Bài báo cáo: Mô phỏng công nghệ GPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố

Bài báo cáo: Mô phỏng công nghệ GPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố hướng đến phân tích, đánh giá mô phỏng công nghệ GPP; phân tích các yếu tố ảnh hưởng; dùng Set và Adjust để điều chỉnh các thông số. Cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin vấn đề.

BÀI BÁO CÁO MÔ PH NGỎ

Mô ph ng công ngh  GPP c a nhà máy x  lý khí Dinh C ỏ ệ ủ ử ố

H  và tên: Nguy n Tr ng Thái.ọ ễ ọ

SHSV: 20092473

L p: KTHH3 – K54.ớ

1. Phân tích, đánh giá mô ph ng công ngh  GPP.ỏ ệ

S  đ  công ngh  sau khi mô ph ng:ơ ồ ệ ỏ

Hình 1: S  đ  mô ph ng công ngh  GPP Dinh c ơ ồ ỏ ệ ố Các Thi t b  đế ị ượ ử ục s  d ng trong quá trình mô ph ng:ỏ

­ Mixer: 2

­ Tee: 2

­ Tháp tách (flash separator): 1

­ Tháp tách 3 pha (three phase separator): 1

­ Máy nén (compressor): 4

­ Máy giãn (expander): 1

­ Thi t b  trao đ i nhi t (heat exchange): 3ế ị ổ ế

­ Thi t b  gia nhi t (heater): 1ế ị ệ

­ Thi t b  làm mát (cooler): 4ế ị

­ Valve: 4

­ Tháp ch ng c t (distilltion column): 2ư ấ

­ Tháp h p th  (absorber): 1ấ ụ

­ Tháp h p th  có đun nóng đáy tháp (reboiled absorber): 1ấ ụ

Ho t đ ng:ạ ộ

Dòng khí Gas được tr n v i dòng nộ ớ ướ ạc t i Mix­100 đ  mô ph ng dòng nguyên ể ỏ

li u ban đ u đệ ầ ược đ a vào nhà máy mô ph ng. Dòng nguyên li u có áp su t 109 bar, ư ỏ ệ ấ nhi t đ  25,6ệ ộ oC, l u lư ượng đ a vào mô ph ng là 0,1792 tri u mư ỏ ệ 3/h. Dòng khí sau khi  qua Mix­100 là dòng 2 pha v i (vapour fraction= 0.9988) đớ ược đ a vào thi t b  tách 2 ư ế ị pha SC­01/02 mô ph ng thi t b  slug catcher th c t  SC­01/02 tách ph n condensate ỏ ế ị ự ế ầ (C5+) ra kh i ph n h n h p khí Cỏ ầ ỗ ợ 1, C2, C3, C4. 

Dòng khí ra kh i SC­01/02 đơ ược làm mát qua E­01 và được đ a vào tháp tách pha ư V­08. Tháp tách V­08 ti p túc tách thành ph n Cế ầ +

5 b  cu n theo dòng khí đi lên. Khí r i ị ố ờ

kh i tháp tách đỏ ược đ a đi dehydrat hóa b ng quá trình h p ph  Tháp dehydrat đư ằ ấ ụ ược 

mô ph ng b ng thi t b  V­06 A/B (thi t b  component splitter có trong Hysys). Sau khi ỏ ằ ế ị ế ị

lo i toàn b  nạ ộ ước có trong dòng khí. Dòng khí được chia làm 2 dòng t i TEE­100. T  ạ ỷ

l  chia 2 dòng Gas1/Gas 2= 2/1. ệ

Dòng Gas1 qua tu c bin gi n n  khí đ  h  nhi t đ  c a dòng khí xu ng ­24,46ố ả ở ể ạ ệ ộ ủ ố oC 

trước khi đi vào phía dưới tháp ch ng C­05, th c hi n quá trình ch ng c t   nhi t đ  ư ự ệ ư ấ ở ệ ộ

th p. Dòng Gas 2 đấ ược trao đ i nhi t v i dòng C­05 vap ra t  đình tháp ch ng c t ổ ệ ớ ừ ư ấ

xu ng  ­34ố oC và ti p t c qua van ti t l u FV­1001 (van Jun­Thompson) quá trình này ápế ụ ế ư  

su t giàm t  109bar  33bar, khi đó nhi t đ  c a dòng khí gi m t  ­34ấ ừ ệ ộ ủ ả ừ oC  ­65,18oC. S  ở

dĩ th c hi n quá trình gi n n  d n đ n gi m nhi t đ  c a dòng khí là do: Phự ệ ả ở ẫ ế ả ệ ộ ủ ương  trình khí lý tưởng . Khi áp su t gi m v i m t th  tích khí không thay đ i, đ  đ m b o ấ ả ớ ộ ể ổ ể ả ả

t  l  trên là không đ i thì nhi t đ  c a h n h p khí ph i gi m xu ng.ỷ ệ ổ ệ ộ ủ ỗ ợ ả ả ố

Công ngh  ch ng nhi t đô th p c n 2 dòng khí đi vào thi t b  ch ng c t, do đó ệ ư ệ ấ ầ ế ị ư ấ dòng khí c n chia là 2 t i TEE­100 và nhi t đ  c a dòng khí th p h n đầ ạ ệ ộ ủ ấ ơ ược đi vào phía  trên th c hi n quá trình nh  h i l u l ng. Thi t b  ch ng này không có đun sôi đáy ự ệ ư ổ ư ỏ ế ị ư

tháp và làm l nh đình tháp nên mô ph ng b ng thi t b  Absorber trong Hysys (tháp C­ạ ỏ ằ ế ị 05). 

S n ph m khí c a C­05(C­05 Vap) đả ẩ ủ ược trao đ i nhi t v i dòng Gas2 t i E­14 ổ ệ ớ ạ sau đó được nén t i m t đ u máy nén c a Turbo­expander. Thành ph n chính c a dòngạ ộ ầ ủ ầ ủ   C­05 vap ch  y u là Củ ế 1= 87,38% và C2= 10,72%. Khí này là khí thương ph m (sales ẩ gas) được đ a vào h  th ng đư ệ ố ường  ng d n t i nhà máy đi n.ố ẫ ớ ệ

Ph n l ng   SC­01/02 và V­08 đầ ỏ ở ược đ a qua van VLV­100 và VLV­101 đ  giãn ư ể

xu ng áp su t 75 bar trố ấ ước khi đi vào tháp tách 3 pha V­03. Tháp tách 3 pha V­03 phân  tách pha khí (còn   trong dòng l ng, khi gi m áp su t khí s  thoát ra ngoài); pha l ng ở ỏ ả ấ ẽ ỏ

h u c  là ph n condensate (Cữ ơ ầ 5 ) được tách ra và pha nước. Th c t  trong tháp V­03 có ự ế gia nhi t b ng d u nóng đ  tránh hi n tệ ằ ầ ể ệ ượng t o thành tình th  hydrat. Nh ng khi mô ạ ể ư

ph ng không cung c p thêm dòng năng lỏ ấ ượng, hi u là hydrat không đề ượ ạc t o thành Pha l ng h u c  ti p t c đỏ ữ ơ ế ụ ược giãn ti p t i van VLV­102 xu ng áp su t 29 bar ế ạ ố ấ

trước khi qua thi t b  trao đ i nhi t E­04 lên nhi t đ  78ế ị ổ ệ ệ ộ oC b ng cách trao đ i nhi t ằ ổ ệ

v i dòng condensate thớ ương ph m ra   đáy c a tháp ch ng C­02. Sau đó pha l ng h u ẩ ở ủ ư ỏ ữ

c  đơ ược đ a vào đĩa 11 c a  tháp ch ng De etane C­01. Dòng l ng t  đáy tháp C­05 ư ủ ư ỏ ừ

được giãn qua van VLV­104 xu ng áp su t 29 bar đố ấ ược đ a vào đĩa trên cùng c a C­ư ủ

01, đóng vai trò nh  m t ngu n h i l u l nh cho tháp ch ng.ư ộ ồ ồ ư ạ ư

Tháp ch ng C­01 giúp tách tri t đ  etane còn   trong h n h p l ng. H n h p khí ư ệ ể ở ỗ ợ ỏ ỗ ợ trên đ nh tháp C­01 ch  y u là Cỉ ủ ế 1, C2 được đ a qua h  th ng máy nén K­01, K02 nén ư ệ ố lên áp su t 75 bar. Khi th c hi n quá trình nén thì nhi t đ  c a dòng khí cũng tăng lên ấ ự ệ ệ ộ ủ

c n thi t b  làm mát E­2 h  nhi t đ  c a dòng khí xu ng mà v n đ m b o toàn b  ấ ế ị ạ ệ ộ ủ ố ẫ ả ả ộ dòng khí v n   tr ng thái khí (vapour fraction= 1). Dòng khí t i đ nh c a tháp ch ng C­ẫ ở ạ ạ ỉ ủ ư

01 được tr n v i dòng khí t i tháp tách 3 pha V­03 t i Mix­101. Sau khi tr n dòng khí ộ ớ ạ ạ ộ

xu t hi n hi n tấ ệ ệ ượng 2 pha do dòng khí ra kh i tháp tách pha V­03 có nhi t đ  nh  ỏ ệ ộ ỏ

h n làm gi m nhi t đ  c a dòng khi ra kh i Mixer. Do đó c n gia nhi t dòng khí t i ơ ả ệ ộ ủ ỏ ẩ ệ ạ E­3 đ  đ m b o   tr ng thái khí hoàn toàn. Ti p t c để ả ả ở ạ ế ụ ược nén t i K­03 đ  nén lên áp ạ ể

su t dòng khí đ u vào 109 Bar. S  d ng công c  Recycle đ  tu n hoàn khí l i dòng ấ ầ ử ụ ụ ể ầ ạ vào, trước khi được đ a tr  l i dòng khí đư ở ạ ược chia t i TEE­101 theo t  l  0,6:0,4 ạ ỷ ệ (dòng h i l u l i là 0,6). S  dĩ không tu n hoàn 100% lồ ư ạ ở ầ ượng khí là do, khi tu n hoàn ầ giúp tăng được hi u qu  tách c a nhà máy, nh ng có th  làm gi m công su t nhà máy.ệ ả ủ ư ể ả ấ   Nên lượng tu n hoàn không nên quá nhi u, tùy thu c vào t ng yêu c u.ầ ề ộ ừ ầ

S n ph m l ng c a C­01 đả ẩ ỏ ủ ược đ a qua van VLV­105 gi m áp su t xu ng 11 bar ư ả ấ ố (áp su t làm vi c c a tháp C­02) và đấ ệ ủ ược đ a vào g n trên đ nh c a tháp C­02 (đĩa s  ư ầ ỉ ủ ố 3). Tháp C­02 có phân tách h n h p Bupro ra kh i ph n condensate. ỗ ợ ỏ ẩ

Ph n s n ph m đ nh là h n h p Bupro đầ ả ẩ ỉ ỗ ợ ược đ a sang tháp C­03 đ  x  lý ti p. ư ể ử ế

S n ph m đáy là condensate đả ẩ ược trao đ i nhi t t i E­04 v i dòng l ng h u c  c a ổ ệ ạ ớ ỏ ữ ơ ủ tháp tách V­03, sau đó được đ a và tanhk ch a.ư ứ

Dòng Bupro   đ nh tháp C­02 đở ỉ ược b m lên áp su t 16 bar, trao đ i nhi t v i ơ ấ ổ ệ ớ dòng s n ph m l ng đáy tháp C­03 lên nhi t đ  60ả ẩ ỏ ệ ộ oC được đ a vào đĩa s  8 c a tháp ư ố ủ C­03. Tháp C­03 có nhi m v  tách propane và butane. Propane thu đệ ụ ược trên đ nh tháp, ỉ butane thu được dưới đáy tháp th c hi n quá trình trao đ i nhi t v i dòng nguyên li u ự ệ ổ ệ ớ ệ vào tháp trước khi đ a vào tank ch a.ư ứ

Nh n xét:ậ

­ Ch  đ  v n hành GPP là ch  đ  v n hành t i  u c a nhà máy. Công ế ộ ậ ế ộ ậ ố ư ủ ngh  cho kh  năng tách và thu h i Cệ ả ồ 3, C4 r t cao (h  s  tách đ t 98%).ấ ệ ộ ạ

­ Ch  đ  GPP dùng công ngh  làm l nh ngoài Turbo – Expander là m t ế ộ ệ ạ ộ quá trình làm l nh hi u qu  nh t v  kh  năng làm l nh, có th  ti n hành t  ạ ệ ả ấ ề ả ạ ể ế ự

