Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp được xem như là một bản đồ án quan trọng nhất trong hành
trình của sinh viên ngành Công nghệ chế biến dầu và khí. Đây sẽ là cơ hội cuối
cùng để mỗi sinh viên hoàn thiện bản thân trước khi tốt nghiệp.
Mô hình hóa và mô phỏng là một phương pháp được ứng dụng rất rộng rãi từ
khâu thiết kế, chế tạo đến khâu vận hành máy móc - thiết bị, các dây chuyền công
nghệ sản xuất sản phẩm. Ngày nay, trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật của con người
đều sử dụng phương pháp mô hình hóa ở những mức độ khác nhau. Điều này đặc biệt
quan trọng đối với lĩnh vực điều khiển các hệ thống kỹ thuật bởi vì điều khiển chính
là quá trình thu nhận thông tin từ hệ thống theo một mô hình nào đó và đưa ra quyết
định để điều khiển hệ thống. Lĩnh vực chế biến dầu khí không là một ngoại lệ.
Tùy theo nguồn nguyên liệu dầu thô và nhu cầu thị trường đối với từng sản
phẩm mà mỗi nhà máy có một cấu hình riêng. Với các số liệu sau bước khảo sát nhu
cầu thị trường, nhiệm vụ của người kỹ sư là phải thiết kế nhà máy với cấu hình phù
hợp, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Mô hình hóa và mô phỏng là một công cụ
mạnh trong việc giải bài toán trên. Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính tốc độ cao
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 1

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp


HGO
KEC
KER
KHDS
LGO
LPG
MON
NAP
SVTH: Đỗ Khương Duy

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

PID
PLC
RHDS
RON
RSH
TBP
TC
TCVN
Vol

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:

Pump Around
Process Flow Diagram
Proportional Integral Differential
Programmable Logic Control
Residue Hydro Desulphuriser
Research Octane Number

cảng biển nước sâu cho tàu có tải trọng đến 30.000 DWT (Dead Weight Ton) cập
bến. Khu kinh tế Nghi Sơn được đánh giá là trọng điểm phát triển phía Nam của
Vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, đồng thời là cầu nối giữa vùng Bắc Bộ với Trung
Bộ, với thị trường Nam Lào và Đông Bắc Thái Lan.
Mục tiêu cụ thể của việc xây dựng nhà máy lọc dầu Nghi Sơn do chính phủ đề
xuất là:
-

Đáp ứng nhu cầu thị trường và an ninh năng lượng.
Cung cấp nguyên liệu để phát triển ngành công nghiệp hóa dầu.
Đóng góp vào sự phát triển kinh tế của khu vực phía Bắc và đảm bảo sự
phát triển đồng đều của cả nước

II.

CÔNG SUẤT VÀ NHU CẦU SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY:

Dự án này có tổng mức đầu tư lên tới 9 tỷ USD và có công suất 8,4 triệu tấn
dầu thô/năm giai đoạn đầu và có thể nâng cấp lên 10 triệu tấn dầu thô/năm. Chủ
đầu tư này là một một công ty liên doanh gồm: Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN)
(25,1% vốn), Công ty Dầu mỏ Kuwait (KPI) (35,1%), Công ty Idemitsu Kosan Co
(IKC) (35,1%) và Công ty Hóa chất Mitsui Chemicals Inc (MCI) 4,7%. Liên danh
nhà thầu EPC do công ty JGC Corporation (Nhật Bản) đứng đầu và các nhà thầu:
Chiyoda Corporation (Nhật Bản), GS Engineering & Construction Corporation
(Hàn Quốc), SK Engineering & Construction Co., Ltd (Hàn Quốc), Technip
France (Pháp), và Technip Geoproduction (M) Sdn. Bhd (Malaysia).
Nhà máy được thiết kế cung cấp các sản phẩm thương mại:
-

III.

