Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí sử dụng phần mềm hysys để mô phỏng nhà máy chế biến khí dinh cố hoạt động ở chế độ GPPM

Nước từ Slug Catcher ở thiết bị ILIC-0112 & 0122 thông qua bình tách nước vàsản phẩm V-52 nước được giảm áp đến áp suất khí quyển và Hydrocacbon hấp phụ sẽđược giải phóng qua hệ thống th

LỜI NÓI ĐẦU.

Đối với một sinh viên chuyên ngành công nghệ Hóa học - Dầu và Khí, việc nắmvững các kiến thức về công nghệ là thực sự cần thiết Việc lĩnh hội các kiến thức này

sẽ giúp cho các kỹ sư trong tương lai không những có thể thiết kế, vận hành tốt mộtquá trình sản xuất và chế biến, mà còn biết cách tối ưu hóa các quá trình và chi phíthiết kế, có ý tưởng cải tiến thiết bị, nâng cao năng suất Do vậy, với yêu cầu trên, Đồ

án tốt nghiệp thực sự mang đến cho em và tất cả sinh viên cơ hội để hình dung lại kiếnthức đã học và liên hệ thực tiễn sản xuất, chế biến Sinh viên cần phải nắm vững tổngquát các kiến thức về các quá trình truyền nhiệt, chuyển khối, chuyển hóa hóa họccũng như thiết bị hoạt động trong lĩnh vực dầu khí

Trong công nghệ Lọc hóa dầu, các quá trình chế biến khí là một trong những lĩnhvực quan trọng mang đến năng lượng cho sự phát triển đất nước, tiết kiệm năng lượng

và giảm ô nhiễm môi trường Nhà máy chế biến khí Dinh Cố là nhà máy chế biến khí

ra đời với mục đích thực tiễn đó Trong đồ án này, em sẽ mô phỏng chế độ hoạt độngGPPM, là chế độ hoạt động hiện nay của nhà máy Đồ án có thể chia thành các phần

cơ bản sau:

 Tổng quát về nhà máy chế biến khí Dinh Cố

 Tổng quan về phần mềm Hysys

 Mô phỏng chế độ hoạt động GPPM của nhà máy

 Tính toán thiết bị và mô phỏng động tháp chưng cất

Trong quá trình thực hiện đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình củaGiảng viên Ts.Trương Hữu Trì và các thầy cô trong khoa và bạn bè Tuy nhiên, vì hạnchế về thời gian và kiến thức, chắc chắn trong đồ án còn tồn tại nhiều sai sót Em rấtmong nhận được những ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và bạn bè để có được nhiềukinh nghiệm và kiến thức cho bản thân

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ

DINH CỐ 1.1 Tổng quan về nhà máy chế biến khí Dinh Cố

Hình 1-1: Nhà máy chế biến khí Dinh Cố.

1.1.1 Sơ lược về nhà máy

Nhà máy chế biến khí Dinh Cố được khởi công xây dựng ngày 4/10/1997, đây lànhà máy khí hóa lỏng đầu tiên của Việt Nam Nhà thầu là Tổ hợp SamsungEnginerring Company Ltđ (Hàn Quốc), cùng công ty NKK (Nhật Bản) Tổng số vốnđầu tư là 79 triệu USD, 100% vốn đầu tư của Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam, nhàmáy được xây dựng tại xã An Ngãi, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu vớidiện tích 89600 m2 (dài 320m, rộng 280m), cách Long Hải 6 km về phía Bắc, cáchđiểm tiếp bờ của đường ống dẫn khí từ Bạch Hổ khoảng 10 km

Khí đồng hành được thu gom từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông và các mỏ khíkhác, được dẫn vào bờ theo đường ống 16" và được xử lý tại nhà máy xử lý khí Dinh

Cố nhằm thu hồi khí khô, LPG và các sản phẩm nặng hơn Phần khí khô được làmnhiên liệu cho nhà máy điện Bà Rịa, nhà máy điện đạm Phú Mỹ

Năng suất nhà máy từ 5,8 đến 6,2 triệu m3/ngày Các thiết bị được thiết kế vậnhành liên tục 24h trong ngày (hoạt động 350 ngày/năm), sản phẩm hóa lỏng sau khi rakhỏi nhà máy được dẫn theo 3 đường ống 6" đến kho cảng Thị Vải

Sự ưu tiên hàng đầu của nhà máy là duy trì dòng khí khô cung cấp cho nhà máyđiện, việc thu hồi các sản phẩm lỏng từ khí thì ít được ưu tiên hơn

-4 Ưu tiên đối với việc cung cấp khí khô cho nhà máy điện: Trong trường hợp nhu

cầu khí của nhà máy điện cao thì việc thu hồi các thành phần lỏng sẽ được giảm tốithiểu nhằm bù đắp cho thành phần khí

-4 Ưu tiên cho sản xuất các sản phẩm lỏng: Trong trường hợp nhu cầu khí của nhà

máy điện thấp thì việc thu hồi các thành phần lỏng sẽ được ưu tiên

Thực tế trong quá trình vận hành nhà máy, nhà máy đã tìm cách thu hồi sản phẩm lỏng càng nhiều càng tốt vì sản phẩm lỏng có giá trị cao hơn so với khí.

1.1.2 Mục đích xây dựng nhà máy:

Trong hơn mười năm khai thác dầu (từ năm 1983 đến năm 1995), khí đồng hànhđược đốt bỏ, điều này không chỉ làm lãng phí một lượng lớn nguồn tài nguyên thiênnhiên của đất nước mà còn gây ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó cùng với sự pháttriển hàng loạt các mỏ khí thiên nhiên ở thềm lục địa phía Nam, đã thôi thúc chúng taphải tìm những giải pháp thích hợp cho việc khai thác, sử dụng hợp lý nguồn tàinguyên quý giá này

Tháng 5/1995 hệ thống thu gom khí đồng hành ở mỏ Bạch Hổ đã hoàn thành,điều này đánh dấu một bước phát triển quan trọng cho ngành chế biến khí ở Việt Nam.Chỉ tính riêng việc đưa khí vào sử dụng cho các nhà máy điện Bà Rịa với công suất 1triệu m3 khí/ngày đã tiết kiệm cho đất nước hơn 1 tỷ đồng mỗi ngày, chưa kể đếnnhững lợi ích khác kèm theo như ổn định sản xuất, giải quyết vấn đề việc làm, tránhlảng phí và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường,

Tuy nhiên trong khi chỉ sử dụng khí làm nhiên liệu cho các nhà máy điện ta lạiphải nhập LPG làm nhiên liệu và Condensate để pha chế xăng, điều này cũng làm thấtthu một lượng ngoại tệ đáng kể của đất nước Thêm vào đó để từng bước khép kín quytrình sản xuất từ việc khai thác, vận chuyển, xử lý, chế biến dầu khí, tận dụng triệt đểnguồn năng lượng góp phần công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước, vào tháng 5/1999PetroViệt Nam Gas đã vận hành nhà máy xử lý khí đầu tiên với năng suất mỗi nămkhoảng 250 nghìn tấn LPG và 100 nghìn tấn Condensate Nhà máy xử lý khí Dinh Cố

ra đời với mục đích sau:

-4 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

-5 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

-6 Thu hồi sản phẩm lỏng có giá trị kinh tế cao hơn so với khí đồng hành ban đầu

như: LPG, Condensate

-7 Khi đã đáp ứng nhu cầu trong nước, các sản phẩm LPG và Condensate sẽ xuất

khẩu mang lại cho đất nước một nguồn ngoại tệ đáng kể

1.1.3 Cơ cấu tổ chức nhà máy

Hình 1- 2: Cơ cấu tổ chức nhà máy

1.1.4 Giới thiệu sơ lược về các chế độ vận hành của nhà máy:

Nhà máy được thiết kế với công suất đầu vào 1,5 tỷ m3 khí/năm và có 3 giai đoạnvận hành theo các chế độ tương ứng nhằm đáp ứng tiến độ cung cấp sản phẩm:

Giai đoạn AMF (Absolute Minimum Facility): Sản xuất Condensate ổn định với

công suất 342 tấn/ngày và 3,8 triệu m3 khí/ngày, bắt đầu đưa vào hoạt động từ tháng10/1998

Giai đoạn MF (Minimum Facility): Sản xuất Condensate ổn định với công suất

380 tấn/ngày, hổn hợp Butane - Propane (LPG) với công suất 629 tấn/ngày và 3,5 triệu

m3 khí khô/ngày, bắt đầu hoạt động vào tháng 12/1998

Giai đoạn GPP (Gas Procesing Plant): Sản xuất Condensate ổn định, khí khô,

hỗn hợp Butane và Propane được tách độc lập Giai đoạn này công suất khí đầu vào là1,5 tỷ m3 khí/năm, thu hồi Propane: 575 tấn/ngày; Butane 417 tấn/ngày; Condensate:

402 tấn/ngày và khí khô: 3,34 triệu m3/ngày Giai đoạn này sử dụng công nghệ Turbo– Expander với hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng cao

Hiện nay nhà máy đang vận hành ở chế độ GPPM, không tách riêng Butane và Propane.

