Tìm hiểu quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí dinh cố và tính toán một số thông số kỹ thuật cho tháp tách butan

Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy xử lý khí đầu tiên của nước ta với dây chuyền công nghệ hiện đại, trong đó tháp chưng cất phân đoạn C3 C4 là cụm thiết bị rất quan trọng trong dây truyền công nghệ này. Cho nên việc nghiên cứu tháp chưng cất là yêu cầu rất cần thiết để tiếp cận với những tiến bộ khoa học kỹ thuật của ngành công nghiệp dầu khí thế giới. Chính vì những lý do trên em chọn đề tài “ Tìm hiểu quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí dinh cố và tính toán một số thông số kỹ thuật cho tháp tách butan ’’.

LỜI CẢM ƠN

Trong những năm được học tại trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, em đã nhậnđược sự dạy dỗ, chỉ bảo ân cần từ các thầy cô giáo, với những kiến thức mà các thầy

cô đã truyền đạt cho chúng em vô cùng bổ ích và quý báu, để phục vụ cho bản thân

em vì ngày mai lập nghiệp

Em vô cùng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Lọc – Hóa dầu,khoa Dầu Khí những người đã dạy chúng em tận tình, chỉ bảo chúng em những kiếnthức vô cùng bổ ích về chuyên ngành chúng em học

Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến TS Ngô Thanh Hải đã hướng dẫn tận tình vàchỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Em xin cảm ơn những kiến thức bổ ích và sự giúp đỡ nhiệt tình của cô để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2014

Sinh viên thực hiện:

1

Mục Lục

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN 2

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4

CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN 5

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHÍ 7

1.1 Khái niệm khí tự nhiên 7

1.2 Phân loại khí 7

1.2.1 Phân loại theo nguồn gốc khai thác 7

1.2.2 Phân loại theo hàm lượng axit 7

1.2.3 Phân loại theo hàm lượng C3+ 7

1.2.4 Phân loại theo hàm lượng C2 8

1.3 Các tính chất hóa lý quan trọng của hydrocacbon 8

1.3.1 Nhiệt độ tới hạn 8

1.3.2 Áp suất hơi bão hòa 9

1.3.3 Độ ẩm và điểm sương của khí 9

1.3.4 Nhiệt dung riêng, nhiệt bay hơi, entanpy 10

1.3.5 Giới hạn cháy nổ 11

1.3.6 Khối lượng riêng 12

1.4 Các ứng dụng của sản phẩm khí 12

1.4.1 Sử dụng làm nhiên liệu 12

1.4.2 Sử dụng khí làm nguyên liệu 13

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ 14

2.1 Mục đích và ý nghĩa của việc xây dựng nhà máy 14

2.2 Nguyên liệu của nhà máy 14

2.3 Các sản phẩm của nhà máy 16

2.3.1 Khí khô thương phẩm 16

2.3.2 Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 17

2.3.3 Condensat 19

2.4 Các chế độ vận hành của nhà máy xử lý khí Dinh Cố 20

2.4.1 Chế độ vận hành AMF 20

2.4.1.1 Mục đích 20

2.4.1.2 Các thiết bị chính 21

2.4.1.3 Mô tả chế độ vận hành AMF 21

2.4.2 Chế độ vận hành MF 24

2.4.3 Chế độ GPP 27

2.4.3.1 Mục đích 27

2.4.3.2 Thiết bị chính 27

2.4.3.3 Mô tả chế độ vận hành GPP 27

2.4.4 Chế độ vận hành GPP Chuyển đổi 31

CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHƯNG CẤT 35

3.1 Khái niệm chung về chưng cất 35

3.2 Cấu trúc tháp chưng cất 36

3.2.1 Thân tháp chưng cất 36

3.2.2 Đường kính tháp 36

3.3 Cấu tạo của một số loại đĩa 36

3.3.1 Đĩa chóp 36

3.3.2 Đĩa hình chữ S 36

3.3.3 Đĩa van 37

3.3.4 Đĩa lỗ 37

3.4 Nguyên tắc hoạt động của tháp chưng cất 37

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN C3 –C4 CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ DINH CỐ 40

4.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế tháp chưng cất phân đoạn 40

3

4.1.1 Các quan hệ nhiệt động học của cân bằng lỏng hơi 40

4.1.2 Cân bằng vật chất 43

4.1.3 Cân bằng nhiệt lượng 44

4.1.4 Tính toán số đĩa lý thuyết 44

4.1.5 Tính toán nhiệt lượng 45

4.1.6 Đường kính tháp 47

4.1.7 Xác định chiều cao của tháp chưng cất 48

4.2 Tính toán 48

4.2.1 Số liệu tính toán 48

4.2.2 Cân bằng vật liệu trên toàn tháp 50

4.2.3 Nhiệt độ và áp suất trong tháp 52

4.2.4 Cân bằng lỏng hơi của nguyên liệu 55

4.2.5 Xác định số đĩa lý thuyết 56

4.2.6 Tính toán nhiệt lượng 60

4.2.7 Đường kính tháp 66

4.2.8 Đường kính tháp chưng cất 70

4.2.9 Chiều cao tháp chưng cất 71

4.2.10 Kết quả tính toán 72

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN

1 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả chế độ công nghệ AMF 25

2 Hình 2.2 Sơ đồ mô tả chế độ công nghệ MF 29

4 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ chế độ GPP chuyển đổi 37

5 Hình 3.1 Hình ảnh cấu tạo đơn giản của tháp chưng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 Bảng 1.1 Giới hạn cháy nổ ( theo %V) của một số

chất khí tại áp suất 1 bar

13

2 Bảng 2.1 Thành phần khí về bờ từ CPP (%mol) 17

3 Bảng 2.2 Yêu cầu của khí khô thương phẩm 19

4 Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật của khí hoá lỏng LPG

11 Bảng 4.6 Điều kiện làm việc tại bình hồi lưu 54

12 Bảng 4.7 Điều kiện làm việc tại đỉnh tháp 55

13 Bảng 4.8 Điều kiện làm việc tại đáy tháp 56

14 Bảng 4.9 Tính L và V trong nguyên liệu 57

15 Bảng4.10 Phần mol các cấu tử trong nguyên liệu ở

pha hơi và pha lỏng

19 Bảng 4.14 Entanpy của dòng khí tại đỉnh tháp 62

20 Bảng 4.15 Entanpy của dòng distilat tại đỉnh tháp 63

21 Bảng 4.16 Entanpy của dòng hơi nguyên liệu 65

22 Bảng 4.17 Entanpy của dòng lỏng nguyên liệu 65

23 Bảng 4.18 Entanpy của dòng sản phẩm đáy 66

24 Bảng 4.19 Entanpy của dòng hồi lưu tại đáy tháp 67

25 Bảng 4.20 Khối lượng riêng của dòng lỏng tại đĩa số 1 68

26 Bảng 4.21 Khối lượng riêng của dòng lỏng tại đĩa số

17

69

27 Bảng 4.22 Nhiệt độ và áp suất tới hạn tại đỉnh tháp 70

28 Bảng 4.23 Nhiệt độ và áp suất tới hạn tại đáy tháp 71

29 Bảng 4.24 Kết quả tính toán được so với số liệu tham

khảo

74

CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁNAMF : Asolute Minimum Facility

MF : Minimum Facility

GPP: Gas Process Plant

LPG: Liquefied Petroleum Gas

LỜI MỞ ĐẦU

Hiên nay trên thế giới nghành công nghiệp chế biến khí ngày càng phát triểnmạnh khi các nguồn năng lượng trở nên khan hiếm và có nguy cơ cạn kiệt Do vậyviệc sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu cho sinh hoạt và cho các ngành côngnghiệp thay thế cho nguyên, nhiên liệu truyền thống Mặt khác việc sử dụng khí tựnhiên làm nhiên liệu có những đặc điểm nổi bật hơn so với các nhiên liệu khác Nó

là nguyên liệu sạch so với các nhiên liệu khác vì không gây ô nhiễm môi trường dohàm lượng CO2 và H2S thải ra ở mức độ tối thiểu Riêng ở Việt Nam ngành côngnghiệp dầu khí đang phát triển Chúng ta đã bắt đầu khai thác những tấn dầu đầutiên vào năm 1986 và cho đến nay tốc độ phát triển của ngành công nghiệp này tăngrất nhanh Trong giai đoạn đầu khai thác dầu gần như lượng khí đồng hành thu được

7

bị đốt bỏ ngay tại giàn Đây là sự lãng phí rất lớn do đó tới năm 1997 nhà máy chếbiến khí Dinh Cố ra đời với công suất ban đầu 4,3 triệu tấn/ ngày Với nguyên liệu

là khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ dẫn tới Sản phẩm của nhà máy là LPG, Condensat

và khí đốt cung cấp nhà máy điện Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy xử lýkhí đầu tiên của nước ta với dây chuyền công nghệ hiện đại, trong đó tháp chưng cấtphân đoạn C3 - C4 là cụm thiết bị rất quan trọng trong dây truyền công nghệ này.Cho nên việc nghiên cứu tháp chưng cất là yêu cầu rất cần thiết để tiếp cận vớinhững tiến bộ khoa học kỹ thuật của ngành công nghiệp dầu khí thế giới Chính vì

những lý do trên em chọn đề tài “ Tìm hiểu quy trình công nghệ nhà máy xử lý khí dinh cố và tính toán một số thông số kỹ thuật cho tháp tách butan ’’.

Đồ án được thực hiện với mục tiêu hiểu và tính toán được các thông số củatháp chưng cất như: đường kính tháp, chiều cao tháp…, với lưu lượng nguyên liệu

và yêu cầu sản phẩm cho trước Đồng thời nắm được các chế độ vận hành trong nhàmáy chế biến khí Dinh Cố

Cấu trúc đồ án gồm 4 chương:

Chương 1 giới thiệu tổng quan về khí tự nhiên các tính chất vật lý và hóa học,những ứng dụng của khí trong công nghiệp hiện nay Chương 2 giới thiệu tổng quannhà máy chế biến khí Dinh Cố như: mục đính và ý nghĩa của nhà máy, các sảnphẩm của nhà máy và các chế độ vận hành Chương 3 nêu khái quát chung về thápchưng cất như cấu trúc và nguyên tắc hoạt động Chương 4 tính toán các thông số

cơ bản của tháp chương cất phân đoạn C3 và C4 của nhà máy chế biến khí Dinh Cố

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHÍ 1.1 Khái niệm khí tự nhiên

Khí tự nhiên là tập hợp những hydrocacbon khí CH4 , C2H6 ,C3H8 , C4H10… cótrong lòng đất Chúng thường tồn tại trong các mỏ riêng rẽ hoặc tồn tại trong cáclớp dầu mỏ Khí tự nhiên cũng luôn chứa các khí vô cơ như N2 , H2S, CO2, khí trơ,mercaphtan và hơi nước

Trong nghĩa hẹp, khí tự nhiên được hiểu là khí trong các mỏ khí ở đó gầnnhư chỉ có khí mà không có dầu Metan chiếm 70 – 80% thể tích khí tự nhiên

Theo nghĩa rộng, khí tự nhiên gồm cả khí đồng hành đó là khí hòa tan trongdầu mỏ hay lượng khí trong các mỏ khí ỏ trên cùng các mỏ dầu Metan chiếm từ 48-80% thể tích khí đồng hành.

Cũng như dầu mỏ, khí tự nhiên là nguồn nguyên liệu, nhiên liệu của conngười trong thời đại văn minh hiện nay

1.2 Phân loại khí

1.2.1 Phân loại theo nguồn gốc khai thác.

Theo cách phân loại này, người ta phân thành 2 loại:

Khí tự nhiên: các khí chứa trong các mỏ riêng biệt mà thành phần chủ yếu làmetan(80-95% có mỏ lên đến 99%) còn lại là các khí như êtan, propan, butan…

Khí đồng hành: khí nằm trong dầu khi khai thác dầu có sự giảm áp ta sẽ thuđược khí này Thành phần chủ yếu vẫn là metan nhưng hàm lượng các cấu từ nặnghơn (C2+) tăng lên đáng kể

1.2.2 Phân loại theo hàm lượng axit

Theo cách phân loại này, ta có 2 loại khí sau:

Khí chua: khí có hàm lượng H2S>5,7mg/m3, và/hoặc hàm lượng CO2>2% thểtích

Khí ngọt: khí có hàm lượng các khí axit H2S<5,7mg/m3, và hàm lượng

CO2<2% thể tích

1.2.3 Phân loại theo hàm lượng C 3 +

Theo cách phân loại này thì có 2 loại khí: khí béo và khí gầy

Khí béo: khí có hàm lượng C3+ >50g/cm3, có thể sản xuất ra loại khí tự nhiênhóa lỏng LNG(Liquefied Natral Gas), khí dầu mỏ hóa lỏng LPG và sản xuất một sốhydrocacbon riêng biệt cho công nghệ tổng hợp hữu cơ hóa dầu

Khí gầy: khí có hàm lượng C3 < 50 g/cm3 dùng làm nhiên liệu cho côngnghiệp và sưởi ấm

1.2.4 Phân loại theo hàm lượng C 2

Theo phân loại này có 2 loại khí khô và khí ẩm

Khí khô: khí có hàm lượng C2 <10% thể tích

9

Đối với hỗn hợp khí nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn phụ thuộc vào thànhphần hỗn hợp, ứng với mỗi thành phần khí sẽ tồn tại đại lượng nhiệt độ giả tới hạn

Tpc và áp suất tới hạn Ptc có thể tính gần đúng theo công thức:

T pc = ∑ T ci Y i ( [1]- 51)

P pc = ∑P ci Y i ( [1]- 51)

Trong đó: Tci ,Pci lần lượt là nhiệt độ tới hạn, áp suất tới hạn của cấu tử i

Yi là phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp khi biết nhiệt độ và áp suấtgiả tới hạn của các cấu tử xác định được nhiệt độ giả rút gọn Tpr và áp suấtgiả rút gọn Ppr

1.3.2 Áp suất hơi bão hòa

Áp suất hơi bão hòa của một chất lỏng là áp suất hơi riêng phần gây ra bởicác phần tử hơi chất đó tồn tại trên mặt thoáng khi chất lỏng bay hơi nhiều nhất, haynói cách khác khi có cân bằng bay hơi – ngưng tụ

Pi = Pi0 XiTrong đó: Pi: áp suất riêng phần của cấu tử i trong pha hơi

Pi0: áp suất hơi bão hòa của cấu tử i nguyên chất ở cùng một nhiệt độ

Xi: phần mol của cấu tử i trong pha lỏng áp suất hơi bão hòa là đạilượng đặc trưng quan trọng nhất của các Hydrocacbon, nó có ý nghĩa to lớn trongviệc lựa chọn công việc phục vụ sản xuất, trong việc pha chế ra các sản phẩm phùhợp với điều kiện khí hậu từng vùng trong việc bảo quản và sử dụng các sản phẩmkhí

1.3.3 Độ ẩm và điểm sương của khí

Độ ẩm của khí

Là lượng hơi nước có trong khí tại một áp suất và nhiệt độ xác định, nó cònphụ thuộc vào lượng thành phần hóa học của khí Người ta chia độ ẩm thành haikhái niệm sau:

a Độ ẩm tuyệt đối

Là hơi nước có trong một đơn vị thể tích hoặc một đơn vị khối lượng của khí

đo bằng g/m3 hoặc H2O/kg khí Hàm lượng độ ẩm phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất

và thành phần của khí

Nếu khí có H2S và CO2 thì hàm ẩm tăng lên

Nếu khí có H2 thì hàm ẩm giảm xuống

b Độ ẩm tương đối

Là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm bão hòa ở cùng áp suất nhiệt độ, tại

đó tốc độ bay hơi bằng tốc dộ ngưng tụ

Điểm sương của khí

Nếu giảm nhiệt độ của khí có chứa hàm lượng ẩm bão hòa và giữ áp suấtkhông đổi thì một phần hơi nước sẽ ngưng tụ thành giọt lỏng như sương Nhiệt độ

mà tại đó hơi nước ngưng tụ được gọi là điểm sương Khí có điểm sương càng thấpthì hàm lượng nước trong khí càng nhỏ (điểm sương ở đây là điểm sương theonước)

11

1.3.4 Nhiệt dung riêng, nhiệt bay hơi, entanpy

Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của một chất khí ký hiệu là C là lượng nhiệt cần thiết đểlàm tăng nhiệt độ của một đơn vị khối lượng chất đó lên một độ, thường được đobằng cal/kg0C

Nhiệt dung riêng là một hàm có giá trị phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và bảnchất của nó Nhiệt dung của các hydrocacbon tăng gần như tuyến tính với nhiệt độ,gảm theo tỷ khối Nhiệt dung của hỗn hợp khí phụ thuộc mỗi chất khí có một nhiệt

độ mà ở trạng thái cao hơn nhiệt độ đó

Nhiệt bay hơi

Nhiệt bay hơi là lượng nhiệt cần thiết cung cấp cho một đơn vị khối lượngchất lỏng để chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, thường được tính bằng đơn vị kcal/kghoặc kJ/kg

Nhiệt bay hơi phụ thuộc vào áp suất, nhiệt bay hơi tăng khi áp suất tăng

Entanpy

Trong chế biến khí người ta thường dùng Entanpy H, đây không phải làentapy tuyệt đối mà là biến thiên entanpy từ nhiệt độ gốc quy ước T0 đến nhiệt độ Tđang xét

Đơn vị thường dùng của Entanpy là kcal/kg

Giới hạn cháy nổ trên

Là phần trăm thể tích hoặc % mol lớn nhất của một khí với hỗn hợp chứakhông khí hoặc oxy nguyên chất mà nó có thể bắt cháy khi gặp ngọn lửa được gọi làcháy nổ trên

Giới hạn cháy nổ dưới

Là phần trăm thể tích hoặc % mol nhỏ nhất của một khí với hỗn hợp chứakhông khí hoặc oxy nguyên chất mà nó có thể bắt cháy khi gặp ngọn lửa được gọi làcháy nổ dưới

Bảng 1.1 Giới hạn cháy nổ ( theo %V) của một số chất khí tại áp suất 1 bar

1.3.6 Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của một hỗn hợp khí ( khí hiệu ρ) được tính theo

Phương trình trạng thái cho hệ thức:

ρ = m V

13

Trong đó : ρlà khối lượng riêng, kg/m3

V là thể tích mol: V = ZRT P

m là khối lượng khí, kghay: ρ = p M R T

M là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp

M = ∑xiMiTrong đó : Xi là mol cấu tử i

Mi là khối lượng mol phân tử cấu tử iKhi áp suất, nhiệt độ thay đổi khi khối lượng riêng của hỗn hợp cũng thay đổi

1.4 Các ứng dụng của sản phẩm khí

Khí dầu mỏ có ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống:dùng cho sản phẩm xuất điện, cho các hộ công nghiệp, cho sản xuất phân urê, chohóa chất, cho tiêu thụ trong gia đình, cho giao thông vận tải

Với ưu việt như vậy, khí dầu mỏ dùng làm nhiên liệu ở hầu hết các lĩnh vực kinh tế

Trong giao thông vận tải, LPG có thể thay thế các loại nhiên liệu được sửdụng trước đây là xăng, diesel cho các loại xe ôtô Nó là loại nhiên liệu sạch, ít làm

ô nhiễm môi trường

Ngoài ra khí còn làm chất đốt lý tưởng dùng cho đun nấu trong gia đình vàcác dịch vụ ( nhà hàng, khách sạn), khí còn dùng cho các hệ thống sưởi ấm hoặcđiều hòa nhiệt độ ở những trung tâm lớn

1.4.2 Sử dụng khí làm nguyên liệu

Khí còn có thể dùng làm nguyên liệu trong các ngành công nghiệp khác

Sản xuất phân đạm urê cho nông nghiệp, chất nổ cho khai khoáng và quốcphòng

Sản xuất Methanol bán sản phẩm, từ đó có thể điều chế MTBE ( là một loạiphụ gia tăng chỉ số octan cho xăng thay cho chì, giảm độc hại môi trường), sợi tổnghợp Methanol là nguyên liệu chính để sản xuất nhiều sản phẩm công nghiệp quantrọng như formalin, axit axêton, metylmetaxylat (MMA), dymethyltelephtalat(DMT), alefin,…

Sản xuất sắt xốp theo công nghệ hoàn nguyên trực tiếp thay cho phươngpháp cốc hóa than truyền thống

15

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ

DINH CỐ 2.1 Mục đích và ý nghĩa của việc xây dựng nhà máy

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố được xây dựng tại xã An Ngãi, huyện Long Điền,tỉnh Bà Rịa –Vũng Tàu cách tỉnh lộ 44 khoảng 1km, cách Long Hải khoảng 6km vềhướng bắc Nhà máy tổng diện tích 89.600m2, dài 329m, rộng 280m

Trước khi nhà máy xử lý khí Dinh Cố được xây dựng chúng ta đã phải đốt bỏkhoảng 91,5% lượng khí đồng hành khai thác được từ mỏ Bạch Hổ, điều này khôngchỉ gây lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn gây ô nhiễm môi trường rấtnghiêm trọng

Bên cạnh đó, nhu cầu trong nước về các sản phẩm từ khí tại thời điểm đó ngàycàng tăng, chúng cần thiết cho các ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ, côngnghiệp hoá dầu và đặc biệt trong công nghiệp sản xuất điện Khu vực phía Nam đãcung cấp khoảng 40% điện vào mạng lưới quốc gia Trước đó ta phải nhập mộtlượng lớn LPG, Condensate để pha xăng Khi nhà máy đi vào hoạt động, mặc dùchưa giải quyết hết những khó khăn mà nước ta đang gặp phải nhưng nhìn chungnhà máy đã cung cấp được một lượng khá lớn các sản phẩm để đáp ứng nhu cầu củađất nước Ngoài ra nó còn tiết kiệm một lượng khí tương đối lớn mà ta phải đốt bỏtrước đó và mang lại nguồn doanh thu khổng lồ cho đất nước

Mục đích chính của nhà máy:

Xử lý, chế biến khí đồng hành thu gom trong quá trình khai thác dầu thô từ mỏBạch Hổ và mỏ Rạng Đông

Cung cấp khí thương phẩm là nguyên liệu cho các nhà máy điện Bà Rịa, Phú

Mỹ 1 và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác

Thu hồi tối đa các sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao như LPG, Condensate

2.2 Nguyên liệu của nhà máy

Khí đồng hành thu gom được từ mỏ Bạch Hổ được dẫn về nhà máy GPP theođường ống ngầm đường kính 16 inch để xử lý nhằm thu hồi LPG, Condensate vàkhí khô Hiện nay, nguồn nguyên liệu vào nhà máy từ mỏ Rạng Đông và mỏ Bạch

Hổ Thành phần nguyên liệu vào nhà máy được thống kê trong bảng 2.1:

Bảng 2.1 Thành phần khí về bờ từ CPP (%mol) [9]

Đông

Condensate trắng

Khí sau làm khô

Khí về bờ

Bảng 2.2 Yêu cầu của khí khô thương phẩm [9]

Tên chỉ tiêu

Đơn vị tính

Mức chất lượng Phương pháp phân

tích

Điểm sương của nước ở 45bar 0C <5 ASTM D1142-95

Điểm sương của hydrocacbon

ở 45 bar

0C <5 Tính theo thành

phần khíHàm lượng tạp chất có đường

19

dụng và thương mại, được vận chuyển bằng xe chuyên chở LPG đến các đại lý vàtừng hộ tiêu thụ Khí hoá lỏng là sản phẩm dễ cháy nổ nên cần được bảo quản vàvận chuyển phù hợp với TCVN 6223-96

Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật của khí hoá lỏng LPG thương phẩm [9]

Tên chỉ tiêu

Mức chất lượng Phương

pháp phân tích

Propa n

Butan Bupro

áp suất hơi ở 37,80C, max (KPa) 1430 485 1430 ASTM

D1267-87Hàm lượng lưu huỳnh (max),

ASTMD2784-89

Hàm lượng nước tự do, (%kl) Không

có

Khôngcó

Khôngcó

ASTMD95

Độ ăn mòn tấm đồng trong 1h ở

37,80 C

1838-91Thành phần cặn sau khi bốc hơi

ASTMD1657-91

Hàm lượng butan và các chất nặng

-Hàm lượng pentan và các chất

Hydrocacbon không bão hoà,

- Số liệu báo cáo

2.3.3 Condensat

Condensate thương phẩm là sản phẩm thu được sau quá trình chưng cất phân đoạntrong nhà máy xử lý khí Thành phần Condensate thương phẩm bao gồm chủ yếu làcác hydrocacbon C5

Condensate được bảo quản trong các bình chứa hay bể chứa chuyên dụng choxăng dầu Condensate được vận chuyển bằng xe bồn hoặc bằng phương tiện đườngthuỷ như tàu Condensate là sản phẩm dễ cháy nên cần được bảo quản và vậnchuyển phù hợp với TCVN 3254 - 98 và TCVN 3255 - 86

Bảng 2.4 Yêu cầu về Condensate thương phẩm [9]

Các chỉ tiêu

Mức chất lượng đăng ký

Hàm lượng cặn lắng (% kl, max) 0,01 ASTM D473-95

Axit tổng (mg KOH/g mẫu, max) 0,033 ASTM D974-95

Ăn mòn tấm đồng trong 3h ở

500C

Hàm lượng mercaptan (ppm,

max)

21

Chỉ số octan (RON) (min) 45 ASTM D2699-95a

Chưng cất (oC, min)

ASTM D86-96

2.4 Các chế độ vận hành của nhà máy xử lý khí Dinh Cố [9]

+ Chế độ vận hành AMF ( Asolute Minimum Facility)

- Bồn chứa Condensat TK-21.