được chủ yếu bán cho nước ngoài. Đến năm 2009 nhà máy lọc dầu Dung Quất đi
vào hoạt động thì nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy là dầu Bạch Hổ và
thêm dự trữ dầu thô của Việt Nam khá thấp. Vì vậy, để đảm bảo hoạt động lâu dài
và liên tục của phức hợp nhà máy lọc dầu Nghi Sơn nên nhà máy hợp tác và nhập
khẩu dầu thô từ Trung Đông. Hỗn hợp dầu thô từ Kuwait, Murban và Black Tiger
(Việt Nam) đã được nghiên cứu và cho thấy sử dụng 100% dầu thô từ Kuwait đã
mang lại kết quả tốt nhất với lợi nhuận 1041 triệu USD/năm. Kết quả là, dầu thô
Kuwait đã được lựa chọn là nguồn nguyên liệu chính để thiết kế nhà máy lọc dầu
Nghi Sơn. Ngoài ra, để đảm bảo trữ lượng của nhà máy, nguồn nguyên liệu
Murban cũng được sử dụng.
2.

Các đặc tính của dầu thô Kuwait:

Là dầu thô có tỷ trọng trung bình (d = 0,876 và oAPI = 29,9) và có hàm lượng
lưu huỳnh cao (2,65%wt). Do đó, trong quá trình xử lý, dầu thô cần được giải
quyết để tạo sản phẩm có chất lượng tốt.
Hàm lượng kim loại nặng trong dầu là tương đối cao. Ví dụ, hàm lượng Nikel
là 10,1 ppm, Vanadium là 31,1 ppm và sắt 0,7 ppm. Với nồng độ kim loại như
vậy, nó sẽ có hại cho quá trình sản xuất bởi vì sự hiện diện của các kim loại này
gây ngộ độc chất xúc tác, hư hỏng thiết bị và giảm chất lượng sản phẩm.
Hàm lượng nitơ trong khoảng 372 ppm, đó là có khả năng gây ngộ độc chất
xúc tác và giảm độ ổn định của dầu trong quá trình bảo quản.
Một số đặc tính của dầu thô Kuwait được cho trong bảng 1.1
Bảng 1. 1. Tóm tắt một số đặc tính của dầu thô Kuwait
Tính chất

Đơn vị

Giá trị



Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Áp suất hơi bão hòa

kPa

26,20

Hàm lượng Nitơ

ppm

372,00

Hàm lượng tro

%wt

0,00

Asphaltenes

%wt

2,50


Sodium

ppm

3,30

o

Điểm đông đặc
Chỉ số axit
Viscosity
3.

20oC
40oC
50oC

C

-36

mgKOH/g

0,18

cSt
cSt
cSt

22,73

325,0
345,0
SVTH: Đỗ Khương Duy

% Vol
%Vol
0,01
0,51
0,39
1,22
1,06
1,65
2,69
2,05
2,17
2,36
3,06
2,24
3,01
2,31
3,13
3,16
3,12
3,09
3,12
3,16
3,13
3,02

o

110,80
94,90
92,70
79,72
71,38
66,09
62,22
58,32
55,12
52,38
49,65
47,28
45,50
43,02
39,95
36,70
34,50
33,68
30,24
Trang 6

%Mass
% Mass
Sum
0,00
0,00
0,30
0,30
0,25
0,55

3,00
34,55
3,08
37,63
3,07
40,70
3,02
43,72
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

365,0
385,0
400,0
415,0
430,0
445,0
460,0
475,0
490,0
505,0
520,0
535,0
550,0
565,0
565+

4.

75,34
76,92
78,43
100,00

26,58
25,61
24,78
23,91
22,75
21,76
21,00
20,12
19,09
18,09
17,15
16,27
15,41
14,55
3,65

3,08
3,09
2,30
2,23
2,23
2,19
2,13
2,06
2,04

i-Butane
n-Pentane
i-Pentane
CycloPentane
n-Hexane
2-MethylPentane
3-MethylPentane
2,2-DimethylButane
2,3-DimethylButane
MethylcycloPentane

IV.

Cut (%Vol)
0,41
27,623
39,99
18,172
4,721
8,928
0,022
0,031
0,051
0,03
0,007
0,012
0,003

Crd (%Vol)
0,007

Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Các sản phẩm thương mại của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn là:
-

Các sản phẩm năng lượng: LPG, xăng dầu, Kerosene, Jet A1, diesel, FO.
Các sản phẩm phi năng lượng: benzen, paraxylene, polypropylene và lưu
huỳnh.
1.

