Mô phỏng quá trình xử lý lưu huỳnh nguyên liệu LCO - Nhà máy lọc dầu Dung Quất.

- LÊ HỮU NINH KỸ THUẬT HÓA HỌC MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA 2013B Hà Nội – Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- LÊ HỮU NINH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ LƯU HUỲNH NGUYÊN LIỆU LCO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ MINH HIỀN Hà Nội – Năm 2015 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.
- Học viên Lê Hữu Ninh .
- Nguyễn Thị Minh Hiền Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 3 Lớp: Cao học KTHH 2013B S Lưu huỳnh HC Hydrocacbon VBA Visual Basic Application DOS Day On Streams MBP Material Blance Program FBP Final Boiling Point wt weight wtppm Parts Per Million by Weight LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.
- Sự phân bố các hợp chất S trong các phân đoạn dầu mỏ.
- So sánh ảnh hưởng pha hoạt động đến các phản ứng.
- Thông số vận hành nhiệt độ SOR và EOR của phản ứng.
- 36 Bảng 1.10.
- 36 Bảng 1.11.
- 36 Bảng 1.12.
- 37 Bảng 1.13.
- 37 Bảng 1.14.
- 37 Bảng 2.1: Nhiệt của các phản ứng HDS.
- 39 Bảng 2.2: Tỷ lệ các phản ứng theo nhiệt độ.
- Tính chất của các hợp chất chứa lưu huỳnh.
- Các phản ứng hydrodesunfua xảy ra.
- Tính chất sản phẩm của các phản ứng hydrodesunfua.
- Khối lượng của các hợp chất chứa lưu huỳnh trong LCO.
- Các thông số động học của phản ứng.
- 56 Bảng 2.10.
- Các cấu tử chứa lưu huỳnh AspenTech sử dụng.
- Thông số vận hành cơ bản.
- So sánh kết quả tính hàm lượng lưu huỳnh tổng nhận được từ Mô hình HDS-PFR, Gói mô phỏng HDS-ASPEN và kết quả vận hành thực tế.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào nhiệt độ theo Gói HDS-ASPEN.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào LHSV theo Mô hình HDS-PFR.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào LHSV theo Gói HDS-ASPEN.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào áp suất theo Mô hình HDS-PFR.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào áp suất theo Gói HDS-ASPEN.
- 71 Bảng 3.10.
- Bảng so sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo LHSV.
- 72 Bảng 3.11.
- Bảng so sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo nhiệt độ.
- 73 Bảng 3.12.
- Bảng so sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo áp suất.
- 74 Bảng 3.13.
- Bảng so sánh của S-LCO product theo ngày vận hành thực tế.
- Sơ đồ vị trí của quá trình HDS trong nhà máy lọc dầu.
- Sơ đồ mô phỏng quá trình HDS.
- Thiết lập quá trình HDS bằng gói mô phỏng Aspen.
- Ảnh hưởng của S-LCO product vào nhiệt độ theo Mô hình HDS-PFR .
- So sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo LHSV.
- So sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo nhiệt độ.
- So sánh ảnh hưởng của S-LCO product theo áp suất.
- So sánh của S-LCO product theo ngày vận hành thực tế …………….76 LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.
- 11 QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUA (HDS.
- 11 Mục đích và vai trò của quá trình HDS.
- 11 Cơ sở hóa lý quá trình HDS.
- 13 Các phản ứng xảy ra trong quá trình HDS.
- 17 Xúc tác trong quá trình HDS.
- 20 Cơ chế phản ứng trong quá trình HDS.
- 36 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HDS-LCO.
- Nguyễn Thị Minh Hiền Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 9 Lớp: Cao học KTHH 2013B Quá trình HDS-LCO.
- 44 Tìm và dự đoán các hợp chất chứa lưu huỳnh trong phân đoạn LCO.
- 47 Xác định khối lượng của các hợp chất chứa lưu huỳnh.
- 51 Mô phỏng quá trình HDS nguyên liệu LCO của Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
- 52 Mô phỏng quá trình HDS nguyên liệu LCO của Nhà máy lọc dầu Dung Quất bằng gói mô phỏng Hydrocracker của AspenTech.
- 62 Tính chất của nguyên liệu, điều kiện vận hành và kết quả mô phỏng.
