TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETAN TỪ NGUỒN KHÍ NAM CÔN SƠN 2

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETAN TỪ NGUỒN KHÍ NAM CÔN SƠN 2

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

… …………………

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU VÀ

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETAN

TỪ NGUỒN KHÍ NAM CÔN SƠN 2

Giảng viên hướng dẫn: Th.S MAI XUÂN BA Sinh viên thực hiện: HOÀNG TRUNG KIÊN

Khoá học: 2008 – 2012

Tp Vũng Tàu, tháng 07 năm 2012

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

LỜI MỞ ĐẦU

Thực hiện theo chiến lược phát triển ngành Công nghiệp khí Việt Nam giai đoạn 2011 – 2025 được Thủ Tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số

459/QĐ-TTg ngày 30/3/2011, Hiện nay Tập Đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) đã

và đang triển khai đồng bộ tất cả các khâu trong dây chuyền công nghiệp khí từ

khai thác, vận chuyển, chế biến, tiêu thụ và từng bước đa dạng hóa các hộ tiêu

thụ khí Nguồn cung cấp khí chính hiện nay cho các hộ tiêu thụ thuộc khu vực

Đông Nam Bộ chủ yếu từ hai bể là Cửu Long và Nam Côn Sơn, nguồn khí này

được vận chuyển theo hệ thống đường ống Rạng Đông - Bạch Hổ - Long Hải -

Dinh Cố - Phú Mỹ, Lan Tây – Long Hải - Dinh Cố - Phú Mỹ - Nhơn Trạch và

đường ống thấp áp Phú Mỹ - Mỹ Xuân - Gò Dầu tới các hộ tiêu thụ ở Bà Rịa -

Vũng Tàu – TP Hồ Chí Minh

Theo dự báo sản lượng sản phẩm khí như: LPG sẽ thiếu hụt khoảng

300000 tấn/năm và phải nhập khẩu từ nước ngoài, sản lượng khí khô sẽ thiếu hụt

theo nhu cầu của các nhà máy điện và các hộ tiêu thụ công nghiệp khu vực Nam

tăng dần lên 1.7 tỷ m3 năm 2016 và 5.7 tỷ m3 năm 2025 Ngoài ra theo dự báo bắt

vào hoạt động và cần một lượng lớn nguyên liệu Ethane để sản xuất Ethylene

phục vụ cho hóa dầu Do vậy Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đang tích

cực triển khai dự án xây dựng đường ống dẫn khí NCS2 để đưa khí từ các mỏ

Hải Thạch/Mộc Tinh về bờ nhằm bổ sung nguồn thiếu hụt nêu trên và xây dựng

các phương án đa dạng hóa các sản phẩm từ khí

Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại nước ta chỉ mới có 2 nhà máy chế biến khí

là Nhà máy Chế biến Khí Dinh Cố và NCS1 đang hoạt động Đặc điểm chung

của 2 nhà máy này là sử dụng các nguồn nguyên liệu từ các mỏ khí thuộc bể Cửu

làm lạnh trong (sử dụng van giảm áp, hiệu ứng giãn nỡ qua Turbo Expander kết

hợp với tận thu nhiệt lạnh trong hệ thống) để thu hồi các sản phẩm lỏng nên hiệu

suất thu hồi LPG chưa cao và không được thiết kế để có khả năng thu hồi sản

phẩm Ethane trong khí

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết hiện nay và được sự đồng ý chấp thuận của Trường Đại Học Bà Rịa- Vũng Tàu và Th.S Mai Xuân Ba, tôi chọn chuyên đề

“TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU VÀ CÁC THÔNG SỐ

CƠ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETAN TỪ NGUỒN KHÍ NAM CÔN SƠN 2”

nhằm mục đích là ứng dụng kiến thức về công nghệ chế biến khí, các quá trình

thiết bị nói chung và ứng dụng phần mềm chuyên dụng nói riêng để tính toán, lựa

chọn công nghệ thích hợp chế biến khí từ nguồn NCS2 thành các sản phẩm Khí

khô, Ethane, LPG và Condensate làm cơ sở định hướng cho việc xem xét thiết kế

Nhà máy chế biến Khí NCS2 sau khi hoàn thành dự án xây dựng đường ống

Tìm hiểu tổng quan về ngành công nghiệp khí của Việt Nam và đánh giá

về khả năng cung cầu các sản phẩm khí trong tương lai

Tìm hiểu về công nghệ chế biến khí và chức năng nhiệm vụ, phạm vi áp dụng của các quá trình trong dây chuyền công nghệ chế biến khí

Đánh giá đặc tính kỹ thuật các mỏ khí thuộc bể NCS2 dự kiến sẽ được đưa vào vận hành trong thời gian tới Xác định các yêu cầu về chất lượng liên quan

đến các sản phẩm khí từ nguồn khí NCS2 trên cơ sở đó lựa chọn công nghệ thích

hợp cho nhà máy chế biến khí NCS2

Tìm hiểu ứng dụng của phần mềm Hysys và cách thức sử dụng phần mềm Hysys để mô phỏng các thiết bị, quá trình công nghệ trong chế biến dầu mỏ và

khí đốt

Xây dựng mô hình mô phỏng Nhà máy xử lý khí NCS2 để thu hồi các sản phẩm như: Khí khô, ethane, LPG và condensate trên phần mềm hysys, kết nối

các module thiết bị chính trong công nghệ thành sơ đồ hoàn chỉnh đảm bảo độ tin

cậy từ đó làm cơ sở cho quá trình tính toán, đánh giá và lựa chọn công nghệ tối

ưu cho Nhà máy

Thu thập các số liệu về sản lượng, thành phần của các mỏ khí thuộc đường ống dẫn khí NCS2 dự kiến đưa vào hoạt động

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Trên cơ sở đặc tính kỹ thuật của nguồn nguyên liệu đầu vào Nhà máy NCS2 đánh giá lựa chọn công suất và cấu hình thiết kế Nhà máy NCS2 nhằm

đảm bảo chất lượng các sản phẩm khí đầu ra

Sử dụng phầm mềm Hysys 7.1 xây dựng các mô hình mô phỏng nhà máy chế biến khí NCS2 trên cơ sở công suất và cấu hình thiết kế được lựa chọn làm

cơ sở tính toán lựa chọn phương án công nghệ tối ưu

Xây dựng phương pháp luận tính toán lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu thông qua các dữ liệu về hiệu suất thu hồi các sản phẩm và chi phí vận hành đối

với từng phương án lấy từ kết quả mô phỏng công nghệ

Trên cơ sở sơ đồ công nghệ tối ưu được lựa chọn, khảo sát tính toán các thông số vận hành chính ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi sản phẩm lỏng của Nhà

máy và trên cơ sở đó xác định các thông số vận hành tối ưu nhất

Thu thập và đánh giá các số liệu về đặc tính kỹ thuật của các mỏ khí đưa vào vận hành trong dự án NCS2

Thu thập số liệu về đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra

Lựa chọn công nghệ, thiết bị chế biến khí NCS2 để đạt chất lượng sản phẩm như mong muốn

Tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng như đã thiết kế

Xây dựng phương pháp luận để đánh giá kinh tế kỹ thuật của từng phương

án mô phỏng Trên cơ sở đó lựa chọn công nghệ tối ưu nhất

Sử dụng chức năng Databook để khảo sát các thông số vận hành tối ưu

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Qua thời gian học kiến thức ở nhà trường và thực tập tại Nhà máy xử lý khí

Dinh Cố Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Tính toán lựa chọn công nghệ tối

ưu và các thông số cơ bản của tháp tách Etan từ nguồn khí Nam Côn Sơn 2”

Trong thời gian làm đồ án em đã nhận được sự hướng dẫn hết sức tận tình về

lý thuyết và công nghệ mô phỏng nhằm lựa chọn công nghệ tối ưu cho việc chế biến

dòng nguyên liệu đầu vào đạt hiệu quả kinh tế cao nhất

Em chân thành cám ơn Thầy Mai Xuân Ba giảng viên bộ môn “ Thiết kế mô phỏng công nghệ chế biến Dầu khí”, các giảng viên khoa Hóa học và Công nghệ

thực phẩm đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này

Tuy nhiên với kinh nghiệm còn hạn chế chắc chắn em sẽ không tránh khỏi những sai sót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo để đề tài

đạt kết quả tốt hơn

Chân thành cám ơn!

Vũng Tàu, tháng 7 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Hoàng Trung Kiên

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

MỤC LỤC

Mở đầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỒNG HÀNH VÀ KHÍ TỰ NHIÊN 1

1.1 Khái niệm và thành phần khí đồng hành 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phân loại 1

1.2 Tính chất của khí 1

1.2.1 Tính chất hóa học 1

1.2.2 Tính chất lý học 2

1.2.3 Các sản phẩm của quá trình chế biến khí 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHÍ VIỆT NAM 5

2.1 Giới thiệu về công nghiệp khí Việt Nam 5

2.2 Các nguồn cung cấp khí thiên nhiên hiện nay 5

2.2.1 Bể cửu long 5

2.2.2 Bể Nam Côn Sơn 6

2.2.3 Bể Malay – Thổ Chu 7

2.3 Các dự án khí đang vận hành 7

2.3.1 Dự án khí Cửu Long 7

2.3.2 Dự án khí Nam Côn Sơn 1 9

2.3.3 Dự án khí PM3 Cà Mau 10

2.4 Nguồn khí Nam Côn Sơn 2 10

2.4.1 Nguồn khí đường ống Nam Côn Sơn 2 10

2.4.2 Nhà máy xử lý khí Nam Côn Sơn 2 10

2.5 Đánh giá khả năng nhu cầu các sản phẩm hiện nay 11

2.5.1 Nhu cầu tiêu thụ của các sản phẩm khí 11

2.5.2 Nguồn cung các sản phẩm khí hiện nay 14

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM HYSYS 16

3.1 Tiện ích của phần mềm mô phỏng 16

3.2 Phần mềm Hysys 16

3.2.1 Giới thiệu về phần mềm Hysys 16

3.2.2 Ứng dụng của Hysys 17

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

3.3 Các thao tác để tiếp cận với môi trường trong Hysys 18

3.3.1 Các bước tiến hành mô phỏng trong Hysys 18

3.3.2 Các bước cơ bản để vào trường mô phỏng của Hysys 18

3.3.3 Mô phỏng dòng và thiết bị trong mô hình hóa tĩnh 21

3.3.4 Tìm hiểu về PFD 23

3.3.5 Tùy biến của Workbook 25

3.3.6 Tìm một dòng hay thiết bị 27

3.3.7 Databook 28

CHƯƠNG 4: NGUỒN KHÍ NCS 2 VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ 31

4.1 Nhu cầu về sản phẩm Etan và cơ sở thực hiện đồ án 31

4.2 Xác định quy mô công suất hệ thống tách Etan 32

4.3 Tổng quan về dự án khí Nam Côn Sơn 2 dự kiến 33

4.3.1 Nguyên liệu đầu vào nhà máy NCS 2 33

4.3.2 Đặc điểm nguyên liệu đầu vào nhà máy NCS 2 34

4.4 Đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu 35

4.4.1 Đặc tính nguyên liệu mỏ Đại Hùng 35

4.4.2 Đặc tính khí và Condensate vào nhà máy Nam Côn Sơn 2 36

4.5 Đặc tính kỹ thuật các sản phẩm khí của nhà máy NCS 2 37

4.5.1 Đặc tính kỹ thuật của khí khô thương phẩm 37

4.5.2 Đặc tính kỹ thuật của Etan thương phẩm 37

4.5.3 Đặc tính kỹ thuật của LPG thương phẩm 38

4.5.4 Đặc tính kỹ thuật của Condensate thương phẩm 39

4.6 Biện luận lựa chọn công nghệ thiết bị cho nhà máy NCS 2 39

4.6.1 Lựa chọn thiết bị tách lỏng khí đầu vào 39

4.6.2 Lựa chọn thiết bị loại các tạp chất cơ học trong khí 40

4.6.3 Lựa chọn hệ thống làm sạch khí CO2 có trong khí nguyên liệu 41

4.6.4 Lựa chọn phương pháp làm khô khí 42

4.6.5 Biện luận lựa chọn phương pháp làm lạnh khí 44

4.6.6 Lựa chọn sơ đồ chưng cất phân đoạn các sản phẩm 46

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

4.7 Đề xuất sơ đồ công nghệ tối ưu tách Etan từ nhà máy xử lý khí NCS 2 46

4.7.1 Phương án 1: Làm lạnh Sale Gas đầu ra sau khi đã tách LPG và Condensate để thu hồi Ean 48

4.7.2 Phương án 2: Làm lạnh sâu để tách Etan từ nguồn nguyên liệu khí NCS2 ngày từ đầu kết hợp với tháp hấp thụ Demethanizer không có máy nén khí tuần hoàn 53

4.7.3 Phương án 3: Làm lạnh sâu để tách Etan từ nguồn nguyên liệu khí NCS2 ngày từ đầu kết hợp với tháp hấp thụ Demethanizer có máy nén khí tuần hoàn 54

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TỐI ƯU TÁCH ETAN TỪ KHÍ NCS 2 56

5.1 Phương pháp luận tính toán lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu 56

5.2 Phương pháp mô phỏng 57

5.3 Kết quả tính toán mô phỏng 58

5.3.1 Xác định nhiệt độ làm lạnh bằng chu trình Propan 58

5.3.2 Chất lượng sản phẩm Etan 59

5.3.3 Sản lượng các sản phẩm của từng phương án 60

5.3.4.Năng lượng tiêu tốn cho từng phương án 61

5.3.5 Khả năng đấu nối khi dự án đi vào hoạt động 65

5.4 Nhận xét và đánh giá lựa chọn công nghệ tối ưu 67

5.5 Tính toán xác định các thông số vận hành tối ưu 68

5.5.1 Mục đích lựa chọn thông số vận hành tối ưu 68

5.5.2 Nguyên tắc thực hiện khảo sát 69

5.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất đầu vào đến khả năng thu hồi Etan 69

5.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào 70

5.5.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ dòng khí sau khi qua chu trình làm lạnh ngoài bằng Propan đến khả năng thu hồi Etan 71

5.5.6 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chia dòng qua thiết bị trao đổi nhiệt E-104p/ Turbo Expander CC-01 72

5.5.7 Áp suất vận hành tháp hấp thụ T-100 73

5.5.8 Các thông số của tháp Demethanizer C-01 74

4.5.9 Các thông số của tháp Deethanizer C-02 76

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỞ BẢN CỦA THÁP TÁCH ETANE 77

6.1 Nguyên liệu đầu vào 77

6.1.1 Nguyên liệu 77

6.1.2 Nhiệt độ áp suất nguyên liệu ban đầu 78

6.2 Yêu cầu phân tách 79

6.3 Tính toán các thông số hoạt động của tháp tách Etane 80

6.3.1 Tính toán các thông số hoạt động của đỉnh tháp 80

6.3.2 Tính toán các thông số hoạt động của đáy tháp 81

6.3.3 Tính toán các thông số hoạt động của Reboiler 82

6.3.4 Kết luận chung về điều kiện hoạt động của tháp 83

6.4 Tính số đĩa thực tế của tháp tách Etan C-02 83

6.4.1 Tính số đĩa lý thuyết theo phương pháp FUG 83

6.4.2 Tìm Nmin 84

6.4.3 Tìm Rmin 84

6.4.4 Tính hiệu suất tháp và số đĩa thực tế 84

6.4.5 Xác định vị trí nạp liệu 88

6.5 Tính chất của dòng hơi, dòng lỏng và nhiệt tải 89

6.5.1 Tính tải nhiệt bình ngưng 89

6.5.2 Tải nhiệt của nồi tái đun Reboiler 92

6.6 Tính đường kính tháp 96

6.6.1 Khối lượng riêng 96

6.6.2 Lưu lượng 96

6.6.3 Hệ số ngập lụt FF 97

6.6.4 Yếu tố hệ thống SF 97

6.6.5 Vận tốc thiết kế trong ống chảy chuyền 97

6.6.6 Yếu tố công suất hơi CAF 98

6.6.7 Tải dòng Vload 98

6.7 Tính chiều cao toàn tháp 99

6.8 Tính đường kính các ống dẫn của tháp 99

6.8.1 Đường kính ống dẫn nguyên liệu 99

6.8.2 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh 100

6.8.3 Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 100

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

6.8.4 Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đỉnh 101

6.8.5 Đường kính ống dẫn sản phẩm hồi lưu đáy 102

6.9 Tính bề dày thân, đỉnh, đáy tháp 102

6.10.Tính toán thiết kế mâm van 104

6.10.1 Tính chiều dài gờ chảy tràn 105

6.10.2 Tính số đĩa trên mâm 105

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tập thể tác giả Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất NXB Khoa

