Báo cáo thực tập Quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí Dinh Cố. Bảo vệ rất thành công

Nhà máy được thiết kế với điều kiện nguyên liệu đầu vào bão hòa nước do sự có mặt của nước trong khí có thể ngưng tụ trong ống dẫn và tạo hydrat, cản trở quá trình vận hành của các thiết

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ

Trình độ đào tạo : Đại học

Hệ đào tạo : Đại học chính quy

Ngành : Công nghệ kĩ thuật hoá học

Chuyên ngành : Hoá dầu

Đơn vị thực tập : Nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Toàn Sinh viên thực hiện : Đặng Thu Sương

Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng 07 năm 2014

NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

………., ngày…… tháng ……năm 20… Xác nhận của đơn vị

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Thái độ tác phong khi tham gia thực tập

-

-

-

2 Kiến thức chuyên môn -

-

-

-

3 Nhận thức thực tế -

-

-

-

-

4 Đánh giá khác -

-

-

5 Đánh giá kết quả thực tập - Giảng viên hướng dẫn

Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Toàn đã trực tiếp hướng dẫn để giúp em hoàn thành bài báo cáo, cám ơn sự giúp đỡ của các bạn trong lớp

Vũng Tàu, ngày 30 tháng 07 năm 2014

Sinh viên thực hiện Đặng Thu Sương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 2

1.1 Vị trí địa lý 2

1.2 Lịch sử hình thành 2

1.3 Nhiệm vụ 3

Chương 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 4

2.1 Nguyên liệu đầu vào 4

2.2 Sản phẩm 6

2.3 Nguyên lý vận hành 7

2.4 Các chế độ vận hành 7

2.4.1 Chế độ AMF 8

2.4.2 Chế độ MF 8

2.4.3 Chế độ GPP thiết kế 9

2.4.4 Chế độ GPP chuyển đổi 9

2.5 Quy trình công nghệ chế độ GPP chuyển đổi 10

Chương 3 HỆ THỐNG THIẾT BỊ 17

3.1 Hệ thống thiết bị chính 17

3.1.1 Hệ thống máy nén 17

3.1.1.1 Máy nén K-1011A/B/C/D 17

3.1.1.2 Máy nén K-01/02/03/04 19

3.1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt E-14 22

3.1.3 Hệ thống thiết bị tách 23

3.1.3.1 Thiết bị tách Slug Catcher 23

3.1.3.2 Thiết bị tách V-03 25

3.1.3.3 Thiết bị tách Filter Separator V-08 27

3.1.4 Hệ thống tháp chưng cất 27

3.1.4.1 Tháp tách Ethane C-01 27

3.1.4.2 Tháp ổn định C-02 29

3.1.4.3 Tháp tách C-03 (C3/C4, Splitter) 31

3.1.4.4 Tháp C-04 (Gas Stripper) 32

3.1.4.5 Tháp chưng cất nhiệt độ thấp C-05 33

3.1.5 Thiết bị hấp phụ V-06A/B 34

3.1.6 Turbo-Expander CC-01 41

3.2 Hệ thống phụ trợ 43

3.2.1 Hệ thống bồn chứa và bơm sản phẩm 43

3.2.2 Hệ thống đuốc 44

3.2.3 Hệ thống bơm methanol 45

3.3.4 Hệ thống bơm xuất xe bồn 45

3.2.5 Hệ thống dầu nóng 45

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố là đơn vị trực thuộc Tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam, hoạt động trong lĩnh vực vận chuyển, chế biến và kinh doanh các sản phẩm khí, cung cấp sản phẩm khí cho toàn khu vực miền Nam và trên toàn quốc Việc đi vào hoạt động của nhà máy đã góp phần thúc đẩy và đánh dấu bước phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp khí hiện nay

Trong bài báo cáo này, em sẽ tập trung trình bày về quy trình công nghệ của chế độ GPP chuyển đổi của nhà máy xử lý khí Dinh Cố với những nội dung sau:

- Giới thiệu chung về nhà máy

- Quy trình công nghệ chế độ GPP chuyển đổi

- Các hệ thống thiết bị trong nhà máy

1.2 Lịch sử hình thành

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố là nhà máy trực thuộc Tổng công ty khí Việt Nam (PVGAS) được xây dựng vào năm 1997 Đến tháng 10/1998, nhà máy chính thức được đưa vào vận hành cùng kho cảng Thị Vải, đánh dấu việc hoàn thành toàn bộ dự án khí Bạch Hổ, giúp PVGAS có khả năng cung cấp khí khô, LPG và condensate cho thị trường nội địa

Tháng 11/2002, dự án khí Nam Côn Sơn được đưa vào vận hành, làm gia tăng đáng kể lượng khí cung cấp cho khách hàng công nghiệp ở khu vực miền Nam Việt Nam

Đến ngày 4 /4/2005, 15 tỷ m3 khí khô được đưa vào bờ cung cấp cho các nhà máy điện, đánh dấu một cột mốc quan trọng cho quá trình phát triển của PVGAS nói riêng và của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam nói chung Hiện nay, PVGAS đã trở thành một công ty vững mạnh với đội ngũ nhân viên đông đảo, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ khí khô, LPG và condensate cho thị trường Việt Nam Song song với việc kinh doanh và chế biến các sản phẩm khí trong nước, hiện nay công ty còn liên doanh với các đối tác nước ngoài kinh doanh nguồn khí hóa lỏng LPG và hợp tác đầu tư trong việc tìm kiếm, thăm dò nguồn khí mới

Trang 3

1.2 Nhiệm vụ

Trong hơn mười năm khai thác dầu (từ 1983 – 1995), ta buộc phải đốt khí đồng hành, điều này không chỉ làm lãng phí một lượng lớn nguồn tài nguyên thiên nhiên của đất nước mà còn gây ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển hàng loạt của các mỏ khí thiên nhiên ở thềm lục địa phía Nam đòi hỏi chúng ta phải tìm ra những giải pháp thích hợp cho việc khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này

Đến tháng 5/1995, hệ thống thu gom khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ đã hoàn thành, đóng vai trò cung cấp khí nguyên liệu cho Nhà máy xử lý khí Dinh

Cố Nhà máy đi vào hoạt động với những nhiệm vụ chính như sau:

 Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom được trong quá trình khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ và các mỏ khác ở ngoài khơi Việt Nam

 Cung cấp khí thương phẩm làm nhiên liệu cho các nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện đạm Phú Mỹ và làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác

 Thu hồi sản phẩm lỏng (LPG, condensate) có giá trị kinh tế cao hơn so với khí đồng hành ban đầu

Như vậy, đi vào hoạt động với những nhiệm vụ chính như trên, Nhà máy

xử lý khí Dinh Cố không những giải quyết được vấn đề sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên khí mà còn mang lại doanh thu từ việc bán các sản phẩm hoá lỏng

và condensat trong nước cũng như xuất khẩu nước ngoài Bên cạnh đó, LPG còn thay thế dần nguyên liệu than đá, than củi, mang lại sự tiện lợi rất lớn trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và kèm theo các lợi ích như ổn định sản xuất, giải quyết được vấn đề việc làm cho người lao động

Trang 4

Chương 2

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Nguyên liệu đầu vào

Hiện nay, nguyên liệu Nhà máy xử lý khí Dinh Cố sử dụng là khí đồng hành khai thác từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông, được dẫn vào bờ theo đường ống 16” Theo thiết kế, khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ sẽ được dẫn vào nhà máy với lưu lượng 4,3 triệu m3/ngày, áp suất 109 bar Tuy nhiên, theo thời gian thì các thông số vật lý cũng như thành phần cấu tử và lưu lượng sẽ có sự thay đổi,

vì vậy ở đây ta chỉ xét đến nguồn nguyên liệu hiện tại như sau:

 Năng suất : 5,9 – 6,1 m3/ngày

 Nhiệt độ : 270C

 Áp suất : 70 – 75 bar

 Hàm lượng nước : bão hòa tại điều kiện nhập liệu

Áp suất đầu vào nhà máy theo thiết kế là 109 bar, chênh lệch khá nhiều so với hiện tại Nguyên nhân của sự chênh lệch áp suất này là vì lý do: Từ năm

2002, khí đồng hành từ mỏ Rạng Đông được đưa về giàn nén trung tâm của mỏ Bạch Hổ qua đường ống 16” để đưa về bờ, tăng công suất nhà máy từ 4,3 triệu

m3/ngày lên 5,7 triệu m3/ngày Do lưu lượng tăng lên nên sụt áp qua đường ống cũng tăng lên, dẫn đến áp suất đầu vào nhà máy hiện tại chỉ còn 70 – 75 bar Nhà máy được thiết kế với điều kiện nguyên liệu đầu vào bão hòa nước

do sự có mặt của nước trong khí có thể ngưng tụ trong ống dẫn và tạo hydrat, cản trở quá trình vận hành của các thiết bị trong quá trình chế biến Vì vậy, khí cần được dehydrat nhằm giảm nhiệt độ điểm sương, ức chế quá trình tạo hydrat của khí Có nhiều phương pháp sấy khí phổ biến như làm lạnh, hấp thụ, hấp phụ hay ức chế Tuy nhiên, phương pháp làm lạnh và ức chế không hiệu quả, còn phương pháp hấp phụ khá phức tạp trong điều kiện trên biển Trong khi đó, khí nguyên liệu yêu cầu tách sơ bộ phần lớn lượng nước tại giàn trước khi đi

Trang 5

vào các thiết bị khác nên nhà máy sử dụng phương pháp hấp thụ bằng glycol

do phương pháp này có sơ đồ thiết bị đơn giản, dễ vận hành khi ở ngoài giàn,

ít tiêu hao tác nhân sấy khí và đặc biệt dung dịch glycol có khả năng làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch nước Ngoài ra, glycol có thể hoà tan trong nước nên dễ dàng hấp thụ nước, thích hợp khi cần tách một lượng nước lớn và dung dịch không gây ăn mòn nên cho phép nhà máy sử dụng những thiết bị được chế tạo từ kim loại rẻ tiền để tiết kiệm chi phí sản xuất Các glycol phổ biến là DEG, TEG, EG nhưng DEG được nhà máy chọn lựa sử dụng vì không những đáp ứng được các yêu cầu cần thiết của chất hấp thụ như độ hoà tan hydrocacbon thấp (thấp hơn TEG từ 25 – 30%) nên tránh mất mát khí nguyên liệu, khả năng tạo bọt kém mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao, cả về vốn đầu

tư và năng lượng

Dưới đây là bảng số liệu phân tích thành phần khí nguyên liệu (Số liệu

Trang 6

Dựa vào bảng số liệu trên, ta có thể nhận thấy khí nguyên liệu cung cấp

cho nhà máy Dinh Cố có hàm lượng C2+ >10% nên thuộc loại khí béo, ngọt ẩm;

có hàm lượng CO2 nhỏ và hầu như không chứa khí H2S nên khi chế biến không phải qua giai đoạn làm ngọt khí, do đó thuận lợi cho quá trình chế biến và sản xuất LPG

2.2 Sản phẩm

Khí đồng hành được thu gom từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông được xử

lý tại nhà máy nhằm thu hồi các sản phẩm chính là khí khô, LPG và condensate Phần khí khô được sử dụng làm nhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện đạm Phú Mỹ, còn các sản phẩm lỏng sau khi ra khỏi nhà máy được dẫn

theo 3 đường ống 6” đến kho cảng Thị Vải cách nhà máy Dinh Cố 28 km 2.2.1 Khí khô (salegas)

Khí khô là sản phẩm khí thu được sau khi đã xử lý tách loại nước và các tạp chất cơ học, tách khí hóa lỏng và condensate tại nhà máy, đáp ứng được tiêu chuẩn để vận chuyển bằng đường ống và thoả mãn được các yêu cầu của khách hàng

Thành phần chủ yếu của khí khô là methane (> 90%) và ethane Ngoài ra trong khí khô còn lẫn các hydrocacbon nặng hơn và các khí khác như H2, N2,

CO2…với thành phần thay đổi tuỳ theo điều kiện vận hành So với dầu và than

đá thì khí khô khi cháy thải ra ít CO2 và NOx hơn, đặc biệt hầu như không thải

ra SOx khi cháy Do đó, khí khô là một nhiên liệu sạch

Trang 7

2.2.3 Condensate

Condensate là hỗn hợp hydrocacbon tồn tại ở thể lỏng trong điều kiện thường Thành phần của condensate chủ yếu là hydrocarbon mạch thẳng, bao gồm pentane và các hydrocarbon nặng hơn (C5+) Condensate chủ yếu được dùng làm dung môi, nhiên liệu hay nguyên liệu tổng hợp hoá dầu Condensate

từ mỏ Bạch Hổ và Nam Côn Sơn được dự trữ tại 2 bồn 6500 m3 thuộc kho cảng Thị Vải Tùy theo chế độ hoạt động của nhà máy mà các sản phẩm sẽ có những thông số đặc trưng khác nhau

2.3 Nguyên lý vận hành

Khí ẩm cung cấp cho nhà máy từ hai nguồn mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông phụ thuộc vào việc khai thác dầu thô Do đó, có sự chênh lệch giữa nhu cầu tiêu thụ khí khô và khả năng cung cấp khí ẩm Vì vậy, việc vận hành nhà máy tuân thủ một số thứ tự ưu tiên như sau:

 Ưu tiên cao nhất là tiếp nhận toàn bộ lượng khí ẩm cung cấp từ ngoài khơi Khi nhu cầu tiêu thụ khí nhỏ hơn lượng khí thu gom thì nhà máy vẫn tiếp nhận tối đa, lượng khí dư sau khi đã xử lý thu gom phần lỏng

sẽ được đốt bỏ

 Ưu tiên tiếp theo là đáp ứng nhu cầu tiêu thụ khí của các nhà máy điện Nếu nhu cầu tiêu thụ khí khô cao hơn lượng khí cung cấp từ ngoài khơi thì việc cung cấp khí được ưu tiên hơn việc thu hồi sản phẩm lỏng

 Ưu tiên cuối cùng là thu hồi sản phẩm lỏng LPG

Tuy nhiên, thực tế thì giá thành của các sản phẩm lỏng cao hơn nhiều so với sản phẩm khí nên trong quá trình vận hành, nhà máy vẫn chú trọng vào việc vận hành ở các chế độ thích hợp nhằm thu hồi lượng sản phẩm lỏng tối đa

Trang 8

tương ứng với 3 chế độ AMF, MF và GPP Sau khi hoàn tất chế độ GPP, tuỳ vào hoàn cảnh mà các chế độ được vận dụng linh hoạt Trong điều kiện bình thường, chế độ GPP được vận hành nhằm mục đích thu hồi tối đa lượng sản phẩm lỏng Tuy nhiên, từ năm 2002 đến nay, do phải tiếp nhận thêm lượng khí đồng hành từ mỏ Rạng Đông nên nhà máy đã vận hành theo chế độ GPP chuyển đổi nhằm giải quyết vấn đề tăng công suất khí đầu vào

2.4.1 Chế độ AMF (Absolute Minium Facility)

Chế độ AMF theo thiết kế là chế độ vận hành nhà máy ban đầu với các thiết bị tối thiểu, nhằm cung cấp khí cho các hộ tiêu thụ và không chú trọng vào

2.4.2 Chế độ MF (Minium Facility)

Đây là chế độ hoạt động trung gian của nhà máy nhằm thu hồi khoảng 630 tấn bupro/ngày và khoảng 380 tấn condensate/ngày Thiết bị của chế độ này bao gồm toàn bộ các thiết bị của chế độ AMF (trừ EJ-A/B/C) và được bổ sung thêm các thiết bị chính sau:

 Tháp ổn định condensate : C-02

 Các thiết bị trao đổi nhiệt : E-14, E-20

 Thiết bị hấp phụ : V-06A/B

 Máy nén: K-01, K-04A/B

2.4.3 Chế độ GPP thiết kế (Gas Processing Plant)

Chế độ GPP là chế độ vận hành tối ưu và hoàn thiện của nhà máy, được thiết kế để thu hồi 540 tấn propane/ngày, 415 tấn butane/ngày và 400 tấn condesate/ngày Chế độ này bao gồm các thiết bị của chế độ MF và được bổ sung một số thiết bị sau:

 Một tháp tách C3/C4 : C-03

 Một tháp Stripper : C-04

 Hai máy nén piton 2 cấp chạy khí 1200 kW : K-02, K-03

 Thiết bị Turbo-Expander 2200 kW : CC-01

 Các thiết bị trao đổi nhiệt : E-17, E-11, …

Chế độ GPP sử dụng công nghệ làm lạnh Turbo-Expander, là một công nghệ có hiệu quả nhất về làm lạnh vì khả năng làm lạnh sâu, có thể tự động hoá hoàn toàn và tự động điều chỉnh khi thành phần hỗn hợp khí nguyên liệu thay đổi Do đó trong chế độ này, ta có thể tách riêng butane và propane thay vì hỗn hợp bupro như trong chế độ MF

2.4.4 Chế độ GPP chuyển đổi (Modified Gas Processing Plant)

Năm 2001, khi phải tiếp nhận thêm lượng khí đồng hành từ mỏ Rạng Đông dẫn vào bờ, lưu lượng khí qua nhà máy đạt mức tối đa 5,7 triệu m3/ngày, áp suất đầu vào giảm xuống còn khoảng 70 – 75 bar, không thể đảm bảo giá trị áp suất thiết kế ban đầu là 109 bar Để giải quyết những phát sinh của việc tăng công suất, trạm nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D đã được lắp đặt để tăng áp suất khí nguyên liệu vào nhà máy lên 109 bar theo đúng thiết kế ban đầu, đảm bảo việc tăng sản lượng sản phẩm của nhà máy cũng như đủ áp suất cho dòng

Trang 10

khí cung cấp cho nhà máy điện Phú Mỹ 1 Vì vậy kể từ năm 2002, nhà máy đã vận hành theo chế độ GPP chuyển đổi do nhà thầu Flour Daniel đánh giá và thiết kế lại

Các thiết kế trong chế độ này gồm toàn bộ các thiết bị của chế độ GPP và được lắp đặt thêm trạm nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D cùng bình tách lỏng V-101 Trạm nén khí đầu vào gồm 4 máy nén khí, trong đó có 3 máy hoạt động

và 1 máy dự phòng Ngoài ra, một số thiết bị của nhà máy xử lý khí Dinh Cố cũng được cải hoán để kết nối, mở rộng với trạm nén khí

2.5 Quy trình công nghệ chế độ GPP chuyển đổi

Quy trình công nghệ chế độ GPP chuyển đổi được thể hiện trong hình 2.1

và nguyên lý vận hành của chế độ này như sau:

Khí vào nhà máy là khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông với lưu lượng khí ẩm khoảng 5,9 – 6,1 triệu m3/ngày Do nhà máy được thiết kế với điều kiện nguyên liệu đầu vào được bão hoà nước nên lượng khí ẩm này sau khi tách nước sơ bộ tại giàn sẽ được đưa vào hệ thống tách lỏng Slug Catcher của nhà máy bằng đường ống 16” ở điều kiện áp suất từ 65 – 80 bar, nhiệt độ từ 20 – 300C để tách khí nguyên liệu thành 3 pha: nước, condensate và khí

Nước được đưa ra từ Slug Catcher thông qua thiết bị điều khiển mức, đi vào bình tách nước V-52 để xử lý Tại đây, nước được làm giảm tới áp suất khí quyển và khí hydrocacbon bị hấp thụ sẽ được giải phóng, đưa vào đốt ở hệ thống đuốc đốt ME-51 Để loại bỏ toàn bộ lượng chất lỏng bị cuốn theo trước khi đốt, toàn bộ khí thải ra được thu gom vào ống thu gom có đường kính 20”

và đưa đến bình tách lỏng V-51 nằm ngang Lượng lỏng thu được từ bình tách V-51 được gia nhiệt lên 5500C nhờ thiết bị gia nhiệt bằng dầu nóng E-52 tích

tụ trong V-51 Mục đích của việc gia nhiệt là nhằm bay hơi triệt để các hydrocacbon nhẹ trước khi thải ra hầm đốt nhờ bơm P-51A/B

Thiết bị V-03 làm việc ở nhiệt độ 200C, được gia nhiệt nhờ thiết bị gia nhiệt bằng dầu nóng dạng ống xoắn E-07 nhằm tăng nhiệt độ cho dòng condensate lên cao hơn 200C để tránh tạo hydrat bên trong bình Khi lượng khí