- 63 Kết quả mô phỏng.
- 63 Nguyên cứu ảnh hưởng các thông số vận hành đến quá trình HDS.
- 64 Ảnh hưởng của nhiệt độ.
- 67 Ảnh hưởng của áp suất.
- 70 So sánh kết quả S-LCO product thu được từ Mô hình HDS-PFR và Gói mô phỏng HDS-ASPEN theo các thông số vận hành.
- Nguyên nhân chính của ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của trái đất là do quá trình đốt cháy của nhiên liệu hóa thạch nói chung và nhiên liệu cho động cơ (như xăng, kerosen, diesel) nói riêng.
- Các hợp chất chứa lưu huỳnh tồn tại trong dầu mỏ khi chế biến sẽ gây ngộ độc xúc tác, ăn mòn thiết bị…Các hợp chất chứa lưu huỳnh tồn tại trong nhiên liệu khi cháy sẽ tạo ra khí SOx gây ô nhiễm môi trường.
- Vì vậy cần thiết phải loại bỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh khỏi dầu mỏ và nhiên liệu.
- Có rất nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh và quá trình hydrodesunfua (HDS) là một trong những quá trình đang được sử dụng phổ biến tại các Nhà máy Lọc hóa dầu.
- Phần mềm mô phỏng HYSYS được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá các thông số vận hành và tối ưu hóa quá trình HDS.
- Đối với phần mềm mô phỏng HYSYS, Nhà công nghệ bản quyền ASPEN HYSYS đã sử dụng 13 cấu tử chứa lưu huỳnh với mô hình động học Langmiur-Hinshelwood để mô phỏng quá trình HDS nói chung.
- Để tìm hiểu sâu hơn về việc mô phỏng quá trình HDS tôi đã lựa chọn đề tài: “Mô phỏng quá trình xử lý lưu huỳnh với nguyên liệu LCO - Nhà máy Lọc dầu Dung Quất”.
- Trong phạm vi đề tài luận văn, đã sử dụng với khoảng trên 40 cấu tử chứa lưu huỳnh và quá trình phản ứng được mô phỏng bằng thiết bị Plug Flow Reaction (PFR).
- Kết quả mô phỏng được so sánh với gói mô phỏng của Nhà Công nghệ bản quyền ASPEN HYSYS và kết quả thực tế vận hành của Nhà máy Lọc Dầu Dung Quất.
- Nguyễn Thị Minh Hiền Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 11 Lớp: Cao học KTHH 2013B TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH HYDRODESUNFUA (HDS) Mục đích và vai trò của quá trình HDS a.
- Mục đích của quá trình HDS Quá trình HDS là quá trình phổ biến được sử dụng để xử lý làm sạch các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu mỏ cũng như các sản phẩm nhiên liệu.
- Quá trình này được thực hiện ở nhiều vị trí khác nhau trong sơ đồ chung của nhà máy lọc dầu.
- Bất kỳ một nhà máy lọc dầu nào cũng không thể thiếu được quá trình HDS.
- Thông thường trong nhà máy lọc dầu quá trình HDS được thực hiện trong phân xưởng Hydrotreating (HDT).
- Hình 1 mô tả sơ đồ vị trí của quá trình HDS trong nhà máy lọc hóa dầu điển hình [6].
- Sơ đồ vị trí của quá trình HDS trong nhà máy lọc dầu HDS HDS HDS HDS HDS HDS HDS HDS LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.
- Nguyễn Thị Minh Hiền Học viên: Lê Hữu Ninh Trang 12 Lớp: Cao học KTHH 2013B Mục đích của quá trình HDS trong nhà máy lọc dầu cụ thể như sau.
- Vai trò của quá trình HDS Trong thành phần hóa học của dầu thô, ngoài thành phần chính là các hợp chất của hydrocacbon (HC) còn chứa một hàm lượng không nhỏ là các hợp chất phi HC và các hợp chất cơ kim.
- Các hợp chất phi HC gồm các hợp chất của lưu huỳnh (S), Nitơ, Oxy.
- Chúng là những hợp chất không có lợi trong dầu thô.
- Tác hại của các hợp chất chứa lưu huỳnh cụ thể như sau [6.
