CHẾ BIẾN dầu và KHÍ SIMULATION

Sử dụng phần mềm hysys để mô phỏng chế độ làm việc GPP của nhà máy khí Dinh Cố. Tài liệu hướng dẫn chi tiết các bước và có biện luận đánh giá. Có so sánh 4 chế độ làm việc : MF,AMF,GPP,GPP chuyển đổi. Có nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất đầu vào với khả năng tách LPG.

Trang 1

BÀI TẬP LỚN CHẾ BIẾN DẦU VÀ KHÍ

PHẦN KHÍ BÀI TẬP 1: HOÀN THÀNH CASS MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ GPP CỦA NHÀ MÁY KHÍ DINH CỐ( DỰA TRÊN SLIDE CỦA BKSIM ):

Khí vào nhà máy là khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông Nhập thành

phần khí đầu vào nhà máy gồm:C1, C2, C3,n-C4 , i-C4, n-C5, i-C5,C6,

C7+,CO2,H2S,N2,H2O Các cấu tử trên thư viện mặc định của Hysys đều đã có, duy chỉ có C7+ là 1 cấu tử giả định , do vậy ta cần có 1 số thao tác riêng để thiết

Trang 2

Ô Component Name đổi tên thành C7+

Vì việc xác định cấu tử giả ta cần ít nhất 1 thông số đó là Normal Boiling Pt hoăc Molecular Weight, Ideal Liq Density Ấn vào mục Critical, trong ô Normal Boiling Pt nhập 109oC

SVTH: Văn Tuyển-Giáp Kiêm- Chiến Thắng- K57 Page 2

Trang 3

Sau khi tạo xong cấu tử giả, ta nhập các cấu tử còn lại như yêu cầu:

Chọn hệ nhiệt động Peng-RobinSon:

Trang 4

Vào môi trường mô phỏng, tạo 2 dòng Gas và H 2O như đề:

Trang 5

Ta tiến hành mix 2 dòng Gas với Water , việc này giúp ta dễ dàng điều chỉnh khảo

sát lượng nước bằng cách thay đổi lượng nước trong dòng Water mà không ảnh hưởng đến dòng Gas:

Hỗn hợp Feed này đi vào tháp tách Separator tương ứng với SlugCatcher trong

thực tế để tách nước và condensate:

Trang 6

Dòng Hơi ra khỏi slug catcher được làm lạnh qua Cooler E1:

Sau đó qua tháp tách Separator V-08 Separator V-08 này trong thực tế là 1 thiết

bị lọc để tách lượng lỏng còn lại trong khí và bụi bẩn.Tuy vậy hàm lượng nước vẫncòn

Trang 7

Dòng khí ra khỏi V-08 sẽ qua V-06 để tách loại nước trong khí, để tránh lượng

nước này tạo hydrat trong quá trình làm lạnh sâu Trong hysys ta sẽ sử dụng

Component Spliter để tách hoàn toàn nước và ta thấy hàm lượng nước trong dòng

Gas đã không còn

Dòng khí sau khi ra khỏi là khí khô, dòng khí này được chia làm 2 phần, ta sẽ dung

Tee để chia với tỉ lệ 1/3 vs 2/3:

Trang 8

Dòng Gas1 với 2/3 lượng khí sẽ đươc Expander K-100 giảm áp suống 33 bar

Gas2 chứa 1/3 lượng khí khô được làm lạnh suống -34oC

Trang 9

Tiếp tục qua Valve V-100 giảm áp suống 33 bar

Trong thực tế dòng C05 Feed1 đưa tới đĩa trên cùng của tháp C-05 như 1 dòng hồi

lưu ngoài -61.08oC, còn dòng C05-Feed 2 đi từ đáy với nhiệt độ -11.76oC ,áp suất làm việc 37 bar Nhưng khi mô phỏng, do những tính toán từ trước ta để áp suất làm việc C05 là 33 bar , dẫn tới nhiệt độ C05 Feed1, C05 Feed 2 lần lượt là -66oC và -23.9oC, dẫn tới kết quả sẽ có những sai khác nhất định Mặt khác ta sẽ

sử dụng loại tháp Absorber trong hysys với thông số cụ thể như sau :

Trang 10

Sau khi Add Spec nhấn Run để hội tụ tháp

SVTH: Văn Tuyển-Giáp Kiêm- Chiến Thắng- K57Page 10

Trang 11

Sau đó là thay thế Cooler E-01 bằng Heatchanger E-01:

Trang 12

Dòng Gas to Turbin sau đó qua Compessor K-101 Có 1 điểm lưu ý hết sức đặc biệt là

Expander K-100 và máy nén K-101 đều dùng chung dòng năng lượng Q2,tức là quá trình giảm

áp ở expander xảy ra thì dòng khí sẽ sinh ra công làm quay quạt trong Expander.Công quay này

được dẫn truyền động dùng để chạy máy nén, do đó thì dòng Sales Gas sẽ được nén tới 48 bar:

Thiết lập tiếp tục 2 van V-101 và V-102 với thông số đã cho

Trang 13

Dòng lỏng ra khỏi Slug-Catcher và dòng lỏng ra khỏi V-08 sẽ đi vào tháp tách 3 pha V-03 để tách sâu hơn

Trang 14

Dòng lỏng ra khỏi V-03 sẽ qua valve để giảm áp xuống 29 bar

Tiếp tục qua Heater E-02 gia nhiệt lên 78oC

Trang 15

Dòng C01 Feed 1 và C01 Feed2 sẽ đi vào tháp C-01 Đây là 1 tháp dạng van đĩa

hoạt động như tháp chưng cất, có nhiệm vụ tách các hydrocacbon nhẹ như metan, etan khỏi condensate Mặt khác do 2 khí này có nhiệt độ sôi chênh lệch rất nhiều

với condensate còn lại trong hỗn hợp nên ta chỉ cần dùng Reboiler Absorber loại

tháp chỉ có reboiler là đã có thể tách được rồi.Tháp này có 16 đĩa hoạt động ở áp suất 29 bar với thông số cụ thể như sau

Lúc này tháp chưa hội tụ, do không sử dụng 1 dòng năng lượng cung cấp cho reboiler nên ta

thêm spec thứ nhất Column Temperature nhằm xác định nhiệt độ cho Reboiler việc làm này

giúp ta linh hoạt hơn trong việc khống chế nhiệt độ reboiler

Trang 16

Sau đó ấn Run tháp sẽ hội tụ với thông số bên dưới:

Trang 17

Ta thêm 1 spec nữa như yêu cầu của đề

Bỏ tích Temperature, tích lại vào Comp Fraction Tuy nhiên theo kết quả chạy tháp thì Comp Fraction của ethane chỉ có thể thu được tối đa là 0.39 thay vì 0.4

như mong muốn Bấm Run để tháp hội tụ

Trang 18

Kết quả thu được sau khi Add Spec thứ 2

Dòng khí nhẹ ra khỏi C-01 qua máy nén K-01 nâng áp lên 47 bar

Trang 19

Tiếp tục qua 1 máy nén nữa K-02 nâng áp lên 75 bar đúng với áp suất thiết kế làm

việc ở chế độ GPP

Dòng này tiếp tục qua một Cooler để làm lạnh

Trang 20

Ta trộn dòng khí đi ra từ V-03 với dòng hơi đi ra khỏi cooler để cùng gia nhiệt

Thêm máy nén K-03 tăng áp lên 109 bar

Trang 21

Qua tiếp Cooler E4 giảm nhiệt độ xuống 25oC

Dòng ra khỏi Cooler E4 cho vào Recycle Sau đó cho ra 1 Tee để chia dòng với tỉ

lệ 0.6 và 0.4

Trang 22

Dòng sản phẩm đáy tháp C-01 sẽ qua Van giảm áp xuống 11 bar

Thiết lập tháp C-02 là 1 tháp chưng dạng Distilation Column

Trang 23

Add thêm 2 spec dạng Temperature khống chế nhiệt độ Condenser và Reboiler

Sau đó bấm Run để tháp hội tụ

Trang 24

Add thêm 1 Spec mới theo đề bài và bấm Run để hội tụ tháp

Lượng Propan thu được ở dòng Bupro ở đỉnh đã là tối đa

Trang 25

Lượng Propan ở dòng đáy tháp C-02 là 0 tức là đã tách được hoàn toàn C3 đúng

như yêu cầu

Thay thế E2 bằng Heatchanger E02, nhằm tận dụng nhiệt của dòng E01 làm mát dòng sản phẩm ra khỏi tháp C-02

Trang 26

Dòng Cooler E5 để giảm nhiệt dòng Condensat ra khỏi tháp C-02 xuống 45oC

Dùng bơm P-100 để tăng áp lên 16 bar

Trang 27

Dùng Heater E03 để gia nhiệt cho dòng nguyên liệu vào tháp C-03 lên 60oC

Thiết lập tháp C-03 với dạng Distilation Column Tháp này có nhiệm vụ tách riêng C3 ra khỏi C4 trong dòng Bupro.Phần đỉnh là propan được ngưng tụ hoàn

toàn với thông số như sau:

Trang 28

Add Spec Mole Fraction của Propan dòng đỉnh 0.92

Bấm Run để hội tụ tháp

Trang 29

Thông số dòng đỉnh tháp C-03 thu được như sau

Thêm 1 Spec mới

Trang 30

Bỏ Tích ô chỉ số hồi lưu Reflux Ratio , tích vào spec Temperature Bấm Run để

hội tụ tháp

Thông số tháp thu được

Trang 31

Thay thế Heater E03 bằng HeartExchanger E03 để tận dụng nhiệt dòng Butan ra khỏi tháp C-03 gia nhiệt cho dòng nguyên liệu đầu vào C03

Cuối Cùng là hồi lưu V-08 Inlet2 từ Recycle về V-08

Trang 32

Dòng Condensat ra khỏi tháp C-02 sau khi trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt ở HeartExchanger E02 qua Cooler E5 để làm mát xuống 40oC rồi đưa vào kho

Sơ đồ GPP Dinh Cố hoàn Chỉnh ( Đã có key chi tiết gửi thầy )

Trang 33

BÀI TẬP 2: SO SÁNH CASE MÔ PHỎNG VỪA XÂY DỰNG VỚI CÔNG NGHỆ GPP CHUYỂN ĐỔI.NÊU ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CHÚNG

Nhà máy khí Dinh Cố được thiết kế với công suất 4.3 triệu m3/ngày đêm, sử dụng khí đồng hành của mỏ Bạch Hổ Nhưng sau đó Rạng Đông đi vào khai thác nên để tận dụng nguồn khí đồng hành từ Rạng Đông cách đó không xa thì lượng khí này được đưa về Dinh Cố khiến lưu lượng ở đây tăng lên 6 triệu m3/ngày đêm, tức là lưu lượng tăng lên gần 1/3.Dẫn đến sự ra đời của chế độ GPP Chuyển đổi tức là thay đổi để thích ứng với tình huống mới này

SO SÁNH 2 CASE

ĐIỂM GIỐNG:

• Trên thực tế case GPP chuyển đổi đều chứa đầy đủ những thiết bị của GPP như thiết Bị như SC-01; tháp tách pha V-08,V06-A/B;tháp tách 3 pha V-03;tháp tách khí C-05,C-01,C-02,

ĐIỂM KHÁC

• Ở chế độ GPP chuyển đổi khi sau ra khỏi Slug catcher sẽ dùng Tee chia làm

2 dòng thay vì đi thẳng vào V-08 như GPP

• Bổ sung thêm 1 tháp tách V-101 để 1triệu m3 khí/ngày đêm qua V-101 hoạt động ở 54 bar.Theo kết quả mô phỏng thì 1 triệu m3 khí này chỉ cần qua valve giảm áp xuống 54 bar rồi đi vào V-101 là đã có thể tách khá triệt để C1,C2 rồi hòa vào dòng khí thương phẩm ;còn dòng lỏng ra khỏi V-101 thì đưa qua valve giảm áp rồi xuống V-03.Dẫn chứng Case GPP chuyển đổi bêndưới cho thấy rất rõ điều này:

Trang 34

• Bổ sung thêm hệ thống 4 máy nén K-1011A/B/C/D để nén 5 triệu m3 khí/ ngày đêm lên áp suất thiết kế 109 bar đi vào V-08 Để tránh quá tải cho V-

08 mặc dù V-08 chịu được công suất nhà máy hơn 6 triệu m3 khí/ngày đêm

• Áp suất làm việc tháp C-05 ở chế độ GPP chuyển đổi là 37 bars cao hơn so với 33.5 bar của chế độ GPP và nhiệt độ làm việc cũng khác nhau.Tương tự như vậy thông số kĩ thuật ( Áp suất và nhiệt độ làm việc, số đĩa, ) các tháp C-01,C-02,C-03 cũng khác

Việc có những khác biệt như vậy dẫn đến những ưu nhược như sau:

Nhận xét chung: Lưu lượng vào nhà máy tăng tức là lượng khí, condensate thu

được nhiều hơn đồng nghĩa giá trị kinh tế thu được nhiều hơn.Tuy nhiên việc tăng lưu lượng khí sẽ làm giảm áp đầu vào ,không đảm bảo áp suất thiết kế của nhà máy.Áp suất thấp sẽ ảnh hưởng xấu đến hoạt động các thiết bị và lượng lỏng thu hồi giảm.Áp suất khí vào các nhà máy điện và đạm lân cận cũng không đảm bảo

Ưu điểm :

Trang 35

• Chế độ GPP chuyển đổi sẽ cho sản phẩm phong phú hơn dễ dàng chuyển đổi đa dạng ,đáp ứng tất cả nhu cầu từ thị trường , hiệu suất và độ tinh khiết của dòng khí thương phẩm, condesat cao hơn hẳn Giúp cho sản phẩm làm

ra dễ tiêu thụ hơn Giá trị kinh tế thu được là không thể bàn cãi

• Mặt khác hiệu suất tách cao giúp cấu tử nặng lẫn trong dòng khí thương phẩm không đáng kể giúp các thiết bị như bơm ,máy nén,… hoạt động ổn định, giảm hỏng hóc

• Cả 2 chế độ GPP và GPP Chuyển đổi khi làm lạnh nhanh người ta dùng thiết bị trao đổi nhiệt bằng Turbo-Expander, phương pháp này thật sự hiệu quả hơn và tận dụng được công do quá trình giãn nở làm lạnh sinh ra phục

vụ cho quá trình nén khí Công nghệ này khá hiện đại, giúp tận dụng nguồn năng lượng vốn có của dòng khí nguyên liệu áp suất cao, có khả năng tự động điều khiển để duy trì mức độ tách khác nhau khi thành phần nguyên liệu thay đổi Đảm bảo khả năng tách So với chế độ AMF dùng Ejector để thu hồi lỏng và điều áp tháp tách etan, hiệu quả tách không cao, không tận dụng được năng lượng sẵn có trong quá trình So với chế độ MF dùng van tiết lưu và các thiết bị trao đổi nhiệt thì khả năng tách khí khô, tách ẩm chưa triệt để và hiệu suất thu hôi lỏng thấp hơn

• Bổ sung thêm nhiều thiết bị tách và thu hồi được nhiều sản phẩm hơn Khí rakhỏi tháp tách Etan được nén và hòa chung với dòng khí nguyên liệu nên khả năng thu hồi lỏng tăng hơn

NHƯỢC ĐIỂM :

• GPP chuyển đổi bổ sung thêm cụm máy nén K-1011A/B/C/D và thiết bị làm mát E-1011A/B/C/D tương ứng sẽ làm tốn năng lượng chi phí vận hành.Việc có các cụm thiết bị này sẽ làm tăng rủi ro hơn khi các máy nén này hỏng thì nguy cơ shutdown hay phải chạy chế độ AMF là rất cao

• Công nghệ của GPP và GPP chuyển đổi là phức tạp hơn 2 chế độ còn lại dẫn đến nhiều thiết bị,hệ thống điều khiển ,nhiều chu trình hoạt động phức tạp hơn đồng nghĩa với việc dễ gặp sự cố hơn

BÀI TÂP 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT VẬN HÀNH ĐẾN KHẢ NĂNG TÁCH C3, C4 VÀ LPG TỪ CÁC NGHIÊN CỨU , LỰA

Trang 36

CHỌN THÔNG SỐ TỐI ƯU VÀ DÙNG SET HOẶC ADJUST ĐỂ CỐ ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU ĐÓ

Nhà máy khí Dinh Cố được thiết kế với áp suất khí đầu vào 109 bars Dựa vào case

mô phỏng vừa thiết lập ở trên ta sẽ khảo sát ảnh hưởng của áp suất khí đầu vào đếnkhả năng tách C3,C4,LPG ở 2 tháp C-02 và C-03 bằng công cụ Case Study

Trước hết để có thể khảo sát sự ảnh hưởng của áp suất vận hành thì ta phải thực hiện 1 số thao tác nhỏ sau để đảm tính logic cũng như chu trình có thể hội tụ được khi áp suất dòng vào Gas thay đổi

Đầu tiên xóa áp suất dòng Water thêm Set-1 để áp dòng water luôn bằng dòng gas khi áp dòng Gas thay đổi

Để cooler E1 có Delta P=0

Trang 37

Xóa áp dòng To E4, việc này giúp dòng hồi lưu về có áp suất bằng với áp suất làm việc của V-08, ta Set áp dòng To E4 bằng với áp của dòng vào V-08

Trang 38

Xóa thông số áp suất của V-06

Trang 39

Thiết lập thêm 1set mới có hiệu số là 1 bar, việc này đảm bảo dòng ra khỏi V-06 giảm 1 bar

Thiết lập set nữa cũng có hiệu số là 1bar

Trang 40

Tháp C-01 chọn spec Temperature, đảm bảo lượng ethane không bị không chế bởi spec 0.39 như trước

Tháp C-02 bỏ Spec Component chọn spec nhiệt độ reboiler để lượng propan tại tháp không bị khống chế bới spec 0.56

Trang 41

Tương tự bỏ tích spec Component 0.9, tích vào spec reflux ratio

Vì áp suất đầu vào và ra của nhà máy ảnh hưởng rất lớn đến khả năng thu hồi lỏng của nhà máy.Độ chênh lệch áp này càng cao thì khả năng thu hồi lỏng tăng lên Ápsuất đầu ra nhà máy là cố định do vậy muốn tăng sự chênh lệch này lên thì ta chỉ

có nâng áp đầu vào.Ta có thể giải thích điều này như sau: Khi nhiệt độ không đổi,

áp tại Slugcather lớn dẫn đến tăng ngưng tụ và lượng khí sẽ ít hơn.Áp suất cao thì tăng khả năng ngưng tụ các cấu tử nhẹ vào pha lỏng ,làm giảm khả năng phân tách của SC dẫn đến lượng khí ra ở đỉnh C-01 tăng.Dòng khí này trở về V-08 thu hồi lạilỏng Và khi áp vào nhà máy cao thì giảm năng lượng cho máy nén khí vào bờ, khiến khí ra khỏi máy nén có nhiệt độ thấp hơn, dẫn đến giảm nhiệt độ làm lạnh ở những quá trình sau Vì những lí lẽ trên ta sẽ khảo sảo áp suất vận hành từ 70 bars đến 111 bars thông qua việc thay đổi áp dòng Gas

Trang 42

Để khảo sát ảnh hưởng áp suất vận hành đến khả năng tách LPG ta sẽ khảo sát thápC-02 Vì tại C-02 LPG sẽ được tách ra khỏi Condensat Ta sẽ khảo sát lượng LPG thu được qua 2 cấu tử đại diện của chúng là Propan và n-butan

Từ trên ta thấy áp càng cao thì MoleFraction của C3 càng tăng và C4 lại càng giảm.Nhưng phần mol C3 tăng mạnh hơn từ 0.52 lên 0.58 và C4 giảm ít từ 0.226 xuống 0.21,do đó khi áp khí đầu vào khoảng 85 bar thì lượng C3,C4 thu được là hài hòa nhất, Việc khảo sát đại lượng MoleFraction chỉ đặc trưng cho độ tinh khiết của dòng LPG thông qua C3,C4 trong dòng Bupro

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	5,54 MB