ẩm vượt quá công suất vận hành của GPP, nó sẽ được bypass qua bình tách lỏng V-101 để cấp thẳng cho các hộ tiêu thụ, còn lượng lỏng tách ra ở V-101

và trước K-1011 cũng được đưa về V-03 để xử lý để đảm bảo an toàn Vì vậy,

áp suất làm việc của bình tách V-03 trong chế độ GPP chuyển đổi là 47 bar, thấp hơn so với chế độ GPP thiết kế (75 bar) Đây chính một trong những điểm khác biệt trong quy trình công nghệ của chế độ GPP và GPP chuyển đổi

Hiện nay, do sản lượng khai thác được nâng lên và nhu cầu sử dụng sản phẩm cũng ngày càng tăng nên yêu cầu đặt ra là phải tăng năng suất xử lý của nhà máy Để đảm bảo cho nhà máy hoạt động bình thường, dòng khí ra khỏi Slug Catcher được chia thành 2 dòng:

- Dòng thứ nhất có lưu lượng khoảng 1 triệu m3/ngày, sau khi tách khỏi dây chuyền hoạt động được đưa qua van giảm áp PV-106, giảm áp từ 65 – 80 bar xuống còn 54 bar và đi vào thiết bị phân tách thu hồi lỏng lỏng V-101 để tách riêng khí và lượng lỏng lẫn trong khí Lỏng tách ra tại đáy bình tách lỏng V-101 được đưa vào thiết bị tách V-03 là thiết bị tách ba pha để tách sâu hơn, còn khí ra ở đỉnh bình tách V-101 được đưa trực tiếp đến dòng khí thương phẩm

Trang 13

cung cấp cho các nhà máy điện bằng hệ thống ống dẫn có đường kính 16” Khi

đó, một lượng đáng kể các cấu tử C3, C4 sẽ theo dòng khí này đi ra cùng khí thương phẩm Vì vậy, nhược điểm của chế độ này là không thu hồi một cách triệt để propane và butane để sản xuất LPG

- Dòng khí thứ hai là dòng khí chính với lưu lượng khoảng 5,2 triệu

m3/ngày, được đưa vào hệ thống 4 máy nén khí K-1011A/B/C/D để nén dòng khí từ áp suất 65 – 80 bar lên đến áp suất thiết kế là 109 bar với nhiệt độ 450C

Do dòng khí này có chứa lượng lỏng kéo theo trong khí và bụi bẩn từ dòng khí đầu ra Slug Catcher hoặc đầu ra máy nén K-1011 nên sẽ được đưa vào thiết bị lọc V-08 nhằm đảm bảo vận hành các thiết bị chế biến Sau khi ra khỏi V-08, dòng khí chưa bão hòa nước nên cần được tách tinh nước bằng cách đưa vào thiết bị hấp phụ V-06A/B với mục đích đảm bảo nhiệt độ điểm sương của khí trước khi đưa vào cụm làm lạnh nhằm tránh hiện tượng tạo thành hydrate khi nhiệt độ của quá trình làm lạnh thấp và đảm bảo nhiệt độ điểm sương của khí thương phẩm đầu ra Dòng khí được đi qua các tầng chất hấp phụ từ nhôm oxit hoạt tính đến rây phân tử zeolit nhằm tách triệt để nước và giảm nhiệt độ điểm sương xuống đạt yêu cầu là -750C ở áp suất 34,5 bar Khí khô ra khỏi thiết bị hấp phụ được góp lại và đưa đến thiết bị lọc F-01A/B để tách bụi của chất hấp phụ bị kéo theo Phần lỏng ra khỏi thiết bị V-08 được đưa vào bình tách 3 pha V-03 để xử lý tiếp

Dòng khí sau khi được tách nước ở V-06A/B và lọc bụi ở F-01A/B là khí khô, dòng này được chia làm 2 phần :

- Phần thứ nhất: Khoảng 1/3 lượng khí khô ở trên được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt E-14 bằng cách thực hiện quá trình trao đổi nhiệt nhờ sự tiếp xúc giữa 2 dòng khí nóng và lạnh Dòng nóng là dòng đi từ tháp hấp thụ V-06A/B

có nhiệt độ 26,50C và dòng lạnh là dòng đi từ đỉnh tháp C-05 có nhiệt độ -450C Lúc này, dòng khí được làm lạnh xuống -350C Nếu nhiệt độ này thấp hơn giá trị -350C thì một lượng hydrocacbon lỏng có thể không được thu hồi, và nếu

Trang 14

nhiệt độ này cao hơn thì hydrate có thể hình thành trong đường ống Vì vậy, nhiệt độ này được điều chỉnh bằng dòng lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 thông qua bộ điều chỉnh nhiệt độ được lắp đặt trên đường ống đầu ra của dòng lạnh nhằm tránh hiện tượng nhiệt độ thấp hơn giá trị nhiệt độ thiết kế đường ống (-1000C) bằng cách giới hạn dòng khí lạnh bypass qua E-14 Sau đó, dòng khí tiếp tục được làm lạnh sâu bằng cách giảm áp qua van tiết lưu FV-1001 để giảm áp suất từ 109 bar xuống 37 bar, bằng áp suất làm việc của đỉnh tháp chưng cất C-05 Đồng thời với quá trình giảm áp, nhiệt độ của dòng khí sẽ giảm xuống tới -620C Khi đó, dòng khí sẽ chứa khoảng 56% mol lỏng và được đưa tới đĩa trên cùng của tháp C-05 như một dòng hồi lưu ngoài

