Giáo trình Vận hành hành các phân xưởng chế biến khí (Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí Trình độ Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN : VẬN HÀNH CÁC PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN KHÍ NGHỀ : VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 191/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng năm 2020 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Việt Nam quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên dầu khí Chúng ta phát triển ngành cơng nghiệp chế biến khí thành ngành kinh tế then chốt Việt Nam, góp phần đảm bảo an ninh lượng quốc gia đầu tàu kinh tế xây dựng phát triển đất nước Giáo trình “Vận hành hành phân xưởng chế biến khí” biên soạn theo chương trình đào tạo nghề “Vận hành phân xưởng chế biến khí” Bộ Lao động – Thương binh Xã hội Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đào tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Với mục đích cung cấp cho người học kiến thức trình chế biến sản phẩm từ khí sử dụng rộng rãi nay, biên soạn giáo trình chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức liên quan đến mô đun “ Vận hành phân xưởng chế biến khí” phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình biên soạn gồm bài: Bài 1: Thành phần tính chất khí tự nhiên; Bài 2: Q trình làm khí; Bài 3: Quá trình thu hồi lưu huỳnh; Bài 4: Quá trình làm khơ chống hình thành Hydrate; Bài 5: Thu hồi NGL; Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Giáo trình phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, giảng dạy học tập giáo viên sinh viên trường việc tìm hiểu cấu tạo, quy trình vận hành, xử lý cố vận hành phân xưởng chế biến khí Với lịng mong muốn giáo trình góp phần nâng cao chất lượng học tập mơ đun “Vận hành phân xưởng chế biến khí”, xin chân thành cảm ơn tiếp nhận ý kiến đóng góp em sinh viên đồng nghiệp thiếu sót khơng thể tránh khỏi nội dung hình thức để giáo trình hồn thiện Trân trọng cảm ơn./ Bà rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên: GV Phạm Thị Hải Yến Lê Quốc Hồng Th.S Phạm Cơng Đại TS Nguyễn Huỳnh Đông Ks Phạm Công Quang Trang MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .5 DANH MỤC CÁC BẢNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN .8 BÀI THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA KHÍ TỰ NHIÊN .15 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH .16 1.2 CÁC THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ 18 1.2.1 Khí tự nhiên, khí đồng hành 18 1.2.2 Khí thơ 18 1.2.3 Khí ngọt, khí chua 18 1.2.4 Khí béo, khí gầy (rich gas, lean gas) 18 1.2.5 Khí khơ, khí ẩm 18 1.2.6 LPG 18 1.2.7 NGL 19 1.2.8 LNG 19 1.2.9 CNG 19 1.3 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH 19 5.1.1 Thành phần, tính chất khí tự nhiên khí đồng hành: .19 5.1.2 Giản đồ pha khí tự nhiên: 21 1.4 SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ .24 1.5 QUY TRÌNH CHẾ BIẾN KHÍ TỔNG QT 27 BÀI QUÁ TRÌNH LÀM NGỌT KHÍ 31 2.1 TỔNG QUAN Q TRÌNH LÀM NGỌT KHÍ 32 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM NGỌT KHÍ 34 2.2.1 Làm khí phương pháp hấp phụ 34 2.2.2 Phương pháp làm khí hấp thụ 35 2.2.3 Phương pháp hấp thụ hóa học .38 2.2.4 Phương pháp hấp thụ vật lý 48 2.3 2.3.1 THỰC HÀNH Q TRÌNH LÀM NGỌT KHÍ AXIT BẰNG AMIN 52 Quy trình khởi động 52 Trang 2.3.2 Quy trình ngừng hoạt động .55 BÀI QUÁ TRÌNH THU HỒI LƯU HUỲNH .62 3.1 CƠ SỞ HĨA HỌC CỦA Q TRÌNH 63 3.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 64 3.2.1 Q trình Claus dịng .65 3.2.2 Q trình Claus chia dịng 66 3.2.3 Xử lý khí thải (tail gas) 66 3.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH VÀ THƠNG SỐ VẬN HÀNH 66 BÀI Q TRÌNH LÀM KHƠ VÀ CHỐNG HÌNH THÀNH HYDRATE .69 4.1 TỔNG QUAN VỀ HYDRATE 70 4.1.1 Khái niệm hợp chất hydrate 70 4.1.2 Sự hình thành hợp chất hydrate 70 4.1.3 Tác hại hydrate 74 4.2 ĐỘ ẨM CỦA KHÍ VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM 74 4.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG HÌNH THÀNH HYDRATE 75 4.3.1 Làm khô hấp thụ glycol 76 4.3.2 Làm khơ khí hấp phụ .81 4.3.3 Chống hình thành hydrate bơm Glycol 84 4.4 THỰC HÀNH LÀM KHƠ KHÍ 87 BÀI THU HỒI NGL .90 5.2 GIỚI THIỆU CHUNG VÀ KHÁI NIỆM 91 5.2.1 Giới thiệu chung .91 5.2.2 Các khái niệm 92 5.3 PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SẢN PHẨM LỎNG BẰNG DẦU HẤP THỤ 92 5.2.1 Nguyên lý hoạt động .92 5.2.2 Sơ đồ công nghệ .92 5.2.3 Các thơng số vận hành q trình 93 5.4 PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH THU HỒI NGL 94 5.3.1 Nguyên lý trình làm lạnh 94 5.3.2 Làm lạnh trình giãn nở Joule - Thomson 94 5.3.3 Làm lạnh tuabin giãn nở 94 5.3.4 Thu hồi NGL hệ thống làm lạnh 96 5.5 THỰC HÀNH Q TRÌNH THU HỒI NGL TRÊN MƠ HÌNH .97 BÀI CHẾ BIẾN KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ VÀ CHƯNG CẤT 100 Trang 6.1 CHẾ BIẾN KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ .101 6.2 CHẾ BIẾN KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT .102 6.3 TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH CHÉ BIẾN KHÍ TẠI GPP DINH CỐ 103 6.3.1 Các thiết bị nhà máy .103 6.3.2 Các chế độ hoạt động nhà máy chế biến khí Dinh Cố 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO .129 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.Giản đồ trạng thái cân lỏng đơn chất 21 Hình 1.2.Giản đồ P-V-T hệ cấu tử 22 Hình 1.3.Giản đồ P-T hệ cấu tử .23 Hình 1.4.Giản đồ pha hệ đa cấu tử hydrocacbon 24 Hình 1.5.Sơ đồ tổng qt q trình chế biến khí 27 Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ dung dịch amin .42 Hình 2.2.Hệ thống tái sinh amin - Sơ đồ đơn giản .43 Hình 2.3.Ảnh hưởng tốc độ stripping đến khả tái tạo amin 44 Hình 2.4.Khả chứa khí axit dung dịch amin 45 Hình 2.5.Các đường cong điểm sương sôi dung dịch MEA 46 Hình 2.6.Áp suất riêng phần MEA 47 Hình 2.7 Đường cong nhiệt độ đơng đặc dung dịch MEA 48 Hình 2.8.Sơ đồ cơng nghệ q trình SELEXOL 51 Hình 3.1.Sơ đồ dịng cơng nghệ q trình Claus dịng 65 Hình 3.2.Sơ đồ cơng nghệ q trình chia dịng .66 Hình 4.1.Nguyên tắc hình thành hydrate .70 Hình 4.2.Ơ mạng sở tinh thể hydrat 71 Hình 4.3.Điều kiện hình thành hydrat cấu tử khí tự nhiên 73 Hình 4.4.Sự phụ thuộc nhiệt độ hình thành hydrat vào tỷ khối áp suất 73 Hình 4.5.Sơ đồ nguyên lý cơng nghệ làm khơ khí hấp thụ glycol .78 Hình 4.6.Sự phụ thuộc nhiệt độ điểm sương hỗn hợp khí vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG (a) TEG (b) có nồng độ khác 79 Hình 4.7.Sự phụ thuộc độ hạ điểm sương khí vào nhiệt độ tiếp xúc với dung dịch DEG có nồng độ khác 80 Hình 4.8.Sự phụ thuộc độ hạ điểm sương khí vào mật độ tưới dung dịch TEG 80 Hình 4.9.Đồ thị biểu diễn mối quan hệ áp suất bão hòa DEG TEG vào nhiệt độ 81 Hình 4.10.Sơ đồ cơng nghệ q trình dehydrate hấp phụ 82 Hình 4.11.Hệ thống tiêm methanol .85 Hình 4.12.Sơ đồ cơng nghệ ngăn ngừa tạo hydrat sử dụng chất ức chế glycerol 86 Hình 5.1.Sơ đồ nguyên lý công nghệ hấp thụ NGL dầu hấp thụ 93 Hình 5.2.Quá trình làm lạnh van giãn nở 94 Hình 5.3.Làm lạnh tuabin giãn nở 95 Hình 5.4.Hệ thống đặc thù trình thu hồi NGL tuabin giãn nở 95 Hình 5.5.Sơ đồ cơng nghệ q trình thu hồi NGL hệ thống làm lạnh97 Trang Hình 5.6.Hệ thống làm lạnh Propan đặc thu .97 Hình 6.1.Nguyên tắc hoạt động Slug Catcher 104 Hình 6.2.Quá trình điều khiển áp suất V-06 106 Hình 6.3.Cấu tạo thiết bị tách nước .111 Hình 6.4.Nguyên tắc hoạt động thiết bị tách nước V-06A/B .114 Hình 6.5.Thiết bị tách nước sơ V=08 .115 Hình 6.6.Cấu tạp Reboiler kiểu Kette 117 Hình 6.7.Sơ đồ cơng nghệ chế độ AMF 118 Hình 6.8.Sơ đồ công nghệ chế độ MF 121 Hình 6.9.Sơ đồ công nghệ chế độ GPP .124 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Thành phần khí bể Cửu Long ( % theo thể tích) 20 Bảng 1.2.Thành phần khí bể Nam Cơn Sơn (% theo thể tích) 20 Bảng 1.3.Các yêu cầu kỹ thuật khí thương mại 25 Bảng 1.4.Một số đặc tính kỹ thuật LPG 26 Bảng 2.1.Tính chất hóa lý MEA, DEA, DIPA, DGA 39 Bảng 3.1.Bảng phân chia công nghệ dựa theo nồng độ lưu huỳnh .64 Bảng 4.1.Một số tính chất hóa lý quan trọng glycol 77 Bảng 4.2.Một số đặc tính chất hấp phụ đặc trưng 81 Bảng 6.1.Thông số vận hành tháp C-01 chế độ 108 Bảng 6.2.Các thông số kỹ thuật CC-01 110 Bảng 6.3.Thông số thiết kế máy nén đầu vào .116 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: VẬN HÀNH CÁC PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN KHÍ Mã mơ đun: CNH19MĐ25 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mơ đun thuộc mơn học, mơ đun chun mơn nghề chương trình đào tạo Mơn đun dạy sau mô đun Vận hành phân xưởng chế biến dầu I, Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô mô đun cuối chương trình đào tạo nghề 3.2 Tính chất: Mơ đun trang bị kiến thức, kỹ chuyên ngành chế biến khí (khí tự nhiên khí đồng hành) cơng nghiệp chế biến dầu khí 3.3 Ý nghĩa vai trị mơ đun : Cung cấp cho người học kiến thức trình chế biến sản phẩm từ khí sử dụng rộng rãi Mục tiêu mô đun: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày đặc điểm khí; A2 Trình bày ngun lý hoạt động thiết bị vào phân xưởng chế biến khí; A3 Mơ tả sơ đồ cơng nghệ phân xưởng chế biến khí: A4 Phân tích tác động thơng số cơng nghệ vận hành phân xưởng chế biến khí; 4.2 Về kỹ năng: B1 Đọc sơ đồ PFD phân xưởng GPP mơ hình; B2 Vận hành thục bước theo quy trình khởi động, vận hành bình thường ngừng hoạt động phân xưởng GPP mô hình động; B3 Phát nhanh xử lý cố thường gặp cách nhanh chóng an toàn; 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Tuân thủ tuyệt đối qui định an tồn, pccc, nội quy phịng học/phịng mơ hình quy chế nhà trường C2 Tuân thủ qui trình vận hành thiết bị điện, tự động hóa có liên quan C3 Xác định cơng việc phải thực hiện, hồn thành cơng việc theo u cầu, không để xảy cố, hư hỏng hệ thống thiết bị Nội dung mô đun: Trang V-08 5 Hình 6.5.Thiết bị tách nước sơ V=08 Nguyên tắc hoạt động: Đây thiết bị tách nước Condensate bị kéo theo dịng khí Dịng khí vào nhờ phận hướng dịng mà bị thay đổi vận tốc, động dịng bị thay đổi, nhờ va đập dịng khí lớp lưới lọc tốt Do q trình tách xảy nhanh Nếu khơng có thiết bị hướng dịng vận tốc dòng giảm thay đổi đột ngột đường kính (ống dẫn khí so với đường kính V-08) giảm động làm giảm va đập Dịng khí sau tách hạt lỏng kéo theo lên phía tiếp tục vào thiết bị tách tinh V06A\B Dòng lỏng lấy đáy người ta lắp đặt nhiều đường lấy lỏng để đảm bảo hoạt động liên tục thiết bị Hệ thống máy nén đầu vào Mục đích Nhà máy xử lý khí Dinh cố thiết kế ban đầu với lưu lượng 4,3 triệu m3/ngày đêm sử dụng khí đồng hành mỏ Bạch Hổ với áp suất đầu vào theo thiết kế 109 Bar, sau mỏ Đại Hùng vào khai thác để tận dụng khí đồng hành từ mỏ Petroviệt Nam cho xây đường ống dẫn khí từ mỏ Đại Hùng sang mỏ Bạch Hổ sau đưa vào nhà máy với lưu lượng lên đến khoảng triệu m3/ngày đêm áp suất đầu vào tụt áp 70-80Bar điều dẫn đến làm giảm áp suất đầu Chênh áp DP đầu vào đầu yếu tố định đến khả thu hồi lỏng nhà máy (vì định đến hiệu suất làm lạnh nhà máy) mà áp suất đầu cố định, hạ thấp yêu cầu nhà máy điện Do để tăng lưu lượng vào tăng khả thu hồi lỏng chế độ hoạt động gần với thiết kế người ta lắp đặt hệ thống máy nén đầu vào để tăng áp suất đầu vào sau Slug Catcher Thông số thiết kế Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 115 Hệ thống gồm máy nén, máy nén có cơng suất 1,67 triệu m3/ ngày đêm máy nén có máy hoạt động cịn máy dự phịng Dịng khí vào hệ thống có áp suất dao động từ 70-80 Bar áp suất đầu hệ thống khoảng 109 Bar Bảng 6.3.Thông số thiết kế máy nén đầu vào Thông số Compressor power K101A K1011B K1011C K1011D 1984,27/4 1984,27/4 1984,27/4 1984,27/4 1,857 1,857 1,857 1,857 Out pressure(Bar) 109 109 109 109 Compressor speed(Rpm) 842 866 743 708 Ratio of Compressor Thiết bị Jet Compressors Đối với khí từ SlugCatcher chế độ AMF thiết bị tách nước phương pháp hấp phụ (V-06A/B) bypass q trình hydrate khơng cần thiết giai đoạn Vì vậy, khí đưa đến máy nén Jet Compressors (EJ-A/B/C) dòng động với áp suất giảm từ 109- 45 Bar Mục đích Jet Compressor nén khí từ tháp C-01 từ 20 đến 45Bar Và giữ cho áp suất dịng khí C-01 20Bar Thiết bị Jet Compressor bao gồm Ejectors, suất tương ứng 50%, 30%, 20% so với dòng Lỏng Một đặc trưng quan trọng Ejector phạm vi hoạt động nhỏ Vì khơng nên lắp đặt nối tiếp van điều áp đường bypass Ejector (PV- 0805) điều chỉnh lưu lượng tương ứng với 30% dòng tổng Việc diều khiển áp suất tháp tách Êtan 20Bar việc bypass dịng khí động Jet Compressor hoạt động hết công suất Khi Jet Compressor hoạt động khơng hết cơng suất khí thừa từ đỉnh tháp tách ethane đưa đốt thơng qua van PV- 1303B Vì hệ thống tách ethane đảm bảo không bị vượt áp Thiết bị gia nhiệt nhà máy Có nhiều thiết bị gia nhiệt, cơng nghệ lọc hố dầu khí người ta thường dùng thiết bị gia nhiệt kiểu Kettle Người ta dùng thiết bị đảm bảo thể tích khơng gian lớn phía chùm ống Có khả ổn định mực chất lỏng, thực trình phân chia lỏng-hơi bên thiết bị, điều cho phép đưa vào tháp lượng lớn mà không lôi lỏng theo, khả trao đổi nhiệt đảm bảo Cho phép trích pha lỏng (trong cân với sinh ra) với thiết bị điều khiển mực lỏng Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 116 Hình 6.6.Cấu tạp Reboiler kiểu Kette 6.3.2 Các chế độ hoạt động nhà máy chế biến khí Dinh Cố Chế độ AMF Đây chế độ hoạt động nhà máy trạng thái cụm thiết bị hoạt động tối thiểu tuyệt đối Giai đoạn hoạt động với mục đích cung cấp khí thương phẩm gia dụng cho nhà máy điện, đồng thời thu lượng tối thiểu condensate với sản lượng khoảng 340 tấn/ngày Chế độ AMF chế độ dự phòng cho chế độ MF trường hợp chế độ MF chế độ GPP không hoạt động như: xảy cố, sửa chữa, bảo dưỡng… Dịng khí ngun liệu từ khơi vận chuyển theo đường ống đường kính 16” vào nhà máy với áp suất 109 bars, nhiệt độ 25,6oC qua thiêt bị Slug Catcher, dòng khí dịng lỏng tách theo đường riêng biệt, phần lớn nước lẫn hydrocacbon tách thải từ thiết bị Dòng hydrocacbon từ Slug Catcher giảm áp đưa vào bình tách V-03 hoạt động áp suất 75 bars, nhiệt độ 20oC để tách riêng phần nước vẫn lại hydrocacbon lỏng Khi giảm áp suất từ 109 bars xuống 75 bars phần hydrocacbon nhẹ hấp phụ lỏng tách hiệu ứng Joule-Thomson đồng thời với việc giảm áp suất, nhiệt độ giảm xuống thấp nhiệt độ tạo thành hydrate nên để tránh tượng tạo thành hydrate bình gia nhiệt đến 20oC dầu nóng từ thiết bị E-07 Dòng hydrocacbon lỏng khỏi thiết bị V-03 gia nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B trước đưa vào tháp C-01 Dịng khí từ Slug Catcher dẫn vào bình tách lọc V-08 để tách triệt để hạt lỏng nhỏ bị kéo theo dịng khí Khí đầu V-08 dùng để hút khí từ C-01 thơng qua bơm hồ dịng EJ Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 117 Tháp tách C-05 có nhiệm vụ tách phần lỏng ngưng tụ hệ thống bơm dịng đưa vào, dịng khí khỏi đỉnh tháp dịng khí thương phẩm dùng để cung cấp cho nhà máy điện, hydrocacbon lỏng từ đáy C-05 đưa sang tháp tách ethane C-01 Như vậy, chế độ AMF tháp C-01 có dịng nguyên liệu đưa vào, dòng thứ hydrocacbon lỏng từ bình tách V-03 đưa vào đĩa thứ 14, dòng thứ hai dòng hydrocacbon lỏng từ đáy tháp C-05 đưa vào đĩa tháp C-01, hầu hết thành phần C1, C2 tách khỏi hỗn hợp nạp vào Hỗn hợp lỏng từ đáy C-01 tận dụng để gia nhiệt cho hỗn hợp đầu vào đến từ tháp V-03 thông qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, sau làm lạnh E-09 trước đưa đường ống vào bồn chứa condensate TK-21 Hình 6.7.Sơ đồ cơng nghệ chế độ AMF Chế độ MF Đây chế độ vận hành nhà máy trạng thái cụm thiết bị hoạt động tối thiểu Chế độ MF phát triển từ chế độ AMF nhằm mục đích thu hồi sản phẩm Bupro với suất 630 tấn/ngày condensate với suất 380 tấn/ngày, chế độ dự phịng trường hợp khơng thể vận hành nhà máy theo chế độ GPP Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 118 Dịng khí từ Slug Catcher đưa đến bình tách lọc V-08 để tách nước, hydrocacbon lỏng, dầu nhờn hạt rắn, tác dụng V-08 bảo vệ lớp chất hấp phụ V-06A/B khỏi bị hỏng tăng tuổi thọ chúng Dịng khí khơ khỏi V06A/B đưa đồng thời đến hai thiết bị trao đổi nhiệt E-14 E-20 với mục đích làm lạnh sâu để hố lỏng khí Dịng khí sau khỏi E-14 E-20 dịng hai pha lỏngkhí đưa vào tháp C-05 để tách lỏng/ Khí từ đỉnh tháp C-05 có nhiệt độ -18,5°C đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt nhằm hai mục đích: Làm tác nhân làm lạnh bậc cho dòng nguyên liệu thiết bị trao đổi nhiệt E14 Nhiệt độ giảm từ 25,6oC xuống -17oC trước làm lạnh bậc hai van giãn nở FV1001 Tăng nhiệt độ cho dịng khí từ tháp C-05 lên đến nhiệt độ yêu cầu cần cung cấp cho nhà máy điện Lỏng từ đáy tháp C-05 có nhiệt độ -26,8oC đến thiết bị trao đổi nhiệt E-20 để làm lạnh dòng nguyên liệu tháp C-05 từ nhiệt độ 25,6oC xuống 19oC đồng thời gia nhiệt cho dịng lỏng từ C-05 trước nạp vào đĩa tháp C-01 Hai tháp hấp phụ V-06A V-06B sử dụng luân phiên, tháp làm việc tháp tái sinh Quá trình tái sinh thực nhờ cấp nhiệt dịng khí thương phẩm sau gia nhiệt đến 230oC dịng dầu nóng E-18, dịng khí sau khỏi V-06A/B tái làm nguội E-15 tách lỏng V-07 trước đường khí thương phẩm Sơ đồ dòng lỏng chế độ MF tương tự AMF khác chỗ khí V03 đưa đến tháp C-01 thay đưa vào tháp C-05 chế độ AMF Ngoài chế độ MF, tháp C-02 thêm vào để thu hồi Bupro, đồng thời tách phần C1, C2 cịn sót lại Kết thu nhiều Bupro sản phẩm lỏng có chất lượng tốt Trong chế độ MF tháp C-01 có ba dịng ngun liệu đưa vào: − Dòng lỏng đến từ V-03 gia nhiệt từ 20°C lên 80°C thiết bị trao đổi nhiệt E-04A/B nhờ dịng lỏng nóng từ tháp ổn định C-02 − Dòng lỏng đến từ đáy tháp C-05 đưa vào đĩa − Dịng khí từ đỉnh V-03 đưa vào đĩa thứ thứ Tại C-01 hydrocacbon nhẹ C1, C2 tách lên đỉnh tháp, sau nén từ áp suất 25 bars lên 75 bars nhờ máy nén K-01 trước đưa vào đường khí thương phẩm Phần lỏng từ C-01 đưa vào đĩa thứ 11 tháp C-02 Tháp C-02 Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 119 làm việc áp suất 11 bars, nhiệt độ đỉnh 60oC, nhiệt độ đáy 154oC, C5+ tách đáy tháp, sau chúng dẫn qua trao đổi nhiệt E-04 để gia nhiệt cho hỗn hợp đầu vào tháp Sau khỏi E-04 lượng lỏng đưa đến thiết bị làm lạnh khơng khí E-09 để làm lạnh trước đưa đường ống bồn chứa condensate thương phẩm TK-21/ Hơi khỏi đỉnh tháp C-02 Bupro, Bupro ngưng tụ thiết bị làm lạnh khơng khí E-02, phần hồi lưu lại tháp C-02, phần lại đưa đến bồn chứa V-21A/B đưa vào đường ống vận chuyển bupro đến kho cảng Thị Vải Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 120 E-14 FV-1001 SC Khí đồng hành V-06 C-05 E-15 E-20 F-01 E-18 K-04 V-07 Khí thương phẩm ME- K-01 V-12 E-02 V-02 V-03 E-07 FV-1701 V-15 Nước SP condensate Bupro ME-24 TK-21 C-01 E-01A/B Dầu nóng P-01A/B Dầu nóng E-03 FV- E-09 E-04 V-21A V-21B Ký hiệu: C – tháp tách phân đoạn V - thiết bị tách SC – slug catcher E - thiết bị trao đổi nhiệt K – máy nén P – bơm ME - thiết bị đo đếm F - thiết bị lọc ME-26 Bupro ME-25 Hình 6.8.Sơ đồ cơng nghệ chế độ MF Vận hành phân xưởng chế biến khí 121 Trang Chế độ GPP Đây chế độ hoàn thiện nhà máy xử lý khí, lúc nhà máy bao gồm thiết bị hoàn chỉnh hoàn thiện từ cụm thiết bị MF với mục đích thu hồi triệt để Condensate, propan butan Khi hoạt động chế độ GPP hiệu suất thu hồi sản phẩm lỏng cao so với giai đoạn AMF MF Năng suất nhà máy giai đoạn GPP sau: − Khí thương phẩm: 3,3 triệu m3/ngày − Propan: 540 tấn/ ngày − Butan : 415 tấn/ngày − Condensate: 400 tấn/ngày Khí đồng hành từ ngồi khơi vào có áp suất 109 bars, nhiệt