LPG
Để thuận tiện cho việc tồn chứa và vận chuyển LPG phục vụ cho quá trình sử
dụng, người ta thường hóa lỏng khí vì Butan và Propan dễ hóa lỏng ở điều kiện áp suất
không cao.
Hydrocacbon nhẹ hóa lỏng ở nhiệt độ thấp, khi ở nhiệt độ thường thì hóa hơi. Do
đó, khi chứa LPG trong bình thì áp suất khoảng 3÷5 atm, nên bình chứa phải là bình chịu
áp lực.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 14
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Tùy theo vị trí của nhà máy sản xuất, các thị trường tiêu thụ, nói chung là LPG
được vận chuyển bằng đường ống. Việc vận chuyển LPG từ vùng này sang vùng khác,
hoặc từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, người ta có thể vận chuyển bằng đường biển, đường
sắt hoặc đường bộ. Trên các phương tiện vận chuyển người ta phải dùng bình chứa chịu
phòng tránh.
Nói chung trong quá trình bảo quản, vận chuyển và tồn chứa LPG sự thận trọng
nghiêm chỉnh thực hiện các qui trình qui phạm vận chuyển là một yêu cầu cần thiết để
tránh những rò rỉ thất thoát LPG ra môi trường gây nguy hiểm. Thiết bị dùng trong kho
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 15
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
dự trữ và quá trình sản xuất LPG được thiết lập theo qui trình thích hợp như chất liệu,
tường chắn, có thiết bị đo nồng độ LPG, van an toàn, van giảm áp, hệ thống thoát nước,
hệ thống ngắt van khẩn cấp, hệ thống báo cháy. Nguồn lửa phải được kiểm tra, kiểm soát
một cách nghiêm ngặt.
Do tính chất nguy hiểm và độ rủi ro cao của LPG mà nơi tồn chứa và sản xuất, các
dữ liệu tính toán người ta phải dự kiến được tất cả các khả năng xảy ra, từ đó đánh giá
cường độ phạm vi, cường độ tai nạn và yếu tố liên quan. Trên cơ sở đó sẽ đưa ra những
biện pháp phòng ngừa hữu hiệu. Ngoài ra, tuy LPG không gây độc, tuy nhiên nếu số
lượng lớn LPG thoát ra ngoài hoặc ra phòng kín và gây ra ngạt thở cho con người. Vì
vậy, mỗi người công nhân làm việc có liên quan đến LPG cần phải được đào tạo hướng
dẫn đầy đủ về tính chất của LPG, cách phòng ngừa và khắc phục sự cố xảy ra.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 16
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG LPG DUNG QUẤT
3.1. Công nghệ sản xuất LPG
3.1.1. Quá trình làm sạch khí
Khai thác và thu gom khí trong khí đồng hành ngoài thành phần là các
hydrocacbon còn lẫn các tạp chất cơ học, thể lỏng, các phi hydrocacbon như CO
2
, N
c) Phương pháp lọc
Cho khí lẫn bụi đi qua lớp ngăn xốp, khí sẽ chui qua lỗ nhỏ của vật ngăn, còn bụi
bị giữ lại trên bề mặt lớp ngăn.
Các phương pháp trên có những nhược điểm:
- Thiết bị dưới tác dụng trọng lực thì cồng kềnh, hiệu quả thấp.
- Thiết bị lắng dưới tác dụng của lực ly tâm tuy gọn hơn nhưng không thể
lọc được hết các hạt nhỏ, tốn năng lượng.
- Làm sạch bằng phương pháp ướt trong một số trường hợp không dùng
được vì khí làm nguội bão hòa hơi.
Do đó người ta đưa ra phương pháp điện trường để làm sạch khí.
d) Làm sạch khí bằng điện trường
Cho khí lẫn bụi đi qua điện trường với điện thế cao, các hạt rắn sẽ bị lắng lại trên
điện cực.
Phương pháp này có ưu điểm:
- Độ sạch của khí cao từ 90-99%.
- Năng lượng tiêu hao ít, trở lực không quá 15mm cột nước.
- Làm sạch khí trong điều kiện nhiệt độ cao, trong môi trường ăn mòn hóa
học.
- Có thể tiến hành cơ khí hóa, tự động hóa.
Nếu tách bụi bằng thiết bị lọc điện dựa vào sự ion hóa khí tức là phân ly khí thành
ion có điện tích âm và dương chuyển động với các điện cực trái dấu. Khi hiệu điện thế
một chiều khoảng vài nghìn vôn các khí bị ion hóa hoàn toàn. Do sự va chạm các hạt bụi
bị trung hòa về điện và rơi tự do dưới tác dụng của lực trọng trường. Để tăng khả năng
ion hóa người ta có thể làm ẩm khí.
3.1.1.2. Quá trình Dehydrat.
Nếu có lượng nước trong khí đồng hành, khí tự nhiên có khả năng hình thành các
hydrat với các hydrocacbon. Các hydrat này là tinh thể màu trắng giống như tuyết hoặc
nước đá. Chúng sẽ làm tắc các ống dẫn hay các thiết bị, gây phá vỡ điều kiện làm việc
bình thường đối với các dây chuyền công nghệ khai thác, vận chuyển và chế biến khí.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 18
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Hình 3.5: Sơ đồ khối của quá trình tách nước bằng chất ức chế Glycol[2]
Trong đó:
1. Thiết bị trao đổi nhiệt khí
2. Thiết bị làm lạnh khí
3. Bình tách ba pha
4. Bình tách nhanh
5. Trao đổi nhiệt giữa glycol tái sinh và glycol giàu nước
6. Thiết bị lọc
7. Bồn chứa
8. Reboiler
9. Bơm
b) Phương pháp hấp thụ
Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ chế biến khí. Về
nguyên tắc, phương pháp này dựa vào sự khác biệt về áp suất riêng phần của hơi nước
trong khí và trong dung môi hấp thụ, khí tiếp xúc ngược dòng với dung môi hấp thụ trên
các đĩa van hoặc đệm. Chất hấp thụ thường dùng là: DEG (Dietylen glycol), TEG
(Trietylen glycol), EG (Etylen glycol). Mỗi chất hấp thụ thì có những ưu điểm riêng của
từng loại, nói chung chúng có khả năng hút ẩm tốt, khá bền với sự có mặt của các khí
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 20
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
axit, không đông đặc ở nhiệt độ thường khi dung dịch có nồng độ cao. Nhưng nhược
điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư cao, khó tái sinh, cho nhiệt độ điểm sương
của khí cao, có khả năng ăn mòn kim loại, điều này ít mang lại hiệu quả cho quá trình sử
dụng công nghệ này.
