kl le van tuan 811250d

Đứng trước thực tế đó, ngành công nghiệp khai thác dầu khí của Việt Nam cũng bắt đầu được trang bị các thiết bị điều khiển hiện đại và một trong những nhà máy hiện đại có mức tự động hoá

Niềm Vinh dự lớn nhất trong em là được học tập và rèn luyện ở trường

Đại học Tôn Đức Thắng, Càng tự hào và vinh dự hơn khi được học nghành Tự

Động Hóa dưới sự dẫn dắt tận tình của các thầy cô trong khoa Em xin chân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa và toàn thể các thầy cô giáo đã dìu dắt , dạy dỗ em trong suốt những năm học vừa qua

Em xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Dương Hoài Nghĩa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm

Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ

NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ

1 1.1 Giới thiệu chung về nhà máy xử lý khí Dinh Cố 1

1.2 Công nghệ xử lý khí ở nhà máy xử lý khí Dinh Cố 5

1.3 Nguyên lý hoạt động và công dụng của một số thiết bị trong chế độ

1.4.2 Chức năng của hệ thống điều khiển tự động 25

Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO THÁP C-02 40

3.1.3 HMI (Human-Machine Interface) 40

3.1.4.1 Các tram điều khiển giám sát trung tâm 40

3.4.1 Đặc tính của tháp C-02 và các yếu tố, thiết bị, phần mền tích hợp

xây dựng hệ thống

53

3.4.2.3 hệ thống điều khiển mức 62 3.4.3 Viết chương trình điều khiển trên SIMATIC S7-300 65

4.1 Bộ điều khiển mờ 99

4.1.4 Dùng bộ điều khiển mờ xây dựng hệ thống điều khiển ổn định áp

Quốc Tế, điển hình là:Thành viên chính thức của WTO 200, thành viên không thường trực của Hội Đồng Bảo An Liên Hiệp Quốc … Nó có tác động quan trong đến đất nước ta

Với xu thế hội nhập như hiện nay có rất nhiều sự cạnh tranh trong nhiều lĩnh vực Nhưng phải kể đến đó là sự cạnh tranh trong ngành sản xuất công nghiệp Có nhiều nước có nền công nghiệp lâu đời, máy móc thiếp bị hiện đại, công nhân, kỹ sư trình độ cao đó là những yếu tố nguy hiểm cho nền công nghiệp non kém tại việt nam, nhưng trái lại thì với sự hôi nhập như thế cũng mở

ra cho chúng ta rất nhiều cơ hội làm quen tiếp xúc sớm với công nghệ hiện đại Tại sao chúng ta không “Đi tắt đón đầu “ trước khi chưa quá muộn Sự xuất hiện ngày càng nhiều các nhà máy hiện đại với công nghệ cao đã chứng minh rằng tự động hóa là ngành mũi nhọn hiện nay

Đứng trước thực tế đó, ngành công nghiệp khai thác dầu khí của Việt Nam cũng bắt đầu được trang bị các thiết bị điều khiển hiện đại và một trong những nhà máy hiện đại có mức tự động hoá cao ở Việt Nam đó là Nhà máy xử

lý khí Dinh Cố Do có đặc thù riêng về môi trường đặc biệt nguy hiểm về cháy

nổ và độc hại cho người lao động nên việc áp dụng điều khiển tự động là cần thiết, việc điều khiển các tháp chưng cất trong nhà máy bằng thiết bị điều

khiển tự động là tất yếu Chính vì vậy, “ Nghiên cứu và xây dựng hệ thống điều khiển tự động tháp C-02 của nhà máy xử lý khí Dinh Cố “ là đề tài tốt

nghiệp của em

Mục đích và ý nghĩa của đề tài

Trong nhà máy xử lý khí Dinh Cố, tháp ổn định C-02 là một mắt xích quan trọng trong toàn bộ dây chuyền công nghệ Chức năng của C-02 là tách Bubro ra khỏi dòng Condensate, mục đích để ổn định thành phần Condensate

và khí hoá lỏng (LPG) cho công đoạn chế biến tiếp theo Tháp ổn định C-02 là

chỉnh và xử lý tốt các số liệu khi tháp hoạt động ở các chế độ khác nhau

Nội dung của đề tài

Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, công nghệ tháp C-02 dựa trên những số liệu, tài liệu hiện đang được sử dụng tại nhà máy xử lý khí Dinh Cố Điều khiển nhiệt độ, áp suất, mức của tháp bằng thiết bị logic khả trình Simatic S7-300 và phần mền giao diện WinCC

Xây dựng bộ điều khiển mờ, và hệ thống ổn định áp suất cho tháp C-02 dựa vào bộ điều khiển mờ đã thiết kế:dùng Matlab 6.5

Bố cục của đề tài

Đề tài được chia thành 4 chương gồm:

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ xử lý khí Nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Chương 2:Giới thiệu hệ thống điều khiển cụm tháp ổn định C-02

Chương 3: Xây dựng hệ thống SCADA cho tháp C-02

Chương4:Thiết kế bộ điều khiển mờ ổn định áp suất cho tháp C-02

Cuối cùng em xin chân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Dương Hoài Nghĩa và các thầy cô trong khoa Điện- Điên tử đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ án này

Do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế cùng với thời gian tiếp xúc thực tế ngắn nên không tránh khỏi những thiếu sót, chưa rút ra những nhận xét phù hợp trong đồ án Qua đây, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô giáo, những ý kiến đóng góp của các bạn để bổ sung kiến thức cho bản thân

TP.HCM tháng 07 năm 2009

Sinh viên

Lê Văn Tuấn

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU NHÀ MÁY SỬ LÝ KHÍ DINH CỐ

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy xử lý khí Dinh Cố

1.1.1 Tình hình dầu khí Việt Nam

Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang đứng trước nguy cơ thiếu năng lượng trầm trọng, các nguồn tài nguyên thiên nhiên được khai thác triệt để dẫn đến kiệt quệ trong khi đó nhu cầu của con người ngày càng tăng nhanh chóng Dầu khí Việt Nam là nghành Công nghiệp mũi nhọn hiện nay của cả nước tuy trữ lượng đã giảm bớt rất nhiều nhưng bù lại giá dầu Thế Giớ tăng từng ngày làm cho tổng thu nhập quốc nội (GDP) vẫn giữ mức ổn định,nhưng không bao lâu nước ta sẽ đối mặt với sự cạn kiệt dầu khi mà các mỏ lớn như Bạch Hổ ,mỏ Rồng ,mỏ Rạng Đông trữ lượng của một số giàn giảm và không còn tự phung.Nếu muốn khai thác chúng ta phải dùng các kỹ thuật cực kỳ hiện đại và tốn kém như là bơm ép vỉa làm cho hiệu quả kinh tế không cao Với công nghệ hiện đại và tân tiến như Mỹ và Nga mà chỉ khai thác tốt đa 60%-72% trữ lượng dầu trong một mỏ.Việt Nam với công nghệ hiện nay mới chỉ có thể khai thác được 35% - 45% trữ lượng trong 1 mỏ

Nghành khai thác và chế biến khí lại có vẻ sáng lạng hơn khi mà các mỏ khí với trữ lượng lớn đã được tìm thấy gần đây

Hiện nay Việt Nam có 5 vùng trũng chính có trữ lượng khí lớn đó là

Vùng trũng Nam Côn Sơn(mỏ Lan Đỏ,Lan Tây trữ lượng 58 tỷ m3) Vùng trũng Cửu Long(Mỏ dầu Bạch Hổ ,Mỏ Rồng)

Vùng trũng Sông Hồng(Mỏ khí Tiền Hải-Thái Bình với 1,3 tỷ m3)

Vùng trũng Mã Lai –Thổ Chu

Vùng trũng Miền Trung.(Mỏ khí mới phát hiện tại quảng trị với 60 tỷ m3)

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 2

Theo đánh giá của các chuyên gia thì lãnh thổ Việt Nam còn rất nhiều mỏ khí chưa tìm thấy ,chúng ta có rất nhiều hy vọng vào tương lai đối với nghành khai thác chế biến khí

1.1.2 Mục đích của việc xây dựng nhà máy

Với việc khai thác các mỏ dầu theo tiến độ nhanh chóng như vậy Trong hơn 10 năm khai thác dầu (từ năm 1983 đến 1995), ta buộc phải đốt bỏ khoảng 91,5% lượng khí đồng hành, không chỉ lãng phí một lượng lớn tài nguyên thiên nhiên mà còn gây ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó với sự phát triển hàng loạt các mỏ khí ở thềm lục địa phía Nam, đã thôi thúc chúng ta phải tìm những giải pháp thích hợp cho việc khai thác,

sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này

Tháng 5/1995 hệ thống thu gom khí đồng hành mỏ Bạch Hổ hoàn thành đánh dấu một bước phát triển quan trọng cho ngành chế biến khí ở Việt Nam Chỉ tính riêng việc đưa khí vào sử dụng cho các nhà máy điện Bà Rịa với công suất 1 triệu m3khí/ngày đã tiết kiệm cho đất nước hơn 1 tỷ đồng mỗi ngày, chưa kể những lợi ích khác kèm theo như ổn định sản xuất, giải quyết vấn đề việc làm cho người lao động