- Phần thứ hai: Sau khi đã được tách nước, khoảng 2/3 lượng khí khô còn lại sẽ được đưa vào thiết bị giãn nở Turbo-Expander CC-01 để thực hiện việc giảm áp suất khí nguyên liệu đầu vào từ 109 bar xuống 35 bar nhằm làm lạnh dòng khí xuống -120C Ở nhiệt độ này, phần lớn hydrocacbon nặng C3+ được hóa lỏng và làm dòng nạp liệu vào đáy tháp C-05, dòng nguyên liệu phần chính

là ở trạng thái hơi nên đóng vai trò như dòng đun sôi lại tháp C-05

Như vậy, khí khô sau khi ra khỏi thiết bị lọc F-01A/B được phân tách ra thành hai dòng đưa sang các thiết bị E-14 và CC-01 để giảm nhiệt độ, sau đó mới đưa vào tháp tinh cất C-05 hoạt động ở áp suất 37 bar, nhiệt độ của đỉnh tháp và đáy tháp tương ứng là -420C và -200C Nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa dòng đỉnh và dòng đáy nên các cấu tử nhẹ (chủ yếu là C1, C2) có nhiệt độ -420C

sẽ được tách ra và bay lên đỉnh tháp, đóng vai trò là dòng nhiệt lạnh tận dụng cho thiết bị trao đổi nhiệt E-14 và sau đó được đưa đến phần nén của thiết bị CC-01, nâng áp suất lên 47 bar nhằm đảm bảo yêu cầu cho dòng khí thương phẩm Hỗn hợp khí đi ra từ thiết bị này được đưa vào hệ thống đường ống 16” đến các nhà máy điện Còn các cấu tử nặng, chủ yếu là propane và các cấu tử nặng hơn sẽ rơi xuống đáy tháp, sau đó được đưa vào đỉnh tháp C-01 như dòng hồi lưu ngoài Trước khi đi vào CC-01, dòng khí này được trích ra một phần

Trang 15

nhỏ để đóng vai trò tái sinh cho thiết bị hấp phụ V-06, sau đó đưa đi tách nước

ở V-07 và nhập lại dòng khí thương phẩm tại CC-01 Dòng khí này được qua thiết bị đo lường và theo đường ống dẫn đến trạm khí thấp áp

Dòng lỏng tại đáy của tháp tách C-05 sau khi qua van giảm áp được đưa vào thiết bị tách ethane C-01 C-01 là một tháp đĩa dạng van hoạt động như một thiết bị chưng cất Trong chế độ GPP chuyển đổi, tháp C-01 có 3 dòng nhập liệu gồm: Dòng lỏng từ đáy tháp C-05 đi vào đĩa trên cùng, đóng vai trò như dòng hồi lưu ngoài của tháp, dòng khí ra từ bình tách V-03 sau khi giảm áp xuống 27 bar được đưa vào đĩa thứ 8 và dòng lỏng từ đáy bình tách V-03 sau khi được gia nhiệt tại E-04 được đưa vào đĩa thứ 20

Tháp C-01 có nhiệm vụ tách các hydrocacbon nhẹ như methane và ethane

ra khỏi condensate nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa đỉnh tháp và đáy tháp Tháp hoạt động ở áp suất 27 bar, nhiệt độ đỉnh 100C, nhiệt độ đáy tháp 1000C được duy trì nhờ thiết bị gia nhiệt E-01A/B E-01A/B là thiết bị đun sôi lại nhằm cung cấp dòng hơi đi trong tháp và tăng sự phân tách các cấu tử khí nhẹ ra khỏi condensate Khí nhẹ ra khỏi đỉnh tháp C-01 được đưa vào bình tách V-12 để tách lỏng có trong khí Sau đó được máy nén K-01 nén từ áp suất 27 bar đến áp suất 45 bar rồi đưa vào bình tách V-13 để tách các hạt lỏng tạo ra trong quá trình nén Lưu lượng của dòng khí qua máy nén và công suất của máy nén có thể thay đổi để sao cho đảm bảo áp suất làm việc của C-01 là 27 bar Dòng khí

ra khỏi V-13 được nén tiếp đến áp suất 70 bar nhờ máy nén K-02, sau đó được làm mát nhờ thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-19 Dòng khí ra khỏi thiết

bị E-19 lại được máy nén K-03 nén đến áp suất thiết kế là 109 bar, và được làm mát tại thiết bị trao đổi nhiệt E-13 và cuối cùng quay trở lại làm nguyên liệu cho bình tách V-08 Mục đích của việc nén khí là nhằm đưa khí từ đỉnh tháp tách C-01 trở lại đầu vào máy nén để tận thu tối đa lượng LPG bị bốc lên đỉnh tháp C-01 Riêng máy nén K-02/03 thực hiện việc nén khí từ K-01 đưa về trộn với khí ẩm đầu vào nhằm tăng tỷ lệ thu hồi lỏng Hỗn hợp lỏng ra ở đáy C-01

xe bồn hoặc đưa về kho cảng Thị Vải hay tới tháp C-03 để tách riêng butane và propane Tuy nhiên, hiện nay cụm chưng cất C-03 không còn làm việc do yêu cầu sản phẩm không cần tách riêng biệt butane và propane