độ 25,6oC tiếp nhận Slug Catcher, hai pha lỏng – khí tách riêng ra, sau đó: Dịng lỏng loại phần nước đưa vào thiết bị tách pha V-03 để xử lý tiếp Bình hoạt động áp suất 75 bars nhiệt độ 18oC Dịng khí đưa qua thiết bị tách pha L-H thứ cấp V-08 để tách phần lỏng lại, phần lỏng tách V-08 đưa qua thiết bị tách pha để xử lý tiếp, cịn dịng khí tách V-08 đưa vào tháp tách V-06 dùng chất hấp phụ rắn để tách hydrate Dịng khí khơ khỏi tháp V-06A/B sau lọc bụi thiết bị lọc F-01A/B chia làm phần: −Phần thứ khoảng 2/3 lượng khí đưa vào đầu giãn thiết bị Turbo Expander CC-01, khí giãn nở từ 109 bars xuống 33,5bars đồng thời hiệu ứng Joule Thomson nhiệt độ giảm xuống cịn -18oC, dịng khí đưa vào đáy tháp tinh lọc C-05 để tách sơ hợp phần nhẹ −Phần thứ hai khoảng 1/3 lượng khí ra khỏi V-06A/B đưa sang thiết bị trao đổi nhiệt E-14 để làm lạnh từ 26oC xuống -36oC nhờ dịng khí lạnh từ đỉnh tháp C05 có nhiệt độ -42,5oC, sau nhờ van giảm áp FV-1001 khí giãn nở đoạn nhiệt từ 109 bars xuống 47,5 bars đồng thời nhiệt độ giảm từ -35oC xuống -62oC sau đưa vào đỉnh tháp C-05 Tháp C-05 làm việc áp suất 33,5 bars, nhiệt độ đỉnh -42,5oC, nhiệt độ đáy 20oC Khí đỉnh C-05 sử dụng để làm lạnh khí đầu vào thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt E-14, sau nén đầu nén thiết bị CC-01 đưa đường khí thương phẩm Lỏng khỏi đáy tháp C-05 nạp vào đĩa thứ thấp C-01 để xử lý tiếp Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 122 Khí đỉnh C-01 máy nén K-01 nén từ 29 bars lên 47 bars sau làm lạnh thiết bị trao đổi nhiệt E-08 với tác nhân lạnh dịng lỏng đến từ V-03 có nhiệt độ 20oC sau đưa vào thiết bị tách khí nhẹ C-04 để tách nước hydrocacbon nhẹ lần dòng đến từ V-03 Tháp C-04 làm việc áp suất 47,5 bars, nhiệt độ đỉnh 40oC, nhiệt độ đáy 44oC Khí khỏi đỉnh C-04 máy nén K-02 nén đến áp suất 75 bars sau làm lạnh thiết bị làm làm lạnh khơng khí E-19 Dịng khí từ E-19 trộn với lượng khí tách từ bình tách V-03 máy nén K-03 nén đến áp suất 109 bars, tiếp tục làm lạnh E-13 đưa vào dịng khí ngun liệu Tháp C-01 làm việc áp suất 29 bars, nhiệt độ đỉnh 29oC, nhiệt độ đáy 109oC Sản phẩm đáy C-01 chủ yếu C3+ đưa đến tháp ổn định C-02 để xử lý tiếp Tháp C-02 làm việc áp suất 29 bars, nhiệt độ đỉnh 55oC, nhiệt độ đáy 134oC có nhiệm vụ tách riêng condenste bupro Hỗn hợp khí đỉnh C-02 hỗn hợp bupro ngưng tụ hoàn toàn 43oC thiết bị ngưng tụ khơng khí E02 sau đưa vào bình hồi lưu V-02, phần bupro hồi lưu lại tháp C-02 nhờ bơm P-01A/B Mục đích bơm P-01A/B bù đắp chênh áp suất tháp C01 (11 bars) tháp C-02 (16 bars) Phần lớn bupro gia nhiệt thiết bị gia nhiệt E-17 với tác nhân gia nhiệt lấy từ đáy tháp C-03 sau nạp lại vào tháp C-03 Sản phẩm C-02 condensate thương phẩm đưa vào bồn chứa condensate Tháp C-03 có nhiệm vụ tách riêng C3 C4 khỏi bupro Khí đỉnh C-03 propan ngưng tụ toàn nhiệt độ 46oC thiết bị làm lạnh khơng khí E-11 sau đưa vào thiết bị chứa hồi lưu V-05, phần hồi lưu lại tháp C03, phần lớn propan lỏng lại propan thương phẩm đưa ống dẫn propan bồn chứa Butan đáy tháp C-03 thiết bị gia nhiệt E-10 dùng dầu nóng (ở 97oC) đun sôi để làm tác nhân cấp nhiệt cho E-17 Sau cấp nhiệt dòng lại làm mát E-12, nhiệt độ hạ xuống 45oC cuối đưa vào ống dẫn butan Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 123 Hình 6.9.Sơ đồ cơng nghệ chế độ GPP Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất 124 Trang Chế độ GPP chuyển đổi Chế độ GPP chuyển đổi phát triển dựa chế độ GPP lưu lượng khí đầu vào tăng lên triệu m3/ngày Trong chế độ GPP chuyển đổi thiết bị chế độ GPP ban đầu có bổ sung thêm thiết bị sau: − Bình tách khí –lỏng V-101 − Trạm nén khí đầu vào gồm máy nén K-101A/B/C/D với máy hoạt động máy dự phịng Khí vào nhà máy khí đồng hành từ mỏ Bạch Hổ mỏ Rạng Đông với lưu lượng triệu m3/ngày Đầu tiên đưa vào hệ thống Slug Catcher để tách condensate nước điều kiện áp