1.2 Các thiết bị chính trong nhà máy

1.2.1 Slug Catcher (SC-01/02):

Hình1- 3: Thiết bị Slug Catcher

Cấu tạo: Slug Catcher gồm 2 hệ, mỗi hệ 12 ống có dung tích 1400m3, thuộc dạngống, đường kính mỗi ống 42", nằm nghiêng góc từ 10 ÷ 150 và dài 140m nhằm tăngkhả năng tách lỏng trong quá trình di chuyển của hổn hợp lỏng-khí

Vận hành: Áp suất : 75 bar

Nhiệt độ : 23 ÷ 280C

Nguyên tắc hoạt động: Hỗn hợp khí và Condensate từ ngoài khơi vào, đầu tiên

được đưa đến Slug Catcher (SC-01/02) để phân tách Condensate, Khí và nước tự do,dưới áp suất vận hành 75 bar và nhiệt độ 25,60C Dòng khí vào đường ống luôn luônchuyển động va đập vào nhau và va đập vào thành ống, bên cạnh đó do sự thay đổi độtngột về đường kính ống (từ 16" vào 42") nên làm giảm tốc độ dòng khí và như vậy

làm giảm động năng dòng khí, dưới tác dụng của lực trọng trường thì những cấu tửnặng hơn nhờ độ nghiêng của ống sẽ chảy về cổ góp ngưng tụ thành lỏng gồmCondensate và nước tự do Nước tự do nặng hơn Condensate nên được tách riêng rakhỏi Condensate và góp lại tại đầu góp nước, Condensate sẽ được đưa qua bình táchV-03 Còn những cấu tử nhẹ hơn nằm phía trên tiếp tục tồn tại ở dạng khí và được góplại ở đầu góp 30" sau đó phần lớn được đưa tới hệ thống máy nén đầu vào K-1011A/B/C/D và một phần nhỏ được Bypass qua bình tách V-101.

Hình 1-4: Sơ đồ PID cụm thiết bị Slug Catcher

Hệ thống điều khiển:

Lượng Condensat tách ra được góp lại ở đầu góp 36" và sẽ được đưa đi đến V-03dưới sự điều khiển mức (LIC-0111A & B, LT-0121 A&B) Mức điều khiển được chialàm 2 mức A (cao), B (thấp) bởi thiết bị điều khiển bằng tay HS-0111, 0121 Trongtrường hợp lượng lỏng lớn ở mức cao HH (LAHH-0111, 0121) thì van vào sẽ đóng,còn ở mức thấp LL (LAHH-0111, 0121) thì dòng lỏng sẽ đóng để tránh hiện tượng sụckhí vào thiết bị V-03

Nước từ Slug Catcher ở thiết bị ILIC-0112 & 0122 thông qua bình tách nước vàsản phẩm V-52 (nước được giảm áp đến áp suất khí quyển và Hydrocacbon hấp phụ sẽđược giải phóng qua hệ thống thông gió, nước sẽ được đưa đến Burn Pit (ME 52) đểđốt, với việc điều khiển mức thấp thì đường dẫn nước sẽ được đóng để tránh cácHydrocacbon sục vào thiết bị tách nước V-52)

1.2.2 Bình tách ba pha (V-03)

Cấu tạo: Là 1 bình tách ba pha, nằm ngang, có hệ thống gia nhiệt.

Vận hành: Áp suất : 48 bar,

Nhiệt độ : 200C

Mục đích: tách Condensate, nước và khí hydrocacbon.

Hình 1-5: Cấu tạo của bình tách ba pha V-03

Condensate từ Slug Catcher trước khi vào V-03 sẽ qua van giảm áp và được giảm

từ áp suất 75 bar xuống đến 48 bar, đồng thời với việc giảm áp suất thì nhiệt độ sẽgiảm thấp hơn nhiệt độ tạo hydrate (trong điều kiện này là 200C), vì vậy phải đặt haivan đo mức (LV-0131A/B) một van dự phòng đặt lối vào V-03 Trong trường hợpxuất hiện hydrate ở một trong hai van thì Methanol có thể được phun vào hoặc chuyểndòng sang van dự phòng

Dây chuyền nhà máy được thiết kế ở điều kiện nhập liệu bão hoà hơi nước nhưngthực tế việc xử lý Glycol ở ngoài khơi đã hạ nhiệt độ điểm sương của dòng nguyênliệu, vì vậy việc ngăn chặn hình thành hydrate chỉ là đề phòng

Trong bồn V-03, được trang bị một ống xoắn ruột gà nhằm mục đích gia nhiệtcho Condensate để nâng nhiệt độ Condensate lớn hơn 200C bằng dầu nóng để tránhhình thành hyđrate trong bồn Lưu lượng dòng dầu nóng được điều khiển bằngTICA0303

Condensate trong V-03 được chuyển qua thiết bị đo lưu lượng FICA0302 nối tiếpvới thiết bị đo mức LICA0302

Nước tập trung ở đáy bồn được chuyển đến V-52

Việc điều chỉnh áp suất của bình tách V-03 ở 75 bar trong chế độ GPP thiết kếkhác với trong hai chế độ AMF, MF và cả trong chế độ GPPM.

-4 Trong chế độ AMF: Áp suất của bình V-03 được duy trì theo lưu lượng của

dòng khí thu được từ bình này sang C-05 và van xả an toàn ra hệ thống Flare

-4 Trong chế độ MF: Áp suất của bình V-03 được duy trì theo lưu lượng của dòng

khí thu được từ bình này sang C-01 và van xả an toàn ra hệ thống Flare

-5 Trong chế độ GPP: Áp suất của bình V-03 không được điều khiển tự động, tuy

nhiên áp suất của bình vẫn được duy trì ở 75 bar, nhờ vào van một chiều trên đườngđường ống ra của K-03 quay lại đường ống hút Khi áp suất đầu hút thấp hơn 75 barnhờ chênh áp giữa hai đầu van một chiều tăng lên làm mở van, dòng khí có áp suất caotrong ống ra sẽ tăng áp trong đường ống hút Trong trường hợp áp suất tăng quá 75 barvan an toàn áp suất trên đỉnh bình tách này sẽ mở ra và xả khí ra hệ thống Flare để đốtnhằm làm hạ áp suất của bình tách

Nguyên tắc hoạt động:

Hình 1- 6: Cấu tạo của bình tách V-03

Dòng nguyên liệu (1) khi vào bình tách V-03 đầu tiên gặp tấm chắn (2) sẽ làmgiảm động năng và làm cho quá trình phân chia pha xảy ra nhanh Do có sự giảm ápqua van trước khi vào bình tách V-03 nên hydrocacbon nhẹ thoát ra, các hydrocacbonnày di chuyển lên, đồng thời kéo theo các phân tử chất lỏng, những phân tử lỏng nàygặp tấm chắn sương (6) sẽ rơi xuống dưới Khí sẽ được đi ra ngoài theo đường (3).Lỏng dưới đáy bao gồm Condensate và nước Do sự chênh lệch về khối lượng riêng

mà nước và Condensate sẽ phân pha, nước được thu tại đường (5) và được lấy rangoài, Condensate sẽ được lấy ra theo đường (4) và được gia nhiệt trước khi vào thápC-01.

Nguyên tắc hoạt động: Khí từ Slug Catcher được chia làm 2 dòng:

Dòng Bypass: Khoảng 0,7 triệu m3/ngày, trước khi vào V-101 sẽ qua van

PV-106 để giảm áp từ 70 ÷ 80 bar xuống còn 54 bar Lỏng tách ra từ V-101 sẽ được đưađến V-03 để tách sâu hơn, còn khí ra ở đỉnh bình tách V-101 được sử dụng như khíthương phẩm cung cấp cho các nhà máy điện bằng hệ thống ống dẫn có đường kính16"

Dòng chính: Khoảng 5,2 triệu m3/ngày sẽ được đưa qua bình tách trước khi vàomáy nén K-1011A/B/C/D

Hình 1-7: Cấu tạo của bình tách V-101

1.2.4 Hệ thống máy nén khí đầu vào K-1011A/B/C/D:

Mục đích của việc lắp đặt

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố được thiết kế ban đầu với lưu lượng 4,3 triệu m3 khí/ngày sử dụng khí đồng hành tại mỏ Bạch Hổ với áp suất đầu vào theo thiết kế là 109bar, nhưng sau khi mỏ Rạng Đông đi vào khai thác thì để tận dụng khí đồng hành từ

mỏ khí, PetroVietnam đã cho xây đường ống dẫn khí từ mỏ Rạng Đông sang mỏ Bạch

Hổ sau đó cùng đưa vào nhà máy với lưu lượng lên đến khoảng 5,9 triệu m3 khí/ngày

và áp suất đầu vào giảm chỉ còn 70 ÷ 80 bar điều này dẫn đến làm sai lệch áp suất đầuvào so với thiết kế Chênh lệch áp suất tại đầu vào và đầu ra là yếu tố quyết định đếnkhả năng thu hồi lỏng của nhà máy (vì nó quyết định đến hiệu suất làm lạnh của thiết

bị Turbo-Expander) mà áp suất đầu ra là cố định, không thể hạ thấp do yêu cầu củanhà máy điện Vì vậy để tăng lưu lượng vào và tăng khả năng thu hồi lỏng cũng như

