Đề tài tìm hiểu và mô phỏng quá trình loại lưu huỳnh và reforming hơi nước trong nhà máy đạm phú mỹ

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

KHOA DẦU KHÍ LỚP LỌC HÓA DẦU B – K53

BẢO VỆ BÀI TẬP LỚN MÔN TIN CHUYÊN

NGÀNH

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH

LOẠI LƯU HUỲNH VÀ REFORMING HƠI NƯỚC TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH

LOẠI LƯU HUỲNH VÀ REFORMING HƠI NƯỚC TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Trang 3

III MÔ PHỎNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ LƯU HUỲNH VÀ REFORMING HƠI NƯỚC KHÍ TỰ NHIÊN TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

IV KẾT LUẬN

Trang 4

I SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Trang 5

Chủ đầu tư: Tổng công ty Dầu khí Việt Nam

Nhà thầu: Technip Italia và Samsung Egineering Hàn quốc Tổng vốn đầu tư : 450 triệu USD

Công nghệ: Đan mạch và Italia

Khởi công xây dựng nhà máy: 3/2001

Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003

Ngày ra sản phẩm ammonia đầu tiên: 4/2004

Ngày ra sản phẩm urê đầu tiên: 4/06/2004

Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/9/2004

Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004

SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Trang 6

NGUYÊN LIỆU CHÍNH DÙNG CHO NHÀ MÁY

Trọng lượng phân tử: 18,68 g/mol

Nhiệt trị: 42,85 MJ/m3 hay 40613,4 BTU/m3

Thành phần: C1=83,31% C2=14,56% C3=1,59% iC4=0,107%

nC4=0,109%.

Trang 7

Hơi nước Hơi nước

Trang 8

Nhi t đ ệt độ ộ

th p ấp

Hơi nước

Primary Reformer

Chuyển hoá CO Nhiệt độ cao

Trang 9

Khí tự nhiên

Khí sạch tới lò Reforming (S ≤ 0,05ppm)

Tháp hấp thụ Lưu huỳnh 10-R-2002 A/B

H 2 Recycle

10-K-4011

khỏi dòng khí công nghệ vì lưu huỳnh gây ngộ độc xúc Reforming.

hoá các hợp chất của lưu huỳnh dạng

ZnO chỉ hấp thụ được lưu huỳnh dạng vô cơ

Trang 10

CÔNG ĐOẠN II: REFORMING

Phương trình phản ứng trong 10-H-2001:

CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 - Q

C n H 2n+2 + H 2 O C n-1 H 2n + CO + 3H 2 – Q

T o = 160

Lò Reforming

sơ cấp 10-H-2001

Khí nhiên liệu (Khí đốt)

Chuyển hóa CO Khí công nghệ

Hơi nước

Lò Reforming thứ cấp 10-R-2003

Không khí

t o / Xt

cho phản ứng tại thiết bị Reforming sơ cấp từ quá trình đốt khí Fuel gas

cấp từ phản ứng cháy trực tiếp giữa không khí được nén từ máy

Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của phản ứng:

gian dài hoạt tính giảm, để đảm bảo hiệu suất phản ứng cao thì phải tăng nhiệt độ hoặc tăng tỷ lệ Steam/Cacbon.

CH4 : 14%

CH4 : 0,6%

Trang 11

 Khi nhiệt độ chuyển hóa thấp (800oK) một lượng lớn CH4 chưa phản ứng

Do đó: Để thu được nồng độ H2 cao phải chuyển hóa hai giai

đoạn

Trang 12

 ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ HƠI NƯƠC/ NGUYÊN LIỆU

Độ chuyển hóa của CH 4 khi thay đổi tỷ lệ S/C và nhiệt

độ, khảo sát ở áp suất là 1 bar

Trang 13

Khí nhiên liệu (Khí đốt)

Chuyển hóa CO Khí công nghệ

RKS-2-7H.Tuổi thọ dự kiến > 5 năm.

Trang 14

CÔNG ĐOẠN III: CHUYỂN HÓA CO THÀNH CO2 và H2

Tháp chuyển hóa CO nhiệt

độ cao 10-R-2004

Tháp chuyển hóa CO nhiệt

độ thấp 10-R-2005

thành 2 thiết bị chuyển hóa

Trang 15

CÔNG ĐOẠN II: CHUYỂN HÓA CO THÀNH CO2 và H2

Khí Reforming

Khí chuyển hoá ( co : 0,23%)

3 năm, tuổi thọ dự kiến 5 năm

thời gian bảo hành 2 năm, tuổi thọ dự kiến 3 năm

Trang 16

PHẦN III: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ LƯU HUỲNH VÀ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP

TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

PHẦN III: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ KHỬ LƯU HUỲNH VÀ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP

TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Trang 17

Thiết lập thông số cơ bản cho quá trình mô phỏng

3.1.

3.1.1.Thiết lập các cấu tử cần thiết cho quá trình

- Lựa chọn các cấu tử sau: Oxygen, Hydrogen, Nitrogen,CO, CO2, Argon, Methane, Ethane, Propane, i-Butane, n-Butane, n-Hexane, H2O, M-Mercaptan, E-Mercaptan, ZnO, H2S, ZnS

Trang 18

3.1.

3.1.2.Thiết lập các phản ứng cho quá trình

Phản ứng cho quá trình hydro hóa

Phản ứng cho quá trình khử lưu huỳnh

Phản ứng cho quá trình Reforming sơ cấp

Phản ứng cho quá trình chuyển hóa CO -> CO2 Phản ứng cho quá trình chuyển hóa CO -> CO2 Phản ứng cho quá trình Refoming thứ cấp

Trang 19

3.1.

1 Quá trình hydro hóa

Add Reaction: Conversion

Stoichiometry/Component

M-Mercaptan E-MercaptanHydrogen HydrogenMethane Ethane

Trang 20

3.1.

1 Quá trình hydro hóa

Trang 21

3.1.

2 Quá trình khử lưu huỳnh

Stoichiometry/Component

ZnO

H2SZnS

H2O

Stoichiometry/Stoich Coeff

-1-111

Trang 22

3.1.

2 Quá trình khử lưu huỳnh

Trang 23

3.1.

3 Quá trình Reforming sơ cấp

Trang 24

3.1.

Stoichiometry/

Component

Propane i-Butane n-Butane n-Hexane

H2O H2O H2O H2OEthane Propane Propane Methane

Trang 25

3.1.

Trang 26

3.1.

4 Quá trình Reforming thứ cấp

Trang 27

3.1.

5 Quá trình chuyển hóa CO -> CO2

Gồm hai giai đoạn: giai đoạn chuyển hóa ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao Đối với quá trình này thì trong Hysys đã tích hợp sẵn cho chúng ta phản ứng trong library và được tính toán theo hằng số cân bằng

Nên ta chọn loại phản ứng Add Reaction: Equilibrium và vào trong Library chọn phản ứng: CO + H2O -> CO2 + H2

Với mục Reaction Set

Hidro Hoa Hidro hoa 1, Hidro hoa 2

Refor_SC Refor_SC1, Refor_SC2, Refor_SC3, Refor_SC4,

Refor_SC5, Refor_SC6, Refor_SC7

Refor_TC Refor_TC1, Refor_TC2, Refor_TC3

CO -> CO 2 Tcao CO -> CO2

CO -> CO 2 Tthap CO -> CO2

Trang 28

3.1.

Cuối cùng ta phải add toàn bộ các Reaction Set này vào trong hệ nhiệt động đã chọn

Trang 29

3 Thiết lập mô phỏng quá trình khử S và quá trình Reforming hơi nước

Nhiệt độ 36oC, áp suất 24.5 bar_g Nhiệt độ 250oC, áp suất 38.2 bar_g

lượng mole là 31476 Nm3/h (gas) mass flow: 290 Kg/h

0.26 0.01 83.31 14.57 1.60 0.11 0.11 0.03

Cấu tử Thành phần (%

mole)

Trang 30

Trang 31

Worksheet

Pressure, Gas to E1

(bar_g) 39.2

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Worksheet

Pressure, Gas to Hydro

Hoa (bar_g) 38.2Temperature, Gas to

Hydro Hoa (C) 400

Trang 35

trong nhà máy Đạm Phú Mỹ

3.2.