đ ng hóa hoàn toàn và t  đ ng đi u ch nh khi thành ph n h n h p khí nguyên ộ ự ộ ề ỉ ầ ỗ ợ

li u thay đ i.ệ ổ

­ S  đ  công ngh  mô ph ng có khác bi t v i  s  đ  công ngh  GPP ơ ồ ệ ỏ ệ ớ ơ ồ ệ chuy n đ i để ổ ượ ử ục s  d ng trong nhà máy Dinh C  S  khác bi t   ch : dòng ố ự ệ ở ỗ khí t i V­03 không đạ ược đ a đi vào tháp ch ng C­01 mà đư ư ược nén tu n hoàn ầ cùng v i dòng đ nh c a tháp ch ng C­01. ớ ỉ ủ ư

­ Chú ý khi th c hi n mô ph ng v i Valve Jun­Thompson, các TEE, tháp ự ệ ỏ ớ

ch ng c a công ngh  CNT.ư ủ ệ

2. Phân tích các y u t   nh hế ố ả ưởng

Áp su t đ n kh  năng tách Cấ ế ả 3, C4 và LPG

Áp su t c a dòng vào trong đấ ủ ường  ng có th  tay đ i t  75 bar  109 bar ph  ố ể ổ ừ ụ thu c vào công su t c a dong khí đ a vào.  Do đó trộ ấ ủ ư ước h t kh o sát  nh hế ả ả ưởng c a ủ

áp su t đ u vào đ n kh  năng tách LPG và thành ph n Cấ ầ ế ả ầ 3, C4

1. Kh o sát  nh hả ả ưởng c a s  thay đ i áp su t đ u vào t i kh  năng tách LPG.ủ ự ổ ấ ầ ớ ả

Trong th c t  t i quá trình GPP chuy n đ i thì không ch y tháp ch ng C­03 đ  ự ế ạ ể ổ ạ ư ể thu riêng propane và butane đ  tr n t o thành LPG. Vì nhu c u LPG c a nể ộ ạ ầ ủ ước ta ch  ủ

y u đ  dung làm nhiên li u đ t nên không yêu c u quá cao v  t  l  propane/butane. ế ể ệ ố ầ ề ỷ ệ Nhà máy x  lý khí Dinh C  ch  ch y đ n tháp ch ng C­02 v a đ m b o hi u qu  v  ử ố ỉ ạ ế ư ừ ả ả ệ ả ề kinh t  mà ch t lế ấ ượng c a LPG v n đ m b o. Nên đ  ngh  trong quá trình này ch  b  ủ ẫ ả ả ề ị ỉ ỏ qua tháp C­03. Ch  xét đ n thành ph n c a propane và butane thu đỉ ế ầ ủ ược trong tháp 

ch ng C­02.ư

Chuy n active specs c a tháp ch ng C­01 và C­02 sang active thông s  nhi t đ  ể ủ ư ố ệ ộ

c a reboiler.ủ

V i các thông s  ho t đ ng c a h  th ng đớ ố ạ ộ ủ ệ ố ược g i không đ i, khi áp su t đ u ữ ổ ấ ầ vào thay đ i t  75 bar  109 bar. Xét case study bi u di n m i quan h  gi a s  thay đ i ổ ừ ể ễ ố ệ ữ ự ổ

áp su t đ u vào t i thành ph n c a dòng Bupro s n ph m:ấ ầ ớ ầ ủ ả ẩ

Hình 2: case study bi u th  m i ể ị ố quan h  gi a áp su t dòng vào v i ệ ữ ấ ớ thành ph n propane và butane.ầ

­Nh n xét.ậ Khi áp su t tăng lên, thành ph n ấ ầ

ph n mol c a propane tăng lên và ph n mol c a butane gi m xu ng.ầ ủ ầ ủ ả ố

T i áp su t v n hành 109 bar, ph n mol c a propane thu đạ ấ ậ ầ ủ ược là 0,577; ph n mol ầ

c a butane thu đủ ược là 0,215

T i áp su t 8244 kPa (82,44 bar) thì ph n mol c a propane và butane c t nhau. ạ ấ ầ ủ ắ Khi đó ph n mol c a propane là 0,5365 và n­butane là 0,227.ẩ ủ