học và kỹ thuật Tập 1 Năm 2006

[2] Tập thể tác giả Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất NXB Khoa

học và kỹ thuật Tập 2 Năm 2006

[3] GS.TSKH Nguyễn Bin Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và

thực phẩm NXB Khoa học và kỹ thuật Tập 4 Năm 2008

[4] Võ Thị Ngọc Tươi – Hoàng Minh Nam Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử

NXB ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Tập 14 Năm 2007

[5] John M.Campbell Gas Conditioning and Processing Pushlish Campell

Petroleum Seriver Vol 1 1992

[6] Xí nghiệp khai thác dầu khí VietsoPetro và Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí

Minh Giáo trình công nghệ, NXB Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh Năm 2008

[7] MA Berlin – VG Gortrencốp – HP Volcốp Công nghệ chế biến khí thiên

nhiên và khí dầu mỏ NXB Trường ĐH Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Năm 2006

[8] Nguyễn Thị Minh Hiền Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành

NXB Khoa học kỹ thuật Năm 2006

[9] Phạm Hùng Viêt Bài tập Hóa kỹ thuật NXB Khoa học và kỹ thuật Tập 1

Năm 2006

[10] David S.J Stan Jones Handbook of Petroleum Processing UOP LLC

Illionis U.S.A

[11] Hồ Lê Viên Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị Hóa chất và Dầu khí

NXB Khoa học và kỹ thuật Năm 2006

[12] Phan Tử Bằng Giáo trình công nghệ lọc dầu NXB Xây dựng Năm 2002

процессов и аппаратов нефтеперебатывающей промышленности

Химия – 1974 38,39.

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH, BẢN VẼ

BẢNG 1.1 Yêu cầu kỹ thuật của khí khô thương phẩm

BẢNG 1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với LPG

BẢNG 1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với Condensate thương phẩm

BẢNG 2.1 Một số tính chất hóa lý quan trọng của Glycol

BẢNG 2.2 Ưu điểm và nhược điểm của từng loại chất hấp thụ

BẢNG 2.3 Một số tính chất của chất hấp phụ dùng để hút ẩm

BẢNG 2.4 Các tính chất hóa lý cơ bản của dung môi alkanolamin

BẢNG 3.1 Thành phần của hỗn hợp khí cần phân tách

BẢNG 3.2 Hiệu suất thu hồi Etan

BẢNG 3.3 Sản lượng của từng phương án

BẢNG 3.3 Chất lượng sản phẩm Etan

BẢNG 3.4 Tổng năng lương tiêu thụ cho từng phương án

BẢNG 4.1 Thành phần nguyên liệu vào tháp tách Etan

BẢNG 4.2 Khối lượng riêng của hơi nhập liệu

BẢNG 4.3 Thành phần phần trăm các cấu tử cần phân tách

BẢNG 4.4 Nồng độ phần mol và lưu lượng mỗi cấu tử trong các dòng sản phẩm

BẢNG 4.5 Số liệu liên quan tính nhiệt độ bình ngưng

BẢNG 4.6 Số liệu liên quan tính nhiệt độ đỉnh tháp chưng cất

BẢNG 4.7 Tính toán nhiệt độ đáy tháp

BẢNG 4.8 Tính toán nhiệt độ Reboiler

BẢNG 4.9 Cân bằng lỏng – hơi của nguyên liệu

BẢNG 4.10 Tính độ nhớt của khí ở 27,50C và 1 atm

BẢNG 4.11 Tính nhiệt độ và áp suất rút gọn của hỗn hợp khí

BẢNG 4.12 Tính độ nhớt của hỗn hợp lỏng ở 27,50C và 1 atm

BẢNG 4.13 Khối lượng riêng của dòng hơi V2

BẢNG 4.14 Khối lượng riêng của dòng lỏng L2

BẢNG 4.15 Khối lượng riêng của dòng hơi V32

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

BẢNG 4.16 Khối lượng riêng của dòng lỏng L31

HÌNH 2.1 Mô hình hấp phụ

HÌNH 2.2 Sơ đồ công nghệ loại nước

HÌNH 2.3 Sơ đồ công nghệ làm ngọt khí

HÌNH 2.4 Giản đồ hệ một chất

HÌNH 2.5 Giản đồ trạng thái hệ nhiều chất

HÌNH 2.6 Sơ đồ công nghệ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 1

HÌNH 2.7 Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp bậc 3

HÌNH 2.8 Sơ đồ công nghệ tách C3+ sử dụng hiệu ứng giãn nở

HÌNH 2.9 Sơ đồ ngưng tụ nhiệt độ thấp với chu trình làm lạnh tổ hợp

HÌNH 2.10 Sơ đồ nguyên tắc công nghệ hấp thụ

HÌNH 2.11 Sơ đồ chưng cất bay hơi

HÌNH 2.12 Sơ đồ chưng cất nhiệt độ thấp có 2 đường nguyên liệu

HÌNH 3.1 Sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi Etan vào nhiệt độ dòng Propan

HÌNH 3.2 Năng lượng tiêu thụ của các phương án

HÌNH 3.3 Công suất tiêu thụ của chu trình Propan

HÌNH 4.1 Sơ đồ dòng tại đỉnh tháp chưng cất

HÌNH 4.2 Sơ đồ dòng đáy tháp

HÌNH 4.3 Cấu tạo gờ chảy tràn L

HÌNH 4.4 Bố trí van trên mâm

BẢN VẼ SỐ 01 Sơ đồ vận hành chế độ MGPP của nhà máy xử lý khí Dinh Cố

BẢN VẼ SỐ 02 Sơ đồ công nghệ tách Etan

BẢN VẼ SỐ 03 Bản vẽ chi tiết tháp chưng cất Etan

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỒNG HÀNH VÀ KHÍ TỰ NHIÊN

1.1 Khái niệm và thành phần

1.1.1 Khái niệm

Khí đồng hành và khí tự nhiên là hỗn hợp những hydrocacbon có thành

phần chủ yếu là: Metane, Etane, Propane,Butane…, CO2, N2, H2S ngoài ra có thể

lẫn tạp chất và hơi nước Trong đó hàm lượng Metane chiếm khoảng 80 -90%

1.1.2 Phân loại

1.1.2.1 Phân loại theo mức độ chứa khí Axit

- Khí chua: là khí có chứa hàm lượng H2S > 1% thể tích và hàm lượng khí CO2 > 2% thể tích

- Khí ngọt: là khí có chứa hàm lượng H2S < 1% thể tích và hàm lượng khí CO2 < 2% thể tích

1.1.2.2 Phân loại theo hàm lượng C3+

- Khí béo: là khí có hàm lượng C3+ > 150g/ cm3 có thể sản xuất ra khí hóa lỏng CNG, khí dầu mỏ và một số hydrocacbon riêng biệt cho công nghệ hóa dầu

- Khí gầy: là khí có hàm lượng C3+ < 150g/ cm3 dùng làm nhiên liệu cho các ngành công nghiệp