2.4.1.3 Mô tả chế độ vận hành AMF

Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ được đưa tới Slug Catcher của nhà máy bằngđường ống 16” với áp suất 109 bar, nhiệt độ 25,60C Tại đây, condensat và khí đượctách ra theo các đường riêng biệt để tiếp tục xử lý, còn nước chứa trong condensatcũng được tách nhờ trọng lực và đưa vào bình tách nước (V-52) để xử lý Ở đâynước được giảm áp tới áp suất khí quyển và hydrocacbon bị hấp thụ sẽ được giảiphóng đưa vào đốt ở hệ thống cột đuốc Nước sau đó được đưa tới hầm đốt (ME-52)

Dòng lỏng đi ra từ Slug Catcher sẽ được giảm áp và đưa vào bình tách V-03hoạt động ở 75 bar và được duy trì ở nhiệt độ 200C V-03 dùng để tách hydrocacbonnhẹ hấp thụ trong lỏng bằng cách giảm áp Với việc giảm áp từ 109 bar xuống 75bar, nhiệt độ sẽ giảm thấp hơn nhiệt độ hình thành hydrat nên để tránh hiện tượngnày bình được gia nhiệt đến 200C bằng dầu nóng ở thiết bị E-07 Sau khi ra khỏi V-

03 dòng lỏng này được trao đổi nhiệt tại thiết bị E-04A/B để tận dụng nhiệt

Dòng khí thoát ra từ Slug Catcher được dẫn vào bình tách/lọc V-08 nhằm táchtriệt để các hạt lỏng nhỏ bị cuốn theo dòng khí do SC không tách được và lọc cáchạt bụi trong khí (nếu có) để tránh làm hư hỏng các thiết bị chế biến khí phía sau.Khí từ đầu ra của V-08 được đưa vào thiết bị hóa lỏng EJ-01A/B/C để giảm áp suất

từ 109 Bar xuống 47 Bar Việc giảm áp của khí trong EJ có tác dụng để hút khí từđỉnh tháp C-01 Đầu ra của EJ-01A/B/C là dòng hai pha có áp suất 47 bar và nhiệt

độ 200C cùng với dòng khí nhẹ từ V-03 đã giảm áp được đưa vào tháp C-05 Mụcđích của EJ-01A/B/C là nén khí thoát ra từ đỉnh tháp C-01 lên áp suất làm việc củatháp C-05, vì vậy nó giữ áp suất làm việc của tháp C-01 ổn định

Tháp C-05 hoạt động ở áp suất 47 bar, nhiệt độ 200C Phần đỉnh của tháp hoạtđộng như bộ tách khí lỏng Tháp C-05 có nhiệm vụ tách phần lỏng ngưng tụ do sựsụt áp của khí từ 109 bar xuống 47 bar khi qua EJ-01A/B/C Dòng khí ra từ đỉnhtháp C-05 được đưa ra đường khí thương phẩm để cung cấp cho các nhà máy điện.Lỏng tại đáy C-05 được đưa vào đĩa trên cùng của tháp C-01

Ở chế độ AMF tháp C-01 có 2 dòng nhập liệu:

Dòng từ V-03 vào đĩa thứ 14 của tháp C-01

23

Dòng lỏng từ đáy của tháp C-05 vào đĩa trên cùng của tháp C-01.

Áp suất hơi của condensat được giảm đi và được điều chỉnh trong tháp C-01nhằm mục đích phù hợp cho việc chứa trong bồn chứa ngoài trời Với ý nghĩa đótrong chế độ AMF tháp C-01 hoạt động như là tháp ổn định condensat Trong đó,phần lớn hydrocacbon nhẹ hơn Butan được tách ra khỏi Condensat bởi thiết bị gianhiệt của đáy C-01 là E-01A/B đến 1940C Khí ra ở đỉnh tháp có nhiệt độ 640C đượctrộn với khí nguyên liệu nhờ EJ-01A/B/C Dòng Condensat ở đáy tháp được traođổi nhiệt tại E-04A/B và được làm lạnh bằng không khí ở E-09 để giảm nhiệt độxuống 450C trước khi ra đường ống dẫn Condensat về kho cảng hoặc chứa vào bồnchứa TK-21

2.4.2 Chế độ vận hành MF [10]

2.4.2.1 Mục đích.

Trong chế độ vận hành MF, sản phẩm của nhà máy ngoài lượng khí thương phẩmcung cấp cho các nhà máy điện, còn thu được lượng Condensat là 380 tấn/ngày vàlượng Bupro là 630 tấn/ngày

2.4.2.2 Các thiết bị chính.

Đây là chế độ hoạt động trung gian của nhà máy MF là chế độ cải tiến của chế độAMF Nên ở chế độ này nhà máy bao gồm toàn bộ các thiết bị của chế độ AMF (trừEJ-A/B/C) cộng thêm các thiết bị chính sau :

170C) trước khi làm lạnh bậc hai tại van giãn nở, dòng khí thương phẩm ra từ đỉnh

C-05 này sau khi qua E-14 nhiệt độ được tăng lên đủ điều kiện cung cấp cho các nhà máyđiện

Hai tháp hấp thụ V-06A/B được sử dụng luân phiên, khi tháp này làm việc thìtháp kia tái sinh Quá trình tái sinh được thực hiện nhờ sự cung cấp nhiệt của một phầndòng khí thương phẩm được gia nhiệt đến 2200C bằng dòng dầu nóng tại E-18, dòngkhí này sau khi ra khỏi thiết bị V-06A/B sẽ được làm nguội tại E-15 và được tách lỏng

ở V-07 trước khi ra đường khí thương phẩm

Sơ đồ dòng lỏng trong chế độ MF giống như trong chế độ AMF, ngoại trừ việcđưa khí từ V-03 đến C-01 thay vì đến C-05 như chế độ AMF Ngoài ra trong chế độ

MF, tháp C-02 được đưa vào để thu hồi Bupro

Nhằm tận thu bupro và tách một ít metan, etan còn lại, dòng khí từ V-03 đượcđưa đến tháp C-01 để tách triệt để lượng metan, etan

Dòng lỏng từ thiết bị V-03 được đưa đến tháp C-01 sau khi được gia nhiệt từ

200C lên 800C tại thiết bị E-04A/B nhờ dòng lỏng ra từ tháp ổn định C-02

Có 3 dòng nguyên liệu được đưa đến tháp C-01:

Dòng khí đến từ V-03 vào giữa đĩa thứ 2 và 3 của tháp C-01

Dòng lỏng từ V-03 vào đĩa thứ 20 của tháp C-01

Dòng lỏng đến từ đáy C-05 vào đĩa trên cùng của tháp C-01

Tại đây các hydrocacbon nhẹ như C1, C2 được tách ra và đi lên đỉnh tháp, sau đó

nó được nén từ 25 bar lên 47 bar nhờ máy nén K-01 trước khi được dẫn qua đường dẫnkhí thương phẩm