Tuy nhiên trong khi sử dụng khí làm nhiên liệu cho các nhà máy điện ta phải nhập LPG (Liquid Process Gas) làm nguyên liệu và condensate để pha chế xăng, điều này làm thất thu một lượng ngoại tệ đáng kể của đất nước Thêm vào đó để từng bước khép kín quy trình sản xuất từ việc thăm dò, khai thác, vận chuyển, xử lý cho đến việc chế biến khí Nhà máy xử lý khí Dinh Cố ra đời với những mục đích sau:

- Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom được trong quá trình khai thác dầu khí tại mỏ Bach Hổ và mỏ Rạng Đông

- Cung cấp khí thương phẩm làm nhiên liệu cho các nhà máy điện Bà Rịa và các nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ Ngoài ra còn làm nhiên liệu cho các ngành công nghiệp khác

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 3

- Thu hồi sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao hơn so với khí đồng hành ban đầu như LPG, condensate cung cấp cho nhà máy lọc dầu (Saigon Petro)

Việc xây dựng nhà máy sẽ tận dụng được một lượng lớn khí đồng hành bị đốt lãng phí ở ngoài khơi và làm tăng hiệu quả kinh tế trong quá trình sử dụng nó Hơn nữa khí đồng hành là một nguồn năng lượng sạch có giá thành rẻ, được xem là nhiên liệu lý tưởng để thay thế than, củi, dầu diezel

1.1.3 Sơ lược về nhà máy xử lý khí Dinh Cố

1.1.3.1 Tổng quan nhà máy

Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ, Rạng Đông ngoài khơi cách Vũng Tàu 107Km được đưa vào bờ bằng đường ống dưới biển đường kính 16 inches tới Long Hải và được xử lý tại nhà máy GPP nhằm thu hồi LPG, Hydrocacbon nặng hơn Phần khí khô còn lại được làm nhiên liệu cho hai nhà máy điện Ba Riạ và Phú Mỹ

Nhà máy được thiết kế với công nghệ Turbo-Expander nhằm thu hồi 540tấn/ngày Propan, 415tấn/ngày Butan và 400 tấn/ngày Condensate từ lưu lượng 1,5

tỷ m3 khí/năm (tương đương 4,3 triệu m3khí/ngày tính cho 350ngày/năm) Các sản phẩm lỏng theo 3 đường ống lỏng có đường kính 6 inches, được dẫn tới cuối kho LPG đặt gần cảng Thị Vải cách Dinh Cố 28Km Nhà máy bao gồm ống thu hồi phan lỏng (Slug Catcher) sàng khử phân tử nước, thiết bị trao đổi nhiệt, Turbo-Expander, tách lỏng khí, tháp Deethanizer, khí nén ở tháp Deethanizer, tháp ổn định (Stabilizer), cột chưng cất phân đoạn LPG (LPG Splitter), kho sản phẩm và tất cả các thiết bị khác kể

cả những thiết bị có ích

Nhà máy xử lý khí được thiết kế dựa trên nền tảng vận hành bằng hệ thống phân tán DCS (Distribution Control System) liên tục trong 24 giờ Hệ thống này được đặt ở phòng điều khiển

Các đường ống dẫn của nhà máy tạo thành mạng lưới phức tạp như: đường ống dưới biển dẫn khí đồng hành từ ngoài khơi đến nhà máy, đường ống dẫn khí bán cho

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 4

các nhà máy điện Bà Rịa và Phú Mỹ, đường ống dẫn sản phẩm lỏng đến nhà máy LPG, các đường ống này được hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hiển thị trên màn hình trong phòng trung tâm điều khiển của nhà máy xử

lý khí Dinh Cố (GPP) Ngoài ra, tất cả các dữ liệu xử lý của nhà máy GPP được giám sát bằng hệ thống SCADA

1.1.3.2 Điều kiện của nguyên liệu

Điều kiện của nguyên liệu đầu vào của nhà máy GPP:

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 5

Bảng1.1

Thành phần Phần mol Thành phần Phần mol

N2 0,002 C7 0,0025 C02 0,0006 C8 0,0017

C1 0,7085 C9 0,00079

C2 0,1341 C10 0,00029

C3 0,075 Cyclo C5 0,00049 i-C4 0,0165 Mcyclo C5 0,00049 n-C4 0,0237 Cyclo C6 0,00039 i-C5 0,0062 Mcyclo C6 0,00049 n-C5 0,0072 Benzene 0,00039

C6 0,0051 Water 0,013 Tổng 1,000

1.2 Công nghệ xử lý khí ở nhà máy xử lý khí Dinh Cố

1.2.1 Các chế độ vận hành của nhà máy

Nhà máy chế biến khí Dinh Cố được thiết kế để xử lý một lượng khí 1,5 tỷ

m3/năm với thời gian họat động là 30 năm Công việc xây dựng và vận hành nhà máy được phân theo từng giai đọan như sau:

Giai đoạn 1: Xây dựng và vận hành cụm thiết bị hoàn toàn tối thiểu AMF (Absolute Minimum Facilities), sản phẩm cung cấp là khí khô thương phẩm và Condensate

Giai đoạn 2: Xây dựng và vận hành cụm thiết bị MF (Minimum Faclities), sản phẩm chủ yếu là khí khô thương phẩm, Condensate và hỗn hợp khí hoá lỏng Bupro

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 6

Giai đoạn 3: Nhà máy đi vào vận hành hoàn chỉnh GPP (Gas Processing Plant), sản phẩm cung cấp là khí khô thương phẩm, Condensate, Propan và Butan thương phẩm

Khí hoá lỏng do nhà máy cung cấp sẽ thay thế toàn bộ khí hoá lỏng nhập liệu hiện nay đang sử dụng ở nước ta cho các các loại lò nung Gas công nghiệp, bếp Gas dân dụng Khí khô thương phẩm làm nguyên liệu dùng cho các nhà máy điện thay thế dầu do nhập khẩu

Tháng 7/1999 Nhà máy xây dựng hoàn chỉnh, chính thức đi vào vận hành Nhưng trong thời gian này kho chứa sản phẩm Thị Vải chưa hoàn thiện nên nhà máy không thể tách riêng sản phẩm Bupro thành Butan và Propan rồi pha trộn theo thị trường yêu cầu Vì vậy để thu hồi tối đa sản phẩm lỏng khí đồng hành, nhà máy phải cải tiến công nghệ xử lý khí và vận hành theo chế độ GPP nhưng không có sự hoạt động của tháp C3/C4, tháp C4 chỉ có dòng khí đi qua Sản phẩm cung cấp là khí khô thương phẩm, condensate và hỗn hơp khí hoá lỏng Bupro

1.2.2 Quy trình công nghệ nhà máy

1.2.2.1 Giới thiệu thiết bị Slug Catcher

Hỗn hợp khí và condensate từ mỏ dầu ngoài biển theo đường ống ngầm 16 inches, đầu tiên được tiếp nhận bằng Slug Catcher (SC-01/02) ở nhà máy để tách condensate và nước nhẹ ra khỏi khí với áp suất vận hành 109bar, nhiệt độ vận hành 25,60C Slug Catcher gồm 2 nhánh đường ống với dung tích của từng ống 1400m3, trong đó có 1 nhánh vận hành, 1 nhánh dự phòng hoặc cả 2 nhánh cùng vận hành

Khí được tách ra qua đường ống 30 inches và dẫn tới các thiết bị xử lý tiếp theo

Condensate tách ra từ Slug Catcher được gom ở ống góp 36 inches và được đưa qua bộ kiểm tra mức LIC-0111A/B, LT-0121A/B và được đưa tới bình tách nhanh V-

03 Mức chất lỏng được điều khiển có thể đặt ở chế độ mức A (mức cao) hoặc mức B

(mức thấp) thơng qua bộ chọn bằng tay HS-0111,0121 Khi khí ở mức HH

(LAHH-GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 7

0111,0121) thì hệ thống van tại đầu vào của nhà máy đóng, khi khí ở mức LL 0111,0121) thì SDV-0111,0121 sẽ đóng lại để tra`nh khí tràn vào V-03