1.1.2.3 Phân loại theo hàm lượng C2+

- Phản ứng Nitro hóa R-H + HO-NO2  R-NO2 + H2O

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

- Phản ứng Sunfua hóa R-H + HO-HSO3 R-SO3-H + H2O

- Phản ứng hydoro hóa cắt mạch R-R’ + H-H  R-H + R’-H

- Phản ứng nhiệt phân R-CH2-CH2-R’  R-CH=CH2 + R’-H

- Phản ứng cháy R-H + O2  CO2 + H2O + Q

1.2.2 Tính chất lý học

1.2.2.1 Áp suất hơi bão hòa

Là áp suất ở trạng thái bay hơi cực đại, khi tốc độ bay hơi và ngưng tụ trên

bề mặt chất lỏng bằng nhau Áp suất hơi bão hòa của hỗn hợp khí có thể tính theo

công thức sau:

Với Pi là áp suất riêng phần của từng cấu tử trong hỗn hợp

Xi là nồng độ phần mol của từng cấu tử trong hỗn hợp

Áp suất bão hòa của dung dịch càng lớn thì hỗn hợp càng dễ bay hơi

1.2.2.2 Khối lượng riêng và tỷ khối

Khối lượng riêng là khối lượng tính ra kg của 1 m3 khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cho trước Được tính bằng công thức:

Trong đó:

M: khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp khí P: Áp suất của hỗn hợp khí

T: Nhiệt độ của hỗn hợp khí R: Hằng số khí

Z: Hệ số nén của hỗn hợp khí

1.2.2.3 Hàm ẩm và điểm sương của khí

Khí đồng hành từ mỏ luôn có lượng hơi nước bão hòa hàm lượng hơi nước

bão hòa trong khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, thành phần khí Hàm ẩm

tương ứng với trạng thái khí bão hòa hơi nước được gọi là hàm ẩm cân bằng Để

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

biểu diễn hàm lượng hơi nước có trong khí người ta dung hai khái niệm là: Độ ẩm

tuyệt đối và độ ẩm tương đối

- Độ ẩm tuyệt đối: là lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích hoặc một đơn vị khối lượng

- Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng hơi nước có trong khí và lượng hơi nước tối đa có thể có trong khí ở điều kiện bão hòa

Điểm sương: Là nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp khí bắt đầu xuất hiện những giọt lỏng

đầu tiên

1.2.2.3 Độ nhớt

Là đại lượng đặc trưng cho mức cản trở giữa hai lớp lưu chất khi chúng

chuyển động tương đối với nhau Đơn vị đo là cSt hoặc cp

Độ nhớt phụ thuộc vào bản chất, nhiệt độ, áp suất, nồng độ Nên việc tính

toán hết sức phức tạp Độ nhớt ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển pha trong hỗn

hợp nên khi tính toán thiết bị dầu khí người ta thường tính toán một giá trị gần

đúng

1.2.2.4 Trạng thái tới hạn của khí

- Nhiệt độ tới hạn ( TC) Một chất có thể chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng khi nhiệt độ giảm, áp suất tăng trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn một giá trị nào đó Nếu vượt

quá nhiệt độ đó thì không thể biến hơi thành lỏng ở bất kỳ áp suất nào Nhiệt độ

đó gọi là nhiệt độ tới hạn

- Áp suất tới hạn (PC) Đối với hydrocacbon có thể xác định áp suất tới hạn chính xác đến  0,05

1.2.2.5 Nhiệt cháy

Nhiệt cháy của một chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy chất đó

bằng oxi tạo thành oxit cao nhất và các hợp chất tương ứng

Trong công nghệ chế biến khí người ta dùng khái niệm nhiệt cháy trên và

nhiệt cháy dưới Nhiệt cháy trên là nhiệt cháy khi nước tạo thành ở thể lỏng bão

hòa CO2 và các sản phẩm cháy Nhiệt cháy dưới là nhiệt cháy khi nước tạo thành

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

ở thể hơi Nhiệt cháy dưới bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt cháy trên một giá trị bằng

nhiệt ngưng tụ hơi nước sinh ra

1.2.3 Các sản phẩm của quá trình chế biến khí

1.2.3.1 Khí khô thương phẩm: là khí chứa hàm lượng chủ yếu là metan

Dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, đạm, và các ngành công nghiệp

khác…

1.2.3.2 LPG: Là hỗn hợp khí hóa lỏng thành phần chủ yếu là: C3 và C4

Dùng làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong, phụ gia cho công nghiệp sơn

1.2.3.3 Condensate: là hỗn hợp khí thu được sau quá trình chưng cất tại các

nhà máy xử lý khí thành phần chủ yếu là C5 + Dùng để pha chế nhiên liệu

cho các phương tiện giao thong và một số ngành công nghiệp khác…

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KHÍ VIỆT NAM 2.1 Giới thiệu về công nghiệp khí Việt Nam

Nền tảng cơ bản đầu tiên để phát triển ngành công nghiệp khí ở nước ta là nguồn khí Trữ lượng khí tại Việt Nam được đánh giá rất lớn, theo Petro Vietnam

các mỏ khí phân bố rộng rãi từ Bắc đến Nam trong đó chủ yếu tập trung tại bốn

vùng trũng chính: Nam Côn Sơn, Sông Hồng, Cửu Long và Vùng Mã Lai – Thổ

Chu Tiềm năng khí của Việt Nam được thống kê trong bảng sau:

Bảng 2.1 Thống kê tiềm năng khí Việt Nam

cao do đó tiềm năng kinh tế cũng thấp

2.2 Các nguồn cung cấp khí thiên nhiên hiện nay

2.2.1 Bể Cửu Long

Tiềm năng của bể Cửu Long chủ yếu là dầu và khí Trong giai đoạn

2006-2009, khu vực Bể Cửu Long chiếm tỷ trong cao nhất về gia tăng trữ lượng của

Việt Nam Hiện nay trữ lượng về dầu khí còn lại của bể Cửu Long khoảng 72.91

triệu m3

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Hiện tại, nguồn khí khai thác được từ bể Cửu Long đang được vận chuyển vào bờ bằng đường ống Bạch Hổ có kích thước 16”, chiều dài phần trên biển là

117 km, phần trên bờ là 9 km, công suất vận chuyển khoảng 2.2 tỷ m3 khí/năm

Tuy đã được bổ sung thêm một số 2011 như: Rồng – Đồi Mồi (2011), Tê Giác Trắng (2011) cùng với việc bổ sung một số mỏ mới trong trong thời gian tới

như: Sư Tử Trắng (2012, khai thác thử), Hải Sư Tử Trắng (2013), nhưng do sự

suy giảm nhanh của các nguồn cung khí của mỏ Bạch Hổ (đang suy giảm sản

lượng), Rạng Động ( hết khí từ khoảng 2014), Phương Đông ( hết khí từ khoảng

2010), Cá Ngừ Vàng ( hết khí từ khoảng 2014), Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng ( hết khí

năm 2013 và sẽ giảm dần cho đến khi hết khí vào năm 2025

Với tình hình này đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Dinh Cố và nhà máy xử lý khí Dinh Cố có công suất 2,2 tỷ m3/năm sẽ thường xuyên chỉ vận hành ở mức 55-