suất 70-80 bars nhiệt độ 23-30oC tuỳ theo nhiệt độ môi trường Hỗn hợp lỏng khỏi Slug Catcher đưa vào thiết bị tách pha V-03 làm việc nhiệt độ 20oC, áp suất 47 bars thấp so với chế độ GPP thiết kế 75 bars nhằm mục đích xử lý thêm lượng lỏng đến từ bình tách V-101 dịng bypass Hỗn hợp khí khỏi Slug Catcher chia làm dòng: Dòng thứ khoảng 1.07 triệu m3/ngày đưa qua van giảm áp PV-106 giảm áp suất từ 70-80 bars xuống 54 bars vào thiết bị tách lỏng V-101 để tách riêng lỏng khí Lỏng đáy bình táchV-101 đưa vào thiết bị tách pha V03 để tách sâu hơn, cịn khí đỉnh bình tách V-101 sử dụng khí thương phẩm cung cấp cho nhà máy điện hệ thống ống dẫn có đường kính 16” Dịng khí thứ hai dịng khí với lưu lượng khoảng 4,3 triệu m3/ngày đưa vào hệ thống máy nén khí K-101A/B/C/D để nén dịng khí từ áp suất 70-80 bars lên đến áp suất thiết kế 109 bars, dịng khí đưa vào thiết bị lọc V-08 để tách tinh lượng lỏng cịn lại khí bụi bẩn Dịng khí khỏi V-08 đưa vào thiết bị V-06A/B để tách loại nước khí với mục đích tránh tạo thành hydrate q trình làm lạnh khí, sau đưa qua thiết bị lọc F-01A/B để tách lọc bụi bẩn có khí Phần lỏng khỏi thiết bị V-08 đưa vào bình tách pha V-03 để xử lý tiếp Dịng khí sau tách nước V-06A/B lọc bụi F-01A/B khí khơ, dịng chia làm phần: Phần thứ khoảng 1/3 lượng khí khơ đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt E-14 cách thực q trình trao đổi nhiệt với dịng khí có nhiệt độ -38oC từ đỉnh tháp tinh cất C-05, qua nhiệt độ dịng khí giảm đến -35oC Sau thực trình làm lạnh nhờ trao đổi nhiệt, dịng khí đưa qua van điều khiển FV-1001 để giảm áp xuống tới 37 bars, đồng thời với trình giảm áp, nhiệt độ Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 125 dịng khí giảm xuống tới -61.08oC Lúc dịng khí chứa khoảng 52% mol lỏng đưa tới đĩa tháp C-05 dịng hồi lưu ngồi Phần thứ hai khoảng 2/3 đua vào đầu thiết bị CC-01 để thực việc giảm áp suất từ 109 bars xuốg tới 37 bars nhiệt độ giảm xuống -11.76oC Dịng khí lạnh sau đưa vào đáy tháp C-05 Như khí khơ sau khỏi thiết bị lọc F-01A/B tách đưa sang thiết bị E-14 CC-01 để giảm nhiệt độ sau đưa vào tháp C-05 hoạt động áp suất 37 bars, nhiệt độ đỉnh tháp đáy tháp tương ứng – 38oC -14oC Tại đây, khí (chủ yếu methane ethane) tách đỉnh tháp Thành phần pha lỏng (chủ yếu propane cấu tử nặng hơn) tách từ đáy tháp Hỗn hợp khí từ đỉnh tháp tinh cất C-05 có thành phần chủ yếu methane ethane, có nhiệt độ -37,78oC sử dụng làm tác nhân lạnh cho thiết bị trao đổi nhiệt E-14 sau nén tới áp suất 51.31 bars phần nén thiết bị CC-01 Hỗn hợp khí từ thiết bị đưa vào hệ thống đường ống 16” đến nhà máy điện khí thương phẩm Hỗn hợp lỏng từ đáy tháp tinh cất C-05 có thành phần C3+, chủ yếu propane đưa vào đỉnh tháp C-01 dịng hồi lưu ngồi Tháp tách ethane C-01 tháp đĩa dạng van hoạt động thiết bị chưng cất Trong chế độ GPP chuyển đổi tháp C-01 có dịng ngun liệu vào dòng lỏng từ đáy tháp C-05 vào đĩa dịng lỏng từ đáy bình tách V-03 sau gia nhiệt E-04 đưa vào đĩa thứ 20 Tháp C-01 có nhiệm vụ tách hydrocacbon nhẹ methane ethane khỏi khỏi condensate, hoạt động tháp có áp suất 28 bars, nhiệt độ đỉnh 7.4oC, nhiệt độ đáy tháp 108.4oC trì nhờ thiết bị gia nhiệt E-01A/B Khí nhẹ khỏi đỉnh tháp C-01 đưa vào bình tách V-12 để tách lỏng có có khí Sau máy nén K-01 nén từ áp suất 28 bars đến áp suất 45 bars đưa vào bình tách V-13 để tách hạt lỏng tạo q trình nén Dịng khí khỏi V-13 nén tiếp đến áp suất 75 bars nhờ máy nén K-02, làm mát nhờ thiết bị trao đổi nhiệt khơng khí E-19 Dịng khí khỏi E-19 lại máy nén K-03 nén đến áp suất thiết kế 109 bars, làm mát thiết bị trao đổi nhiệt E-13 cuối quay trở lại bình tách V-08 nguyên liệu đầu vào Hỗn hợp lỏng đáy C-01 có thành phần chủ yếu C3+ đưa vào bình ổn định V-15 sau đưa vào đĩa thứ 11 tháp C-02 Tháp ổn định C-02 thấp đĩa dạng van bao gồm 30 đĩa áp suất làm việc 10 bars, nhiệt độ đỉnh 