­ Gi i thích.ả

Khi áp su t tăng lên, thì Turbo­Expander ho t đ ng hi u qu  h n; nhi t đ  c a ấ ạ ộ ệ ả ơ ệ ộ ủ dòng khí sau khi gi n đả ược h  xu ng nhi t đ  th p h n (gi i thích b ng phạ ố ệ ộ ấ ơ ả ằ ương trình  khí lý tưởng) nghĩa là h n h p đỗ ợ ược làm l nh sau h n, tăng hi u qu  phân tách c a ạ ơ ệ ả ủ

h n h p khí.ỗ ợ

Đi u này có th  đề ể ược minh ch ng rõ ràng khi xét s  thay đ i áp su t đ u vào v iứ ự ổ ấ ầ ớ  

kh  năng phân tách ethane t i tháp C­01.ả ạ

Hình 3: case study nghiên c u ứ

s  thay đ i ph n mol ethane có ự ổ ầ trong dòng s n ph m đ nh khi ả ẩ ỉ thay đ i áp su t dòng khí đ u ổ ấ ầ vào

­ Ứng d ng.ụ

Trường h p này có th  đợ ể ược xem xét khi áp su t c a dòng vào đ t ng t thay đ i ấ ủ ộ ộ ổ

t  đó xác đ nh đừ ị ược các hi n tệ ượng x y ra, và phả ương án x  lý ti p theo.ử ế

2. Ảnh hưởng c a thành ph n COủ ầ 2 đ n kh  năng phân tách Cế ả 3, C4 và LPG

Thành ph n COầ 2 có trong thành ph n khí đ a vào ph  thu c vào ngu n g c c a ầ ư ụ ộ ồ ố ủ khí t c là ph  thu c vào t ng m  khí. Hàm lứ ụ ộ ừ ỏ ượng CO2 thay đ i trong m t kho ng r t ổ ộ ả ấ

r ng tùy vào t ng m  khí khai thác. V i khí đ ng hành t  d u m  vi t nam, hàm ộ ừ ỏ ớ ồ ừ ầ ỏ ệ

lượng CO2 có r t ít r t thu n l i cho ch  bi n và s  d ng, an toàn không gây ô nhi m ấ ấ ậ ợ ế ế ử ụ ễ môi trường. N u hàm lế ượng CO2 có trong khí quá nhi u thì ph i ti n hành làm ng t ề ả ế ọ khí trước khi đ a đi các quá trình ch  bi n sau này.ư ế ế

Do khi kh o sát  nh hả ả ưởng c a COủ 2 đ n kh  năng phân tách c a Cế ả ủ 3, C4 và LPG 

c n ph i thay đ i thông s  đ u vào c a thành ph n dòng khí. Nên ch  kh o sát t i vài ầ ả ổ ố ầ ủ ầ ỉ ả ạ

đi m n ng đ  khác nhau c a COể ồ ộ ủ 2 v i các đi u ki n công ngh  gi  không đ i. Đ  ớ ề ệ ệ ữ ổ ể đánh giá đ n thành ph n c a Cế ầ ủ 3 và C4 có trong khí s n ph m.ả ẩ

N ng đ  COồ ộ 2

(Mol fraction) (m3L u l/h)ư ượng dòng ra sau tháp V­03

0.0024 133.66

Hình 4: Đ  th  bi u di n s  ph  thu c c a l u lồ ị ể ễ ự ụ ộ ủ ư ượng dòng l ng sau tháp tách V­ỏ

03 v i hàm lớ ượng CO2

­ Nh n xét:ậ

Khi hàm lượng CO2 thay đ i thì ph n mol c a propane và butane trong s n ph m ổ ầ ủ ả ẩ đáy không thay đ i nh ng ph n l ng h u c  thu đổ ư ầ ỏ ữ ơ ược sau tháp tách V­03 b  gi mị ả  

xu ng.ố

D a vào đ  th , khi hàm lự ồ ị ượng CO2 tăng lên, lượng l ng thu đỏ ược gi m xu ng rõ ả ố

r t và ti n v  0. Đi u đó d n đ n lệ ế ề ề ẫ ế ượng condensate thu được cũng gi m xu ng ả ố

rõ r t.ệ

3. Dùng Set và Adjust đ  đi u ch nh các thông s ể ề ỉ ố

Sau khi nghiên c u  nh hứ ả ưởng c a các thông s  áp su t và nông đ  COủ ố ấ ộ 2. Nh n ậ

th y r ng ch n áp su t v n hành t i 109 Bar là h p lý nh t. Case sau khi dùng kh o ấ ằ ọ ấ ậ ạ ợ ấ ả sát b ng case study có d ng.ằ ạ

Hình 5: S  đ  khi s  d ng Set.ơ ồ ử ụ

Hình 6: S  đ  khi s  d ng thi t b  trao đ i nhi t nhi u dong LNG.ơ ồ ử ụ ế ị ổ ệ ề