65% công suất tối đa

2.2.2 Bể Nam Côn Sơn

Bể Nam Côn Sơn có độ sâu lớn với tiềm năng đã phát hiện chủ yếu là các

mỏ khí và dầu Hiện nay, công tác thăm dò khai thác tại khu vực bể Nam Côn Sơn

còn diễn ra rất chậm chạp chưa tương xứng với tiềm năng của bể Trữ lượng tiềm

năng dầu khí còn lại của bể Nam Côn Sơn rất lớn khoảng 593.45 triệu m3 dầu

Hiện tại, nguồn khí khai thác được từ bể Nam Côn Sơn đang được vận chuyển vào

bờ bằng đường ống Nam Côn Sơn 1 có kích thước 26”, chiều dài phần trên biển

khoảng 370 km, phần trên bờ khoảng 9 km, công suất vận chuyển 7 tỷ m3

khí/năm

Hiện nay, đường ống Nam Côn Sơn 1 đang vận chuyển khí khai thác từ các

lô 06.1 (mỏ Lan Tây và Lan Đỏ từ 2012) và lô 11.2 (mỏ Rồng Đôi và Rồng Đôi

Tây), ngoài ra từ năm 2011 đến 2015 có bổ sung nguồn khí đồng hành từ mỏ

Chim Sáo nhưng sản lượng nhỏ (100 - 200 triệu m3/năm ) Sản lượng khí của

đường ống Nam Côn Sơn 1 trong giai đoạn ổn định và sẽ giảm dần từ sau 2015

Petrovietnam đang chỉ đạo các đơn vị triển khai dự án đường ống Nam Côn Sơn 2 để khai thác, thu gom khí từ các lô 05.2 và 05.3 (mỏ Hải Thạch, Mộc Tinh)

và lô 04.3 (mỏ Thiên Ưng) dự kiến hoàn thành xây dựng từ năm 2013 Dự án

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Nam Côn Sơn 2 đi vào vận hành sẽ bổ sung kịp thời khí cho sự suy giảm sản

lượng của đường ống Nam Côn Sơn 1

Với hai hệ thống đường ống Nam Côn Sơn 1 và 2 đi vào vận hành, sản

tăng dần đến mức 6 – 7,5 tỷ m3/năm trong giai đoạn 2013 – 2020 sau đó bắt đầu

giảm dần

2.2.3 Bể Malay – Thổ Chu

Hiện tại đang khai thác, thu gom khí từ lô PM3 – CAA (vùng chồng lấn Việt Nam – Malaysia) và 46 – Cái Nước để dẫn về bờ cung cấp cụm công nghiệp

điện – đạm Cà Mau theo đường ống PM3 – CM nên PVGAS đang nỗ lực tăng

công suất đường ống để nhận phần khí bù này

Tại khu vực lân cận ở lô 46.02 và mỏ Hoa Mai đã có những phát hiện khí

có khả năng khai thác thương mại nhưng do giới hạn công suất đường ống PM3 –

CM nên việc khai thác,thu gom khí từ những lô, mỏ này sẽ lùi lại sau năm 2018

PVN/PVGAS cũng đang tích cực triển khai dự án xây dựng đường ống dẫn khí lô B– Ô Môn để khai thác, thu gom khí từ các lô B, 48/95 & 52/97 (các mỏ

Kim Long, Ác Quỷ, Cá Voi) Dự án sẽ hoàn thành xây dựng năm 2014 Ở giai

đoạn vận hành ổn định từ năm 2016 sản lượng khí cung cấp từ khu vực này sẽ đạt

khoảng 5 tỷ m3/năm,khí có hàm lượng CO2 tối đa là 21%

2.3 Các dự án khí đang vận hành

2.3.1 Dự án khí Cửu Long

Vận chuyển khí đồng hành từ các mỏ Rạng Đông, Cá Ngừ Vàng, Sư Tử

Đen/Sư Tử Vàng, Bạch Hổ và các mỏ khác thuộc Bể Cửu Long vào bờ, cung cấp

khí ẩm cho Nhà máy xử lý khí Dinh Cố và khí khô sau khi xử lý được cấp cho

Nhà máy điện Bà Rịa, Phú Mỹ, Nhà máy đạm Phú Mỹ và các hộ tiêu thụ khí thấp

áp Hệ thống khí Cửu Long bao gồm các hạng mục sau:

- Hệ thống thu gom và vận chuyển khí đồng hành Bạch Hổ – Dinh Cố – Bà

Rịa – Phú Mỹ: Với kích thước 16’’ dài 104 km đã được đầu tư xây dựng từ năm

1993 và đưa vào vận hành từ năm 1995, công suất vận chuyển khoảng 2 tỷ m3

khí/năm

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

- Đường ống kết nối Rạng Đông – Bạch Hổ: Với kích thước 16’’ dài 46.5

vận hành từ cuối năm 2001 nhằm bổ sung khí đưa vào bờ từ mỏ Rạng Đông

Ba Ria P/P

1.5 Bcm/y, 125 bar Water Dewpoint: 5 0 C

LBV-804

SDV-805 LBV

547 MMcm/y 22.5 - 24 bar

CCP

Thi Vai Terminal

PHU MY GDC

Dinh Co GPP

UREA

Rang Dong

PHU MY GDS

Su Tu Den/Su Tu Vang

CNV

Bach Ho

DÂY CHUYỀN KHÍ CỬU LONG

Hình 2.1 Dây chuyền khí Cửu Long

- Đường ống kết nối Cá Ngừ Vàng – Bạch Hổ: Với kích thước 12’’ dài 17

km Dự kiến mỏ Cá ngừ Vàng sẽ cung cấp khí từ 2007 đến 2017 với sản lượng

cao nhất là 0.46 tỷ m3 khí/năm bổ sung cho dự án khí Bạch Hổ

km, có công suất vận chuyển khoảng 1.5 tỷ m3 khí/năm được xây dựng và đưa vào

vận hành từ tháng 05/2009 nhằm đưa khí Sư Tử Đen/Sư Tử Vàng vào bờ thông

qua hệ thống đường ống Rạng Đông – Bạch Hổ - Dinh Cố

- Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố: Khí ẩm từ ngoài biển được tiếp nhận và xử lý

tại đây Khí khô sau khi tách ra khỏi nhà máy được vận chuyển tới Bà Rịa và Phú

Mỹ bằng hệ thống đường ống Dinh Cố – Bà Rịa – Phú Mỹ Các sản phẩm lỏng

(LPG, Condensate) từ nhà máy GPP Dinh cố được dẫn qua ba đường ống dài 25

km, đường kính 6” tới kho cảng Thị Vải

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

2.3.2 Dự án khí Nam Côn Sơn 1

Là đường ống vận chuyển 2 pha dài nhất thế giới với đường kính là 26”,dài

khí từ các mỏ Lan Tây (Lô 06.1), Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây (Lô 11.2) ở bể Nam

Côn Sơn tiếp bờ tại Long Hải (huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu) và về

Nhà máy Xử lý khí Nam Côn Sơn

Hình 2.2 Sơ đồ vận chuyển khí bể Nam Côn Sơn 1

Khí khô sau khi được tách ra sẽ được vận chuyển đến Trung tâm phân phối khí Phú Mỹ thông qua đường ống dài khoảng 29 km, đường kính 30’’, vận

chuyển toàn bộ khí cung cấp cho các Nhà máy điện Phú Mỹ và các hộ tiêu thụ là

doanh nghiệp trong các khu công nghiệp

Condensate tách ra khỏi Nhà máy được đưa tới Kho cảng Thị Vải thông qua đường ống kết nối với Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố (thuộc Hệ thống Bạch

Hổ) Condensate chuyển qua đường ống này rồi đi vào hệ thống đường ống dẫn

condensate từ Nhà máy Xử lý khí Dinh Cố đến Kho cảng Thị Vải và được lưu giữ

vào các bể chứa mới có dung tích 33000 m3 tại Kho cảng Thị Vải

N C

S L a

n T

Flowline & Umbilical

Future

Future

field

Gas Terminal Power + Urea

Hai Tau

Platform

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

2.3.3 Dự án khí PM3 Cà Mau

Hệ thống đường ống vận chuyển khí PM3 thuộc vùng biển chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia và 46-Cái Nước về Cà Mau, cung cấp khí cho các nhà máy