(LALL-Nước được loại khỏi SC-01/02 theo mặt phân ly (ILIC-0112,0122) qua thùng chứa nước V-52 (Produced Water Flash Drum) ở đây nước được làm giảm p tới p suất khí quyển v hydrocacbon sẽ được đưa ra ống xả Sau đó nước được chuyển đến bồn chứa ME-52 ( Burn Pit) với mức nước LL (IALL-0112,0122), van trên đường ống dẫn chất lỏng sẽ đóng lại (ILV-0112,0122) để tránh cho hydrocacbon trn vo V-03

Trong điều kiện vận hành bình thường, 2 Slug Catcher sẽ cũng hoạt động để thu được nhiều chất lỏng hơn Nếu 1 Slug Catcher cần được bảo dưỡng thì nó sẽ được cơ lập bằng các van tay Các van khóa kép được lắp đặt trên ống dẫn khí trong quy trình bảo dưỡng này

Slug Catcher Liquid Flash Drum (V-03) l bộ tách ngang 3 pha được vận hành ở

p suất 75 Bar v nhiệt độ 180C để tách hydrocacbon nhẹ hấp thụ trong condensate bằng cách giảm p Với việc giảm p từ 109 bar xuống 75 bar, nhiệt độ sẽ giảm thấp hơn so với nhiệt độ tạo thành hydrate (ở 75 bar v 200C), do vậy có 2 van mức (LV-1031 A/B) được lắp đặt, 1 để dự phòng ngay trước đầu vào của V-03 Trong trường hợp tạo thành hydrate thì Methanolco thể được bơm vào hoặc đổi đường dẫn tới van dự phòng

Nhà máy được thiết kế với điều kiện khí nhiênn liệu có lẫn nước, nhưng thực tế dòng khí được tách nước tại giàn khoan nhờ bộ khử nước Glycol Như vậy việc tạo thành hydrate chỉ l vấn đề dự phòng

Trong V-03,bộ trao đổi nhiệt được trang bị để làm nóng condensate bằng dầu nóng lên trên 200C nhằm tránh tạo hydrate trong V-03 Lưu lượng dầu nóng được kiểm sốt bởi bộ kiểm tra nhiệt độ TICA-0303

Condensate sau đó được đưa qua bộ điều khiển lưu lượng FICA-0302 kết hợp với bộ điều khiển mức LICA-0302 Condensate có thể đi theo 1 đường tuỳ theo chọn

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 8

chế độ hoạt động, thứ nhất l chế độ GPP, thứ hai l chế độ AMF/MF, thứ ba l chế độ đường ống dẫn với FV-0302, để dẫn condensate cho quy trình tiếp theo

Nước gom ở phần đáy của bình V-03 được kiểm tra bằng mặt phân ly (thiết bị ILICA-0301) sau đó qua thùng tách nhanh nước (V-52) như trường hợp của Slug Catcher

Ap suất làm việc của V-03 được giữ ở 75 bar nhờ 1 van điều p lắp đặt trên ống dẫn khí (PV-1029 đối với chế độ AMF, PV-1305A/B đối với chế độ MF) hoặc máy nén khí 2 trạng thái OVHD Gas Compressor (K-03) có dùng van điều p (PV-2002A) đối với chế độ GPP

1.2.2.2 Ba chế độ vận hành của nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Ba chế độ vận hành vừa xây dựng vừa sản xuất, vì vậy các chế độ AMF, MF, GPP từ đơn giản đến hòan thiện đã tạo cho dây chuyền sản xuất cuả nhà máy trở nên linh động

a Chế độ AMF

Mục đích

ở chế độ này chưa có khử nước Dòng khí nguyên liệu sau khi ra khỏi ống thu hồi phần lỏng (Slug Catcher) sẽ được dẫn tới các thiết bị hòa dòng (Jet Compressor), qua đó p suất giảm tới 45bar v sau đó theo đường ống để cung cấp cho các nhà máy điện Cc Jet Compressor kiểm sốt p suất làm việc của C-01 Vậy mục đích chính của AMF l cung cấp khí cho các nhà máy điện, việc thu hồi chất lỏng là tối thiểu, chỉ thu hồi condensate

Sản phẩm thu hồi: Condensate l 342 tấn/ngy; khí thương phẩm l 3,8 triệu m3khí/ngy

b Chế độ MF

Mục đích

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 9

Đầu tiên khí được khử nước và phân thành 2 dòng sau đó được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt Hai dòng khí sau khi làm lạnh được đưa vào tháp chưng cất C-05 (Rectifier) để tách ra tất cả các chất lỏng trong đó Dòng khí tách từ tháp C-05 trước hết dùng làm nguồn lạnh để làm lạnh khí nguyên liệu và sau đó được dẫn theo ống tới các nhà máy điện

Ap suất làm việc của tháp tách phân đoạn C-01 được kiểm soát bởi một máy nén Mục đích chính cuả chế độ MF là thu hồi chất lỏng mà không có Tubro-Expander Các sản phẩm lỏng của quá trình MF là Condensate và Bupro (hỗn hợp cuả propan và butan)

Sản phẩm thu hồi: hỗn hợp bupro là 629 tấn/ngày; condensate là 380 tấn/ngày; khí thương phẩm là 3,5 tiệu m3 khí/ngày

c Chế độ GPP

Mục đích

Đầu tiên khí được khử nước, phân thành hai dòng Dòng thứ nhất đi qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14, dòng thứ hai đi qua thiết bị CC-01 (Turbo Expander/Compressor) theo tỉ lệ 1/3 và 2/3 lưu lượng đầu vào Cả hai dòng khí được dẫn đến C-05 để tách toàn bộ chất lỏng, khí ra từ đỉnh C-05 Khí này sử dụng như nguồn lạnh để làm lạnh khí khi đi qua bộ trao đổi nhiệt E-14, sau đó được dẫn theo đường ống đến nhà máy điện Khí ra từ đỉnh C-01 được nén lên 109bar bằng K-01/02/03, sau đó nhập vào dòng đầu vào GPP để tăng việc thu hồi chất lỏng Như vậy GPP là giai đoạn cuối cùng của

nhà máy và thu hồi chất lỏng là tối đa

Sản phẩm thu hồi: khí thương phẩm là 3,34 triệu m3 khí/ngày; condensate là 402 tấn/ngày; propan là 537 tấn/ngày; butanlà 417 tấn/ngày

Các thiết bị chính trong chế độ GPP

- Thiết bị giãnnở/nén khí: CC-01 (Turbo Expander/Compressor)

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 10

- Cụm tháp tách: C-03 (C3/C4 Splitter)

- Tháp tách: C-04 (Gas Stripper)

- Máy nén khí K02(Expander Deethanizer OVHD Compressor)

- Máy nén khí cấp 2: K-03 (2nd Stage OVHD Gas Compressor)

Và một số thiết bị khác

Sơ đồ công nghệ chế độ GPP chuyển đổi trên hình 1.3

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 11

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 12

Trước đây nhà máy hoạt động công nghệ ở chế độ GPP theo thiết kế, nhưng do nhu cầu thực tế thị trường nên hiện tại nhà máy vận hành theo chế độ GPP chuyển đổi

đó là sự kết hợp hoàn hảo giữa chế độ MF và chế độ GPP

Các thiết bị ở chế độ này gồm toàn bộ các thiết bị ở chế độ GPP cộng thêm trạm nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D và bình tách V-101

Nguyên lý vận hành ở chế độ GPP chuyển đổi như sau:

Khí đồng hành từ hai mỏ Bạch Hổ và Rạng Đông với lưu lượng 5,7triệu m3khí/ngày đêm được dẫn qua hệ thống thu gom 2 pha SC-01/02 để tách phần lỏng và phần khí (gồm condensate và nước tự do) trong điều kiện áp suất 75-80bar, nhiệt độ là 25,60C

Phần khí bay lên phía trên của thiết bị SC-01/02 chia thành 2 dòng:

Dòng thứ 1 khoảng 1triệu m3 khí/ngày đêm được đưa qua van điều khiển áp suất PCV-106 để giảm áp suất từ 75-80bar xuống áp suất 54bar, sau đó dẫn qua thiết bị tách lỏng V-101 Dòng lỏng được tách ra từ đáy bình V-101 được đưa vào thiết bị tách lỏng nhanh V-03 để chế biến Khí thoát ra từ bình tách V-101 theo đường ống có đường kính 16 inches dẫn khí thương phẩm cung cấp cho các nhà máy điện