để cho chế độ hoạt động nhà máy gần với thiết kế người ta lắp đặt hệ thống máy nénđầu vào để tăng áp suất đầu vào sau Slug Cather

Thông số thiết kế của hệ thống máy nén khí đầu vào:

Hệ thống gồm 4 máy nén, mỗi máy nén có công suất là 1,67 triệu m3 khí/ngàytrong 4 máy nén này thì chỉ có 3 máy hoạt động còn một máy dự phòng Dòng khítrước khi vào hệ thống này có áp suất dao động từ 70 ÷ 80 bar và yêu cầu nâng áp suấtđầu ra của hệ thống lên đến 109 bar Hỗn hợp khí ra từ máy nén K-1011A/B/C/D sẽđược làm lạnh đến nhiệt độ 450C tại thiết bị làm lạnh bằng không khí E-1015A/B/C/D,sau đó được đưa vào thiết bị tách V-08

1.2.5 Thiết bị tách nước sơ bộ (V-08):

3 Lưới lọc

4 Dòng khí ra

5 Lỏng ra

Nguyên tắc hoạt động:

Đây là thiết bị tách nước và Condensate bị kéo theo bởi dòng khí Dòng khí vào(1) nhờ bộ phận hướng dòng (2) mà ít bị thay đổi vận tốc, động năng của dòng ít bịthay đổi, nhờ đó sự va đập giữa dòng khí và lớp lưới lọc tốt và quá trình tách xảy ranhanh Nếu không có thiết bị hướng dòng thì vận tốc của dòng sẽ giảm do sự thay đổiđột ngột về đường kính (ống dẫn khí so với đường kính V-08) sẽ giảm động năng vàlàm giảm sự va đập

Dòng lỏng sẽ được lấy ra ở đáy và đưa sang thiết bị V-03 để tách triệt để, người

ta lắp đặt nhiều đường lấy lỏng ra để đảm bảo hoạt động liên tục của thiết bị Dòng khísau khi được tách các hạt lỏng kéo theo sẽ đi lên phía trên và qua thiết bị tách tinhV06A/B

1.2.6 Thiết bị khử Hydrat bằng hấp phụ (V-06A/B):

Cấu tạo:

Khí đi vào tháp hấp phụ qua 3 lớp: Lớp trên cùng là nhôm hoạt tính để loại bỏnước, lớp thứ hai là màng phân tử loại bỏ triệt để nước đạt nhiệt độ điểm sương củanước trong khí HC là -750C tại 34.5 bar, lớp cuối cùng là lớp đệm caremic

Khí sau khi qua tháp hấp phụ được đưa qua thiết bị lọc để loại bỏ bụi bẩn chấthấp phụ Chất hấp phụ bảo hòa hơi nước sau thời gian làm việc 8 giờ

Nhôm oxyt được sử dụng vì:

Hấp phụ và tái sinh sẽ được thực hiện theo thời gian biểu sau:

Hình1- 9: Chu kỳ hoạt động của thiết bị V-06A/B

Sơ đồ tách nước bằng phương pháp hấp phụ của nhà máy xử lý khí Dinh Cố:

1 Thiết bị hấp phụ

2 Thiết bị giải hấp

3 Hệ thống máy nén

4 Thiết bị gia nhiệt

Hình1- 10: Sơ đồ PFD của cụm thiết bị V-06A/B

Quá trình hấp phụ:

Trong chế độ MF và GPP, khí từ Slug Cacher đầu tiên được đưa qua thiết bị táchlọc nước V-08, được thiết kế để tách 99% hydrocacbon lỏng, nước tự do, dầu bôi trơn,

chất rắn trong khí, rồi khí tiếp tục đi đến thiết bị khử nước tinh V-06A/B Ở đây dầu cótác dụng xấu đến hiệu năng và thời gian sống của chất hấp phụ phân tử Nên cần cóthiết bị tách thô để tách chúng đi nhằm bảo vệ rây phân tử.

Dòng khí ở 260C và áp suất 109 bar được nạp vào một trong hai thiết bị hấp phụlàm việc song song (V-06A/B), một thiết bị làm chức năng hấp phụ thì thiết bị kia làmchức năng giải hấp phụ Dòng khí vào được phân phối, sau đó đi vào các tầng hấp phụ.Tầng hấp phụ đầu tiên là nhôm oxit hoạt tính để tách phần lớn nước, tầng thứ hai làmbằng rây phân tử để 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(một thiết bị hoạt động và một thiết bị được dự phòng) để tách bụi của chất hấp phụ bịkéo theo Sự chênh lệch áp suất được điều khiển bởi thiết bị DPA-0503A/B, áp suấtcài đặt ở đây là 0,1 bar

Quá trình tái sinh:

Chất hấp phụ sau một thời gian làm việc sẽ bị bão hòa nước, hoạt tính của chấthấp phụ giảm đi, lúc này chất hấp phụ cần được tái sinh

Quá trình tái sinh chất hấp phụ bao gồm các giai đoạn sau:

a Chuyển bộ lọc ( Adsorber switch- over ):

Thiết bị đã được tái sinh, đang ở chế độ dự phòng sẵn sàng đưa vào hoạt độngsong song với thiết bị đang hoạt động Trong thời gian ngắn thì cả hai thiết bị hoạtđộng song song để:

-4 Tối thiểu sự thay đổi thành phần.

-5 Tối thiểu sự lôi cuốn của các giọt hydrocacbon lỏng tập hợp trên đường

ống làm việc đầu vào trong thời gian điều áp

-6 Tránh ngắt dòng khí.

Tháp hấp phụ được tái sinh cô lập

b Giảm áp ( Depressurization ):

Thiết bị hấp phụ được giảm áp sau khi cô lập cả dòng khí vào và dòng khí ra, khí

từ áp suất 109 bar giảm xuống áp suất 35 bar cho chế độ GPP và 48 bar cho chế độ

MF mới qua thiết bị tái sinh Sự giảm áp là cho dòng đi trực tiếp đến đường ống dẫnkhí tái sinh Tốc độ giảm áp được được giới hạn bởi một lỗ tiết lưu và có thể điềukhiển bằng van điều khiển bằng tay với thời gian tối đa cho quá trình giảm áp là 30

phút Quá trình này được kiểm tra nhờ việc tính toán kích thước lỗ, bằng cách dùngthiết bị đo áp suất đặt trước và sau lỗ Trong quá trình giảm áp thì kèm theo quá trìnhgiảm nhiệt độ (nhiệt độ tối thiểu

-80C) và xảy ra sự ngưng tụ khí, kết quả của quá trình này làm ngưng tụ thêm 20%khối lượng Hydrocacbon lỏng Ngoài ra còn có một lượng nhỏ Hydrocacbon ngưng tụtrong quá trình hấp phụ (nhỏ hơn 1% khối lượng) Để ngăn chặn quá trình tích tụ cácHydrocacbon lỏng trong thiết bị tái sinh thì có một dòng khí tái sinh bypass sẽ đượchình thành trước khi quá trình giảm áp

c Làm nóng:

Nước được tách khỏi chất hấp phụ nhờ đun nóng bởi dòng khí khô tái sinh saukhi đã được gia nhiệt tại E-18 Khí tái sinh (Lưu lượng là 12500 kg/h, áp suất 47 barđối với chế độ MF và 11500 kg/h, áp suất 34 bar đối với chế độ GPP) được tuần hoànbởi máy nén khí K-04A/B, khí được tái sinh 100%, công suất của động cơ điện 75KW

và được làm nóng trong thiết bị trao đổi nhiệt E-18 bằng Hot oil lên đến 2300C Dòngkhí tái sinh đi ngược chiều với dòng khí hấp phụ Quá trình làm nóng được hiển thị bởi

ba thiết bị hiển thị nhiệt độ trên tầng hấp phụ (TI-0551A/B, 0552A/B, 0553A/B) vànhiệt độ đầu ra khí tái sinh được điều khiển bởi TI-0512 để đảm bảo lưu lượng vànhiệt độ nhỏ nhất, đèn báo động nhiệt độ, lưu lượng thấp nhất được cài đặt Dòng khítái sinh nóng có chứa nước được làm lạnh bởi thiết bị làm lạnh bằng không khí E-15.Nước ngưng tụ được tách ra trong bình tách nước V-07 và khí đi tới dòng Sales Gas

d Làm lạnh ( Coolling ):

