Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
x
LỜI MỞ ĐẦU
xii
CHƯƠNG 1: 1
TỔNG QUAN
1
1.1 Tổng quan về sản phẩm propylene [1] 1
1.1.1 Tính chất vật lý [1] 1
1.1.2 Tính chất hóa học [2] 2
Cộng Acid 2
Cộng nước (Hidrat hóa) 2
1.1.3 Ứng dụng [2] 3
1.2 Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất [3] 3
1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung Quất6
1.3.1 Vai trò – vị trí 7
1.3.2 Cơ sở thiết kế 8
1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục] 11
1.3.4 Tổng quan về công nghệ tách Propane/ Propylene của NMLD Dung Quất. 17
1.4 Tổng quan về quá trình chưng cất trong NMLD Dung Quất 22
1.4.1 Chưng cất nhiều cấu tử [9] 23
1.4.2 Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất [9] 24
1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 29
CHƯƠNG 2: 33

CHƯƠNG 4: 68
THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU VẬN HÀNH THÁP TÁCH PROPYLEN
68
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
ii
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
4.1 Cơ sở lý luận 68
4.2 Tính toán và mô phỏng tĩnh tháp tách Propylene 68
4.3 Kết quả và nhận xét 76
KẾT LUẬN 82
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ARU Amine Recovery Unit
CCR Continuous Catalytic Reformer
CDU Crude Distillation Unit
CNU Cautics Neutralization Unit
ECMD Enhanced Capacity Multiple Downcomer
EPC Engineering Procurement Construction
FO Fuel Oil
ISOM Isomerization
KTU Kerosene Treater Unit
LPG Liquefied Petroleum Gas
LTU LPG Treater Unit
NHT Naptha Hydrotreater
NMLD Nhà máy Lọc dầu
NTU RFCC Naphtha Treating Unit
PFD Process Flow Diagram
PRU Propylene Recovery Unit
RFCC Residue Fluid Catalytic Cracking Unit
SPM Single Point Mooring

Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2103 phân xưởng PRU của
nhà máy [3] 16
Hình 1.8: Enhanced Capacity Multiple Downcomer Tray của UOP [4]
18
Hình 1.9: Ống trao đổi nhiệt UOP's High Flux [4]
18
Hình 1.10. ULTRA- FRAC tray [5]
19
Hình 1.11: Efficiency of ULTRA- FRAC trays in De-Propanizer service
[5] 20
Hình 1.12: Overview of 6-Pass SUPPERFRAC tray [6]
21
Hình 1.13: Sơ đồ công nghệ đơn giản của C3 splitter [6]
21
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
v
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Hình 1.14: Đĩa chóp
24
Hình 1.15: Đĩa đục lổ
25
Hình 1.16: Đĩa van
25
Hình 1.19: Vòng đệm Pall
27
Hình 1.22. Đệm lưới
27
Hình 2.1: Chọn mô hình nhiệt động
33

Hình 2.15: Các thông số vận hành cho tháp T-2102
41
Hình 2.16: Tiêu chuẩn tháp T-2102
41
Hình 2.17: Tháp T-2102 sau khi mô phỏng
42
Hình 2.18: Thiết lập thông số vận hành cho tháp T-2103
43
Hình 2.19: Thiết lập tiêu chuẩn cho tháp T-2103
44
Hình 2.20: Cài đặt máy nén C-2101
44
Hình 2.21: Thiết lập thông số cho dòng ra khỏi máy nén C-2101
44
Hình 2.22: Bình tách D-2105
45
Hình 2.23: Sơ đồ tổng thể sau khi mô phỏng phân xưởng propylene
46
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
vii
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Hình 3.1: Mô hình hệ thống điều khiển DCS
50
Hình 3.2: Thay đổi về tiêu chuẩn trong tháp để xác định đĩa nhạy cảm
53
Hình 3.3: Đồ thị xác định đĩa nhạy cảm
54
Hình 3.4: Thêm valve vào sơ đồ công nghệ
55

Hình 3.18: Xuất hiện biến nhiễu lúc chưa ổn định
65
Hình 3.19: Xuất hiện biến nhiễu lúc đã ổn định
65
Hình 3.20: Cài đặt thông số cho thiết bị điều khiển sớm
66
Hình 3.21: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc chưa ổn định
66
Hình 3.22: Khi thêm thiết bị điều khiển sớm lúc đã ổn định
67
Hình 3.23: Sơ đồ điều khiển tháp tách Butane
67
69
Hình 4.1: Sử dụng công cụ Shortcut để xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu
69
Hình 4.2: Kết quả của Shortcut
70
Hình 4.3: Mô phỏng tháp tách theo đề nghị của Shortcut
70
Hình 4.5: Kết quả mô phỏng theo đề nghị của Shortcut
71
Hình 4.6: Kết quả mô phỏng tháp khi hạ áp suất vận hành
72
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
ix
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Hình 4.7: Sơ đồ mô phỏng tháp tách Propylene có sử dụng máy nén
73
Hình 4.8: Các bước Sizing tháp tách Propylene

42
Bảng 2.6: Các thông số dòng giả của tháp T-2103
43
Bảng 2.7: Các thông số sử dụng để mô phỏng tháp T-2103
43
Bảng 2.8: Công cụ Recycle
45
Bảng 2.9: Các thiết bị trộn dòng
45
Bảng 2.10: Thiết bị chia dòng
46
Bảng 2.11: Bảng so sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2101
46
Bảng 2.12: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2102
47
Bảng 2.13: So sánh kết quả mô phỏng và tài liệu của tháp T-2103
47
Bảng 3.1: Thông số đặc trưng cho các quá trình diều khiển [11]
52
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
xi
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Bảng 3.2: Tổng kết các thông số giá trị của bộ điều khiển
59
Bảng 3.3: So sánh kết quả giữa mô phỏng động và mô phỏng tĩnh
62
Bảng 4.1: Hằng số K của cấu tử khóa nặng và cấu tử khóa nhẹ
75
Bảng 4.2: Xác định hiệu suất sử dụng đĩa

độ vận hành tối ưu sẽ giúp người kĩ sư công nghệ nắm vững hơn các điều kiện vận
hành, các thông số kĩ thuật và có được một cái nhìn tổng quan nhất về một quá trình
vận hành nào đó. Tuy nhiên, đây là một phần mềm mới, chúng em mới lần đầu tìm
hiểu và ứng dụng mô phỏng trên phần mềm UNISIM nên còn nhiều hạn chế về kiến
thức nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để
chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
xiii
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về sản phẩm propylene [1]
Propylene (tên thông thường), có tên quốc tế là Propene, là một hydrocacbon
không no, thuộc họ alken.
- Công thức phân tử: C
3
H
6
- Công thức cấu tạo:
Hình 1.1: Cấu trúc hoá học của phân tử Propylene
Sản xuất Propylene là lĩnh vực sản xuất quy mô lớn, mức tăng trưởng nhanh.
Propylene là nguyên liệu quan trọng cho ngành tổng hợp hoá học, là nguyên liệu chính
để sản xuất Polypropylene.
1.1.1 Tính chất vật lý [1]
Propylene là chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch Amoni
Đồng cũng như các chất lỏng phân cực như: Ether, Etanol, Axeton, Fufurol do trong
phân tử có liên kết π, nhưng tan tốt trong nhiều sản phẩm hóa dầu quan trọng, là chất
khí dễ cháy nổ. Propylene không màu, không mùi, do đó người ta thường pha thêm
mercaptan có mùi gần giống như tỏi vào thành phần của nó để dễ dàng nhận biết.