điện Cà Mau 1 & 2 Hệ thống đường ống dài 298 km ngoài biển và 27 km trong

bờ, công suất thiết kế 2 tỷ m3 khí/năm, đường kính ống 18” Dự án này đã đưa vào

sử dụng từ giữa năm 2007 Nhà máy điện Cà Mau 1 & 2 có công suất 1500 MW

có nhu cầu sử dụng khoảng 1700 triệu m3 khí/năm, tại trạm phân phối khí Cà Mau

còn có đầu chờ dự phòng cho nhà máy đạm Cà Mau với nhu cầu sử dụng khoảng

450 triệu m3 khí/năm

2.4 Nguồn khí Nam Côn Sơn 2 (NCS2)

2.4.1 Nguồn cung khí đường ống Nam Côn Sơn 2

Dự kiến đường ống NCS2 sẽ vận hành vào năm 2013 với sản lượng 1.51 tỷ

m3/năm (tương đương 4.33 triệu m3/ngày), sau đó tăng dần và đạt cực đại vào năm

2017 với sản lượng 7.0 tỷ m3/năm (tương đương 20 triệu m3/ngày) Từ năm 2026

sản lượng khí giảm dần Mặt khác nguồn khí từ đường ống NCS2 dự kiến sẽ cấp

khí cho nhà máy GPP2

Ngoài nguồn cung cấp chính từ Hải Thạch – Mộc Tinh và Thiên Ưng – Mãng Cầu, đường ống NCS2 dự kiến sẽ vận chuyển khí tại các mỏ tiềm năng khu

vực nước sâu bể NCS tại các lô 05-2, 05-3, 04-1, 04-3,… dự kiến bắt đầu từ 2018

2.4.2 Nhà máy xử lý khí Nam Côn Sơn 2

Nhà máy xử lý khí Nam Côn Sơn 2 là một phần của dự án đường ống dẫn khí Nam Côn Sơn, nhiệm vụ là tách condensate và xử lý sâu khí vận chuyển từ

đường ống Nam Côn Sơn 2 và có thể cả khí khô, sau khi xử lý của hệ thống Nam

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

2.5 Đánh giá khả năng cung cầu các sản phẩm khí hiện nay

2.5.1 Nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm khí

2.5.1.1 Thị trường tiêu thụ khí khô

Thị trường tiêu thụ khí tại khu vực Đông Nam Bộ đã phát triển rất nhanh

và cùng phát triển song hành với hệ thống các đường ống dẫn khí, các hộ tiêu thụ

khí hiện nay đang tập trung tại Bà Rịa - Phú Mỹ (Bà Rịa-Vũng Tàu), Nhơn Trạch

(Đồng Nai), Hiệp Phước (TP.Hồ Chí Minh) là nơi có đường ống dẫn khí đi qua

Ngoài thị trường chính là các nhà máy điện, còn có thêm sự góp mặt của các hộ

tiêu thụ khác như: Nhà máy đạm tại Phú Mỹ sử dụng khí làm nguyên liệu đầu vào,

các hộ tiêu thụ các sản phẩm từ công nghiệp hóa dầu, chế biến khí và các hộ công

nghiệp khác như sản xuất vật liệu xây dựng, sắt thép, giao thông vận tải, vv

Hiện nay, nhu cầu khí cho các trung tâm điện lực Phú Mỹ, Nhơn Trạch, Hiệp Phước đang đứng trước tình trạng thiếu hụt Do đó PVN/PV gas đang tìm

nhiều cách để gia tăng sản lượng khí thu gom cũng như bổ sung bằng nguồn nhập

Nhu cầu khí MMCMPA

Chủ đầu

tư

2.5.1.2.Thị trường tiêu thụ Ethane

Hiện nay ngành công nghiệp nhựa ngày càng phát triển, trước đây khi Nhà máy chế biến khí vận hành chủ yếu là tách khí khô gồm methane và ethane Do đó

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

không có đủ lượng ethane cung cấp cho các nhà máy nhựa, và lượng ethane cung

cấp cho các Nhà máy nhựa chủ yếu là từ Nhà máy lọc dầu Vấn đề đặt ra ở đây

khi xây đựng các Nhà máy chế biến khí tiếp theo trong tương lai thì cần thiết kế

hệ thống tách riêng methane và ethane, để đảm bảo đủ nguồn cung cho các Nhà

trường khoảng 1000 tấn LPG (hàng năm khoảng 350000 tấn), góp phần rất lớn để

bình ổn giá LPG trong nước, giảm đáng kể việc chi ngoại tệ (do hiện nay, hàng

năm Việt nam vẫn nhập khẩu khoảng 50% LPG)

Trong giai đoạn từ 2005-2009, nhu cầu tiêu thụ LPG cả nước tăng trưởng khoảng 10% (trừ năm 2008 do suy thoái kinh tế toàn cầu nên nhu cầu tiêu thụ

LPG giảm sút) Nguồn cung cấp LPG trong nước trong giai đoạn từ 2005-2009

mới chỉ đáp ứng được khoảng 35% Theo bảng trên thì những năm gần đây, nguồn

cung LPG trong nước từ nhà máy Dinh Cố là chủ yếu Do đó việc duy trì nguồn

cung LPG từ nhà máy Dinh Cố là rất quan trọng, nhằm giảm lượng ngoại tệ do

phải nhập khẩu LPG

Dự báo nhu cầu LPG cho giai đoạn 2010-2025:

- Xu hướng của khu vực thương mại/dân dụng: Dựa trên lịch sử phát

triển của thị trường LPG trong thời gian qua, nhu cầu sử dụng LPG dân dụng,

thương mại vẫn được xem là có tiềm năng phát triển nhất và vẫn sẽ chiếm tỉ lệ cao

nhất khi dựa vào dự báo tăng trưởng của các yếu tố giai đoạn 2010-2025 như sau:

Theo ước tính dự báo mức tăng trưởng của các yếu tố nêu trên nhu cầu LPG trong

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

lĩnh vực này sẽ phát triển mạnh và dự kiến tỷ trọng LPG sử dụng trong dân dụng

sẽ chiếm khoảng 80% - 85% tổng nhu cầu

- Xu hướng tiêu thụ trong công nghiệp: Trong những năm gần đây nhu

cầu sử dụng LPG trong lĩnh vực công nghiệp tại Việt Nam tăng trưởng khá mạnh,

khoảng 20% - 30% trên năm, phù hợp với tốc độ phát triển của các ngành công

nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, sắt thép, gốm sứ, thủy tinh Tuy nhiên trong

tương lai nhu cầu LPG trong lĩnh vực này có thể sẽ giảm do dự báo khả năng một

phần đối tượng các hộ công nghiệp có điều kiện tiếp cận và chuyển sang sử dụng

khí thiên nhiên

- Xu hướng tiêu thụ trong giao thông vận tải: Hiện nay, LPG được áp

dụng trong giao thông vận tải chủ yếu tại Tổng công ty vận tải Dầu khí (PV

Trans) và một số xe bus, taxi, tuy nhiên tỷ trọng tiêu thụ LPG trong giao thông

vận tải hiện chỉ chiếm tỷ trọng tương đối nhỏ

Theo dự báo nhu cầu tiêu thụ các loại sản phẩm dầu khí trong nước đến năm 2015 của Viện Chiến lược – Bộ Kế hoạch Đầu tư thì nhu cầu LPG trong

nước sẽ tăng khoảng 12% trên năm

Theo dự báo nhu cầu tiêu thụ sản phẩm dầu khí đến năm 2025 của Tổ chức hợp tác quốc tế Nhật Bản - Japan International Cooperation Agency (JICA), đã dự

báo về nhu cầu tiêu thụ LPG trong nước sẽ tăng khoảng 13% trong năm

Còn theo dự báo của Tổng công ty xăng dầu Việt Nam – PL (Petrolimex), trong giai đoạn từ 2010 đến 2020 nhu cầu tiêu thụ LPG trong nước tăng khoảng

10% trong năm

Theo mô hình tính toán sẽ lấy tốc độ tăng trưởng bình quân giai đoạn

2009-2020 là khoảng 12% trong năm Tính toán cho kết quả như sau:

Bảng 2.3 Nhu cầu tiêu thụ sản phẩm khí từ năm 2009-2020

Nhu cầu

2.5.1.4 Thị trường tiêu thụ Condensate

Condensate được sử dụng chủ yếu để pha chế xăng, dung môi pha sơn, dung môi trong công nghiệp Hiện nay tại Việt Nam ngoài một lượng nhỏ được sử

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

dụng trong việc sản xuất xăng dung môi dùng trong công nghệ hoá học thì

condensate được sử dụng chủ yếu cho mục đích sản xuất xăng nhiên liệu như là

một cấu tử phối liệu xăng sau khi đã qua quá trình chế biến Việc xây dựng dây

chuyền cấp bù khí từ Nhà máy NCS sang GPP không làm ảnh hưởng đến sản

lượng condensate cung cấp cho thị trường do khí ẩm này vẫn được tách

condensate tại Nhà máy NCS

Về thị trường condensate, hiện nay nguồn cung và nhu cầu tiêu thụ chủ yếu tại khu vực Nam Bộ, tổng hợp nhu cầu condensate và cân đối cung cầu tại Nam

Bộ trong giai đoạn 2008-2010 được trình bày ở bảng dưới

Bảng 2.4 Nhu cầu tiêu thụ Condensate năm 2008-2010

Nhu cầu tiêu thụ Công

2.5.2 Nguồn cung các sản phẩm khí hiện nay

Việt Nam sẽ nhập khẩu khí thiên nhiên hóa lỏng từ năm 2012 với khối Nam từ nay đến 2015 Trong đó, lượng khí thiếu hụt trong cả giai đoạn đạt

lượng khoảng 1 triệu tấn/năm nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng khí của nền

kinh tế - xã hội Đây là dự báo được Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam

(PVN) đưa ra dựa trên cơ sở số liệu tính toán cân đối cung cầu thị trường

nhiên hóa lỏng (LNG)

Hiện nay, LPG do Nhà máy xử lý khí Dinh Cố sản xuất đáp ứng khoảng 30- 35% nhu cầu LPG của thị trường Việt Nam LPG được xuất đi

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

với khối lượng lớn từ kho cảng Thị Vải bằng tàu và phân phối đến các khách

hàng khắp cả nước, hoặc xuất bằng xe bồn đến các khách hàng thuộc những

khu vực lân cận Kể từ năm 2009, thị trường LPG của Việt Nam có thêm

nguồn cung LPG mới từ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Theo đó sản lượng

LPG sản xuất nội địa trong năm nay dự kiến sẽ đạt khoảng 400000 tấn, đáp

ứng chỉ khoảng 42% nhu cầu cả nước Trong tương lai, nguồn cung LPG cho

thị trường Việt Nam sẽ tăng thêm khi các dự án xây dựng nhà máy lọc dầu

số 2, 3 và một số nhà máy lọc dầu khác được triển khai

Nhà máy xử lý khí Dinh Cố với sản lượng LPG dự kiến năm 2012 sẽ đạt khoảng 250000 tấn Sản lượng LPG sản xuất trong các năm tới phụ

thuộc nhiều vào khả năng cấp khí và tiến độ đưa khí vào bờ từ các mỏ mới

thuộc bể Cửu Long thay cho nguồn khí Bạch Hổ đang giảm dần Sản lượng

LPG Dinh Cố đạt khoảng 230000 tấn vào năm 2010, và dự kiến giảm dần

xuống còn 173000 tấn vào năm 2015, tăng trở lại mức 279000 tấn vào năm

như Thái Lan, Malaysia, Singapore, Đài Loan, Trung Quốc…

Tuy nhiên trong những năm gần đây, nguồn cung LPG cho thị trường Việt Nam từ các nước trong khu vực Đông Nam Á ngày càng trở nên khan hiếm và

không ổn định do ảnh hưởng của dao động về giá cũng như chính sách xuất khẩu

của các nước trong khu vực

Dự kiến trong tương lai, nguồn cung LPG nhập khẩu cho thị trường Việt Nam sẽ chủ yếu dựa vào nguồn nhập khẩu từ các nước thuộc khu vực Trung

Đông Riêng thị trường Miền Bắc do liên quan đến yếu tố địa lý nên nguồn nhập

khẩu chủ yếu sẽ là từ thị trường Nam Trung Quốc

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM HYSYS

Mô phỏng là phương pháp mô hình hóa dựa trên việc thiết lập mô hình số

và sử dụng phương pháp số để tìm ra lời giải với sự trợ giúp của máy vi tính Để

mô phỏng một quá trình trong thực tế đòi hỏi:

a Mô hình nguyên lý : Nguyên lí của quá trình và mối liên hệ giữa các

thông số liên quan

b Mô tả toán học : Dùng các công cụ toán học để mô tả mô hình nguyên lý

c Xử lý các biểu thức và các ràng buộc

Sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin cùng với bước tiến lớn trong quá trình cải tiến công nghệ và phương thức sản xuất của các ngành công nghiệp đã cho ra đời rất nhiều những phần mền mô phỏng nhằm phục

vụ cho việc lên kế kế hoạch, thiết kế các dự án hoạt động và tối ưu hóa các

hệ thống sản xuất

Lợi ích lớn nhất mà các phần mền mô phỏng này mang lại đó là:

- Cho phép thiết kế được các dự án khác nhau, tìm được phương án tối ưu

một cách nhanh chóng mang lại kết quả khả quan và kinh tế mà không mất quá nhiều chi phí đầu tư

- Giúp người sử dụng tiết kiệm được thời gian và đảm bảo được tính khả thi

cho những dự án lớn

- Những phần mền mô phỏng được giải trình trên sự giúp đỡ của máy vi

tính, vì vậy khi đưa vào vận hành sẽ dễ dàng tương thích với hệ thống tự động hóa của hệ thống sản xuất, giúp người vận hành dễ dàng phát hiện

những sự cố có thể xảy ra để có hướng khắc phục kịp thời

3.2.1 Giới thiệu về phần mềm Hysys

Hysys là phầm mềm chuyên dụng dùng để tính toán và mô phỏng công nghệ được dùng cho chế biến dầu và khí, trong đó các quá trình xử lý và chế biến

khí được sử dụng nhiều nhất

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Hysys chạy trên Windows là phiên bản mới của Hysim, phần mềm này trước đây dùng trên hệ điều hành Dos

Hysys là sản phẩm của Công ty Hyprotech - Canada (thuộc Công ty AEA Technologie Engineering Software - Hyprotech Ltd) Là một phần mềm có khả

năng tính toán đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều

thuật toán sử dụng, trợ giúp trong quá trình tính toán công nghệ, khảo sát các

thông số trong quá trình thiết kế nhà máy chế biến khí Ngoài thư viện có sẵn,

Hysys cho phép người sử dụng tạo các 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

thiết lập đủ thông tin Đây chính là điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng

tránh những sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu khác nhau

3.2.2 Ứng dụng của Hysys

Thiết kế và bảo vệ hệ thống phân tách một cách hiệu quả nhất

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

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 mô

nhà máy hiện hành

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 tắc

hướng dẫn về an toàn và vận hành để tăng lợi nhuận

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 thay đổi về

công nghệ và sản phẩm

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 một

cách có hiệu quả nhất

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

3.3.1 Các bước tiến hành xây dựng mô phỏng trong Hysys

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát cách mô phỏng trong hysys

3.3.2 Các bước cơ bản để vào trường mô phỏng của Hysys

a Chọn nút New Case trên thanh toolbar hay chọ biểu tượng

Hình 3.2 Tạo mới một case mô phỏng

Hình 3.3 Khai báo các cầu tử

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

c Chọn cấu tử trong thư viện, rồi nhấn tab Add Pure Nếu trong hộp Selected

Components nhập sai cấu tử thì chọn cấu tử cần xóa và nhấn tab Remove để xóa

đi Khi chọn cấu tử xong ta đóng hộp thoại Component List View lại

Hình 3.4 Lựa chọn cấu tử trong môi trường

d Lựa chọn phương trình toán học: Chọn tab Fluid Pkgs và sau đó nhấn nút Add

Hình 3.5 Lựa chọn phương trình hóa học

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Và tiếp tục chọn phương trình trạng thái Peng-Robinson, rồi đóng hộp thoại đó lại