Phần lỏng ra từ đáy tháp C-01 được đưa đến tháp C-02

Tháp C-02 làm việc ở áp suất 11 bar, nhiệt độ đỉnh 600C và nhiệt độ đáy 1540C Tạiđây C5+ được tách ra ở đáy tháp, sau đó chúng được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B để gia nhiệt cho dòng lỏng ra từ đáy V-03 Sau khi ra khỏi E-04A/B lượng lỏngnày được đưa đến làm lạnh tại thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-09 trước khi đưa

ra đường ống hoặc ra bồn chứa condensat TK-21

Phần hơi ra khỏi đỉnh tháp C-02 là Bupro, hơi Bupro được ngưng tụ tại E-02, mộtphần được cho hồi lưu trở lại C-02 để đảm bảo độ phân tách của sản phẩm, phần cònlại theo đường ống dẫn sản phẩm Bupro

27

Khí đồng hành

V-08

V-06 E-15

2.4.3 Chế độ GPP [10]

2.4.3.1 Mục đích

Trong chế độ vận hành này sản phẩm thu được của nhà máy bao gồm: khoảng3,34 triệu m3 khí/ngày để cung cấp cho các nhà máy điện, Propan khoảng 540tấn/ngày, butan khoảng 415 tấn/ngày và lượng Condensat khoảng 400 tấn/ngày

- Thiết bị Turbo – expander: CC-01

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

2.4.3.3 Mô tả chế độ vận hành GPP

Khí từ ngoài khơi vào nhà máy được tiếp nhận đầu tiên tại Slug Catcher 01/02), ở đây dòng nguyên liệu là dòng hai pha có nhiệt độ 25,6oC và áp suất 109bar được tách riêng ra để xử lí tiếp theo

(SC-Dòng khí từ Slug Catcher qua V-08 để tách nốt phần lỏng còn lại, lượng lỏngtách ra này được đưa đến bình tách V-03 để xử lý, còn dòng khí tách ra từ V-08 sẽ

đi vào V-06A/B để tách tách nước

Do chế độ này thiết bị Turbo – Expander được đưa vào hoạt động thay thế

E-20 trong chế độ MF, nên khoảng 2/3 lượng khí ra khỏi V-06A/B được chuyển tớiphần giãn nở của thiết bị CC-01, tại đó khí được giãn từ 109 bar xuống 33,5 bar vànhiệt độ cũng giảm xuống -18oC, sau đó dòng khí này sẽ được đưa vào tháp tinh lọcC-05

Phần khí còn lại khoảng 1/3 dòng từ V-06A/B được đưa tới thiết bị trao đổinhiệt E-14 để làm lạnh dòng khí từ 26oC xuống - 35oC bởi dòng khí lạnh từ đỉnhtháp C-05 có nhiệt độ –42.5oC Áp suất của dòng sau đó được giảm từ 109 barxuống 33,5 bar nhờ van giảm áp FV-1001 Sau quá trình giãn nở đoạn nhiệt này,

29

nhiệt độ giảm xuống đến -62oC Dòng này được đưa vào đỉnh của tháp tinh lọc C-05như một dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp.

Trong chế độ GPP, tháp C05 làm việc ở áp suất 33,5 bar, nhiệt độ đỉnh 42.5oC và nhiệt độ đáy -20oC Khí ra khỏi đỉnh tháp C-05 có nhiệt độ -42.5oC được

-sử dụng làm lạnh khí đầu vào thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 trước khi đượcnén ra dòng khí thương phẩm bằng phần nén của CC-01

Quá trình thu hồi lỏng trong chế độ này có khác biệt so với chế độ AMF vàchế độ MF do sự có mặt của tháp C-04 và các máy nén K-02, K-03 Khí thoát ra từđỉnh tháp C-01 được máy nén K-01 nén từ 29 bar lên 47 bar rồi tiếp tục được làmlạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt E-08 với tác nhân lạnh là dòng lỏng ra từ V-03 cónhiệt độ là 20oC và cả hai dòng này vào tháp C-04 để tách nước và hydrocacbon nhẹlẫn trong dòng lỏng đền từ V-03

Tháp C-04 làm việc ở áp suất 47,5bar, nhiệt độ đỉnh và đáy lần lượt là 44oC và

40oC Khí sau khi ra khỏi thiết bị C-04 được nén tiếp tới áp suất 75 bar bằng máynén K-02 rồi được làm lạnh bằng thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-19 Lượngkhí này được trộn lẫn với lượng khí thoát ra từ V-03, được nén tiếp tới 109 bar bằngmáy nén K-03, chúng tiếp tục được làm lạnh và nhập vào dòng khí nguyên liệutrước V-08

Phần lỏng đi ra từ đáy tháp C-04 được đưa đến đĩa thứ 14 của tháp C-01 vàdòng lỏng đi ra từ tháp C-05 được đưa đến đĩa thứ nhất của tháp C-01 đóng vai trònhư dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp

Trong chế độ này, tháp C-01 làm việc ở áp suất 29 bar, nhiệt độ đỉnh 14oC vànhiệt độ đáy 109oC Sản phẩm đáy của tháp C-01 có thành phần chủ yếu là C3+ sẽđược đưa đến tháp C-02 (áp suất làm việc của tháp C-02 là 11 bar, nhiệt độ đỉnh

55oC và nhiệt độ đáy 134oC) để tách riêng condeasat và Bupro

Sản phẩm đỉnh của tháp C-02 là bupro được tiến hành ngưng tụ hoàn toàn ởnhiệt độ 43oC trong thiết bị ngưng tụ bằng không khí E-02, sau đó được đưa tớibình hồi lưu V-02 có dạng nằm ngang Một phần Bupro được bơm trở lại tháp C-02

