Bai giang mô phỏng về khí tự nhiên LNG

Làm ngọt khí bằng DEA Convert to Template Export and Import: Component List, Stream Mô phỏng quá trình sản xuất LNG sử dụng 2 chu trình lạnh độc lập với tác nhân là metan và nitơ Trao đổi nhiệt ngược chiều Hệ đơn vị: Field Chọn 2 hệ nhiệt động: Basis1: PR cho quá trình hóa lỏng LNG (khí ngọt) Basis2: Amine Pkg cho quá trình làm ngọt khí chua Cấu tử cho 2 hệ nhiệt động gồm: N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, iC4, nC4, iC5, nC5, nC6, DEA, H2O

Nhóm Mô phỏng Công nghệ Hoá học và Dầu khí

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Công nghệ sản

xuất LNG

2 chu trình lạnh độc lập

Nội dung

Làm ngọt khí bằng DEA

Convert to Template

Export and Import: Component List, Stream

Mô phỏng quá trình sản xuất LNG sử dụng 2 chu trình lạnh độc lập với tác nhân là metan và nitơ

Trao đổi nhiệt ngược chiều

Main-Flowsheet

Sub-Flowsheet Sweetening

Chu trình lạnh

Sweetening Case

Hệ đơn vị: Field

Chọn 2 hệ nhiệt động:

 Basis-1: PR cho quá trình hóa lỏng LNG (khí ngọt)

 Basis-2: Amine Pkg cho quá trình làm ngọt khí chua

Cấu tử cho 2 hệ nhiệt động gồm: N2, H2S, CO2, C1,

C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, n-C6, DEA, H2O

Sweetening Case

Sweetening Case

Sweetening Case

 Sweetening Case → Convert to Template

 Ưu điểm khi sử dụng Template:

 Liên kết một vài case với nhau

 Có thể sử dụng các hệ nhiệt động khác với hệ nhiệt động trong case chính

 Thuận tiện khi mô phỏng một nhà máy lớn, việc chuyển thành các case nhỏ sẽ dễ dàng thực hiện

 Có thể làm một lần và sử dụng nhiều lần cho các case khác nữa

Khai báo dòng nguyên liệu

Temperature, oF 77.00

Pressure, psia 1000.00

Mole Flow, lbmole/hr 104.00

Fluid Pkg Basis-2 (Amine Pkg)

Thiết lập dòng nguyên liệu

Component MoleFraction Component MoleFraction

Thiết lập dòng nguyên liệu

Name DEA to Contactor

Temperature, oF 95.0

Pressure, psia 995.0

Liq Vol Flow, m3/hr 43.0

Fluid Fkg Basis-2 (Amine Pkg)

Thiết lập dòng Amine

Component Mass Fraction

Thiết lập dòng Amine

Name Separator

Liq Sep

Thiết lập tháp tách hai pha

Name DEA Contactor

Thiết lập tháp hấp thụ

Thông số của tháp Giá trị

Add Valve VLV – 100

Inlet Rich DEA

Outlet DEA to Flash TK P = 89.92 psia

Add Separator Flash TK

Inlet DEA to Flash TK

Outlet

Flash Vap Rich to L/R

Add Heater L/R HEX

Add Regenerator

Inlet Regen Feed, inlet Stage 4_Main

Regen Bttms Condenser Full Reflux, Reflux Ratio: 1.5

Add new Specs

Stage Condenser

Spec Value 122.0oF

Energy Stream Reb Q

Spec Value 1.2e7 Btu/hr

Active 2 new Spec → RUN Column

Regenerator

HeatExchanger thay thế

Heater

Name L/R HEX

Shell Side Lean to L/R

Shell: 10.15

Heat Exchanger L/R HEX

Khởi tạo dòng Makeup H2O

Temperature, oF 68.00

Mole Fraction 1.0 H2O

Add Mixer MIX-100

Inlet Lean to L/R

Makeup H2O Outlet DEA to Cool 43.0 m3/hr

Automatic Pressure

Add Cooler

Inlet DEA to cool

Oulet DEA to Pump

Energy Cooler Q

DeltaP, psia 5.076

Add Pump P-100

Inlet DEA to Pump

Outlet DEA to Recycle T = 95 F Energy Pump Q

Adiabatic Efficiency 75.00 %

Add Recycle RCY-1

Name RCY-1

PFD Sweetening

Trình tự tiến hành

 Save case với tên là Sweetening.hsc

Từ Simulation menu Chọn Main Property

 Bấm vào phím Convert to Template

 Bấm vào Yes để chuyển case sang

Template

 Bấm vào No để trả lời câu hỏi “Do you

want to save the simulation case?”

Convert to Template

Export & Import

Mở Case Sweetening.hsc

→ Export Component List

→ Export stream Sour Gas

Mở New Case

→ Import Component List

→ Sửa Component List

→ Add FP: PR EOS

→ Enter Simulation Environment

→ Import stream Sour Gas

Export Component List

Export stream SourGas

Bấm chuột phải vào

dòng SourGas trong

case Sweetening

Thực hiện như hình

bên

Import Component List

Sửa Component List

Fluid Pkgs

Import Stream SourGas

Đổi Hệ nhiệt động

Add Template Sweetening

Add Template: bấm phím F4 → chọn Process Templates

→ Read an Existing Template…

Connections tab → chọn các dòng tương ứng

trong môi trường chính và môi trường con

Add Template Sweetening

Thiết bị làm lạnh sơ bộ 100

Inlet Sweet Gas

Outlet E100-Out

T = 50.0oFEnergy Q- E100

Delta P, psi 10.0

Fruid Pkgs Basis-1

Thiết bị làm lạnh sơ bộ 100

E-Name E - 101

Inlet E100-Out

Outlet ColdGas T = - 40oC

P = 900 psia Energy Q-E101

Thiết bị làm lạnh sâu E-101

LNG: Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều dòng

Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm có gân

Trong Design tab → Connecton page: Nhập các

dòng nóng và lạnh

Áp suất dòng ra: 20 psia

Thiết bị trao đổi nhiệt LNG

Thiết bị trao đổi nhiệt LNG

Mole Flow, lbmole/hr 210.0

Fluid Package Basis - 1

Composition Mole Fraction C1: 0.9999

C2: 0.0001

Chu trình lạnh tác nhân

Chu trình lạnh tác nhân

Fruid Package Basis-1

Chu trình lạnh tác nhân

Dòng vào In: T = 20oF, P = 995 psia

Dòng ra Out: T = - 199oF

Chu trình lạnh tác nhân N2

Temperature, oF 60.0

Pressure, psia 400.0

Molar Flow, lbmole/hr 250.0

Fruid Package Basis – 1

Mole Fraction 100% N2

Chu trình lạnh tác nhân N2

PFD

Tính chất dòng LNG

Phase Envelope

Tool/Utilities (hoặc Ctr+U), add Envelope Utility

Design/Connections → Select Stream/Sour Gas

Phase Envelope

Câu hỏi và Bài tập

 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng CO2 và H2S đến công đoạn làm ngọt khí

 Tại sao phải dùng tác nhân lạnh là metan và nito?

Có thể thay thế bằng các tác nhân lạnh khác được không? Tại sao?

 Xác định cân bằng pha, hệ số nén, khối lượng

riêng, của hỗn hợp khí nguyên liệu trước và sau khi làm ngọt Có gì khác nhau, tại sao?

 Xác định nhiệt trị của hỗn hợp khí

 Tính cân bằng vật liệu và cân bằng năng lượng của toàn quá trình