Dòng khí chính khoảng 4,7triệu m3 khí/ngày đêm được dẫn vào trạm khí nén đầu vào K-1011A/B/C/D (3 máy hoạt động và 1 máy dự phòng) để nén dòng khí từ 75-80bar lên đến 109bar (theo yêu cầu của nhà thiết kế nhằm tạo ra sản phẩm khí đạt chất lượng cung cấp thị trường), sau đó qua thiết bị làm nguội bằng không khí E-1015A/B/C/D để làm nguội dòng khí ra khỏi máy nén đến nhiệt độ khoảng 400C Dòng khí này đi vào thiết bị tách lọc V-08 để tách lượng chất lỏng còn lẫn trong khí và các hạt bụi bẩn Phần lỏng tách được ở V-08 dẫn đến V-03 để xử lý tiếp Riêng phần khí sẽ được đưa vào 1 trong 2 thiết bị hấp phụ V-06A/B để tách triệt nước, tránh hiện tượng tạo thành hydrate trong quá trình làm lạnh sâu

Dòng khí ra khỏi thiết bị V-06 được tách thành 2 dòng:

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 13

- Gần 2/3 lượng khí (3,19triệu m3 khí/ngày) được dẫn đến Turbo Expander/Compressor CC-01 để thực hiện việc giảm áp từ 109bar xuống còn 38,3bar

và nhiệt độ giảm xuống -100C Dòng khí lạnh này sau đó tiếp tục đưa vào đáy tháp chưng cất C-05

- Gần 1/3 lượng khí đã làm khô (1,65triệu m3 khí/ngày) được dẫn đến thiết bị trao đổi khí lạnh/khí E-14 để làm lạnh từ 26,50C xuống -350C với tác nhân làm lạnh là dòng khí khô với nhiệt độ -42,50C từ đỉnh tháp C-05 Tiếp theo dòng khí nóng ra khỏi thiết bị E-14 được làm lạnh sâu bằng cách giảm áp qua van FV-1001, áp suất giảm từ 109bar xuống còn 38,3bar ( bằng áp suất làm việc cuả tháp C-05) kéo theo nhiệt độ cũng giảm xuống -640C và được đưa vào đĩa trên cùng cuả tháp chưng cất C-05, đóng vai trò như dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp

Tháp chưng cất C-05 hoạt động ở áp suất 38,3bar, nhiệt độ đỉnh tháp và đáy tháp tương ứng là -42,50C, -150C Tại đỉnh tháp C-05 phần lớn khí là Metan được tách khỏi condensate (gồm những thành phần nặng hơn như Etan, Propan, Butan ) Tại đáy tháp thì thành phần lỏng chủ yếu là Propan và các cấu tử nặng hơn được tách ra Hỗn hợp khí thoát ra từ đỉnh tháp C-05 có nhiệt độ sôi -42,50C được sử dụng làm tác nhân lạnh cho thiết bị trao đổi khí lạnh/khí E-14 và sau đó được nén đến áp suất 54bar bởi thiết bị CC-01 Hỗn hợp khí sẽ trở thành khí thương phẩm sau khi qua thiết bị CC-01

và được dẫn theo đường ống 16 inches đến các nhà máy điện

Hỗn hợp lỏng thoát ra từ đáy tháp C-05 được dẫn đến tháp tách C-01 như dòng hồi lưu ngoài đỉnh tháp

Trong tháp C-01, nhiệt độ đáy tháp là 1090C nhờ thiết bị gia nhiệt E-01A/B, nhiệt độ đỉnh tháp là 140C, áp suất hoạt động của tháp là 29bar Các hydrocabon nhẹ như Metan, Etan được tách ra từ hỗn hợp condensate rồi đi lên đỉnh tháp C-01, qua bình tách V-12 để tách phần lỏng có lẫn trong khí, sau đó được máy nén K-01 nén phần khí từ áp suất 29bar lên 47,5bar Hỗn hợp khí từ máy nén K-01 tiếp tục được đưa

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 14

qua thiết bị E-08, sau đó vào tháp C-04 như một dòng hồi lưu (nhưng hiện nay các thiết

bị này không hoạt động do bình tách V-03 phải giảm áp vận hành từ 75bar tương ứng với nhiệt độ 200C theo thiết kế xuống còn 75bar tương ứng với nhiệt độ 410C để đảm bảo chế biến được lỏng từ V-101 Do đó lượng lỏng từ đáy bình tách V-03 được đưa trực tiếp qua E-04A/B mà không đi qua thiết bị E-08 như thiết kế) Hỗn hợp khí sau đó được nén đến 75bar nhờ máy nén K-02, rồi lại tiếp tục đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt E-

19 bằng việc sử dụng dòng tác nhân lạnh là dòng khí Dòng khí từ E-19 được dẫn qua máy nén khí K-03 sau khi vào bình tách V-14 để nén đến áp suất 109bar rồi làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt E-13, hỗn hợp khí này được dẫn ngược trở lại vào thiết bị V-08 như nguyên liệu đầu vào

Dòng lỏng đi ra từ đáy tháp C-01, một phần qua thiết bị trao dổi nhiệt E-01A/B

để hồi lưu trở lại tháp C-01, phần còn lại tiếp tục đưa qua bình ổn định V-15 sau đó dẫn đến tháp C-02 Tháp ổn định C-02 có nhiệm vụ tách riêng bupro (gồm propan và butane) và condensate thành hai sản phẩm riêng biệt, bupro được tạo ra từ đỉnh tháp C-

02, còn condensate được tạo ra ở đáy tháp 02 Chu trình hoạt động cuả đáy tháp

C-02 được mô tả như sau:

Tháp C-02 gồm có 30 khay và 1 bộ ngưng tụ ổn định, 1 thiết bị tái đun nóng ở đáy tháp Ap suất làm việc cuả tháp là 11bar, nhiệt độ đỉnh tháp và đáy tháp tương ứng

là 550C và 1540C, nhiệt độ đáy ổn định nhờ thiết bị trao đổi nhiệt E-03 Hỗn hợp Bupr

từ đỉnh tháp C-02 được đưa vào thiết bị làm lạnh E-02,sau đó dẫn tới bình tách V-02 lưu trữ ổn định dòng lỏng bằng trọng lực Hỗn hợp bupro từ bình tách V-02 được bơm P-01A/B (1 hoạt động, 1 dự phòng) bơm một phần khí hồi lưu lại đỉnh tháp C-02, phần còn lại theo đường ống dẫn sản phẩm bupro đến bồn chứa V-21A/B hoặc đến kho cảng Thị Vải

- Phần lỏng được tạo ra từ đáy tháp C-02 chính là condensate thương phẩm, condensate này được hạ nhiệt độ xuống 600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 15

condensate/condensate E-04A/B Sau khi ra khỏi E-04 A/B dòng condensate tiếp tục giảm xuống 450C khi qua thiết bị E-09 rồi được đưa thẳng tới bồn chứa condensate TK-21 hoặc được chuyển qua đường ống dẫn condensate thương phẩm tới kho cảng Thị Vải

ở chế độ GPP chuyển đổi thì cả hai tháp C-03 và C-04 không được đưa vào hoạt động do nhu cầu cuả thị trường

Nếu có nhu cầu cần tách riêng sản phẩm propan và butan từ hỗn hợp bupro thì một phần dòng khí từ bơm P-01A/B sẽ được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt E-17 vào tháp C-03 Tại tháp C-03 nhiệt độ đáy tháp là 950C, áp suất hoạt động cuả tháp là 16bar Sản phẩm đỉnh tháp C-03 là propan sẽ được đưa qua thiết bị E-11 làm mát (ngưng tụ từ hơi sang lỏng), tiếp đó propan được đưa qua bình V-05 và được bơm P-03A/B bơm 1/3 lưu lượng ra đường ống dẫn propan thương phẩm hoặc bồn chứa V-21A 2/3 lưu lượng còn lại sẽ được hồi lưu trở về tháp C-03 Sản phẩm đáy tháp C-03

là butan thì nó sẽ được đưa qua thiết bị E-10 làm nóng lên 950C, khí C3 (propan) có trong chất lỏng sẽ được giải phóng và bay lên đỉnh Còn sản phẩm butan sau khi ra khỏi thiết bị E-10 được làm mát xuống 600C trong thiết bị trao đổi nhiệt E-17 với nguồn lạnh là bupro ở đỉnh tháp C-02 và tiếp tục được làm lạnh đến nhiệt độ 450C trong thiết bị E-12 Cuối cùng đưa đến bồn chưá butan V-21B hoặc đưa ra đường ống dẫn butan thương phẩm

 Phần lỏng sau khi qua SC-01/02 (Slug Catcher), chính là condenshate được dẫn qua thiết bị V-03 hoạt động ở áp suất 47bar và nhiệt độ 200C nhằm tách các phân tử khí nhẹ đã bị hấp thụ trong hỗn hợp lỏng bằng cách giãn nở và giảm áp Từ thiết bị V-03 condensate chia thành hai nhánh: một nhánh dẫn thẳng đến tháp C-04, nhánh còn lại qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B (để tận dụng nguồn nhiệt nóng từ đáy thiết bị E-03) sau đó đi vào khay thứ 20 cuả tháp C-01