Sơ đồ tách nước bằng hấp thụ với dung môi TEG được trình bày ở hình 3.2.
Hình 3.6: Sơ đồ tách nước bằng hấp thụ với dung môi TEG[2]
c) Phương pháp hấp phụ
2
SO
4
b) Các phương pháp xử lý khí axit:
Khi chọn các phương pháp làm sạch khí cần phải chú ý đánh giá thành phần của
nguyên liệu bao gồm cả những tạp chất mà trong khí thành phẩm yêu cầu phải loại bỏ.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 22
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Để loại bỏ khí axit ra khỏi khí tự nhiên và khí đồng hành có thể sử dụng các phương pháp
sau:
- Phương pháp hấp thụ
- Phương pháp hấp phụ.
- Phương pháp thẩm thấu.
- Phương pháp chưng ở nhiệt độ thấp.
1. Phương pháp hấp thụ
Để làm sạch khí tự nhiên và khí đồng hành khỏi H
2
S, CO
2
và các hợp chất chứa
lưu huỳnh và oxy không mong muốn, người ta sử dụng chủ yếu các quá trình hấp thụ.
Tùy thuộc vào đặc điểm tương tác của các hợp chất này với dung môi - chất hấp thụ mà
có thể chia dung môi hấp thụ thành dung môi hấp thụ vật lý và dung môi hấp thụ hoá học.
a) Hấp thụ bằng các dung môi hấp thụ hoá học:
Dung môi sử dụng trong quá trình này là những dung dịch nước alkanolamine:
monoethanol amine (MEA), diethanol amine (DEA), methyl diethanol amine (MDEA),
diglycol amine (DGA), di-isopropanol amine (DIPA) Các loại amine này có ái lực hóa
học đối với các khí axit nhờ vào tính kiềm của nó. Quá trình làm sạch bằng K
Làm sạch bằng alkanoamine:
MEA
Monoethanolamine
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 23
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ LPG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
DEA
DIPA
DGA
Diethanolamine
Di-isopropanolamine
Diglycolamine
Làm sạch bằng hợp chất của Kali:
Carbonate thông thường
Benfield
Vetrocoke
Stretford
Dung dịch K
2
CO
3
nóng
Dung dịch K
2
CO
3
nóng + 1,8%
DEA (phụ gia hoạt hóa)
Dung dịch muối asene của kim loại
Nhiệt độ sôi (
o
C)
Ở 101,325 Pa
Ở 110 Pa
Ở 660 Pa
Ở 1,320 Pa
170,6
171
100
69
269,2
-
187
150
360
-
-
-
247,4
-
-
-
248,9
248,7
167
133
221,3
221
-
C
(J/kg.K)
2544 2510 2929 2238
2887
(ở 30
o
C)
2389
Điểm chớp cháy
(
o
C)
93,3 137,8 185 129,4 123,9 126,7
Độ hoà tan trong
nước ở 20
o
C, % m
Hoàn
toàn
96,4 - - 87
Hoàn
toàn
Một số phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình hấp thụ:
Các phản ứng hấp thụ H
2
S và CO
2
với dung môi amine là những phản ứng tỏa
nhiệt. Đối với các amin bậc I và bậc II, các phản ứng với H
2
CO
2
+ H
2
O + R
2
NH = R
2
NH
2
+
+ HCO
3
-
+ Q (3)
Phản ứng (1) diễn ra rất nhanh; phản ứng (2) diễn ra với vận tốc trung bình, trong
khi đó, phản ứng (3) diễn ra chậm. Để đạt được phản ứng hoàn toàn giữa amin và CO
2
,
cần phải có một thời gian tiếp xúc lâu hơn so với phản ứng với H
2
S.
Đối với các amine bậc ba, các phản ứng trực tiếp với CO
2
không thể xảy ra do
những nguyên nhân về cấu trúc hóa học. Các phản ứng được viết như sau:
H
2
S + R
2
sau đó mới tác dụng với amine. Các amine bậc ba chẳng hạn như MDEA cho
phép hấp thụ chọn lọc H
2
S khi có mặt CO
2
. Nó làm hạn chế thời gian tiếp xúc giữa amine
và khí cần xử lý, do đó sự hấp thụ CO
2
chỉ là một phần. Do tính chất này mà MDEA ít
được sử dụng trong nhà máy lọc dầu, nơi có nồng độ CO
2
trong khí là đáng kể. Ngược
lại, nó được ứng dụng nhiều để xử lý khí tự nhiên hoặc để làm sạch khí tổng hợp. Các
phản ứng xảy ra trong thiết bị hấp thụ (phản ứng thuận) xảy ra thuận lợi ở áp suất cao và
nhiệt độ thấp. Các phản ứng nghịch xảy ra trong điều kiện ngược lại ở thiết bị hoàn
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 25
Copyright: Tài liệu đại học ©