1
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
− Nhiệt độ sôi: - 47,6
o
C (225,5K).
− Nhiệt cháy: 10,94 kcal/kg ở 25
o
C.
− Điểm bốc cháy: -108
o
C.
− Giới hạn nồng độ hỗn hợp nổ với không khí: 2,0% ÷ 11,7%.
− Hằng số khí R= 198.
1.1.2 Tính chất hóa học [2]
Liên kết π ở nối đôi của anken kém bền vững nên trong phản ứng dễ bị đứt ra
để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác. Vì thế liên kết đôi C=C là trung tâm
phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho anken như phản ứng cộng,
phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa.
• Phản ứng cộng Hydro (Hydro hóa).
Khi có mặt của chất xúc tác Ni, Pt, Pd, với nhiệt độ thích hợp thì Propylene
cộng Hydro vào nối đôi tạo thành Propan, phản ứng tỏa nhiệt:
R
1
R
2
C=CR
3
R
4

3
+ Cl
2
ClCH
2
-CHCl-CH
3
(1,2 diclopropan).
Phản ứng cộng Acid và cộng nước.
• Cộng Acid.
Hydrogen halogenua, Acid sunfuric đậm đặc có thể cộng vào Propylen.
CH
2
=CH-CH
3
+ Cl-H
(khí)
CH
3
– CHCl - CH
3
.
Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn liên tiếp:
- Phân tử H
+
-Cl
-
bị phân cắt, H
+
tương tác với liên kết π tạo thành

Quy tắc cộng hợp tuân theo quy tắc Mac -côp -nhi -côp, (Phần điện tích dương của tác
nhân cộng vào cacbon mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn phần mang điện
tích âm của tác nhân sẽ cộng vào cacbon mang ít H hơn.
• Phản ứng trùng hợp.
Propylen có khả năng cộng hợp nhiều phân tử lại với nhau tạo thành những phân tử
mạch rất dài và có khối lượng rất lớn trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích
hợp:
Polypropylene
• Phản ứng Oxi hóa.
Propylene cũng như các Hydrocacbon khác khi cháy tạo thành CO
2
, H
2
O và tỏa nhiều
nhiệt.
2 C
3
H
6
+ 9 O
2
6 CO
2
+ 6H
2
O.
Ngoài ra Propylene cũng có khả năng làm mất màu quỳ tím như những Anken khác.
3C
3
H

nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa để nhận cấu tử có trị số octan cao pha vào
xăng và làm khí đốt dân dụng, làm nguyên liệu tổng hợp hóa dầu và hóa học.
1.2 Tổng quan về nhà máy lọc dầu Dung Quất [3]
Phát triển ngành công nghiệp Lọc - hóa dầu là một trong những chỉ số đánh giá
thành công sự nghiệp công nghiệp hóa của mỗi quốc gia, bởi đây là ngành công nghiệp
mũi nhọn có vai trò nền tảng với những ảnh hưởng sâu rộng đến cục diện một nền kinh
tế. Dự án xây dựng nhà máy lọc dầu (NMLD) ở nước ta được Đảng và Chính phủ chủ
trương từ rất sớm, xuất phát từ yêu cầu đảm bảo an ninh năng lượng và nhu cầu công
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
T,P
3
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh đó, việc đầu tư xây dựng NMLD Dung
Quất còn là động lực to lớn để phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh Quảng Ngãi và các
tỉnh, thành phố trong khu vực miền Trung và là điều kiện quan trọng trong việc đảm
bảo an ninh quốc phòng, góp phần đảm bảo hai nhiệm vụ chiến lược hiện nay là xây
dựng và bảo vệ Tổ quốc.
Ngày 08/01/1998 lễ động thổ khởi công xây dựng NMLD Dung Quất đã được tiến
hành tại xã Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Nhà máy chiếm diện tích
khoảng 338 ha mặt đất và 471 ha mặt biển.
Hình 1.2: Sơ đồ tổng thể vị trí nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Nhà máy được xây dụng với mức đầu tư là hơn 3 tỉ USD (khoảng 40000 tỉ đồng).
Ngày 28/11/2005, lễ khởi công các gói thầu EPC 1+2+3+4 được tổ hợp các nhà thầu
Technip (gồm các nhà thầu: Technip (Pháp), Technip (Malaysia), JGC (Nhật Bản) và
Technicas Reunidas (Tây Ban Nha)) phối hợp với Petro Việt Nam tổ chức tại hiện
trường nhà máy.
Ngày 30/11/2008, Tổng Công ty Dầu Việt Nam và Ban Quản lý dự án NMLD
Dung Quất tổ chức lễ đón nhận chuyến dầu thô đầu tiên vận hành chạy thử NMLD
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng

Ý
Hình 1.3: Sơ đồ các phân xưởng chính trong nhà máy lọc dầu Dung Quất
Các sản phẩm thương mại của nhà máy gồm có:
• Propylene
• Khí hóa lỏng LPG (cho thị trường nội địa)
• Xăng Mogas 92/95
• Dầu hỏa
• Nhiên liệu phản lực Jet A1
• Diezel ôtô
• Dầu đốt (FO)
• Lưu huỳnh
1.3 Tổng quan về phân xưởng thu hồi Propylene của nhà máy lọc dầu Dung
Quất
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
6
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Hình 1.4: Phân xưởng PRU của nhà máy lọc dầu Dung Quất [3]
1.3.1 Vai trò – vị trí
Phân xưởng tách Propylene nằm trong cụm những phân xưởng xử lý
khí của nhà máy lọc dầu. Với mục đích chính là tách propylene ra
khỏi hỗn hợp khí từ phân xưởng cracking xúc tác để đưa đi sản xuất
polypropylene hay làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa dầu .
Đối với NMLD Dung Quất, phân xưởng thu hồi Propylene (PRU) được thiết kế
để xử lý dòng hỗn hợp C
3
/C
4
(có lẫn C
2

trình bày trong bảng sau:
Bảng 1.1: Thành phần nhập liệu thiết kế cho phân xưởng PRU [3]
Thành phần Đơn vị Hàm lượng
Methane %wt 0
Ethane %wt 0,58
Ethylene %wt 0,01
Acetylen ppm (wt) 1
Propane %wt 7,94
Propylene %wt 26,24
Metyl Acetylen ppm (wt) 30
Propadiene ppm (wt) 10
iso-Butane %wt 19,01
n-Butane %wt 7,51
iso-Butene %wt 8,52
1-Butene %wt 8,18
Cis-2-Butene %wt 8,39
Trans-2-Butene %wt 12,77
1,2 Butadien %wt 0,14
Pentene %wt 0,59
Pentane %wt 0,11
C
6
+
%wt 0
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
8
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Bảng 1.2: Thành phần tạp chất trong dòng nguyên liệu của phân xưởng PRU [3]
Thành phần Hàm lượng Dạng tạp chất

sản xuất polyme và hỗn hợp C
4
(Mixed C4) để phối trộn cho xăng.
Tiêu chuẩn sản phẩm Propylene của phân xưởng PRU được trình bày trong bảng 1.3:
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
9
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
Bảng 1.3: Tiêu chuẩn sản phẩm Propylene từ phân xưởng PRU [3]
Thành phần Đơn vị Tiêu chuẩn
Propylene %wt 99,6 min
Tổng lượng parafine %wt 0,4 max
Methane ppm (wt) 20 max
Ethylene ppm (wt) 25 max
Ethane ppm (wt) 300 max
Acetylen, metyl acetylen ppm (wt) 5 max
C
4
+
ppm (wt) 50max
Hydro ppm (wt) 20 max
Nitơ ppm (wt) 100 max
CO ppm (wt) 0,33 max
CO
2
ppm (wt) 1 max
Oxy ppm (wt) 1 max
Nước ppm (wt) bão hòa
Oxygenates ppm (wt) 15 max
Clo ppm (wt) 1 max

Ý
Mixed C4 6,1 40
LPG sản phẩm 15,5 39
1.3.3 Sơ đồ công nghệ [phụ lục]
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
11
Đồ án tốt nghiệp Trang GVHD: ThS. Lê Thị Như
Ý
1.3.3.1 Tháp tách C3/C4 Spliter (T-2101)
Hình 1.5: Sơ đồ công nghệ cụm tháp tách T-2101 phân xưởng PRU của nhà máy [3]
SVTH: Lê Trung Hậu – Trần Mạnh Hùng
12

Trích đoạn Chưng cất nhiều cấu tử [9] Cấu trúc bên trong của tháp chưng cất [9] Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất Tiến hành mô phỏng Mô phỏng tháp tách Ethane T-2102

---