Các sản phẩm năng lượng:
a.

Khí hóa lỏng (LPG):

Khí hóa lỏng (LPG) được tách ra từ phần nhẹ của chưng cất dầu thô, là hỗn
hợp của propane (C3) và Butane (C4) có tỷ lệ C3/C4 là 7:3 hoặc 5:5 tùy thuộc vào
điều kiện sử dụng. Ngoài ra, hỗn hợp có thể chứa lên đến 0,5% các hydrocarbon
nhẹ khác như butadien.
Tỷ lệ C3/C4 là một yếu tố quan trọng để đánh giá sự an toàn của LPG khi nó
được sử dụng như nhiên liệu hoặc nhiênl iệu.
Một số tiêu chí cơ bản để đánh giá chất lượng của LPG sau khi nhà máy lọc
dầu Nghi Sơn được đưa ra trong Bảng 1.4.
Bảng 1. 4. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của LPG
Tiêu chuẩn

Giá trị


Propan, %vol, max
b. Xăng:

Thành phần chủ yếu là hydrocarbon từ C 5 đến C11, tương ứng với nhiệt độ sôi
thấp hơn 180oC. Tùy thuộc vào nguồn gốc của dầu thô mà thành phần hydrocarbon
(paraffin, naphtene, aromatic) trong xăng là khác nhau. Ngoài ra, còn tồn tại tạp
chất như nitơ, lưu huỳnh và oxy. Nhà máy lọc dầu luôn luôn quan tâm đến các hợp
chất lưu huỳnh, đặc biệt là mercaptan (RSH).
Chỉ số octan là các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất đối xăng. Hiện nay, xăng
RON95 chiếm lĩnh một phần không đáng kể trong thị trường Việt Nam, tuy nhiên,
nhu cầu đối với loại xăng này sẽ tăng đáng kể trong tương lai và sau năm 2015 sẽ
thống trị thị trường xăng dầu. Tiết kiệm nhiên liệu RON98 sẽ được giới thiệu do
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 8

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

việc sử dụng các siêu xe. Do đó, các nhà máy lọc dầu Nghi Sơn được quy hoạch để
sản xuất ba loại xăng: RON92, RON95 và RON98.
Bảng 1. 5. Các tiêu chuẩn chất lượng của xăng không Chì
Xăng không Chì
92
95
98

≤ 50

Hàm lượng Benzene, %vol

1

Áp suất hơi bão hòa, kPa

43-75

Tỷ trọng (ở 15oC), kg/l

0,72-0,76

Phương pháp đo
TCVN 2703:2002
ASTM D2699
ASTM D2700
TCVN 7143:2002
ASTM D3237
TCVN 6701:2000
ASTM D5453
TCVN 6703:2000
ASTM D4420
TCVN 7023:2002
ASTM D4953
TCVN 6594:2000
ASTM D1298

c. Nhiên liệu phản lực Jet A1:

-47

Diesel:

Bảng 1. 7. Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu Diesel
Tiêu chuẩn
Lưu huỳnh
SVTH: Đỗ Khương Duy

Đơn vị
Wt ppm

Giá trị
≤ 50/≤ 350
Trang 9

Phương pháp đo
TCVN 6701:2000
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

ASTM D2622/
D5433
Chỉ số Cetane

-

o

C

55

Độ nhớt động học
(40 oC)

cSt

2 - 4.5

Cặn Conradson

wt%

≤ 0.2

Phần cất

o

Điểm chảy

C

6

wt%


ASTM D976/ D613

TCVN 2698:2002
ASTM D86
TCVN 6608:2000
ASTM D3828/ D93
TCVN 3172:2003
ASTM D445
TCVN 6324:1997
ASTM D189/ D4530
TCVN 3753:1995
ASTM D97
TCVN 2690:1995
ASTM D 482
ASTM E 203
ASTM D2709
ASTM D 2276
TCVN 2694:2000
ASTM D 1298/
D4052
ASTM D 1500
ASTM D 2274

Dầu FO (Fuel Oil):

FO là một sản phẩm nặng của nhà máy lọc dầu có điểm sôi cao hơn 350 oC.
Phân loại FO dựa vào hai tiêu chí là độ nhớt và hàm lượng lưu huỳnh. FO có hai
ứng dụng chính là làm nhiên liệu đốt công nghiệp (nhà máy điện, lò nung...) và
nhiên liệu cho các tàu lớn chạy bằng động cơ diesel chậm và tải trọng lớn.