Condensate ra khỏi đáy tháp C-02 có nhiệt độ cao được tận dụng để gia nhiệt cho dòng lỏng ra từ đáy V-03 thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, nhằm bốc hơi một phần các cấu tử nhẹ quay trở lại đáy tháp, đồng thời nhiệt độ của dòng condensate cũng giảm xuống còn 600C, sau đó được làm mát tiếp đến

450C tại thiết bị làm lạnh bằng quạt E-09 cuối cùng được đưa vào bồn chứa hoặc dẫn về kho cảng Thị Vải Nhiệt độ tháp C-02 được điều khiển bởi van dầu nóng TV-1523 sao cho làm lượng C5 trong LPG < 2% vì khi đó sản phẩm càng cho nhiều LPG

Trang 17

Chương 3

HỆ THỐNG THIẾT BỊ 3.1 Hệ thống thiết bị chính

 Sự thay đổi đột ngột của mật độ khí nén không ảnh hưởng tới khả năng làm việc của máy nên máy nén piston được ứng dụng khá rộng rãi Tuy nhiên, bên cạnh đó, máy nén khí piston hoạt động không cân bằng, làm việc còn khá ồn và rung động do có các khối lượng tịnh tiến qua lại Mặt khác, khí nén cung cấp không được liên tục, do đó phải có bình chứa khí nén

đi kèm

Mặc dù vẫn tồn tại những nhược điểm như trên nhưng so với những ưu điểm mà nó đem lại thì máy nén khí piston được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế cho hệ thống điều khiển bằng khí nén trong công nghiệp như chế độ vận hành của nhà máy xử lý khí Dinh Cố hiện nay

3.1.1.1 Máy nén khí K-1011A/B/C/D

a Chức năng

Hệ thống máy nén khí gồm 4 máy nén piston, trong đó có 3 máy hoạt động (K-1011A/B/C) và 1 máy dự phòng (K-1011D), được lắp đặt với chức năng

Trang 18

nén khí đầu vào từ 75 bar lên 109 bar Do lưu lượng khí tăng từ 4,3 triệu

m3/ngày (theo thiết kế) lên 5,7 triệu m3/ngày như hiện nay nên nhà máy phải lắp đặt trạm máy nén đầu vào để nâng áp suất lên bằng với áp suất theo thiết kế ban đầu, để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy

b Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Cụm máy nén K-1011A/B/C/D nhà máy sử dụng là hệ thống các máy nén kiểu piston đơn cấp, hành trình kép và sử dụng động cơ chính là động cơ chạy khí, trong đó :

Máy nén :

 Tên hãng sản xuất : Dresser-rand

 Kiểu : 5DVIP4 -1, 4 xi lanh, 1496, 18 Hp

Động cơ :

 Tên hãng sản xuất : Caterpillar

 Kiểu : CAT 3608TALE, 8 máy, tốc độ 750-900-1000 RPM, 1998 Hp Máy nén khí hành trình kép có đặc điểm là nén khí ở cả 2 phía của piston

Vì quá trình nén theo cả 2 phía hiệu quả hơn quá trình nén 1 phía nên do đó, máy nén hành trình kép thường có hiệu suất cao hơn và tiết kiệm điện năng với công suất tiêu hao khoảng từ 5,3 – 5,7 kW/m3/phút, trong khi máy nén khí hành trình đơn thực tế có công suất tiêu hao từ 7,8 – 8,5 kW/m3/phút Dưới đây là một số thông số vận hành của hệ thống máy nén khí K-1011A/B/C/D :

 Công suất mỗi máy: 1,67 triệu m3/ngày

 Áp suất khí đầu vào: thông thường từ 70 – 80 bar, thấp nhất là 60 bar

 Áp suất đầu ra: 109 bar (sau khi làm mát ở đầu ra)

 Áp suất thiết kế: 139 bar ở cả đầu vào và đầu ra

Nguyên lý làm việc của máy nén piston đơn cấp hành trình kép như sau: Khi piston chuyển động từ trái sang phải, thể tích tăng, áp suất giảm Lúc này, van nạp mở ra và khí ở bên ngoài được hút vào trong xy lanh thực hiện quá trình nộp khí Khi piston chuyển về bên trái, không khí trong xy lanh được nén

Trang 19

lại, áp suất trong xy lanh tăng dần, van nộp đóng Đến khi áp suất tăng lên lớn hơn sức căng lò xo (van xả) thì van xả sẽ tự động mở, khí nén đi qua van xả theo đường ống đến bình chứa khí nén và kết thúc một chu kỳ làm việc Cứ như vậy, chu trình này được lặp đi lặp lại liên tục

Tại đầu ra của máy nén khí người ta lắp đặt hệ thống thiết bị làm mát bằng không khí E-1011A/B/C/D để làm giảm nhiệt độ của dòng khí từ 530C xuống

450C nhằm tăng khả năng thu hồi lỏng Việc hoạt động của hệ thống máy nén phụ thuộc vào lưu lượng khí đầu vào nhà máy Trong trường hợp phần khí vượt quá công suất xử lý của trạm nén, trạm nén sẽ shutdown, khi đó lượng khí sẽ được bypass qua GPP và được trộn với khí khô sau khi xử lý và cung cấp cho các nhà máy điện