Hình 3.6 Lựa chọn phương trình cho hệ mô phỏng

e Cuối cùng là chọn tab Enter Simulation Enviroment… để vào môi trường mô

phỏng của Hysys

Hình 3.7 Vào trường mô phỏng

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

3.3.3 Mô phỏng dòng và thiết bị trong mô hình hóa tĩnh

Cách tạo dòng và thiết bị trong trường mô phỏng:

Bảng 3.1 Cách vào dòng và thiết bị nhanh

Double click vào biểu tượng thiết bị

Summary

View

Nhấn Add Material hay Add Energy button

Nhấn Add button để mở the

UnitOps Selection Dialog

Workbook

Trong ô ”New” của một

dòng vật chất hay dòng năng lượng trên Workbook page, nhập tên mới cho dòng

Trong ô ”New” của một thiết bị

trên Workbook page, nhập tên

mới của thiết bị Trên UnitOps

page, chọn Add UnitOp

a Tạo dòng và thiết bị bằng Summary View thực hiện như sau: vào

tools/Summaries/View

Tạo dòng công nghệ thì chọn trong Flowsheet Stream

Hình 3.8 Cách tạo dòng công nghệ

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Tạo thiết bị công nghệ thì chọn trong Unit Operatons

Hình 3.9 Cách tạo thiết bị

b Tạo dòng và thiết bị công nghệ bằng Object Palette

Object Palette có thể được dùng để thiết đặt trực tiếp dòng và thiết bị vào trong

Hysys Để mở hay đóng Object Palette dùng phím nóng “F4”

Thiết đặt một dòng và thiết bị riêng biệt

+ Cách 1 Double click vào nút thích hợp or click vào biểu tượng với

chuột trái, rồi đưa vào trường mô phỏng

+ Cách 2 Chọn thiết bị rồi click vào nút Add thì thiết bị cũng vào trường mô phỏng

Thiết đặt nhiều dòng hay thiết bị của cùng một loại dòng hay thiết bị

+ Bước 1 Click “Lock Create Mode” trên đỉnh của Object Palette

+ Bước 2 Bằng chuột trái, click vào biểu tượng của dòng và thiết bị mà bạn muốn thiết đặt

+ Bước 3 Chọn “Add” để thiết đặt dòng hay thiết bị

+ Bước 4 Lặp lại bước 3 khi ta muốn thiết lập nhiều thiết bị

Để chấm dứt hoạt động, lựa chọn nút đối tượng khi trong chế độ “lock”,

nhấn “Cancel”

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

3.3.4 Tìm hiểu về PFD

PFD cho bất kỳ Flowsheet (từ bất kỳ nơi nào) sử dụng “CTRL P”

Hình 3.10 Kết nối dòng và thiết bị trên PFD

Để truy cập đến danh sách đối tượng khảo sát đặt con trỏ chuột lên đối tượng (biểu tượng hay khoảng trắng trên PFD) và nhấn chuột phải

Các nút sử dụng trên PFD

Move/Attach: Move (không được nhấn) cho phép bạn chuyển dời

thiết bị và dòng Attach (nhấn) cho phép bạn liên kết dòng và thiết bị

Size Mode: Cho phép thay đổi kích thước của đối tượng được lựa

chọn

Break Connection: Phá vỡ liên kết giữa một dòng và một thiết bị

Swap Connections: Di chuyển điểm liên kết của hai dòng được gắn

vào cùng một thiết bị

Drag Zoom: Giữ chuột trái và kéo xung quanh vùng chọn để phóng

to khu vực thể hiện PFD

Add Text Annotation: Cho phép bạn thêm đề mục vào PFD

Quick Route Mode: Cho phép thao tác các biểu tượng nhanh chóng

trên PFD không đặt vị trí lại của các dòng/biểu tượng khác

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Zoom In: Thu nhỏ khung hiển thị 25%

Zoom All: Hiển thị toàn bộ sơ đồ quy trình trong cửa sổ hiện thời

Zoom Out: Phóng lớn khung hiển thị 25%

Thiết đặt dòng và thiết bị

Bước 1 Lựa chọn thiết bị bằng chuột trái từ Object Palette

Bước 2 Click chuột trái trên PFD nơi đối tượng mới được thiết đặt

Liên kết hai thiết bị

Hình 3.11 Kết nối thiết bị

- Bước 1 Chuyển sang chế độ Attach

- Bước 2 Điểm liên kết sẵn có sẽ bật sáng trên biểu tượng khi con trỏ chuột chạy qua nó Đặt con trỏ chuột vào ví trí mong muốn

- Bước 3 Giữ chuột trái, con trỏ chuột thay đổi thành công cụ kết nối dòng

Kiểu kết nối (Feed, Product, etc.) được thể hiện

- Bước 4 Kéo chuột hướng về điểm liên kết khác

- Bước 5 Khi bạn chấp nhận điểm liên kết, công cụ kết nối xuất hiện

- Bước 6 Thả chuột để hoàn tất liên kết

Tạo một dòng mới từ một thiết bị

Hình 3.12 Kết nối dòng

- Bước 1 Chuyển sang chế độ Attach

- Bước 2 Đặt con trỏ vào điểm liên kết theo yêu cầu

- Bước 3 Con trỏ sẽ thay đổi đến công cụ kết nối dòng

- Bước 4 Giữ chuột trái và kéo dòng đến chỗ trống trên PFD

- Bước 5 Thả chuột để đặt biểu tượng dòng mới

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

Liên kết một thiết bị đến dòng hiện hành (hay ngược lại)

Hình 3.13 Kết nối dòng hiện hành

Từ bước 1 đến bước 4 giống như phần trên (Tạo một dòng mới từ một thiết bị)

- Bước 5 Khi bạn chấp nhận điểm kết nối thì công cụ kết nối xuất hiện

- Bước 6 Thả chuột để hoàn tất sự kết nối

3.3.5 Tùy biến của Workbook

Workbook hay sử dụng phím nóng “CTRL W” Workbook gồm nhiều

trang mà số liệu công nghệ được trình bày theo dạng bảng Một Workbook page

riêng biệt có thể chứa đựng dòng hay thiết bị, nhưng chỉ một kiểu đối tượng cho

Workbook page được phép Mặc định là dòng vật chất (Material Streams)

Workbook page

Hình 3.14 Giao diện workbook

Thêm vào hay sửa đổi một trang Workbook

Ta có thể thêm một trang mới vào Workbook như một bản soạn thảo hiện hành Thực hiện như sau:

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

- Bước 1 Chọn Workbook từ Menu Bar, và nhấp chuột phải tại tab bất

kỳ sau đó chọn Setup

Hình 3.15 Thêm hay thay đổi trang workbook

- Bước 2 Khung Setup mở, nếu

muốn thêm một trang mới thì

click vào nút Add trên tab

Workbook

Hình 3.16 Chọn trang workbook mới

- Bước 3 Nếu muốn thêm một

trang mới, xuất hiện khung New

Object Type Double click vào

‘+’ để truy cập tuỳ chọn thấp

hơn Lựa chọn kiểu đối tượng

cho trang mới

Hình 3.17 Tạo một workbook mới

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

- Bước 4 Từ khung Setup, sử dụng Use Set (4a), Add (4b) hay nút Delete để sữa đổi danh sách biến

- Bước 5 Trước khi quay về Workbook hiện hành, bạn có thể chỉ rõ định dạng cho biến, thay đổi thứ tự của cấu tử trên Workbook , thay đổi tên trang hay thêm nhiều biến khác

- Bước 6 Nhấn Close để quay về Workbook

3.3.6 Tìm một dòng hay thiết bị

Ta có thể sử dụng Object Navigator để định vị và quan sát Flowsheet cơ sở trong Flowsheet khác, hay nhập vào môi trường xây dựng cho một Flowsheet

+ Người dùng có thể truy cập tab Object Navigator bằng các cách sau đây:

 Double clicking vào khoảng trống của DeskTop

 Nhấn nút Navigator trên Button Bar

 Sử dụng phím nóng F3, hay

 Chọn Flowsheet từ Menu Bar, và sau đó chọn Find Object

Hình 3.18 Tìm dòng hay thiết bị từ công nghệ