43oC, nhiệt độ đáy 141oC (được trì nhờ Reboiler E-03) Tháp C02 có nhiệm vụ tách riêng hỗn hợp bupro khỏi condensate Hỗn hợp bupro khỏi đỉnh C-02 có nhiệt độ 55oC làm mát đến 38oC nhờ thiết bị làm lạnh không Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 126 khí E-02 sau đưa sang bình ổn định V-02 Condensate khỏi đáy tháp C-02 có nhiệt độ cao tận dụng để gia nhiệt cho dịng lỏng từ đáy V-03 thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt E-04, đồng thời nhiệt độ dịng condensate giảm xuống cịn 79oC, sau làm mát tiếp đến 37oC thiết bị làm lạnh quạt E-09 cuối đưa vào bồn chứa dẫn kho cảng Thị Vải ❖ TÓM TẮT BÀI Trong này, số nội dung giới thiệu: - Chế biến khí phương pháp hấp thụ - Chế biến khí phương pháp chưng cất ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN BÀI Câu A) B) C) D) Câu A) B) C) D) Câu A) B) C) D) Câu A) B) C) Trên thiết bị lọc có nhà máy chế biến khí có hiển thị chênh áp PDI, tác dụng hiển thị chênh áp là: biết khả làm việc lọc để đo áp suất vị trí cơng nghệ dùng để điều khiển áp suất làm việc lọc đáp án lại sai Trên thiết bị hấp phụ tách loại nước khỏi khí tự nhiên có nhà máy chế biến khí có hiển thị chênh áp PDI, tác dụng hiển thị chênh áp gì? theo dõi tình trạng vận hành hệ thống để đo áp suất vị trí công nghệ dùng để điều khiển áp suất làm việc thiết bị hấp thụ đáp án lại sai Việc điều chỉnh áp suất bình tách V-03 chế độ AMF thực nào? Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-05 van an toàn xả Flare Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-01 van an toàn xả hệ thống Flare Áp suất bình khơng điều khiển tự động, nhiên áp suất bình vẫn trì 75 Bar, nhờ vào van chiều trên đường ống kick back đường ống K-03 quay lại đường ống hút, mà ống hút khí từ V-03 Tất đáp án lại sai Việc điều chỉnh áp suất bình tách V-03 chế độ MF thực nào? Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-05 van an toàn xả Flare Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-01 van an toàn xả hệ thống Flare Áp suất bình khơng điều khiển tự động, nhiên áp suất bình vẫn trì 75 Bar, nhờ vào van chiều trên đường ống kick back đường ống K-03 quay lại đường ống hút, mà ống hút khí từ V-03 Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 127 D) Tất đáp án lại sai Câu Việc điều chỉnh áp suất bình tách V-03 chế độ GPP thực nào? A) Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-05 van an tồn xả Flare B) Áp suất bình trì theo lưu lượng dịng khí thu từ bình sang C-01 van an toàn xả hệ thống Flare C) Áp suất bình khơng điều khiển tự động, nhiên áp suất bình vẫn trì 75 Bar, nhờ vào van chiều trên đường ống kick back đường ống K-03 quay lại đường ống hút, mà ống hút khí từ V-03 D) Tất đáp án lại sai Bài 6: Chế biến khí phương pháp hấp thụ chưng cất Trang 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt: [1] Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành phân xưởng chế biến khí, Lưu hành nội bộ, 2017 [2] PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hiền, Công nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2004 Tài liệu nước ngoài: [1] Prosimulator, Amine treating unit AMI01, mar 2015 [2] Prosimulator, NGL recovery unit NGL01, Aug 2014 Tài liệu tham khảo Trang 129 ... thuỷ khí I Vận hành máy thuỷ khí II Vận hành lị gia nhiệt, thiết bị nhiệt Kỹ thuật phịng thí nghiệm Vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô Vận hành phân xưởng chế biến dầu I Vận hành phân xưởng chế. .. năng: - Trình bày tác hại khí axit; - Trình bày phương pháp làm khí; - Trình bày quy trình vận hành phân xưởng làm khí mơ hình; - Vận hành thành thạo theo quy trình vận hành phân xưởng làm khí. .. điểm khí; A2 Trình bày ngun lý hoạt động thiết bị vào phân xưởng chế biến khí; A3 Mơ tả sơ đồ cơng nghệ phân xưởng chế biến khí: A4 Phân tích tác động thơng số cơng nghệ vận hành phân xưởng chế biến