3.1.1.2 Máy nén khí K-01/02/03/04

a Máy nén khí K-01/02/03

Máy nén khí K-01, K-02, K-03 là máy nén khí kiểu piston hành trình kép Trong đó K-01 là loại một cấp còn K-02 và K-03 là loại máy nén hai cấp Máy nén gồm 3 bộ phận chính với các thông số như sau:

 Motơ dẫn động: Motơ điện công suất 150 Hp Tốc độ quay là 2975 rpm

 Bộ tăng tốc: Tỷ số truyền I/O = 2960 (rpm)/ 17,177 (rpm)

 Đầu nén khí: lưu lượng Q = 15,870 m3/h; ∆P=3 bar

Bảng 3.1 Thông số vận hành của hệ thống máy nén K-01/02/03

Lưu lượng Nm3/s 25000 – 3700 25000 – 3700

Áp suất đầu vào/ra kPa 2700 – 4500 4500 – 7500

7500 – 1100 Nhiệt độ vào/ra 0C 12 – 26 26 – 40

40 – 45 Tốc độ quay RPM 650 – 900 650 – 900

Trang 20

Hình 3.1 Cấu tạo máy nén piston hành trình kép

Nguyên lý làm việc của máy nén piston K-01/02/03 như sau: Khi piston

đi từ phải sang trái, tại khoang bên trái thể tích giảm xuống, khí bị nén lại, van hút đóng, van xả mở Piston thực hiện quá trình nén Đồng thời, tại khoang bên phải thể tích tăng lên, áp suất trong khoang giảm xuống, van hút mở ra và van

xả đóng lại, piston thực hiện quá trình hút Trong cùng một thời điểm, piston thực hiện đồng thời hai hành trình hút và nén Ngược lại, khi piston đi từ trái sang phải, các quá trình xảy ra tương tự như trên theo hướng ngược lại Khi vận hành, để tránh gây hỏng máy nén do hiện tượng lỏng cuốn theo khí, trước các máy nén đều có lắp đặt các bình tách khí lỏng để tách lỏng ra khỏi dòng khí Trong chế độ hoạt động này, để khí nén áp suất cao, nhà máy sử dụng hệ thống máy nén K-01/02/03 nhiều cấp nối tiếp, có hệ thống làm mát trung gian

mà không sử dụng nén một bậc áp suất cao vì lý do giới hạn nhiệt độ khí nén sau cấp nén Thông thường, để máy nén làm việc bình thường, ta phải đảm bảo tốt điều kiện bôi trơn, nghĩa là nhiệt độ khí nén và các bộ phận của máy không vượt quá giá trị nhiệt độ làm việc cho phép đối với vật liệu bôi trơn Thông thường người ta sử dụng loại dầu bôi trơn cho máy nén với nhiệt độ làm việc không quá 1800C, như vậy yêu cầu nhiệt độ khí nén cũng không vượt quá giá

Trang 21

trị này nên sau mỗi cấp nén sẽ có hệ thống làm mát Mặt khác, máy nén nhiều cấp có lực tác dụng lên piston và các chi tiết truyền động máy nén nhỏ nên tránh gây hư hại cho hệ thống, có công tiêu thụ nhỏ hơn công tiêu thụ cho máy nén một cấp có cùng tỷ số nén vì không cần tiêu tốn nhiều năng lượng vào động cơ Ngoài ra, nén một cấp áp suất cao thì việc làm mát máy nén khá phức tạp, phải

xử lý vật liệu để đảm bảo các chi tiết không bị hư hại, yêu cầu thiết bị làm mát phải có kích thước lớn Do đó việc sử dụng hệ thống máy nén nhiều cấp có hệ thống làm mát trung gian K-01/02/03 là hoàn toàn hợp lý

b Máy nén khí K-04

Máy nén K-04 là loại máy nén ly tâm một cấp, hành trình đơn Các máy nén K-04 A/B có công suất 75 kW, mỗi máy làm nhiệm vụ nén một lượng khí khô từ đầu hút phần nén của Turbo-Expander CC-01 tới E-18, gia nhiệt đến

2300C để tái sinh cho tháp hấp phụ V-06 A/B Chế độ vận hành bình thường của K-04 A/B là 1 máy làm việc, 1 máy dự phòng và theo chế độ làm việc luân phiên.

Nguyên lý làm việc của máy nén K-04 như sau: Khi máy nén ly tâm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử khí trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm dồn từ trong ra ngoài theo theo chuyển động của máng dẫn và đẩy đi vào ống với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của máy nén Đồng thời tại cửa vào của bánh công tác xuất hiện một vòng có áp suất thấp dưới tác dụng của áp suất bên ngoài lớn hơn so với áp suất của máy nén, dòng chất khí bị hút vào máy nén theo đường ống hút Đó là quá trình hút của máy nén Các quá trình hút và đẩy diễn ra liên tục, tạo nên một dòng chảy liên tục qua máy nén

Để tăng áp suất nén, máy nén ly tâm được thiết kế nhiều cấp nối tiếp Khí nén sau khi ra khỏi cánh công tác thứ nhất được dẫn vào đầu hút của cánh công tác thứ hai để tiếp tục tăng áp lên