để hồi lưu bằng bơm P-01A/B, áp suất của bơm có thể bù đắp được sự chênh ápsuất làm việc của tháp C-02 (11bar) và tháp C-03 (16 bar) Phần bupro còn lại đượcgia nhiệt đến 60oC trong thiết bị gia nhiệt E-17 trước khi cấp cho tháp C-03 bằngdòng lỏng nóng từ đáy tháp C-03 Sản phẩm đáy của tháp C-02 chính là condensat

thương phẩm được đưa ra bồn chứa hoặc dẫn ra đường ống vận chuyển condensat

về kho cảng Thị Vải

Như đã nói ở trên dòng nguyên liệu vào tháp C-03 là Bupro, tại đây chúngđược tách riêng ra Sản phẩm đỉnh tháp C-03 là hơi Propan được ngưng tụ hoàntoàn ở nhiệt độ 46oC nhờ thiết bị trao đổi nhiệt bằng không khí E-11 được lắp tạiđỉnh C-03 và được đưa tới thiết bị chứa hồi lưu V-05 có dạng nằm ngang Phầnpropan lỏng này được bơm bằng các máy bơm, một phần propan thương phẩm đượctách ra bằng thiết bị điều khiển mức và chúng được đưa tới đường ống dẫn propanhoặc bể chứa propan V-21A Phần còn lại được đưa trở lại tháp C-03 như một dònghồi lưu ngoài ở đỉnh tháp

Tại đáy tháp C-03, thiết bị trao đổi nhiệt bằng dầu nóng E-10 được lắp đặt cótác dụng như nồi tái đun để gia nhiệt cho dòng butan đến 97oC Nhiệt độ của nóđược điều khiển bởi van TV-2123 đặt trên ống dẫn dầu nóng Một phần dòng butanđược hồi lưu lại tháp C-03, phần còn lại được đưa ra bồn chứa hoặc đưa đến khocảng Thị Vải sau khi được giảm nhiệt độ đến 60oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-17

và đến 45oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt E-12

31

2.4.4 Chế độ vận hành GPP Chuyển đổi [10]

Mô tả chế độ GPP chuyển đổi

Các thiết bị chế độ này gồm toàn bộ các thiết bị của chế độ GPP và thêm trạm nén

khí đầu vào K-1011A/B/C/D và bình tách V-101

Khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ với lưu lượng 6 triệu m3 khí/ngày đi vào hệ thống

Slug Catcher để tách Condensat và nước trong điều kiện áp suất 65 – 80 bar nhiệt độ

25 đến 300C tuỳ theo nhiệt độ môi trường Tiếp theo đó hỗn hợp khí được chia thành

hai dòng: Dòng thứ nhất khoảng 1 triệu m3/ngày được đưa qua van giảm áp PV-106

giảm áp suất từ 65-80 bar đến áp suất 54 bar và đi vào thiết bị tách lỏng V-101 Lỏng

được tách ra tại đáy bình V-101 được đưa vào thiết bị V-03 để chế biến sâu Khí đi ra

từ bình tách V-101 được đưa vào hệ thống đường ống dẫn khí thương phẩm 16” cung

cấp cho các nhà máy điện

Dòng khí chính khoảng 5 triệu m3 khí/ngày được đưa vào trạm nén khí đầu vào

K-1011 A/B/C/D (3 máy hoạt động 1 máy dự phòng) để nén dòng khí từ 65-80 bar lên

109 bar sau đó qua thiết bị làm nguội bằng không khí E-1011 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 lỏng còn lại trong khí và lọc bụi bẩn Sau đó được đưa vào thiết bị hấp thụ

V-06A/B để tách triệt để nước nhằm tránh hiện tượng tạo thành hydrate trong quá trình

làm lạnh sâu

Dòng khí ra khỏi thiết bị V-06A/B được tách thành hai dòng:

+ Khoảng một phần ba dòng khí ban đầu qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 để hạ nhiệt độ

từ 26,5oC xuống - 35o C với tác nhân lạnh là dòng khí khô đến từ đỉnh tháp C-05 với

nhiệt độ là - 45oC Tiếp theo dòng khí nóng ra khỏi E-14 được làm lạnh sâu bằng cách

giảm áp qua van FV-1001 Ap suất giảm từ 109 bar xuống 37 bar (bằng áp suất làm

việc của đỉnh tháp C-05) kéo theo nhiệt độ giảm xuống -620C và được đưa vào đĩa trên

cùng của tháp tinh cất C-05, đóng vai trò như dòng hồi lưu ngoài ở đỉnh tháp

+ Hai phần ba dòng khí còn lại được đưa vào thiết bị CC-01 để thực hiện việc giảm áp

từ 109 bar xuống 37 bar và nhiệt độ giảm xuống -12oC

Dòng khí lạnh này sau đó tiếp tục đưa vào đáy của tháp tinh cất C-05 Tháp tinhcất C-05 hoạt động ở áp suất 37 bar, nhiệt độ đỉnh tháp và đáy tháp tương ứng là -45oC

và -15oC, tại đây khí (chủ yếu là metan và etan) được tách ra tại đỉnh tháp C-05 Thànhphần lỏng chủ yếu là Propan và các cấu từ nặng hơn được tách ta tại đáy tháp

Hỗn hợp khí ra từ đỉnh của tháp tinh cất có nhiệt độ -45oC được sử dụng làm tácnhân lạnh cho thiết bị trao đổi nhiệt E-14 và sau đó được nén tới áp suất 54 bar trongphần nén của thiết bị CC-01 Hỗn hợp khí đi ra từ thiết bị này là khí thương phẩm đượcđưa vào hệ thống đường ống 16” đến các nhà máy điện

Hỗn hợp lỏng đi ra từ đáy tháp tinh cất được đưa vào đỉnh tháp C-01 như dònghồi lưu ngoài

Tháp C-01, hoạt động ở áp suất 27,5bar và nhiệt độ đáy tháp là 1090C Tại thápC-01, các hydrocacbon nhẹ như metan, etan được tách ra từ hỗn hợp rồi đi lên đỉnhtháp vào bình tách V-12 để tách lỏng có trong khí, sau đó được máy nén K-01 nén từ

áp suất 27,5 bar lên áp suất 47,5 bar Hỗn hợp khí từ máy nén K-01 tiếp tục được đivào E – 08 sau đó vào tháp C-04 (hiện nay các thiết bị này không hoạt động do bìnhtách V-03 phải giảm áp vận hành từ 75 bar theo thiết kế xuống còn 47 bar để đảm bảochế biến được lượng lỏng từ V-101 Do đó lượng lỏng từ đáy bình tách V-03 được đưatrực tiếp qua E-04A/B mà không đi vào thiết bị trao đổi nhiệt E-08 như thiết kế) Khísau đó được nén đến 75 bar nhờ máy nén K-02 rồi lại tiếp tục đưa vào thiết bị trao đổinhiệt E-19 bằng việc sử dụng dòng tác nhân lạnh là không khí Dòng khí từ E-19 đượcđưa vào máy nén K-03 để nén tới áp suất 109 bar rồi làm lạnh trong thiết bị trao đổinhiệt E-13, dòng khí này sau đó được đưa tới thiết bị V-08 như là nguyên liệu đầu vào.Tháp tách etan C-01 là thiết bị tách dạng tháp loại đĩa van, hoạt động như mộtthiết bị chưng cất