Tầng chất hấp phụ được làm lạnh bằng chính dòng khí tái sinh cũng như đối vớiviệc làm nóng ngoại trừ bộ làm nóng khí tái sinh khử nước E-18 được bỏ qua bằngcách Bypass Tầng hấp phụ sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ 250C hoặc chênh lệch 50C

so với nhiệt độ của khí nhập liệu Giống như quá trình đốt nóng, quá trình làm lạnhcũng được hiển thị bởi 3 chỉ thị nhiệt độ đặt trên lớp chất hấp phụ và kiểm tra nhiệt độcủa khí tái sinh bằng (TI-0512)

e Quá trình tăng áp ( Pressurization ):

Thiết bị hấp phụ được tăng áp bởi dòng khí khô sản phẩm đến áp suất 109 bar.Hiệu suất của quá trình này được giới hạn nghiêm ngặt bằng một lỗ tiết lưu, bằng cáchdùng thiết bị đo áp suất cục bộ của áp suất trước lỗ và sau lỗ và có thể được kiểm soátbằng van tay, thời gian tăng áp hoàn toàn là 30 phút Giống như quá trình giảm áp, ở

quá trình này sẽ có sự ngưng tụ ngược Hydrocacbon lỏng sẽ được góp lại trong đườngống vào của quá trình làm việc Tốc độ nén trung bình hơi lớn hơn so với quá trìnhgiảm áp Điều này sẽ được kiểm tra bởi việc tính toán kích thước của lỗ.

f Dự phòng ( Standby ) :

Kết thúc quá trình tăng áp, thiết bị hấp phụ sẽ được giữ ở áp suất khí xử lý 109bar để sẵn sàng đưa vào hoạt động Các máy nén khí tái sinh khử nước sẽ hoạt độngtrong suốt thời gian Trong quá trình thực hiện các pha tăng và giảm áp của bộ hấp phụthì khí tái sinh sẽ bỏ qua các bộ hấp phụ này bằng cách đi theo ống dẫn nhánh Máynén có thể được tắt đi nếu như dự đoán sẽ không cần thiết hơn 4 giờ đồng hồ và nhưvậy cần có sự tương thích giữa số lần khởi động máy nén và tiết kiệm năng lượng.Theo thiết kế quá trình khử nước sẽ hoạt động với dòng khí bão hoà hơi nước (0,06%),tuy nhiên việc xử lý bằng Glycol ở ngoài khơi đã giảm hàm lượng nước xuống0,015%, vì vậy quá trình hấp phụ có thể được kéo dài gần 4 chu kỳ Trong trường hợpnày, máy nén khí tái sinh có thể ngừng hoạt động

1.2.7 Thiết bị trao đổi nhiệt (E-14):

Hỗn hợp khí sau khi ra khỏi thiết bị lọc F-01A/B sẽ được chia làm 2 dòng:

-4 Dòng đầu tiên khoảng 2/3 được đưa vào đáy tháp C-05 Trước khi vàotháp C-05, dòng khí được đưa qua thiết bị giãn nở để giảm áp đến 37,5 bar

-5 Dòng thứ hai khoảng 1/3 được đưa vào đĩa trên cùng của tháp C-05.Trước khi vào tháp C-05, dòng khí được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14 để traođổi nhiệt với chính dòng lạnh ra từ chính đỉnh tháp này sau đó đưa qua van giảm ápđến 37 bar, đồng thời nhiệt độ cũng giảm đến -62oC trước khi vào tháp C-05

Thiết bị trao đổi nhiệt này có cấu tạo dạng tấm, bên trong có nhiều khoang traođổi nhiệt, các khoang này được lắp đặt song song nhau Mỗi khoang có nhiều tấmmỏng với bề mặt gợn sóng đặt chồng lên nhau Hai dòng lưu thể chuyển động theonhững khe hở giữa các tấm một cách xen kẽ nhau

Quá trình làm lạnh trong thiết bị là quá trình đẳng áp Nhờ có cấu tạo đặc biệt màhiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị khá lớn Thiết bị có những ưu điểm vượt trội sau:

1 Vùng nhiệt độ làm việc lớn

2 Diện tích trao đổi nhiệt lớn

3 Kích thước nhỏ hơn so với loại ống chùm

4 Hệ số truyền nhiệt lớn hơn loại võ ống hai đến ba lần

Dòng khí từ đỉnh tháp C-05 sau khi qua E-14 được đưa đến hệ thống nén củaTurpo-Expander để nâng áp lên 54 bar hòa vào dòng khí thương phẩm (Sales Gas).

1.2.8 Thiết bị Turbo-Expander (CC-01):

Trong chế độ GPPM, thiết bị Turbo-Expander được thêm vào với mục đích giãn

nở hỗn hợp khí xuống áp suất thấp hơn trong chế độ MF nên có khả năng làm lạnh sâuhơn hỗn hợp khí để làm tăng khả năng thu hồi lỏng Tuy nhiên, giá thành của thiết bịnày lại rất cao

Thiết bị bao gồm 2 phần chính: Hệ thống giãn nở (Expander) và máy nén(Compressor)

Bảng 1-1: Các thông số kỹ thuật của CC-01:

Các thông số Đơn vị Expander Compressor

oC

oC

oCKW

108,237,5-25

26-122243

375480

26602280

-4 Phần giãn nở (Expander):

Hai phần ba lượng khí khô sau khi tách nước ở V-06 đi đến phần giãn nở củaTurbo-Expander CC-01 để giảm áp từ 109 Bar xuống còn 37,5 Bar đồng thời nhiệt độcũng giảm từ 260C ÷ -120C Ở nhiệt độ này phần lớn hydrocacbon nặng (C3 ) được hóalỏng và làm dòng nạp liệu cho tháp C-05

-4 Phần máy nén (Compressor):

Quá trình giãn nở giảm áp tại Expander xảy ra thì dòng khí sẽ sinh ra một cônglàm quay quạt gió trong Expander Công quay này được dẫn truyền động dùng để chạyphần máy nén, nén dòng khí ra từ 37 bar lên đến áp suất vận chuyển 54 bar Nhờ vàoviệc tận dụng công của quá trình giãn nở sẽ tiết kiệm năng lượng cho nhà máy

Khí từ đỉnh tháp ở -450C được dùng làm tác nhân làm lạnh cho thiết bị trao đổinhiệt khí/khí E-14 và sau đó được nén bởi máy nén gắn đồng trục với Turbo ExpanderCC-01

Một ống dẫn nhánh cùng với van kiểm tra trên nó được lắp đặt gần máy nén.Trước khi khởi động máy nén khí chạy theo đường ống dẫn nhánh, sau đó tự độngchuyển cho máy nén khi nó bắt đầu quay vì áp suất xã của máy nén cao hơn nên đóngvan kiểm tra lại Khi máy nén ngắt khí lại tự động chuyển sang ống dẫn nhánh

Tiếp đó khí được đưa đến ống dẫn khí thương phẩm, được đo lưu lượng tại

ME-13 sau đó qua van điều áp PV-1114A được lắp đặt trên đường ống kiểm soát áp suấtđầu ra của nhà máy ở 54 bar cung cấp cho nhà máy điện

Lỏng từ đáy tháp C-05 cùng với lượng hơi ra từ V-03 sẽ được đưa vào đĩa trêncùng của tháp C-01

1.2.10 Tháp Deethanezer (C-01):

Cấu tạo: Tháp tách C-01 được thiết kế 32 đĩa van Phần trên của tháp có 13 đĩa

và đường kính 2,6 m Phần dưới của tháp có 19 đĩa và đường kính 3,05 m

Tháp này có hai nguồn nhập liệu, nguồn thứ nhất là dòng lỏng từ bình tách ba pha(V-03) sau khi làm nóng từ 400C lên 860C trong bộ trao đổi nhiệt E-04 đi vào đĩa thứ

14 trong AMF và đĩa thứ 20 trong chế độ MF, GPP Sự khác nhau ở vị trí đĩa cũng doviệc thu hồi LPG như đã nói ở trên Nguồn thứ hai là dòng lỏng từ đáy C-05 có nhiệt

độ -230C vào đĩa trên cùng của tháp, chứa 95% mol lỏng đóng vai trò như dòng hồi lưungoài

Một thiết bị chuyển đổi vi phân áp suất (PDIA-1321) được cài đặt để tránh sựchênh áp quá cao gây nên bởi quá trình tạo bọt, bốn thiết bị hiển thị nhiệt độ trên cácđĩa 2, 3,14,20 sẽ cho biết trạng thái của tháp, hai thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle đượccài đặt tại đáy của nó (Deethanizer Reboiler E-0A/B) mỗi thiết bị chạy 50% công suất,một thiết bị hoạt động còn một thiết bị dự phòng Sau khi trao đổi nhiệt Condensatechảy xuống nhờ lực trọng trường đến V-15 trong thời gian lưu là 3 phút để ổn địnhmực chất lỏng Condensate được tách ra nhờ thiết bị điều khiển dòng FICA-1301 vớithiết bị điều khiển mức chất lỏng LICA-1302 thông qua tháp ổn định C-02

1.2.11 Tháp ổn định Stabilizer (C-02):

Cấu tạo: Tháp C-02 gồm 30 đĩa van, đường kính 2,14 m, đĩa nạp liệu là đĩa số

10, tháp có một thiết bị ngưng tụ ở đỉnh, một thiết bị đun sôi lại ở đáy

Tháp C-02 vận hành ở áp suất 11 bar, được điều khiển bằng cách sử dụng vanbypass PV-1501A và E-02 Công suất thiết kế của dòng bypass chiếm 30% dòng tổng.Khi áp suất lớn hơn 11bar, khí sẽ được đưa đi đốt thông qua van PV-1501B

Hơi LPG từ đỉnh tháp sẽ ngưng tụ ở 430C trong thiết bị làm nguội bằng không khíE-02 sau đó đến bình ngưng tụ lỏng V-02 nhờ lực trọng lực (V-02 là bình nằm ngang

có đường kính D = 2,2m, dài l = 7m) Sau đó LPG được bơm P-01A/B bơm từ C-02đến C-03 (trong chế độ GPP), tới các bồn chứa V-21A/B/C (trong chế độ MF) và một

phần hồi lưu lại tháp C-02 Một dòng LPG lỏng có lưu lượng 80 m3/h sẽ được lấy ranhờ thiết bị điều chỉnh lưu lượng FICA-1601 qua thiết bị điều khiển mức LICA-1601.Lượng này sẽ được đun nóng đến 600C tại thiết bị trao đổi nhiệt E-17 nhờ dòng nóng

970C đến từ đáy C-03, sau đó đi đến tháp C-03 (ở chế độ GPP) Còn chế độ MF, nóđược đưa đến một trong các bình chứa LPG V-21A/B/C còn 74 m3/h LPG thì được hồilưu lại đỉnh tháp C-02

Thiết bị đun sôi lại của tháp C-02 thuộc lại Kettle (E-03) được sử dụng để đunnóng nhờ tác nhân làm nóng là dầu nóng có nhiệt độ 1540C Nhiệt độ được điều khiểnbởi van TV-1523 lắp trên đường dầu nóng (van điều chỉnh lưu lượng)

Condensate từ đáy tháp 02 sẽ qua trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu của tháp

C-01 tại E-04 để làm nguội xuống 600C và sau đó được làm nguội thêm đến 450C tại thiết

bị làm nguội bằng không khí E-09 Ngoài ra còn có thiết bị điều khiển vi áp

PDIA-1521, để tránh sự chênh áp trong tháp quá cao, mục đích chống hiện tượng tạo bọt, bathiết bị đo nhiệt độ tại các đĩa 9, 10, 30 để biết trạng thái của tháp

1.2.12 Tháp Splitter C 3 /C 4 (C-03):

Cấu tạo: Tháp tách C-03 được cấu tạo có 30 đĩa van, đường kính 1,75m, nguyên

liệu được nạp vào tại đĩa 14 Tháp C-03 có một thiết bị ngưng tụ và một thiết bị đunsôi lại đáy tháp

Vận hành: ở chế độ GPP

Áp suất : 16 bar

Nhiệt độ : ở Đỉnh tháp là 460C, và ở Đáy tháp là 970C

Mục đích : Tại tháp tách C- 03 thì Propan và Butan được tách ra khỏi nhau.

Tháp C-03 được thiết kế để tách riêng Propan và Butan Lúc đầu được cài đặt ởchế độ GPP nhưng sau khi hoàn thành chế độ GPP nó có thể được vận hành trongAMF và MF Tương tự C-02, áp suất hoạt động của tháp C-03 là 16 bar, được điềukhiển bằng van PV-2101A Van bypass PV-2101A, có công suất thiết kế là 30% dòngtổng Khi áp suất lớn hơn 16 bar, khí được đem đi đốt thông qua van PV-2101B

Hơi Propane đi từ đỉnh sẽ được ngưng tụ ở 460C bằng thiết bị làm lạnh ngưng tụbằng không khí E-11 sau đó được đưa đến bình tách V-05 (thiết bị nằm ngang cóđường kính D = 2,2m; l = 6m), Propane lỏng được bơm P-03A/B (công suất 175m3/h;chiều cao đẩy 70,5m; công suất Motor 30Kw) bơm đến đường ống dẫn Propan hoặc

bồn chứa Propan (V-21A) với lưu lượng 49 m3/h thông qua thiết bị điều khiển mứcLICA-2201 Lượng Propan 89 m3/h được hồi lưu lại tháp C-03.

Thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle (E-10) ở đáy C-03 được sử dụng để đun nóng nhờdòng dầu nóng 970C Nhiệt độ được điều khiển bởi van TV-2123 lắp trên đường dầunóng này Sản phẩm đáy Butan sau khi trao đổi nhiệt tại E-10, và làm lạnh bằng khôngkhí tại E-12 đến nhiệt độ 450C, được đưa đến ống dẫn hoặc bồn chứa Butan V-21Bthông qua thiết bị điều khiển mức LICA-2101

Một thiết bị điều khiển áp suất vi phân PDIA-2121 được lắp đặt để phát hiện sựbiến đổi áp suất trong tháp chống sự tạo bọt Ngoài ra còn có thiết bị đo nhiệt độ đượclắp đặt ở các đĩa thứ 13, 14, 30 để biết trạng thái của tháp

1.2.13 Tháp Gas Stripper (C-04):

Cấu tạo: Tháp C-04 gồm 6 đĩa van , đường kính D = 2,6 m, một thiết bị đo

chênh áp để tránh hiện tượng tạo bọt, thiết bị đo nhiệt độ được đặt đo ở đĩa thứ 6

Vận hành: Áp suất : 47 bar

Nhiệt độ : Đỉnh tháp là 440C, Đáy tháp là 400C

Mục đích : Tách một lượng lỏng còn trong hổn hợp khí.(Nhưng trong nhà máy

vận hành ở chế độ GPPM thì C-04 chỉ thực hiện chức năng như là một đường ốngdẫn.)

Thiết bị C-04 chỉ được lắp đặt ở chế độ GPP nhưng cũng có thể chạy nó ở chế độ

MF sau khi hoàn chỉnh chế độ GPP Ở chế độ AMF sau khi hoàn thành GPP, hai cách

có thể được quan tâm, một là đi vòng qua nó như ở chế độ AMF ban đầu khi dòng khístripping đến từ đỉnh tháp C-01 là chưa có

Cách hai là giữ nguyên dòng Condensate đến từ V-03 như trong chế độ GPP, mặc

Tháp C-04 hoạt động như một thiết bị stripper hơi nước nên không cần thiết bịđun sôi lại và thiết bị ngưng tụ Condensat và nước được tách ra khởi khí khô sẽ đượclấy ra nhờ van FV-1701 (điều khiển thông qua thiết bị điều khiển mức LICA-1821),

đưa đến đĩa thứ 14 hoặc đĩa thứ 20 trong tháp C-01 sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệtE-04 để nâng nhiệt độ từ 400C lên 860C với dòng nóng 1540C từ đáy của thiết bịStabilizer (C-02) với mục đích thu hồi nhiệt.

1.2.14 Thiết bị trao đổi nhiệt (E-04):

Có cấu tạo đơn giản, thuộc loại võ ống Bên trong thiết bị chùm ống được giữchặt trên vĩ ống, một đầu cố định, một đầu tự do nhằm tránh sự biến dạng của ống dogiản nở nhiệt Loại này có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt bé hơn so với loại tấm mỏng

1.2.15 Thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle:

Có rất nhiều thiết bị gia nhiệt, trong công nghệ lọc hoá dầu và khí người tathường dùng thiết bị gia nhiệt kiểu Kettle Người ta dùng thiết bị này vì nó đảm bảomột thể tích không gian lớn phía trên của chùm ống Có khả năng ổn định mực chấtlỏng, thực hiện quá trình phân chia lỏng-hơi ngay bên trong thiết bị, điều này cho phépđưa vào tháp một lượng hơi lớn mà không bị lỏng cuốn theo, khả năng trao đổi nhiệtđảm bảo

Cho phép trích ra pha lỏng (trong cân bằng với hơi sinh ra) với thiết bị điều khiểnmức chất lỏng

7 5

4

3 2 1

Hình 1-11: Cấu tạo Reboiler kiểu Kettle

8 Dòng dầu nóng ra.

1.2.16 Thiết bị máy nén Jet Compressors:

Đối với khí từ SlugCatcher của chế độ AMF thì thiết bị tách nước bằng phươngpháp hấp phụ (V-06A/B) sẽ được bypass do quá trình hydrat là không cần thiết ở giaiđoạn này Vì vậy, khí đưa đến máy nén Jet Compressors (EJ-A/B/C) như một dòngđộng với áp suất giảm từ 109 ÷ 45 Bar

Mục đích chính của Jet Compressor là nén khí ở tháp C-01 từ 20 bar đến 45 bar

và giữ cho áp suất của dòng khí tại C-01 ở 20 bar Thiết bị Jet Compressor bao gồm 3Ejectors, năng suất tương ứng là 50%, 30%, 20% so với dòng tổng Một đặc trưngquan trọng của Ejector là phạm vi hoạt động nhỏ Vì vậy không nên lắp đặc nối tiếpvan điều áp trên đường bypass của Ejector (PV-0805) điều chỉnh lưu lượng tương ứngvới 30% dòng tổng Việc điều khiển áp suất của tháp tách Ethane ở 20 Bar bằng việcbypass dòng khí động khi Jet Compressor hoạt động hết công suất Khi JetCompressor hoạt động không hết công suất thì khí thừa từ đỉnh tháp tách Ethane đượcđưa đi đốt thông qua van PV-1303B Vì vậy hệ thống tách Ethane được đảm bảokhông bị quá áp

1.3 Nguyên liệu, các chế độ hoạt động và sản phẩm của nhà máy

1.3.1 Nguyên liệu vào nhà máy

Hiện nay nguyên liệu mà nhà máy chế biến khí Dinh Cố sử dụng là khí đồnghành khai thác từ mỏ Bạch Hổ và mỏ Rạng Đông nên theo thời gian thì các thông sốvật lý, thành phần cấu tử cũng như lưu lượng sẽ có sự thay đổi Vì vậy ở đây ta chỉ xétđến nguồn nguyên liệu hiện tại

Bảng 1-3: Thành phần nguyên liệu đi vào nhà máy hiện tại

-6 Lưu lượng : 6 triệu m3 khí/ngày

-7 Hàm lượng nước : bão hòa tại điều kiện nhập liệu Hàm lượng nước được

tách sơ bộ tại giàn, sử dụng tách loại nước bằng Glycol( DEG)

Ta nhận thấy khí nguyên liệu cung cấp cho nhà máy thuộc loại khí ngọt ẩm, hàm lượng CO 2 nhỏ và hầu như không chứa khí H 2 S, hàm lượng C 2 + >10% Từ những số liệu này làm cơ sở cho việc thiết kế công nghệ nhà máy sau này.

1.3.2 Mô tả các chế độ hoạt động của nhà máy

Để cho việc vận hành nhà máy một cách linh hoạt, đề phòng một số thiết bị chínhcủa nhà máy bị sự cố cũng như thuận tiện trong việc bảo trì, sửa chữa các thiết bị màkhông ảnh hưởng đến sự cung cấp khí cho nhà máy điện và vẫn bảo đảm thu được sảnphẩm lỏng thì nhà máy được lắp đặt và vận hành theo ba chế độ khác nhau

-7 Hai thiết bị trao đổi nhiệt E-01, E-04.

-8 Thiết bị làm nguội bằng không khí E-09.

và thu hồi Condensate với sản lượng 340 tấn/ngày Đây đồng thời cũng là chế độ dựphòng cho chế độ MF, GPP khi các thiết bị trong chế độ MF, GPP xảy ra sự cố hoặccần sửa chữa, bảo dưỡng mà không có thiết bị dự phòng

Các thiết bị chính

Tương tự như trong AMF, ngoài ra còn có thêm:

-8 Thiết bị khử hydrat bằng phương pháp hấp phụ V-06A/B.

-9 Thiết bị trao đổi nhiệt khí/khí dạng tấm E-14.

-10 Thiết bị trao đổi nhiệt khí/lỏng E-20.

-11 Máy nén K-01.

-12 Tháp ổn định Stabilizer (C-02).

-13 Thiết bị đun sôi lại E-03

-16Máy nén Expanded Deethanizer OVHD Compressor (K-02); máy nén 2nd

Stage OVHD Gas Compressor (K-03): máy nén cấp hai

÷ 280C tuỳ theo nhiệt độ môi trường

Hỗn hợp lỏng ra khỏi Slug Catcher được đưa vào thiết bị tách 3 pha V-03 làmviệc ở nhiệt độ 200C, áp suất 48 bar thấp hơn so với chế độ GPP thiết kế là 75 barnhằm mục đích xử lý thêm lượng lỏng đến từ bình tách V-101 của dòng bypass.

Hỗn hợp khí ra khỏi Slug Catcher được chia làm 2 dòng:

-4 Dòng thứ nhất khoảng 0,7 triệu m3/ngày được đưa qua van giảm áp PV-106giảm áp suất từ 70 ÷ 80 bar xuống còn 54 bar và đi vào thiết bị tách lỏng V-101 đểtách riêng lỏng và khí Lỏng tại đáy bình tách V-101 được đưa vào thiết bị tách 3 phaV-03 để tách sâu hơn, còn khí ra ở đỉnh bình tách V-101 được sử dụng như khí thươngphẩm cung cấp cho các nhà máy điện bằng hệ thống ống dẫn có đường kính 16"

-5 Dòng khí thứ hai là dòng khí chính với lưu lượng khoảng 5,2 triệu m3/ngàyđược đưa vào hệ thống 4 máy nén khí K-1011A/B/C/D để nén dòng khí từ áp suất 70 ÷

80 bar lên đến áp suất thiết kế là 109 bar với nhiệt độ 450C, dòng khí này được đưavào thiết bị lọc V-08 để tách tinh lượng lỏng còn lại trong khí và bụi bẩn Dòng khí rakhỏi V-08 được đưa vào thiết bị V-06A/B để tách loại nước trong khí với mục đíchtránh tạo thành hydrat trong quá trình làm lạnh khí, sau đó được đưa qua thiết bị lọc F-01A/B để tách lọc bụi bẩn có trong khí Phần lỏng ra khỏi thiết bị V-08 được đưa vàobình 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 đổinhiệt E-14 bằng cách thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với dòng khí có nhiệt độ -420C

đi ra từ đỉnh tháp tinh cất C-05, qua đây nhiệt độ của dòng khí sẽ giảm xuống -350C.Sau khi thực hiện quá trình làm lạnh nhờ trao đổi nhiệt, dòng khí được đưa qua vanđiều khiển FV-1001 để giảm áp xuống tới 37 bar, đồng thời với quá trình giảm áp,nhiệt độ của dòng khí sẽ giảm xuống tới -620C Lúc này dòng khí sẽ chứa khoảng 56%mol lỏng và được đưa tới đĩa trên cùng của thiết bị tinh cất C-05 như một dòng hồi lưungoài

Phần thứ hai khoảng 2/3 sẽ được đưa vào thiết bị CC-01 để thực hiện việc giảm

áp suất từ 109 bar xuốg tới 37.5 bar và nhiệt độ giảm xuống -120C Dòng khí lạnh nàysau đó được đưa vào đáy của tháp tinh cất C-05

Như vậy khí khô sau khi ra khỏi thiết bị lọc F-01A/B được phân tách ra thành haidòng 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 -150C Tại đây, khí chủ yếu là C1 và C2 được tách ra ở đỉnh tháp Thànhphần pha lỏng chủ yếu là Propane và các cấu tử nặng hơn sẽ được tách ra từ đáy tháp.Hỗn hợp khí đi ra từ đỉnh tháp tinh cất C-05 có thành phần chủ yếu là Methane vàEthane, có nhiệt độ -420C được sử dụng làm tác nhân lạnh cho thiết bị trao đổi nhiệtE-14 và sau đó được nén tới áp suất 47 bar trong phần nén của thiết bị CC-01 Hỗnhợp khí đi ra từ thiết bị này được đưa vào hệ thống đường ống 16" đến các nhà máyđiện như là khí thương phẩm

Hỗn hợp lỏng đi ra từ đáy tháp tinh cất C-05 có thành phần là C3+, chủ yếu làPropane được đưa vào đỉnh tháp C-01 như dòng hồi lưu ngoài

Tháp Deethanize C-01 là một tháp đĩa dạng van hoạt động như một thiết bị chưngcất Trong chế độ GPPM tháp C-01 có 3 dòng nguyên liệu đi vào là dòng lỏng từ đáytháp C-05 đi vào đĩa trên cùng, dòng khí ra từ bình tách V-03 và dòng lỏng từ đáy bìnhtách V-03 sau khi được gia nhiệt tại E-04 được đưa vào đĩa thứ 20 Tháp C-01 cónhiệm vụ tách các hydrocacbon nhẹ như Methane và Ethane ra khỏi Condensate, tháphoạt động ở áp suất 27 bar, nhiệt độ đỉnh 100C, nhiệt độ đáy tháp 1090C được duy trìnhờ thiết bị gia nhiệt E-01A/B Khí nhẹ ra khỏi đỉnh tháp C-01 được đưa vào bình táchV-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 trìnhnén 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 19 Dòng khí ra khỏi

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.Hỗn hợp lỏng ra ở đáy C-01 có thành phần chủ yếu là C3+ được đưa vào bình ổnđịnh V-15 sau đó được đưa vào đĩa thứ 11 của tháp C-02

Tháp ổn định C-02 là một thấp đĩa dạng van bao gồm 30 đĩa áp suất làm việc 10bar, nhiệt độ đỉnh 410C, nhiệt độ đáy 1430C (được duy trì nhờ Reboiler E-03) Tháp C-

02 có nhiệm vụ tách riêng hỗn hợp Bupro ra khỏi Condensate Hỗn hợp Bupro ra khỏiđỉnh C-02 có nhiệt độ 410C được đưa sang bình ổn định V-02, một phần nhỏ Buprođược hồi lưu lại đỉnh tháp C-02 còn phần lớn được làm lạnh lần nữa tại E-12 sau đóđược đưa vào bồn chứa để xuất xe bồn hoặc đưa về kho cảng Thị Vải

Condensate ra khỏi đáy tháp C-02 có nhiệt độ cao được tận dụng gia nhiệt chodòng lỏng ra từ đáy V-03 thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, đồng thời nhiệt độ củadòng Condensate giảm xuống còn 600C, sau đó được làm mát tiếp đến 450C tại thiết bịlàm lạnh bằng quạt E-09 cuối cùng được đưa vào bồn chứa hoặc dẫn về kho cảng ThịVải.

 Thông số vận hành chính :

Bảng 1-4: Các thông số áp suất

PI-0101 Áp suất đầu vào nhà máy 70 ÷ 80

FV-1001 Đầu vào (từ E-14)

Đầu ra (đến C-05)

10834,5 ÷ 37,5

CC-01

Đầu ra phần giãn nởĐầu vào phần nénĐầu ra phần nén

34,5 ÷ 37,534,5 ÷ 37,5

 44,5PV-1114 A Đầu vào (từ phần nén CC-01)

Đầu ra (đường ống cấp khí khô)

 44,5

Áp suất đường ốngLV-0131 A/

B

Đầu vào (từ SC-01/02)Đầu ra (trước khi vào V-03)

65 ÷ 75

46 ÷ 50FV-1701 Đầu vào (từ E-04)

Đầu ra (đến C-01)

45,5÷4827K-01 Đầu vào (từ đỉnh C-01)

Đầu ra (đến K-02)

2744,8K-02 Đầu vào (từ đỉnh C-04)

Đầu ra (đến V-14)

44,870

Đầu ra (đến E-13)

70109,5FV-1201 Đầu vào (từ đáy C-05) 34,5 ÷ 37,5

Đầu ra (đến C-01) 27FV-1301 Đầu vào (từ V-15)

Đầu ra (đến C-02)

26,510

FV-1601

Đầu vào (từ P-01 A/B)Đầu ra (đến V-21 A/B)Đầu ra (đến đường ống đi KCTV)

1812

Áp suất đường ốngFV-1501 Đầu vào (từ P-01 A/B)

Đầu ra (đến đỉnh C-02)

1810

LV-1702

Đầu vào (từ E-09)Đầu ra (đến đường ống)Đầu ra (Bồn chứa TK-21)

106Cột áp thủy tỉnh của bồnILV-

0112/0122

Đầu vào (từ SC-01/02)Đầu ra (đến V-52)

65 ÷ 850,3ILV-0301 Đầu vào (từ V-03)

Đầu ra (đến V-52)

460,3K-04 A/B Đầu vào

Đầu ra

34,536,5

Bảng 1-5: Các thông số nhiệt độ

TI-0101 Nhiệt độ đầu vào nhà máy 25,6

TI-8101 Nhiệt độ sau K-1011 40 ÷ 45

E-14 Đầu ra (đến FV-1001)

Đầu ra (đến PV-1114A)

-35÷3730CC-01

Đầu ra phần giãn nởĐầu vào phần nénĐầu ra phần nén

-11÷-153060(phụ thuộc hiệu suất nén)FV-1001 Đầu vào (từ E-14)

Đầu ra (đến C-05)

-35÷-37-60÷-62

Đầu ra đáy

-42-20PV-1114A Đầu vào

Đầu ra (đến đường ống)

60 (phụ thuộc hiệu suất nén)Phụ thuộc P qua PV-1114ALV-0131 A/

B

Đầu vào (từ SC-01/02)Đầu ra (trước khi vào V-03)

25,6

18 ÷ 20E-08 Đầu ra (đến FV-1802)

Đầu ra (đến C-04)

4144

Đầu ra (đến C-04) 34

Đầu ra đáy

4440E-04 Đầu ra (đến FV-1701)

Đầu ra (đến E-09)

8660

FV-1701 Đầu vào (từ E-04)

Đầu ra (đến C-01)

8671

Đầu ra đáy

1496

K-01

Đầu vào (từ đỉnh C-01)Đầu ra (thượng nguồn PV-1114A)

FV-1301 Đầu vào (từ V-15)

Đầu ra (đến C-02)

10068

E-10 Đầu ra (đến E-17) 97

K-04 A/B Đầu vào

Đầu ra

2530

Đầu ra

30230

1.3.3 Các sản phẩm của nhà máy

Những sản phẩm khí hydrocacbon của nhà máy chế biến khí Dinh Cố gồm có khí

thương phẩm (Sale Gas), khí hóa lỏng LPG (Liquified Petroleum Gas) và Condensate.

 Khí thương phẩm (Sale gas)

Khí thương phẩm (Sale Gas) còn gọi là khí khô là khí đã qua chế biến tách Bupro

và Condensate đáp ứng được yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật để vận chuyển bằng đườngống và thỏa mãn được các yêu cầu của khách hàng Khí khô có thành phần chủ yếu là

CH4 (≥ 90 %) và C2H4 Ngoài ra còn có lẫn các hydrocacbon nặng hơn và các khí H2,

CO2, N2, Tùy theo qui trình chế biến mà thành phần sản phẩm có thể thay đổi

 Khí hóa lỏng LPG (Liquified Petroleum Gas)

Khái niệm:

Khí hóa lỏng gọi tắt là LPG, có thành phần chủ yếu là Propan và Butan được nénlại cho tới khi hoá lỏng (áp suất hơi bão hoà) ở một nhiệt độ nhất định để tồn chứa, vậnchuyển Khi từ thể khí chuyển sang thể lỏng thì thể tích của nó giảm khoảng 250 lần

độ môi trường

Khái niệm: Condensate là hỗn hợp các hydrocacbon lỏng dễ bay hơi, có màu

vàng rơm Các hydrrocacbon này có phân tử lượng lớn hơn Propane và Butane, đượcgọi chung là C5

Condensate thường được tách ra từ khí đồng hành hoặc khí tự nhiên Trongđiều kiện nhiệt độ và áp suất dưới mỏ Condensate tồn tại ở dạng khí, sau khi khai tháclên ở điều kiện thường nó tồn tại dưới dạng lỏng Vì vậy nó được gọi là khí ngưng tụ.

Thành phần và đặc tính của condensate: Thành phần cơ bản của Condensate là

hydrocacbon no Condensate còn chứa hydrocacbon mạch vòng, các nhân thơm, một

số chất như H2S, Mercaptan, các muối vô cơ, các kim loại nặng, Các tạp chất nàyảnh hưởng rất lớn tới giá trị sử dụng của Condensate do ảnh hưởng của chúng tới quytrình công nghệ chế biến

Để đảm bảo các đặc tính kinh tế, kỹ thuật vận chuyển, tàng trữ và chế biếnCondensate phải được ổn định theo các tiêu chuẩn thương mại, trong đó quan trọngnhất là tiêu chuẩn áp suất hơi bão hoà

1.3.4 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm:

 Tiêu chuẩn kỹ thuật của khí thương phẩm Sale gas:

Bảng 1-6: Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với khí khô thương phẩm (Sale Gas)

Hàm lượng tạp chất cóđường kính không lớn hơn

 Tiêu chuẩn kỹ thuật của khí đốt hoá lỏng LPG

Bảng 1-7: Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với LPG

lượng Phương pháp thử

1 Áp suất hơi ở 37,80C, max Bar 14,3 ASTM D 1267-95

2 Hàm lượng lưu huỳnh, max ppm 140 ASTM D 2784-98

 Tiêu chuẩn kỹ thuật của Condensate

Bảng 1-8: Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với Condensate thương phẩm

lượng Phương pháp thử

1 Tỷ trọng ở 150C Kg/l Số liệu

báo cáo ASTM D 1298-99

2 Áp suất hơi bảo hoà ở

Chương 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HYSYS

2.1 Giới thiệu sơ lược về Hysys:

Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech thuộc công ty AEA TechnologieEngineering Software-Hyprotech Ltd Là một phần mềm có khả năng tính toán đadạng, cho kết quả có độ chính xác cao Đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụngtrợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ và khảo sát các thông số trong quá trìnhthiết kế nhà máy hóa chất Ngoài thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạocác thư viện riêng rất thuận tiện cho việc sử dụng

Ngoài ra, Hysys còn có khả năng tự động tính toán các thông số còn lại nếu thiếtlập đủ thông tin Đây chính là điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh nhữngsai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau

Phần mềm Hysys được phát triển trên nền tảng là phiên bản của phần mềm môphỏng Hyprotech Sản phẩm mới này có các khả năng:

Hysys được thiết kế sử dụng cho hai trạng thái mô phỏng:

-4 Steady Mode: Trạng thái tĩnh, sử dụng thiết kế công nghệ cho một quá trình -4 Dynamic Mode: Trạng thái động, mô phỏng thiết bị hay quy trình ở trạng thái

đang vận hành liên tục, khảo sát sự thay đổi các đáp ứng của hệ thống theo sự thay đổicủa một vài thông số

2.1.1 Các ứng dụng của Hysys:

Hysys.concept: Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả nhất Hysys.Process: Giảm thấp nhất vốn đầu tư và chi phí vận hành, chọn lựa cách

bảo quản, các đặc tính và phân loại thiết bị, trang bị và sữa chữa các thiết bị để cải tiến

quá trình hoạt động và điều khiển nhà máy.

Hysys.Plant: Sử dụng công cụ mô phỏng để đưa ra các điều kiện thuận lợi, đánh

giá hoạt động của nhà máy hiện hành, trang bị các thiết bị để đạt được độ tin cậy về

hoạt động, an toàn, lợi nhuận cao nhất Cải tiến các thiết bị có sẵn và mở rộng quy mônhà máy hiện hành.

Hysys.OTS: Những qui trình hướng dẫn hoạt động giúp người vận hành nắm bắt

về công nghệ, mức độ an toàn trong hoạt động của nhà máy, làm theo những qui tắchướng dẫn về an toàn và vận hành để tăng lợi nhuận

Hysys.RTO+: Tối ưu hiệu quả nhà máy, chuyển đổi mô hình sản xuất, sử dụng

công nghệ có sẵn và tăng lợi nhuận trong hoạt động bằng cách cho phép những thayđổi về công nghệ và sản phẩm

Economix: Những dữ liệu thu được từ mô phỏng là công cụ cơ bản để dựa vào

nó mà có những thông tin xác thực nhằm quyết định về vấn đề đầu tư và xây dựng mộtcách có hiệu quả nhất

Qua đây ta thấy phần mềm Hysys được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác

nhau Trong phạm vi đồ án này chúng tôi sử dụng Hysys.Plant.

2.1.2 Những ưu điểm của phần mềm Hysys:

Hysys cho độ chính xác rất cao Trong Hysys việc mô phỏng được hướng dẫnmột cách cặn kẽ trong quá trình làm nền tương đối đơn giản, Hysys có khả năng báolỗi bằng màu đỏ tại các thiết bị mô phỏng khi ta nhập dữ liệu không hợp lệ hoặc nhậpthiếu dữ liệu Việc điều hành và tính toán các thông số công nghệ của dòng và các thiết

bị trong nhà máy mang tính logic cao, việc thêm bớt các thiết bị cũng đơn giản vàkhông cần đòi hỏi nhập lại các số liệu ban đầu cũng như thiết lập một quy trình Khi

mô phỏng thì Hysys có các khả năng sau:

-22 Khả năng tính toán các thông số còn lại khi đã biết đủ các thông số liênquan: trong Hysys, người ta đã lập ra nhiều mô hình nhiệt động và phương trình tínhtoán các đặc trưng lý hoá của tất cả các cấu tử và hợp chất

-23 Khả năng tính toán hai chiều và khả năng sử dụng thông tin một phần:chương trình chia làm nhiều phần nhỏ (các đơn vị unit khác nhau) Mỗi unit là mộtthiết bị như: tháp chưng cất, máy nén, bình tách, có khả năng xác định xem cácthông số nào đã biết hoặc các thông số nào có thể tính toán từ các dòng nối với cácunit đó

-24 Khả năng truyền dữ liệu: khi Hysys được cung cấp thêm một thông tinmới, chương trình lập tức sẽ thực hiện các tính toán có thể rồi chuyển kết quả mới nàytới các thiết bị sử dụng chúng Trong quá trình chạy, Hysys sẽ thực hiện việc truyền dữ

liệu và các phép tính lặp để đưa ra kết quả tối ưu từ những thông số mà người môphỏng nhập vào.

-25 Khả năng tự động tính toán lại: Khi người mô phỏng loại bỏ một thông

số hoặc một thiết bị nào đó, Hysys sẽ tự động loại bỏ tất cả các thông số tính toánđược từ các thông số cũ và giả định chúng là chưa biết Các thông số không liên quanđến thông số bị loại bỏ sẽ vẫn được giữ lại

2.2 Thao tác mô phỏng trong Hysys

Các bước xây dựng mô hình tính toán mô phỏng trong Hysys:

Trong phạm vi đồ án này ta sử dụng công cụ Hysys Plant để mô phỏng tính toáncho chế độ GPPM của nhà máy chế biến khí Dinh Cố Để bắt đầu tiến hành mô phỏngtính toán cho một quy trình công nghệ của một nhà máy nào đó thì yêu cầu người thựchiện mô phỏng trước tiên phải nắm rõ toàn bộ quy trình công nghệ, cũng như am hiểutoàn bộ các thông số thiết kế của tất cả các thiết bị, các thông số về nguyên liệu liênquan đến quá trình mô phỏng trong nhà máy,… để từ đó tiến hành mô phỏng và đưa ra

ý tưởng về thông số công nghệ, chế độ vận hành Dựa vào kết quả thu được từ Hysys

để so sánh và đánh giá,… trên cơ sở đó sẽ đưa ra chế độ vận hành tối ưu nhất cho quytrình công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất của nhà máy

Để bắt đầu tiến hành thiết kế mô phỏng cho một quy trình công nghệ, sau khikhởi động phần mềm ứng dụng Hysys ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Thiết lập hệ đơn vị sử dụng: Từ Menu Bar chọn Tools\Preferences để

hiện ra cửa sổ Preferences và sau đó lựa chọn Variable Tab

Bước 2: Trong bước này chúng ta có hai trường hợp lựa chọn:

Mở một quy trình đã được thiết lập: chọn File/Open Case

Thiết lập một quy trình mới: Vào File/ chọn New Case

Bước 3: (Bước 3 chỉ thực hiện khi bước 2 chọn thiết lập một quy trình mới)

Tạo New Fluid Package hoặc chọn một Fluid Package đã có sẵn từ trước Khi tạoNew Fluid Package cần cung cấp thông tin về hệ nhiệt động dùng để tính toán trongtab Package và thành phần các cấu tử có mặt trong toàn bộ quá trình mô phỏng trongtab Components Việc xác định hệ nhiệt động có ý nghĩa quan trọng vì điều này sẽquyết định đến phương pháp tính toán và kết quả của quá trình Thông thường lựa

chọn hệ nhiệt động Peng - Robinson hoặc SRK cho các hệ dầu và khí.

Hình 2-1: Chọn hệ phương trình nhiệt động

Ngoài việc lựa chọn thành phần các cấu tử có sẵn, Hysys còn cho phép người sửdụng lựa chọn các hệ giả định, đây là những hệ không bao gồm từng cấu tử riêng lẻ màđược xác định thông qua các thông tin về tính chất hoá lý như đường cong ASTM,TBP,

Hình 2-2: Lựa chọn cấu tử

Bước 4: Nhấn phím Enter Simulation Environment để vào môi trường mô phỏng,

ở đây ta có thể thiết lập các dòng và thiết bị cần thiết cho quy trình công nghệ Trong

môi trường mô phỏng, ta nhấn F4 sẽ xuất hiện Case (Main) gồm tất cả các thiết bị có

thể có trong nhà máy chế biến khí như: Tháp chưng cất, bình tách, thiết bị trao đổinhiệt, máy nén, bơm, thiết bị giản nở, van, và một số thiết bị điều khiển,… Ta tiếnhành lựa chọn thiết bị và nhập các thông số cần thiết cho thiết bị đó, sau đó là lắp ghépchúng lại với nhau theo đúng sơ đồ quy trình công nghệ của nhà máy

Hình 2-3: Môi trường mô phỏng trong Hysys

Bước 5: Xuất kết quả của quá trình mô phỏng dưới dạng dữ liệu thông qua

Report (chọn Tool/Reports) hoặc bằng đồ thị (Graph) hoặc dưới dạng bảng (Table)

Bước 6: Trong trường hợp muốn chuyển sang trạng thái động của quá trình

(Dynamic Mode) thì cần thực hiện các bước sau:

Thiết lập các thông số động của quá trình qua trang Dyn Property Model

-4 Xác định kích thước của các thiết bị cùng với các thông số cần thiết như số

vòng quay của bơm, quạt, máy nén,

-4 Thiết lập các bộ điều khiển và các bảng theo dõi.

Chương 3

MÔ PHỎNG TĨNH NHÀ MÁY CHẾ BIẾN KHÍ DINH CỐ Ở CHẾ ĐỘ GPPM

BẰNG HYSYS 3.1 Nhập các thông số ban đầu

-4 Trong phần mềm Hysys chọn File→New→Case hoặc dùng phím tắt Ctrl + N.