Sản phẩm cuả nhà máy trong chế độ vận hành GPP cho trên bảng 1.3

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 16

là khí ngọt nên quá trình xử lý chỉ bao gồm khử nước, tách bụi bẩn và làm lạnh

Quá trình tách nước và bụi bẩn

Khí từ SC-01/02 được dẫn đến V-08 để tách các hạt bụi bẩn và một phần hydrocacbon lỏng (các giọt chất lỏng nhỏ li ti cuốn theo dòng khí) nhờ cấu trúc lọc bên trong Hydrocacbon lỏng và bụi bẩn tách được ở V-08 dẫn đến V-03 để xử lý tiếp, khí thoát ra từ V-08 được đưa vào một trong hai bộ hấp phụ V-06A/B (Dehydration Adsorber) song song để tách nước Nguyên tắc hoạt động cuả V-06 gồm hai quá trình khử nước và tái sinh Khí từ SC-01/02 qua V-08 để loại bỏ 99% hydrocacbon lỏng, nước tự do, dầu bôi trơn do K-04A/B (Dehydration Regeneration Gas Compressor) đưa vào các hạt rắn trong khí Thiết bị tín hiệu chênh áp PDIA-0401 được lắp đặt để thông báo khi các phần tử bộ lọc bị bịt kín

Dòng khí tự nhiên ở nhiệt độ 290C và 109bar được đưa đến một trong hai bộ hấp phụ V-06A/B để loại nước trong khí Sau đó khí được đưa qua bộ phân phối khí và chảy xuống thiết bị hấp phụ qua các lớp hấp phụ Lớp trên cùng là Oxit nhôm đã hoạt hoá để loại phần lớn nước, lớp thứ hai loại tiếp số nước còn lại tới điểm sương yêu cầu

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 17

-750C và áp suất ở 34,5bar Các lớp chất hấp phụ được đỡ bởi các lớp bi bằng sứ ở phiá dưới Khí tự nhiên sau khi được làm khô ra khỏi bộ hấp phụ được đưa tới xử lý tại thiết

bị lọc F-01A/B (Dehydration After Filter) để loại bụi bẩn cuả chất hấp phụ Thiết bị báo chênh áp PDIA-0503A/B được lắp đặt trên F-01A/B thông báo khi các phần tử cuả

bộ lọc bị bịt kín Các van xả áp an toàn được lắp trên các bộ hấp phụ để bảo vệ khi có cháy bên ngoài

Quá trình tái sinh

Các chất hấp phụ sẽ bão hoà nước sau 8h với điều kiện nước được bão hoà đầu vào (290C và 109bar) và cần được tái sinh Việc tái sinh bộ phận hấp phụ các pha:

- Chuyển bộ hấp phụ: Bộ hấp phụ mà đã tái sinh, đang dự phòng sẽ được đưa vào hạt động song song với bộ hấp phụ đang hoạt động Cả hai bộ đều hoạt động trong một thời gian để:

+ Giảm thay đổi thành phần khí

+ Giảm thiểu lượng thay đổi hydrocacbon lỏng tích tụ trong hệ thống ống trong thời gian tăng áp

+ Tránh đứt đoạn dòng khí

Quá trình giảm áp

Bộ hấp phụ được giảm áp, sau khi đóng các đường khí đầu vào và ra, tứ áp suất 109bar đến áp suất khí tái sinh 35bar Việc giảm áp ở cuối nguồn xuống phiá ống dẫn tái sinh Tốc độ giảm áp được giới hạn bằng một lỗ tiết lưu Khi giảm áp sẽ có sự giảm nhiệt độ (tối thiểu -80C) và sự ngưng tụ cuả khí thiên nhiên, kết quả là hydrocacbon lỏng chiếm tới 20% khối lượng Để tránh sự tích tụ của hydrocacbon lỏng trong ống tái sinh thì dòng By-pass sẽ được mở trước khi giảm áp

Quá trình làm nóng

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 18

Nước được loại ra khỏi chất hấp phụ bằng cách làm nóng khí tái sinh lấy từ đầu hút cuả máy nén khí đồng trục CC-01 Khí tái sinh với lưu lượng 11500kg/h, áp suất 35bar được tuần hoàn 100% bằng một trong hai máy nén K-04A/B và được làm nóng trong E-18 (Dehydration Regeneration Gas Heater) bằng dầu nóng tới 2300C Dòng khí tái sinh là dòng khí ngược cuả dòng hấp phụ được làm mát bằng bộ làm mát dùng không khí E-15 còn nước ngưng tụ được loại ra trong V-07 Khí tái sinh sau khi được tách nước được đưa về đấu hút cuả máy nén CC-01 ở cuối nguồn cuả khí tái sinh để đưa ra đường khí khô thương phẩm

Quá trình làm mát

Lớp chất hấp phụ sau khi tách nước bằng khí nóng được làm mát bằng chính khí

đó nhưng bỏ qua sự hoạt động cuả E-18 Lớp chất hấp phụ sẽ làm mát gần 250C hoặc trong phạm vi 50C cuả nhiệt độ khí tự nhiên Cũng giống với quá trình làm nóng, quá trình làm mát cũng được theo dõi bằng ba bộ đo nhiệt độ được lắp đặt trên các lớp chất hấp phụ và nhiệt độ đầu ra cuả khí tái sinh (TI-0512)

Dòng khí nhập liệu sau khi tách nước ở V-06A/B được đưa đến bộ lọc F-01A/B

để tách bụi Khí đầu ra Cuả F-01A/B được chia thành hai dòng đến thiết bị trao đổi nhiệt E-14 và thiết bị giãn nở Turbo Khoang 1/3 lượng đã làm khô (1,65.106m3/ngày) đưa tới E-14 để làm lạnh từ 260C xuống -350C được kiểm soát rất nghiêm ngặt bằng bộ kiểm tra nhiệt độ TIC-1006 Vì nếu nhiệt độ càng lớn sẽ không thu hồi được chất lỏng, nếu thấp hơn thì hydrate có thể hình thành ở cuối nguồn

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 19

Ap suất của dòng khí sau khi giảm từ 109bar xuống 33,5bar qua van kiểm tra FV-1001 bằng giãn nở đoạn nhiệt, nhiệt độ cuả nó cũng giảm xuống -600C Dòng lạnh này gồm 56% mol chất lỏng được dẫn tới khay trên cùng cuả tháp C-05 như một dòng hồi lưu Khoảng 2/3 khí (3,19.106m3/ngày) được dẫn tới CC-01 và được giãn nở từ 109bar xuống 33,5bar làm nhiệt độ khí xuống thấp -180C Dòng lạnh này sau đó cấp cho đáy tháp C-05 Trong tháp C-05 khí chủ yếu là Metan được tách ra khỏi phần lỏng gồm những thành phần nặng hơn như Etan, Butan, Propan và các cấu tử khác dưới áp suất làm việc 33,5bar, nhiệt độ -430C ở đỉnh và -200C ở đáy Phần trên cuả C-05 hoạt động như một tháp tách phân đoạn có 12 khay kiểu van, chức năng như một bộ tách khí/lỏng hồi lưu trong và không có thiết bị gia nhiệt

Ap suất làm việc cuả tháp C-05 là 33,5bar được quyết định bởi hoạt động cuả máy nén Turbo Expander Ap suất này được phục hồi lên 74bar bằng máy nén CC-01 Như vậy áp suất làm việc trong đường ống dẫn khí khô thương phẩm là 47bar Khí ở đỉnh tháp C-05 ở nhiệt độ -430C được dùng làm lạnh khí cấp trong E-14 và sau đó được nén bằng máy nén CC-01 Một ống dẫn nhánh cùng với van kiểm tra trên nó được lắp đặt gần máy nén Trước khi khởi động máy nén, khí chạy theo đường ống dẫn nhánh, sau đó tự động chuyển cho máy nén khi nó bắt đầu quay vì áp suất xả cuả máy nén cao hơn nên van kiểm tra sẽ đóng lại Khi máy nén ngắt, khí lại tự động chuyển sang ống nhánh Khi dòng qua máy nén không đủ, van chống giật (FV-1111) sẽ mở để giữ máy nén vận hành bình thường

Khí sau đó được dẫn sang đường ống khí khô thương phẩm sau khi đo bằng dòng lưu lượng kế kiểu lỗ tiết lưu FI-1150A/B bằng việc bù áp suất và nhiệt độ Van kiểm tra áp suất PV-1114A/B được lắp đặt trên đường ống để điều chỉnh áp suất đầu ra cuả nhà máy ở 47bar Dòng lỏng ở đáy C-05 được kiểm soát bằng FIC-1201 Bộ này được điều khiển thông qua bộ kiểm tra mức cuả C-05 (LIC-1201A) qua mâm trên cùng cuả tháp như một dòng hồi lưu trong Trên ống chất lỏng đáy tháp C-05 có một ống nhánh được lắp đặt để dùng cho việc vận hành kìm hãm Condensate