TCVN 6594:2000
ASTM D1298
TCVN 3171:2003
GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

học (50oC)
o

Điểm chảy

C

24

Hàm lượng
tro

wt%

≤ 0.15

CCR

wt%


≤ 100

ASTM D445
TCVN 3753:1995
ASTM D97
TCVN 2690:1995
ASTM D482
TCVN 6324:2000
ASTM D 189/ D4530
TCVN 6608:2000
ASTM D3828/ D93
TCVN 2692:1995
ASTM D95
ASTM D473
ASTM D240/ D4809
ASTM D5863
ASTM D 5863

Sản phẩm phi năng lượng:
a.

Benzene:

Benzene được sử dụng làm nguyên liệu thô cho việc xử lý các sợi polyamide
và capron, nylon, cao su tổng hợp và nhựa dựa trên phenol, thuốc nhuộm, dược
phẩm,...
Bảng 1. 9. Các tiêu chuẩn chất lượng của Benzene
Tiêu chuẩn

Giá trị

c.

Lưu huỳnh:

Lưu huỳnh được thu hồi từ khí acid có chứa hàm lượng lưu huỳnh (H2S, COS,

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 11

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

CS2). Lưu huỳnh có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực của
ngành công nghiệp như sau:
- Dưới 90% lưu huỳnh cho sản xuất H2SO4.
- Dưới 10% của lưu huỳnh được sử dụng để sản xuất cao su lưu hóa, dược
phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, ...

V.

CÁC PHÂN XƯỞNG CỦA NHÀ MÁY:
Bảng 1. 10. Các phân xưởng nhà máy

UNIT
Crude Distillation Unit (CDU)

Axens
Chevron

CHƯƠNG II :

Axens

TỔNG

UOP
UOP
Axens

QUAN

UOP

PHÂN

Mitsui
Foster Wheeler
Jacobs
Jacobs

VỀ
XƯỞNG
CDU
CỦA

NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN

suất từ 1÷ 3 (barg). Các dòng sản phẩm được trích ra từ các tháp tách cạnh sườn
(strippers), các tháp strippers gồm: Strippers Kerosene, AGO: dùng hơi nước quá
nhiệt để bay hơi các cấu tử nhẹ của các dòng sản phẩm Kerosene, AGO.
Các phần nhẹ bay hơi từ các Strippers được đưa lại tháp chính tại vị trí phía
trên đĩa lấy sản phẩm (Draw-off tray).
Chiều cao tổng thể của tháp chưng cất khí quyển khoảng 50m, được trang bị
qui ước từ 30÷50 đĩa, còn các tháp tách cạnh sườn (strippers) có từ 2÷10 đĩa cùng
loại với tháp chính.
Dầu thô lạnh được nâng nhiệt sơ bộ thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt sử
dụng nhiệt thu hồi từ các sản phẩm và từ các dòng hồi lưu tuần hoàn đến nhiệt độ
tách muối (nhiệt độ này phụ thuộc vào tỉ trọng API của dầu thô, nằm trong
khoảng 110oC-140oC), tại nhiệt độ này dầu thô được khử muối. Công đoạn này
được thực hiện ở áp suất đủ lớn (khoảng 12 bar) nhằm mục đích giữ cho hỗn hợp
dầu thô và nước tồn tại ở trạng thái lỏng tại nhiệt độ mong muốn. Dầu thô sau khi
tách muối sẽ tiếp tục được nâng nhiệt thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt khác
nhằm thu hồi tối đa lượng nhiệt từ các dòng sản phẩm có nhiệt độ sôi cao hơn đến
nhiệt độ khoảng 200°C thì được đưa vào tháp tách 2 pha để tách phần hơi trong
dầu thô, giảm một phần chi phí và kích thước lò đốt. Sau đó đưa vào lò đốt nhằm
nhằm tăng nhiệt độ của dầu thô lên đến nhiệt độ mong muốn (khoảng 340-360 oC)
và đưa vào tháp phân tách chính. Hơi tại đỉnh tháp được ngưng tụ thông qua hệ
thống làm nguội bằng quạt rồi vào bình hồi lưu. Tại đây dòng naphtha lấy ra sẽ
được đưa qua tháp ổn định xăng trong phân xưởng thu hồi LPG nhằm loại bỏ các
thành phần nhẹ và nước. Các dòng sản phẩm tách cạnh sườn sẽ qua các thiết bị
strippers để loại bỏ các thành phần nhẹ (dùng hơi nước hoặc thiết bị đun sôi lại).
Phần nhẹ tách ra sẽ quay về thân tháp (đây được coi là dòng hồi lưu trung gian),
còn phần nặng được xem là sản phẩm của phân xưởng. Các sản phẩm sau đó được
làm lạnh bằng cách trao đổi nhiệt với dầu thô ban đầu và được đưa đi phối trộn,
lưu trữ trung gian hoặc được xử lý tiếp.

