Thiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờ (Đồ án tốt nghiệp)

Thiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờThiết kế nhà máy chế biến khí với nguồn nhiên liệu mỏ Sư Tử Trắng và các mỏ khí khác từ đường ống Nam Côn Sơn 2 về bờ

Chuyên ngành :

: Th.S Mai Xuân Ba :

án t t nghi p là do tôi vi t.

ngu n tin c y.

M C L C

M C L C i

DANH M C T VI T T T ii

DANH M C B NG iii

DANH M TH iv

L I M U v

NG QUAN V NGU N CUNG VÀ NHU C U KHÍ VI T NAM .

1.1 Tình hình ngành công nghi p khí Vi t Nam

1.2 Kh a Vi t Nam

1.2.1 B C u Long

1.2.3 B

1.2.3 B Malay Th Chu

BI N KHÍ

2.1 pháp ch bi n khí

2.1 t khí nhi th p

khí nhi th p v i chu trình làm l nh ngoài

khí nhi th p v i chu trình làm l nh trong

2.1.3 khí nhi th p v i chu trình làm l nh t h p

2.2 H p th khí

2.2.1 Nguyên t lí thuy t h p th khí

t nhi th p

A CH N CÔNG NGH NHÀ MÁY CH BI N KHÍ T NG .

3.1 M c tiêu c a Nhà máy Ch bi

3.2 Các công ngh ch bi n khí hi n nay trên th gi i

3.2.1 Công ngh thu h i Sales Gas, LPG c a NOVA Tech

3.2.2 Công ngh AET NGL Recovery c a hãng Advanced Extraction Technology

3.2.3 Công ngh thu h i LPG c a hãng Black & Veatch Prichard

3.2.4 Công ngh lo i b CO 2 LRS 10 c a GL Noble Denton

3.2.5 Công ngh thu h i Ethane, LPG c a Orloff

3.3 Bi n lu n l a ch n công ngh phù h p

4: THI T K QUY TRÌNH CÔNG NGH

4.1 Xây d kh i c a nhà máy

4.2 L a ch n các thi t b chính trong nhà máy

4.2.1 C m Seperation Unit

4.2.2 C m Stabilizer Unit

4.2.3 C m Acid Gas Cleaning Unit

4.2.4 C m Dehydration Unit

4.2.5 C m ColdBox Unit

4.2.6 C m LPG Unit

5: THI T K MÔ PH NG NH QUY MÔ CÔNG SU T VÀ TÍNH TOÁN HI U QU KINH T

5.1 M c tiêu mô ph ng

5.2 Thông s khí nguyên li u vào

5.3 Tiêu chu n ASTM

5.3.1 Tiêu chu m

5.3.2 Tiêu chu m

5.3.3 Tiêu chu m

5.3.4 Tiêu chu m

5.4 Mô ph ng

5.4.1 Th c hi n mô ph ng

5.4.2 K t qu c

5.5 Cách tính doanh thu s n ph m c a nhà máy

5.6 T ng v

5.7 Hi u qu kinh t

K T LU N

TÀI LI U THAM KH O

Ph l c A S

Ph l c B Do

Ph l c C T ng v

Ph l c D Phân tích tài chính

Ph l c E và s n ph m

Ph l c F Thông s mô ph ng

GSP Gas Subcooled Process

MDEA Methyl Diethanol Amine

DEA Diethanol Amine

DGA Diglycol Amine

DIPA - Diisopropanol Amine

DEG Diethylene Glycol

SCORE Single Column Overhead REcycle

TEG Triethylene Glycol

TREG Tetraethylene Glycol

IRR Internal Rate of Return

NPV Net Present Value

PR Peng-Robinson

RK Redlich-Kwong

SRK Soave modification of Redlich Kwong

B ng 3.1 Thành ph n khí nguyên li u theo d báo Trang

B ng 4 m c a ba dung môi glycol Trang

B ng 5.1 Thành ph n dòng nguyên li u Trang

B ng 5.2 S ng khí h báo Trang

B ng 5.3 Tiêu chu m Trang

B ng 5.4 Tiêu chu m Trang

B ng 5.5 Tiêu chu m Trang

B ng 5.6 Tiêu chu m Trang

DANH M C HÌNH NH TH

Hình 2.1 Gi P-T h u t khí Trang Hình 2 m t b c nhi th p Trang Hình 2.3 c m thi t b chính c a chu trình làm l nh trong Trang

Trang

Trang Hình 2.6 lý thuy t c p th Trang Hình 2.7 t .Trang Hình 2.8 - Trang Hình 3.1 Công ngh thu h i Sales Gas c a NOVA Tech Trang Hình 3.2 Công ngh thu h i C 2 , C 3 , NGL c a AET Trang Hình 3.3 Công ngh thu h i LPG c a Black & Veatch Prichard Trang Hình 3.4 Công ngh lo i b CO 2 LRS 10 c a Noble Denton Trang Hình 4 kh i c a nhà máy Trang Hình 4.2 Thi t b tách d ng Vessel Trang Hình 4.3 Thi t b tách d ng Harp Type Trang Hình 4.4 Thi t b tách d ng Double Barrel Trang Hình 4.5 h p th hóa h c b ng MEAmine Trang

Trang Hình 4.7 kh i c m ColdBox Unit Trang Hình 4.8 kh i c m LPG Unit Trang Hình 5.1 mô ph ng t ng c a nhà máy Trang Hình 5.2 mô ph ng c m Seperation Unit Trang Hình 5.3 mô ph ng c m Stabilizer Unit Trang Hình 5 mô ph ng c m Acid Gas Cleaning Unit Trang

Hình 5 mô ph ng c m Dehydration Unit Trang Hình 5 mô ph ng c m ColdBox Unit Trang Hình 5 mô ph ng c m LPG Unit Trang

th 5.1 Ch s IRR c công su t Trang

th 5.2 Ch s NPV c công su t Trang

th 5.3 Ch s IRR và NPV c công su t Trang

L I M U

Ngày nay, v i s phát tri n c a nhi u ngành công nghi p, các s n ph m ch bi n

Ethane c ng d ng trong vi c s n xu t nh a t ng h p, oxit etylene, ch t ho t

ngh t thu h i t n ph m có giá tr v i hi u su t thu h i Etan t i thi u

+ ng d ng c a ph n m m Aspen HYSYS trong b ph n m m AspenONE

công su t và c u hình thi t b c a nhà máy ch bi n Khí.

+ Xây d ng mô hình mô ph ng nhà máy trên công ngh l a ch n và tính toán các ch tiêu v m t kinh t

T NG QUAN V NGU N CUNG VÀ NHU C U KHÍ VI T NAM

1.1 Tình hình ngành công nghi p khí Vi t Nam:

phát tri n ngành công nghi p Khí Vi

m nh h p tác qu c t ; trên nguyên t c s d ng ti t ki m, hi u qu , h p lý ngu n tài

c; tri n khai nh p kh u khí thiên nhiên hóa l ng (LNG) song song

hoàn thi n h th h t ng thu gom, v n chuy n, x lý khí trên nguyên t c s

khí và hi u qu c a s n ph m khí trong n n kinh t

t t c các khâu, t khai thác - thu gom - v n chuy n - ch bi n - d tr - phân ph i

lô/m mà PVN và các nhà th u d u khí khai thác t i Vi t Nam Ph u s ng

là th ng tr ng tâm tiêu th khí (bao g m LNG nh p kh u) v i t tr ng kho ng

ng t i xu t kh u, gi m t tr ng nh p siêu Ti p t c duy trì và m r ng h th ng phân ph i khí cho các h tiêu th công nghi p, giao thông v n t i, sinh ho

ng b h th ng phân ph i khí th p áp và h th ng phân ph i khí nén thiên nhiên (CNG) làm ti phát tri n h th ng phân ph i khí cung c p cho giao thông v n

t i Ph u phát tri n th ng khí v i quy mô:

ng 70% th ph n LPG toàn qu c.

i v i khu v c B c B ng phát tri n c a Quy ho ch s nghiên c u các

gi y m nh vi c thu gom khí t các m nh , n m phân tán trong khu v c

duy trì kh p khí cho các h tiêu th công nghi p khí ngu n khí khu v c

i v i khu v c Trung B , s tích c y m nh phát tri n và hoàn thi n h th ng

n s d ng khí thu c khu v c Trung B theo Quy ho n l c qu c

c Th ng Chính ph phê duy t Phát tri n công nghi p hóa d u s d ng

chuy n các m khí ti m duy trì ngu n khí cung c p cho các h tiêu th

ng nhu c u tiêu th khí trong khu v c Tri n khai xây d ng h th ng kho, c ng nh p

i v i khu v c Tây Nam B , c n hoàn thi n h th h t ng thu gom, v n chuy n khí t Lô B & 48/95, 52/97 và các m nh khu v c Tây Nam (Khánh M ,

LNG m i.

Vi c quy ho nh xây d ng h th t ng

c chuy i mô hình qu n lý ngành công nghi p khí Vi kinh

ng th ng khí t do, h i nh p v i th ng khí trong khu v c,

c m t c n t p trung tri n khai có hi u qu các d

c nêu trong Quy ho ch; Ch trì, ph i h p v i các b ,

Hình 1.1 S ng cung c p khí c a b C n 2019-2035

1.2.2 B

B tr m tích MaLay - Th Chu n m phía Tây Nam th m l a Vi t Nam trong

V nh Thái Lan, có ranh gi i ti p giáp Campuchia, Malaysia và Thái Lan B có di n

Có kh (P2)

Có th

Xác minh (P1)

y có th nh n th y, ti khu v c b Malay-Th Chu là r t l n,

vi c công ngh khai thác d u khí ngày m t phát tri qu n lý ngày m

ng khí c a khu v c hi v ng s c ti p t

BI N KHÍ [1]

2.1.1 N khí nhi th p:

th t áp su t khi khí di chuy n ng và các thi t b công ngh ) cho t i nhi

c.

ng m t ph n hay toàn b m t c u t khí b ng

Trong h n h p ng hành ho c khí thiên nhiên, vùng t i h ng là m t kho ng r ng các thông s và ph thu c vào thành ph n c a khí

+ m t i h n, t thành m t pha.

c u t t n t i tr ng thái hai pha.

c u t t n t i tr ng thái hai pha.

h h p

hydrocacbon có m m là chúng hòa tan vào hydrocacbon l ng Vì v y trong

t nh m thu h i khí.

Hi u qu i v i quá trình c n tách các c u t nh

theo: s b n, lo i ngu n nhi t l nh, lo i s n ph m cu i.

M i b c nh t thi t ph i có s n ph m ra d ng l ng.

Theo ngu n nhi t l nh chu trình làm l nh trong, chu trình làm l nh ngoài, và chu trình làm l nh k t h p c hai lo i trên.

2.1.1 khí nhi th p v i chu trình làm l nh ngoài

l nh riêng Ph thu c vào lo i tác nhân l nh chu trình làm l nh ngoài có th chia thành hai nhóm: tác nhân l nh m t c u t và tác nhân l nh nhi u c u t ng là h n h p hydrocacbon nh ) Chu trình làm l nh ngoài hai ho c nhi u tác nhân l nh m t c u t

g i là chu trình l nh nhi u b c.

l nh b ng propan c trình bày trong hình 2.2.

có m t ngu n l nh bên ngoài chu trình làm l nh b ng propan và m t c m phân tách h n h p hai pha.

và m t ph n nh propan (không quá 5% propan) H n h p này s c tr n v i khí

2.1.2 khí nhi th p v i chu trình làm l nh trong

Trong chu trình làm l nh trong ngu n l c l y t chính các dòng s n ph m

c t công ngh Chu trình làm l nh trong chia thành hai nhóm:

làm l nh ki u tuabin có th tách tri các c u t chính: etan, propan và hydrocacbon n ng

Hình 2.3 c m thi t b chính c a chu trình làm l nh trong

tuabin (chung tr c v i tuabin khí); 4 Thi t b phân li áp su t cao; 5 Tuabin

l nh; 6 - Thi t b phân li áp su t th p (1.4 ÷ 2.8 Mpa); 7 Tháp kh metan;

cao); c m kh etan (n u c n thu propan và các c u t

d ng m t ph n máy nén có chung tr c v i tuabin l nh.

2.1.3 ng khí nhi th p v i chu trình làm l nh t h p

C 3 tr lên

Hình 2.4 t nhi th p m t b c dùng chu trình làm l nh t h p

lo t các thi t b i nhi t tu n hoàn 4, 6, 7, 9 và dàn b nh 5,8 c a chu

khi c làm ngu i thi t b không khí 1 và tr n l n v i dòng

u.

Bình gia nhi t cho tháp kh etan; 19,20 Thi t b ti t

nhi th p hai b c s d ng chu trình làm l nh t h thu các

nh chu trình làm l nh ngoài b ng propan, còn b c 2 nh quá trình ti t

b phân li 10 c a b c phân li II và nhi t l nh c a ch t l c a b c II và m t phân ch t l c a b c phân li I t i thi t b tra i nhi t 8, 9 sau khi các

B n ch t v t lý c a quá trình là s hình thành cân b ng pha gi a hai pha khí l ng

tán là s chênh l ch áp su t riêng ph n gi a các c u t có trong pha l ng và pha khí

ra quá trình h p th (ch t l ng h p th ch t khí), n c l i thì s x y ra quá trình

gi i h p.

Trong nhà máy ch bi n khí quá trình h p th và gi i h c ti n hành trong

c k t h p v i nhau t o thành chu trình kín Dung môi sau khi h p th khí (t i tháp

h p Ngoài ra tùy thu c vào ngu u vào mà có th có thêm khâu: tách b h p

Hình 2.6 lý thuy t c p th

1 Tháp h p th ; 2 Tháp kh metan (etan); 3 Tháp gi i h p; 4,5 Thi t b

I Khí m; II Khí khô; III Dung môi bão hòa; IV

etan; V Khí khô; VI Các hydrocacbon n ng; VII Dung môi tái sinh;

nh p li u t i mâm cu i c a tháp h p th 1 T i mâm trên cùng c a tháp 1 s

môi tái sinh vào Trong thi t b này các c u t t C 3+ và m t ph n methane s b h p

th Khí khô s

ra kh i tháp s 2 và kh hoàn toàn ethane t dung môi bão hòa, s có m t dòng dung

c a tháp s 2 bao g m methane, ethane và m ng nh propane còn

c gia nhi t t i thi t

h p propan và các hydrocacbon n t i thi t b s n

GIÁ L A CH N CÔNG NGH CHO NHÀ MÁY CH BI N KHÍ 3.1 M c tiêu c a Nhà máy ch bi n khí:

công ngh ch bi n khí cho Nhà máy ph

+ m b o ch ng các s n ph m khí khô, Etan, LPG và Condensate Hi u

3.2 Các công ngh ch bi n khí hi n nay trên th gi i

3.2.1 Công ngh thu h i Sales Gas, LPG c a NovaTech:

Công ngh c áp d ng t i Nhà máy X lý Khí Dinh C Nguyên lý ch bi n

là khí nguyên li c làm l nh b ng cách t n d ng nhi t l nh t h th ng

và giãn n qua van ti -T k t h p v i giãn n qua Turbo Expander.

C-05 có nhi -50 o C, dòng khí này ti p t c qua van gi m áp FV-1001 r

Tháp C-05 làm vi c áp xu t 33,5 bar, nhi nh -42 o C, nhi -42.5 o C

v i dòng khí ra t V-03, ti p t c nén lên 109 bar b ng máy nén

K-c làm l nh t i thi t b i b ng không khí E-13 và nh p vào dòng khí nguyên

c và hydrocacbon nh l n trong l n t V-03.

Tháp C-01 làm vi c áp xu t 29 bar, nhi nh 14 o C, nhi o C Các

nhi -01 A/B và duy trì 109 o C

S n ph a C-01 ch y u là C 3 n tháp C-02 Tháp C-02 ho t

nhi nh tháp 56 o C H n h p BuP c tách ra nh tháp, còn Condensate

3.2.2 Công ngh AET NGL Recovery c a hãng Advanced Extraction Technologies:

Hình 3.2 Công ngh thu h i C 2 , C 3 , NGL t dòng khí thiên nhiên

Tách NGL; Rich solvent dòng giàu dung môi; Lean solvent Dòng dung môi sau

khi tái sinh; Solvent Regenerator Tháp tái sinh dung môi.

propane ng d ng vào vi c thu h i C 2 , C 3 , NGL t dòng khí thiên nhiên.

tháp s 2 (tháp tái sinh dung môi) Dòng s n ph m NGL s

c tái sinh (thu t áy tháp) s c hòa cùng dòng s n ph nh

c a tháp h p th r c làm mát và vào thi t b tách s 4 L ng t i tháp s 4 chính

c nh p li u t nh tháp h p th và ti p t quá trình h p th

u ki n ho ng:

+ Nhi khi v n hành là th p nh t so v i các công ngh

+ Không c n thi t ph i lo i b CO 2 trong dòng nguyên li u.

3.2.3 Công ngh thu h i LPG c a Black & Veatch Pritchard:

d u và khí thiên nhiên áp su t th p T l thu h i propane có th t x p x 100%.

ng 10% ÷ 25%).

Hình 3.3 Công ngh thu h i LPG c a Black & Veatch Prichard

ch a K 2 CO 3 d ng l ng và ch t ph gia LRS10 Dung d c h p th trong

i lên tháp Absorber và khí tinh khi nh tháp Dòng

dòng, và dung d ch K 2 CO 3 /LRS10 c tháp Absorber Dòng khí nguyên

li u ch a kho ng 20% CO 2 s c x lí tri , xu ng kho ng 1%, tùy thu c vào quy trình, 500-1000ppm.

Hình 3.4 Công ngh lo i b CO 2 LRS 10 c a GL Noble Denton

l nh; Regenerator Tháp tái sinh; Purified Gas Khí ng t.

3.2.5 Công ngh thu h i Ethane, LPG c a Orloff:

Công ngh Single Column Overhead Recycle (SCORE) c a Orloff là quá trình x

lí khí b ng cách làm l thu h i C 3 + t dòng khí thiên nhiên Công ngh này

c nâng c p t công ngh Overhead Recycle Process, có kh thu h i C 3 + r t cao.

thi t k , m t nhà máy s d ng công ngh SCORE ngoài vi c thu h i C 2 +, còn có th chuy n sang ch thu h i C 2 b Gas Sub Cooled (GSP) c a Orloff.

này yêu c u thêm m t s ng ng và van riêng.

Nguyên li u và s n ph m:

ch y u là C 3 v nh s n t c Khi chuy n sang GSP, dòng s n

Ta c n tách riêng Etan và LPG c l i nhu n t

bu c ph i có c m tách khí chua và c c Ngoài ra còn ph i có c m tách

nhôm, r t nh y c m v i th y ngân.

c nh ng yêu c y thì ch có công ngh thu h i Ethane, LPG

c a hãng Orloff Vì công ngh này:

THI T K QUY TRÌNH CÔNG NGH 4.1 Xây d kh i nhà máy:

máy bao g m 7 c m:

+ C m Seperation Unit

+ C m Stabilizer Unit.

+ C m Mercury Removal Unit.

+ C m Acid Gas Cleaning Unit.

+ C m Dehydration Unit.

+ C m ColdBox Unit.

+ C m LPG Unit.

4.2 L a ch n các thi t b chính trong nhà máy:

thi t b ki u Harp Type dài t 15.2 ÷ ng kính t 0.61 ÷ 1.22m.

Hình 4.3 Thi t b tách d ng Harp Type + Double Barrel Seperation: là thi t b tách khí-l ng có v n t c l n và lo i b

ng ng có hi u qu cao c dùng khí dòng l ng có t r t ch m

Hình 4.4 Thi t b tách d ng Double Barrel

Valve Van ki m soát áp su t; Gas out Dòng khí; Liquid Out Dòng l ng; Inlet

Diverter Máng

ng h p c tài, ta ch n thi t b Slug Catcher d ng Harp Type do

p (Bubble-Cap Trays) cao 12.19m, ch y tu n t 1 pass.

Nhi m v chính c a tháp này là thu h i ph n khí còn l i trong dòng l c tách

ra t thi t b tách 3 pha Dòng khí này s hòa chung v i dòng khí t c m Seperation

thu h i h n h p BuPro và Condensate còn sót l i.

4.2.3 C m Acid Gas Cleaning Unit:

Khí thiên nhiên sau khi ra kh i m d u ngoài ch a hydrocacbon ra ng ch a

r t nhi u mecratans (RHS), carbonyl sulfur (COS), cacbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S) và cacbon disulfide (CS 2 ) H 2 S và CO 2 c xem là thành ph n

là nh c alkandamin: Monoethanol amine (MDEA), Diethanoladmine (DEA), Methyl diethanol admine (MDEA), Diglycol Amine (DGA), Diisopropanol amine (DIPA) Các dung môi này ho ng d a trên ph n ng hóa h c c a các h p

ch t không mong mu n v i các alkanolamin, là ph n ph n ng ho ng c a ch t

h p th