5 Thiết lập Hydro Hoa (Conversion)

Connection

Inlet Gas to Hydro HoaVapour Outlet To khu SLiquid Outlet Hydro LiqEnergy Q-hydro hoa

Reaction

Details, Reaction Set Hydro Hoa

WorksheetTemperature, To khu S (C) 380

Trang 36

Reaction

Details, Reaction Set Khu SWorksheet

Connection

Inlet To E3Outlet To Refor_SCEnergy Q-E3

Worksheet

Pressure, To Refor_SC (bar_g) 34.8Temperature, To

Refor_SC (C) 535

Trang 37

3.2.

Trang 38

Reaction

Details, Reaction Set Refor_SC

WorksheetPresure, To Mix 3

(bar_g) 30.90Temperature, To Mix

Delta P 50 kPa

Reaction

Details, Reaction Set Refor_TC

WorksheetTemperature, Vap To

E4 (C) 958

Trang 39

3.2.

Trang 40

Parameters

Delta P 20 kPaWorksheet

Trang 41

Reaction

Details, Reaction Set CO -> CO2 Tthap

WorksheetTemperature, To E5

(C) 190

Trang 42

3.2.

Trang 43

Trang 44

Kết quả mô phỏng

3.3.

3.3.1.So sánh kết quả mô phỏng với số liệu từ nhà máy đạm Phú Mỹ

Bảng 3.1 Thành phần dòng sản phẩm của lò Reforming sơ cấp và thứ cấp

Trang 45

Kết quả mô phỏng

3.3.

3.3.1.So sánh kết quả mô phỏng với số liệu từ nhà máy đạm Phú Mỹ

Bảng 3.1 Thành phần dòng sản phẩm của lò Reforming sơ cấp và thứ cấp

Trang 46

So sánh kết quả mô phỏng với số liệu từ nhà máy đạm Phú Mỹ 3.3.1

Bảng 3.2 Số liệu về dòng sản phẩm thiết bị chuyển hóa CO -> CO2 ở nhiệt độ

cao và nhiệt độ thấp

Nhận xét: Kết quả giữa quá trình mô phỏng

và thực tế là tương đối sát với nhau, thành phần sản phẩm khí của mô phỏng có sai lệch nhưng không đáng kể

Nhận xét: Kết quả giữa quá trình mô phỏng

và thực tế là tương đối sát với nhau, thành phần sản phẩm khí của mô phỏng có sai lệch nhưng không đáng kể

Trang 47

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước trên hydrocacbon

đến quá trình Reforming hơi nước.

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước trên hydrocacbon

đến quá trình Reforming hơi nước.

Thiết lập Set cho tỷ lệ hơi nước và khí tự nhiên như sau:

Sử dụng Case study

để khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng mole hơi nước đến quá trình Reforming

Trang 48

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước trên hydrocacbon đến

quá trình Reforming hơi nước.

3.3.

Hình 3.2 Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước trên khí tự nhiên

đến quá trình reforming thông qua việc khảo sát sự thay đổi của

lưu lượng mole của H2 và CO

3.3.2

Trang 49

Từ đồ thị ta thấy rằng:

Khi tăng tỷ lệ hơi nước trên khí tự nhiên thì quá trình reforming cho chúng ta được nhiều Hydro hơn và lượng CO thu được giảm dần, do đó nó thuận lợi cho quá trình muốn thu nhiều hydro Mặt khác ta cũng nhận thấy rằng, khi tỷ lệ hơi nước trên khí tự nhiên tăng đến một giá trị nào đó trong khoảng > 3.5 thì lưu lượng dòng của khí hydro tăng không đáng kể Do đó với

tỷ lệ 3.4403 của nhà máy nhà tối ưu và phù hợp với thông số khảo sát trên Case Study

3.3.2

Trang 50

KẾT LUẬN

Mô phỏng thành công quá trình khử

S và quá trình Reforming

Mô phỏng thành công quá trình khử

S và quá trình Reforming

tự nhiên đến quá trình Reforming

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước trên khí

tự nhiên đến quá trình Reforming

Trang 51

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	1,88 MB