SVTH: Đỗ Khương Duy

tháp T-100.

E-101: Trao đổi với dòng Kerosene E-102: Trao đổi với dòng Residue đi từ
Pump Aroundđi từ tháp E-104.

E-106.

E-103: Trao đổi với dòng AGOđi từ
tháp E-107.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 14

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Dãy tiền gia nhiệt nóng
E-104: Trao đổi với dòng Kerosene E-108: Trao đổi với dòng LGO Pump
Pump Around từ tháp T-100.

Around từ E-105.

E-106: Trao đổi với dòng Residue từ

E-107: Trao đổi với dòng AGO từ tháp

CƠ SỞ THIẾT KẾ:
1.

Mục đích thiết kế:

Thiết kế của CDU phải phù hợp với mục tiêu của toàn bộ nhà máy lọc dầu, đó
là tối đa các phần cất và tối thiểu cặn. Thiết kế phải linh động trong sản xuất sản
phẩm, cho phép sự thay đổi nhỏ trong chất lượng nguyên liệu.
Có hai trường hợp thiết kế và sản xuất kerosene được thiết kế để đảm bảo tiêu
chuẩn của cả kerosene dùng trong nhiên liệu phản lực và kerosene dùng trong mục
đích khác. Tuy nhiên, điểm chớp cháy của sản phẩm kerosene và tiêu chuẩn
ASTM-D86 IBP sẽ đạt được tại phân xưởng Kerosene Hydrodesulphuriser.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 15

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Thiết kế kết hợp các đặc điểm về sử dụng năng lượng tối ưu và thu hồi nhiệt
phù hợp với sự phân tách sản phẩm.
Phân xưởng sản xuất ra các dòng sau:
-

Dòng khí đỉnh được đưa đến phân xưởng thu hồi LPG.

lỏng dầu thô Murban là 200000 BPSD.
3.

Các trường hợp thiết kế:
a.

Thiết kế cơ bản:

Overflash được xác định là 5%.
CDU được thiết kế cho các điểm cắt cho TBP và các tiêu chuẩn sản phẩm
như bảng sau.
Bảng 2. 2. Các điểm cắt của sản phẩm của CDU
Điểm cắt TBP (oC)
Các sản phẩm
Naphtha/ Kerosene
Kerosene/ Gas Oil
Gas Oil/ Atm. Residue

Cơ bản/
Hồi lưu lạnh/
Murban
165
220
360

Tối đa
Kerosene

Tối thiểu
Kerosene

Kero

Max
Kero

Murba
n

Full Naphtha
ASTM D86 90% vol (oC)

155 max

144

154

142

144

Kerosene
ASTM D86 IBP (oC)

144 min

143

148



217
234

Flash point ASTM D56/
D3828 (oC)

38 min

38

43

36

38

360 max

350

360

360

348

55 min

84

Các trường hợp kiểm tra:
a.

Trường hợp tối đa Kerosene:

CDU có thể tăng lượng kerosene rút ra với chất lượng chấp nhận được để phù
hợp với thay đổi thị trường. Sự thay đổi tương ứng với 17% lớn hơn lượng sản
xuất kerosene trong trường hợp cơ bản.
b.