Dòng lỏng đi ra từ đáy của tháp C-01 tiếp tục được đưa qua bình ổn định V-15sau đó tới tháp C-02

Tại tháp C-02 với áp suất hoạt động là 10,2 bar, nhiệt độ đáy tháp được duy trì ở

1350C nhờ Reboiler E-03, nhiệt độ đỉnh tháp 560C, bupro được tách ra ở đỉnh tháp, cònCondensat được tách ra ở đáy tháp Bupro từ đỉnh tháp C-02 được đưa vào thiết bị làmlạnh E-02, sau đó được đưa vào bình tách V-02 Dòng lỏng từ bình tách V-02 được

bơm P-01A/B bơm hồi lưu 1 phần tại đỉnh tháp và phần còn lại theo đường ống dẫnsản phẩm bupro đến bồn chứa V-21 A/B hoặc đến kho cảng Thị Vải Phần lỏng tại đáytháp C-02 là Condensat được hạ nhiệt độ xuống 600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B và xuống 450C nhờ thiệt bị E-09 và sau đó được đưa tới bồn chứa Condensat TK-

21 hoặc đường ống dẫn Condensat tới kho cảng Thị Vải

Condensat (sau khi đã tách nước tại Slug Catcher) được tách ra trong SlugCatcher được đưa vào thiết bị V-03 hoạt động ở áp suất 47 bar và nhiệt độ 200C để táchcác cấu tử khí nhẹ đã bị hấp thụ trong hỗn hợp lỏng này bằng cách giãn nở và giảm áp

Từ thiết bị V-03, Condensat được dẫn tới thiết bị trao đổi nhiệt E-04 (để tận dụng nhiệtnóng từ đáy Reboiller E-03) sau đó đi vào đĩa thứ 20 của tháp C-01

35

CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHƯNG CẤT

3.1 Khái niệm chung về chưng cất

Chưng cất là quá trình phân tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt, dựa vào độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác nhau.

Sản phẩm của quá trình chưng cất

Sản phẩm đỉnh: chủ yếu các cấu tử có độ bay hơi lớn

Sản phẩm đáy: chủ yếu các cấu tử có độ bay hơi nhỏ

Chưng cất là một phương pháp phổ biến dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cáccấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan toàn phần vào nhau.Trong công nghệ chế biến dầu khí, phương pháp này áp dụng chủ yếu dùng để táchhỗn hợp hydrocacbon

Chưng cất ở áp suất thấp (chân không ): dùng phân tách hỗn hợp các cấu tử

có nhiệt độ sôi quá cao hoặc các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy khi ở nhiệt độsôi quá cao

Chưng cất ở áp suất cao dùng để phân tách hỗn hợp các cấu tử không hóalỏng ở điều kiện thường

Trong công nghiệp chế biến dầu khí thì phương pháp chưng cất ở áp suất cao

là phương pháp cơ bản để phân tách các hydrocacbon khí thành các sản phẩm cótính thương mại cao

3.2 Cấu trúc tháp chưng cất

3.2.1 Thân tháp chưng cất

Thân tháp chưng cất có hình trục tròn được làm bằng vật liệu phụ thuộc vàomức độ nén của môi trường làm việc, chiều cao của tháp được xác định bởi số đĩathực và khoảng cách giữa chúng

Trong các tháp chưng cất có các tầng chưng cất, mỗi tầng có một đĩa chưngcất độ cao mực lỏng trên đĩa là gỡ chảy tràn Phía ngoài có gắn đầu ống để sửachữa, mỗi tầng ngoài có lỗ người chui vào để có thể lắp ráp, sửa chữa và làm sạch

Cấu tạo: trên đĩa có lắp các chóp, chóp có thể là tròn hay hình dạng khác nhau,

ở chóp có rãnh để cho khí đi ra

Hoạt động: chất lỏng chảy từ đĩa này sang đĩa kia nhờ ống chảy chuyền, chấtkhí đi từ dưới lên qua các ống khí rồi xuyên qua các rãnh chóp sục vào lớp chấtlỏng trên đĩa

39

3.3.3 Đĩa van

Cấu tạo: đĩa van là đĩa trung gian giữa đĩa chóp và đĩa lỗ, van có thể là hìnhtròn hay hình chữ nhật Đối với van bản người ta thường chế tạo với chiều rộng25mm, chiều dài 120 – 150 mm, chiều rộng lỗ dưới van từ 10 – 15 mm, đường kínhvan tròn là 50mm và đường kính lỗ từ 10 – 40 mm

Hoạt động: Khi dòng hơi đi từ dưới lên thì tùy theo vận tốc lớn hay nhỏ màvan được nâng lên nhiều hay ít ( đối với van tròn ), đối với van bản thì vận tốc khíkhông lớn lắm chỉ có đầu nhẹ được nâng lên và khi vận tốc đủ lớn thì toàn bộ vanđược nâng lên

Tháp đĩa van có thể làm việc đều hoặc không đều tùy thuộc vào vận tốc khí

và lỏng Khi vận tốc khí bé thì van chỉ được nâng lên từng lúc một, khí qua lỏngdạng bong bóng Nếu tăng vận tốc lên nữa thì các van nhẹ sẽ làm việc còn các vannăng chưa làm việc Ta tiếp tục tăng vận tốc lên nữa thì các van khác mới bắt đầulàm việc

Tùy theo vận tốc của khí mà trong tháp có 3 chế độ thủy động :

- Chế độ sủi bong bóng: Khi vận tốc khí bé thì khí đi qua lỏng ở dạng từngbong bóng riêng biệt, ở chế độ này chất lỏng lọt qua các lỗ của đĩa

- Chế độ dòng: Khi vận tốc của khí tăng lên thì khi đó khí đi qua lỏng bằngnhững tia liên tục, chất lỏng không lọt qua lỗ đĩa nữa, ở chế độ này tháplàm việc đều đặn

- Chế độ sủi bọt: Nếu vận tốc tiếp tục tăng khí tạo thành với lỏng thành bọt,lớp chất lỏng trên đĩa không còn nữa, bọt trở nên linh động

3.4 Nguyên tắc hoạt động của tháp chưng cất

Hỗn hợp nguyên liệu F được đưa vào tháp ở một vị trí thích hợp nào đó(chính là đĩa nạp liệu ) trong tháp hình thành 2 dòng: dòng hơi đi từ dưới lên, dònglỏng đi từ trên xuống, nồng độ của các cấu tử này thay đổi theo chiều cao của tháp,