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 20

1.3.2 Quá trình tách, xử lý và thu hồi sản phẩm hydrocacbon lỏng

1.Thiết bị tách nhanh 3 pha V-03 (Slug Catcher Liquid Flash Drum)

Thiết bị tách V-03 là một bình nằm ngang, đường kính 1,6m, dài 4,5m, dung tích 9m3 Nhiệm vụ là tách dòng condensate thô thành 3 dòng: khí, condensate và nước theo nguyên lý giảm áp để cho quá trình xảy ra nhanh Dòng hỗn hợp condensate thô được giảm từ 109bar xuống 75bar làm nhiệt độ xuống 180C, khi đó các thành phần nhẹ trong condensate thô bay hơi, khí được đưa vào V-03, còn phần nặng lắng xuống đáy tháp

Hoạt động V-03 dưạ trên các nguyên tắc sau:

- Giảm áp để cho các hydrocacbon nhẹ tách khỏi pha lỏng

- Dựa vào sự thay đổi đột ngột cuả dòng hỗn hợp khí/lỏng làm cho các hạt chất lỏng nhỏ va đập với nhau, kết hợp lại thành các hạt lớn lắng xuống đáy nhờ trọng lực

- Dùng màng lọc để tách lỏng ra khỏi khí

ổn định dòng vào V-03 bằng hai van điều khiển mức LV-0131A/B Để đảm bảo

áp suất đưa vào thiết bị, dùng van điiều khiển áp suất lắp đặt trên ống dẫn khí cuả nó bằng cách giảm tiết lưu ống ngược PV-2002 Như vậy áp suất trong V-03 luôn được ổn định tại 75bar và nhiệt độ 180C, ở điều kiện này thì các hydrocacbon nhẹ như C1,2 ở trạng thái khí sẽ tách ra khỏi phần lỏng bay lên và được K-03 nén từ 75bar lên 109bar rồi hoà chung với dòng khí đầu vào từ SC-01 Các hydrocacbon nặng như C3+ hoá lỏng lắng xuống đáy bình trụ tròn, ở đây nước có khối lượng riêng nặng hơn sẽ chìm xuống, tạo mặt phân cách với condensate và được tháo riêng qua van ILV đưa tới hầm đốt, còn condensate trong V-03 được tháo qua 2 đường, một đường đến C-04 (Gas Stripper) ở GPP, một đường đến C-01 ở MF

Trong V-03 còn có một thiết bị cấp nhiệt kiểu cuộn dây 07, mục đích cuả

E-07 là làm nóng chất lỏng lên 200C bằng một ống ruột gà dùng dầu nóng (Hot oil) chạy

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 21

bên trong ống để tránh hiện tượng hình thành hydarte bên trong bình Nhiệt độ cuả dầu nóng được kiểm soát bằng bộ kiểm tra nhiệt độ TICA-0303 để giữ cho V-03 có nhiệt

độ ổn định

2 Tháp chưng cất C-04 (Gas Stripper) và xử lý Condensate

Tháp C-04 có nhiệm vụ loại nước ra khỏi condensate Tháp có tổng số 6 mâm kiểu van, đường kính tháp 2600mm, gắn ở trên là dạng mũ chụp cao 10m, áp suất thiết

kế là 60bar, nhiệt độ làm việc 170C đến 800C Tháp hoạt động theo nguyên tắc: Dòng condensate từ đỉnh tháp nhờ trọng lực chảy từ mâm trên cùng xuống mâm dưới và dòng khí nóng từ đáy tháp bay lên sục qua lớp chất lỏng tạo ra sự tiếp xúc ngược dòng giữa lỏng và khí trong tháp Kết quả là dòng khí nóng sẽ lôi cuốn hơi nước ra khỏi condensate bay lên theo chúng Condensate từ V-03 qua E-08 đến mâm thứ nhất của tháp C-04 ở nhiệt độ 340C, bao gồm 20% khí nhập liệu và 68% pha lỏng sau khi qua van kiểm tra lưu lượng FV-1802 Dòng khí giàu Etan từ đỉnh tháp C-01 qua K-01 đến mâm dưới cùng cuả tháp C-04 ở nhiệt độ 440C với thành phần khí chiếm đến 80% Hơi khí này bay lên đỉnh tháp tiếp xúc với dòng lỏng đi xuống, kéo hơi nước bay theo, sau

đó khí thoát ra từ đỉnh tháp (81%) đến K-02, K-03 rồi quay trở về đường ống vào cuả nhà máy để lặp lại chu trình xử lý khí Dòng hydrocacbon lỏng còn lại dưới đáy tháp khoảng 91% bao gồm 10% Metan, 50% Etan, 40%C3+ sẽ qua E-04 và được sấy nóng từ

400C đến 860C nhờ dòng nóng 1540C tới từ đáy tháp C-02 và được kiểm tra dòng bởi van FV-1701 nhờ bộ kiểm tra mức LIC-1821 rồi đến mâm thứ 20 cuả tháp C-01

Ap suất làm việc cuả tháp được giữ tự động ở 47,5bar bằng van PV-1801B, khi

áp suất cao quá van này sẽ mở để xả bớt lượng khí dư ra đuốc để giữ cho áp suất trong tháp được ổn định Bộ truyền chênh áp PDIA-1821 được lắp đặt để phát hiện chênh áp

do bọt khí gây ra Tháp không có nồi tái đun và bộ ngưng tụ vì nó hoạt động như một thiết bị tách nước

3 Tháp tách Etan C-01

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 22

Tháp C-01 có nhiệm vụ tách các hydrocacbon nhẹ như Metan, Etan ra khỏi condensate, đồng thời cung cấp khí thương phẩm cho hai nhà máy điện Bà Riạ và Phú

Mỹ, bước đầu ổn định LPG để cho quá trình xử lý tiếp theo

Tháp có 32 mâm, đường kính phần đỉnh là 2,6m, phần đáy là 3,05m, nhiệt độ thiết kế từ 140C đến 950C, áp suất làm việc 29bar trong chế độ GPP

Tháp có hai dòng cấp liệu:

- Dòng thứ nhất: Hydrocacbon lỏng đi ra từ đáy tháp C-04 được vận chuyển qua van SDV-1801 và được sấy nóng từ 400C đến 800C trong thiết bị trao đổi nhiệt E-04 bằng một dòng condensate nóng 1540C đến từ đáy tháp ổn định C-02 sau đó dòng condensate được đưa tới mâm thứ 20 cuả tháp C-01 qua

bộ kiểm tra mức LICA-1821 cuả C-04 và qua bộ kiểm tra lưu lượng FIC-1801, phân cấp điều khiển qua van FV-1701 làm nguồn nhập liệu cho tháp C-01 Nhiệm vụ chính cuả E-04 là thu hồi thêm nhiệt để tránh tạo hydrate ở đầu ra FV-1701 đồng thời qua đó áp suất giảm từ 75bar xuống 29bar

- Dòng thứ hai: Hydrocacbon lỏng từ đáy tháp C-05 có nhiệt độ -230C sau khi qua van SDV-1211 và được đưa qua van FV-1201 (được điều khiển qua hệ thống điều khiển phân cấp đo mức C-05 bằng LICA-1201 và kiểm tra lưu lượng FIC-1201) Dòng chảy này chứa 95% chất lỏng, quá trình được coi như một dòng hồi lưu ngoài

Trong tháp C-01 thành phần hydrocacbon nhẹ C1 và C2 được tách ra khỏi condensate bằng việc làm nóng lò tái đun E-01A/B lên 1090C Các hydrocacbon nhẹ thoát lên và được đưa tới máy nén khí K-01 để nâng áp suất dòng khí từ 29bar lên 47bar Bộ kiểm tra áp suất PICA đặt ở đầu tháp C-01 có nhiệm vụ giữ cho áp suất ở 29bar thông qua van PV-1303 cũng như trường hợp K-01 có sự cố thì van PV-1303 sẽ làm việc để đưa lưu lượng khí đỉnh tháp C-01 tới đuốc đốt

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 23

Lượng khí giàu Etan C2 sau máy nén khí K-01 có áp suất 47bar được làm mát từ

540C đến 410C trong bộ trao đổi Condensate/khí E-08 với một dòng lạnh 200C tới từ đáy V-03, tiếp đó khí lại được nén tiếp bằng máy nén giãn nở K-02 tới 75bar và được làm lạnh bằng E-19 Khí này được trộn lẫn với khí đến từ V-03 và được nén bởi máy nén hai cấp K-03 tới 109bar và được làm lạnh bằng E-13, sau đó được bơm vào bẫy chất lỏng với mục đích khử nước Như vậy việc thu hồi sẽ tăng lên