- Tác hại liên quan đến quá trình chế biến Dầu thô sau khi khai thác lên sẽ qua các quá trình chế biến.
- Trong quá trình chế biến các hợp chất của S có khả năng gây ăn mòn thiết bị, làm ngộ độc, giảm hoạt tính và tuổi thọ của chất xúc tác.
- Tác hại liên quan đến quá trình sử dụng nhiên liệu Khi đốt cháy nhiên liệu trong động cơ, các hợp chất chứa S sẽ kết hợp với Oxi tạo ra khí SOx.
- Tác hại liên quan đến quá trình bảo quản Dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ trong quá trình bảo quản nếu chứa các hợp chất chứa lưu huỳnh sẽ có thể gây ăn mòn thiết bị.
- Chính vì thế các quá trình HDS càng mang nhiều ý nghĩa quan trọng và không thể thiếu trong ngành công nghiệp lọc hóa dầu, nó sử dụng trong các quá trình xử lý làm sạch sản phẩm cuối cùng hoặc làm sạch nguồn nguyên liệu trước khi được đưa vào các công đoạn chế biến sau.
- Bảng 1.1 đưa ra tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu của châu Âu [6.
- Tiêu chuẩn chất lượng nhiên liệu châu Âu S trong nhiên liệu Năm Dầu Diesel (ppm Xăng (ppm Cơ sở hóa lý quá trình HDS Quá trình HDS là quá trình khử bằng hydro có sử dụng xúc tác để loại bỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh ra khỏi các phân đoạn sản phẩm bởi vì chúng có thể gây hại cho các quá trình chế biến, bảo quản và sử dụng sau này.
- Quá trình HDS được thực hiện ở áp suất riêng phần của H2 rất cao từ 10÷ 204 kg/cm2 và ở nhiệt độ khoảng 250 đến 450oC, trong quá trình HDS thường xảy ra đồng thời với các phản ứng có lợi khác như: khử Nitơ (HDN), khử Oxi (HDO), hydro hóa (HDY), tách kim loại (HDM).
- Thực tế các phản ứng có lợi này thực hiện quá trình bẻ gãy các liên kết giữa nguyên tử cacbon (C) và các dị nguyên tố, kèm theo quá trình no hóa sản phẩm nên sản phẩm thu được chủ yếu gồm các hợp chất HC đã bão hòa.
- Nhờ vào bẻ gãy mạch C-S, C-N, C-O, C-M mà quá trình HDS có khả năng loại bỏ tạp chất, cùng với phản ứng hydro hóa mà cải thiện được một số tính chất của sản phẩm sau xử lý như: chỉ số xetan, tỉ trọng, điểm chớp cháy… LUẬN VĂN THẠC SỸ GVHD: PGS.
- Đặc điểm các dị nguyên tố trong các phân đoạn dầu mỏ Dầu thô trong tự nhiên chứa các tạp chất là các hợp chất dị nguyên tố của S, Nitơ, các hợp chất cơ kim của sắt (Fe), Vonfram (V) và một số hợp chất của Oxi.
- Sau quá trình chưng cất hàm lượng các tạp chất này lại thay đổi qua từng phân đoạn và tăng dần từ phân đoạn nhẹ cho đến phân đoạn nặng.
- Hợp chất chứa lưu huỳnh Trên 250 hợp chất khác nhau của S được tìm thấy trong dầu mỏ, trong đó S tồn tại trong các phần cất nhẹ như naphtha, kerosene dưới dạng các hợp chất mercaptan (RSH), sunfua (RSR), disunfua (RSSR), thiophen và dẫn xuất của thiophen.
- Sự phân bố các hợp chất của S trong các phân đoạn không giống nhau.
- Trong bảng 1.2 đưa ra sự phân bố của S trong các phân đoạn của một loại dầu thô có hàm lượng S là 1.2% khối lượng [6].
- Sự phân bố các hợp chất S trong các phân đoạn dầu mỏ Phân đoạn Nhiệt độ sôi oC %khối lượng S Mercaptan Sunfua Thiophen Naphta Vết Kerosen Gasoil nhẹ Gasoil nặng Cặn 550 + 2.9 Vết Vết 10% Các hợp chất của S chiếm phổ biến và đáng chú ý nhất trong số các hợp chất phi hydrocacbon

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt