Tính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngày (Đồ án tốt nghiệp)

Tính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngàyTính toán, thiết kế cụm phân xưởng tách PLG trong nhà máy chế biến khí từ nguồn khí sư tử trắng với năng suất nhập liệu 10 triệu sm3 ngày

Sinh viên th c hi n: Nguy n Thành Luân

MSSV: 1152010122 L p: DH12HD

TP H

ình nghiên c u và tính toán thi t k c a riêng tôi

i s ng d n c a Ti n s ê Công Tánh Các s li u và k t qu nghiên c u

án t t nghi p này là trung th c và không trùng l p v i tài khác

N u có b t kì s sao chép v s li u c k t qu , tôi xin ch u trách nhi m

TP H Chí Minh, ngày 5

Sinh viên th c hi n

Nguy n Thành Luân

v c khác, không có b t kì s thành công nào mà không c s giúp h tr t

m i ng i xung quanh C ì có c s h tr trong su t quãng

th i gian qua nên em m i hoàn thành án t t nghi p “ Tính toán, thi t k c m

ng tách LPG trong nhà máy ch bi n khí t ngu n nguyên li

Tr ng v t nh p li u 10 tri u Sm3/ngày” m t cách t p nh t

Em xin g i l i c t n Ti n S ê Công Tánh , KNguy n Th Th nh cùng t p th t t c anh, ch trong Phòng Công Ngh thu c T ngcông ty n Thi t K D u Khí (PVE) ã t n tình giúp , t o m u ki n t t

nh t em hoàn thành quá trình xây d ng án N u không có s h tr c a các anh ch , thì em ngh án này khó mà hoàn thành c M t l n n a em xin chân thành c

Trong su t th i gian th c t p t i công ty và phòng Công ngh , b n thân em

ã h c h i c r t nhi u v tác phong làm vi c c nh n ra s h n ch thi u sót trong ki n th c c a b n thân

Trong th i gian th c t p t i công ty, b n thân em ã b c l r t nhi u h n chkhông nh ng v ki n th ã c h c mà còn v th i gian ti n làm vi c Tuy nhiên, do là l c làm vi c và ti p xúc v i m t môi tr ng chuyên nghi p, hi i nên em c i các h n ch B n thân em s c g ng xem nh ng h n ch trên là bài h c luôn c g ng, ph n u trong công vi c c

n c s ng sau này

án c hoàn thành trong nh ng ngày cu i c a t th c t p

B t tìm hi u và xây d ng tính toán m t thi t b trong ngành công nghi p

d u khí, ki n th c c a em còn h n ch và r t nhi u b ng Do v y, ch n ch c sai sót là không th tránh kh i, em r t mong nh n c ý ki các anh chtrong Phòng Công Ngh thu c T ng n Thi t K D u Khí và các th y

cô khóa Hóa và Công Ngh Th c Ph m tr i H c Bà R a – V àu nh ng

Sau cùng, em xin kính chúc t p th quý anh ch thu c Phòng Công Ngh , Ti n

S ê Công Tánh, K Nguy n Th Th nh c ý th y cô Khoa Hóa H c

và Công Ngh Th c Ph i h c Bà R a – V àu th t d i dào s c kh ti p

M C L C ii

DANH M C T VI T T T iv

DANH M C B NG v

DANH M C HÌNH vi

L I M U 1

CH NG 1: GI I THI U V NHÀ MÁY CH BI N KHÍ VÀ NGÀNH CÔNG NGHI P KHÍ 2

1.1 Gi i thi u v ngành công nghi p khí Vi t Nam 2

1.2 D án: Nam Côn S n 2 và nhà máy GPP 2 2

1.3 Ho ng c a phân x ng tách LPG 4

CH NG 2: THI T K NHÀ MÁY CH BI N KHÍ VÀ C M PHÂN X NG TÁCH LPG 5

2.1 Thi t k , mô ph ng s b nhà máy ch bi n khí 5

2.1.1 Thi t k s ho ng 5

2.1.2 Ch n thi t b tách l u vào nhà máy 7

2.1.3 Ch n h th ng s y khí 8

2.1.4 L a ch n công ngh làm l u vào sau khi nh condesat 9

2.1.5 L a ch n s phân tách s n ph m [2,tr 321] 10

2.2 Phân x ng tách LPG trong nhà máy ch bi n khí 12

2.2.1 Ho ng phân x ng tách LPG 12

2.2.2 Các thi t b chính c a phân x ng tách LPG 13

2.3 Ph ng pháp tính toán cho c m tách LPG 17

2.3.1 Tính toán cân b ng pha [12,tr 32] 17

2.3.2 Tính toán cân b ng v t ch t cho tháp ch ng c t 18

2.3.5 Tính toán thông s k thu t c a tháp ch ng c t 22

CH NG 3: TÍNH TOÁN, THI T K CHO C M TÁCH LPG 25

3.1 Nguyên li u, s n ph m 25

3.2 Tính toán các thông s ho ng c a tháp 29

3.2.1 Thông s ho nh tháp 29

3.2.2 Thông s ho ng c 33

3.3 Tính toán thông s làm vi c c a tháp 37

3.3.1 Tính s t c a tháp theo ph ng pháp FUG 37

3.3.2 Tính toán hi u su à s àm vi c th c t 41

3.4 Tính toán thông s k thu t c a tháp 43

3.4.1 Tính toán cân b ng cho tháp 43

3.4.2 Tính toán thông s k t tháp 44

3.4.3 Tính toán c khí c a tháp 51

3.4.4 Tính toán thi t b ph tr 59

CH NG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ 73

4.1 Tính toán s b l ng nguyên li u s d ng: 73

4.2 Tính s b chi phí v t li u c a tháp LPG: 74

K T LU N 75

TÀI LI U THAM KH O 76

PH L C 78

Ph l c 1: B n v chi ti t tháp tách LPG 78

Ph l c 2: S công ngh c b n c a nhà máy GPP 79

GDC: Trung tâm phân ph i khí Phú M

GPP: Ch GPP cho nhà máy ch bi n khí

B ng 2.1 Thành ph n các dòng nguyên li u: 5

B ng 2.2 Tính ch t c a dòng nguyên li u 7

B ng 2.3 Nhi m s ng c a các ch t h p ph 9

B ng 2.4 Ký hi i l ng 17

B i l i van 23

B ng 3.1 Thành ph n c a nguyên li PG 25

B u ki n c a các dòng nguyên li u 26

B ng 3.3 Thành ph n phân tách (g 27

B ng 3.4 N ph n mol và l u l ng c a m i c u t 27

B ng 3.5 S li n tính toán nhi t nh tháp 29

B ng 3.6 S li n tính toán nhi t i condenser 31

B ng 3.7 S li n tính toán t 33

B ng 3.8 S li n tính toán nhi t i reboiler 35

B ng 3.9 u ki n ho ng c a tháp 36

B ng 3.10a K t qu nh h s 38

B ng 3.10b K t qu nh ch s h i l u t i thi u 39

B ng 3.11 K t qu mô ph ng cho t 44

B ng 3.12 T i tr ng h i t háp (ph n luy n) 46

B ng 3.13 Thông s c p thi t b 51

B ng 3.14 Kích th p 52

B ng 3.15 Thông s bích ghép ng d n 53

B ng 3.16 Kích th c c ( mm) 56

B ng 3.17 Kích th c c a tai treo 57

B ng 3.18 Các thông s cho tháp tách LPG 58

B ng 4.1 S b chi phí tháp tách LPG 74

Hình 1.1 Các vùng m khí chính Vi t Nam 2

Hình 1.2 Tri n v ng cung- c u LPG trong n 4

Hình 2.1: S c b n cho nhà máy x lý khí 6

Hình 2.2 S mô t h th ng làm l nh khí nguyên li u 9

Hình 2.3 S ho ng c a nhà máy ch bi n khí………11

Hình 2.4 S n gi n c a m t tháp ch ng c t 13

Hình 2.5 Minh h a condenser 15

Hình 2.6 : M t s d ng reboiler 16

Hình 2.7 Mô t Reboiler d ng Thermosiphon 16

Hình 3.1 S làm vi c c nh tháp và condenser 29

Hình 3.2 p thi t b 51

Hình 3.3 Bích ghép thân v p 52

Hình 3.4 Bích ghép thân thi t b v i ng d n 53

Hình 3.5 Mô t c c a tháp 56

Hình 3.6 Mô t tai treo thi t b 57

L I M U

Hi n nay, ngu n cung c t cho các h tiêu th khu v

ch y u là t hai b u Long [18] Tuy nhiên do s s t gi m

v s ng c ng c a các ngu n cung c p khí này, nên nhu

c u c p thi t ra là ph i tìm ki m ngu n cung c p v i tr ng l n nh và

t yêu c u v ch ng t

Quá trình th ò và khai thác th ã cho tín hi u t t t i vùng b C u Long v i s

ki n dòng s n ph u tiên t i m Tr ng vào ngày 15/11/2012 [20] D ki n M Tr ng có th có tr ng t i 170 t m3 khí so

v i kho ng 58 t m3 khí v i s ng khai thác 2,7 t a m Lan Tây

ng cung c p l i có chi ng gi m trong

( ngu n khí t các m b u Long) là r t c n thi t th i

m hi n t c ta ch m i có hai nhà máy ch bi n khí là Dinh C và Nam Côn

ng

T nhu c u th c t c ng ý ch p thu n c i H c Bà R a –

V àu và Ti n S ê Công Tánh, tôi ch tài:

NH P LI U 10 TRI U SM 3 /NGÀY”

1: GI I THI U V NHÀ MÁY CH BI N KHÍ VÀ NGÀNH CÔNG NGHI P KHÍ

1.1 Gi i thi u v ngành công nghi p khí Vi t Nam

N n t phát tri n n n công nghi p khí c c ta hi

km tuy à máy GPP2, Nhà máy GPP2, các

cho 1 dây chuy n v i ch phân tách LPG và có xem xét/nghiên c u xây d ng,

l t h th ng thu h i etan cùng h th ng tách riêng propan TNhà máy x lý khí GPP2, khí khô c v n chuy n qua tuy n n Trung tâm phân ph i Khí Phú M ti p nh n và phân ph i khí cho các h tiêu th(tuy n m trong hành lang tuy n ng cùng v i các h

ho c ch bi n khí t ng hành [17]

T K NHÀ MÁY CH BI N KHÍ VÀ C M PHÂN

NG TÁCH LPG

2.1 Thi t k , mô ph nhà máy ch bi n khí

1 S d ng ph n m m Hysys[3] mô ph ng thành ph n c a nguyên li u, xây d ng quy trình nhà máy GP tính toán ho ng c c t tách LPG

2 S d ng các s li u t quá trình mô ph ng k t h p v i nh các thông s n c a tháp tách LPG và các c m công ngh ph tr

Thành

ph n

% DST#2

Ch ng c tTách Etan, LPG

s y khí

2.1.2 Ch n thi t b tách l ng u vào nhà máy

ng c thi t k làm v n chuy n hai pha l ng – khí Nguyên li u vào nhà máy là dòng nguyên li u v i nhi 250C, áp su t là 70 bar Ta có th th y u ki t ph n dòng ã hóa l ng, nên c n

ph i có m t thi t b tách l ng phù h phân tách dòng l ng - khí trong nguyên

li u B ng 2.2 là tính ch t c a dòng nguyên liê d a trên k t qu c a ph n m m mô

c có m t trong khí khi u ki n nhi , áp su t thích h p s t o thành các tinh th hydrate làm n quá trình v n hành c a các thi t btrong quá trình ch bi t, máy nén, van ), ngoài ra s có m t

- Kh àm vi c trong m t th i gian dài, d tái sinh, tu i th ng 2 – 3

Trong công nghi p ch bi n khí các ch t h p ph ng dùng là silicagel, Al2O3

ho t tính, boxit ho t tính, zeolite 4A và 5A Khi tính toán thi t k , k t h p giá tr

a khí sau khi s y v i các ch t h p ph mà l a ch n môi ch t h p phphù h c nêu trong b ng 2.3[10,tr 125]:

B ng 2.3 Nhi a các ch t h p ph

SilicagelOxit nhôm ho t tínhZeolit ( rây phân t )

-600C-730C-900C

ph i kho ng -900 n -1000C nên s d ng nhôm oxit hay silicagel là không th a

2.1.4 L a ch n công ngh làm l nh khí u vào sau khi nh condesat

có th thu h i t n LPG và ethane trong nguyên li u thì

c n làm l nh nhi c a dòng khí nguyên li u xu ng kho ng -880 n -1000C

u này, ta có th k t h p s d làm l nh t ng h p (làm l nh ngoài k t h p gi m áp qua van, giãn n turbo expander và t n d ng nhi t

l nh trong h th ng [2] ) làm l c nêu trong hình 2.2:

Hình 2.2 S mô t h th ng làm l nh khí nguyên li u

Ch n tác nhân làm l nh dòng nguyên li u là dòng s n ph nh c a tháp demethanize cho quá trình làm l nh Có th mô t quá trình làm l

xu ng -30C nh t n d ng dòng nhi t l nh t nh tháp T-100 chu trình

làm l nh ngoài s gi m nhi xu ng còn -250C, m t l n n a t n d ng dòng nhi t

l nh t nh tháp T-100 h nhi xu ng còn -450C

-Dòng nguyên li u nhi -450C này s c phân tách khí/l dòng l ng vào tháp T-100 Dòng khí tách ra c gi m áp t 65 bar xu ng còn 22 bar khi

s c gi m t -45 xu ng còn -85.6 0 i nhi t v i dòng t nh tháp T-100 h nhi xu ng -88,90 c d n vào tháp T-100

Ngoài ra, do s n ph m thô thi t b phân tách V-101 là h n h p l ng có

u su t thu h i s n ph m

Hình 2.3 S ho ng c a nhà máy ch bi n khí (xem ph l c 2)

Mô t quy trình v n hành c a nhà máy:

Dòng nguyên li u v i các thành ph ã nêu t b phân tách V- c phân tách ra 2 pha l c ph i tr n chung v i dòng s n ph nh tháp ã qua máy nén K- nén

n áp su t 50 bar

Dòng l ng tách ra t t b V-101 s n tháp nh condesat nhi 260C và áp su t 16 bar u ki n nhi này nh van VLV -103

c t n d ng làm l nh dòng nguyên li u s t b giãn n và thu h i

c ho ng d a trên dòng nguyên li ã tách các s n

ph m nh là C1, C2 S n ph m c ng LPG là LPG và conden ph c

D nhà máy, tháp tách LPG ho ng áp su t 14 – 16 barg v i hai dòng nguyên li i m t dòng C3+ c a tháp T-102 và s n ph m

a tháp T-101

c hóa l ng 450 t n ch a, pha tr n c n chuy n.Dòng nh p li c trung gian qua hai thi t b van gi i nhi t u ki n thu n l i cho quá trình phân tách x y ra

2.2.2 Các thi t b chính c ng tách LPG

a, T t

c u thi t k m t cách ch t ch

t trong công nghi p d u khí s có hình d ng tr ng V t li u làm

c thi t k d òn c a nguyên li u di chuy n bên trong tháp, áp

su t , nhi làm vi c, nhi

c t c làm b ng thép Chi c thi t k d a trên t ng s c t và

thì chi ng trong kho ng t 15 – 38 m Bên trong tháp là m t h

th a (mâm), ngoài ra còn có thêm c có th quan sát v sinh c

ti n hành s a ch a, l t

ng kính: ch y u ph thu c vào công su t c t, hay nói cách

kính tháp s c thi t k phù h p sao cho khi tháp làm vi c thì s không x y ra

hi ng ng p l t hay cu n theo dòng l trên

m t th s i gi a nguyên li u x y ra m t cách hoàn h o Tùy

cho phù h p nh t m các thành ph n:

ng ch y truy n: Ti t di n có th là hình tròn, s ng ph thu c vào kích

c tháp ng l ng Có th b trí m t ng ho c nhi và hai bên

ch y tràn c gi m t l p ch t l ng trong

a

V i tháp chóp, Chóp: Có th là d ng tròn ho c d ng khác l ng nhi u cách khác nhau, chóp có rãnh ãnh c ng vhình d ng ( tròn, tam giác…) Chóp có tác d i lên qua các ng khí r i xuyên qua các rãnh c a chóp và s c vào l p ch t l

th c hi n quá trình trao i l ng – t còn có m t s thi t

s c vào ph n l ng c ên ng s th c hi n quá trình

Hình 2.7 Mô t Reboiler d ng Thermosiphon[23]

2.3.1 Tính toán cân b ng pha [12,tr 32]

t N u h n h u vào tháp tr ng thái l ng nhi sôi thì q =1,

th c sau:

= 100% (2.17) [9,tr 170]

V i: là hi u su t th t b c xác nh thông qua s nh t

c a h n h p nguyên li t b

nh v p li u:[12,tr 240-241]

ch n v trí t p li u ta có th d a vào bi n thiên entropy khi tr n các dòng trên p li u

ch n v trí ti p li u thích h p ta có th ình th c nghi m 2.18:

=

.(2.18)

B ng 2.5 i l i van

T

hành

Không phù hv

t

Không phù h

tr

Phù htr

Phù htr

b

dòng h

mòn và tngh

b, Thi t k ( thi t k thô) tháp lo

t k t t nh t c n s d l p, tuy nhiên

Trình t thi t k tháp lo : [13, tr 103]

1 Tính toán các giá tr t i thi u c a dòng h

2 Thu th t v t lý c a h , ch kho ng cách gi

ng kính tháp d a vào k t qu kh o sát tr ng thái s c c

kênh ch y truy n, di n tích làm vi c, di n tích ph n l c l và chi u cao

tính l p

: TÍNH TOÁN, THI T K CHO C M TÁCH LPG

3.1 Nguyên li u, s n ph m.

a, Nguyên li u

c nh p li u v i hai dòng nguyên li u Dòng th nh t là s n ph

C3+ c a tháp tách ethane và dòng th hai là dòng s n ph tháp nh condensat Thành ph n c a hai dòng sau khi qua tính toán mô ph ng b ng ph n

m m Hysys c mô t trong b ng 3.1:

b, S n ph m

Tháp T- 103 th c hi n quá trình tách LPG ph c v cho công nghi p hóa d u, nên

m t ra c n t n thu t ng propan và butan trong h n h p nguyên li u

u vào Thành ph n sau phân tách c th hiên b ng 3.3:

Nhi C

Nhi C

Qua b ng s li u trên ta có nhi c ng 1930C.

Tháp làm vi c u ki n áp su t trung bình và nhi cao.

u ki u c a dòng nguyên li u b ng 3.1 và 3.2, a trên mô

ph ng hysys cho t ng dòng n p li u k t qu cho th c nh p li u

- nh t:

ph ng Hysys cho hai dòng nguyên li u v i các thông s có s n, ta có th nh

3.4 Tính toán thông s k thu t c a tháp

3.4.1 Tính toán cân b ng cho tháp

b, Tính toán cân b ng nhi ng

- Cân b ng nhi t vùng c t và t i nhi t condenser:

Tính toán entanpy c a các dòng t nh tháp ta có k t qu : (theo mô ph ng)

+ H n h nh tháp V1 có entanpy h2 = - 112124,57 kJ/kmol

+ H n h p l ng h nh tháp L2 có entanpy b ng v i dòng s n ph m

D Ta có: hD= hL2= -127607,26 kJ/kmol

Theo công th c 2.10 ta có: V1.h1= L2.h2+ D.hD+ QC

T i nhi t c a bình ng là: QC = 1,27.108kJ/h

Tính toán entanpy c a các dòng t t qu : (theo mô ph ng)

+ H n h p l L’ có entanpy hL’= -189049,31kJ/kmol+ H n h p h i tháp Vm’ và dòng s n ph m có giá trentanpy l t là: hV’m= -138814,59 kJ/kmol ;hB= -219238,25 kJ/kmol ;

Theo công th c 2.9 ta có : L’.hL’+ QR = Vm’.hV’m+ B.hB

i nhi t bình là: Qr= 1,16.108kJ/h

c,Cân b ng nhi ng toàn tháp

F.hF+ QR = D.hD+ B.hB + QC (3.3) [9,tr 196-201]Nhi ng t ng h p c a các dòng nguyên li u:

US,ft= CSB (3.6)+ T s c : 0,177 ft/s = 0,054 m/s

+ Di n tích s c khí cho ph n c t là: ANL= 5,252 m2

tính toán di n tích ch y truy n l ng AD s d ng giá tr t a l ng trong kênh

ch y truy n Theo b ng 7.5 [13, tr 55] tháp ho ng áp su t 15 bar nên theo

b ng trên t t c a dòng l ng trong kênh ch y truy n ta ch c UD= 0,5 ft/s

c, Tính toán ng ng trên thân tháp:

c = . = , ,

, , = 15,12 mm+ n luy n: SL =

b, Ch p

M t bích là b ph n quan tr n i các ph n c a thi t b l i v i nhau c

n i các thi t b khác vào thi t b Các lo i m t bích hay dùng là: bích li n, bích t do, bích ren.Ch p b ng thép X18H10T, c u t o là bích li n không c

Theo tài li u tham kh o [9,tr 170] ng v ng kính trong c a tháp ch n s

gi a hai m , kho ng cách gi a hai m t n i bích là 4200 mm

V y s bích ghép gi p s là 5 (trong có 2 bích ghép n p và 3 bíchghép )

c, Ch n bích ghép ng d n trong tháp

Ch c làm t thép X18H10T c c u t o bích li n không c