Bình lọc đầu vào V-12 đặt trước K-01 để loại bỏ toàn bộ các hạt lỏng trong dòng khí Chất lỏng tại đáy V-12 được kiểm tra mức bằng bộ LICA-1401 để điều khiển đóng mở hệ thống xả Bộ chênh áp PDIA-1321 được lắp đặt để phát hiện sự chênh áp giữa các đĩa lọc trong tháp do bọt gây ra Sau quá trình tách phân đoạn C-01, phần lỏng

ở đáy tháp được lấy ra từ Reboiler E-01 (chủ yếu là C3, C4, C5) có nhiệt độ 1090C, sau khi thu gom lại tại bộ trao đổi nhiệt E-01A/B dòng hydrocacbon lỏng sẽ tự chảy đến V-

15 bằng trọng lực để tách thêm các hydocacbon C1,2 ở dạng hơi cho quay lại đáy tháp, phần lỏng ở đáy V-15 được cấp cho tháp ổn định C-02 như một nguồn cấp liệu Mức của V-15 được kiểm tra qua bộ kiểm tra mức LICA -1302 và lưu lượng tới C-02 được kiểm tra qua van FV-1301 trước khi vào C-02 Khí khô chủ yếu là C1,2 tách ra từ tháp C-01 được đưa tới đường khí thương phẩm cung cấp cho hai nhà máy điện Bà Riạ và Phú Mỹ

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 24

Ap suất làm việc cuả hệ thống tách được điều khiển ở 16bar bởi hoạt động cuả

bộ ngưng tụ E-11 thông qua van điều khiển, van tiết lưu cho dòng khí nóng đi qua 2101A, công suất cuả nó được thiết kế là 30% dòng tổng, khí dư thừa được đốt qua PV-2101B C-03 có nhiệm vụ tách hỗn hợp Bupro thành hai sản phẩm riêng biệt là Butan và Propan Tháp C-03 gồm 30 mâm kiểu van có đường kính 1750mm, có một nguồn cấp liệu tới mâm thứ 14 được cấp từ đáy tháp ổn định C-02, một bộ ngưng tụ ở đỉnh và một nồi tái đun ở đáy Hơi Propan và Butan sau khi tách ra hóa hơi lại ngưng

PV-tụ ở 460C trong bộ ngưng tụ E-11 kiểu trao đổi khí lạnh và được dẫn tới V-05 bằng trọng lực V-05 là một bình chứa nằm ngang có đường kính 220mm và dài 6000mm Propan lỏng bơm lên bằng bơm P-03A/B có công suất 175m3/h, cột áp 70,5m được dẫn động bằng động cơ có P = 30KW Dòng propancó lưu lượng 49m3/h được đi qua bộ kiểm tra mức LICA-2201 tới bình chứa Propan V-21A (LPG Bullet) Một dòng khác

có lưu lượng 89m3/h từ bơm xả được dẫn trở lại tháp C-03 như một dòng hồi lưu của

nó

Một nồi tái đun được lắp đặt ở đáy E-10 để cấp một dòng dầu nóng có nhiệt độ

970C và nhiệt độ của nó được kiểm soát bởi van nhiệt TV-2123 lắp đặt trên ống dẫn dầu nóng Lượng Butan lỏng còn lại trong thiết bị tái đun được đưa ra khỏi E-10 qua

bộ kiểm tra mức LICA-2101 qua đường ống dẫn Butan hoặc bình chứa V-21 sau khi được làm lạnh xuống 600C trong bộ trao đổi nhiệt E-17 với dòng hỗn hợp Bupro lỏng tới từ đỉnh tháp C-02 và xuống 450C ở E-12 (Butan Cooler) của bộ trao đổi khí lạnh

Bộ truyền chênh áp PDIA-2121 được lắp đặt để phát hiện sự chênh áp cao trong tháp

do bọt gây ra Ba bộ chỉ thị nhiệt độ được lắp tại các mâm 13, 14, 20 để thông báo các trạng thái làm việc của tháp

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 25

1.4 Trung tâm điều khiển nhà máy xử lý khí Dinh Cố

1.4.1 Nguyên lý xây dựng hệ thống

Hệ thống điều khiển là trung tâm điều khiển toàn bộ nhà máy Hệ thống này được xây dựng trên nguyên lý sau:

- Đáp ứng tối đa quy trình công nghệ của nhà máy

- Đảm bảo vận hành an toàn, phát hiện mọi sự cố trong nhà máy

- Phát hiện rò rỉ khí và cháy để chống cháy nổ

- Dễ dàng vận hành, bảo dưỡng

- Xây dựng trên cơ sở hệ thống tự động hoá

- Có tính tập trung và tin cậy cao

- Có tính dự phòng

- Khi có sự cố phải báo động và dừng ngay các thiết bị đó và các thiết bị có liên quan

- Hiển thị các số liệu dưới dạng đồ thị trong thời gian 20 phút

- Lưu trữ các số liệu trong thời gian 6 tháng

- In các số liệu ra máy in

1.4.2 Chức năng của hệ thống điều khiển tự động

Để đáp ứng được nguyên lý vận hành nói trên, hệ thống điều khiển được xây dựng thành ba hệ thống thành phần sau:

- Hệ thống điều khiển phân phối DCS ( Distributed Control System)

- Hệ thống dừng an toàn SSD (Safety Shutdown System)

- Hệ thống phát hiện khí và lửa F&G (Fire and Gas System)

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 26

Ba hệ thống này kết nối với nhau và được thực hiện toàn bộ các hoạt động của hệ thống điều khiển trong nhà máy

a) Hệ thống điều khiển phân phối DCS

 Chức năng của hệ thống DCS

Đây là hệ thống chủ, bao trùm toàn bộ hệ thống công nghệ, hệ thống phụ trợ bao gồm: vùng htiết bị, cáp, tủ nối các thiết bị, tủ điều khiển từ xa, tủ chính, người điều khiển

Hệ thống DCS có chức năng nhận và hiển thị các giá trị nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, thành phần từ các cảm biến Kết nối với hệ thống điều khiển của các cụm thíêt bị: máy phát điện, máy nén

Nhận và hiển thị các thông báo về trạng thái van, tín hiệu báo động từ SSD, tín hiệu báo dò khí, lửa từ hệ htống F&G

Sơ đồ hệ tnống điều khiển DCS được cho ở hình 1.4

 Cấu hình DCS gồm:

- Vùng thiết bị (Field Instruments) bao gồm các tiết bị van (van cầu, van điện từ), các đèn báo, các thiết bị dò, các công tắc của hệ thống F&G và hệ thống SSD

- Thiết bị đầu ra được nối với bảng khu vực

- Cáp dẫn chịu lực tốt để truyền số liệu

- Tủ chính có nguồn cung cấp ổn định và khối điều khiển ổn định

- Người điều khiển bàn phím: có 5 người

- Bảng điều khiển cục bộ dãy đầu vào dùng để điều khiển thiết bị nung dầu nóng, khử nước, thiết bị đo đếm

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống DCS

Tín hiệu đầu vào:

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 27

- Analog Input: 4-20mA

- Digital Input: 24VDC

Tín hiệu đầu ra:

- Analog Output: 4-20mA, áp suất khí nén : 20-100PSI

- Digital Output: 24VDC

Hoạt động của hệ thống DCS thông qua thanh dẫn siêu tĩnh để kết nối các bảng điều khiển, nhiệm vụ của người điều khiển nhà máy là theo dõi các thông số đặt

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 28

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 29

b) Hệ thống dừng an toàn SSD

 Chức năng của hệ thống SSD

SSD là hệ thống dừng độc lập thực hiện công tác an toàn trong trường hợp các công tắc cảm biến phát hiện điều kiện không bình thường tại các thông số vượt quá giới hạn cho phép

Hệ thống SSD bao gồm: vùng thiết bị, tủ nối các thiết bị, tủ điều khiển từ xa, máy báo hiệu

Hệ thống SSD có nhiệm vụ nhận và hiển thị các trạng thái của các công tắc, cảm biến từ hệ thống phát hiện rò rỉ nhằm:

- Thực hiện các Logic cần thiết và đưa tín hiệu đóng các van, cụm thiết bị như: thiết bị đóng khẩn cấp ESDV, thiết bị đóng sự cố PSD

- Báo động trong trường hợp có sự cố

- Gởi thông tin cho hệ thống DCS

 Cấu hình hệ thống SSD

Vùng thiết bị của hệ thống SSD là các thiết bị van, các thiết bị gia nhiệt lạnh trong quá trình xử lý khí Các thiết bị đấu ra được dẫn đến hộp nối chuyển tiếp (Junction Proxe)

nóng-Tủ nối các thiết bị (Marshalling cabinets) được nối giữa khối thiết bị đầu cuối với thiết bị an toàn

Tủ chính nối tín hiệu vào/ra từ xa có nguồn cấp ổn định, có bộ nhân ba ổn định thuộc khối xử lý trung tâm TMR CPU (Trip Mondular Nedudant The Central Processor Unit), tủ có khoảng trống 20% để nối các tín hiệu vào ra được nâng cấp sau này

Hệ thống này được kết nối với hệ thống DCS

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống SSD

Tín hiệu đầu vào:

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 30

- Analog : 4-20mA

- Digital : 24VDC

Tín hiệu đầu ra:

- Digital : 24VDC, Mobus Các logic đóng an toàn van đóng khẩn cấp ESD, van xử lý PSD

Hoạt động của hệ thống SSD dựa vào tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra để thực hiện các logic đóng an toàn van ESD, van PSD Các logic này được thực hiện bởi bộ nhân ba ổn định TRM, thông qua dãy kết nối để dẫn đến bảng đềukhiện SSD, nhiệm vụ của người điều khiển là theo dõi báo động và thông qua dãy kết nối để hiển thị trên hệ thống DCS, ngoài ra hệ thống SSD còn nhận tín hiệu điều khiển của các van ESD, PSD từ hệ thống phát hiện khí và lửa F&G

c) Hệ thống phát hiện khí và lửa F&G

Đây là hệ thống có chức năng độc lập thực hiện công tác phát hiện rò rỉ khí và lửa

để có biện pháp ứng phó kịp thời, đưa tín hiệu cho hệ thống SSD để đóng an toàn, kích hoạt hệ thống phòng chống cháy

F&G có chức năng nhận và hiển thị các trạng thái của tất cả các đầu dò phát hiện rò

rỉ khí và lửa nhằm:

- Thực hiệc các logic cần thiết và đưa tín hiệu sang hệ thống SSD

- Kích hoạt các hệ thống phòng chống cháy bằng CO2, nước, Nitơ

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 31

Tủ nối các thiết bị (Marshalling Cabinets) được nối giữa khối thiết bị đầu cuối với thiết bị an toàn

Tủ chính nối tín hiệu vào/ra từ xa có nguồn cun gcấp ổn định, có bộ nhân ba ổn định thuơc khối xử lý trung tâm TMR CPU (Trip Mondular Nedudant The Central Processor Unit), tủ có khoảng trống 20% để nối các tín hiệu vào ra được nâng cấp sau này

Hệ thống này được kết nối với hệ thống DCS

Nguyên lý hoạt động của hệ thống F&G

Tín hiệu đầu vào:

- Dò khí : Analog 4-20mA

- Flame : Digital 24VDC Tín hiệu đầu ra:

- Digital : 24VDC

Hoạt động của hệ thống F&G dựa vào tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra khi 2 trong 3 đầu dò lửa (khí, nhiệt hoặc khói) phát hiện có lửa để thực hiện các logic kích hoạt hệ thống đánh lửa ở hầm đốt và truyền tín hiệu cho hệ thống SSD để đóng khẩn cấp van ESD, các logic này thực hiện bởi bộ nhân ba ổn định TMR Thông qua dãy kết nối để dẫn bảng điều khiển của hệ thống F&G, nhiệm vụ của người vận hành là theo dõi báo động, hỗ trợ phòng cháy

Hệ thống F&G thông qua phần cứng (dãy kết nối) để hiển thị trên hệ thống DCS

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 32

Chương 2 HOẠT ĐỘNG CỦA THÁP C-02 2.1 Tháp ổn định C-02 (Stabilizer)

2.1.1 Chức năng và nhiệm vụ của tháp C-02

Tháp ổn định C-02 được lắp đặt ở chế độ MF, khi giai đoạn GPP được lắp đặt hoàn chỉnh thì nó có thể làm việc ở cả chế độ MF và GPP

Nhiệm vụ chính của C-02 là tách riêng butan và propan ra khỏi C5+ thành hai sản phẩm riêng biệt đồng thời ổn định thành phần condensate thương phẩm

Chức năng chính của tháp là tạo ra sản phẩm bupro khi qua C-03 Việc tạo ra sản phẩm bupro và ổn định thành phần condensate phụ thuộc vào yêu cầu của người tiêu dùng, thành phần condensate được tạo ra nhờ việc điều chỉnh thông qua nhiệt độ của dòng hơi hồi lưu từ nồi tái đun E-03

2.1.2 Cấu tạo của tháp

áp suất thiết kế : 12,5bar

Ap suất làm việc : 11bar

Thể tích : 83m3

Tháp C-02 có 30 mâm kiểu van có đường kính 2.140mm, có một nguồn nhập liệu trên mâm thứ 10 từ đáy tháp C-01, có một bộ ngưng tụ E-02 (Stabilizer

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 33

Condensate) ở đỉnh, một thiết bị tái đun nóng E-03 (Stabilizer Reboiler) ở đáy Bộ truyền chênh áp PDIA-1521 được lắp đặt để phát hiện sự chênh áp cao hơn trong tháp

do bọt gây ra Ba bộ chỉ thị nhiệt độ được đặt tại các mâm 9, 10, 30 để thông báo trạng thái làm việc của tháp

Cấu tạo của các đĩa lọc trong tháp

Mâm hay còn gọi là các đĩa lọc, tuỳ thuộc vào nguyên liệu đầu vào và độ tinh khiết của distillat mà ta có số mâm nhiều hay ít Mâm có dạng hình tròn, là một tấm thép không gỉ và có đục những lỗ, tại lỗ đó người ta gắn những vật cản Mâm được gắn

cố định vào thân tháp, có các vòng và thanh đỡ để mâm được cân bằng Khoảng cách giữa các mâm phụ thuộc vào những đặc trưng về cấu trúc và phải được lựa chọn sao cho chế độ bảo trì là tốt nhất

Trên mâm có các bộ phận sau:

- ống chảy chuyền: Chất lỏng từ đĩa trên chảy xuống theo ống chảy

chuyền, tiết diện của nó có thể là hình viên phấn hay tròn Số ống phụ thuộc vào kích thước chóp và lưu lượng lỏng Nó có thể được gắn hai bên hay chính giữa đĩa, ống chảy chuyền phải được kéo sát xuống mâm dưới và phải thấp hơn gờ chảy tràn của mâm dưới để giữ một lớp chất lỏng trong ống ngăn không cho pha hơi đi qua nó

- Gờ chảy tràn: Nó là một vách ngăn có chiều cao nhất định, thấp hơn gờ

chắn của ống hơi Mục đích để giữ cho mực chất lỏng ở trên mâm tạo điều kiện cho sự tiếp xúc giữa pha lỏng và pha hơi trên mâm tốt hơn

- Chóp: Còn gọi là van có dạng tròn được lắp vào mâm bằng nhiều cách

khác nhau Trên chóp có rãnh để khí đi qua, chóp có tác dụng để cho khí từ mâm dưới lên qua các ống khí rồi xuyên qua các rãnh của chóp và xục qua lớp chất lỏng ở trên đĩa Các chóp trên mâm có lưu lượng hơi tự điều chỉnh nâng lên, hạ xuống nhờ tác dụng của dòng hơi đẩy từ dưới lên

GVHD:PGS.TS Dương Hoài Nghĩa SV:Lê Văn Tuấn 34

2.1.3 Nguyên lý điều khiển hoạt động của tháp C-02

Hình 2.1: nguyên lý hoạt động của tháp C-02

Cụm tháp C-02 hoạt động theo nguyên lý của một tháp chưng cất phân đoạn Dòng condensate từ bình V-15 được đưa vào mâm thứ 10 của tháp C-02 ở nhiệt độ

680C do đồng hồ chỉ thị nhiệt độ TI-1501 báo Dong nhập liệu sẽ đi xuống đáy tháp, tại

đó mức chất lỏng luôn được duy trì Rơle báo mức cao LAHH-1521 được đặt tại đây, khi có tín hiệu từ thiết bị đo mức LG-1521, rơle này tác động, tín hiệu dừng công nghệ PSD tác động đến van sự cố đầu vào của tháp (SDV-1301) Người vận hành theo dõi mức tại bình tách nhờ thiết bị đo mức LG-1521 Ngoài ra tháp được lắp một bộ chuyển đổi độ chênh áp sang dòng (4-20mA), mục đích là dò sự chênh áp cao trong tháp do bọt khí gây ra làm tắc đường ống dẫn (PDT-1521)