Trường hợp hồi lưu lạnh:

CDU có độ linh hoạt đề vận hành với 5% wt tỉ số hồi lưu lạnh (naphtha lạnh/
lượng hồi lưu tuần hoàn đỉnh nóng). Phương pháp bao gồm dòng naphtha thô từ
bình tách đỉnh đưa đến dòng quay lại của hồi lưu tuần hoàn đỉnh.
CDU sẽ vận hành theo cách này trong suốt quá trình khởi động, rửa, offdesign. Các điểm cắt TBP như trong trường hợp cơ bản.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 17

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

c.



Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

đây, nhất là sau cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra tại nhiều
nước phát triển.
Dầu và khí tự nhiên ngày càng được sử dụng rộng rãi không
chỉ như một chất đốt truyền thống mà còn như một dạng nguyên
liệu quý giá cho công nghiệp hoá học. Nhà bác học Nga vĩ đại
Menđêlêép đã từng nói rằng đem dầu làm chất đốt - đó là tội lỗi,
bởi dầu là nguyên liệu quý để điều chế rất nhiều các sản phẩm
hoá học.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn các sản phẩm dầu mỏ cả
về số lượng và chất lượng, chúng ta phải không ngừng cải tiến về
công nghệ và phương pháp sản xuất. Vì vậy, các công trình nghiên
cứu khoa học, các dự án thiết kế được tiến hành, và cùng với sự
phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin, với những
máy tính tốc độ cao, các hệ điều hành siêu việt, các lập trình viên
đã góp phần to lớn cho sự ra đời của các phần mềm mô phỏng.
Trước đây để lên kế hoạch cho một dự án đòi hỏi rất nhiều thời
gian, và khả năng thực hiện dự án đó là khó có thể không thể biết
trước được. Nhưng khi các phần mềm mô phỏng ra đời, thì công
việc trở nên nhẹ nhàng đi rất nhiều, chúng ta có thể mô phỏng
hoạt động của các nhà máy trong các chế độ vận hành khác nhau,
thay đổi các thông số làm việc của bất kỳ đơn vị hoạt động nào
mà không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động chung của nhà máy.
Ngoài ra, với những tính năng của các phầm mềm mô phỏng ta có
thể thiết kế được các dự án khác nhau, tìm được phương án tối ưu
nhanh, cho kết quả khả quan và đạt hiệu quả kinh tế, quan trọng


Hysys là phầm mềm chuyên dụng dùng để tính toán và mô
phỏng công nghệ được dùng cho chế biến dầu và khí, trong đó các
quá trình xử lý và chế biến khí được sử dụng nhiều nhất. Hysys
chạy trên Windows là phiên bản mới của Hysim, phần mềm này
trước đây dùng trên hệ điều hành Dos.
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech-Canada thuộc công
ty AEA Technologie Engineering Software - Hyprotech Ltd. Là một
phần mềm có khả năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ
chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ
giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các thông số
trong quá trình thiết kế nhà máy chế biến khí. Ngoài thư viện có
sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất
thuận tiện cho việc sử dụng. Ngoài ra Hysys còn có khả năng tự
động tính toán các thông số còn lại nếu thiết lập đủ thông tin. Đây
chính mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh những sai sót và
đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau.
 Hysys được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:
• Steady Mode: Trạng thái tỉnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho
một quátrình.
• Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy
trình ở trạng thái đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi
các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổi của một vài thông
số.
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 20

GVHD: Lê Thị Như Ý


máy, làm theo những qui tắc hướng dẫn về an toàn và vận hành
để tăng lợi nhuận.
5.
Hysys.RTO+:
Tối ưu hiệu quả nhà máy, chuyển đổi mô hình sản xuất, sử
dụng công nghệ có sẵn và tăng lợi nhuận trong hoạt động bằng
cách cho phép những thay đổi về công nghệ và sản phẩm.
6.
Economix:
Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa
vào nó mà có những thông tin xác thực nhằm quyết định về vấn
đề đầu tư và xây dựng một cách có hiệu quả nhất.

IV.

GIỚI THIỆU VỀ CẤU TRÚC CỦA HYSYS:

Cấu trúc cơ bản của Hysys được thể hiện qua ba điểm quan
trọng sau:
Unique Concepts (Những khái niệm duy nhất): Mặc định
cách mà người sử dụng xây dựng môi trường mô phỏng trên
Hysys.
SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 21

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys đã chứng tỏ được ưu
điểm của mình:
+ Ta có thể phân chia một quy trình lớn thành những quy trình
nhỏ chính xác hơn.
+ Có thể xây dựng một quá trình làm mẫu và sử dụng cho
những mô hình mô phỏng khác.
+ Có thể tạo một Sub-Flowsheet trong một Sub-Flowsheet
khác.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 22

GVHD: Lê Thị Như Ý


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

Cấu trúc có nhiều Flowsheet của Hysys gần giống với cấu trúc
thư mục, trong đó thư mục chính là Flowsheet, thư mục con là
Sub-Flowsheet và các file có nội dung là những thông tin về thiết
bị hoặc dòng vật chất hay dòng năng lượng.
b.
Environment:
Khái niệm cho phép ta xuất hay nhập những thay đổi trong
một môi trường này mà các môi trường khác vẫn giữ nguyên như
khi ta còn ở trong môi trường đó.
Có 5 Environment trong Hysys:


Sub-Flowsheet Environment

GVHD: Lê Thị Như Ý
Sub-Flowsheet Environment


Đồ án tốt nghiệp

Mô phỏng CDU Nghi Sơn bằng phần mềm Hysys

2.
Powerful Engineering Tools (Công Cụ thiết kế tối ưu):
Hysys cho phép ta tiết kiệm rất nhiều thời gian khi tiến hành
thao tác mô phỏng và tính toán, điều này được thể hiện rõ qua
ba điểm sau:
- Bất cứ khi nào ta đưa vào một thông tin mới, Hysys sẽ tự
động tính lại tất cả những ảnh hưởng của thông số này và đưa ra
những thông tin cập nhật nhất ở mọi vị trí.
- Khi đưa vào đủ thông tin cần thiết, Hysys sẽ tự động tính rất
nhanh.
- Kết quả được truy xuất theo hai chiều (trước và sau).
3.
Primary Interface Elements (Những yếu tố tương giao cơ
sở):
Có rất nhiều cách truy cập thông tin trong Hysys và các thông
tin đó luôn được cập nhật. Ba yếu tố tương giao cơ sở là:
- PFD (Process Flow Diagram): Là sự mô tả quá trình mô
phỏng bằng hình vẽ, biểu diễn những mối liên hệ giữa các dòng
và thiết bị. Ta có thể dung PFD để xây dựng hay kiểm tra những

khác, ta có thể tiến hành chọn một hệ đơn vị mặc định của phần mềm hoặc
chọn một hệ đơn vị mới ngoài phần mền mà ta có thể chỉnh sữa được. Để chọn
hệ đơn vị ta chọn Tool → Preferences → Variables.
 Nhập các cấu tử: Trong tất cả các phần mềm mô phỏng, nhập các cấu tử là
một phần không thể thiếu để tiến hành mô phỏng. Để nhập các cấu tử ta chọn
Add trong Components. Ta có thể tìm các cấu tử theo Sim name, Full name
hoặc Formula. Ngoài ra, ta có thể tìm theo loại cấu tử bằng cách chọn View
Filters.
 Chọn hệ nhiệt động: Chọn hệ nhiệt động được sử dụng để tính toán dòng và
các tính chất nhiệt động của các cấu tử và hỗn hợp trong quá trình mô phỏng
(enthalpy, entropy, tỷ trọng, cân bằng lỏng- hơi,…). Vì vậy, việc chọn một hệ
nhiệt động phù hợp có một ý nghĩa vô cùng quan trọng, là cơ sở cho việc tính
toán mô phỏng cho kết quả đúng. Để chọn hệ nhiệt động ta chọn Add trong
Fluid Pkgs.
 Vào môi trường mô phỏng: Sau khi hoàn thành các bước chuẩn bị cần thiết ta
bắt đầu chương trình mô phỏng trong giao diện Simulation Basis
Managerbằng cách bấm vàoEnter Simulation Envirconment.

SVTH: Đỗ Khương Duy

Trang 25

GVHD: Lê Thị Như Ý